DE102015108261A1

DE102015108261A1 - Vorrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals bei zu hoher Belastung eines Beins eines Patienten

Info

Publication number: DE102015108261A1
Application number: DE102015108261.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2016-12-15

Abstract

Eine Vorrichtung (20) zum Erzeugen eines Warnsignals bei zu hoher Belastung eines Beins eines Patienten umfasst eine obere Sohlenplatte (30) zum Aufnehmen einer vom Fuß (10) eines Patienten ausgeübten Kraft, eine Federeinrichtung (50), die mit der oberen Sohlenplatte (30) mechanisch verbunden und durch Druck auf die obere Sohlenplatte (30) elastisch verformbar ist, und eine Signalerzeugungseinrichtung (60) zur Erzeugung eines Warnsignals bei Erreichen einer vorbestimmten Verformung der Federeinrichtung (50).

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals bei zu hoher Belastung eines Beins eines Patienten bezogen.
Nach einer Verletzung des Sprunggelenks oder einer anderen Verletzung des Fußes wird der Fuß in der Regel mittels eines Gipsverbandes oder eines als Gipsersatz dienenden Stiefels ruhig gestellt. Der Fuß kann und soll in der Regel trotzdem belastet werden, jedoch nicht mit dem vollen Körpergewicht, sondern nur mit einem Bruchteil davon, beispielsweise mit einer Kraft von 100 N oder 200 N, entsprechend dem Gewicht einer Masse von ca. 10 kg oder ca. 20 kg. Ähnliches gilt nach Verletzungen und orthopädischen Eingriffen am Bein oberhalb des Sprunggelenks, wobei jedoch eine Bewegung des Sprunggelenks erwünscht ist, unter anderem um eine Thrombose zu vermeiden.
Im Rahmen einer Physiotherapie lernen Patienten ihr verletztes und heilendes Bein nur teilweise zu belasten. Vielen Patienten fällt es jedoch schwer, die Höhe der Belastung hinreichend genau einzuschätzen. Um das Risiko einer Überlastung herabzusetzen, wurden beispielsweise elektrische oder elektronische Kraft- bzw. Gewichtssensoren in einer Schuhsohle vorgeschlagen, wobei durch eine elektronische Schaltung bei Überschreiten eines Schwellenwerts ein Warnsignal erzeugt wird (vgl. US 3,702,999 , DE 2 255 189 , DE 26 56 864 A1 , DE 91 00 682 U1 , US 5,619,186 A , DE 197 51 878 A1 , DE 200 15 248 U1 , DE 20 2004 004 767 U1 , DE 10 2009 033 814 A1 , GB 2489406 A ). Die Herstellung derartiger elektrischer und elektronischer Systeme ist aufwendig. Die Signalleitungen sind empfindlich und stellen Fehlerquellen dar. Der Betrieb setzt eine Batterie oder eine andere Leistungsquelle voraus.
Ferner wurden mechanische und pneumatische Systeme entwickelt (vgl. DE 198 10 182 C1 , EP 0 927 537 A1 , DE 100 38 446 A1 , WO 2009/059134 A1 ). Die in DE 100 38 446 A1 beschriebene Vorrichtung umfasst eine Vielzahl kalottenförmig gewölbter Blechteile als Drucksensoren und „Knick-Knack-Geräuschemacher“ in einer Sohle. Das Nachgeben der gewölbten Teile bei Belastung ist für Patienten jedoch sehr ungewohnt und verunsichert sie deshalb. Überdies ist die Schwelle, bei deren Überschreitung ein Warnsignal erzeugt wird, nicht oder nicht ohne Weiteres einstellbar und deutlich von der Anatomie der Fußsohle des Patienten und vom verwendeten Schuh abhängig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals bei zu hoher Belastung eines Beins eines Patienten zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beruhen auf der Idee, unter einer oberen Sohlenplatte (mindestens) eine durch Druck auf die obere Sohlenplatte elastisch verformbare Federeinrichtung und eine Signalerzeugungseinrichtung oder mehrere Signalerzeugungseinrichtungen zur Erzeugung eines Warnsignals bei Erreichen einer vorbestimmten Verformung der Federeinrichtung vorzusehen. Indem die Federeinrichtung und die Signalerzeugungseinrichtung als separate oder höchstens teilweise identische Einrichtungen ausgebildet sind, können die elastische Verformbarkeit der Federeinrichtung und die Belastungsschwelle, bei deren Überschreiten ein Warnsignal erzeugt wird, unabhängig voneinander optimiert und beispielsweise auf die Bedürfnisse eines bestimmten Patienten eingestellt werden. Die obere Sohlenplatte ist insbesondere starr bzw. biegesteif oder im Wesentlichen starr bzw. biegesteif. Damit kann dem Fuß des Patienten ein sicherer Halt geboten werden.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals bei zu hoher Belastung eines Beins eines Patienten umfasst eine obere Sohlenplatte zum Aufnehmen einer vom Fuß eines Patienten ausgeübten Kraft, eine Federeinrichtung, die mit der oberen Sohlenplatte mechanisch verbunden und durch Druck auf die obere Sohlenplatte elastisch verformbar ist, und eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals bei Erreichen einer vorbestimmten Verformung der Federeinrichtung.
Die obere Sohlenplatte kann eben oder gewölbt sein und jeweils eine oder mehrere ebene oder gewölbten Oberflächenabschnitte aufweisen. Die Federeinrichtung ist bei der vorgesehenen Verwendung der Vorrichtung unter der oberen Sohlenplatte angeordnet. Die Federeinrichtung ist insbesondere ausgebildet, um bei vertikalem oder im Wesentlichen vertikalem Druck auf die obere Sohlenplatte – insbesondere durch einen Teil der Gewichtskraft eines Patienten – elastisch verformt zu werden.
Die Vorrichtung ist insbesondere zum Erzeugen eines Warnsignals bei zu hoher Belastung eines nach einer Verletzung und/oder nach einem medizinischen Eingriff heilenden Beins vorgesehen. Insbesondere ist die Vorrichtung zur Verwendung in einem Stiefel als Gipsersatz zur Ruhigstellung eines Sprunggelenks vorgesehen und ausgebildet oder als Bestandteil eines solchen Stiefels ausgebildet. Ferner kann die Vorrichtung für eine Verwendung in einem Verbandschuh vorgesehen und ausgebildet oder als Teil eines solchen Verbandschuhs ausgebildet sein, um beispielsweise nach einer Verletzung oder Operation am Knie- oder Hüftgelenk oder einem Knochenbruch oder einer anderen Verletzung oder einem anderen medizinischen Eingriff am Bein oberhalb des Sprunggelenks eine schädliche Überlastung zu verhindern.
Wenn die Vorrichtung für eine Verwendung in einem Verbandschuh vorgesehen und ausgebildet oder als Teil eines solchen Verbandschuhs ausgebildet ist, kann die Vorrichtung insbesondere ein Bewegen des Sprunggelenks ermöglichen. Durch die Bewegung des Sprunggelenks können der Blutrückfluss, die Durchblutung des Fußes und das Sehnen- und Muskelspiel des Fußes und des Unterschenkels gefördert werden. Schon eine – mit der Vorrichtung ohne Weiteres erreichbare – Wippbewegung des Fußes um einen Winkel von 10 Grad kann diese vorteilhafte Wirkung haben, die Rehabilitation fördern und einer Thrombose verbeugen.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die obere Sohlenplatte insbesondere biegesteif ausgebildet.
Die obere Sohlenplatte ist insbesondere biegesteif ausgebildet, wenn sie bei der vorgesehenen Verwendung durch einen Patienten zumindest bis zur Erzeugung eines Warnsignals durch die Signalerzeugungseinrichtung nicht oder nicht wesentlich verformt wird. Die obere Sohlenplatte wird nicht wesentlich verformt, wenn bei einer bestimmten Belastung der Vorrichtung die Verformung der Federeinrichtung mindestens die Hälfte oder mindestens drei Viertel oder mindestens vier Fünftel oder mindestens sieben Achtel oder mindestens neun Zehntel der Verformung der Federeinrichtung im idealisierten Fall einer völlig unverformbaren oberen Sohlenplatte beträgt.
Die biegesteife oder im Wesentlichen biegesteife obere Sohlenplatte kann dem Fuß eines Patienten einen festen Halt bieten und damit beim Patienten ein Gefühl der Sicherheit hervorrufen. Die biegesteife oder im Wesentlichen biegesteife obere Sohlenplatte kann eine im höheren Maße vorhersehbare und in geringerem Maße von Zufällen abhängige Verformung der Federeinrichtung bewirken. Insbesondere kann die biegesteife oder im Wesentlichen biegesteife Sohlenplatte bewirken, dass die Verformung der Federeinrichtung in geringerem Maße davon abhängt, wie der Fuß des Patienten geformt ist und in welcher Weise er auf der Vorrichtung ruht. Damit kann die biegesteife oder im Wesentlichen biegesteife obere Sohlenplatte eine besser reproduzierbare Erzeugung eines Warnsignals bei Erreichen einer genauer vorbestimmten Verformung der Federeinrichtung bewirken.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, weist die Federeinrichtung insbesondere einen Federstahl mit einer vorbestimmten Härte oder einen auf vorbestimmte Weise gehärteten Stahl oder ein anderes Material mit einer vorbestimmten Härte oder vorbestimmten elastischen Eigenschaften auf.
Durch Verwendung eines Federstahls, der auf eine vorbestimmte Weise gehärtet ist und/oder aufgrund anderer Maßnahmen eine vorbestimmte Härte aufweist, können bei vorbestimmter Geometrie vorbestimmte mechanische Eigenschaften, insbesondere vorbestimmte elastische Eigenschaften erzeugt werden.
Die Parameter einer Härtung des Federstahls oder der Federeinrichtung, bei denen – bei gegebener Geometrie der Federeinrichtung – eine vorbestimmte elastische Verformbarkeit erzielt wird, können beispielsweise ohne Weiteres in einer Versuchsreihe bestimmt werden. Alternativ oder einer Versuchsreihe vorangehend können die Parameter einer Härtung unter Verwendung von Tabellen und/oder von Software berechnet werden.
Bei Einhaltung der so ermittelten Parameter einer Härtung können die elastischen Eigenschaften der Federeinrichtung und damit auch diejenige durch einen Fuß eines Patienten ausgeübten Kraft, bei der ein Warnsignal erzeugt wird, ausreichend genau erreicht werden. Im Rahmen der Qualitätskontrolle kann es ausreichend sein, nach der Herstellung einer Federeinrichtung mit einem einfachen Versuch zu verifizieren, dass eine vorbestimmte Kraft bzw. Belastung eine vorbestimmte Verformung bewirkt. Bei hinreichend guter Beherrschung des Herstellungsprozesses und entsprechend geringer Streuung kann sogar auf diese Verifikation verzichtet werden.
Entsprechendes gilt auch für andere elastische Materialien. Bei hinreichend geringer Streuung der elastischen Eigenschaften des verwendeten elastischen Materials und der Geometrie der Federeinrichtung können die elastischen Eigenschaften der Federeinrichtung hinreichend genau vorherbestimmt und unter Umständen sogar ohne empirische Bestätigung an jedem einzelnen Exemplar garantiert werden.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die Federeinrichtung insbesondere austauschbar.
Die Federeinrichtung kann insbesondere vor einer ersten Verwendung der Vorrichtung oder auch zwischen zwei Verwendungen der Vorrichtung austauschbar sein. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um einen Austausch der Federeinrichtung unter Verwendung von Werkzeug oder ohne Verwendung von Werkzeug zu ermöglichen.
Wie mehrfach erwähnt ist die Relation zwischen der vom Fuß eines Patienten auf die obere Sohlenplatte ausgeübten Kraft und der resultierenden Verformung der Federeinrichtung von den mechanischen Eigenschaften der Federeinrichtung, insbesondere von ihrer Elastizität, abhängig. Durch Austausch der Federeinrichtung gegen eine Federeinrichtung mit anderen mechanischen, insbesondere elastischen Eigenschaften kann die Kraft, bei der ein Warnsignal erzeugt wird, verändert oder eingestellt werden.
Die Vorrichtung wird insbesondere mit einem Satz verschiedener Federeinrichtungen angeboten und gehandelt, die ein Erzeugen eines Warnsignals bei verschiedenen vorbestimmten Kräften ermöglichen. Der Käufer oder Anwender der Vorrichtung kann dann eine Federeinrichtung auswählen und in die Vorrichtung einsetzen, die ein Erzeugen eines Warnsignals bei einer gewünschten Kraft bzw. Belastung ermöglicht.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um ein gleichzeitiges Einsetzen mehrerer Federeinrichtungen zu ermöglichen. Beispielsweise sind für die Vorrichtung drei verschiedene Federeinrichtungen vorgesehen, die einzeln verwendet eine Erzeugung eines Warnsignals bei einer Kraft von 50 N (entsprechend 5 kg), 100 N (entsprechend 10 kg) und 200 N (entsprechend 20 kg) bewirken. Wenn die Vorrichtung ein Einsetzen von bis zu drei Federeinrichtungen nebeneinander ermöglicht, kann die Erzeugung eines Warnsignals bei 50 N, bei 100 N, bei 150 N, bei 200 N, bei 250 N, bei 300 N oder bei 350 N eingestellt werden.
Beispielsweise kann medizinisches Personal vor Verwendung der Vorrichtung bei einem bestimmten Patienten aufgrund einer Diagnose und/oder einem Behandlungsplan entsprechend eine oder mehrere von mehreren angebotenen oder mitgelieferten Federeinrichtungen auswählen und in die Vorrichtung einsetzen. Alternativ kann ein Patient auf Anweisung medizinischen Personals zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, beispielsweise an einem vorbestimmten Datum eine vorbestimmten Federeinrichtung in die Vorrichtung einsetzen. So kann die durch einen Fuß des Patienten auf die obere Sohlenplatte ausgeübte Kraft, bei der ein Warnsignal erzeugt wird, beispielsweise einem Heilungsprozess entsprechend im Laufe der Zeit erhöht werden, um zu einer normalen Verwendung des Fußes oder des Beins zurück zu führen.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die Signalerzeugungseinrichtung insbesondere eine mechanische Signalerzeugungseinrichtung zur mechanischen Erzeugung eines Signals, das bei der vorgesehenen Verwendung zumindest entweder akustisch oder taktil wahrnehmbar ist.
Eine mechanische Signalerzeugungseinrichtung ist insbesondere eine Signalerzeugungseinrichtung, die keine elektrischen oder elektronischen Bestandteile zur Erzeugung eines Warnsignals aufweist. Die mechanische Signalerzeugungseinrichtung weist insbesondere lediglich Festkörper-mechanisch und/oder Fluid-mechanisch wirkende Bestandteile auf. Die mechanische Signalerzeugungseinrichtung umfasst beispielsweise ein durch Prägung oder auf andere Weise gewölbtes Federstahlblech, das einen stabilen und einen metastabilen Zustand aufweist und insbesondere nur an einem Ende eingespannt ist. Beim Umspringen zwischen dem stabilen und dem metastabilen Zustand oder umgekehrt entsteht ähnlich wie bei dem als Knackfrosch bekannten Kinderspielzeug ein lautes Knackgeräusch als Warnsignal. Bei geeigneter Kopplung mit der oberen Sohlenplatte kann das Umspringen zwischen dem stabilen und dem metastabilen Zustand ferner als Stoßwelle oder als kleine Erschütterung taktil im Fuß wahrnehmbar sein.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die Federeinrichtung insbesondere mindestens halb so lang wie die obere Sohlenplatte.
Die Länge der Federeinrichtung beträgt insbesondere mindestens zwei Drittel oder mindestens drei Viertel oder mindestens vier Fünftel oder mindestens neun Zehntel der Länge der oberen Sohlenplatte. Dabei sind die Längen der Federeinrichtung und der Sohlenplatte in der gleichen Richtung, nämlich entlang einer Geraden, die die Ferse mit der Fußspitze eines die Vorrichtung verwendenden Patienten verbindet, gemessen. Die Verwendung einer einzigen langen Federeinrichtung kann eine einfachere und kostengünstigere Konstruktion und Herstellung der Vorrichtung ermöglichen.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, umfasst die Federeinrichtung insbesondere ein elastisches Metallprofil oder einen länglichen Körper aus einem elastischen Material.
Die Federeinrichtung kann beispielsweise einen länglichen Körper aus einem elastischen Hartschaum, aus Gummi oder einem Elastomer umfassen. Ein Körper ist länglich, wenn seine – insbesondere in Richtung parallel zur Längsrichtung der oberen Sohlenplatte gemessene – Länge mindestens das Zweifache oder mindestens das Dreifache oder mindestens das Fünffache der Abmessungen des Körpers in dazu orthogonalen Richtungen beträgt.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die Signalerzeugungseinrichtung insbesondere innerhalb der Federeinrichtung angeordnet.
Die Federeinrichtung weist insbesondere einen Hohlraum auf, der sich über die gesamte Länge der Federeinrichtung erstrecken kann. Die Anordnung der Signalerzeugungseinrichtung innerhalb der Federeinrichtung bzw. innerhalb des Hohlraums der Federeinrichtung kann zum Schutz der Signalerzeugungseinrichtung und zur Einsparung von Bauraum beitragen. Die Federeinrichtung kann größer und robuster ausgebildet sein. Gleichzeitig oder alternativ kann die gesamte Vorrichtung kleiner, insbesondere flacher ausgebildet sein als bei einer anderen Anordnung der Signalerzeugungseinrichtung.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die Federeinrichtung insbesondere ausgebildet, um einer Wippbewegung der oberen Sohlenplatte um eine Querachse der Vorrichtung und eines die Vorrichtung belastenden Fußes geringeren Widerstand entgegenzusetzen als es eine Anordnung von genau zwei Federeinrichtungen nahe dem vorderen Ende und nahe dem hinteren Ende der oberen Sohlenplatte täte.
Eine Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine untere Sohlenplatte, wobei die Federeinrichtung und die mechanische Signalerzeugungseinrichtung zwischen der oberen Sohlenplatte und der unteren Sohlenplatte angeordnet sind.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die untere Sohlenplatte insbesondere biegesteif ausgebildet.
Eine obere Sohlenplatte und eine untere Sohlenplatte können ein besonders gut definiertes bzw. besonders geringfügig variierendes Verhalten der Vorrichtung bei Belastung durch einen Fuß eines Patienten ermöglichen. Dies gilt insbesondere, wenn die obere Sohlenplatte und die untere Sohlenplatte jeweils biegesteif oder im Wesentlichen biegesteif ausgebildet sind.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die Federeinrichtung insbesondere ausgebildet, um eine Wippbewegung der oberen Sohlenplatte relativ zur unteren Sohlenplatte zu ermöglichen.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die obere Sohlenplatte relativ zu der unteren Sohlenplatte insbesondere um eine quer angeordnete Wippachse schwenkbar.
Die quer angeordnete Wippachse kann durch eine quer angeordnete Welle definiert sein. Die Schwenkbarkeit der oberen Sohlenplatte relativ zur unteren Sohlenplatte um eine quer angeordnete Wippachse setzt jedoch keine Welle voraus, die die Wippachse definiert. Die Schwenkbarkeit um eine quer angeordnete Wippachse kann allein aus den mechanischen Eigenschaften der Federeinrichtung resultieren. Die Schwenkbarkeit der oberen Sohlenplatte relativ zur unteren Sohlenplatte um eine quer angeordnete Wippachse schließt eine gleichzeitige Schwenkbarkeit um eine längsangeordnete Wippachse nicht aus.
Eine Wippbewegung der oberen Sohlenplatte relativ zur unteren Sohlenplatte mit einer Wippachse, die quer zu den Sohlenplatten und quer zu einem in der vorgesehenen Weise auf der Vorrichtung stehenden Fuß ist, ermöglicht beim Gehen mit der Vorrichtung eine Abrollbewegung des Fußes, die das Sehnen- und Muskelspiel des Fußes und des Unterschenkels sowie den Blutrückfluss und die Durchblutung von Fuß und Unterschenkel unterstützen oder fördern und damit das Risiko einer Thrombose deutlich mindern kann.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die obere Sohlenplatte relativ zu der unteren Sohlenplatte insbesondere um einen Winkel von mindestens 3 Grad oder mindestens 5 Grad oder mindestens 10 Grad schwenkbar.
Eine Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist umfasst insbesondere zwei Signalerzeugungseinrichtungen, wobei eine erste Signalerzeugungseinrichtung an oder nahe dem vorderen Ende der Federeinrichtung oder an oder nahe dem vorderen Ende der oberen Sohlenplatte angeordnet ist, und wobei eine zweite Signalerzeugungseinrichtung an oder nahe dem hinteren Ende der Federeinrichtung oder an oder nahe dem hinteren Ende der oberen Sohlenplatte angeordnet ist.
Mit dem vorderen Ende der Federeinrichtung oder der oberen Sohlenplatte ist das distale bzw. bei der vorgesehenen Verwendung den Zehen nähere Ende gemeint. Mit dem hinteren Ende der Federeinrichtung oder der oberen Sohlenplatte ist das proximale bzw. bei der vorgesehenen Verwendung der Ferse nähere Ende gemeint. Beide Signalerzeugungseinrichtungen sind jeweils insbesondere mechanische Signalerzeugungseinrichtungen. Die Vorrichtung umfasst insbesondere genau zwei Signalerzeugungseinrichtungen.
Mit zwei Signalerzeugungseinrichtungen kann sichergestellt werden, dass ein Warnsignal vor einer Überlastung des Fußes oder des Beins eines Patienten warnen kann, unabhängig davon, ob dieser die Ferse oder den Vorfuß stärker belastet. Die beiden Signalerzeugungseinrichtungen und/oder die Federeinrichtung oder die Federeinrichtungen können so ausgebildet sein, dass Warnsignale bei einander entsprechenden oder bei unterschiedlichen Belastungen der Ferse und des Vorfußes erzeugt werden.
Eine Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine veränderbare Steuereinrichtung zum Steuern der Signalerzeugungseinrichtung, wobei durch Veränderung der veränderbaren Steuereinrichtung die Verformung, bei deren Erreichen die Signalerzeugungseinrichtung ein Warnsignal erzeugt, einstellbar ist.
Die veränderbare Steuereinrichtung ist beispielsweise ein Stift, eine Säule, ein Steg oder ein anderer Vorsprung an der unteren Sohlenplatte oder an der oberen Sohlenplatte oder an der Federeinrichtung, die die Signalerzeugungseinrichtung steuert, beispielsweise ein gewölbtes Blech aus einem stabilen in einen metastabilen Zustand überführt. Die veränderbare Steuereinrichtung kann beispielsweise mit einem Messer oder einer Feile gekürzt werden, um die Verformung der Federeinrichtung, bei der die Signalerzeugungseinrichtung ein Warnsignal erzeugt, zu vergrößern. Die veränderbare Steuereinrichtung kann ferner eine Schraube umfassen, wobei durch Drehen der Schraube ihre Position in axialer Richtung verändert und die Verformung der Federeinrichtung, bei der die Signalerzeugungseinrichtung ein Warnsignal erzeugt, verändert werden kann.
Die veränderbare Steuereinrichtung kann eine einfache und kostengünstige Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Patienten ermöglichen. Ferner kann die veränderbare Steuereinrichtung eine Anpassung der Vorrichtung an eine zunehmende Belastbarkeit während des Heilungsprozesses ermöglichen.
Bei einer Vorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist insbesondere die Signalerzeugungseinrichtung austauschbar, um diejenige Verformung der Federeinrichtung, bei deren Erreichen ein Warnsignal erzeugt wird, einzustellen.
Insbesondere umfasst die Vorrichtung einen vorbestimmter Satz von Signalerzeugungseinrichtungen, die gegeneinander austauschbar bzw. alternativ in die Vorrichtung einsetzbar sind. Die einzelnen Signalerzeugungseinrichtungen sind derart unterschiedlich ausgebildet, dass sie bei unterschiedlichen Graden der Verformung der Federeinrichtung ein Warnsignal erzeugen. Beispielsweise sind die beschriebenen Federstahlbleche (mit je einem stabilen und einem metastabilen Zustand) in den verschiedenen Signalerzeugungseinrichtungen an unterschiedlichen Positionen angeordnet oder weisen unterschiedliche Dicken und/oder Steifigkeiten auf.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische axonometrische Darstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals;
2 eine schematische axonometrische Darstellung eines Schnitts durch die Vorrichtung aus 1;
3 eine weitere schematische axonometrische Darstellung des Schnitts aus 2;
4 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch die Vorrichtung aus den 1 bis 3;
5 eine weitere schematische Darstellung des Schnitts aus 4;
6 eine weitere schematische Darstellung des Schnitts aus den 4 und 5;
7 eine schematische axonometrische Darstellung eines Schnitts durch eine weitere Vorrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals.
1 zeigt eine schematische axonometrische Darstellung eines Fußes 10 eines Patienten und einer Vorrichtung 20 zum Erzeugen eines Warnsignals bei zu hoher Belastung des Fußes 10. Die Vorrichtung 20 weist ein vorderes bzw. distales Ende 22 und ein hinteres bzw. proximales Ende 24 auf. Bei der in 1 angedeuteten vorgesehenen Verwendung der Vorrichtung sind die Zehen 12 des Fußes 10 am oder nahe dem vorderen Ende 22 der Vorrichtung 20 und die Ferse 14 des Fußes 10 am oder nahe dem hinteren Ende 24 der Vorrichtung 20 angeordnet.
Die Vorrichtung 20 umfasst eine obere Sohlenplatte 30 mit einem vorderen Ende 32 und einem hinteren Ende 34 sowie eine untere Sohlenplatte 40 mit einem vorderen Ende 42 und einem hinteren Ende 44. Zwischen der oberen Sohlenplatte 30 und der unteren Sohlenplatte 40 ist eine längliche Federeinrichtung 50 angeordnet, die in 1 weitgehend durch die obere Sohlenplatte 40 verdeckt ist. Das vordere Ende 52 der Federeinrichtung 50 ist nahe dem vorderen Ende 22 der Vorrichtung 20 angeordnet, das hintere Ende 54 der Federeinrichtung 50 ist nahe dem hinteren Ende 24 der Vorrichtung 20 angeordnet.
2 zeigt eine schematische axonometrische Darstellung eines Schnitts durch die Vorrichtung 20 und den Fuß 10 aus 1. Die Schnittebene der 2 ist parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Geraden durch das vordere Ende 22 und das hintere Ende 24 der Vorrichtung 20. Die Schnittebene der 2 ist ferner vertikal bzw. bei der vorgesehenen Verwendung der Vorrichtung 20 parallel zur Richtung der Schwerkraft.
Bei dem dargestellten Beispiel weisen die obere Sohlenplatte 30 einen L-förmig abgewinkelten Rand 38 und die untere Sohlenplatte 40 einen L-förmig abgewinkelten Rand 48 auf. Die L-förmig abgewinkelten Ränder 38, 48 bewirken eine Versteifung der Sohlenplatten 30, 40. Durch die L-förmig abgewinkelten Ränder 38, 48 und/oder durch die Wahl der für die Sohlenplatten 30, 40 gewählten Materialien und/oder durch die Materialstärken bzw. Wanddicke sind die Sohlenplatten 30, 40 jeweils biegesteif ausgebildet. Die Sohlenplatten 30, 40 werden somit bei der vorgesehenen Verwendung der Vorrichtung 20 nicht wesentlich verformt. Insbesondere werden die Sohlenplatten 30, 40 bei der vorgesehenen Verwendung nicht so stark verformt, dass ihre Verformung Einfluss auf die nachfolgend beschriebene Funktion der Vorrichtung 20 hätte.
Bei dem dargestellten Beispiel ist die Federeinrichtung 50 als Profilelement aus Federstahlblech oder einem anderen elastischen Material gebildet. Die Federeinrichtung 50 ist insbesondere spiegelsymmetrisch zur Schnittebene der 2. Die Federeinrichtung 50 weist insbesondere mehrere Falten bzw. Biegungen 56 auf, die eine Verformung der Federeinrichtung 50 ermöglichen.
Im Inneren der Federeinrichtung 50 sind zwei Signalerzeugungseinrichtungen 60 angeordnet. Je eine Signalerzeugungseinrichtung 60 ist am vorderen Ende 52 der Federeinrichtung 50 und am hinteren Ende 54 der Federeinrichtung 50 angeordnet. Bei dem dargestellten Beispiel sind beide Signalerzeugungseinrichtungen 60 baugleich oder im Wesentlichen baugleich und als mechanische Signalerzeugungseinrichtungen ausgebildet.
Jede Signalerzeugungseinrichtung 60 umfasst eine Federzunge 64 aus einem Federstahlblech. Die Federzunge 64 jeder Signalerzeugungseinrichtung 60 weist einen stabilen Zustand und einen metastabilen Zustand bzw. eine stabile Konfiguration und eine metastabile Konfiguration auf, ähnlich wie die Federzunge des als Knackfrosch bekannte Kinderspielzeug. Die Existenz der metastabilen Konfiguration beruht insbesondere auf einer Wölbung der Federzunge 64. Die Federzunge 64 jeder Signalerzeugungseinrichtung 60 weist ferner einen Dom bzw. eine kuppelförmige Wölbung 66 auf, die durch Prägung erzeugt sein kann. Die kuppelförmige Wölbung 66 kann zur Existenz eines metastabilen Zustands beitragen.
Bei dem dargestellten Beispiel weist die Federzunge 64 jeder Signalerzeugungseinrichtung 60 näherungsweise eine schmale rechteckige Gestalt auf, wobei die kuppelförmigen Wölbung 66 nahe ihrer Mitte vorgesehen ist. Die Federzunge 64 jeder Signalerzeugungseinrichtung 60 ist an einem Ende eingespannt, das andere Ende kann aus seiner Ruhelage ausgelenkt werden. Das eingespannte Ende der Federzunge 64 jeder Signalerzeugungseinrichtung 60 ist beispielsweise in zwei einander gegenüberliegende Nuten form-, kraft- und/oder stoffschlüssig gehalten.
An der der oberen Sohlenplatte 30 zugewandten Oberseite der unteren Sohlenplatte 40 sind Stifte 46 als Steuereinrichtungen für die Signalerzeugungseinrichtungen 60 vorgesehen. Je ein Stift 46 ist gegenüber der kuppelförmige Wölbung 66 der Federzunge 64 einer Signalerzeugungseinrichtung 60 angeordnet. Schrauben 73 verbinden die obere Sohlenplatte 30 mit der Federeinrichtung 50 und mit den Signalerzeugungseinrichtungen 60. Schrauben 74 verbinden die untere Sohlenplatte 40 mit der Federeinrichtung 50.
In den 1 und 2 ist eine Situation dargestellt, in der der Fuß 10 keine oder nur eine geringe Gewichtskraft auf die Vorrichtung 20 ausübt. Die Federeinrichtung 50 ist unverformt oder im Wesentlichen unverformt. Die Stifte 46 liegen nicht an den Federzungen 64 an oder – abweichend von der Darstellung in 2 – verformen die Federzungen 64 zumindest nicht so weit, dass sie in ihre metastabilen Zustände übergingen.
3 zeigt eine weitere schematische axonometrische Darstellung des Schnitts aus 2. Die Art der Darstellung, insbesondere die Schnittebene, entspricht der Art der Darstellung der 2.
3 zeigt die Vorrichtung 20 in einer Situation, in der der Fuß 10 eine Gewichtskraft auf die Vorrichtung 20 ausübt, die einer zu hohen Belastung des Fußes 10 oder anderer Teile des Beins eines Patienten entspricht. Die Federeinrichtung 50 ist elastisch oder im Wesentlichen elastisch verformt, und der Abstand der Sohlenplatten 30, 40 voneinander ist deutlich vermindert. Die Stifte 46 an der unteren Sohlenplatte 40 drücken gegen die Zungen 64 der Signalerzeugungseinrichtungen 60 und verformen diese so weit, dass sie sich in ihren metastabilen Zuständen oder zumindest näher bei ihren metastabilen Zuständen als bei ihren stabilen Zuständen befinden. Bei dem dargestellten Beispiel ist das freie Ende der Federzungen 64 jeder Signalerzeugungseinrichtung nach oben gebogen.
Während des Übergangs zwischen dem in den 1 und 2 angedeuteten Zustand und dem in 3 angedeuteten Zustand der Vorrichtung 20 und dem damit einhergehenden Übergang der Federzungen 64 von ihren stabilen Zuständen in ihre metastabilen Zustände erzeugen die Federzungen 64 deutlich hörbare Knacklaute und/oder an der Fußsohle spürbare Erschütterungen oder Vibrationen als Warnsignale.
Wenn die durch den Vorfuß 13 oder die Ferse 14 des Fußes 10 erzeugte Kraft zurückgeht und die Verformung der Federeinrichtung 50 abnimmt, gehen die Federzungen 64 in ihre stabilen Zustände über. Dabei kann erneut ein akustisch und/oder taktil wahrnehmbares Signal erzeugt werden, das jedoch nicht die Funktion eines Warnsignals aufweist.
Durch die Anordnung zweier Signalerzeugungseinrichtungen 60 wird bei Überschreiten einer vorbestimmten Belastung des Fußes 10 auf jeden Fall, nämlich unabhängig davon, ob die Ferse 14 oder der Vorfuß 13 belastet werden, ein Warnsignal erzeugt.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch die Vorrichtung 20 aus den 1 bis 3 in der in den 1 und 2 angedeuteten unbelasteten oder nur geringfügig belasteten Situation. Die Schnittebene der 4 ist vertikal, das heißt bei der vorgesehenen Verwendung der Vorrichtung 20 parallel zur Richtung der Schwerkraft und orthogonal zur Schnittebene der 2 und 3. Die Schnittebene der 4 schneidet einen Stift 46 an der unteren Sohlenplatte 40.
Bei dem dargestellten Beispiel ist die Signalerzeugungseinrichtung 60 durch ein Stahlblechprofil mit U-förmigem oder Ω-förmigem (Omega-förmigem) Querschnitt gebildet. Die Federzunge 64 ist entweder durch einen U-förmigen Schnitt in einem im Wesentlichen ebenen Abschnitt des die Signalerzeugungseinrichtung 60 bildenden Profils gebildet oder separat gebildet und danach mit dem Profil gefügt, beispielsweise durch Löten oder Schweißen. Im zweiten Fall kann die Federzunge 64 – abweichend von der Darstellung in 4, jedoch ähnlich wie in den 2 und 3 angedeutet – eine geringere Dicke aufweisen als die übrige Signalerzeugungseinrichtung 60.
5 zeigt eine weitere schematische Darstellung des in 4 gezeigten Schnitts. Die Art der Darstellung, insbesondere die Schnittebene, entspricht derjenigen der 4.
Im Unterschied zur 4 ist die Vorrichtung 20 in 5 in dem in 3 angedeuteten Zustand gezeigt. Die Federeinrichtung 50 ist durch die vom Fuß 10 (vgl. 1 bis 3) ausgeübte Gewichtskraft verformt, und die Sohlenplatten 30, 40 sind aufeinander zu bewegt. Die Stifte 46 liegen an den kuppelförmigen Wölbungen 66 an den Federzungen 64 an und verformen die Federzungen 64. Die Federzungen 64 sind aus dem in 4 dargestellten Zustand deutlich ausgelenkt und befinden sich in ihren metastabilen Zuständen oder zumindest näher bei ihren metastabilen Zuständen als bei ihren stabilen Zuständen.
6 zeigt eine weitere schematische Darstellung des in den 4 und 5 gezeigten Schnitts. Die Art der Darstellung, insbesondere die Schnittebene, entspricht derjenigen der 4 und 5.
Im Unterschied zu den 4 und 5 ist die Vorrichtung 20 in 6 in einer Situation gezeigt, bei der die Vorrichtung 20 asymmetrische belastet ist, beispielsweise indem der Fuß seitlich verschoben auf der oberen Sohlenplatte ruht. Die Federeinrichtung 50 ist durch die vom Fuß 10 (vgl. 1 bis 3) ausgeübte Gewichtskraft asymmetrisch verformt, und die obere Sohlenplatte 30 ist relativ zur unteren Sohlenplatte 40 geneigt.
7 zeigt eine schematische axonometrische Darstellung eines Fußes 10 eines Patienten und einer Vorrichtung 20 zum Erzeugen eines Warnsignals bei zu hoher Belastung des Fußes 10. Die Vorrichtung 20 ähnelt in einigen Merkmalen, Eigenschaften und Funktionen der anhand der 1 bis 6 dargestellten Vorrichtung. Die Art der Darstellung, insbesondere die Schnittebene, entspricht derjenigen der 2 und 3. Nachfolgend sind Merkmale und Eigenschaften beschrieben, in denen die in 7 gezeigte Vorrichtung 20 sich von der anhand der 1 bis 6 dargestellten Vorrichtung unterscheidet.
Die in 7 dargestellte äußere Situation entspricht der anhand der 3 und 5 dargestellten Situation, in der der Fuß 10 eine Gewichtskraft auf die Vorrichtung 20 ausübt, die einer zu hohen Belastung des Fußes 10 oder anderer Teile des Beins eines Patienten entspricht. Die Federeinrichtung 50 ist elastisch oder im Wesentlichen elastisch verformt, und der Abstand der Sohlenplatten 30, 40 voneinander ist deutlich vermindert. Die Stifte 46 an der unteren Sohlenplatte 40 drücken gegen Federbleche 64 der Signalerzeugungseinrichtungen 60 und verformen diese so weit, dass sie sich in ihren metastabilen Zuständen oder zumindest näher bei ihren metastabilen Zuständen als bei ihren stabilen Zuständen befinden.
Die in 7 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von der anhand der 1 bis 6 dargestellten Vorrichtung insbesondere durch eine andere Ausgestaltung der Signalerzeugungseinrichtungen 60 und ihrer Federbleche 64. Die Federbleche 64 sind so ausgebildet, dass der Druck eines Stifts 46 an der unteren Sohlenplatte jeweils ein Umstülpen der Wölbung 66 bewirkt. Es werden also nicht die freien Enden von Federzungen ausgelenkt, sondern Wölbungen 66 in den Federblechen 64 umgestülpt.
Ein stabiler Zustand eines Federblechs 64 ähnelt der in 2 gezeigten Situation mit einer nach unten bzw. zu der unteren Sohlenplatte 40 hin ragenden Wölbung 66, im metastabilen Zustand eines Federblechs 64 ist seine Wölbung 66 umgekehrt und ragt wie in 7 gezeigt nach oben bzw. von der unteren Sohlenplatte 40 weg.
Die Federbleche 64 können deshalb jeweils – anders als bei der anhand der 1 bis 6 dargestellten Vorrichtung – an beiden Enden oder entlang ihres gesamten Umfangs oder Rands eingespannt oder zumindest gelagert sein.
Bezugszeichenliste

10: Fuß eines Patienten
12: Zehe am Fuß 10
13: Vorfuß
14: Ferse des Fußes 10
20: Vorrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals
22: vorderes Ende der Vorrichtung 20
24: hinteres Ende der Vorrichtung 20
30: obere Sohlenplatte
32: vorderes Ende der oberen Sohlenplatte 30
34: hinteres Ende der oberen Sohlenplatte 30
38: L-förmig abgewinkelter Rand der oberen Sohlenplatte 30
40: untere Sohlenplatte
42: vorderes Ende der unteren Sohlenplatte 40
44: hinteres Ende der unteren Sohlenplatte 40
46: Stift an der unteren Sohlenplatte 40 als Steuereinrichtung für die Signalerzeugungseinrichtung 60
48: L-förmig abgewinkelter Rand der unteren Sohlenplatte 40
50: Federeinrichtung
52: vorderes Ende der Federeinrichtung 50
54: hinteres Ende der Federeinrichtung 50
56: Falte bzw. Biegung an der Federeinrichtung 50
60: Signalerzeugungseinrichtung
64: Federzunge oder Federblech an der Signalerzeugungseinrichtung 60
66: kuppelförmige Wölbung an der Federzunge 64
73: Schraube zum Verbinden der oberen Sohlenplatte 30 mit der Federeinrichtung 50 und mit der Signalerzeugungseinrichtung 60
74: Schraube zum Verbinden der unteren Sohlenplatte 40 mit der Federeinrichtung 50

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3702999 [0003]
DE 2255189 [0003]
DE 2656864 A1 [0003]
DE 9100682 U1 [0003]
US 5619186 A [0003]
DE 19751878 A1 [0003]
DE 20015248 U1 [0003]
DE 202004004767 U1 [0003]
DE 102009033814 A1 [0003]
GB 2489406 A [0003]
DE 19810182 C1 [0004]
EP 0927537 A1 [0004]
DE 10038446 A1 [0004, 0004]
WO 2009/059134 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (20) zum Erzeugen eines Warnsignals bei zu hoher Belastung eines Beins eines Patienten, mit: einer oberen Sohlenplatte (30) zum Aufnehmen einer vom Fuß (10) eines Patienten ausgeübten Kraft; einer Federeinrichtung (50), die mit der oberen Sohlenplatte (30) mechanisch verbunden und durch Druck auf die obere Sohlenplatte (30) elastisch verformbare ist; einer Signalerzeugungseinrichtung (60) zur Erzeugung eines Warnsignals bei Erreichen einer vorbestimmten Verformung der Federeinrichtung (50).
Vorrichtung (20) nach dem vorangehenden Anspruch, bei der die obere Sohlenplatte (30) biegesteif ausgebildet ist.
Vorrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Signalerzeugungseinrichtung (60) eine mechanische Signalerzeugungseinrichtung zur mechanischen Erzeugung eines Signals, das bei der vorgesehenen Verwendung zumindest entweder akustisch oder taktil wahrnehmbar ist, ist.
Vorrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Federeinrichtung (50) mindestens halb so lang ist wie die obere Sohlenplatte (30).
Vorrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Federeinrichtung ein elastisches Metallprofil (50) oder einen länglichen Körper aus einem elastischen Material umfasst.
Vorrichtung (20) nach dem vorangehenden Anspruch, bei der die Signalerzeugungseinrichtung (60) innerhalb der Federeinrichtung (50) angeordnet ist.
Vorrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit: einer unteren Sohlenplatte (40), wobei die Federeinrichtung (50) und die mechanische Signalerzeugungseinrichtung (60) zwischen der oberen Sohlenplatte (30) und der unteren Sohlenplatte (40) angeordnet sind.
Vorrichtung (20) nach dem vorangehenden Anspruch, bei der die untere Sohlenplatte (40) biegesteif ausgebildet ist.
Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 5 und 6, bei der die Federeinrichtung (50) ausgebildet ist, um eine Wippbewegung der oberen Sohlenplatte (30) relativ zur unteren Sohlenplatte (40) zu ermöglichen.
Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die obere Sohlenplatte (30) relativ zu der unteren Sohlenplatte (40) um eine quer angeordnete Wippachse (58) schwenkbar ist.
Vorrichtung (20) nach dem vorangehenden Anspruch, bei der die obere Sohlenplatte (30) relativ zu der unteren Sohlenplatte (40) um einen Winkel von mindestens 3 Grad oder mindestens 5 Grad oder mindestens 10 Grad schwenkbar ist.
Vorrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit zwei Signalerzeugungseinrichtungen (60), wobei eine erste Signalerzeugungseinrichtung (60) an oder nahe dem vorderen Ende der Federeinrichtung (50) oder an oder nahe dem vorderen Ende der oberen Sohlenplatte (30) angeordnet ist, und wobei eine zweite Signalerzeugungseinrichtung (60) an oder nahe dem hinteren Ende der Federeinrichtung (50) oder an oder nahe dem hinteren Ende der oberen Sohlenplatte (30) angeordnet ist.
Vorrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit: einer veränderbaren Steuereinrichtung (46) zum Steuern der Signalerzeugungseinrichtung (60), wobei durch Veränderung der veränderbaren Steuereinrichtung (46) die Verformung, bei deren Erreichen die Signalerzeugungseinrichtung (60) ein Warnsignal erzeugt, einstellbar ist.