DE112005002613B4

DE112005002613B4 - Fußprothese mit einstellbarem Sprunggelenk und entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE112005002613B4
Application number: DE112005002613.2T
Authority: DE
Inventors: Roland J. Christensen
Original assignee: Freedom Innovations LLC
Current assignee: Freedom Innovations LLC
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: IS8634A; WO2006045092A2; US20060041321A1; DE112005002613T5; US7520904B2; WO2006045092A3

Abstract

Eine Fußprothese (10) mit einem einstellbaren Sprunggelenk (14, 14b, 14c, 14d, 14e) weist einen oberen Abschnitt (54e, 54f) auf, der mit einem Sockel (Stumpf) einer amputierten Person verbunden ist. Ein unterer Abschnitt (58e, 58f) ist einstellbar mit dem oberen Abschnitt gekuppelt, und ist an einem Fußteil (18) mit einem Fersenabschnitt und einem Zehenabschnitt angebracht. Eine bewegbare Kupplung ist zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt angeordnet, und weist einen Vorsprung (66e, 66f) auf, der in einem bogenförmigen Schlitz (70e, 70f) gleiten kann. Die bewegbare Kupplung ermöglicht es, dass sich der Zehenabschnitt nach unten verschwenkt, und sich der Fersenabschnitt gleichzeitig nach vorn verschiebt. Das bewegbare Sprunggelenk kann durch ein Stellglied (170, 170f) eingestellt werden, das mit einem Zugbolzen (160) gekuppelt ist, welcher den oberen und den unteren Abschnitt miteinander kuppelt. Ein Sensor (182, 182f, 184) ist dem oberen Abschnitt oder dem unteren Abschnitt zugeordnet, um die Kontakthäufigkeit, die Kontaktkraft, oder die Ausrichtung des oberen Abschnitts oder des unteren Abschnitts zu erfassen, und ein entsprechendes Ausgangssignal auszugeben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Fußprothese mit einem einstellbaren Sprunggelenk. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung eine Fußprothese, die gleichzeitig sich nach vorn verschwenkt und nach vorn verschiebt.
Stand der Technik
Zahlreiche Personen haben ein Glied (Gliedmaß) aus verschiedenen Gründen verloren, einschließlich Krieg, Unfällen, oder Krankheiten. In den meisten Fällen können diese Personen nicht nur ein relativ normales Leben erfahren, sondern auch ein körperliches aktives Leben durchführen. Häufig werden diese Personen in ihrem täglichen Leben durch eine Prothese unterstützt. Der Zweck von Prothesen besteht darin, eine künstliche Extremität zur Verfügung zu stellen, welche die Funktionsweise und das Empfindungsvermögen der ersetzten Extremität ersetzt.
In Bezug auf Fußprothesen wurde die Entwicklung einer funktionsfähigen und natürlichen Fußprothese nur durch Material und die Vorstellung begrenzt. Zahlreiche Konstruktionen haben versucht, die Anatomie des Fußes zu kopieren, oder dessen Wirkungsweise zu simulieren, durch Ersetzen der Knochen und der Muskeln durch verschiedene mechanische Bauteile. Andere Konstruktionen sind radikal von der einfachen anatomischen Kopie oder mechanischen Simulation abgewichen, durch Ersetzen des gesamten Fußes durch ein Energiespeicherelement wie beispielsweise eine Feder. Wenn sich der Benutzer nach vorn bewegt, entfernt sich das Gewicht des Benutzers von dem Fuß, und wird die in der Feder gespeicherte Energie dazu eingesetzt, den Benutzer nach vorn zu bewegen.
Praktisch sämtliche bisherigen Konstruktionen haben sich auf den Hauptaspekt der Fußprothese-Bewegung des Sprunggelenks oder des Fußes in Bezug auf Gehen oder Laufen konzentriert. Wenige Konstruktionen überlegen sich den Einsatz des Fußes mit unterschiedlichen Schuhen, beispielsweise mit unterschiedlichen Fersenhöhen. Beispielsweise weisen einige Schuhe, beispielsweise Turnschuhe, eine im wesentlichen ebene oder horizontal flache Plattform auf, wogegen andere Schuhe, beispielsweise hochhackige Schuhe oder Stiefel eine Ferse aufweisen, die in Bezug auf die Zehen relativ erhöht ist. Man weiß, dass das Sprunggelenk eines natürlichen Fußes sich zur Aufnahme unterschiedlicher Fersen verschwenkt. Bei einem natürlichen Fuß drehen sich der Fuß und die Zehen zur Anpassung an die Steigung des Geländes. Die künstlichen Füße früherer Konstruktionen weisen normalerweise einen einzigen Fuß auf, der keine derartige Bewegung am Sprunggelenk durchführen kann.
Einige künstliche Füße weisen eine dynamische Verschwenkung oder ein dynamisches Gelenk an dem Sprunggelenk auf, oder eine dynamische Sprunggelenkverbindung, vergleiche die US-Patente US 4 442 554 A , US 5 482 513 A und US 5 913 902 A . Im Gebrauch tritt es häufig auf, dass ein Fußteil sich verschwenkt, oder nach oben und unten um ein Schwenkglied oder eine Achse verschwenkt wird.
Einige künstliche Füße weisen ein einstellbares Sprunggelenk mit einer Schwenkverbindung auf, oder einen Fuß, der sich am Sprunggelenk verschwenkt, vergleiche beispielsweise die US-Patente US 5 800 564 A und US 6 402 790 B1 . Derartige Füße weisen häufig ein Fußteil auf, das sich selektiv um einen Schwenkpunkt verschwenkt.
Andere Füße weisen ein Fußteil auf, das sich geradlinig in Rückwärtsrichtung und nach vorn einstellt, vergleiche beispielsweise das US-Patent US 6 228 124 B1 .
Ein Problem bei einigen der voranstehenden Konstruktionen besteht darin, dass sie sich als unzureichend im Einsatz bei unterschiedlichen Arten von Schuhen herausgestellt habe, beispielsweise bei Schuhen mit unterschiedlichen Fersenhöhen. Ein anderes Problem bei einigen der voranstehend geschilderten Konstruktionen besteht darin, dass bei ihnen die Einstellung kompliziert oder schwierig ist.
Weitere Fußprothesen mit Justiermöglichkeit sind zudem aus der CA 2 446 768 A1 , FR 2 626 463 A1 , US 6 719 807 B2 , US 5 653 767 A , EP 0 793 949 A1 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wurde erkannt, dass es vorteilhaft wäre, eine Fußprothese mit einem einstellbaren Sprunggelenk zur Verfügung zu stellen. Weiterhin wurde erkannt, dass es vorteilhaft wäre, eine Fußprothese zu entwickeln, die für ein natürlicheres Gefühl oder eine natürlichere Verwendung sorgt, wenn sie bei unterschiedlichen Schuhen eingesetzt wird, beispielsweise bei Schuhen mit unterschiedlichen Fersenhöhen.
Die Erfindung stellt eine einstellbare Sprunggelenkvorrichtung für eine Fußprothese zur Verfügung. Das einstellbare Sprunggelenk weist einen unteren Abschnitt auf, der einstellbar mit einem oberen Abschnitt gekuppelt ist. Der obere Abschnitt ist mit einem Stumpf einer Amputierung gekuppelt. Der untere Abschnitt ist an einem Fußteil angebracht, welches Fersen- und Zehenabschnitte aufweisen kann. Eine bewegbare Kupplung ist zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt angeordnet. Die bewegbare Kupplung weist einen Vorsprung auf, der in einem bogenförmigen Schlitz gleiten kann, der nach vorn und hinten ausgerichtet ist, und einen bogenförmigen Verschiebungsweg festlegt, so dass der Vorsprung darauf eingeschränkt ist, nach vorn und hinten entlang dem bogenförmigen Bewegungsweg zu gleiten.
Gemäß einem detaillierteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das einstellbare Sprunggelenk weiterhin ein Betätigungsglied auf, das mit der beweglichen Kupplung gekuppelt ist, um den oberen und den unteren Abschnitt in Bezug aufeinander zu bewegen. Ein Sensor ist dem oberen Abschnitt oder dem unteren Abschnitt zugeordnet, um die Häufigkeit des Kontakts zu erfassen, die Stärke des Kontakts, oder die Orientierung des oberen Abschnitts oder des unteren Abschnitts, und um ein entsprechendes Ausgangssignal auszugeben. Eine Steuerung ist mit dem Betätigungsglied und dem Sensor so gekoppelt, dass sie das Ausgangssignal des Sensors verarbeitet, und das Stellglied in Reaktion auf das Ausgangssignal betätigt.
Gemäß einem detaillierteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bewegt sich der untere Abschnitt: 1) gleichzeitig in Richtung nach unten und nach vorn, wobei der untere Abschnitt sich gleichzeitig nach unten verschwenkt und sich nach vorn verstellt in Bezug auf den oberen Abschnitt; und 2) gleichzeitig in Richtung nach hinten und nach oben, wobei der untere Abschnitt sich gleichzeitig nach oben verschwenkt und sich nach hinten verstellt, in Bezug auf den oberen Abschnitt. Zusätzlich ist der untere Abschnitt verschwenkbar und verstellbar in Bezug auf den oberen Abschnitt zwischen zumindest zwei festen Positionen, welche umfassen: (1) eine untere Position, die so ausgebildet ist, dass der Fersenabschnitt an einer unteren Position angeordnet wird, und den Fersenabschnitt an einem Ort hinten anordnet; und 2) einer hohen Position, die so ausgebildet ist, dass der Fersenabschnitt an einem höheren Ort angeordnet wird, und der Fersenabschnitt an einem Ort weiter vorn angeordnet wird.
Gemäß einem detaillierteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Zugbolzen drehbar zwischen der oberen und der unteren Position angeordnet sein, und von einem Motor angetrieben werden. Weiterhin kann ein Niveausensor die Orientierung des oberen Abschnitts erfassen, und ein Signal an den Motor schicken, um das Sprunggelenk automatisch einzustellen, damit der Fuß ausgerichtet wird, oder der obere Abschnitt in Vertikalrichtung ausgerichtet wird.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden, detaillierten Beschreibung deutlich werden, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, die zusammen beispielhaft Merkmale der Erfindung darstellen.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht einer Fußprothese mit einem einstellbaren Sprunggelenk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2a ist eine Seitenansicht der Fußprothese mit einem einstellbaren Sprunggelenk von 1, gezeigt in einer ersten, unteren Position;
2b ist eine Seitenansicht der Fußprothese mit einem einstellbaren Sprunggelenk von 1, gezeigt in einer zweiten, höheren Position;
3 ist eine Ansicht in Explosionsdarstellung des einstellbaren Sprunggelenks von 1;
4 ist eine Querschnittsansicht eines oberen Abschnitts des einstellbaren Sprunggelenks von 3;
5 ist eine Ansicht von vorn des oberen Abschnitts des einstellbaren Sprunggelenks von 3;
6 ist eine Perspektivansicht eines unteren Abschnitts des einstellbaren Sprunggelenks von 3;
7 ist eine seitliche Teilansicht eines anderen einstellbaren Sprunggelenks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine schematische Seitenansicht einer Fußprothese mit einem einstellbaren Sprunggelenk nach dem Stand der Technik;
9 ist eine Seitenansicht eines anderen einstellbaren Sprunggelenks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Seitenansicht eines anderen einstellbaren Sprunggelenks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine Perspektivansicht eines anderen einstellbaren Sprunggelenks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Seitenansicht des einstellbaren Sprunggelenks von 11;
13 ist eine Perspektivansicht eines anderen einstellbaren Sprunggelenks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 ist eine Seitenansicht des einstellbaren Sprunggelenks von 13;
15 ist eine Perspektivansicht einer anderen Fußprothese mit dem einstellbaren Sprunggelenk von 13 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
16 ist eine Seitenansicht der Fußprothese von 15.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nunmehr Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen genommen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, und es werden spezielle Bezeichnungen zu deren Beschreibung verwendet. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass hiermit keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung erreicht werden soll. Änderungen und weitere Modifikationen der erfindungsgemäßen Merkmale, die hier erläutert werden, und zusätzliche Anwendungen der Grundlagen der hier erläuterten Erfindungen, die Fachleuten auf diesem Gebiet auffallen werden, welche die vorliegende Anmeldung kennen, sollen als vom Umfang der Erfindung umfasst angesehen werden.
In den 1-6 ist eine Fußprothese, insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, mit einem einstellbaren Sprunggelenk, insgesamt mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet, gemäß der Erfindung dargestellt, zur Einstellung der Fußprothese. Das einstellbare Sprunggelenk 14 kann den Winkel des Fußes 10 einstellen, und die Höhe der Ferse. Das einstellbare Sprunggelenk 14 kann dazu eingesetzt werden, schnell und einfach den Fuß 10 zum Einsatz mit verschiedenen Schuhen einzustellen, beispielsweise mit Schuhen mit unterschiedlichen Fersenhöhen. Wie dies nachstehend genauer erläutert wird, ermöglichen die Fußprothese 10 und das einstellbare Sprunggelenk 14 eine Einstellung der Fußprothese durch gleichzeitige Verschwenkung nach unten und Verschiebung nach vorn. Wenn sich ein Zehenabschnitt nach unten verschwenkt, um eine höhere Ferse auszugleichen, verstellt sich daher der Fuß oder die Ferse nach vorn. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass eine derartige Anordnung für ein natürlicheres Gefühl sorgt.
Die Fußprothese 10 kann verschiedene, unterschiedliche Ausbildungen aufweisen. So kann beispielsweise der Fuß 10 ein oder mehrere Fußteile 18 aufweisen, die einstellbar an einem Befestigungsteil 22 durch das einstellbare Sprunggelenk 14 angebracht sind. Auf diese Weise kann das einstellbare Sprunggelenk 14 zwischen dem Befestigungsteil 22 und den Fußteilen 18 verbunden sein. Das Befestigungsteil 22 kann betriebsmäßig mit einem Sockel gekuppelt sein, der den Stumpf einer amputierten Person aufnimmt, wie dies auf diesem Gebiet bekannt ist. So kann beispielsweise das Befestigungsteil eine umgekehrte Pyramidenstumpfbosse 26 aufweisen, die in einem entsprechenden Hohlraum (nicht gezeigt) aufgenommen werden kann, wie auf diesem Gebiet bekannt. Derartige Verbindungen nach Art eines umgekehrten Pyramidenstumpfes werden typischerweise dazu eingesetzt, selektiv eine Fußprothese mit dem Sockel in einer gewünschten Ausrichtung zu verbinden, und können dazu eingesetzt werden, den Winkel zwischen dem Fuß und dem Sockel einzustellen. Die Bosse 26 wird in einem Sockel durch mehrere Einstellschrauben gehaltert, und kann daher nur schwer schnell eingestellt werden.
Die Fußteile 18 können verschiedene, unterschiedliche Teile mit verschiedenen, unterschiedlichen Ausbildungen aufweisen. So können beispielsweise die Fußteile 18 einen Vorderfuß 30 aufweisen, der sich zwischen einem Fersenabschnitt 34 an der Rückseite des Fußes und einem Zehenabschnitt 38 an dem Ort der Zehen eines normalen Fußes erstreckt. Weiterhin können die Fußteile 18 eine Fußplatte 42 aufweisen, die sich im Wesentlichen über die Länge des Fußes zwischen einem Fersenabschnitt 46 am Ort der Ferse eines normalen Fußes und einem Zehenabschnitt 50 am Ort der Zehen erstreckt. Der Zehenabschnitt 50 der Fußplatte 42 kann an dem Zehenabschnitt 38 des Vorderfußes 30 befestigt sein. Die Fußteile 30 und 42 können flexible und federelastische Energiespeicherteile sein, die als Federn dienen, die sich im Einsatz verbiegen oder auslenken. Die Fußteile 30 und 42 können ein Verbundwerkstoffmaterial aufweisen, beispielsweise eine Kohlenstoff- oder Graphitfaser in einer Epoxymatrix.
Das einstellbare Sprunggelenk 14 kann einen oberen und einen unteren Abschnitt 54 bzw. 58 aufweisen, die einstellbar miteinander gekuppelt sind. Der obere Abschnitt 54 kann mit dem Sockel oder dem Befestigungsteil 22 gekuppelt sein. Der obere Abschnitt 54 und das Befestigungsteil 22 können vereinigt ausgebildet sein, und der obere Abschnitt 54 kann ein Teil des Befestigungsteils 22 bilden. Der untere Abschnitt 54 kann mit dem Fußteil 18 oder dem Vorderfuß 30 gekuppelt sein.
Eine bewegliche Kupplung ist zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt angeordnet. Die bewegliche Kupplung ermöglicht folgende Bewegungen des unteren Abschnitts: 1) gleichzeitig in Richtung nach unten und vorn, wobei der untere Abschnitt sich gleichzeitig nach unten verschwenkt und sich nach vorn in Bezug auf den oberen Abschnitt verschiebt; und 2) gleichzeitig in Richtung nach hinten und oben, wobei der untere Abschnitt sich gleichzeitig nach oben verschwenkt und sich nach hinten in Bezug auf den oberen Abschnitt verstellt. Darüber hinaus kann sich der untere Abschnitt in Bezug auf den oberen Abschnitt zwischen zumindest zwei festen Positionen verschwenken und verstellen, welche umfassen: 1) eine niedrige Position ( 2a), in welcher der Fersenabschnitt an einem niedrigeren Ort bezüglich der Höhe angeordnet ist, und die Fußprothese oder der Fersenabschnitt an einem Ort hinten angeordnet ist; und 2) eine hohe Position (2b), in welcher der Fersenabschnitt an einem höheren Ort bezüglich der Höhe angeordnet ist, und die Fußprothese oder der Fersenabschnitt an einem Ort weiter vorn angeordnet ist.
Die Kupplung kann nach oben in Bezug auf den unteren Abschnitt 58 ausgerichtet sein, wobei sich ein Ende der Kupplung an einem niedrigeren Ort in Bezug auf einen zentralen Abschnitt der Kupplung befindet. Die bewegliche Kupplung kann ein Verschiebungsteil aufweisen, das in einer Verschiebungsschiene gleiten kann, die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt angeordnet ist. Der untere Abschnitt kann sich von einer hinteren Position zu einer vorderen und unteren Position bewegen, wobei der Zehenabschnitt nach unten verschwenkt wird, und der Fersenabschnitt nach vorn verstellt wird. Die bewegliche Kupplung kann eine bogenförmige Kupplung 62 aufweisen, die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt 54 bzw. 58 vorgesehen oder angeordnet ist. Die bogenförmige Kupplung 62 bildet einen Bogen, der nach oben hin gerichtet ist, wobei zumindest ein Ende der bogenförmigen Kupplung oder des Bogens weiter unten in Bezug auf einen zentralen Abschnitt der bogenförmigen Kupplung angeordnet ist. Die bogenförmige Kupplung 62 weist einen bogenförmigen Vorsprung 66 auf, der in einem bogenförmigen Schlitz 70 gleiten kann. Der bogenförmige Vorsprung 66 kann zumindest ein Abschnitt des unteren Abschnitts 58 sein, und kann sich daher von dem Fußteil 18 oder dem Vorderfuß 30 aus erstrecken. Der bogenförmige Schlitz 70 kann in dem oberen Abschnitt 54 oder dem Befestigungsteil 22 vorgesehen sein. Der bogenförmige Vorsprung 66 und der bogenförmige Schlitz 70 sind ebenfalls nach oben hin gerichtet, wie voranstehend geschildert.
Die bogenförmige Kupplung 62 (und der bogenförmige Vorsprung und der Schlitz 66 bzw. 70) ermöglichen es dem bogenförmigen Vorsprung 66 (und dem unteren Abschnitt 58 und dem Fußabschnitt 18), sich sowohl 1) nach unten zu verschwenken, als auch 2) sich nach vorn zu verstellen. Daher verschwenkt sich der Zehenabschnitt 38 nach unten, und verstellt sich gleichzeitig der Fersenabschnitt 34 nach vorn (angedeutet durch den Pfeil 74 in 2b) in Bezug auf das Befestigungsteil 22. Entsprechend kann sich der bogenförmige Vorsprung 66 sowohl 1) nach oben verschwenken als auch 2) nach hinten verstellen. Daher verschwenkt der Zehenabschnitt 38 nach oben, und verstellt sich gleichzeitig der Fersenabschnitt 34 nach hinten (angedeutet durch den Pfeil 78 in 2a), in Bezug auf das Befestigungsteil.
Das Fußteil 18 ist zwischen zumindest zwei Positionen verschwenkbar und verstellbar, welche 1) eine niedrige Position und 2) eine hohe Position umfassen, wie in den 2a und 2b gezeigt. In der niedrigen Position (2a) wird der Zehenabschnitt 38 des Fußteils 18 in Richtung 78 nach oben in Bezug auf die bogenförmige Kupplung 62 (oder den Befestigungsabschnitt 22) verschwenkt. Auf diese Weise wird der Fersenabschnitt 34 (des Befestigungsabschnitts 22) an einer relativ niedrigeren Position h1 in Bezug auf die hohe Position (2b) angeordnet. Die niedrige Position kann bei flacheren Schuhen eingesetzt werden, beispielsweise Turnschuhen, Halbschuhen und dergleichen. Darüber hinaus wird das Fußteil 18 oder der Fersenabschnitt 34 an einer hinteren Position angeordnet, in 2a mit durchgezogenen Linien dargestellt. In der niedrigeren Position verschwenkt der Vorderfuß 18 nicht nur nach oben, sondern verstellt sich auch nach hinten, entsprechend der mit d bezeichneten Position des Fersenabschnitts 34.
In der hohen Position (2b) ist der Zehenabschnitt 38 des Fußteils 18 in Richtung 74 nach unten in Bezug auf die bogenförmige Kupplung 62 (oder den Befestigungsabschnitt 22) verschwenkt. Daher ist der Fersenabschnitt 34 (oder der Befestigungsabschnitt 22) an einem höheren Ort h2 in Bezug auf die niedrige Position (2a) angeordnet. Daher kann die hohe Position bei höheren Schuhen verwendet werden, beispielsweise hochhackigen Schuhen, Cowboystiefeln und dergleichen. Weiterhin ist das Fußteil 18 oder der Fersenabschnitt 34 an einer vorderen Position angeordnet, mit durchgezogenen Linien dargestellt, in 2b, im Vergleich zur hinteren Position. In der hohen Position verschwenkt sich das Fußteil 18 nicht nur nach unten, sondern verstellt sich auch nach vorn, so dass sich der Fersenabschnitt 34 an einem vorderen Ort befindet, bezeichnet mit d. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass dann, wenn die Höhe des Befestigungsabschnitts 22 vergrößert wird, eine Position weiter vorn des Fußteils 18 oder des Fersenabschnitts 34 für ein natürlicheres Gefühl sorgt. Es wird darauf hingewiesen, dass eine einfache Schwenkeinstellung den Fuß dazu veranlasst, sich nach hinten zu bewegen, wenn er sich nach unten verschwenkt, wie in 8 gezeigt.
Wie voranstehend geschildert, kann der bogenförmige Schlitz 70 in dem Befestigungsabschnitt 22 oder in dem oberen Abschnitt 54 der bogenförmigen Kupplung 62 vorgesehen sein. Der bogenförmige Schlitz 70 kann eine obere Wand 80 aufweisen, die bogenförmig oder gekrümmt ist. Weiterhin kann der bogenförmige Schlitz 70 einen vergrößerten Hohlraum 84 und einen engeren Spalt 88 aufweisen. Der vergrößerte Hohlraum 84 ist bogenförmig oder gekrümmt. Der schmälere Spalt 88 kann sich von einer Unterseite des oberen Abschnitts 54 zum vergrößerten Hohlraum 84 erstrecken. Der bogenförmige Schlitz 70 kann einen T-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei der vergrößerte Hohlraum den oberen, horizontalen Abschnitt der T-Form bildet, und der schmälere Spalt 88 den unteren, vertikalen Abschnitt der T-Form bildet. Weiterhin können sich der vergrößerte Hohlraum 84 und der schmälere Spalt vollständig durch den oberen Abschnitt 54 erstrecken, oder von vorn nach hinten. Wie voranstehend geschildert, ist der Bogen oder die Krümmung des bogenförmigen Schlitzes 70 und des vergrößerten Hohlraums 84 nach oben hin ausgerichtet, oder weist zumindest ein Ende auf, das sich nach unten erstreckt. Darüber hinaus kann der Bogen oder die Krümmung so ausgerichtet sein, dass er bzw. sie geneigt oder in einem Winkel nach unten zum Zehenabschnitt 38 angeordnet ist.
Der bogenförmige Vorsprung 66 kann auf dem unteren Abschnitt 58 der bogenförmigen Kupplung 62 vorgesehen sein, und kann von dem Fußteil 18 ausgehen. Der bogenförmige Vorsprung 66 kann eine obere Wand 92 aufweisen, die bogenförmig oder gekrümmt ausgebildet ist, mit einer bogenförmigen oder gekrümmten Lageroberfläche, die gegen die obere Wand 80 des bogenförmigen Schlitzes 70 im Gebrauch anliegt. Der bogenförmige Vorsprung 66 kann einen vergrößerten Kopf oder Flansch 96 und einen schmäleren Steg 100 aufweisen. Der vergrößerte Kopf 96 ist bogenförmig oder gekrümmt. Der schmälere Steg 100 kann sich von der Unterseite des unteren Abschnitts 58 oder des Fußteils 18 zu dem vergrößerten Kopf 96 erstrecken. Der bogenförmige Vorsprung 66 kann einen T-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei der vergrößerte Kopf 96 den oberen, horizontalen Abschnitt der T-Form bildet, und der schmälere Steg 100 den unteren, vertikalen Abschnitt der T-Form bildet. Der bogenförmige Vorsprung 66 und der bogenförmige Schlitz 70 können solche Abmessungen aufweisen, dass der Vorsprung 66 in dem Schlitz 70 mit relativ geringem Spiel gleiten kann. Wie voranstehend geschildert, ist der Bogen oder die Krümmung des bogenförmigen Vorsprungs 66 und des vergrößerten Kopfes 96 nach oben hin gerichtet. Daher kann der Bogen oder die Krümmung des bogenförmigen Vorsprungs 66 und des vergrößerten Kopfes 96 (oder der Lageroberfläche) konvex ausgebildet sein, und kann nach oben und nach vorn hin weisen.
Das einstellbare Sprunggelenk mit dem bogenförmigen Vorsprung 66, der in dem bogenförmigen Schlitz 70 gleitbeweglich ist, stellt ein Beispiel für eine Vorrichtung zum beweglichen Kuppeln des unteren Abschnitts 58 mit dem oberen Abschnitt 54 dar, oder zum beweglichen Kuppeln des Fußteils 18 in Bezug auf das Befestigungsteil 22. Weiterhin kann die Vorrichtung zum beweglichen Kuppeln auch eine Vorrichtung zu dem Zweck sein, gleichzeitig 1) den unteren Abschnitt 58, das Fußteil 18 und/oder den Zehenabschnitt 38 nach unten in Bezug auf den oberen Abschnitt 54 oder das Befestigungsteil 22 zu verschwenken, und 2) den unteren Abschnitt 58, das Fußteil 18 und/oder den Fersenabschnitt 34 nach vorn in Bezug auf den oberen Abschnitt 54 oder das Befestigungsteil 22 zu verschieben. Weiterhin kann die Vorrichtung zum beweglichen Kuppeln weiterhin eine Vorrichtung zu dem Zweck sein, gleichzeitig 1) den Zehenabschnitt 38 des Fußteils 18 nach unten in Bezug auf den Fersenabschnitt 34 zu verschwenken, und 2) das Fußteil 18 oder den Fersenabschnitt 34 nach vorn in Bezug auf den oberen Abschnitt 54 zu verschieben.
Weiterhin stellt das einstellbare Sprunggelenk 14 mit dem bogenförmigen Vorsprung 66, der in dem bogenförmigen Schlitz 70 gleiten kann, ein Beispiel für eine Vorrichtung zum selektiven Einstellen der Höhenlage des Fersenabschnitts 34 in Bezug auf den Zehenabschnitt 58 dar, zwischen zumindest zwei festen Positionen, welche umfassen 1) eine niedrige Position (2a), in welcher der Fersenabschnitt 34 in einer niedrigeren Höhenlage in Bezug auf den Zehenabschnitt 38 angeordnet ist, und in welcher das Fußteil 18 oder der Fersenabschnitt 34 an einem Ort weiter hinten in Bezug auf den oberen Abschnitt 54 angeordnet ist; und 2) eine hohe Position (2b), in welcher der Fersenabschnitt 34 in einer höheren Höhenlage in Bezug auf den Zehenabschnitt 38 angeordnet ist, und in welcher das Fußteil 18 oder der Fersenabschnitt 34 an einem Ort weiter vorn in Bezug auf den oberen Abschnitt 54 angeordnet ist.
Das einstellbare Sprunggelenk 14 und der bogenförmige Vorsprung 66 und der bogenförmige Schlitz 70 können unterschiedliche Ausbildungen aufweisen, einschließlich einer schwalbenschwanzartigen Verbindung. Darüber hinaus kann sich der Fersenabschnitt auch nach oben und unten bewegen, wenn sich das Fußteil verschwenkt.
Das einstellbare Sprunggelenk 14 kann weiterhin einen Verriegelungsmechanismus aufweisen, der schnell betätigt werden kann, um die Fußprothese 10 einzustellen. Der Verriegelungsmechanismus kann einen Verriegelungsstift 104 und eine längliche Öffnung 108 aufweisen. Die Öffnung 108 kann in dem unteren Abschnitt 58 vorgesehen sein, und der Stift 104 kann in einer Bohrung 112 auf dem oberen Abschnitt 54 angeordnet sein. Die Öffnung 108 kann durch mehrere sich überlappende Bohrungen ausgebildet sein, so dass mehrere Stege in der Öffnung vorgesehen sind, um die Öffnung in diskrete Abschnitte 118 zu trennen, die durch einen Kanal 119 miteinander verbunden sind. Daher kann der Stift an mehreren diskreten Positionen angeordnet werden. Der Stift 104 kann einen vergrößerten Abschnitt 116 mit einem größeren Durchmesser aufweisen, um einen diskreten Abschnitt auszufüllen, und den bogenförmigen Vorsprung 66 in dem bogenförmigen Schlitz 70 zu verriegeln. Der Stift 104 kann so verschoben werden, dass der vergrößerte Abschnitt 116 aus dem diskreten Abschnitt hinaus verstellt wird, und durch einen kleineren Abschnitt 120 mit kleinerem Durchmesser ersetzt wird, der sich in dem Kanal bewegt, und ermöglicht, dass der bogenförmige Vorsprung 66 in dem bogenförmigen Schlitz 70 gleitet.
Ein Verfahren zum Einstellen einer Fußprothese, oder zum Einsatz der voranstehend geschilderten Fußprothese, umfasst eine Verschwenkung eines Zehenabschnitts 38 eines Fußteils 18 in Richtung nach unten in Bezug auf ein Befestigungsteil 22, so dass ein Fersenabschnitt 34 des Fußteils in einer höheren Höhenlage h2 angeordnet ist. Zusätzlich wird das Fußteil 18 oder der Fersenabschnitt 34 gleichzeitig in Richtung weiter nach vorn in Bezug auf das Befestigungsteil 22 verstellt, so dass der Fersenabschnitt 34 an einem Ort L2 weiter vorn angeordnet wird.
Die voranstehende Fußprothese 10, das einstellbare Sprunggelenk 14, und die bogenförmige Kupplung 62 wurden so beschrieben, dass sie den bogenförmigen Schlitz 70 aufweisen, der in dem oberen Abschnitt 54 oder dem Befestigungsabschnitt 22 vorgesehen ist, und den bogenförmigen Vorsprung 66 als Teil des unteren Abschnitts 58, oder als Teil, das von dem Fußabschnitt 18 ausgeht. Diese Anordnung kann umgekehrt werden. In 7 ist eine andere Fußprothese 10b dargestellt, die in vielerlei Hinsicht ähnlich ist wie die voranstehend geschilderte Fußprothese, jedoch einen bogenförmigen Vorsprung 66b als Teil des oberen Abschnitts 54b aufweist, und einen in dem unteren Abschnitt 58b ausgebildeten, bogenförmigen Schlitz 70b.
Wie voranstehend geschildert, können der Befestigungsabschnitt 22 und der obere Abschnitt 58 der Kupplung 52 als ein einzelnes Teil ausgebildet sein.
In 9 ist eine Fußprothese 10c dargestellt, mit einem einstellbaren Sprunggelenk 14c, die in Bezug auf gewisse Aspekte ähnlich der voranstehend geschilderten Fußprothese ausgebildet ist. Darüber hinaus kann das einstellbare Sprunggelenk 14c ein Schneckengetriebe 130 dazu einsetzen, selektiv die Höhenlage des Sprunggelenks einzustellen. Das Schneckengetriebe 130 kann eine Antriebsschraube 134 auf dem oberen Abschnitt 54c aufweisen, die im Eingriff mit Schraubengewinden 138 auf dem unteren Abschnitt 58c steht. Die Antriebsschraube 134 kann gedreht werden, was dazu führt, dass sich der untere Abschnitt 58c sowohl verschwenkt als auch verstellt. Das einstellbare Sprunggelenk 14c und/oder das Schneckengetriebe 130 ist ein weiteres Beispiel für eine Vorrichtung zum beweglichen Kuppeln des unteren Abschnitts 58c mit dem oberen Abschnitt 54c, oder zum beweglichen Kuppeln des Fußteils 18c in Bezug auf das Befestigungsteil. Darüber hinaus kann die Vorrichtung zum beweglichen Kuppeln auch eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Verschwenken und Verstellen sein, wie voranstehend geschildert. Darüber hinaus können das einstellbare Sprunggelenk 14c und das Schneckengetriebe 130 zumindest ein Teil einer Vorrichtung zum selektiven Einstellen der Höhenlage des Fersenabschnitts in Bezug auf den Zehenabschnitt zwischen zumindest zwei festen Positionen bilden, wie voranstehend erläutert.
In 10 ist eine Fußprothese 10d mit einem einstellbaren Sprunggelenk 14d dargestellt, die in Bezug auf gewisse Aspekte ähnlich der voranstehend geschilderten ist. Darüber hinaus kann das einstellbare Sprunggelenk 14d ein Gelenkviereck 142 zum selektiven Einstellen der Höhenlage des Sprunggelenks aufweisen. Der obere Abschnitt 54d oder das Befestigungsteil kann eines der Verbindungsglieder bilden. Entsprechend kann der untere Abschnitt 58d oder das Fußteil 18 ein anderes Verbindungsglied bilden. Ein anderes Paar von Verbindungsgliedern 146 und 148 kann sich zwischen dem oberen Abschnitt 54d und dem unteren Abschnitt 58d oder dem Fußteil 18 erstrecken. Die Verbindungsglieder 146 und 148 können unterschiedliche Längen aufweisen, und/oder ihre Enden können in unterschiedlichen Entfernungen befestigt sein, um die Schwenkbewegung und die Verschiebung zu bewirken. Das einstellbare Sprunggelenk 14d und/oder das Gelenkviereck 142 stellen ein weiteres Beispiel für eine Vorrichtung zum beweglichen Kuppeln des unteren Abschnitts 58d dar, oder zum beweglichen Kuppeln des Fußteils 18d in Bezug auf das Befestigungsteil. Darüber hinaus kann die Vorrichtung zum beweglichen Kuppeln auch eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Verschwenken und Verschieben sein, wie voranstehend geschildert. Darüber hinaus können das verstellbare Sprunggelenk 14d und das Gelenkviereck 142 zumindest ein Teil einer Vorrichtung zum selektiven Einstellen der Höhenlage des Fersenabschnitts in Bezug auf den Zehenabschnitt zwischen zumindest zwei festen Positionen darstellen, wie voranstehend erläutert.
In den 11 und 12 ist ein einstellbares Sprunggelenk 14e einer Fußprothese dargestellt, die in vielerlei Hinsicht ähnlich jener ist, die voranstehend beschrieben wurde. Das einstellbare Sprunggelenk 14e kann einen automatischen Niveauausgleich aufweisen, und/oder kann eine motorbetriebene Einstellung aufweisen. Daher kann das Sprunggelenk die Orientierung des Sockels auf Grundlage der Art des getragenen Schuhs erfassen, und entsprechend das Sprunggelenk einstellen. Weiterhin kann das Sprunggelenk ferngesteuert eingestellt werden, oder eine motorbetriebene Einstellung aufweisen.
Das Sprunggelenk 14e kann einen oberen und einen unteren Abschnitt 54e bzw. 58e aufweisen, die einstellbar miteinander gekuppelt sind, ähnlich wie voranstehend beschrieben. Der untere Abschnitt 58e kann ein mit einem Fußteil oder einem Vorderfuß gekuppeltes Gleitstück sein, oder ein solches aufweisen. Der obere Abschnitt 54e kann ein Gleitstückverbinder sein, der gleitbeweglich im Eingriff mit dem Gleitstück steht, und kann mit einem Sockel oder einem Befestigungsteil gekuppelt sein. (Der Sockel und das Fußteil oder der Vorderfuß sind zur Vereinfachung nicht dargestellt, können jedoch ähnlich wie die voranstehend geschilderten Teile ausgebildet sein).
Darüber hinaus weist das Sprunggelenk 14e einen durch einen Motor angetriebenen Zugbolzen 160 auf, der drehbar mit dem Gleitstück oder dem unteren Abschnitt 58e gekuppelt ist oder hierdurch gehaltert wird, beispielsweise in einem Hohlraum oder einer Öffnung des Gleitstücks. Der Zugbolzen 160 kann eine Gewindestange sein, oder ein Schraubengewinde aufweisen. Eine Verbinderspule 164 kann mit dem Verbindergleitstück oder dem oberen Abschnitt 54e gekuppelt oder hierdurch gehaltert sein. Die Verbinderspule 164 weist ein Gewinde auf, und steht im Eingriff mit dem Gewinde des Zugbolzens 160. Wenn sich der Zugbolzen 160 dreht, wird daher die Verbinderspule 164 und daher das Verbindergleitstück oder der obere Abschnitt 54e entlang dem Gleitstück oder dem unteren Abschnitt 58e verschoben, wodurch der Winkel des Fußes und die Höhe der Ferse eingestellt wird.
Eine vordere Spule 166 kann durch den unteren Abschnitt 58e gehaltert sein. Der Zugbolzen 160 kann durch die vordere Spule 166 hindurchgehen, so dass die vordere Spule den Zugbolzen befestigt, aber eine Drehung des Zugbolzens ermöglicht.
Ein Motor 170 kann durch den unteren Abschnitt 58e gehaltert sein, und betriebsmäßig mit dem Zugbolzen 160 gekuppelt sein, um den Zugbolzen zu drehen. Der Motor 170 kann ein Gleichstrommotor sein, der von einer Stromversorgungsquelle 174 wie beispielsweise einer Batterie versorgt wird. Eine Steuerung oder eine Steuerelektronik 178 kann betriebsmäßig an die Stromversorgungsquelle und den Motor angeschlossen sein, um ein Steuersignal oder Treibersignal zur Verfügung zu stellen, um selektiv den Zugbolzen zur Erzielung der gewünschten Relativlage zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt zu drehen, und daher zur Erzielung des Winkels des Fußes und der Höhenlage der Ferse. Die Steuerelektronik kann einen Prozessor oder dergleichen enthalten. Ein oder mehrere Sensoren 182 können mit dem oberen Abschnitt 54e verbunden oder durch diesen gehaltert sein, um die Ausrichtung des oberen Abschnitts zu erfassen. Der Sensor 182 kann mit der Steuerelektronik 178 verbunden sein, und kann ein Pegelsignal zur Verfügung stellen, das von der Steuerelektronik verarbeitet wird. Daher kann das Sprunggelenk 14e selbstausrichtend ausgebildet sein, um eine vertikale Ausrichtung des oberen Abschnitts zu erzielen. Alternativ können ein oder mehrere Sensoren an den Sockel, den Fuß, usw. angeschlossen sein.
Weiterhin kann die Steuerelektronik 178 eine Vorrichtung zur Eingabe von Steuersignalen und/oder Befehlen aufweisen, um den Motor zu betätigen, und das Sprunggelenk einzustellen. Die Vorrichtung kann beispielsweise als Fernsteuerung oder als „Schlüsselschalter“ 186 mit einem Sender ausgebildet sein, um ein Signal an einen Empfänger zu senden, welcher der Steuerelektronik zugeordnet ist. Die Fernsteuerung 186 kann einen oder mehrere Knöpfe aufweisen, um das Sprunggelenk nach oben oder unten einzustellen. Alternativ kann die Steuerelektronik einen oder mehrere Knöpfe zum Einstellen des Sprunggelenks aufweisen. Darüber hinaus kann die Eingabevorrichtung jede Art einer elektrischen Verbindung umfassen, beispielsweise für Eingabe von einem anderen Computer, einem PDA und dergleichen. Dies sind Beispiele für Vorrichtungen für einen Benutzer zum Steuern des Motors von Hand, im Vergleich zur automatischen Steuerung durch einen Sensor.
Der Motor 170 kann mit dem unteren Abschnitt 58e durch einen Motorclip oder eine Montagevorrichtung 190 gekuppelt oder hieran angebracht sein. Die Montagevorrichtung 190 kann mit dem unteren Abschnitt 58e und dem Motor 170 gekuppelt und dazwischen vorgesehen sein. Die Montagevorrichtung 190 kann mit dem unteren Abschnitt 58e zwischen dem unteren Abschnitt und dem Fuß oder Fußteil gekuppelt sein, und kann sich nach vorn zur Vorderseite des Sprunggelenks hin erstrecken. Der Motor kann an der Vorderseite des Sprunggelenks angeordnet sein, wie dargestellt.
Selbstverständlich kann das voranstehend geschilderte Sprunggelenk verschiedene, unterschiedliche Ausbildungen aufweisen. So kann beispielsweise der Zugbolzen ortsfest oder nicht drehbar sein, während die Verbinderspule oder eine andere Gewindemutter drehbar mit dem Gleitstückverbinder oder dem oberen Abschnitt gekuppelt ist, und durch den Motor gedreht wird. Als weiteres Beispiel kann der Zugbolzen durch den Gleitstückverbinder oder den oberen Abschnitt gehaltert sein, und kann die Verbinderspule durch das Gleitstück oder das untere Teil gehaltert sein.
In den 13 und 14 ist ein einstellbares Sprunggelenk 14f einer Fußprothese dargestellt, das in zahlreichen Aspekten gleich jenem ist, das voranstehend beschrieben wurde. Das einstellbare Sprunggelenk 14f kann einen automatischen Niveauausgleich aufweisen, und/oder eine Sensoreinstellung und motorbetriebene Einstellung aufweisen. Daher kann das Sprunggelenk die Ausrichtung des Bodens erfassen, mit welchem die Fußprothese in Berührung gelangt, und entsprechend das Sprunggelenk einstellen. Darüber hinaus kann das Sprunggelenk ferngesteuert eingestellt werden, oder eine motorbetriebene Einstellung aufweisen.
Das einstellbare Sprunggelenk 14f kann einen Befestigungsabschnitt oder einen oberen Abschnitt 54f aufweisen, der mit einem Sockel einer amputierten Person gekuppelt werden kann. Ein Fußabschnitt oder ein unterer Abschnitt 58f kann einstellbar mit dem oberen Abschnitt 54f gekuppelt sein, und kann an einem Fußteil (nicht gezeigt) befestigt sein. Eine bewegbare Kupplung kann zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt vorgesehen sein. Die bewegbare Kupplung kann einen Vorsprung 66f aufweisen, der in einem bogenförmigen Schlitz 70f gleiten kann, der in Richtung nach vorn und hinten in Bezug auf einen Zeh und eine Ferse eines angebrachten Fußteils ausgerichtet ist.
Der bogenförmige Schlitz 70f kann eine T-artige Querschnittsform aufweisen, und der bogenförmige Vorsprung 66f kann eine T-artige Querschnittsform aufweisen, welche der T-artigen Querschnittsform des bogenförmigen Schlitzes 70f entspricht. Daher kann der Vorsprung 66f in den bogenförmigen Schlitz 70f eingepasst werden, und in diesem gleiten. Darüber hinaus kann der Vorsprung 66f ein bogenförmiger Vorsprung sein, und kann eine konvexe Lageroberfläche 71 aufweisen.
Der Vorsprung 66f und der bogenförmige Schlitz 70f können einen bogenförmigen Verschiebungsweg festlegen, so dass der Vorsprung 66f dazu gezwungen wird, nach vorn und hinten entlang dem bogenförmigen Bewegungsweg zu gleiten. Darüber hinaus kann der untere Abschnitt 58f auf eine bogenförmige Verschiebung in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung in Bezug auf den oberen Abschnitt 54f zwischen zumindest zwei festen Positionen beschränkt werden, nämlich einer niedrigen Position und einer hohen Position. In der niedrigen Position ist der Fersenabschnitt in einer niedrigeren Höhenlage angeordnet, und ist der Fersenabschnitt an einem Ort weiter hinten angeordnet. In der hohen Position ist der Fersenabschnitt in einer höheren Höhenlage angeordnet, und ist der Fersenabschnitt an einem Ort weiter vorn angeordnet. Wenn der untere Abschnitt 58f sich in einer oberen und rückwärtigen Position befindet, ist daher die Bewegung des unteren Abschnitts 58f auf gleichzeitige Bewegung in Richtung nach unten und vorn beschränkt, bei welcher der untere Abschnitt 58f sich gleichzeitig nach unten verschwenkt und nach vorn verstellt, in Bezug auf den oberen Abschnitt 54f. Darüber hinaus ist, wenn sich der untere Abschnitt 58f in einer unteren und vorderen Position befindet, die Bewegung des unteren Abschnitts 58f auf eine gleichzeitige Bewegung in Richtung nach hinten und nach oben beschränkt, bei welcher sich der untere Abschnitt 58f gleichzeitig nach oben verschwenkt und in Rückwärtsrichtung verschiebt, relativ zum oberen Abschnitt 54f.
Das einstellbare Sprunggelenk 14f kann auch ein Betätigungsglied 170f aufweisen, das mit der bewegbaren Kupplung gekuppelt ist, und den oberen Abschnitt 54f und den unteren Abschnitt 58f in Bezug aufeinander bewegt. Ein Sensor 182f kann dem oberen Abschnitt 54f oder dem unteren Abschnitt 58f zugeordnet sein, wie dies mit gestrichelten Linien bei 184 dargestellt ist. Alternativ können die Sensoren 182f oder 184f dem Sockel oder dem Fuß zugeordnet sein. Darüber hinaus kann das einstellbare Sprunggelenk 14f einen Sensor 182f auf dem oberen Abschnitt 54f und einen Sensor 184 auf dem unteren Abschnitt 58f aufweisen. Die Sensoren 182f und 184 können die Häufigkeit eines Kontakts, die Kontaktkraft, oder Ausrichtung des oberen Abschnitts 58f und/oder des unteren Abschnitts 54f erfassen. Die Sensoren 182f und 184 können ein entsprechendes Ausgangssignal ausgeben, in Bezug auf die Kontakthäufigkeit, die Kontaktkraft, oder die Orientierung des oberen Abschnitts 54f und/oder des unteren Abschnitts 58f.
Eine Steuerung 178f kann betriebsmäßig mit dem Stellglied 170f und den Sensoren 182f und 184 verbunden sein. Die Steuerung 178f kann das Ausgangssignal der Sensoren 182f und 184 verarbeiten, und das Stellglied 170f in Reaktion auf das Ausgangssignal in Betrieb setzen. Die Steuerung 178f kann automatisch das Stellglied 170f so antreiben, dass der untere Abschnitt 58f zu einer vorbestimmten Ausgangsposition bewegt wird, in Reaktion auf ein vorbestimmtes Signal von den Sensoren 182f und 184. Auf diese Weise kann die Steuerung 178f einen automatischen Niveauausgleich des unteren Abschnitts 58f und einer angebrachten Fußprothese in Bezug auf den oberen Abschnitt 54f oder den Erdboden erreichen. Darüber hinaus kann der Sensor 182f die Ausrichtung des oberen Abschnitts 54f erfassen, und ein Signal an das Stellglied schicken, um den unteren Abschnitt 58f so zu bewegen, dass sich der obere Abschnitt in einer gewünschten Ausrichtung befindet, beispielsweise in Vertikalrichtung.
Die Steuerung 178f kann in verschiedenen Betriebsarten arbeiten, um unterschiedliche Aktivitäten des Benutzers zu unterstützen. So kann beispielsweise die Steuerung 178f eine Spaziergehbetriebsart aufweisen, eine Laufbetriebsart, eine Bergabbetriebsart, eine Bergaufbetriebsart, und eine Betriebsart zur Bewegung in der Ebene. In der Abwärtsbetriebsart kann die Steuerung auf eine relativ niedrigere Häufigkeit und Kraft des Aufpralls auf den unteren Abschnitt reagieren, wie dies durch die Sensoren 182f und 184 bestimmt wird. In der Laufbetriebsart kann die Steuerung auf eine relativ höhere Häufigkeit und Aufprallkraft bei dem unteren Abschnitt reagieren, wie dies von den Sensoren 182f und 184 festgestellt wird. In der Bergabbetriebsart kann die Steuerung den unteren Abschnitt zu einer Position weiter vorn und unten entsprechend dem Gehen bergab bewegen. In der Bergaufbetriebsart kann die Steuerung den unteren Abschnitt zu einer hinteren und oberen Position entsprechend dem Gehen bergauf bewegen. In der Betriebsart für die Ebene kann die Steuerung den unteren Abschnitt auf eine relativ ausgeglichene Position bewegen, zum Gehen auf einem relativ ebenen Erdboden.
Eine Benutzereingabeschnittstelle 186f, beispielsweise der voranstehend geschilderte „Schlüsselanhänger“ 186, oder eine Fernsteuerprogrammiervorrichtung wie in 14 gezeigt, kann es einem Benutzer ermöglichen, die Steuerung 178f so zu programmieren, dass der untere Abschnitt 58f auf eine Position entsprechend Steigungsänderungen eingestellt wird. Auf diese Weise kann der Benutzer aktiv die Position des unteren Abschnitts 58f in Anpassung auf Bodenverlaufsänderungen ändern, die beim Einsatz des einstellbaren Sprunggelenks 14f auftreten. Darüber hinaus kann der Benutzer den Fuß in Bezug auf erwartete oder bekannte Änderungen programmieren, die während des Einsatzes des einstellbaren Sprunggelenks auftreten. Auf diese Weise stellt sich das Sprunggelenk automatisch auf Änderungen der Bodenbeschaffenheit während des Einsatzes ein.
Die Benutzereingabeschnittstelle 186f stellt ein Beispiel für eine Vorrichtung zum automatischen Steuern des Stellgliedes 170f dar. Das Stellglied 170f kann auch eine Vorrichtung zum Steuern des Stellglieds von Hand aufweisen. So kann beispielsweise das Stellglied 170f von Hand durch Eingabeschalter gesteuert werden, die sich direkt auf der Steuerung 178f befinden, oder durch einen Antriebsmechanismus von Hand, beispielsweise eine Antriebsschraube eines Schneckengetriebes, gekuppelt mit dem Stellglied 170f, um von Hand die Position des unteren Abschnitts 58f einzustellen.
In den 15 und 16 ist eine Fußprothese, insgesamt mit 10 bezeichnet, dargestellt, die in vielerlei Hinsicht ähnlich jener ist, die voranstehend geschildert wurde, und das einstellbare Sprunggelenk 14f gemäß den 12 und 13 aufweist. Die Fußprothesenvorrichtung 10 kann ein Befestigungsteil 26 aufweisen, das mit einem Sockel (Stumpf) einer amputierten Person gekuppelt werden kann. Ein Fußteil 30 kann einstellbar mit dem Befestigungsteil 26 gekuppelt sein, und kann einen Fersenabschnitt 34 und einen Zehenabschnitt 48 aufweisen. Das einstellbare Sprunggelenk 14f kann das Fußteil 30 mit dem Befestigungsteil 26 verbinden.
16 erläutert auch die hohe bzw. niedrige Position des unteren Abschnitts 58f in Bezug auf den oberen Abschnitt 54f. Im Einzelnen kann, wie voranstehend geschildert, der untere Abschnitt 58f auf eine bogenförmige Verstellung nach vorn und hinten in Bezug auf den oberen Abschnitt 54f zwischen zumindest zwei festen Positionen eingeschränkt sein, nämlich einer hohen Position und einer niedrigen Position. In der niedrigen Position ist der Fersenabschnitt 34 in einer niedrigeren Höhenlage angeordnet, und ist der Fersenabschnitt 34 in einer Position weiter hinten angeordnet. In der hohen Position, wie mit gestrichelten Linien bei 200 dargestellt, ist der Fersenabschnitt 34 in einer höheren Höhenlage angeordnet, und ist der Fersenabschnitt 34 an einem Ort weiter vorn angeordnet.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Einstellung einer Fußprothese zur Verfügung, welches einschließt, die Häufigkeit des Kontakts, die Kontaktkraft, oder die Orientierung eines unteren Abschnitts oder eines oberen Abschnitts eines Fußteils mit einem Sensor zu erfassen, der ein entsprechendes Signal ausgibt. Das Ausgangssignal von dem Sensorsystem kann von einer Steuerung verarbeitet werden, um eine Position für den unteren Abschnitt in Bezug auf den oberen Abschnitt festzulegen. Ein Stellglied kann betätigt werden, um den unteren Abschnitt des Fußteils zur festgestellten Position zu bewegen. Die Bewegung des unteren Abschnitts kann in Bezug auf den oberen Abschnitt auf einen bogenförmigen Verstellungsweg eingeschränkt werden, der nach vorn und hinten ausgerichtet ist, wobei ein bogenförmiger Vorsprung in einem bogenförmigen Schlitz gleiten kann, so dass dann, wenn sich der untere Abschnitt in einer oberen und hinteren Position befindet, die Bewegung des unteren Abschnitts auf eine gleichzeitige Bewegung in Richtung nach unten und vorn beschränkt ist, bei welcher der untere Abschnitt gleichzeitig sich nach unten verschwenkt und sich nach vorn verstellt, in Bezug auf den oberen Abschnitt. Darüber hinaus ist, wenn sich der untere Abschnitt in einer unteren und vorderen Position befindet, die Bewegung des unteren Abschnitts auf eine gleichzeitige Bewegung in Richtung nach hinten und oben beschränkt, bei welcher der untere Abschnitt gleichzeitig nach oben verschwenkt und nach hinten verstellt wird, relativ zum oberen Abschnitt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die voranstehend geschilderten Ausbildungen nur erläuternd für den Einsatz der Grundlagen der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind. Zahlreiche Modifikationen und alternative Ausbildungen lassen sich ausdenken, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, während die vorliegende Erfindung in den Zeichnungen dargestellt wurde, und vollständig voranstehend im einzelnen und speziell im Zusammenhang damit erläutert wurde, was momentan als die praktischste und bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angesehen wird, wobei Fachleute auf diesem Gebiet erkennen werden, dass zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von den Grundlagen und Konzepten der Erfindung abzuweichen, die in den Patentansprüchen angegeben sind.

Claims

Einstellbare Sprunggelenkvorrichtung (14, 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f) für eine Fußprothese (10), bei welcher vorgesehen sind: a) ein oberer Abschnitt (54, 54c, 54d, 54f) , der so ausgebildet ist, dass er mit einem Sockel einer amputierten Person gekuppelt wird; b) ein unterer Abschnitt (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f) , der einstellbar mit dem oberen Abschnitt (54, 54c, 54d, 54f) gekuppelt ist, und so ausgebildet ist, dass er an einem Fußteil (18) angebracht wird; c) eine bewegliche Kupplung, die zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt (54, 54c, 54d, 54f; 58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f) angeordnet ist, einen Vorsprung (66, 66f) aufweist, der in einem bogenförmigen Schlitz (70, 70b, 70e, 70f) gleiten kann, der sich nach vorn und hinten erstreckt, und einen bogenförmigen Verschiebungsweg festlegt, so dass der Vorsprung (66, 66f) darauf eingeschränkt ist, nach vorn und hinten entlang dem bogenförmigen Bewegungsweg zu gleiten, um die Bewegung folgendermaßen einzuschränken: i) gleichzeitig in Richtung nach unten und nach vorn, wobei der untere Abschnitt (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f) sich gleichzeitig nach unten verschwenkt und sich nach vorn relativ zum oberen Abschnitt (54, 54c, 54d, 54f) verschiebt; und ii) gleichzeitig in Richtung nach hinten und nach oben, wobei der untere Abschnitt (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f)sich gleichzeitig nach oben verschwenkt und sich nach hinten verschiebt, relativ zu dem oberen Abschnitt (54, 54c, 54d, 54f); und d) ein Stellglied (170, 170f) , das mit der bewegbaren Kupplung gekuppelt ist, zur Bewegung des oberen und des unteren Abschnitts (54, 54c, 54d, 54f; 58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f)in Bezug aufeinander.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin aufweist: einen Zugbolzen (160), der drehbar zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt (54, 54c, 54d, 54f; 58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f)gekuppelt ist, und durch das Stellglied (170, 170f) antreibbar ist; und eine Spule, die entweder mit dem oberen oder unteren Abschnitt (54, 54c, 54d, 54f; 58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f)gekuppelt ist, und mit dem Zugbolzen (160) gekuppelt ist, wobei sich die Spule relativ zum Zugbolzen (160) bewegen kann, wenn sich der Zugbolzen (160) dreht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin aufweist: eine Steuerung, die selektiv ein Antriebssignal für das Stellglied (170, 170f) zur Verfügung stellt; und einen Niveausensor (182, 182f, 184), der selektiv ein Niveausignal an die Steuerung zur Verfügung stellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin aufweist: eine Vorrichtung für einen Benutzer zum Steuern des Stellgliedes (170, 170f) von Hand.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin aufweist: eine Fernsteuerung, die körperlich getrennt von dem Stellglied (170, 170f) angeordnet ist, und selektiv ein Signal zum Betreiben des Stellgliedes (170, 170f) zur Verfügung stellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der untere Abschnitt (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f)in Bezug auf den oberen Abschnitt 54, 54c, 54d, 54f)zwischen zumindest zwei festen Positionen verschwenkbar und verschiebbar ist, wobei vorgesehen sind: a) eine untere Position, bei welcher der Fersenabschnitt (46) in einer niedrigeren Höhenlage angeordnet ist, und in welcher der Fersenabschnitt (46) in einer Position weiter hinten angeordnet ist; und b) eine hohe Position, in welcher der Fersenabschnitt (46) in einer höheren Höhenlage angeordnet ist, und in welcher der Fersenabschnitt (46) an einem Ort weiter vorn angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der bogenförmige Schlitz (70, 70b, 70e, 70f) eine T-artige Querschnittsform aufweist; und der Vorsprung (66, 66f) eine T-artige Querschnittsform aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Vorsprung (66, 66f) eine konvexe Lageroberfläche aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher weiterhin vorgesehen sind: a) ein Sensor (182, 182f, 184), der dem oberen oder unteren Abschnitt (54, 54c, 54d, 54f; 58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f) zugeordnet ist, zur Erfassung der Kontakthäufigkeit, der Kontaktkraft, oder der Orientierung des oberen Abschnitts (54, 54c, 54d, 54f)oder des unteren Abschnitts (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f), und zur Ausgabe eines entsprechenden Ausgangssignals; und b) eine Steuerung, die an das Stellglied (170, 170f) und den Sensor (182, 182f, 184) angeschlossen ist, zur Bearbeitung des Ausgangssignals des Sensors (182, 182f, 184) und zum Betätigen des Stellgliedes (170, 170f) in Reaktion auf das Ausgangssignal.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die Steuerung automatisch das Stellglied (170, 170f) so antreibt, dass der untere Abschnitt (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f) zu einer vorbestimmten Ausgangsposition bewegt wird, in Reaktion auf ein vorbestimmtes Signal von dem Sensor (182, 182f, 184).
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die Steuerung weiterhin aufweist: eine Benutzereingabeschnittstelle, die so ausgebildet ist, dass sie es einem Benutzer ermöglicht, die Steuerung so zu programmieren, dass der untere Abschnitt (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f) auf eine Position entsprechend Steigungsänderungen eingestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die Steuerung eine Gehbetriebsart zur Reaktion auf eine relativ niedrigere Häufigkeit und Aufprallkraft des unteren Abschnitts (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f) aufweist, und eine Laufbetriebsart zur Reaktion auf eine relativ höhere Häufigkeit und Aufprallkraft des unteren Abschnitts.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die Steuerung aufweist: a) eine Bergabbetriebsart zum Bewegen des unteren Abschnitts (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f) zu einer vorderen und weiter unten gelegenen Position entsprechend dem Gehen bergab; b) eine Bergaufbetriebsart zum Bewegen des unteren Abschnitts (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f) zu einer hinteren und weiter oben gelegenen Position entsprechend dem Gehen bergauf; und c) eine Betriebsart für die Ebene, um den unteren Abschnitt (58, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f) auf eine relativ ebene Position zu bewegen, zum Gehen auf einem relativ ebenen Erdboden.
Verfahren zur Einstellung einer Fußprothese (10), mit folgenden Schritten: a) Erfassung einer Orientierung eines Befestigungsteils (26), das so ausgebildet ist, dass es an einem Sockel (Stumpf) einer amputierten Person angebracht werden kann; b) Drehen eines Zugbolzens (160) mit einem Motor (170, 170f) auf Grundlage der Orientierung des Befestigungsteils (26), um: i) einen Zehenabschnitt (38) eines Fußteils (18) in Richtung nach unten in Bezug auf das Befestigungsteil (26) zu verschwenken, so dass ein Fersenabschnitt (46) des Fußteils (18) in einer höheren Höhenlage angeordnet ist; und ii) gleichzeitig den Fersenabschnitt (46) in Richtung nach vorn in Bezug auf das Befestigungsteil (26) zu verschieben, so dass der Fersenabschnitt (46) an einem Ort weiter vorn angeordnet ist.