DE102018133637A1 - Orthosis for human knee joint with spring element - Google Patents

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DE102018133637A1
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Ralph Hohenwarter
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F5/0104Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations without articulation
    • A61F5/0106Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations without articulation for the knees

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Orthese (2) für ein menschliches Kniegelenk, aufweisend: einen oberen Befestigungsabschnitt (4), einen unteren Befestigungsabschnitt (6) und ein längliches Federelement (8), das sich zwischen dem oberen Befestigungsabschnitt (4) und dem unteren Befestigungsabschnitt (6) erstreckt und diese miteinander verbindet; wobei das längliche Federelement (8) einen oberen Federendbereich (10), einen Federmittelteil (12) und einen unteren Federendbereich (14) aufweist; wobei das längliche Federelement (8) mit den Federendbereichen (10, 14) so am jeweiligen Befestigungsabschnitt (4; 6) befestigt ist, dass der jeweilige Federendbereich (10) im Wesentlichen parallel und nach hinten versetzt zu einer Mittelachse (M4; M6) des Befestigungsabschnitts (4; 6) verläuft; wobei der Federmittelteil (12) gebogen ist, sodass der untere Federendbereich (14) und der obere Federendbereich (10) in der unbelasteten Ruheposition des länglichen Federelements (8) einen Ruhewinkel (22) einschließen, der ein stumpfer Winkel ist; und wobei das längliche Federelement (8) so ausgebildet ist, dass bei Einwirkung einer Zusammenbieg-Kraft (44) der obere Federendbereich (10) und der untere Federendbereich (14) zu einem Federenergieaufnahmewinkel (46) zusammengebogen werden, der kleiner ist als der Ruhewinkel (22), wodurch Energie in dem länglichen Federelement (8) gespeichert wird, und dass durch die in dem länglichen Federelement (8) gespeicherte Energie, nach dem Stoppen der Einwirkung der Zusammenbieg-Kraft (44), der untere Federendbereich (14) und der obere Federendbereich (10) zu einem Schubenergiewinkel (50) auffedern, der größer als der Ruhewinkel (22) ist oder dem Ruhewinkel (22) im Wesentlichen entspricht, wodurch eine Federkraft (48) auf den unteren und/oder oberen Befestigungsabschnitt (4, 6) freigesetzt wird.The invention relates to an orthosis (2) for a human knee joint, comprising: an upper fastening section (4), a lower fastening section (6) and an elongated spring element (8) which is located between the upper fastening section (4) and the lower fastening section ( 6) extends and connects them together; wherein the elongated spring element (8) has an upper spring end region (10), a spring middle part (12) and a lower spring end region (14); wherein the elongated spring element (8) with the spring end regions (10, 14) is fastened to the respective fastening section (4; 6) in such a way that the respective spring end region (10) is substantially parallel and offset to the rear to a central axis (M4; M6) of the Fastening section (4; 6) extends; wherein the spring middle part (12) is bent so that the lower spring end region (14) and the upper spring end region (10) enclose a rest angle (22) which is an obtuse angle in the unloaded rest position of the elongate spring element (8); and wherein the elongated spring element (8) is designed such that, when a bending force (44) is applied, the upper spring end region (10) and the lower spring end region (14) are bent together to form a spring energy absorption angle (46) which is smaller than the rest angle (22), whereby energy is stored in the elongated spring element (8), and that due to the energy stored in the elongated spring element (8), after the application of the bending force (44), the lower spring end region (14) and spring up the upper spring end region (10) to a thrust energy angle (50) which is greater than the rest angle (22) or essentially corresponds to the rest angle (22), whereby a spring force (48) on the lower and / or upper fastening section (4, 6) is released.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Orthese für ein menschliches Kniegelenk mit einem oberen Befestigungsabschnitt, einem unteren Befestigungsabschnitt und einem Federelement, welches sowohl mit dem oberen Befestigungsabschnitt als auch mit dem unteren Befestigungsabschnitt verbunden ist.The present invention relates to an orthosis for a human knee joint with an upper fastening section, a lower fastening section and a spring element which is connected to both the upper fastening section and the lower fastening section.

Orthesen werden zur Stabilisierung von Gelenken, bspw. des Kniegelenks bei Menschen, z.B. nach einer Verletzung oder zur Unterstützung im Leistungssport, eingesetzt. Hierzu weisen die Orthesen in der Regel eine Fixierung am Oberschenkel sowie eine Fixierung am Unterschenkel auf, wobei die beiden Fixierungen durch Streben verbunden sind, die Bewegungen des jeweiligen Gelenks zum Teil stark einschränken.Orthoses are used to stabilize joints, e.g. the knee joint in humans, e.g. after an injury or for support in competitive sports. For this purpose, the orthoses generally have a fixation on the thigh and a fixation on the lower leg, the two fixations being connected by struts, which in some cases severely restrict the movements of the respective joint.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern und eine Orthese für ein menschliches Kniegelenk bereitzustellen, die mehr Bewegungsfreiheit für das Kniegelenk zulässt.The object of the invention is to avoid or at least alleviate the disadvantages of the prior art and to provide an orthosis for a human knee joint which allows more freedom of movement for the knee joint.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Orthese erfindungsgemäß durch eine Orthese für ein menschliches Kniegelenk gelöst, wobei die Orthese einen oberen Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einem menschlichen Oberschenkel, einen unteren Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einem menschlichen Unterschenkel, und ein längliches Federelement aufweist, das sich zwischen einem rückwärtigen Bereich des oberen Befestigungsabschnitts und einem rückwärtigen Bereich des unteren Befestigungsabschnitts erstreckt und den oberen Befestigungsabschnitt mit dem unteren Befestigungsabschnitt verbindet. Dabei weist das längliche Federelement einen oberen Federendbereich, einen Federmittelteil und einen unteren Federendbereich auf, wobei das längliche Federelement mit dem oberen Federendbereich so am oberen Befestigungsabschnitt befestigt ist, dass der obere Federendbereich im Wesentlichen parallel und nach hinten versetzt zu einer Mittelachse des oberen Befestigungsabschnitts verläuft und wobei das längliche Federelement mit dem unteren Federendbereich so am unteren Befestigungsabschnitt befestigt ist, dass der untere Federendbereich im Wesentlichen parallel und nach hinten versetzt zu einer Mittelachse des unteren Befestigungsabschnitts verläuft. Der Federmittelteil ist dabei so gebogen, dass der untere Federendbereich und der obere Federendbereich in der unbelasteten Ruheposition des länglichen Federelements einen Ruhewinkel auf der den Befestigungsabschnitten abgewandten Rückseite einschließen, der ein stumpfer Winkel ist, wobei das längliche Federelement so ausgebildet ist, dass bei Einwirkung einer Zusammenbieg-Kraft der obere Federendbereich und der untere Federendbereich zu einem Federenergieaufnahmewinkel zusammengebogen werden, der kleiner ist als der Ruhewinkel, wodurch in dem länglichen Federelement Energie gespeichert wird, und dass durch die in dem länglichen Federelement gespeicherte Energie, nach dem Stoppen der Einwirkung der Zusammenbieg-Kraft, der untere Federendbereich und der obere Federendbereich zu einem Schubenergiewinkel auffedern, der größer ist als der Ruhewinkel oder dem Ruhewinkel im Wesentlichen entspricht, wodurch eine Federkraft auf den unteren und/oder oberen Befestigungsabschnitt freigesetzt wird.In a generic orthosis, the object is achieved according to the invention by an orthosis for a human knee joint, the orthosis having an upper fastening section for fastening to a human thigh, a lower fastening section for fastening to a human lower leg, and an elongated spring element which is located between a extends rear portion of the upper attachment portion and a rear portion of the lower attachment portion and connects the upper attachment portion to the lower attachment portion. The elongate spring element has an upper spring end area, a spring middle part and a lower spring end area, the elongate spring element having the upper spring end area being fastened to the upper fastening section such that the upper spring end area runs essentially parallel and offset to the rear to a central axis of the upper fastening section and wherein the elongate spring element with the lower spring end region is fastened to the lower fastening section such that the lower spring end region runs essentially parallel and offset to the rear to a central axis of the lower fastening section. The spring middle part is bent in such a way that the lower spring end area and the upper spring end area in the unloaded rest position of the elongate spring element form a rest angle on the rear side facing away from the fastening sections, which is an obtuse angle, the elongate spring element being designed such that when exposed to a Bending force the upper spring end region and the lower spring end region are bent together to form a spring energy absorption angle which is smaller than the rest angle, as a result of which energy is stored in the elongated spring element and that by the energy stored in the elongated spring element after the action of the bending has stopped Force the lower spring end area and the upper spring end area to a thrust energy angle that is greater than the rest angle or the rest angle essentially corresponds, whereby a spring force is released onto the lower and / or upper fastening section .

Dadurch wird eine Schubkraft freigesetzt, welche die Vorwärtsbewegung beim Laufen unterstützt. Die erfindungsgemäße Konstruktion unterstützt dabei alle Freiheitsgrade, ohne Zwangskräfte, bzw. nur minimale Zwangskräfte auf das Kniegelenk aufzubringen und/oder die Bewegungsmöglichkeiten des Knies einzuschränken, und wird damit dem Bewegungsprofil der pendelnden Knieachse gerecht. Das Federelement realisiert dabei ein variables Gelenk, das über den gesamten Gangzyklus, je nach Mensch und Anwendungsfall individuell angepasst werden kann. Das führt zu einer Effektivitätssteigerung der Unterstützungskräfte bei der Anwendung.This releases a thrust that supports the forward movement while running. The construction according to the invention supports all degrees of freedom without applying constraining forces or only minimal constraining forces on the knee joint and / or restricting the possibilities of movement of the knee, and thus does justice to the movement profile of the oscillating knee axis. The spring element realizes a variable joint that can be individually adjusted over the entire gait cycle, depending on the person and application. This leads to an increase in effectiveness of the support staff in the application.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben und werden nachfolgend erläutert.Advantageous training and further developments are described in the dependent claims and are explained below.

So ist es von Vorteil, wenn der Ruhewinkel einem Winkel zwischen 140° bis 170°, vorzugsweise einem Winkel zwischen 150° und 160° entspricht. Ein solcher Ruhewinkel kommt der leicht gebeugten Stellung des Knies im Stand am nächsten.It is advantageous if the rest angle corresponds to an angle between 140 ° to 170 °, preferably an angle between 150 ° and 160 °. Such a rest angle comes closest to the slightly bent position of the knee when standing.

Eine mögliche vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Befestigungsabschnitte manschettenartig oder halbschalenförmig mit verstellbaren Riemen ausgebildet sind, um an einem Bein lösbar befestigbar zu sein. Dies hat den Vorteil, dass die Befestigungsabschnitte individuell anpassbar sind. Hierzu können die halbschalenförmigen Befestigungsabschnitte mittels der Riemen angepasst werden. Die Manschetten können bspw. einen Klettverschluss oder ähnliches aufweisen, der eine Größenanpassung ermöglicht.A possible advantageous embodiment provides that the fastening sections are designed like a cuff or half-shell with adjustable straps, in order to be releasably attachable to one leg. This has the advantage that the fastening sections can be individually adjusted. For this purpose, the half-shell-shaped fastening sections can be adjusted using the straps. The cuffs can have, for example, a Velcro fastener or the like, which enables size adjustment.

Hierbei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der halbschalenförmige obere Befestigungsabschnitt einen größeren Durchmesser aufweist als der halbschalenförmige untere Befestigungsabschnitt. Dies ist sinnvoll, da ein menschlicher Oberschenkel in der Regel einen größeren Durchmesser besitzt als ein menschlicher Unterschenkel und somit die Ausrichtung bzw. die Orientierung der Orthese am menschlichen Bein vorgegeben ist.It has proven to be advantageous here if the half-shell-shaped upper fastening section has a larger diameter than the half-shell-shaped lower fastening section. This makes sense, since a human thigh generally has a larger diameter than a human lower leg and thus the orientation or orientation of the orthosis on the human leg is predetermined.

Eine beispielhafte Ausführungsform sieht hierbei vor, dass der Durchmesser des oberen Befestigungsabschnitts zwischen 25 cm und 50 cm liegt und der Durchmesser des unteren Befestigungsabschnitts zwischen 10 cm und 35 cm liegt. An exemplary embodiment provides that the diameter of the upper fastening section is between 25 cm and 50 cm and the diameter of the lower fastening section is between 10 cm and 35 cm.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Befestigungsabschnitte, insbesondere deren Durchmesser, individuell anpassbar sind. Dadurch wird eine optimale individuelle Anpassung an den jeweiligen Menschen bzw. Träger / Anwender ermöglicht.It is also advantageous if the fastening sections, in particular their diameters, can be individually adapted. This enables an optimal individual adaptation to the respective person or carrier / user.

Ebenfalls ist es von Vorteil, wenn die Orthese im Betriebszustand, das heißt, in dem Zustand, in dem sie an einem menschlichen Bein befestigt ist, Relativbewegungen zwischen dem unteren Befestigungsabschnitt und dem oberen Befestigungsabschnitt in alle sechs Freiheitsgrade, insbesondere translatorische Bewegungen in den drei Raumrichtungen sowie rotatorische Bewegungen um die drei Raumrichtungen, ermöglicht. Dadurch wird das Bewegungsprofil der pendelnden Knieachse möglichst wenig bis gar nicht eingeschränkt.It is also advantageous if, in the operating state, that is to say in the state in which it is fastened to a human leg, the orthosis has relative movements between the lower fastening section and the upper fastening section in all six degrees of freedom, in particular translational movements in the three spatial directions as well as rotary movements around the three spatial directions. As a result, the movement profile of the oscillating knee axis is restricted as little as possible or not at all.

Für das Federelement ist es von Vorteil, wenn der Mittelpunkt des Federelements, der insbesondere als Schnittpunkt der Symmetrieachsen in Längsrichtung und Breitenrichtung ausgebildet ist, in Horizontalrichtung parallel nach hinten verschoben und in Vertikalrichtung auf gleicher Höhe zum Drehpunkt des Kniegelenks angeordnet ist. Diese Anordnung gewährleistet die optimale Krafteinleitung und somit die optimale Unterstützung der Laufbewegung.It is advantageous for the spring element if the center point of the spring element, which is designed in particular as the intersection of the axes of symmetry in the longitudinal and width directions, is displaced parallel to the rear in the horizontal direction and is arranged in the vertical direction at the same height as the pivot point of the knee joint. This arrangement ensures the optimal application of force and thus the optimal support of the running movement.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Federelement aus einem faserverstärkten Kunststoff, vorzugsweise aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), ausgebildet ist. Faserverstärkte Kunststoffe bieten zum einen ein sehr gutes Belastung-Gewicht-Verhältnis, d.h., sie können gemessen an ihrem Gewicht, große Lasten aufnehmen, bevor sie versagen. Zum anderen eignen sich faserverstärkte Kunststoffe in besonderem Maße dazu, lastorientiert gefertigt zu werden. Das bedeutet, dass durch die Orientierung der eingebrachten Faser die Richtung, in welche Belastungen aufgebracht werden können, bestimmt bzw. festgelegt werden können. Neben Kohlenstofffasern sind auch Glasfasern, Aramidfasern oder auch Borfasern als Verstärkungsfasern für den Kunststoff denkbar.In addition, it is advantageous if the spring element is formed from a fiber-reinforced plastic, preferably from a carbon fiber-reinforced plastic (CFRP). On the one hand, fiber-reinforced plastics offer a very good load-to-weight ratio, i.e. they can absorb large loads based on their weight before they fail. On the other hand, fiber-reinforced plastics are particularly suitable for being manufactured in a load-oriented manner. This means that the direction in which loads can be applied can be determined or determined by the orientation of the introduced fiber. In addition to carbon fibers, glass fibers, aramid fibers or boron fibers are also conceivable as reinforcing fibers for the plastic.

Ferner ist es von Vorteil, wenn das Federelement einen Schicht- bzw. Lagen- bzw. Laminataufbau aufweist. Ein solcher Aufbau hat sich insbesondere für faserverstärkte Kunststoffe als vorteilhaft erwiesen. In den verschiedenen Lagen sind die in den Kunststoff eingebrachten Fasern unterschiedliche orientiert bzw. ausgerichtet, so dass das Federelement individuell an die zu erwartende Belastung angepasst werden kann.Furthermore, it is advantageous if the spring element has a layer or layer or laminate structure. Such a structure has proven to be particularly advantageous for fiber-reinforced plastics. In the different layers, the fibers introduced into the plastic are oriented differently, so that the spring element can be individually adapted to the expected load.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Federelement als eine Blattfeder ausgebildet ist. Blattfedern eignen sich in besonderem Maße als biegebeanspruchte Federn.An advantageous embodiment provides that the spring element is designed as a leaf spring. Leaf springs are particularly suitable as springs subject to bending stress.

Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Federelement aus mehreren schichtartigen Elementen aufgebaut ist. Dies hat den Vorteil, dass mehrere bereits vorgefertigte Elemente, welche unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche Steifigkeiten, aufweisen, miteinander kombiniert werden können, so dass verschiedene Standardelemente individuell zu einem Federelementeverbund kombiniert werden können. Dadurch ist das Federelement zum einen individuell an den jeweiligen Menschen anpassbar, und zum anderen auch an die jeweilige Situation anpassbar, welche sich im Laufe der Zeit verändern kann oder von der jeweiligen Situation abhängt, bspw. ein Spaziergang vs. Skifahren.In addition, it has proven to be advantageous if the spring element is constructed from a plurality of layer-like elements. This has the advantage that several prefabricated elements which have different properties, in particular different stiffnesses, can be combined with one another, so that different standard elements can be combined individually to form a spring element combination. As a result, the spring element is individually adaptable to the respective person on the one hand, and on the other hand also adaptable to the respective situation, which can change over time or depend on the respective situation, e.g. a walk vs. To ski.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Befestigungsabschnitte jeweils zumindest einen Befestigungspunkt zur Befestigung des Federelements aufweisen.An advantageous embodiment provides that the fastening sections each have at least one fastening point for fastening the spring element.

Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Befestigungspunkte als ein Schnellspannsystem ausgebildet sind. Damit ist ein leichter und einfacher Wechsel des Federelements möglich.It has proven to be advantageous if the fastening points are designed as a quick release system. This makes it easy and simple to change the spring element.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass zumindest ein Befestigungsabschnitt und/oder das Federelement zur Aufnahme von Sensoren und/oder Aktoren vorbereitet ist/sind. Die Sensoren können dazu genutzt werden, das Bewegungsprofil zu erfassen und die Aktoren dementsprechend so anzusteuern, dass sie das Bewegungsprofil optimal unterstützen.A further advantageous embodiment provides that at least one fastening section and / or the spring element is / are prepared for receiving sensors and / or actuators. The sensors can be used to record the movement profile and to control the actuators accordingly so that they optimally support the movement profile.

Die erfindungsgemäße Orthese kann auch als Exoskelett bezeichnet werden.The orthosis according to the invention can also be referred to as an exoskeleton.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Orthese;
  • 2 eine Ansicht von hinten des ersten Ausführungsbeispiels der Orthese;
  • 3 eine Ansicht von vorne des ersten Ausführungsbeispiels der Orthese;
  • 4 eine Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Orthese;
  • 5 eine perspektivische Ansicht von hinten eines zweiten Ausführungsbeispiels der Orthese;
  • 6 eine perspektivische Ansicht von hinten eines oberen Befestigungsabschnitts des zweiten Ausführungsbeispiels;
  • 7 eine perspektivische Ansicht von vorne des oberen Befestigungsabschnitts des zweiten Ausführungsbeispiels;
  • 8 eine perspektivische Seitenansicht von Federelementen der Orthese; und
  • 9 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Orthese in Benutzung.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the attached figures. Show it:
  • 1 a perspective view of a first embodiment of an orthosis according to the invention;
  • 2nd a rear view of the first embodiment of the orthosis;
  • 3rd a front view of the first embodiment of the orthosis;
  • 4th a side view of the first embodiment of the orthosis;
  • 5 a rear perspective view of a second embodiment of the orthosis;
  • 6 a rear perspective view of an upper mounting portion of the second embodiment;
  • 7 a front perspective view of the upper mounting portion of the second embodiment;
  • 8th a perspective side view of spring elements of the orthosis; and
  • 9 a schematic representation of the orthosis according to the invention in use.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only schematic in nature and only serve to understand the invention. The same elements are provided with the same reference symbols.

Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch in anderen Ausführungsbeispielen realisiert werden. Sie sind also untereinander austauschbar.Features of the individual exemplary embodiments can also be implemented in other exemplary embodiments. So they are interchangeable.

1 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Orthese 2 für ein menschliches Kniegelenk in einer perspektivischen Darstellung. Die Orthese 2 weist einen oberen Befestigungsabschnitt 4, einen unteren Befestigungsabschnitt 6 und ein Federelement 8 auf. Das Federelement 8 ist länglich ausgebildet und weist einen oberen Federendbereich 10, einen Federmittelteil 12 und einen unteren Federendbereich 14 auf (siehe auch 2). 1 shows a first exemplary embodiment of an orthosis according to the invention 2nd for a human knee joint in a perspective view. The orthosis 2nd has an upper attachment portion 4th , a lower mounting section 6 and a spring element 8th on. The spring element 8th is elongated and has an upper spring end area 10th , a spring middle part 12th and a lower spring end area 14 on (see also 2nd ).

In 1 ist zu erkennen, dass das längliche Federelement 8 gebogen ist, d.h., dass es eine Biegung bzw. eine Krümmung aufweist. Aus 2, welche die Orthese 2 von hinten darstellt, ist ersichtlich, dass das Federelement 8 mit dem oberen Federendbereich 10 an dem oberen Befestigungsabschnitt 4 befestigt ist und mit dem unteren Federendbereich 14 an dem unteren Befestigungsabschnitt 6 befestigt ist. In der hier gezeigten Ausführungsform werden zur Befestigung des Federelements 8 an den Befestigungsabschnitten 4, 6 Schnellspanner 16 mit einem entsprechenden Gegenstück 18 (siehe 3) verwendet. Es sind aber auch andere Befestigungsmittel, wie bspw. Schrauben, Nieten, Klemmvorrichtungen, oder ähnliches, wahlweise in Kombination mit einem entsprechenden Gegenstück, wenn notwendig, denkbar.In 1 it can be seen that the elongated spring element 8th is bent, that is, it has a bend or curvature. Out 2nd which the orthosis 2nd represents from behind, it can be seen that the spring element 8th with the upper spring end area 10th on the upper mounting section 4th is attached and with the lower spring end 14 on the lower mounting section 6 is attached. In the embodiment shown here are used to attach the spring element 8th on the mounting sections 4th , 6 Quick release 16 with a corresponding counterpart 18th (please refer 3rd ) used. However, other fastening means, such as screws, rivets, clamping devices, or the like, are also conceivable, optionally in combination with a corresponding counterpart, if necessary.

Die Seitenansicht in 4 verdeutlicht sehr gut, dass das Federelement 8 derart an den Befestigungsabschnitten 4, 6 befestigt ist, dass sich die Federendbereiche 10, 14 parallel und nach hinten versetzt zu einer Mittelachse M4, M6 des jeweiligen Befestigungsabschnitts 4, 6 erstrecken.The side view in 4th illustrates very well that the spring element 8th such on the attachment sections 4th , 6 is attached that the spring end areas 10th , 14 parallel and offset to the center axis M4 , M6 of the respective fastening section 4th , 6 extend.

Mit Bezug zurück auf 1 ist zu erkennen, dass die Befestigungsabschnitte 4, 6 halbschalenförmig ausgebildet sind, wobei der obere Befestigungsabschnitt 4 einen größeren Durchmesser aufweist als der untere Befestigungsabschnitt 6. Der obere Befestigungsabschnitt 4 ist dazu ausgelegt, einen menschlichen Oberschenkel zumindest teilweise zu umgeben bzw. zu umfassen und hat bspw. einen Durchmesser von 25 cm bis 50 cm. Der untere Befestigungsabschnitt 6 ist dazu ausgelegt, einen menschlichen Unterschenkel zumindest teilweise zu umgeben bzw. zu umfassen und hat bspw. einen Durchmesser von 10 cm bis 35 cm.Referring back to 1 it can be seen that the fastening sections 4th , 6 are half-shell-shaped, the upper fastening section 4th has a larger diameter than the lower fastening section 6 . The upper mounting section 4th is designed to at least partially surround or enclose a human thigh and has, for example, a diameter of 25 cm to 50 cm. The lower mounting section 6 is designed to at least partially surround or enclose a human lower leg and has, for example, a diameter of 10 cm to 35 cm.

Allgemein ist es jedoch möglich, die Befestigungsabschnitte 4, 6 individuell an den Körperbau des jeweiligen Trägers der Orthese 2 anzupassen. Die Befestigungsabschnitte 4, 6 sind bspw. aus Kunststoff oder aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt, der die notwendige Steifigkeit und Festigkeit besitzt, um den zu erwartenden Kräften im Betrieb, also im getragenen Zustand, standzuhalten.In general, however, it is possible to use the fastening sections 4th , 6 individually to the physique of the respective wearer of the orthosis 2nd adapt. The mounting sections 4th , 6 are, for example, made of plastic or fiber-reinforced plastic, which has the necessary rigidity and strength to withstand the forces to be expected in operation, i.e. when worn.

2 und 3 zeigen die Orthese 2 von hinten bzw. von vorne und es ist zu erkennen, dass das Federelement 8 an den Befestigungsabschnitten 4, 6 jeweils über einen Befestigungspunkt 20 festgelegt ist. Es ist alternativ jedoch auch denkbar, dass sich die Federendbereiche 10, 14 des Federelements 8 fast bis zur Mitte (in Vertikalrichtung gesehen) des jeweiligen Befestigungsabschnitts 4, 6 erstrecken und über jeweils zwei oder mehr Befestigungspunkte an den Befestigungsabschnitten 4, 6 festgelegt sind. 2nd and 3rd show the orthosis 2nd from behind or from the front and it can be seen that the spring element 8th on the mounting sections 4th , 6 each via an attachment point 20 is set. Alternatively, however, it is also conceivable that the spring end regions 10th , 14 of the spring element 8th almost to the middle (viewed in the vertical direction) of the respective fastening section 4th , 6 extend and over two or more attachment points on the attachment portions 4th , 6 are set.

Der Schnittpunkt der Symmetrieachse S1 in Vertikalrichtung des Federelements 8 und der Symmetrieachse S2 in Horizontalrichtung des Federelements 8 entspricht dem Mittelpunkt M des Federelements und ist, eine gleichmäßige Biegung bzw. Krümmung des Federelements 8 vorausgesetzt, deckungsgleich zum Scheitelpunkt der Biegung bzw. Krümmung.The intersection of the axis of symmetry S1 in the vertical direction of the spring element 8th and the axis of symmetry S2 in the horizontal direction of the spring element 8th corresponds to the center M of the spring element and is a uniform bend or curvature of the spring element 8th provided that they are congruent to the apex of the bend or curvature.

4 zeigt die Orthese 2 in der Seitenansicht, in der die Biegung des Federelements 8 gut zu erkennen ist. 4 zeigt die Orthese in einer sogenannten Ruheposition, die einem unbelasteten, also lastfreien, Zustand der Orthese 2 entspricht. In dieser Ruheposition schließen die Federendbereiche 10, 14 einen Ruhewinkel 22 ein, der einem stumpfen Winkel, also einem Winkel, der größer ist als 90° und kleiner ist als 180°, entspricht. Vorzugsweise liegt der Ruhewinkel 22 in einem Bereich zwischen 140° und 170°, bzw. weiter vorzugsweise zwischen 150° und 160°. 4th shows the orthosis 2nd in the side view, in which the bend of the spring element 8th is clearly visible. 4th shows the orthosis in a so-called rest position, which is an unloaded, i.e. load-free, state of the orthosis 2nd corresponds. The spring end regions close in this rest position 10th , 14 a rest angle 22 one which corresponds to an obtuse angle, that is to say an angle which is greater than 90 ° and less than 180 °. The rest angle is preferably 22 in a range between 140 ° and 170 °, or more preferably between 150 ° and 160 °.

8 zeigt verschiedene Ausführungsformen des Federelements 8. Jeder Federendbereich 10, 14 weist eine Öffnung 24 auf, welche zu Befestigung des Federelements 8 an den Befestigungsabschnitten 4, 6 dient. Die dargestellten Federelemente 8 weisen unterschiedliche Längen l1 , l2 und l3 auf, wodurch sie für unterschiedliche Beinlängen einsetzbar sind. Darüber hinaus können sich die Federelemente 8 auch in der Dicke und/oder in der (Biege-) Steifigkeit unterscheiden. 8th shows different embodiments of the spring element 8th . Every spring end area 10th , 14 has an opening 24th on which to attach the spring element 8th on the mounting sections 4th , 6 serves. The spring elements shown 8th have different lengths l 1 , l 2 and l 3 on, whereby they can be used for different leg lengths. In addition, the spring elements 8th also differ in thickness and / or in (bending) stiffness.

Die Federelemente 8 sind bspw., wie hier gezeigt, als Blattfedern ausgebildet. Darüber hinaus können die Federelemente 8 aus einem faserverstärkten Kunststoff, wie bspw. CFK, GFK oder ähnliches hergestellt sein. Neben Kohlenstofffasern oder Glasfasern sind auch Aramidfasern oder Borfasern denkbar. Faserverstärkte Kunststoffe weisen in der Regel einen Schichtaufbau bzw. einen sogenannten Lagen- oder Laminataufbau auf, wobei jede Schicht bzw. Lage eine bestimmte Dicke aufweist, in der die Verstärkungsfasern in einer vorgegeben Orientierung in dem Kunststoff eingebettet sind. Die Orientierung der Verstärkungsfasern, bspw. in 0°, +/-45° oder 90°, und/oder die Anzahl der Schichten/Lagen ermöglicht es, die Eigenschaften, wie bspw. die Druck-, Zug- und/oder Biegesteifigkeit, des Federelements 8 festzulegen. So können die Eigenschaften des Federelements 8 individuell angepasst bzw. festgelegt werden. Darüber hinaus ist es auch denkbar, mehrere Federelemente 8 zu stapeln und das Federelement 8 somit aus mehreren schichtartigen Elementen, bzw. als ein Federelementeverbund aufzubauen.The spring elements 8th are, for example, as shown here, designed as leaf springs. In addition, the spring elements 8th be made of a fiber-reinforced plastic, such as CFRP, GRP or the like. In addition to carbon fibers or glass fibers, aramid fibers or boron fibers are also conceivable. Fiber-reinforced plastics generally have a layer structure or a so-called layer or laminate structure, each layer or layer having a certain thickness in which the reinforcing fibers are embedded in the plastic in a predetermined orientation. The orientation of the reinforcing fibers, for example in 0 °, +/- 45 ° or 90 °, and / or the number of layers / layers makes it possible to determine the properties, such as the compressive, tensile and / or bending stiffness of the Spring element 8th to be determined. So the properties of the spring element 8th can be individually adjusted or specified. In addition, it is also conceivable to have several spring elements 8th to stack and the spring element 8th thus build up from several layer-like elements or as a spring element assembly.

Die 5 bis 7 zeigen eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Orthese 2, die eine mögliche Befestigungsvorrichtung 26, zum Befestigen der Orthese 2 an einem menschlichen Bein, vorsieht. Die Befestigungsvorrichtung 26 umfasst pro Befestigungsabschnitt 4, 6 zwei Riemen 28, welche jeweils in Schlitzen 30, die in den Befestigungsabschnitten 4, 6 beidseitig, d.h. an beiden seitlichen Enden der halbschalenförmigen Befestigungsabschnitte 4, 6 vorgesehen sind, geführt bzw. gehalten werden (siehe 5). Um die Riemen 28 zum einen verschließen und zum anderen spannen zu können, weisen die Riemen einen Verschluss 32 (siehe auch 6) auf, der ein individuell an den jeweiligen Umfang des Ober- bzw. Unterschenkels anpassbares Verschließen und Spannen ermöglicht. Darüber hinaus lässt sich der Verschluss 32 auch einfach wieder lösen, um die Orthese 2 bei Bedarf auch einfach wieder ablegen zu können.The 5 to 7 show a second exemplary embodiment of the orthosis 2nd that a possible fastening device 26 , for attaching the orthosis 2nd on a human leg. The fastening device 26 includes per attachment section 4th , 6 two straps 28 , each in slots 30th that in the mounting sections 4th , 6 on both sides, ie at both lateral ends of the half-shell-shaped fastening sections 4th , 6 are provided, managed or held (see 5 ). Around the straps 28 on the one hand to lock and on the other to be able to tension, the straps have a closure 32 (see also 6 ) on, which enables an individually adaptable to the respective circumference of the upper or lower leg closing and tensioning. In addition, the closure 32 also simply loosen again to the orthosis 2nd to be able to simply put it down again if necessary.

Das Federelement 8 in der hier gezeigten Ausführungsform weist mehrere Federelemente 8, genau gesagt drei Federelemente 8, auf, und ist somit als ein Federelementeverbund 34 ausgebildet. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Befestigungsabschnitte 4, 6 nicht über Schnellspanner 16 (siehe 2), sondern über eine Schraube 36 an dem Federelement 8 bzw. 34 festgelegt. Zum Schutz des Federelements 8 bzw. des Federelementeverbunds 34 ist zwischen dem Schraubenkopf und dem anliegenden Federelement 8 eine Unterlegscheibe 38 vorgesehen.The spring element 8th in the embodiment shown here has several spring elements 8th , specifically three spring elements 8th , on, and is thus as a spring element composite 34 educated. In the embodiment shown here, the fastening sections 4th , 6 not via quick release 16 (please refer 2nd ), but via a screw 36 on the spring element 8th or. 34 fixed. To protect the spring element 8th or the spring element assembly 34 is between the screw head and the adjacent spring element 8th a washer 38 intended.

Die Schlitze 30 können entweder nachträglich oder bereits bei der Herstellung in die Befestigungsabschnitte 4, 6 eingebracht werden. Statt der Halbschalen können die Befestigungsabschnitte 4, 5 alternativ auch manschettenartig ausgebildet sein.The slots 30th can either be retrofitted or already in the manufacture in the fastening sections 4th , 6 be introduced. Instead of the half-shells, the fastening sections 4th , 5 alternatively also be designed like a cuff.

7 zeigt den Befestigungsabschnitt 4 von vorne. Mit dieser Ansicht es es gut nachvollziehbar, wie der halbschalenförmige Befestigungsabschnitt 4 auf der Rückseite eines Oberschenkels anliegt während die Riemen entlang der Vorderseite des Oberschenkels (und entlang der Rückseite des Befestigungsabschnitts 4) verlaufen, wenn die Orthese 2 an einem menschlichen Bein befestigt ist. Da der halbschalenförmige Befestigungsabschnitt 4 in dieser Ausführungsform ebenfalls aus einem faserverstärkten Kunststoff, genauer gesagt aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) ausgebildet ist, muss ein separates Gewinde 40 für die Schraube 36 (siehe 6) vorgesehen werden, welches in eine Öffnung (nicht sichtbar) in dem Befestigungsabschnitt 4 eingesetzt ist. 7 shows the mounting section 4th from the front. With this view, it is easy to understand, like the half-shell-shaped fastening section 4th rests on the back of a thigh while the straps are along the front of the thigh (and along the back of the fastening section 4th ) when the orthosis 2nd attached to a human leg. Because the half-shell-shaped fastening section 4th in this embodiment, also made of a fiber-reinforced plastic, more precisely made of carbon fiber-reinforced plastic (CFRP), a separate thread must be used 40 for the screw 36 (please refer 6 ) are provided, which in an opening (not visible) in the fastening section 4th is used.

9 zeigt schematisch ein menschliches Bein 42 mit daran angelegter Orthese 2 in zwei verschiedenen Positionen (durchgehende Linien und gestrichelte Linien). 9 schematically shows a human leg 42 with an attached orthosis 2nd in two different positions (solid lines and dashed lines).

Die erste Position (durchgehende Linien) entspricht einer Position, in der Gewicht auf das Bein 42 aufgebracht wird, und somit eine Kraft 44 auf das Federelement 8 wirkt, welche die Federendbereiche 10, 14 aufeinanderzubewegt, also zusammenbiegt. Daher wird diese Kraft 44 auch als Zusammenbieg-Kraft bezeichnet. Solange diese Kraft 44 auf das Federelement 8 einwirkt, schließen die beiden Federendbereiche 10, 14 einen Federenergieaufnahmewinkel 46 ein, der kleiner ist als der Ruhewinkel 22, und die durch das Zusammenbiegen der Federenden in das Federelement 8 eingebrachte Energie wird in dem Federelement 8 gespeichert.The first position (solid lines) corresponds to a position in which weight is on the leg 42 is applied, and thus a force 44 on the spring element 8th acts which the spring end areas 10th , 14 moving towards each other, i.e. bending together. Hence this power 44 also known as the bending force. As long as this power 44 on the spring element 8th acts, the two spring end areas close 10th , 14 a spring energy intake angle 46 one that is smaller than the rest angle 22 , and by bending the spring ends into the spring element 8th The energy introduced is in the spring element 8th saved.

Sobald die Kraft 44 nicht mehr (oder zumindest nicht mehr vollständig, d.h., einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitend) auf das Federelement 8 wirkt, bspw. weil das menschliche Bein 42 gestreckt wird(Position 2, gestrichelte Linien), wird die zuvor gespeicherte Energie in Form einer Kraft 48 im Bereich des Mittelteils 12 des Federelements 8 freigesetzt, die bewirkt, dass die beiden Federendbereiche 10, 14 sich wieder voneinander weg bewegen, sozusagen „auffedern“ und einen Schubenergiewinkel 50 zwischen sich einschließen, der dem Ruhewinkel 22 zumindest entspricht oder größer ist als der Ruhewinkel 22. Dadurch wird die Schubphase beim Laufen durch die Orthese 2 unterstützt.Once the strength 44 no longer (or at least not completely, ie, falling below a predetermined limit value) on the spring element 8th works, for example because the human leg 42 is stretched (position 2, dashed lines), the previously stored energy is in the form of a force 48 in the area of the middle part 12th of the spring element 8th released, which causes the two spring end areas 10th , 14 move away from each other again, so to speak, "spring open" and a thrust angle 50 between them, the angle of rest 22 is at least equal to or greater than the angle of rest 22 . This causes the overrun phase when running through the orthosis 2nd supported.

Ferner ist in 9 zu erkennen, dass der Mittelpunkt M des Federelements 8 auf gleicher Höhe angeordnet ist wie der Drehpunkt des Kniegelenks und zu diesem nach hinten versetzt ist, da die Orthese 2 an der Rückseite des menschlichen Beins 42 angeordnet ist. Die Anordnung an der Rückseite des menschlichen Beins 42 bietet darüber hinaus den Vorteil dass so der Oberschenkelmuskel entlastet wird. Dies kann insbesondere in Situationen mit starker Oberschenkelmuskulaturbelastung, z.B., beim Skifahren, von Bedeutung sein.Furthermore, in 9 realizing that the center point M of the spring element 8th is arranged at the same height as the fulcrum of the knee joint and is offset to the rear because the orthosis 2nd at the back of the human leg 42 is arranged. The arrangement on the back of the human leg 42 also offers the advantage that the thigh muscle is relieved. This can be particularly important in situations with heavy thigh muscles, for example when skiing.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Orthese 2 ermöglicht diese, dass im Betriebszustand zwischen dem oberen Befestigungsabschnitt 4 und dem unteren Befestigungsabschnitt 6 Relativbewegungen in alle sechs Freiheitsgrade, insbesondere translatorische Bewegungen in den drei Raumrichtungen sowie rotatorische Bewegungen um die drei Raumrichtungen möglich sind. Dadurch ist realisiert, dass keine oder nur sehr sehr geringe Zwangskräfte im Betriebszustand, bedingt durch die Orthese 2, auf das Kniegelenk wirken.Due to the structure of the orthosis according to the invention 2nd this enables that in the operating state between the upper fastening section 4th and the lower mounting section 6 Relative movements in all six degrees of freedom, in particular translatory movements in the three spatial directions and rotary movements around the three spatial directions are possible. This realizes that no or only very small constraining forces in the operating state, due to the orthosis 2nd , act on the knee joint.

Ferner sind Weiterentwicklungen der Orthese 2 denkbar, welche vorsehen, dass Sensoren und/oder Aktoren an der Orthese 2, insbesondere an den Befestigungsabschnitten 4, 6 und/oder dem Federelement 8 vorgesehen sind, wofür diese dann entsprechend vorbereitet sind, indem sie bspw. Aufnahmevorrichtungen für die Sensoren und/oder Aktoren aufweisen. Alternativ können die Sensoren und/oder Aktoren auch integral in oder an dem Material der Befestigungsabschnitte 4, 6 und/oder dem Federelement 8 vorgesehen sein.Further developments are the orthosis 2nd conceivable, which provide that sensors and / or actuators on the orthosis 2nd , especially on the mounting sections 4th , 6 and / or the spring element 8th are provided, for which they are then prepared accordingly, for example by having receiving devices for the sensors and / or actuators. Alternatively, the sensors and / or actuators can also be integral in or on the material of the fastening sections 4th , 6 and / or the spring element 8th be provided.

Über die Sensoren und/oder Aktoren können Bewegungs- und/oder Belastungsdaten erfasst bzw. aufgezeichnet werden und bspw. mittels Datenübertragung an eine entsprechende Anwendung, wie z.B., eine App für ein Smartphone, Tablet etc. oder eine Desktopanwendung etc., weitergeleitet werden, und dort z.B. analysiert werden. So kann die Bewegungsfunktion unterstützt werden, indem die Sensoren Bewegungen erfassen und die Aktoren entsprechend angesteuert werden, um bspw. die Umsetzung natürlicher Bewegungsmuster zu unterstützen bzw. zu verbessern, um den Anwender maximal zu unterstützen.Movement and / or load data can be recorded or recorded via the sensors and / or actuators and, for example, can be forwarded by means of data transmission to an appropriate application, such as an app for a smartphone, tablet etc. or a desktop application etc. and there for example to be analyzed. The movement function can thus be supported by the sensors detecting movements and the actuators being activated accordingly, for example to support or improve the implementation of natural movement patterns in order to provide the user with maximum support.

Darüber hinaus ist es denkbar, die Aktuatorik dazu zu verwenden, die Bewegung „aktiv“ zu unterstützen, indem durch die Aktuatorik in der jeweiligen Schubphase beim Laufen zusätzliche Energie eingebracht wird, was zu einem höheren Energiepotential führt und in einer Kraftunterstützung des Anwenders resultiert.In addition, it is conceivable to use the actuator system to "actively" support the movement by introducing additional energy through the actuator system in the respective overrun phase while running, which leads to a higher energy potential and results in a power support for the user.

BezugszeichenlisteReference list

22nd
OrtheseOrthosis
44th
oberer Befestigungsabschnittupper mounting section
66
unterer Befestigungsabschnittlower mounting section
88th
FederelementSpring element
1010th
oberer Federendbereichupper spring end area
1212th
FedermittelteilSpring middle part
1414
unterer Federendbereichlower spring end area
1616
SchnellspannerQuick release
1818th
GegenstückCounterpart
2020
BefestigungspunktAttachment point
2222
RuhewinkelAngle of rest
2424th
Öffnungopening
2626
BefestigungsvorrichtungFastening device
2828
Riemenbelt
3030th
Schlitzslot
3232
VerschlussClasp
3434
FederelementeverbundCompound of spring elements
3636
Schraubescrew
3838
UnterlegscheibeWasher
4040
Gewindethread
4242
menschliches Beinhuman leg
4444
Kraftforce
4646
FederenergieaufnahmewinkelSpring energy absorption angle
4848
Kraftforce
5050
Schubenergiewinkel Shear energy angle
M4M4
MittelachseCentral axis
M6M6
MittelachseCentral axis
MM
MittelpunktFocus
S1S1
SymmetrieachseAxis of symmetry
S2S2
SymmetrieachseAxis of symmetry

Claims (12)

Orthese (2) für ein menschliches Kniegelenk, aufweisend: einen oberen Befestigungsabschnitt (4) zur Befestigung an einem menschlichen Oberschenkel; einen unteren Befestigungsabschnitt (6) zur Befestigung an einem menschlichen Unterschenkel; und ein längliches Federelement (8), das sich zwischen einem rückwärtigen Bereich des oberen Befestigungsabschnitts (4) und einem rückwärtigen Bereich des unteren Befestigungsabschnitts (6) erstreckt und den oberen Befestigungsabschnitt (4) mit dem unteren Befestigungsabschnitt (6) verbindet; wobei das längliche Federelement (8) einen oberen Federendbereich (10), einen Federmittelteil (12) und einen unteren Federendbereich (14) aufweist; wobei das längliche Federelement (8) mit dem oberen Federendbereich (10) so am oberen Befestigungsabschnitt (4) befestigt ist, dass der obere Federendbereich (10) im Wesentlichen parallel und nach hinten versetzt zu einer Mittelachse (M4) des oberen Befestigungsabschnitts (4) verläuft; wobei das längliche Federelement (8) mit dem unteren Federendbereich (14) so am unteren Befestigungsabschnitt (6) befestigt ist, dass der untere Federendbereich (14) im Wesentlichen parallel und nach hinten versetzt zu einer Mittelachse (M6) des unteren Befestigungsabschnitts (6) verläuft; wobei der Federmittelteil (12) gebogen ist, sodass der untere Federendbereich (14) und der obere Federendbereich (10) in der unbelasteten Ruheposition des länglichen Federelements (8) einen Ruhewinkel (22) auf der den Befestigungsabschnitten (4, 6) abgewandten Rückseite einschließen, der ein stumpfer Winkel ist; und wobei das längliche Federelement (8) so ausgebildet ist, dass bei Einwirkung einer Zusammenbieg-Kraft (44) der obere Federendbereich (10) und der untere Federendbereich (14) zu einem Federenergieaufnahmewinkel (46) zusammengebogen werden, der kleiner ist als der Ruhewinkel (22), wodurch Energie in dem länglichen Federelement (8) gespeichert wird, und dass durch die in dem länglichen Federelement (8) gespeicherte Energie, nach dem Stoppen der Einwirkung der Zusammenbieg-Kraft (44), der untere Federendbereich (14) und der obere Federendbereich (10) zu einem Schubenergiewinkel (50) auffedern, der größer ist als der Ruhewinkel (22) oder dem Ruhewinkel (22) im Wesentlichen entspricht, wodurch eine Federkraft (48) auf den unteren und/oder oberen Befestigungsabschnitt (4, 6) freigesetzt wird.An orthosis (2) for a human knee joint, comprising: an upper fastening section (4) for fastening to a human thigh; a lower attachment portion (6) for attachment to a human lower leg; and an elongated spring member (8) extending between a rear portion of the upper attachment portion (4) and a rear portion of the lower attachment portion (6) and connecting the upper attachment portion (4) to the lower attachment portion (6); wherein the elongated spring element (8) has an upper spring end region (10), a spring middle part (12) and a lower spring end region (14); the elongated spring element (8) with the upper spring end region (10) thus at the upper Fastening section (4) is fastened such that the upper spring end region (10) runs essentially parallel and offset to the rear to a central axis (M4) of the upper fastening section (4); the elongated spring element (8) having the lower spring end region (14) being fastened to the lower fastening section (6) in such a way that the lower spring end region (14) is substantially parallel and offset to the rear to a central axis (M6) of the lower fastening section (6) runs; wherein the spring middle part (12) is bent so that the lower spring end region (14) and the upper spring end region (10) enclose a rest angle (22) on the rear side facing away from the fastening sections (4, 6) in the unloaded rest position of the elongated spring element (8) that is an obtuse angle; and wherein the elongated spring element (8) is designed such that, when a bending force (44) is applied, the upper spring end region (10) and the lower spring end region (14) are bent together to form a spring energy absorption angle (46) which is smaller than the rest angle (22), whereby energy is stored in the elongated spring element (8) and that through the energy stored in the elongated spring element (8), after the application of the bending force (44), the lower spring end region (14) and spring up the upper spring end region (10) to a thrust energy angle (50) which is greater than the rest angle (22) or the rest angle (22) essentially corresponds, whereby a spring force (48) on the lower and / or upper fastening section (4, 6) is released. Orthese (2) nach Anspruch 1, wobei der Ruhewinkel (22) einem Winkel zwischen 140° bis 170°, vorzugsweise zwischen 150° und 160° entspricht.Orthosis (2) after Claim 1 , wherein the rest angle (22) corresponds to an angle between 140 ° to 170 °, preferably between 150 ° and 160 °. Orthese (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Befestigungsabschnitte (4, 6) manschettenartig oder halbschalenförmig mit verstellbaren Riemen (28) ausgebildet sind, um an einem Bein (42) lösbar befestigbar zu sein.Orthosis (2) after Claim 1 or 2nd The fastening sections (4, 6) are designed in the manner of a cuff or half a shell with adjustable straps (28) in order to be releasably attachable to a leg (42). Orthese (2) nach Anspruch 3, wobei der halbschalenförmige obere Befestigungsabschnitt (4) einen größeren Durchmesser aufweist als der halbschalenförmige untere Befestigungsabschnitt (6).Orthosis (2) after Claim 3 , wherein the half-shell-shaped upper fastening section (4) has a larger diameter than the half-shell-shaped lower fastening section (6). Orthese (2) nach Anspruch 4, wobei der Durchmesser des oberen Befestigungsabschnitts (4) zwischen 25 cm und 50 cm liegt und der Durchmesser des unteren Befestigungsabschnitts (6) zwischen 10 cm und 35 cm liegt.Orthosis (2) after Claim 4 , wherein the diameter of the upper fastening section (4) is between 25 cm and 50 cm and the diameter of the lower fastening section (6) is between 10 cm and 35 cm. Orthese (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Befestigungsabschnitte (4, 6), insbesondere deren Durchmesser, individuell anpassbar sind.Orthosis (2) according to one of the Claims 1 to 5 , The fastening sections (4, 6), in particular their diameter, being individually adaptable. Orthese (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Orthese (2) im Betriebszustand Relativbewegungen zwischen dem unteren Befestigungsabschnitt (6) und dem oberen Befestigungsabschnitt (8) in alle sechs Freiheitsgrade, insbesondere translatorische Bewegungen in den drei Raumrichtungen sowie rotatorische Bewegungen um die drei Raumrichtungen, ermöglicht.Orthosis (2) according to one of the Claims 1 to 6 , wherein the orthosis (2) in the operating state enables relative movements between the lower fastening section (6) and the upper fastening section (8) in all six degrees of freedom, in particular translational movements in the three spatial directions and rotational movements around the three spatial directions. Orthese (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Mittelpunkt (M) des Federelements (8), der insbesondere als Schnittpunkt der Symmetrieachsen (S1, S2) in Längsrichtung und in Breitenrichtung ausgebildet ist, in Horizontalrichtung parallel nach hinten verschoben und in Vertikalrichtung auf gleicher Höhe zum Drehpunkt des Kniegelenks angeordnet ist.Orthosis (2) according to one of the Claims 1 to 7 , The center point (M) of the spring element (8), which is designed in particular as the intersection of the axes of symmetry (S1, S2) in the longitudinal direction and in the width direction, is displaced parallel to the rear in the horizontal direction and is arranged in the vertical direction at the same height as the pivot point of the knee joint . Orthese (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Federelement (8) aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.Orthosis (2) according to one of the Claims 1 to 8th , wherein the spring element (8) is formed from a fiber-reinforced plastic. Orthese (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Federelement (8) einen Lagenaufbau aufweist; und/oder wobei das Federelement (8) als eine Blattfeder ausgebildet ist; und/oder wobei das Federelement (8) aus mehreren schichtartigen Elementen als ein Federelementeverbund (34) aufgebaut ist.Orthosis (2) according to one of the Claims 1 to 9 , wherein the spring element (8) has a layer structure; and / or wherein the spring element (8) is designed as a leaf spring; and / or wherein the spring element (8) is constructed from a plurality of layer-like elements as a spring element composite (34). Orthese (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Befestigungsabschnitte (4, 6) jeweils zumindest einen Befestigungspunkt (20) zur Befestigung des Federelements (8) aufweisen; und/oder wobei die Befestigungspunkte (20) als ein Schnellspannsystem (16, 18) ausgebildet sind.Orthosis (2) according to one of the Claims 1 to 10th , wherein the fastening sections (4, 6) each have at least one fastening point (20) for fastening the spring element (8); and / or wherein the fastening points (20) are designed as a quick release system (16, 18). Orthese (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei zumindest ein Befestigungsabschnitt (4; 6) und/oder das Federelement (8) zur Aufnahme von Sensoren und/oder Aktoren vorbereitet ist/sind.Orthosis (2) according to one of the Claims 1 to 11 , at least one fastening section (4; 6) and / or the spring element (8) being / are prepared for receiving sensors and / or actuators.
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