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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Greifmodul als Ersatz einer Hand, die einer Person fehlt, wobei das Greifmodul am distalen Ende eines handlosen Arms oder einer Armprothese anbringbar oder angebracht ist.
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Passive Handprothesen in Form von Haken, Zangen und Greiffingern sind bekannt. Beispielsweise die
WO 2009/ 140 644 A1 beschreibt einen zweiteiligen Haken als Handprothese. Mit dem darin beschriebenen zweiteiligen Haken lassen sich filigrane Gegenstände wie etwa ein Stift oder Besteck halten. Für das Halten schwererer Gegenstände wie etwa eines Besens oder einer Bohrmaschine, oder zum Zwecke, dass sich die verwendende Person beispielsweise sicher an einem Fahrradlenker, Kinderwagen, einer Gehhilfe oder einer Haltestange in öffentlichen Verkehrsmitteln festhalten kann, eignet sich der in der
WO 2009/ 140 644 A1 beschriebene zweiteilige Haken nicht.
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Die
US 2002/ 0 077 708 A1 und die
US 7 341 295 B1 beschreiben jeweils motorbetriebene Greifgeräte mit relativ komplizierter Mechanik für einen künstlichen Arm oder eine Prothese.
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Die
DE 733 179 A aus dem Jahr 1943 beschreibt eine relative einfache Arbeitsklaue für künstliche Hände, mit der sich allerdings keine schweren Gegenstände halten lassen oder ein sicheres Festhalten an einem Fahrradlenker, Kinderwagen, einer Gehhilfe, einer Haltestange in öffentlichen Verkehrsmitteln oder Ähnlichem möglich ist.
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Die
US 5 163 966 A beschreibt eine Armprothese mit Stangenhalterung, wobei nur relativ geringe Haltekräfte über eine Federklammer bereitgestellt werden können.
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Das hierin offenbarte Greifmodul erlaubt dagegen das Verrichten körperlicher Arbeit, wie etwa das Halten schwerer Gegenstände, beispielsweise eines Besens, einer Schaufel oder einer Bohrmaschine, oder damit sich die verwendende Person beispielsweise sicher an einem Fahrradlenker, Kinderwagen, einer Gehhilfe oder einer Haltestange in öffentlichen Verkehrsmitteln festhalten kann. Im Übrigen erlaubt das hierin offenbarte Greifmodul so niedrige Produktionskosten, dass das Greifmodul für Menschen in ärmeren Kriegsregionen mit einem überdurchschnittlich hohen Bevölkerungsanteil derer, die eines Ersatzes für eine verlorene Hand bedürfen, auch ohne Krankenversicherung erschwinglich ist. Darüber hinaus ist das hierin offenbarte Greifmodul so robust und widerstandsfähig gegenüber Verunreinigungen, Sand, sowie Wasser- und Wettereinflüsse, dass es insbesondere für Menschen in sandigen Regionen der Erde mit extremen Temperaturen verlässlich und nahezu wartungsfrei einsetzbar ist.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Greifmodul als Ersatz einer Hand, die einer Person fehlt, bereitgestellt, wobei das Greifmodul an einem distalen Ende eines handlosen Arms oder einer Armprothese der Person anbringbar oder angebracht ist und eine Längsrichtung definiert, die sich in zumindest einer ersten von mindestens einer Anwendungsausrichtung im Wesentlichen in distale Richtung in Verlängerung des handlosen Arms oder der Armprothese erstreckt. Das Greifmodul weist dabei eine Basis, eine erste Greiffläche und eine zweite Greiffläche auf, wobei die Basis einen proximalen Abschnitt des Greifmoduls bildet, der zur Befestigung am distalen Ende des handlosen Arms oder der Armprothese dient. Die erste Greiffläche und die zweite Greiffläche erstrecken sich dabei im Wesentlichen distalseitig von der Basis, wobei die erste Greiffläche und die zweite Greiffläche jeweils in einer parallel zur Längsrichtung verlaufenden Krümmungsebene im Wesentlichen konkav gekrümmt und/oder gewinkelt und beabstandet voneinander einander zugewandt sind, wobei die erste Greiffläche um eine zur Krümmungsebene im Wesentlichen senkrecht verlaufende Schwenkachse relativ zur zweiten Greiffläche zumindest begrenzt verschwenkbar ist.
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Optional kann das Greifmodul in verschiedenen Anwendungsausrichtungen am distalen Ende eines handlosen Arms oder einer Armprothese der Person anbringbar oder angebracht sein. In einer ersten Anwendungsausrichtung entspricht die Längsrichtung des Greifmoduls im Wesentlichen der Verlängerung des Arms oder der Armprothese. In einer zweiten Anwendungsausrichtung kann die Längsrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Verlängerung des handlosen Arms oder der Armprothese verlaufen. Die Begriffe „distal“ und „proximal“ sollen hierin in jeder Anwendungsausrichtung „vom Arm oder der Armprothese entfernt“ bzw. „dem Arm oder der Armprothese nahe“ bedeuten, wobei dies streng genommen nur in der ersten Anwendungsausrichtung der medizinisch üblichen Terminologie der anatomischen Hauptrichtungen entspricht. Die Längsrichtung des Greifmoduls verläuft hier also in jeder Anwendungsausrichtung in „distale“ bzw. „proximale“ Richtung.
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Die „konkave“ Krümmung und/oder Winkelung der beiden einander zugewandten und voneinander beabstandeten Greifflächen in der Krümmungsebene soll hier bedeuten, dass die Greifflächen im Querschnitt durch die Krümmungsebene im Wesentlichen entlang einer Kurve und/oder einem Polygon verlaufen, wobei sich die beiden Greifflächen in einem distalen Abschnitt und einem proximalen Abschnitt näher sind als in einem zwischen dem distalen Abschnitt und dem proximalen Abschnitt liegenden mittleren Abschnitt. Die Greifflächen können optional eine Profilstruktur zur Erhöhung der Haftreibungskraft mit einem zu greifenden Gegenstand aufweisen, wobei solch eine Profilstruktur bei der Betrachtung des wesentlichen Verlaufs der Greifflächen außer Betracht zu lassen ist.
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Die Greifflächen und die Basis weisen vorzugsweise verbiegesteifes, bruchsicheres und möglichst leichtes Material wie Aluminium auf, insbesondere Duraluminium oder üblicherweise im Flugzeugbau verwendetes Constructal®-Aluminium. Je nach Bedarf, Kosten und Verfügbarkeit kommen auch Stahl, Carbon, Titan oder Hartplastik als Materialien für die Greifflächen und die Basis infrage. Bestandteile des Greifmoduls können miteinander verschweißt, verklebt, verschraubt und/oder miteinander als integrale Einheit gegossen oder in einem additiven Herstellungsverfahren „3d-gedruckt“ sein. Die Oberflächen von Bestandteilen des Greifmoduls können aus optischen Gründen und/oder zum Korrosionsschutz beschichtet, lackiert, galvanisiert, eloxiert, gefärbt, oder anderweitig bearbeitet sein. Insbesondere die Greifflächen können zumindest abschnittsweise oder punktuell mit einem Elastomer gummiert sein, um zum einen die Haftreibungskraft mit einem zu greifenden Gegenstand zu erhöhen und zum anderen den Gegenstand nicht zu verkratzen.
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Optional kann die zweite Greiffläche relativ zur Basis unbeweglich sein. Dies macht das Greifmodul besonders stabil und einfach im Aufbau. Vorzugsweise ist die zweite Greiffläche an der Basis angeschweißt, angeschraubt oder mit der Basis als integrale Einheit verbunden.
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Optional kann die erste Greiffläche gegen eine Federkraft von der zweiten Greiffläche weg zumindest begrenzt verschwenkbar sein. Die Federkraft kann in dieser Ausführungsform die Zugriffskraft definieren, mit der das Greifmodul einen Gegenstand umgreift. Durch manuelles Verschwenken der ersten Greiffläche gegen die Federkraft von der zweiten Greiffläche weg kann das Greifmodul geöffnet werden, um einen Gegenstand loszulassen oder anfänglich zu umgreifen. Der einfache Aufbau des Greifmoduls gemäß dieser Ausführungsform erlaubt zudem einen leichten Austausch einfach erhältlicher Verschleißteile, wie etwa einer Feder, ohne Fachpersonal.
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Optional können jeweils ein distaler Abschnitt der ersten Greiffläche und ein distaler Abschnitt der zweiten Greiffläche in der Krümmungsebene in jeweils einem Winkel bezüglich der Längsrichtung verlaufen, der nicht größer als 80°, vorzugsweise nicht größer als 60°, ist. Der Winkel des distalen Abschnitts der ersten Greiffläche kann dabei gleich oder anders als der entsprechende Winkel des distalen Abschnitts der zweiten Greiffläche sein. Das Greifmodul kann sich so vom Gegenstand selbsttätig lösen, wenn es mit ausreichend großer Kraft in im Wesentlichen proximale Richtung vom Gegenstand weggezogen wird. Solch ein selbsttätiges Öffnen des Greifmoduls ist dann besonders vorteilhaft, wenn der gehaltene Gegenstand derart große Kräfte auf das Greifmodul ausüben würde, dass diese die Gesundheit der benutzenden Person gefährden würden. Beispielsweise beim Sturz von einem mit Hilfe des hierin offenbarten Greifmoduls gesteuerten Fahrrad kann sich das Greifmodul selbsttätig lösen. Die für ein selbsttätiges Lösen aufzubringende Kraft kann durch die Winkel- und Hebelverhältnisse sowie die Federkraft bei der Konstruktion des Greifmoduls festgelegt werden. Die Federkraft kann optional für einen Benutzer einstellbar bzw. nachjustierbar sein. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Federkraft über die Dauer und Intensität der Benutzung hinweg schwächer wird. Falls eine minimal benötigte Federkraft für eine einwandfreie Funktion durch Nachjustieren nicht mehr erreicht werden, kann, ist mindestens ein die Federkraft aufbringendes Federelement vorzugsweise mit wenigen Handgriffen auszutauschen.
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Optional können die erste Greiffläche und/oder die zweite Greiffläche zumindest abschnittsweise im Wesentlichen einem Zylinder- oder Prismamantelabschnitt entsprechen. Eine Krümmung oder Abwinklung in einer zur Längsrichtung bzw. Krümmungsebene im Wesentlichen senkrechten Ebene liegt also vorzugsweise nicht vor. Damit können Gegenstände mit einem quer zur Längsrichtung verlaufenden länglichen Griffabschnitt beliebigen Querschnittsformats und mit einer lateralen Ausdehnung in einem Bereich zwischen einem minimalen und maximalen Durchmesser mittels des Greifmoduls gegriffen werden.
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Zur Reduzierung des Gewichts des Greifmoduls können die Basis, die erste Greiffläche und/oder die zweite Greiffläche zumindest eine Ausnehmung aufweisen. Die zumindest eine Ausnehmung kann beispielsweise eine Durchbohrung, Vertiefung, randseitige Einkerbung oder eine Ausfräsung sein. Mindestens eine Ausnehmung kann von der Basis, der ersten Greiffläche bzw. der zweiten Greiffläche vollständig oder randseitig nur teilweise umgeben sein. Zusätzlich zur Gewichtsersparnis sind Ausnehmungen in der ersten Greiffläche und der zweiten Greiffläche vorteilhaft, um schlammige Gegenstände greifen zu können, damit der Schlamm in die Ausnehmungen gedrückt wird und damit weniger die Haftreibungskraft zwischen den Greifflächen und dem Gegenstand reduziert.
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Erfindungsgemäß ist die erste Greiffläche von einer ersten Greifmulde gebildet, die um die Schwenkachse an der Basis angelenkt ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die zweite Greiffläche von einer sich vorzugsweise starr von der Basis erstreckenden zweiten Greifmulde gebildet sein. Die Greifmulden haben dabei auf der konkaven Greiffläche eine „palmare“ Seite und auf der konvexen Rückenseite eine „dorsale“ Seite. Die palmaren Seiten der Greifmulden sind einander zugewandt und die dorsalen Seiten voneinander abgewandt. In seitliche, d.h. „laterale“, Richtung parallel zur Schwenkachse sind die Greifmulden vorzugsweise gerade, also im Wesentlichen nicht gekrümmt oder geknickt.
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Optional kann ein distales Ende der ersten Greifmulde einen größeren Abstand von der Basis haben als ein distales Ende einer die zweite Greiffläche bildenden zweiten Greifmulde. Dies hat den Vorteil, dass ein Benutzer das Greifmodul leichter aufhebeln kann, ohne dafür die andere Hand oder andere Hilfsmittel zu benutzen. Das distale Ende der ersten Greifmulde kann vom Benutzer gegen einen Gegenstand gehalten und mit Druck des Greifmoduls in palmare und/oder distale Richtung gegen den Gegenstand aufgedrückt werden.
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Optional kann ein distaler Endabschnitt der ersten Greifmulde von der zweiten Greiffläche weg abgewinkelt oder weggebogen verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass das distale Ende der ersten Greifmulde weiter über das distale Ende der zweiten Greifmulde hinausragen kann, ohne den maximalen Öffnungswinkel des Greifmoduls dafür verringern zu müssen. Ein solcher abgewinkelter bzw. weggebogener Endabschnitt kann vom Benutzer besonders leicht aufgehebelt werden, ohne dafür die andere Hand oder andere Hilfsmittel zu benutzen. Der Endabschnitt kann sich ganz oder nur über einen, vorzugsweise mittigen, Teilabschnitt in lateraler Richtung entlang des distalen Endes der ersten Greifmulde erstrecken. Die zweite Griffmulde kann am distalen Ende eine beidseitige laterale Fase aufweisen, sodass eine distale Stirnfläche der zweiten Griffmulde in laterale Richtung schmaler ist als ein proximaler Abschnitt der zweiten Grifffläche.
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Optional kann die Schwenkachse in einem distalen Bereich der Basis angeordnet sein, um einen möglichst großen Verschwenkungswinkelbereich für die erste Greiffläche zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß definiert die Basis einen geschlossenen oder offenen Hohlraum, in dem ein mit der ersten Greifmulde verbundener Anschlag gegensätzlich zur ersten Greifmulde begrenzt zwischen zwei Anschlagspositionen verschwenkbar ist. Dabei ist der Anschlag durch einen Anschlagshebel gebildet, der sich in zumindest einer Verschwenkposition von der Schwenkachse aus im Wesentlichen proximal in den Hohlraum erstreckt, und an dem eine Federkraft zur Verschwenkung der ersten Greiffläche angreift. Das mit der Federkraft erzeugte Drehmoment zur Verschwenkung der ersten Greiffläche kann mittels des Anschlagshebels zwischen einer ersten Anschlagsposition und einer zweiten Anschlagsposition kontinuierlich gewährleistet werden. Der Verschwenkungswinkelbereich kann durch die erste Anschlagsposition und die zweite Anschlagsposition definiert sein.
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Erfindungsgemäß weist das Greifmodul eine um eine zur Schwenkachse parallele und beabstandet von dieser mit der Basis verbundene Federachse auf, um welche eine Schenkelfeder verläuft, die sich mit einem ersten Schenkel gegen den Anschlagshebel und mit einem zweiten Schenkel gegen die Basis abstützt. Der Mittenabstand zwischen der Schwenkachse und der Federachse, der vorzugsweise in palmar-dorsale Richtung verläuft, beträgt vorzugsweise weniger als die Länge des Anschlagshebels, mit der sich dieser von der Schwenkachse erstreckt. Vorzugsweise beträgt der Abstand 30% bis 80% der Länge des Anschlagshebels von der Mitte der Schwenkachse zum proximalen Ende des Anschlagshebels. Entsprechend kann der Hohlraum der Basis in dorsale Richtung schmaler sein als er in distale Längsrichtung lang ist, beispielsweise um 30% bis 80%.
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Optional kann die Federachse in einem distalen Bereich der Basis in palmare Richtung bezüglich der ersten Greiffläche versetzt von der Schwenkachse angeordnet sein. Damit kann die Schenkelfeder gut am Anschlagshebel angreifen, um ein sich von einer ersten Anschlagsposition bis zu einer zweiten Anschlagsposition stetig erhöhendes Drehmoment auf die erste Greiffläche auszuüben.
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In einer Ausgangsposition des Greifmoduls kann sich der Anschlag in der ersten Anschlagsposition befinden, in der die Federkraft vorgespannt ist, sodass die Verschwenkung der ersten Greiffläche in einer Drehrichtung durch den Anschlag begrenzt und in der entgegengesetzten Drehrichtung nur gegen die vorgespannte Federkraft möglich ist. Die zweite Anschlagsposition kann einen maximalen Öffnungswinkel des Greifmoduls bestimmen, bei dem das durch die Federkraft auf die erste Greiffläche ausgeübte Drehmoment vorzugsweise maximal ist. Vorzugsweise ist die erste Anschlagsposition erreicht, wenn der Anschlagshebel von innen gegen eine bezüglich der ersten Greiffläche palmare Wandungsfläche des Hohlraums der Basis stößt. Entsprechend ist vorzugsweise die zweite Anschlagsposition erreicht, wenn der Anschlagshebel gegenüberliegend von innen gegen eine bezüglich der zweiten Greiffläche palmare Wandungsfläche des Hohlraums der Basis stößt.
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Optional kann die Basis eine im Wesentlichen polyedrische, vorzugsweise quaderförmige, Gestalt haben. insbesondere laterale Seitenwandungen der Basis können parallel zueinander verlaufen, um die Schwenkachse und/oder die Federachse durch senkrecht durch die lateralen Seitenwandungen verlaufende Bolzen bilden zu können. Die Bolzen können durch Bolzenköpfe und/oder Muttern außenseitig an der Basis gesichert werden, wodurch der Zusammenbau des Greifmoduls und ein Austausch der Feder besonders einfach ist.
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Optional können die erste Greiffläche und die zweite Greiffläche in jeder Verschwenkposition der ersten Greiffläche beabstandet voneinander sein und eine stets geöffnete distalseitige Maulöffnung des Greifmoduls bilden. Es hat sich gezeigt, dass damit eine höhere Sicherheit für den Benutzer erzielt werden kann, da damit ein selbsttätiges Öffnen im Notfall verlässlicher ist. Beispielsweise bei einem Sturz von einem mittels des Greifmoduls gesteuerten Fahrrad sind die Richtungen der Krafteinwirkungen vom umgriffenen Fahrradlenker auf das Greifmodul nicht genau vorhersehbar. Die immer ein Mindestmaß geöffnete distalseitige Maulöffnung verringert in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit signifikant, dass sich das Greifmodul nicht öffnet.
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Optional kann die erste Greiffläche und/oder die zweite Greiffläche mindestens eine Erhöhung aufweisen, die dazu ausgestaltet ist, in Reib- und/oder Kraftschluss mit einem durch das Greifmodul gehaltenen Gegenstand zu stehen und diesen mittels des Reib- und/oder Kraftschlusses im Greifmodul zu fixieren. Dadurch können zum einen schmalere Gegenstände umgriffen werden und zum anderen der Reib- und/oder Kraftschluss mit dem Gegenstand erhöht werden, damit ein mit dem Greifmodul gehaltener Gegenstand nicht verrutscht. Vorzugsweise kann dabei mindestens eine der mindestens einen Erhöhung in der Höhe bezüglich der zugehörigen Greiffläche, vorzugsweise in Form eines einschraubbaren Bolzenkopfs, einstellbar sein. Solch ein Bolzenkopf kann also vom Benutzer im Sinne eines Adapters für unterschiedlich dicke zu umgreifende Gegenstände ein- oder ausgeschraubt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann ein Benutzer je nach Bedarf aus einer Auswahl unterschiedlich hoher, breiter oder spitzer Erhöhungen auswählen und in das Greifmodul einsetzen.
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Optional kann die Basis, vorzugsweise über ein Kugelgelenk, an einem distalen Ende eines handlosen Arms oder einer Armprothese der Person anbringbar oder angebracht sein, wobei die Längsrichtung in mindestens einer, vorzugsweise verschiedenen beliebig kontinuierlich oder diskret wählbaren, Anwendungsausrichtungen bezüglich dem Arm bzw. der Armprothese arretierbar ist. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Benutzer zwischen verschiedenen Anwendungsausrichtungen wählen und schnell und bequem zwischen diesen wechseln möchte.
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Optional kann die Basis mindestens eine distalseitige Abstützfläche zwischen jeweils proximalen Bereichen der ersten Greiffläche und der zweiten Greiffläche aufweisen, sodass sich die verwendende Person mit dieser Abstützfläche auf oder an einen mit dem Greifmodul gehaltenen Gegenstand im Wesentlichen in distale Richtung stützen kann. Insbesondere kann ein Benutzer durch beliebig starkes Drücken in distale Richtung die Abstützfläche gegen den umgriffenen Gegenstand pressen, ohne dass sich das Greifmodul vom Gegenstand löst. Dies kann beispielsweise beim Bohren mit einer umgriffenen Bohrmaschine, beim Aufstützen auf einen umgriffenen Fahrradlenker oder beim Schieben eines Kinderwagens vorteilhaft sein.
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Die Offenbarung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines ersten Beispiels des hierin offenbarten Greifmoduls in einer ersten Anwendungsausrichtung;
- 2 eine schematische Ansicht eines zweiten Beispiels des hierin offenbarten Greifmoduls in einer zweiten Anwendungsausrichtung; und
- 3a-f verschiedene Ansichten des ersten Beispiels des hierin offenbarten Greifmoduls.
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1 zeigt eine Armprothese 1 mit einem distalseitig angebrachten Greifmodul 3 zum Greifen eines länglichen Gegenstands 5. Der länglichen Gegenstand 5 ist hier stilistisch als ein Rundstab gezeigt und kann beispielsweise ein Besenstiel, ein Bohrmaschinengriff, ein Kinderwagengriff, ein Gehilfengriff oder eine Haltestange in einem Bus oder einer Bahn sein. Das Greifmodul 3 definiert eine Längsrichtung L, die sich in der in 1 gezeigten ersten Anwendungsausrichtung im Wesentlichen in distale Richtung in Verlängerung der Armprothese erstreckt. Der längliche Gegenstand 5 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung L in eine laterale Querrichtung W, um vom Greifmodul 3 ergriffen werden zu können.
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Das Greifmodul 3 weist eine erste Greifmulde 7 und eine zweite Greifmulde 9 auf, die sich im Wesentlichen in distale Richtung von einer im Wesentlichen quaderförmigen Basis 11 des Greifmoduls 3 aus erstrecken. Das Greifmodul 3 ist mittels der Basis 11 an der Armprothese 1 angebracht. Die Verbindung zwischen der Basis 11 und der Armprothese 1 kann über eine Kopplung, wie etwa eine Gewindeverbindung, realisiert sein (in 1 nicht zu sehen). Beispielsweise kann ein männliches Kopplungselement mit Außengewinde fest am distalen Ende der Armprothese 1 angeordnet sein und darauf die Basis 11 mittels eines weiblichen Innengewindes in einer proximalen Wandung der Basis 11 aufgeschraubt sein. Alternativ dazu kann ein weibliches Kopplungselement mit Innengewinde fest am distalen Ende der Armprothese 1 angeordnet sein und darin die Basis 11 mittels eines männlichen Außengewindes an einer proximalen Wandung der Basis 11 eingeschraubt sein.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Basis mindestens zwei im Wesentlichen gleiche basisseitige (männliche oder weibliche) Kopplungselemente aufweist, die an mindestens zwei verschiedenen Wandungen der vorzugsweise im Wesentlichen polyedrischen, quaderförmigen oder würfelförmigen Basis angeordnet sind und wahlweise mit einem dazu korrespondierenden armseitigen (weiblichen bzw. männlichen) Kopplungselementmanuell lösbar verbindbar sind. Der Benutzer kann so durch ein „Umstecken“ zwischen den basisseitigen Kopplungselementen an den vorzugsweise senkrecht aufeinander stehenden verschiedenen Basiswandungen und damit zwischen verschiedenen festgelegten Anwendungsausrichtungen des Greifmoduls 3 wählen. Für den Fall, dass die Kopplung eine Gewindeverbindung ist, ist es vorteilhaft, wenn mit weniger als einer Umdrehung, vorzugsweise weniger als einer halben oder einer Vierteldrehung eine sichere und feste Verbindung hergestellt werden kann, um den manuellen Wechsel der Anwendungsausrichtung für einen Benutzer zu vereinfachen und zu beschleunigen. Alternativ zu einem Gewinde kann die Kopplung eine Dreh-Steck-Verbindung, wie etwa ein Bayonettverschluss, mit oder ohne Einrastmittel sein. Alternativ oder zusätzlich ist eine Steckverbindung mit einem manuell zugänglichen und lösbaren Einrastmittel denkbar.
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Die erste Greifmulde 7 und die zweite Greifmulde 9 bilden ein in distale Richtung geöffnetes Maul 13, wobei die zweite Greifmulde 9 einstückig und unbeweglich fest mit der Basis 11 integral verbunden ist. Die erste Greifmulde 7 kann in eine zur distalen Längsrichtung L und lateralen Querrichtung W senkrechte Dorsalrichtung D relativ zur Basis 11 und zweiten Greifmulde 9 aufgeschwenkt werden, um so die distale Maulöffnung 13 zur Aufnahme oder zum Loslassen des Gegenstands 5 zu vergrößern. Die erste Greifmulde 7 ist um eine zur lateralen Querrichtung W parallele Schwenkachse S an der Basis 11 angelenkt. Die Schwenkachse S der ersten Greifmulde 7 erstreckt sich hier in Form eines Bolzens durch einen distalen Bereich der Basis 11 und ist bezüglich der Längsrichtung L dorsal versetzt. Parallel und palmar versetzt zur Schwenkachse S der ersten Greifmulde 7 erstreckt sich ebenfalls in Form eines Bolzens durch den distalen Bereich der Basis 11 eine Federachse F, auf welcher innerhalb der Basis 11 eine Schenkelfeder 15 sitzt. Die Schenkelfeder 15 ist vorzugsweise in der gezeigten Ausgangsposition vorgespannt und wird durch ein Aufschwenken der ersten Greifmulde 7 manuell weiter gespannt. Der zu ergreifende Gegenstand 5 wird dann mittels von der Schenkelfeder 15 aufgebrachter Federkraft zwischen den Greifmulden 7, 9 festgehalten.
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Die erste Greifmulde 7 kann vom Benutzer gegen die Federkraft aufgeschwenkt werden, ohne dazu die andere Hand oder andere Hilfsmittel zu benutzen. Dies wird zum einen dadurch erleichtert, dass das distale Ende der ersten Greifmulde 7 einen um einen Betrag a größeren Abstand von der Basis 11 hat als das distale Ende der zweiten Greifmulde 9. Zum anderen wird dies dadurch unterstützt, dass ein distaler Endabschnitt 17 der ersten Greifmulde 7 von der zweiten Greifmulde 9 um einen Winkel γ weg abgewinkelt bzw. weggebogen verläuft. Der distale Endabschnitt 17 erstreckt sich in lateraler Querrichtung W über einen mittigen Teilabschnitt des distalen Endes der ersten Greifmulde 7. Das distale Ende der zweiten Greifmulde 9 ist in lateraler Querrichtung W gefast, um das Aufhebeln des Greifmoduls 3 mittels einer lateralen Bewegung des Greifmoduls 3 gegen einen Gegenstand 5 zu erleichtern.
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Die erste Greifmulde 7 und die zweite Greifmulde 9 sind in einer von der Längsrichtung L und der Dorsalachse D aufgespannten Krümmungsebene LD gekrümmt. Die erste Greifmulde 7 weist dabei eine erste Greiffläche 19 (siehe 3c) auf und die zweite Greifmulde 9 eine zweite Greiffläche 21. Die erste Greiffläche 19 und die zweite Greiffläche 21 sind jeweils in der Krümmungsebene LD im Wesentlichen konkav gekrümmt und beabstandet voneinander einander zugewandt. Bezüglich der ersten Greifmulde 7 bildet die erste Greiffläche 19 eine palmare Seite der ersten Greifmulde 7. Bezüglich der zweiten Greifmulde 9 bildet die zweite Greiffläche 21 eine palmare Seite der zweiten Greifmulde 9, die der palmaren Seite der ersten Greifmulde 7 zugewandt ist. Die Schwenkachse S verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Krümmungsebene LD. Die erste Greifmulde 7 und die zweite Greifmulde 9 weisen hier jeweils drei Ausnehmungen 22 in Form von Durchbohrungen auf, die in lateraler Querrichtung W zentral angeordnet und in distale Längsrichtung L mit gleichem Abstand zueinander aufgereiht sind. Durch die Ausnehmungen 23 kann sich Schlamm drücken, der sich ggf. auf dem Gegenstand 5 befindet und den Haftreibungskontakt zwischen den Greifflächen 19, 21 und dem Gegenstand 5 verringern würde.
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2 zeigt eine zweite Anwendungsausrichtung des Greifmoduls 3 bezüglich der Armprothese 1, bei der die Längsrichtung L im Wesentlichen senkrecht zur Verlängerung der Armprothese 1 steht und die Querrichtung W im Wesentlichen parallel zur Verlängerung der Armprothese 1 verläuft. Die hier verwendeten Begriffe „distal“, „proximal“, „lateral“, „dorsal“ und „palmar“ sind auch in dieser zweiten und allen anderen Anwendungsausrichtungen im Bezugssystem des Greifmoduls 3 zu verstehen und ändern daher ihre Bedeutung zwischen der 1 und der 2 nicht, wenngleich sich die medizinisch übliche Terminologie normalerweise auf den Körper des Benutzers bezieht und in dieser Anwendungsausrichtung folglich davon unterscheidet. Die gezeigte zweite Anwendungsausrichtung ist dazu geeignet, einen länglichen Gegenstand 5 zu greifen, der sich im Wesentlichen in Verlängerung der Armprothese 1 erstreckt.
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Es ist hier eine Vielzahl von Anwendungsausrichtungen möglich, in denen das Greifmodul 3 kontinuierlich oder diskret wählbar arretierbar ist. Dazu ist die Basis 11 in diesem Fall über ein Kugelgelenk 23 an der Armprothese 1 angelenkt und mittels einer Flügelschraube 11 oder Ähnlichem vom Benutzer in der gewünschten Anwendungsausrichtung arretierbar. Das Kugelgelenk 23 kann dazu einen Kugelkopf 27 aufweisen, der fest an der Armprothese 1 angebracht und mit einer dazu korrespondierenden Kugelaufnahme 29 der Basis 11 umfasst ist. Die Flügelschraube 11 kann durch Einschrauben auf den Kugelkopf 27 gedrückt werden, um das Kugelgelenk 23 wie gewünscht zu arretierten. Im Übrigen erfolgt das Greifen des Gegenstands 5 analog zu der in 1 gezeigten ersten Anwendungsausrichtung.
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In 3a-f ist das Greifmodul 3 an sich genauer und in verschiedenen Ansichten gezeigt, wobei 3a eine perspektivische Ansicht ist, 3b eine Frontansicht, 3c ein Längsschnitt durch die Krümmungsebene LD, 3d eine Seitenansicht, 3e eine Unteransicht und 3f eine Oberansicht. Auch hier werden die Begriffe „distal“, „proximal“, „lateral“, „dorsal“ und „palmar“ entsprechend der ersten Anwendungsausrichtung des Greifmoduls 3 gemäß in 1 verwendet.
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Die konkave Krümmung der beiden einander zugewandten und voneinander beabstandeten Greifflächen 19, 21 in der Krümmungsebene LD ist hier gut in den 3c und 3d zu sehen. Die Greifflächen 19, 21 verlaufen im Querschnitt durch die Krümmungsebene LD im Wesentlichen entlang einer Kurve, wobei sich die beiden Greifflächen 19, 21 in einem distalen Abschnitt und einem proximalen Abschnitt näher sind als in einem zwischen dem distalen Abschnitt und dem proximalen Abschnitt liegenden mittleren Abschnitt. Die Greifflächen 19, 21 folgen hier, zumindest in ihrem jeweiligen mittleren Abschnitt, in der Krümmungsebene LD jeweils einem Kreisbogensegment, sodass zwischen den Greifflächen 19, 21 ein Gegenstand 5 mit rundem, ovalem, polygonförmigem oder anderem Querschnitt sicher gegriffen werden kann. Die Kreisbogensegmente der Greifflächen 19, 21 haben hier in etwa den gleichen Radius, können aber in einem gewissen Rahmen unterschiedlich sein. Ein sich vom Kreisbogensegment der ersten Greiffläche 19 distalwärts erstreckender Abschnitt verläuft hier gerade, also nicht gekrümmt, und mündet distalseitig in den um einen Winkel γ gegenüber dem geraden Abschnitt abgewinkelten bzw. weggebogenen distalen Endabschnitt 17.
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Um das Greifmodul 3 an einen Gegenstand 5 mit kleinerem Querschnitt anzupassen, ist eine in der Höhe bezüglich der zweiten Greiffläche 21 einstellbare Erhöhung 29 in Form eines einschraubbaren Bolzenkopfs vorgesehen. Solch ein Bolzenkopf kann also vom Benutzer im Sinne eines Adapters für unterschiedlich dicke zu umgreifende Gegenstände 5 manuell ein- oder ausgeschraubt werden. Die Erhöhung 29 kann bei einem polygonen Querschnitt des Gegenstands 5 auch ggf. eine Drehung des umgriffenen Gegenstands 5 um seine Längsachse verhindern, wobei die Längsachse des Gegenstands 5 hier der Querrichtung W bezüglich des Greifmoduls 3 entspricht. Außerdem verrutscht der Gegenstand 5 damit nicht so schnell in Querrichtung W. Ein Benutzer kann zudem je nach Bedarf aus einer Auswahl unterschiedlich hoher, breiter oder spitzer Erhöhungen 29 auswählen und das Greifmodul 3 damit an den Verwendungszweck anpassen.
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Wie in 3c gezeigt, verlaufen ein distaler Abschnitt der ersten Greiffläche 19 und ein distaler Abschnitt der zweiten Greiffläche 21 in der Krümmungsebene LD tangential in jeweils einem Winkel α bzw. β bezüglich der Längsrichtung L. Die Winkel α bzw. β sind hier unterschiedlich, können aber auch gleich sein, und liegen jeweils unter 80°, vorzugsweise unter 60°. Das Greifmodul 3 kann sich so vom Gegenstand 5 im Notfall selbsttätig lösen, wenn es mit ausreichend großer Kraft in im Wesentlichen proximale Richtung vom Gegenstand 5 weggezogen wird. Die erste Greiffläche 19 und die zweite Greiffläche 21 sind hier zudem in jeder Verschwenkposition der ersten Greiffläche 19, also auch in der gezeigten Ausgangsposition, beabstandet voneinander und bilden die stets geöffnete distalseitige Maulöffnung 13 des Greifmoduls 3. Die immer ein Mindestmaß geöffnete distalseitige Maulöffnung 13 verringert die Wahrscheinlichkeit signifikant, dass sich das Greifmodul 3 im Notfall nicht selbsttätig öffnet.
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In 3c ist ebenfalls gut zu erkennen, dass die quaderförmige Basis 11 einen Hohlraum 31 definiert, in dem ein mit der ersten Greifmulde 7 verbundener Anschlagshebel 33, der einen Anschlag bildet, gegensätzlich zur ersten Greifmulde 7 begrenzt zwischen zwei Anschlagspositionen um die Schwenkachse S verschwenkbar ist. Der Anschlagshebel 33 erstreckt sich von der Schwenkachse S aus im Wesentlichen proximal in den Hohlraum 31. Ein erster Schenkel 35 der Feder 15 drückt dorsalwärts mit Federkraft gegen eine palmare Seite des Anschlagshebels 33, um die erste Greiffläche 19 zum Greifen des Gegenstands 5 palmar zu verschwenken, in der hier gezeigten Ausgangsposition liegt der Anschlagshebel 33 in einer ersten Anschlagsposition, die einen minimalen Öffnungswinkel der Maulöffnung 13 definiert. Die Feder 15 ist in der gezeigten Ausgangsposition gegen den Anschlagshebel 33 vorgespannt.
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Zum Aufdrücken der ersten Greiffläche 19 kann der Benutzer den distalseitigen Endabschnitt 17 gegen den Gegenstand 5 drücken bzw. daran aufhebeln. Der Anschlagshebel 33 verschwenkt dabei im Hohlraum 31 nach unten, wobei die Feder 15 weiter gespannt wird. Wenn der Anschlagshebel 33 und/oder der erste Schenkel 35 der Feder 15 an eine bezüglich der ersten Greiffläche 19 dorsale Innenwandung des Hohlraums 31 stößt, ist eine zweite Anschlagsposition (nicht gezeigt) erreicht, die einen maximalen Öffnungswinkel der Maulöffnung 13 bzw. Verschwenkungswinkel definiert.
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Die Schenkelfeder 15 verläuft hier um die zur Schwenkachse S parallele, palmar dazu versetzte und beabstandet von dieser mit der Basis 11 verbundene Federachse F. Mit dem ersten Schenkel 35 stützt sich die Schenkelfeder 15 dorsal gegen eine palmare Seite des Anschlagshebels 33 ab und mit einem zweiten Schenkel 37 gegen die Basis 11. Hier ist der zweite Schenkel 37 in einer sich in dorsal-proximale Richtung D durch die Basis 11 erstreckenden Bohrung 38 aufgenommen, könnte sich allerdings alternativ dazu an einer bezüglich der zweiten Greiffläche 21 palmaren Innenwandung der Basis 11 dorsal abstützen. Der palmar-dorsale Mittenabstand zwischen der Schwenkachse S und der Federachse F ist kürzer (hier etwa 50%) als die Länge des Anschlagshebels 33, mit der sich dieser von der Mitte der Schwenkachse S zu seinem proximalen Ende erstreckt. Entsprechend ist der Hohlraum 31 der Basis in dorsal-palmare Richtung D schmaler als er in distale Längsrichtung L lang ist, beispielsweise um 30% bis 80%.
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Die Basis 11 weist hier außerdem eine distalseitige Abstützfläche 39 zwischen jeweils proximalen Bereichen der ersten Greiffläche 19 und der zweiten Greiffläche 21 auf, sodass sich die verwendende Person mit dieser Abstützfläche 39 auf oder an einen mit dem Greifmodul 3 gehaltenen Gegenstand 5 im Wesentlichen in distale Richtung stützen kann. Hier verläuft die Abstützfläche 39 im Wesentlichen planar in einer zur Längsrichtung L senkrechten Ebene DW. Alternativ oder zusätzlich kann die distalseitige Abstützfläche 39 der Basis 11, insbesondere in der Krümmungsebene LD, im Wesentlichen konkav gekrümmt und/oder gewinkelt und der Maulöffnung 13 zugewandt sein.
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Die nummerierten Bezeichnungen der Bauteile oder Bewegungsrichtungen als „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. sind hierin rein willkürlich zur Unterscheidung der Bauteile oder Bewegungsrichtungen untereinander gewählt und können beliebig anders gewählt werden. Es ist damit kein Bedeutungsrang verbunden. Eine Bezeichnung eines Bauteils oder technischen Merkmals als „erstes“ soll nicht dahingehend missverstanden werden, dass es ein zweites Bauteil oder technisches Merkmal dieser Art geben muss. Außerdem können etwaige Verfahrensschritte, soweit nicht explizit anders erläutert oder zwingend erforderlich, in beliebiger Reihenfolge und/oder zeitlich teilweise oder ganz überlappend durchgeführt werden.
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Äquivalente Ausführungsformen der hierin beschriebenen Parameter, Bauteile oder Funktionen, die in Anbetracht dieser Beschreibung einer fachlich versierten Person als offensichtlich erscheinen, seien hierin so erfasst als wären sie explizit beschrieben. Entsprechend soll der Schutzbereich der Ansprüche solche äquivalente Ausführungsformen umfassen. Als optional, vorteilhaft, bevorzugt, erwünscht oder ähnlich bezeichnete „kann“-Merkmale sind als optional zu verstehen und nicht als schutzbereichsbeschränkend.
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Die beschriebenen Ausführungsformen sind als illustrative Beispiele zu verstehen und stellen keine abschließende Liste von möglichen Ausführungsformen dar. Jedes Merkmal, das im Rahmen einer Ausführungsform offenbart wurde, kann allein oder in Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmalen verwendet werden, unabhängig davon, in welcher Ausführungsform die Merkmale jeweils beschrieben wurden. Während mindestens ein Ausführungsbeispiel hierin beschrieben und gezeigt ist, seien Abwandlungen und alternative Ausführungsformen, die einer fachmännisch versierten Person in Anbetracht dieser Beschreibung als offensichtlich erscheinen, vom Schutzbereich dieser Offenbarung erfasst. Im Übrigen soll hierin weder der Begriff „aufweisen“ zusätzliche andere Merkmale oder Verfahrensschritte ausschließen noch soll „ein“ oder „eine“ eine Mehrzahl ausschließen.
