DE112012000673T5 - Lower leg prosthesis - Google Patents

Lower leg prosthesis Download PDF

Info

Publication number
DE112012000673T5
DE112012000673T5 DE112012000673.9T DE112012000673T DE112012000673T5 DE 112012000673 T5 DE112012000673 T5 DE 112012000673T5 DE 112012000673 T DE112012000673 T DE 112012000673T DE 112012000673 T5 DE112012000673 T5 DE 112012000673T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
cylinder
tibial
ankle
prosthesis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE112012000673.9T
Other languages
German (de)
Other versions
DE112012000673B4 (en
Inventor
Graham Harris
David Moser
Mir Saeed Zahedi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Blatchford Products Ltd
Original Assignee
Blatchford Products Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Blatchford Products Ltd filed Critical Blatchford Products Ltd
Publication of DE112012000673T5 publication Critical patent/DE112012000673T5/en
Application granted granted Critical
Publication of DE112012000673B4 publication Critical patent/DE112012000673B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68Operating or control means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/60Artificial legs or feet or parts thereof
    • A61F2/66Feet; Ankle joints
    • A61F2/6607Ankle joints
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68Operating or control means
    • A61F2/74Operating or control means fluid, i.e. hydraulic or pneumatic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68Operating or control means
    • A61F2/74Operating or control means fluid, i.e. hydraulic or pneumatic
    • A61F2/748Valve systems
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30Joints
    • A61F2002/30001Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
    • A61F2002/30316The prosthesis having different structural features at different locations within the same prosthesis; Connections between prosthetic parts; Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for
    • A61F2002/30329Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements
    • A61F2002/30331Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements made by longitudinally pushing a protrusion into a complementarily-shaped recess, e.g. held by friction fit
    • A61F2002/30359Pyramidally- or frustopyramidally-shaped protrusion and recess
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5003Prostheses not implantable in the body having damping means, e.g. shock absorbers
    • A61F2002/5006Dampers, e.g. hydraulic damper
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5016Prostheses not implantable in the body adjustable
    • A61F2002/5018Prostheses not implantable in the body adjustable for adjusting angular orientation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5016Prostheses not implantable in the body adjustable
    • A61F2002/5033Prostheses not implantable in the body adjustable for adjusting damping
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5072Prostheses not implantable in the body having spring elements
    • A61F2002/5073Helical springs, e.g. having at least one helical spring
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5081Additional features
    • A61F2002/5084Additional features telescopic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/60Artificial legs or feet or parts thereof
    • A61F2/66Feet; Ankle joints
    • A61F2002/6614Feet
    • A61F2002/6657Feet having a plate-like or strip-like spring element, e.g. an energy-storing cantilever spring keel
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68Operating or control means
    • A61F2002/6854Operating or control means for locking or unlocking a joint
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2220/00Fixations or connections for prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
    • A61F2220/0025Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements
    • A61F2220/0033Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements made by longitudinally pushing a protrusion into a complementary-shaped recess, e.g. held by friction fit

Abstract

Eine Knöcheleinheit in einer Unterschenkelprothese umfasst eine Kombination einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung, die für einen kontinuierlich gedämpften Bereich einer Knöchelflexion sorgt, und eines elastischen Teleskopstoßdämpfers. Der Dämpfungswiderstand der Kolben-Zylinder-Anordnung ist der überwiegende Widerstand gegen eine Knöchelflexion und wird bereitgestellt durch einen Kolben (28), der sich in einem an der Schienbeinachse zentrierten Zylinder (26) axial bewegen kann. Die Wand (26W) des Zylinders hat eine zylindrische äußere Lagerfläche für eine Hülse (48), die sich entsprechend der axialen Last relativ zur Kolben-Zylinder-Anordnung translatorisch bewegen kann, wobei die Hülse durch eine Kompressionsfeder (52) elastisch montiert ist, die sich axial in der Hülse erstreckt und die einen integralen Endabschnitt (52B) hat, der eine obere Trennwand des Zylinders bildet. Auch kann sich die Hülse an der Zylinderwand drehen, wobei die Feder (52) für einen Torsionswiderstand sorgt.An ankle unit in a lower leg prosthesis comprises a combination of a hydraulic piston-cylinder arrangement, which ensures a continuously damped area of ankle flexion, and an elastic telescopic shock absorber. The damping resistance of the piston-cylinder arrangement is the predominant resistance to ankle flexion and is provided by a piston (28) which can move axially in a cylinder (26) centered on the shin axis. The wall (26W) of the cylinder has a cylindrical outer bearing surface for a sleeve (48) which can translate according to the axial load relative to the piston-cylinder arrangement, the sleeve being elastically mounted by a compression spring (52) which extends axially in the sleeve and has an integral end portion (52B) forming an upper bulkhead of the cylinder. The sleeve can also rotate on the cylinder wall, the spring (52) providing torsional resistance.

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterschenkelprothese, die ein Schienbeinelement, ein Fußelement und ein das Schienbein- und das Fußelement miteinander verbindendes Knöchelgelenkelement umfasst. Der Knöchelgelenkmechanismus ist derart angeordnet, dass er eine begrenzte gedämpfte Schwenkbewegung des Schienbeinelements relativ zu dem Fußelement erlaubt. Die Erfindung umfasst auch eine prothetische Knöcheleinheit.The invention relates to a lower leg prosthesis comprising a tibial component, a foot element and an ankle joint element interconnecting the tibial and foot elements. The ankle joint mechanism is arranged to allow limited, damped pivotal movement of the tibial member relative to the foot member. The invention also includes a prosthetic ankle unit.

Derzeitige prothetische Fuß- und Knöchelsysteme sind normalerweise so aufeinander abgestimmt, dass sie als festgelegte mechanische Strukturen wirken, die elastische und verformbare Elemente umfassen, die derart konzipiert sind, dass sie beim Gehen und Stehen für Stabilität sorgen und für den Vortrieb in die Schwungphase des Gangzyklus Energie zurückführen. Für den Benutzer ist eine derartige Vorrichtung beim Stehen, beim Gehen auf Schrägen und Treppen und beim Gehen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten jedoch häufig unbequem. Benutzer haben auch die Erfahrung gemacht, dass das Knie instabil ist und dass es schwierig ist, während des Stehens und Gehens auf Schrägen und Treppen beim Abrollen des Fußes die Vorwärtsbewegung beizubehalten, was eine Beeinträchtigung der Funktion zur Folge hat. Diese Schwierigkeiten sind insbesondere für oberschenkelamputierte Personen von großer Bedeutung, bei denen die Standphasenaktivität normalerweise durch eine erheblich reduzierte Knieflexion und Knieextension beeinträchtigt ist, die ansonsten die Stoßdämpfung und den Vortrieb in der Standphase unterstützen würden.Current prosthetic foot and ankle systems are normally coordinated to act as fixed mechanical structures that include resilient and deformable elements designed to provide stability when walking and standing, and for propulsion into the swing phase of the gait cycle Return energy. For the user, however, such a device is often uncomfortable when standing, walking on slopes and stairs, and walking at different speeds. Users have also learned that the knee is unstable and that it is difficult to maintain the forward motion while standing and walking on slopes and stairs when rolling the foot, resulting in impaired function. These difficulties are particularly important for thigh amputees in whom stance phase activity is normally compromised by significantly reduced knee flexion and knee extension, which would otherwise assist shock absorption and propulsion in the stance phase.

Ein Knöchelgelenkmechanismus, der eine dynamische hydraulische Steuerung der Winkelposition eines prothetischen Fußes bezüglich eines Schienbeinelements ermöglicht, ist in Mauch Laboratories, Inc., Hydraulik Ankle Unit Manual, März 1988, beschrieben. Das Schienbeinelement ist an einem Flügelkolben befestigt, der in einer fluidgefüllten Kammer, die eine konkave, teilkreisförmige Wand hat, angeordnet ist. Eine schwerkraftgesteuerte Kugel rollt entsprechend der Orientierung des Fußes an der Wand vor und zurück, um einen Bypasskanal in dem Kolben zu öffnen oder zu schließen. Dadurch wird eine Dorsalflexion des Mechanismus verhindert, wenn das Schienbeinelement vertikal ist, und zwar weitgehend unabhängig davon, ob der Fuß horizontal ist oder nach unten oder oben geneigt ist. Eine solche Prothese leidet zum Teil ebenfalls unter den vorstehend beschriebenen Nachteilen.An ankle joint mechanism that enables dynamic hydraulic control of the angular position of a prosthetic foot with respect to a tibial component is described in Mauch Laboratories, Inc., Hydraulic Ankle Unit Manual, March 1988. The tibial member is attached to a wing piston which is disposed in a fluid-filled chamber having a concave, part-circular wall. A gravity-controlled ball rolls back and forth along the wall according to the orientation of the foot to open or close a bypass passage in the piston. This prevents dorsiflexion of the mechanism when the tibial component is vertical, largely independent of whether the foot is horizontal or inclined down or up. Such a prosthesis also suffers partly from the disadvantages described above.

Ein weiteres bekanntes prothetisches Knöchelsystem ist unter anderem jenes gemäß US3871032 (Karas). Dieses System enthält eine Dämpfungsvorrichtung mit einer dualen Kolben-Zylinder-Anordnung, wobei Ventilstößel-Rückstellfedern kontinuierlich arbeiten, um den Knöchel in eine neutrale Position zurückzustellen. Das Dokument EP-A-0948947 (O‘Byrne) beschreibt einen prothetischen Knöchel mit einem Kugelgelenk, das eine Kammer hat, die mit einer hydraulischen Substanz auf Silikonbasis gefüllt ist, wobei das Gelenk über ein viskoelastisches Ansprechverhalten verfügt. In einer Ausführungsform enthält die Kammer Silikongummi-Feststoffpartikel, die in einer Silikon-Fluidmatrix suspendiert sind. Das Dokument US2004/0236435 (Chen) beschreibt eine hydraulische Knöchelanordnung mit einstellbaren hydraulischen Dämpfungs- und elastischen Vorspannelementen, die anterior und posterior einer Knöchelgelenk-Rotationsachse montiert sind. In dem Dokument WO00/76429 (Gramtec) ist eine Beinprothese mit einem Knöchelgelenk beschrieben, das mittels eines hydraulischen Kolbens und einer mechanischen Verbindungsanordnung eine Absatzhöhenverstellung ermöglicht. Elastische Komponenten dämpfen Stöße beim Gehen. Das Dokument US2006/0235544 (Iversen et al) beschreibt einen hydraulischen Knöchelmechanismus mit einem Drehschieber.Another known prosthetic ankle system is, inter alia, that according to US3871032 (Karas). This system includes a damping device with a dual piston-and-cylinder arrangement wherein valve lifter return springs operate continuously to return the ankle to a neutral position. The document EP-A-0948947 (O'Byrne) describes a prosthetic ankle with a ball joint that has a chamber filled with a silicone-based hydraulic substance, the joint having viscoelastic response. In one embodiment, the chamber contains solid silicone rubber particles suspended in a silicone fluid matrix. The document US2004 / 0236435 (Chen) describes an hydraulic ankle assembly having adjustable hydraulic damping and resilient biasing members mounted anteriorly and posteriorly of an ankle joint rotational axis. In the document WO00 / 76429 (Gramtec) describes a leg prosthesis with an ankle joint, which allows a heel height adjustment by means of a hydraulic piston and a mechanical connection arrangement. Elastic components absorb impacts when walking. The document US2006 / 0235544 (Iversen et al) describes a hydraulic ankle mechanism with a rotary valve.

Ein Knöchelgelenkmechanismus, der für einen kontinuierlich hydraulisch gedämpften Knöchelflexionsbereich sorgt und bei dem der Dämpfungswiderstand der überwiegende Widerstand gegen die Flexion ist, ist in dem Dokument WO2008/071975 (Moser et al) beschrieben.An ankle joint mechanism that provides a continuously hydraulically damped ankle flexion area and in which cushioning resistance is the predominant resistance to flexion is disclosed in the document WO2008 / 071975 (Moser et al.).

Es ist ebenfalls bekannt, in das Schienbeinelement einer Unterschenkelprothese eine Stoßdämpfungseinheit zu integrieren, wie das zum Beispiel in den Dokumenten GB2234907 (Harns) und GB2305363 (Aulie et al) beschrieben ist.It is also known to incorporate into the tibial component of a lower leg prosthesis a shock absorbing unit such as that in the documents GB2234907 (Harn) and GB2305363 (Aulie et al).

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Unterschenkelprothese ein Schienbeinelement, das eine Schienbeinachse definiert, ein Fußelement und einen Knöchelgelenkmechanismus, der das Schienbeinelement mit dem Fußelement verbindet, wobei der Knöchelgelenkmechanismus für einen kontinuierlich hydraulisch gedämpften Knöchelflexionsbereich sorgt und derart ausgebildet und angeordnet ist, dass zumindest über einen Teil des Bereichs der Dämpfungswiderstand der überwiegende Widerstand gegen die Flexion ist, und wobei das Schienbeinelement einen oberen Teil und einen unteren Teil hat, die elastisch miteinander verbunden sind, so dass sie sich entsprechend der axialen Druckbelastung des Schienbeinelements relativ zueinander translatorisch bewegen können, wobei die Richtung der relativen Bewegung im Wesentlichen vertikal ist, wenn das Fußelement unbelastet auf einer horizontalen Stützfläche ruht. Der Mechanismus umfasst vorzugsweise eine hydraulische Linearkolben-Zylinder-Anordnung. Der Kolben kann distale Verbindungsmittel für eine schwenkbare Verbindung mit einem Fußelement aufweisen, wobei der Zylinder proximale Verbindungsmittel für die Verbindung mit einem Schienbeinelement hat. Normalerweise hat die Kolben-Zylinder-Anordnung eine zentrale Achse, die derart orientiert ist, dass sie bei Verbindung des Mechanismus mit einem prothetischen Schienbeinelement im Wesentlichen auf die durch das Schienbeinelement definierte Schienbeinachse ausgerichtet ist oder parallel zu derselben liegt.According to a first aspect of the invention, a lower leg prosthesis includes a tibial member defining a tibial axis, a foot member, and an ankle joint mechanism connecting the tibial member to the foot member, the ankle joint mechanism providing a continuously hydraulically damped ankle flexion region and configured and arranged such that at least over a portion of the range the damping resistance is the predominant resistance to flexion, and wherein the tibial component has an upper portion and a lower portion which are resiliently interconnected so that they can translate relative to one another in accordance with the axial compressive loading of the tibial component; wherein the direction of relative movement is substantially vertical when the foot member rests unloaded on a horizontal support surface. The mechanism preferably comprises a hydraulic linear piston-cylinder arrangement. The piston may have distal connection means for a pivotal connection with a foot member, wherein the Cylinder has proximal connection means for connection to a tibial component. Normally, the piston-and-cylinder arrangement has a central axis which is oriented so that, when the mechanism is connected to a prosthetic tibial component, it is substantially aligned with or parallel to the tibial axis defined by the tibial component.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schienbeinelement in Form einer teleskopischen Einheit vorgesehen, in der der obere Teil des Schienbeinelements und der untere Teil des Schienbeinelements jeweils eine Außenhülse und ein in der Hülse gleitbeweglich aufgenommenes zylindrisches Gehäuse umfassen. Der Knöchelgelenkmechanismus umfasst eine Hydraulikkolben-Zylinder-Anordnung, die in dem zylindrischen Gehäuse derart enthalten ist, dass sie innerhalb der zylindrischen Umhüllung liegt, die durch das zylindrische Gehäuse definiert wird. Dadurch kann die Hülse zumindest einen Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung überdecken, wenn die teleskopische Einheit vollständig zusammengedrückt ist. Das Ergebnis ist eine besonders kompakte Einheit, insbesondere im Hinblick auf die Gesamterstreckung der Kombination der teleskopischen Einheit und des Knöchelgelenkmechanismus in der Superior-Inferior-Richtung. Bei einem Knöchelgelenkmechanismus mit einer Linearkolben-Zylinder-Anordnung wird bevorzugt, dass der Zylinder der Anordnung eine obere Trennwand und eine untere Trennwand aufweist, wobei eine Zylinderwand die obere und die untere Trennwand verbindet. Der Zylinder ist unterteilt in einen volumenvariablen unteren und oberen Kammerbereich, wobei die Kammerbereiche durch einen Kolben getrennt und durch mindestens einen Bypasskanal, der ein Ventil enthält, miteinander verbunden sind, wobei aus Gründen der Kompaktheit das oder jedes Ventil in der unteren Trennwand liegt. Jeder Bypasskanal ist in der zylindrischen Umhüllung eingeschlossen und hat normalerweise jeweils eine Bohrung in der Zylinderwand parallel zu der zentralen Achse der Kolben-Zylinder-Anordnung.In the preferred embodiment of the invention, the tibial element is provided in the form of a telescopic unit in which the upper part of the tibial member and the lower part of the tibial element each comprise an outer sleeve and a cylindrical housing slidably received in the sleeve. The ankle joint mechanism includes a hydraulic piston and cylinder assembly contained in the cylindrical housing so as to lie within the cylindrical enclosure defined by the cylindrical housing. As a result, the sleeve can cover at least part of the piston-cylinder arrangement when the telescopic unit is completely compressed. The result is a particularly compact unit, especially with regard to the overall extension of the combination of the telescopic unit and the ankle joint mechanism in the superior inferior direction. In an ankle joint mechanism with a linear piston-cylinder arrangement, it is preferred that the cylinder of the assembly include an upper divider wall and a lower divider wall, with a cylinder wall joining the upper and lower divider walls. The cylinder is subdivided into a variable volume lower and upper chamber portion, the chamber portions being separated by a piston and interconnected by at least one bypass passage containing a valve, for compactness the or each valve being in the lower divider wall. Each bypass passage is enclosed in the cylindrical enclosure and normally each has a bore in the cylinder wall parallel to the central axis of the piston-and-cylinder arrangement.

Eine besonders einfache und kompakte Anordnung gemäß der Erfindung hat als elastische Verbindung in der teleskopischen Einheit eine axiale Kompressionsfeder, wobei ein Endabschnitt derselben die obere Trennwand des Zylinders der Kolben-Zylinder-Anordnung umfasst. Die Schraubenfeder und die obere Zylindertrennwand können dementsprechend durch ein monolithisches Element gebildet sein, das in dem zylindrischen Gehäuse des unteren Schienbeinelements aufgenommen ist. Zweckmäßigerweise ist die Feder nicht nur wirksam, um einer translatorischen Relativbewegung der Teile des Schienbeinelements standzuhalten, sondern sie wirkt auch als Torsionsfeder, die einer rotatorischen Relativbewegung standhält. In diesem Fall hat die Schraubenfeder ein erstes und ein zweites Ende, das jeweils in dem oberen und in dem unteren Teil des Schienbeinelements gegen eine Drehung gesichert ist.A particularly simple and compact arrangement according to the invention has as an elastic connection in the telescopic unit an axial compression spring, wherein an end portion thereof comprises the upper partition wall of the cylinder of the piston-cylinder arrangement. Accordingly, the coil spring and the upper cylinder partition wall may be constituted by a monolithic member received in the cylindrical housing of the lower tibial member. Conveniently, the spring is not only effective to withstand a translational relative movement of the parts of the tibial element, but it also acts as a torsion spring, which withstands a rotational relative movement. In this case, the coil spring has first and second ends secured against rotation in the upper and lower parts of the tibial member, respectively.

Bei der bevorzugten teleskopischen Einheit können die Teile des Schienbeinelements in der Richtung der Mittellinie der teleskopischen Einheit relativ zueinander gleiten, wobei diese Mittellinie ebenfalls im Wesentlichen auf die Schienbeinachse ausgerichtet ist oder parallel zu derselben liegt. Üblicherweise definiert der Knöchelgelenkmechanismus eine medial-laterale Knöchelgelenkflexionsachse, die derart positioniert ist, dass die Mittellinie der teleskopischen Einheit innerhalb 30 mm der Knöchelgelenkflexionsachse verläuft, vorzugsweise nach posterior der Letztgenannten. Was das Verhältnis zwischen der teleskopischen Einheit und dem Fußelement betrifft, liegt die Einheit vorzugsweise so, dass die Mittellinie mit einem Abstand zwischen 0,2 L und 0,4 L nach anterior des posterioren Endpunkts des Fußelements durch das Fußelement verläuft, wobei L die Gesamtlänge des Fußelements zwischen seinem anterioren und posterioren Endpunkt ist.In the preferred telescopic unit, the parts of the tibial member may slide relative to each other in the direction of the centerline of the telescopic unit, which centerline is also substantially aligned with or parallel to the tibial axis. Typically, the ankle joint mechanism defines a medial-lateral ankle joint flexion axis which is positioned such that the midline of the telescopic unit extends within 30 mm of the ankle joint flexion axis, preferably posterior to the latter. With regard to the relationship between the telescopic unit and the foot member, the unit is preferably such that the center line passes through the foot member at an interval of between 0.2 L and 0.4 L anterior to the posterior end point of the foot member, where L is the total length of the foot element between its anterior and posterior end points.

Der Knöchelgelenkmechanismus definiert einen Knöchelgelenkflexionsbereich, der sich von einer Dorsalflexionsgrenze bis zu einer Plantarflexionsgrenze erstreckt. Diese Flexionsgrenzen liegen üblicherweise jeweils zwischen 2° und 5° und zwischen 5° und 8° im Hinblick auf einen Zustand der Standphase des Knöchelgelenkmechanismus. Zwischen diesen Dorsal- und Plantarflexionsgrenzen ist der Knöchelgelenkmechanismus im Wesentlichen unelastisch in dem Sinne, dass er nicht elastisch vorgespannt ist. Infolgedessen werden Reaktionskräfte um den Knöchel über wesentliche Abschnitte des Gangzyklus weitgehend abgeleitet, mit dem Ergebnis, dass die gewollte Kontrolle und Propriozeption durch die amputierte Person verbessert werden. Die Anmelder haben festgestellt, dass ein solcher Knöchelgelenkmechanismus der amputierten Person im Allgemeinen erlaubt, die Prothese axial stärker zu belasten, wobei die Winkelausbeute des Mechanismus eine Ausrichtung des Fußes bei verschiedenen Schienbein-Orientierungen ermöglicht, mit dem Ergebnis, dass die Zusatzbelastungen der Prothese die Kniemomente nicht in dem Maße verstärken, wie das bei einem Knöchelgelenkmechanismus der Fall ist, der über weite Abschnitte des Gangzyklus starr ist. Infolgedessen sorgt das elastische, stoßdämpfende Schienbeinelement für einen verbesserten Energiespeicher in dem Schienbein, durch welchen sich ein natürlicherer Gang und ein höherer Komfort für die amputierte Person ergeben. Darüber hinaus wird die amputierte Person durch solche Faktoren ermutigt, das prothetische Körperglied stärker zu belasten und damit das andere, natürliche Bein stärker zu entlasten.The ankle joint mechanism defines an ankle joint flexion area extending from a dorsiflexion border to a plantar flexion border. These flexion limits are usually each between 2 ° and 5 ° and between 5 ° and 8 ° with respect to a state of stance phase of the ankle joint mechanism. Between these dorsal and plantar flexion boundaries, the ankle joint mechanism is substantially inelastic in the sense that it is not elastically biased. As a result, reaction forces around the ankle are largely dissipated throughout substantial portions of the gait cycle, with the result that desired control and proprioception are improved by the amputee. Applicants have found that such an ankle joint ankle mechanism generally allows the prosthesis to be loaded more axially, the angular yield of the mechanism allowing alignment of the foot at various tibial orientations, with the result that the additional loads on the prosthesis are the knee moments do not amplify to the extent that is the case with an ankle joint mechanism which is rigid over wide sections of the gait cycle. As a result, the elastic, shock-absorbing tibial component provides improved energy storage in the tibia, resulting in a more natural gait and comfort for the amputee. In addition, the amputee is encouraged by such factors to put more strain on the prosthetic limb, thereby relieving the burden on the other, natural leg.

Zur Ermöglichung einer individuellen Einstellung des Dorsal- und Plantarflexions-Dämpfungswiderstands kann der Knöchelgelenkmechanismus mit einer Ventilanordnung versehen sein, die den Hydraulikfluidstrom zwischen den Kammern des Kolbens und Zylinders auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens steuert, wobei die Ventilanordnung vorzugsweise ein erstes und ein zweites einstellbares Ventil für die jeweilige Dämpfungssteuerung der Dorsalflexion und Plantarflexion umfasst. Der Knöchelgelenkmechanismus sorgt dementsprechend für einen kontinuierlich hydraulisch gedämpften Knöchelflexionsbereich mit variablem Widerstand, wobei der Mechanismus derart ausgebildet und angeordnet ist, dass über zumindest einen Teil des Bereichs eine Bewegung in Richtung dorsal und plantar über zumindest einen Teil des Bereichs im Wesentlichen ohne elastische Vorspannung ist. To allow for individual adjustment of dorsal and plantar flexion damping resistance, the ankle joint mechanism may be provided with a valve assembly which controls hydraulic fluid flow between the chambers of the piston and cylinder on opposite sides of the piston, the valve assembly preferably comprising first and second adjustable valves for includes the respective damping control of dorsiflexion and plantarflexion. The ankle joint mechanism accordingly provides for a continuously hydraulically damped variable resistance ankle flexion region, the mechanism being configured and arranged such that movement over at least a portion of the region is dorsal and plantar over at least a portion of the region substantially without elastic bias.

Der Knöchelgelenkmechanismus enthält vorzugsweise einen mechanischen Endanschlag, der die Dorsalflexion des Knöchelgelenkmechanismus begrenzt, was dazu führt, dass das Schienbeinelement bei Flexion des Gelenkmechanismus bis zur Dorsalflexionsgrenze eine anteriore Neigung von mindestens 3° bezüglich der Vertikalen hat. Der mechanische Endanschlag ist wirksam, wenn ein mit dem Schienbeinelement verbundener Teil der Prothese an den mit dem Fußelement verbundenen anderen Teil der Prothese stößt. In zweckmäßiger Weise wird der Endanschlag durch den Kolben der Kolben-Zylinder-Anordnung definiert, der an eine Endwand des Zylinders stößt.The ankle joint mechanism preferably includes a mechanical end stop that limits dorsiflexion of the ankle joint mechanism, resulting in the tibial component having an anterior inclination of at least 3 ° with respect to the vertical upon flexion of the joint mechanism to the dorsiflexion limit. The mechanical end stop is effective when a part of the prosthesis connected to the tibial element abuts the other part of the prosthesis connected to the foot element. Conveniently, the end stop is defined by the piston of the piston-cylinder assembly abutting an end wall of the cylinder.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die nachstehend beschrieben wird, ist der Bereich der gedämpften Knöchelflexion festgelegt. Dennoch kann die vorstehend erwähnte Dorsalflexionsgrenze über zumindest einen Bereich von anterior-posterioren Neigungswinkeln von 3° bis 5° einstellbar sein. In einer weiteren Ausführungsform kann sich der Bereich der gedämpften Flexion ändern, wenn die Dorsalflexionsgrenze verstellt wird, doch sobald die Verstellung erfolgt ist, ist der Bereich einer gedämpften Flexion ebenfalls von Schritt zu Schritt festgelegt.In the preferred embodiment of the invention, described below, the range of attenuated ankle flexion is fixed. Nevertheless, the aforementioned dorsiflexion limit may be adjustable over at least a range of anterior-posterior tilt angles of 3 ° to 5 °. In another embodiment, the range of attenuated flexion may change when the dorsiflexion limit is adjusted, but once the adjustment is made, the range of attenuated flexion is also determined step by step.

Die Prothese kann derart angeordnet sein, dass die relative Position der Verbindung des Fußelements und des Schienbeins an der Dorsalflexionsgrenze unabhängig von der räumlichen Orientierung der Anordnung definiert wird.The prosthesis may be arranged to define the relative position of the connection of the foot member and the tibia to the dorsiflexion boundary independent of the spatial orientation of the assembly.

Die Einstellung der Orientierung der Schienbeinachse bezüglich des Fußelements in der anterior-posterioren Richtung kann durch die Verwendung mindestens einer üblichen Ausrichtungs-Verbindungspyramide, vorzugsweise an dem oberen Teil des Schienbeinelements, erfolgen.Adjustment of the tibial axis orientation with respect to the foot member in the anterior-posterior direction may be accomplished through the use of at least one common alignment bonding pyramid, preferably at the upper portion of the tibial component.

Die Kombination des obengenannten Knöchelgelenkmechanismus und des elastisch komprimierbaren Schienbeinelements arbeitet besonders gut mit einem Energie speichernden Fußelement, das zum Beispiel eine faserverstärkte Kunststoffblattfeder aufweist, die elastisch verformbar ist, um eine Dorsalflexion zumindest eines anterioren Bereichs des Fußelements relativ zu einem Knöchelbefestigungsbereich des Fußes zu ermöglichen. Die Fußfeder ist derart angeordnet, dass sie ausgelenkt wird, wenn auf den anterioren Bereich des Fußes eine Dorsalflexionskraft ausgeübt wird und der Knöchelgelenkmechanismus seine Dorsalflexionsgrenze erreicht hat. Der Knöchelgelenkmechanismus und das Fußelement bilden zusammen ein Maxwell-Modell einer Dämpfer/Feder-Kombination, deren Dämpferelement der Knöchelgelenkmechanismus und deren Federelement ein Federbauteil ist, das mit dem Knöchelgelenk in Reihe angeordnet ist.The combination of the aforementioned ankle joint mechanism and the elastically compressible tibial component works particularly well with an energy storing foot member having, for example, a fiber reinforced plastic leaf spring which is elastically deformable to permit dorsiflexion of at least an anterior portion of the foot member relative to an ankle attachment region of the foot. The foot spring is arranged to deflect when a dorsiflexion force is applied to the anterior portion of the foot and the ankle joint mechanism has reached its dorsiflexion limit. The ankle joint mechanism and the foot member together form a Maxwell model of a damper / spring combination whose damper element is the ankle joint mechanism and whose spring element is a spring member arranged in series with the ankle joint.

Wie vorstehend erwähnt, umfasst das Schienbeinelement vorzugsweise eine teleskopische Einheit, die nicht nur für eine elastische Kompression des Schienbeinelements unter Last sorgt, sondern die auch eine Drehung des unteren Teils des Schienbeinelements relativ zu dem oberen Teil um eine zum Beispiel im Wesentlichen vertikale Achse, d. h. die Mittellinie der Einheit und die Schienbeinachse, erlaubt. Eine einzige Schraubenfeder sorgt sowohl für axiale als auch torsionale Elastizität. Es ist jedoch auch möglich, dass die Feder nur für axiale Elastizität sorgt, wobei ein Ende der Feder in dem unteren Teil und das andere Ende in dem oberen Teil sitzt und sich ein Federende oder beide relativ zu dem Teil, in dem sie aufgenommen sind, frei drehen können. Die torsionale Elastizität lässt sich separat bereitstellen, indem ein elastischer Stab verwendet wird, der zum Beispiel aus einem federnden thermoplastischen Material wie Kunststoff auf Nylonbasis (z. B. Delrin) besteht und an der Mittellinie der teleskopischen Einheit angeordnet ist, wobei jedes Ende des Stabes gegen eine Drehung in dem jeweiligen Teil des Schienbeinelements gesichert ist, sich aber in mindestens einem dieser Teile längs und axial frei bewegen kann.As mentioned above, the tibial component preferably comprises a telescopic unit which not only provides for elastic compression of the tibial member under load, but which also rotates the lower portion of the tibial member relative to the upper portion about a substantially vertical axis, e.g. , H. the midline of the unit and the tibial axis, allowed. A single coil spring provides both axial and torsional elasticity. However, it is also possible that the spring provides only axial elasticity, with one end of the spring in the lower part and the other end sitting in the upper part and one end of the spring or both relative to the part in which they are received, can rotate freely. The torsional elasticity can be provided separately by using an elastic rod made, for example, of a resilient thermoplastic material such as nylon-based plastic (e.g., Delrin) and positioned at the centerline of the telescopic unit, with each end of the rod is secured against rotation in the respective part of the tibial element, but can move freely in at least one of these parts longitudinally and axially.

Nachstehend wird eine Unterschenkelprothese beschrieben, die ein elastisch zusammendrückbares Schienbeinelement, das eine Schienbeinachse definiert, ein Fußelement und einen Knöchelgelenkmechanismus umfasst, der das Schienbeinelement und das Fußelement miteinander verbindet und derart angeordnet ist, dass er im Einsatz eine begrenzte gedämpfte Schwenkbewegung des Schienbeinelements relativ zu dem Fußelement um eine medial-laterale Flexionsachse des Gelenks erlaubt, wobei der Knöchelgelenkmechanismus umfasst: eine Kolben-Zylinder-Anordnung, deren Kolben sich derart bewegen kann, dass er eine volumenvariable fluidgefüllte Kammer der Anordnung definiert, wobei das Fluid durch mindestens eine Dämpfungsöffnung in die Kammer einströmen kann oder aus der Kammer ausgetrieben wird, während die relative Orientierung des Schienbeinelements und des Fußelements mit einer Flexion des Gelenkmechanismus variiert; und Flexionsbegrenzungsmittel, die eine Dorsalflexion des Gelenkmechanismus auf eine Dorsalflexionsgrenze einschränken, die einer Orientierung des Schienbeinelements mit einer bezüglich der Vertikalen um mindestens 3 Grad anterior geneigten Schienbeinachse entspricht. Der Knöchelgelenkmechanismus ist vorzugsweise derart angeordnet, dass ein gedämpftes relatives Schwenken des Schienbeinelements und des Fußelements über einen Winkelbereich zwischen der Dorsal- und Plantarflexionsgrenze zugelassen wird, wobei hinsichtlich der Dorsalflexionsgrenze verschiedene Einstellungen der Anteriorneigung der Schienbeinachse bezüglich des Fußgelenks möglich sind. Insbesondere umfasst der Winkelbereich einen Zustand mit flachem Fuß und vertikaler Schienbeinachse, wobei der Grad der zulässigen Neigung der Schienbeinachse nach anterior der Vertikalen auf verschiedene Werte einstellbar ist.A tibial prosthesis is described below which includes an elastically compressible tibial member defining a tibial axis, a foot member, and an ankle joint mechanism interconnecting the tibial member and the foot member and arranged to provide limited damped pivotal movement of the tibial member relative to the tibial component Foot member about a medial-lateral flexion axis of the joint, wherein the ankle joint mechanism comprises: a piston-cylinder assembly, the piston of which can move so as to define a volume variable fluid-filled chamber of the arrangement, wherein the fluid through at least one damping opening may flow into the chamber or be expelled from the chamber, while the relative orientation of the tibial member and the foot member varies with a flexion of the hinge mechanism; and flexion limiting means for limiting dorsiflexion of the hinge mechanism to a dorsiflexion limit corresponding to an orientation of the tibial member having a tibial axis anteriorly inclined at least 3 degrees to the vertical. The ankle joint mechanism is preferably arranged to allow for muted relative pivoting of the tibial component and the foot member over an angular range between the dorsal and plantar flexion limits, with various adjustments of the anterior inclination of the tibial axis with respect to the ankle being possible with respect to the dorsiflexion limit. In particular, the angular range includes a flat-footed and tibial-axis vertical condition, wherein the degree of tibial axis allowable anterior of the vertical is adjustable to various values.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Gelenkmechanismus einen ersten Teil, der mit dem Schienbeinelement verbunden ist, und einen zweiten Teil, der mit dem Fußelement verbunden ist, wobei diese beiden Teile schwenkbar miteinander verbunden sind und eine solche gegenseitige Verbindung eine Flexionsachse des Gelenks definiert. Einer der beiden Teile umfasst die Kammer der Kolben-Zylinder-Anordnung, und der andere Teil ist schwenkbar mit dem Kolben verbunden, wobei der Mechanismus derart angeordnet ist, dass die Dorsalflexionsgrenze durch einen mechanischen Anschlag definiert wird, der die Drehung des ersten und des zweiten Teils begrenzt. Dieser mechanische Anschlag kann die die Anlage des Kolbens an einer Endfläche der Kammer sein. Eine Prellfeder oder ein Prellkissen können an der Oberfläche des Kolbens oder an der gegenüberliegenden Kammerfläche vorgesehen sein, um den Widerstand gegen eine Dorsalflexion bei Annäherung an die Dorsalflexionsgrenze zu erhöhen.In the preferred embodiment of the invention, the hinge mechanism has a first part connected to the tibial element and a second part connected to the foot element, these two parts being pivotally connected together and such interconnection defining a flexion axis of the joint , One of the two parts comprises the chamber of the piston-and-cylinder arrangement, and the other part is pivotally connected to the piston, the mechanism being arranged such that the dorsiflexion limit is defined by a mechanical stop which controls the rotation of the first and second Partially limited. This mechanical stop may be the abutment of the piston with an end face of the chamber. A bounce spring or bouncing pad may be provided on the surface of the piston or on the opposite chamber surface to increase resistance to dorsiflexion as the dorsiflexion margin approaches.

Die Grenze der Dorsalflexion ist normalerweise festgelegt, d. h. sie ist nicht verstellbar. Als Alternative kann die Grenze jedoch voreingestellt sein. Zum Beispiel kann die Grenze durch eine Verbindung mit einstellbarer Ausrichtung der anterior-posterioren Neigung festgelegt werden. Die Verbindung kann wie oben beschrieben in Form einer hinreichend bekannten umgekehrten Pyramide ausgebildet sein. Eine weitere Möglichkeit ist ein feststellbares Schwenkgelenk für die Verbindung des Fußelements mit dem Gelenkmechanismus, wobei eine Einstellachse in der medial-lateralen Richtung verläuft. Als weitere Alternative kann in der Kolben-Zylinder-Anordnung ein verstellbarer Endanschlag vorgesehen sein, oder die Verbindung zwischen dem Kolben und einem der Elemente des Mechanismus zum Montieren des Fußelements oder des Schienbeinelements kann einstellbar sein, um den Bereich der Verlagerung des Kolbens in der Kammer der Anordnung bezüglich des Winkelbereichs der Bewegung des Fußelements relativ zu dem Schienbeinelement zu andern.The limit of dorsiflexion is usually fixed, i. H. she is not adjustable. Alternatively, the limit may be preset. For example, the border may be defined by a connection with adjustable orientation of the anterior-posterior slope. The compound may be formed as described above in the form of a sufficiently known inverted pyramid. Another possibility is a lockable pivot joint for the connection of the foot member to the hinge mechanism, wherein an adjustment axis extends in the medial-lateral direction. As a further alternative, an adjustable end stop may be provided in the piston-cylinder assembly, or the connection between the piston and one of the elements of the mechanism for mounting the foot member or tibial member may be adjustable to the range of displacement of the piston in the chamber the arrangement with respect to the angular range of movement of the foot member relative to the tibial component to change.

Der bevorzugte Gelenkmechanismus umfasst zwei Kanäle, die mit der vorstehend genannten Kammer der Kolben-Zylinder-Anordnung in Verbindung stehen, wobei jeder ein jeweiliges Rückschlagventil enthält, wovon das eine derart orientiert ist, dass es ein Ausströmen von Fluid durch seinen betreffenden Kanal aus der Kammer verhindert, und wovon das andere derart orientiert ist, dass es den Zustrom von Fluid durch den anderen Kanal in die Kammer verhindert, so dass ein Kanal einen Fluidstrom zulässt, wenn der Gelenkmechanismus in der Dorsalflexionsrichtung gebeugt wird, während der andere Kanal den Fluidstrom zulässt, wenn das Gelenk in der Richtung der Plantarflexion gebeugt wird. Vorzugsweise haben beide Kanäle jeweilige Dämpfungsöffnungen mit einstellbarem Querschnitt, um eine benutzergerechte Anpassung des Dämpfungsgrades zu ermöglichen.The preferred hinge mechanism includes two channels communicating with the aforesaid chamber of the piston-and-cylinder assembly, each including a respective one-way valve, one of which is oriented to allow fluid to pass through its respective channel from the chamber and the other being oriented so as to prevent the flow of fluid through the other channel into the chamber so that one channel allows fluid flow when the hinge mechanism is flexed in the dorsiflexion direction while the other channel allows fluid flow, when the joint is flexed in the direction of plantarflexion. Preferably, both channels have respective damping openings with adjustable cross-section to allow a user-friendly adjustment of the degree of damping.

Zum Feststellen des Gelenkmechanismus gegen eine Schwenkbewegung in einer Anzahl von Positionen des Fußelements relativ zu dem Schienbeinelement kann auch eine Feststellvorrichtung vorgesehen sein. Normalerweise geschieht dies durch die Verwendung eines manuell oder elektromechanisch betätigten Ventils, das den Fluidstrom durch den Bypasskanal in die oder aus der vorgenannten Kammer der Kolben-Zylinder-Anordnung unterbricht. Die Feststellvorrichtung umfasst ein Bedienelement mit zwei Positionen, in deren einer der Gelenkmechanismus in einem nachgebenden Modus arbeitet und in deren anderer der Gelenkmechanismus in einem Feststellmodus arbeitet. Haltemittel sind vorgesehen, um das Bedienelement in einer der beiden Positionen zu halten, z. B. eine Feder, die das Bedienelement in einer Position vorspannt, und eine Raste, eine Falle oder eine Sicherung, um das Bedienelement in der anderen Position zu halten.For detecting the hinge mechanism against pivotal movement in a number of positions of the foot member relative to the tibial member, a locking device may also be provided. Usually, this is done by using a manually or electromechanically actuated valve which interrupts fluid flow through the bypass passage into or out of the aforementioned chamber of the piston-and-cylinder arrangement. The locking device comprises a control with two positions in which one of the hinge mechanism operates in a yielding mode and in the other of which the hinge mechanism operates in a locking mode. Holding means are provided to hold the operating element in one of the two positions, e.g. B. a spring that biases the control in one position, and a detent, a latch or a fuse to hold the control in the other position.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine prothetische Knöcheleinheit angegeben, die die Kombination einer hydraulischen Linearkolben-Zylinder-Anordnung umfasst, die für einen kontinuierlich gedämpften Bereich einer Knöchelflexion sorgt und eine zentrale Achse definiert, wobei die Anordnung eine Zylinderwand aufweist, die an der Achse zentriert ist und eine fluidgefüllte Kammer einschließt, deren Volumen mit der Bewegung eines Kolbens in der Kammer variiert, und einen teleskopischen Stoßdämpfer, der koaxial zu der Kolben-Zylinder-Anordnung angeordnet ist und eine Außenhülse hat, die an der Außenseite der zylindrischen Wand gleitbeweglich aufgenommen ist und mit dieser elastisch verbunden ist, so dass sie entsprechend der auf die Hülse ausgeübten Axialkraft relativ zu der Zylinderwand translatorisch bewegbar ist, wobei die Hülse zumindest einen Teil der fluidgefüllten Kammer überdeckt, wenn der Stoßdämpfer vollständig zusammengedrückt ist.According to a second aspect of the invention, there is provided a prosthetic ankle unit comprising the combination of a hydraulic linear piston-cylinder arrangement providing a continuously damped area of ankle flexion and defining a central axis, the assembly having a cylinder wall connected to the axis centered and includes a fluid-filled chamber whose volume varies with the movement of a piston in the chamber, and a telescopic shock absorber disposed coaxially with the piston-cylinder assembly and having an outer sleeve slidably received on the outside of the cylindrical wall is and with this is elastically connected so that it is translationally movable according to the force exerted on the sleeve axial force relative to the cylinder wall, wherein the sleeve covers at least a portion of the fluid-filled chamber when the shock absorber is fully compressed.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels näher erläutert, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigt:The invention will now be described by way of example, with reference to the drawings. In the drawings shows:

1 eine Seitenansicht einer prothetischen Anordnung für eine Unterschenkelprothese gemäß der Erfindung, die ein Schienbeinelement mit einem oberen und einem unteren Teil, eine Knöcheleinheit und ein Energie speicherendes Fußelement umfasst; 1 a side view of a prosthetic arrangement for a lower leg prosthesis according to the invention, comprising a tibial component with an upper and a lower part, an ankle unit and an energy-storing foot member;

2 eine posteriore Schnittansicht der Teile des Schienbeinelements und des Knöchelgelenkmechanismus entlang einer Ebene, die die Achse der Teile des Schienbeinelements enthält; und 2 a posterior sectional view of the parts of the tibial component and the ankle joint mechanism taken along a plane containing the axis of the parts of the tibial component; and

3 eine transversale Schnittansicht der Anordnung, die die 1 und 2 bei Betrachtung von unten und entlang einer Ebene durch den unteren Teil des Schienbeinelements zeigt. 3 a transverse sectional view of the arrangement, the 1 and 2 when viewed from below and along a plane through the lower part of the tibial component.

Es wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen. Eine Unterschenkelprothese gemäß der Erfindung hat ein Fußelement 10 mit einem Fußkiel 12, der einen starren Träger 12A umfasst, und eine Zehenfeder 12B sowie eine Fersenfeder 12C als faserverstärkte Kunststoff-Blattfedern, die unabhängig voneinander mit dem Träger 12A verbunden sind. Der Kiel 12 ist mit einer geschäumten Kosmetik 14 verkleidet.It will be on the 1 to 3 Referenced. A lower leg prosthesis according to the invention has a foot element 10 with a foot keel 12 who is a rigid bearer 12A includes, and a toe spring 12B and a heel spring 12C as fiber-reinforced plastic leaf springs, which are independent of each other with the carrier 12A are connected. The keel 12 is with a foamed cosmetics 14 dressed.

An dem Fußkiel 12 ist eine Knöcheleinheit montiert, die einen Knöchelgelenkmechanismus 18 umfasst, an welchem ein Schienbeinelement 20 montiert ist. Das Schienbeinelement 20 definiert eine Schienbeinelement-Längsachse 22. Das Schienbeinelement 20 bildet in der üblichen Weise einen Teil eines längeren prothetischen Schienbeins, wobei der Rest des Schienbeins, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, durch eine übliche Ausrichtungs-Verbindungspyramide 201 mit dem Schienbeinelement 20 verbunden ist. Die Befestigung der Knöcheleinheit 18 an dem Fußkiel 12 erfolgt mittels einer Knöchelflexions-Schwenkwelle 24, die eine Knöchelgelenk-Flexionsachse 24A definiert, die in einer medial-lateralen Richtung zu dem anterioren Bereich der Schienbeinelementachse 22 verläuft.At the Fußkiel 12 An ankle unit is mounted which has an ankle joint mechanism 18 includes, on which a shin element 20 is mounted. The shin element 20 defines a tibial longitudinal axis 22 , The shin element 20 forms part of a longer prosthetic tibia in the usual way, with the remainder of the tibia, not shown in the drawing, passing through a conventional alignment-connecting pyramid 201 with the shin element 20 connected is. The attachment of the ankle unit 18 on the Fußkiel 12 takes place by means of an ankle flexion pivot shaft 24 that have an ankle joint flexion axis 24A defined in a medial-lateral direction to the anterior region of the tibial element axis 22 runs.

Der Körper 18A der Knöcheleinheit bildet die Zylinderwand 26W und die untere Trennwand 26L des Zylinders 26 (2) einer Kolben-Zylinder-Anordnung. Die Anordnung hat einen Kolben 28 mit einer oberen und einer unteren Kolbenstange 28A, 28B, wobei die untere Kolbenstange an einer zweiten Schwenkverbindung in Form einer Schwenkwelle 30, die in einem Lagerzapfen 28C an der unteren Kolbenstange 28B befestigt ist, mit dem Fußkiel 12 verbunden ist, wobei diese zweite Schwenkverbindung eine zweite medial-laterale Achse 30A definiert, die in diesem Fall nach posterior von der Flexionsachse 24A beabstandet ist. Es ist zu erkennen, dass sich der Kolben 28 beim Schwenken des Körpers 18A der Knöcheleinheit um die Flexionsachse 24A in dem Zylinder 26 im Wesentlichen linear bewegt.The body 18A the ankle unit forms the cylinder wall 26W and the lower partition 26L of the cylinder 26 ( 2 ) of a piston-cylinder arrangement. The arrangement has a piston 28 with an upper and a lower piston rod 28A . 28B wherein the lower piston rod at a second pivotal connection in the form of a pivot shaft 30 in a journal 28C on the lower piston rod 28B is attached, with the Fußkiel 12 is connected, wherein this second pivot connection, a second medial-lateral axis 30A Defined, in this case, posterior to the flexion axis 24A is spaced. It can be seen that the piston 28 while panning the body 18A the ankle unit around the flexion axis 24A in the cylinder 26 moved essentially linearly.

Der Zylinder 26 der Kolben-Zylinder-Anordnung hat eine obere Trennwand 26U, die in dem zylindrischen Gehäuse festgelegt ist, das durch den Körper 18A der Knöcheleinheit gebildet wird. Der Kolben 28 unterteilt den Innenraum des Zylinders in eine obere und eine untere Kammer 26A, 26B. Diese Kammern sind durch zwei Bypasskanäle 31 (3) verbunden, deren wesentlicher Teil sich jeweils in Längsrichtung in der Zylinderwand 26W erstreckt. Querbohrungen 31C in der Zylinderwand 26W vervollständigen die Verbindungen mit der oberen Zylinderkammer 26A. Diese beiden Bypasskanäle 31, 31C stehen über jeweilige Dämpfungswiderstand-Steuerventile 36, 38, deren jedes einen einstellbaren Öffnungsquerschnitt hat und ein Rückschlagventil 36N, 38N enthält, mit der unteren Kammer 26B des Zylinders in Verbindung. Jedes Steuerventil 36, 38 hat einen manuell drehbaren Stopfen 36P, 38P, wobei jeder Stopfen eine axiale innere Blindbohrung und eine Mehrzahl von radialen Kanälen 36R, 38R mit unterschiedlichen Querschnittflächen hat. Wenn der Stopfen 36P, 38P in der Trennwand 26L gedreht wird, gelangen unterschiedliche radiale Kanäle 40 zur Deckung mit einer jeweiligen Öffnung 42, die in die untere Kammer 26B des Zylinders 26 mündet. Die Rückschlagventile 36N, 38N sind in entgegengesetzter Richtung vorgespannt, so dass das eine Steuerventil 36 die Dämpfung der Kolben-Zylinder-Anordnung in der Richtung der Dorsalflexion und das andere Steuerventil 38 die Dämpfung der Anordnung in der Richtung der Plantarflexion steuert. Insbesondere ist das Rückschlagventil 36N des Steuerventils 36 derart orientiert, dass es Hydraulikfluid von der unteren Kammer 26B in die obere Kammer 26A strömen lässt. Das Rückschlagventil 38N des anderen Steuerventils 38 ist in der entgegengesetzten Richtung orientiert, so dass es Hydraulikfluid von der oberen Kammer 26A in die untere Kammer 26B strömen lässt. Dementsprechend ist der Öffnungsbereich des einen, 36, der Steuerventile während der Dorsalflexion wirksam, und der Öffnungsbereich des anderen, 38, der Steuerventile ist während der Plantarflexion wirksam. (Bei jedem Ventil 36, 38 sind die Öffnung mit einstellbarem Öffnungsbereich und das Rückschlagventil in dem Bypasskanal, der den oberen und den unteren Kammerabschnitt 26A, 26B miteinander verbindet, in Reihe angeordnet.) Die Kolben-Zylinder-Anordnung erlaubt eine gedämpfte kontinuierliche nachgebende Bewegung des Fußelements 10 relativ zur Knöcheleinheit 16 um die Flexionsachse 24A zwischen der Dorsalflexionsgrenze und der Plantarflexionsgrenze, die durch die Anlage des Kolbens jeweils an der unteren Trennwand und an der oberen Trennwand des Zylinders 26 definiert werden. Der Dämpfungsgrad kann durch die jeweiligen Öffnungen mit einstellbarem Öffnungsbereich für die Dorsalflexion und die Plantarflexion unabhängig und manuell voreingestellt werden, wie das vorstehend beschrieben wurde.The cylinder 26 the piston-cylinder arrangement has an upper partition wall 26U which is fixed in the cylindrical housing that passes through the body 18A the ankle unit is formed. The piston 28 divides the interior of the cylinder into an upper and a lower chamber 26A . 26B , These chambers are through two bypass channels 31 ( 3 ), the essential part of each in the longitudinal direction in the cylinder wall 26W extends. cross holes 31C in the cylinder wall 26W complete the connections with the upper cylinder chamber 26A , These two bypass channels 31 . 31C are via respective damping resistor control valves 36 . 38 each having an adjustable opening cross-section and a check valve 36N . 38N contains, with the lower chamber 26B of the cylinder. Each control valve 36 . 38 has a manually rotatable plug 36P . 38P wherein each plug has an axial inner blind bore and a plurality of radial channels 36R . 38R has different cross-sectional areas. When the stopper 36P . 38P in the partition 26L is rotated, get different radial channels 40 to cover with a respective opening 42 in the lower chamber 26B of the cylinder 26 empties. The check valves 36N . 38N are biased in the opposite direction, so that the one control valve 36 the damping of the piston-cylinder assembly in the direction of dorsiflexion and the other control valve 38 controls the damping of the assembly in the direction of plantarflexion. In particular, the check valve 36N of the control valve 36 oriented so that there is hydraulic fluid from the lower chamber 26B in the upper chamber 26A to flow. The check valve 38N of the other control valve 38 is oriented in the opposite direction, giving it hydraulic fluid from the upper chamber 26A into the lower chamber 26B to flow. Accordingly, the opening area of the one, 36 , the control valves effective during dorsiflexion, and the opening area of the other, 38 , the control valves are effective during plantar flexion. (At every valve 36 . 38 are the opening with adjustable opening area and the check valve in the bypass channel, the upper and the lower chamber section 26A . 26B interconnected, arranged in series.) The piston-cylinder arrangement allows a damped continuous yielding movement of the foot element 10 relative to the ankle unit 16 around the flexion axis 24A between the dorsiflexion limit and the plantar flexion limit, due to the abutment of the piston on the lower bulkhead and on the upper bulkhead of the cylinder 26 To be defined. The degree of damping can be independently and manually preset through the respective apertures with adjustable dorsiflexion and plantar flexion opening range, as described above.

In Verbindung mit dem Knöchelgelenkmechanismus 18 umfasst das Schienbeinelement 20 eine teleskopische Einheit, die eine elastische Axial- und Rotationsbewegung erlaubt. Die teleskopische Einheit ist allgemein zylindrisch, wobei ihre zentrale Achse die Achse 22 des Schienbeinelements definiert, die auch mit der zentralen Achse des Zylinders 26 zusammenfällt. Details der teleskopischen Einheit werden nachstehend beschrieben. Im Hinblick auf die Flexion des Knöchelgelenks entspricht die Grenze der Dorsalflexion des Knöchelgelenkmechanismus, die durch die Anlage des Kolbens 28 an der unteren Trennwand 26L des Zylinders 26 definiert wird, einer anterioren Neigung der Achse 22 des Schienbeinelements relativ zur Vertikalen, wenn der Benutzer auf einer horizontalen Fläche steht. Die Grenze der Plantarflexion, die durch die Anlage des Kolbens 28 an der oberen Trennwand 26U des Zylinders 26 definiert wird, entspricht einer Neigung der Achse 22 des Schienbeinelements nach posterior.In conjunction with the ankle joint mechanism 18 includes the tibial component 20 a telescopic unit that allows elastic axial and rotational movement. The telescopic unit is generally cylindrical with its central axis being the axis 22 of the tibial element, which also coincides with the central axis of the cylinder 26 coincides. Details of the telescopic unit will be described below. In terms of flexion of the ankle joint, the limit corresponds to the dorsiflexion of the ankle joint mechanism caused by the abutment of the piston 28 on the lower partition 26L of the cylinder 26 is defined, an anterior inclination of the axis 22 of the tibial member relative to the vertical when the user is standing on a horizontal surface. The limit of plantarflexion caused by the plant of the piston 28 on the upper partition 26U of the cylinder 26 is defined corresponds to an inclination of the axis 22 of the tibial component posteriorly.

In dieser Ausführungsform betragen die anterioren und posterioren Neigungswinkel der Achse 22 des Schienbeinelements hinsichtlich der Vertikalen an der Grenze der Dorsalflexion und der Plantarflexion jeweils 4 Grad (anterior) und 7 Grad (posterior). Die mechanischen Endanschläge, die durch die Anlage des Kolbens 28 an der oberen und an der unteren Trennwand des Zylinders dargestellt werden, definieren einen Nachgiebigkeitsbereich, über welchen sich die Knöchel-Fuß-Prothese während der Fortbewegung und während des Stehens frei beugen kann.In this embodiment, the anterior and posterior tilt angles are the axis 22 of the tibial component with respect to the vertical at the border of dorsiflexion and plantar flexion, respectively 4 degrees (anterior) and 7 degrees (posterior). The mechanical end stops caused by the installation of the piston 28 at the upper and lower dividing walls of the cylinder define a compliance range over which the ankle-foot prosthesis flexes freely during locomotion and standing.

In dieser Ausführungsform hat das Schienbeinelement 20 eine einstellbare Schienbeinverbindung 201 in Form einer umgekehrten Pyramide, die so geformt ist, dass sie in einer fachbekannten ringförmigen Pyramidenaufnahme mit Ausrichtschrauben aufgenommen wird, um die Orientierung der miteinander verbundenen Elemente einzustellen. In einer solchen Ausführungsform fällt in einer neutralen Ausrichtposition die Achse des restlichen Teils des prothetischen Schienbeins (nicht dargestellt) mit der Achse 22 des Schienbeinelements 20 zusammen. Eine Änderung der Ausrichtung der Schienbeinröhre an einer derartigen Verbindungsstelle ändert nicht die Winkelgröße des nachgebenden Bereichs des Knöchels, da diese durch den Kolbenhub geregelt wird, doch sie ändert die Position der Grenze der Knöchelgelenkflexion hinsichtlich der Vertikalen.In this embodiment, the tibial component has 20 an adjustable shin connection 201 in the form of an inverted pyramid shaped to be received in a known pyramidal annular receptacle with alignment screws to adjust the orientation of the interconnected elements. In such an embodiment, in a neutral alignment position, the axis of the remainder of the prosthetic tibia (not shown) coincides with the axis 22 of the tibial element 20 together. Changing the tibial canal orientation at such a junction does not alter the angular size of the yielding area of the ankle as it is controlled by the piston stroke, but it changes the position of the limit of ankle joint flexion with respect to the vertical.

Deshalb versteht es sich, dass die Größe des Winkelbereichs durch die Konstruktion und Geometrie der Prothese und ihres hydraulischen Gelenkmechanismus festgelegt wird.Therefore, it is understood that the size of the angle range is determined by the construction and geometry of the prosthesis and its hydraulic link mechanism.

Der Knöchelgelenkmechanismus 18 und seine Verbindung mit dem Fußelement 10 sind ähnlich wie die Fuß- und Knöchelprothese, die in der eingangs genannten WO 2008/071975 und der parallelen US-Patentanmeldung Nr. 11/956,391 (eingereicht am 14. Dezember 2007) beschrieben ist. In diesen Anmeldungen früheren Datums sind weitere Details eines Knöchelgelenkmechanismus beschrieben, der in der gleichen Weise funktioniert wie der Knöchelgelenkmechanismus, der in vorliegender Anmeldung offenbart ist. Auf den Inhalt dieser früheren Anmeldungen wird hiermit ausdrücklich verwiesen. Die vorliegende Prothese teilt eine Reihe von Vorteilen mit der prothetischen Anordnung, die in den früheren Anmeldungen beschrieben ist. Da der Knöchelgelenkmechanismus zum Beispiel eine dorsal-plantare Flexion über einen begrenzten Bewegungsbereich mit einem im Gegensatz zu einem elastischen Widerstand weitgehend gedämpften Bewegungswiderstand ermöglicht, kann sich der Knöchel unter einer den Anforderungen wechselnder Aktivitäten entsprechenden Last problemlos beugen, ohne dass hohe Reaktionskräfte erzeugt werden, die ansonsten Unbehagen hervorrufen und die Funktion der Prothese beeinträchtigen würden. Die Ermöglichung einer Bewegung, die gedämpft wird und im Wesentlichen ohne Vorspannung ist, bedeutet, dass der Knöchel dadurch auf eine Weise funktioniert, dass er in seiner zuletzt belasteten Orientierung bleibt und keine Möglichkeit hat, sich neu zu orientieren, sobald der Fuß entlastet wird. Dieses Merkmal ist vorteilhaft, um die Fußfreiheit während der Schwungphase zu unterstützen.The ankle joint mechanism 18 and its connection to the foot element 10 are similar to the ankle and ankle prosthesis in the aforementioned WO 2008/071975 and co-pending U.S. Patent Application No. 11 / 956,391 (filed on Dec. 14, 2007). In these earlier applications, further details of an ankle joint mechanism are described which functions in the same manner as the ankle joint mechanism disclosed in the present application. The contents of these earlier applications are hereby expressly referenced. The present prosthesis shares a number of advantages with the prosthetic assembly described in earlier applications. For example, because the ankle joint mechanism allows dorsal-plantar flexion over a limited range of motion with resistance largely damped as opposed to elastic resistance, the ankle can easily flex under a load corresponding to changing activity requirements without generating high reaction forces otherwise cause discomfort and affect the function of the prosthesis. Allowing for movement that is damped and substantially without preload means that the ankle will function in a way that it stays in its last loaded orientation and has no way to reorient itself as the foot is relieved. This feature is advantageous to support foot freedom during the swing phase.

Da vorgesehen ist, dass die Position des Fußelements relativ zu dem Schienbeinelement an der Dorsalflexionsgrenze unabhängig von der Orientierung der Anordnung im Raum definiert wird, und da eine schwerkraftabhängige Bestimmung der Dorsalflexionsgrenze verwendet wird, wird die Notwendigkeit eines schwerkraftabhängigen Ventilsystems mit einem Endanschlag entsprechend der vertikalen Orientierung der Schienbeinachse vermieden. Die Flexibilität der Einstellung dieser Prothese erlaubt eine Änderung der Abrolldynamik durch die Wahl unterschiedlicher Steifigkeiten der Zehenfeder. Der Bereich der nachgebenden Bewegung kann geändert werden, indem die relative Ausrichtung des Fußelements und des Schienbeinelements geändert wird. Das Zulassen einer Bewegung der Schienbeinachse nach anterior der vertikalen Position ist besonders vorteilhaft beim Treppensteigen und beim Gehen auf Schrägen.Since it is envisaged that the position of the foot member relative to the tibial member at the dorsiflexion boundary will be defined regardless of the orientation of the assembly in space, and as a gravity dependent determination of the dorsiflexion limit is used, the necessity of a gravity-dependent valve system with an end stop corresponding to the vertical orientation the shin axis avoided. The flexibility of adjustment of this prosthesis allows a change in the rolling dynamics by choosing different stiffness of the toe spring. The range of yielding motion can be changed by changing the relative orientation of the foot member and the tibial member. Allowing movement of the tibial axis anterior to the vertical position is particularly advantageous when climbing stairs and when walking on slopes.

Der übliche Ansatz, die Energiespeicherung und Energierückführung zu maximieren, hat zu Konstruktionen geführt, bei denen der Knöchel stets eine hohe elastische Steifigkeit hat. Die Reduzierung der Steifigkeit in der vorgeschlagenen Weise verbessert den Komfort für den Benutzer und hilft auch, den Vorwärtsschwung des Oberkörpers und damit die Fortbewegungsfähigkeit zu bewahren. Reaktionskräfte um den Knöchel werden weitgehend abgeleitet, mit dem Ergebnis, dass insbesondere die gewollte Kontrolle und Propriozeption des Knies und der Hüfte bei (unterschenkel)amputierten Personen verbessert werden. The usual approach of maximizing energy storage and energy recovery has resulted in constructions in which the ankle always has high elastic stiffness. The reduction in stiffness in the proposed manner improves comfort for the user and also helps to maintain the forward momentum of the upper body and thus the mobility ability. Reaction forces around the ankle are largely dissipated, with the result that in particular the desired control and proprioception of the knee and hip in (lower leg) amputated persons are improved.

Das Schienbeinelement 20, das als teleskopische Einheit ausgebildet ist, wird nunmehr mit Bezug auf 2 beschrieben.The shin element 20 , which is formed as a telescopic unit will now be with reference to 2 described.

Das Schienbeinelement 20 besteht aus zwei Teilen: einem oberen Teil, der die Ausrichtungs-Verbindungspyramide 201 enthält, und einen unteren Teil, der durch den Körper 18A des Knöchelgelenkmechanismus 18 gebildet wird.The shin element 20 consists of two parts: an upper part, which is the alignment connection pyramid 201 contains, and a lower part, by the body 18A of the ankle joint mechanism 18 is formed.

Der untere Teil des Schienbeinelements, der durch den Körper 18A des Knöchelgelenkmechanismus 18 gebildet wird, hat eine hohle obere zylindrische Verlängerung 26E der Zylinderwand 26W der Kolben-Zylinder-Anordnung 26, 28. Tatsächlich ist der Außendurchmesser der oberen Verlängerung 26E der gleiche wie der Außendurchmesser der zylindrischen Wand 26W und des Knöchelkörpers 18A in dem Bereich der Kolben-Zylinder-Anordnung. Die zylindrische Verlängerung 26E hat auf einer Seite eine Öffnung 46 in Form eines Schlitzes. Die zylindrische Verlängerung 26E ist von einer zylindrischen Außenhülse 48 und einer integralen oberen Kappe 48C umschlossen, in der die Ausrichtungs-Verbindungspyramide 201 enthalten ist. An der Innenfläche der Außenhülse 48 ist eine zylindrische Lagerbüchse befestigt, die zwei Teile 50A, 50B hat und die an der inneren zylindrischen Verlängerung 26E gleitet. In der Außenhülse 48 ist ein nach innen vorspringender Zapfen 50 angeordnet, der sich mit der Öffnung 46 in der zylindrischen Verlängerung 26E deckt, wobei die Anlage des Zapfens 50 an den Kanten der Öffnung zur Einschränkung der Bewegungsfreiheit der Außenhülse 48 an der inneren zylindrischen Verlängerung 26E dient. Die Außenhülse 48 kann sich nicht nur axial frei bewegen (d. h. eine translatorische Bewegung parallel zur Achse 22 ausführen), sondern sie kann sich auch um die Achse 22 des Schienbeinelements drehen.The lower part of the tibial element passing through the body 18A of the ankle joint mechanism 18 is formed, has a hollow upper cylindrical extension 26E the cylinder wall 26W the piston-cylinder arrangement 26 . 28 , In fact, the outer diameter of the upper extension 26E the same as the outer diameter of the cylindrical wall 26W and the ankle body 18A in the area of the piston-cylinder arrangement. The cylindrical extension 26E has an opening on one side 46 in the form of a slot. The cylindrical extension 26E is from a cylindrical outer sleeve 48 and an integral upper cap 48C enclosed in the the alignment-connecting pyramid 201 is included. On the inner surface of the outer sleeve 48 is a cylindrical bearing bush attached, the two parts 50A . 50B has and on the inner cylindrical extension 26E slides. In the outer sleeve 48 is an inwardly projecting pin 50 arranged, with the opening 46 in the cylindrical extension 26E covers, with the attachment of the pin 50 at the edges of the opening to restrict the freedom of movement of the outer sleeve 48 on the inner cylindrical extension 26E serves. The outer sleeve 48 not only can move freely axially (ie a translational movement parallel to the axis 22 but it can also move around the axis 22 of the shin element.

In der zylindrischen Verlängerung 26E ist eine axial orientierte Schraubenfeder 52 angeordnet, deren oberer Endabschnitt 52A gegen eine Drehung in der Kappe 48C der Außenhülse gesichert ist. Die Feder hat auch einen rohrförmigen unteren Endabschnitt 52B, der ausreichend groß ist, um einen starren Ring zu bilden, der in der zylindrischen Verlängerung 26E und der Zylinderwand 26W starr befestigt ist, so dass er eine obere Trennwand 26U des Zylinders 26 der Kolben-Zylinder-Anordnung bildet. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind die obere Zylindertrennwand 26U und der Rest der Feder 52 einschließlich des oberen Endabschnitts 52A integral aus einem einzigen Metallrohling gebildet. Die Feder 52 bildet somit ein kompaktes elastisches Bauelement, das die Außenhülse 48 relativ zu der zylindrischen Verlängerung 26E sowohl gegen eine translatorische als auch rotatorische Verlagerung aus einer unbelasteten Position vorspannt. Der untere Endabschnitt 52B der Feder 52, der die obere Trennwand 26U des Zylinders bildet, hat eine zentrale Bohrung mit einem Durchmesser für die Aufnahme der oberen Kolbenstange 28A, so dass diese axial gleiten und eine leichte Hin- und Herbewegung ausführen kann, sofern dies die Geometrie des Knöchelgelenkmechanismus erfordert.In the cylindrical extension 26E is an axially oriented coil spring 52 arranged, whose upper end portion 52A against rotation in the cap 48C the outer sleeve is secured. The spring also has a tubular lower end portion 52B which is sufficiently large to form a rigid ring which is in the cylindrical extension 26E and the cylinder wall 26W is rigidly fixed, so he has an upper partition 26U of the cylinder 26 the piston-cylinder arrangement forms. In this embodiment of the invention, the upper cylinder partition wall 26U and the rest of the spring 52 including the upper end portion 52A integrally formed from a single metal blank. The feather 52 thus forms a compact elastic component, which is the outer sleeve 48 relative to the cylindrical extension 26E both biased against translational and rotational displacement from an unloaded position. The lower end section 52B the feather 52 which is the upper partition 26U of the cylinder has a central bore with a diameter for receiving the upper piston rod 28A so that it can slide axially and make a slight back and forth movement, if required by the geometry of the ankle joint mechanism.

In dieser Ausführungsform beträgt der Bereich R (1) der relativen translatorischen Bewegung, die die teleskopische Einheit zulässt, etwa 5 mm. Allgemein ist ein Bereich einer translatorischen Bewegung zwischen 4 mm und 8 mm üblich. Im entlasteten Zustand sind die Außenhülse 48 und der Körper 18A der Knöcheleinheit durch die Feder 52 voneinander weg vorgespannt, so dass der Zapfen 50 an eine Oberkante der Öffnung 46 angrenzt.In this embodiment, the range R ( 1 ) of the relative translational movement allowed by the telescopic unit is about 5 mm. Generally, a range of translational motion between 4mm and 8mm is common. In the unloaded state are the outer sleeve 48 and the body 18A the ankle unit by the spring 52 biased away from each other, leaving the pin 50 to an upper edge of the opening 46 borders.

Die Feder 52 hält einer Drehung der Außenhülse 48 relativ zu dem Körper 18A der Knöcheleinheit von einer neutralen, unbelasteten Position in beide Richtungen elastisch stand.The feather 52 stops a rotation of the outer sleeve 48 relative to the body 18A the ankle unit elastically stood from a neutral, unloaded position in both directions.

In der Zeichnung ist zu erkennen, dass die durch das Schienbeinelement definierte Mittellinie der teleskopischen Einheit im Wesentlichen vertikal ist, wenn der Fuß 10 auf einer horizontalen Fläche ruht, wenn der Knöchelgelenkmechanismus in einer Neutralposition ist, d. h. in einer Zwischenposition zwischen einer Dorsalflexion und Plantarflexion, wobei dies der Zustand in der Standphase ist und wobei die amputierte Person normal auf einer horizontalen Fläche steht. Der Bodenvektor und die Lastlinie verlaufen nach posterior der Flexionsachse 24A des Knöchelgelenks und etwa parallel zur Mittellinie der teleskopischen Einheit, die hier durch die Achse 22 des Schienbeinelements dargestellt ist.It can be seen in the drawing that the centerline of the telescopic unit defined by the tibial component is substantially vertical when the foot 10 resting on a horizontal surface when the ankle joint mechanism is in a neutral position, ie at an intermediate position between dorsiflexion and plantar flexion, this being the stance phase and the amputated person standing normally on a horizontal surface. The bottom vector and the load line run posterior to the flexion axis 24A of the ankle joint and approximately parallel to the midline of the telescopic unit, here through the axis 22 of the tibial element is shown.

In dieser Ausführungsform liegt die Mittellinie der teleskopischen Einheit etwa 22 mm hinter der Flexionsachse des Knöchelgelenks (und die Lastlinie verläuft in der Ruhelage etwa 10 mm hinter der Achse).In this embodiment, the centerline of the telescopic unit is about 22 mm behind the flexion axis of the ankle joint (and the load line is about 10 mm behind the axis in the rest position).

Aufgrund der Art, auf welche der Knöchelgelenkmechanismus insofern selbstausrichtend ist, als dieser sich einer Dorsal- und Plantarflexion innerhalb der vorstehend beschriebenen Grenzen ohne elastische Vorspannung anpasst, ist die amputierte Person in der Lage, bedeutend höhere vertikale Lasten auf die Prothese zu legen, und in der Tat kann diese Erhöhung der Belastung während einer Flexion des Knöchelgelenkmechanismus in der Dorsal- und Plantarrichtung über wesentliche Abschnitte des Gangzyklus erzielt werden, unabhängig davon, ob die Achse 22 des Schienbeinelements (und die Mittellinie der teleskopischen Einheit) vertikal ist oder nicht, mit dem Ergebnis, dass mehr Energie in der Feder 52 gespeichert wird, um beim Abstoß freigesetzt zu werden. Die Selbstausrichtung des Knöchelgelenkmechanismus 18 resultiert darin, dass die Mittellinie der teleskopischen Einheit über einen Großteil des Gangzyklus stärker annähernd parallel zu dem Bodenreaktionsvektor ist, als dies bei einem starren Knöchel oder einem Knöchel, der überwiegend elastisch statt gedämpft ist, erreicht wird.Because of the way in which the ankle joint mechanism is self-aligning in that it undergoes dorsiflexion and plantarflexion within In accordance with the above-described limits without elastic bias, the amputee is able to apply significantly higher vertical loads to the prosthesis, and indeed, this increase in stress during flexion of the ankle joint mechanism in the dorsal and plantar directions may extend over substantial portions of the gait cycle, regardless of whether the axis 22 of the shin element (and the center line of the telescopic unit) is vertical or not, with the result that more energy in the spring 52 stored in order to be released on repulsion. The self-alignment of the ankle joint mechanism 18 results in that the center line of the telescopic unit over a majority of the gait cycle is more nearly parallel to the ground reaction vector than is achieved with a rigid ankle or ankle, which is predominantly elastic rather than damped.

In den Zeichnungen ist zu erkennen, dass die Mittellinie der teleskopischen Einheit, in diesem Fall die Achse 22 des Schienbeinelements, durch das Fußelement verläuft, mit einem Abstand nach anterior des posterioren Endpunkts des Fußelements (d. h. die Rückseite der Ferse), der etwa einem Drittel der Gesamtlänge des Fußelements entspricht.In the drawings it can be seen that the center line of the telescopic unit, in this case the axis 22 of the tibial component through which the foot member extends, anterior to the posterior end point of the foot member (ie, the back of the heel) which is about one third of the total length of the foot member.

Die dynamische Aktion der Prothese während des Gehens wird nunmehr kurz erläutert. Beim Auftreten mit der Ferse befindet sich der Knöchel ausgehend von den Abrollbewegungen des vorhergehenden Schrittes im Zustand der Dorsalflexion. Mit zunehmender Belastung der Prothese bewirkt die Bodenreaktionskraft an der Fersenfeder 12C, dass die teleskopische Einheit zusammengedrückt und die Fersenfeder gleichzeitig ausgelenkt wird, so dass sowohl in letzterer als auch in der axialen Feder 54 Energie gespeichert wird. Gleichzeitig dreht sich das Knöchelgelenk infolge einer Hebelwirkung der auf die Fersenfeder ausgeübten Bodenreaktionskraft in Richtung Plantarflexion, und der Fuß bewegt sich in Richtung auf einen Zustand mit flach aufliegendem Fuß. Die Kombination eines hydraulischen Dämpfungswiderstands gegen eine solche Drehung und des Widerstands der Fersenfeder 12C und der axialen Feder 54 sorgt für eine gleichmäßige und progressive Übertragung der Last auf die Prothese bei Beginn der Standphase. Im Allgemeinen erreicht die Plantarflexion des Knöchels die Plantarflexionsgrenze, die durch den Gelenkmechanismus der Prothese gesetzt wird, in diesem Stadium nicht. Beim Abrollen und in Richtung auf den Zehenabstoß beginnt die Hauptblattfeder 12B sich durchzubiegen. Dies geschieht, sobald die Last auf die Blattfeder 12B wirkt, und die resultierende Bewegung am Knöchel bewirkt eine hydraulisch gedämpfte Dorsalflexion des Knöchels und sorgt für sanftes Abrollen unter Beibehaltung der Schwungkraft des Körpers und Verbesserung der Kniefunktion. In Richtung Ende der Abrollphase wird die durch den Knöchelgelenkmechanismus gesetzte Grenze der Dorsalflexion erreicht. Während dies geschieht, wird mechanische Energie zunehmend in die Hauptblattfeder 12B des Fußelements geleitet, um für eine Energierückführung für den Abstoß zu sorgen, und die teleskopische Einheit des Schienbeinelements 20 wird expandiert, wenn die in der axialen Feder 52 gespeicherte Energie freigesetzt wird, und trägt zum Abstoß bei. Die Schwungphase wird mit orientiertem Fuß bei Endanschlag der Dorsalflexion eingeleitet, um während der Schwungphase für Zehenfreiheit zu sorgen. Bei Beginn der Schwungphase ist die teleskopische Einheit des Schienbeinelements 20 vollständig expandiert. Während die nachgebenden Komponenten der Prothese, d. h. die Federn und der Knöchelgelenkmechanismus, während des vorstehend beschriebenen Funktionsablaufs der Prothese ihre jeweilige Bewegungsweggrenze erreichen, variieren die relativen Größenverhältnisse ihrer Auslenkungen bei der Gesamtbewegung des oberen Teils des Schienbeinelements.The dynamic action of the prosthesis during walking will now be briefly explained. When on the heel, the ankle is in a state of dorsiflexion from the rolling movements of the previous step. With increasing load on the prosthesis, the floor reaction force on the heel spring causes 12C in that the telescopic unit is compressed and the heel spring is deflected simultaneously, so that both in the latter and in the axial spring 54 Energy is stored. Simultaneously, the ankle joint rotates toward plantarflexion due to leverage of the floor reaction force applied to the heel spring and the foot moves toward a flat footed condition. The combination of a hydraulic damping resistance against such rotation and the resistance of the heel spring 12C and the axial spring 54 Provides a smooth and progressive load transfer to the prosthesis at the beginning of the stance phase. In general, ankle plantarflexion does not reach the plantar flexion limit set by the prosthetic joint mechanism at this stage. When unrolling and towards the toe repulsion, the main leaf spring begins 12B to bend. This happens as soon as the load on the leaf spring 12B and the resulting movement on the ankle causes a hydraulically damped dorsiflexion of the ankle and ensures smooth rolling while maintaining the body's momentum and improving knee function. Towards the end of the unwinding phase, the dorsiflexion limit set by the ankle joint mechanism is reached. As this happens, mechanical energy increasingly becomes the main leaf spring 12B of the foot member to provide energy return for the butt and the telescoping unit of the tibial component 20 is expanded when in the axial spring 52 stored energy is released, and contributes to the repulsion. The swing phase is initiated with an oriented foot at the endstop of the dorsiflexion to provide toe freedom during the swing phase. At the beginning of the swing phase is the telescopic unit of the tibial component 20 completely expanded. While the compliant components of the prosthesis, ie, the springs and the ankle joint mechanism, reach their respective travel limits during the prosthetic function described above, the relative size ratios of their displacements vary in overall motion of the upper portion of the tibial component.

Zusammengefasst ist die vorstehend beschriebene Unterschenkelprothese ein prothetisches System, bei dem ein kontinuierliches Nachgeben über einen begrenzten Bereich der Plantar- und Dorsalflexion ermöglicht wird. Dieses Nachgeben wird durch einen hydraulischen Dämpfer erzielt, der mit üblichen Fußelementen verbunden ist (d. h. dem Kiel, dem Träger und voneinander unabhängigen Fersen- und Zehenfedern aus einem Karbonfaserverbund). Dies ermöglicht eine freie Flexion des Knöchels kontinuierlich über einen begrenzten Plantar- und Dorsalflexionsbereich mittels des hydraulischen Dämpfers und unter minimaler Beeinträchtigung durch die elastischen Elemente während des Gehens und Stehens. Während des Stehens sind die relativen Positionen der Hüft-, Knie- und Kniegelenkmitten derart, dass eine im Wesentliche normale Haltung im Stand beibehalten werden kann, wobei die Kräfte um jedes Gelenk automatisch ausgeglichen werden und dadurch für Stabilität der Gliedmaßen gesorgt wird. Darüber hinaus erleichtert die Selbstausrichtungsaktion des Fuß-Knöchel-Systems eine bessere Steuerung des Energietransfers zwischen Gliedmaßensegmenten während der Fortbewegung, wobei das Hüftgelenk des Benutzers der Haupttreiber und das Kniegelenk der Hauptschlepper für den mechanischen Energietransfer ist, wodurch der Energietransfer zu und von der teleskopischen Einheit des Schienbeinelements noch weiter erleichtert wird. Dieses biomimetische Verfahren zur Stabilisierung der Standstabilität und der Gleichgewichtskontrolle hat einen weiteren Vorteil darin, dass dank der nachgebenden Funktion der hydraulischen Komponenten beim Stehen auf Schrägen keine bedeutenden Reaktionsmomente um den Knöchel herum erzeugt werden, die Ursache für ein Ungleichgewicht zwischen den Gelenken und für Unbehaglichkeit sein können. Da sich der Knöchel wegen des begrenzten Bereichs hydraulischer Nachgiebigkeit frei bewegen kann, erfolgt die Anpassung für das Gehen und Stehen auf Schrägen und an Schuhwerk mit verschiedenen Absatzhöhen automatisch. Ein weiterer Vorteil des Systems ist ein sanfterer und progressiverer Übergang beim Abrollen auf verschiedenem Gelände.In summary, the lower leg prosthesis described above is a prosthetic system that allows continuous yielding over a limited range of plantar and dorsiflexion. This yielding is achieved by a hydraulic damper connected to conventional foot elements (i.e., the keel, the beam, and independent carbon fiber composite heel and toe springs). This allows free flexion of the ankle continuously over a limited plantar and dorsiflexion area by means of the hydraulic damper and with minimal interference from the elastic elements during walking and standing. During standing, the relative positions of the hip, knee and knee centers are such that a substantially normal posture can be maintained while standing, automatically balancing the forces around each joint thereby providing stability to the limbs. In addition, the self-alignment action of the foot-ankle system facilitates better control of energy transfer between limb segments during locomotion, with the user's hip joint as the main driver and the knee joint as the main mechanical energy transfer tug, thereby facilitating energy transfer to and from the telescopic unit of the Shin element is further facilitated. This biomimetic method of stabilizing stability and equilibrium control has another advantage in that, due to the yielding function of the hydraulic components when standing on slopes, there are no significant moments of reaction around the ankle that cause misbalance between the joints and discomfort can. Because the ankle can move freely due to the limited range of hydraulic compliance, the adjustment for walking and standing on slopes and footwear with different heel heights is done automatically. Another advantage of the system is a smoother and more progressive transition when unrolling on different terrains.

Im Hinblick auf eine erzielbare breite Anwendbarkeit der vorstehend beschriebenen prothetischen Anordnung werden Kompaktheit und insbesondere eine Minimierung der Gesamthöhe durch eine Einbeziehung der hydraulischen Bypasskanäle der Kolben-Zylinder-Anordnung in den Durchmesser des zylindrischen Innenteils der teleskopischen Einheit erzielt, so dass der Außendurchmesser des Innenteils zumindest auf dem Niveau der unteren Trennwand des Zylinders gehalten werden kann und dadurch ermöglicht wird, dass die Außenhülse den Zylinder überdeckt, wenn die teleskopische Einheit vollständig zusammengedrückt ist. Eine Minimierung der Höhe und Einfachheit werden durch die integrale Ausbildung der Schraubenfeder und der oberen Zylindertrennwand der Kolben-Zylinder-Anordnung unterstützt. Die Lage der Steuerventile 36, 38 in der unteren Trennwand der Kolben-Zylinder-Anordnung sorgt ebenfalls für eine kompakte Lösung. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal ist die integrale, einteilige Konstruktion des Körpers 18A der Knöcheleinheit und des zylindrischen Gehäuses, das durch die obere Verlängerung 26E der Zylinderwand 26W gebildet wird. Auf diese Weise bildet die Zylinderwand 26W einen Abschnitt des unteren Teils des Schienbeinelements, das eine nach außen weisende zylindrische Lagerfläche hat, die sich nach unten erstreckt und sich mit der Zylinderkammer der Kolben-Zylinder-Anordnung deckt. Eine weitere Raumeinsparung ergibt sich durch den Wegfall der separaten Torsionsstabfeder, die für Drehelastizität sorgt, sowie des zugehörigen Gehäuses, indem die Schraubenfeder sowohl für die translatorische als auch rotatorische Bewegung als elastisches Vorspannmittel verwendet wird.In view of achieving a wide applicability of the above-described prosthetic arrangement compactness and in particular a minimization of the overall height by incorporating the hydraulic bypass channels of the piston-cylinder assembly in the diameter of the cylindrical inner part of the telescopic unit are achieved, so that the outer diameter of the inner part at least can be maintained at the level of the lower partition wall of the cylinder, thereby allowing the outer sleeve to cover the cylinder when the telescopic unit is fully compressed. A minimization of the height and simplicity are supported by the integral design of the coil spring and the upper cylinder partition of the piston-cylinder assembly. The location of the control valves 36 . 38 in the lower partition wall of the piston-cylinder arrangement also ensures a compact solution. Another advantageous feature is the integral, one-piece construction of the body 18A the ankle unit and the cylindrical housing passing through the upper extension 26E the cylinder wall 26W is formed. In this way, the cylinder wall forms 26W a portion of the lower portion of the tibial member having an outwardly facing cylindrical bearing surface which extends downwardly and coincides with the cylinder chamber of the piston-cylinder assembly. Another space saving results from the elimination of the separate torsion bar spring, which provides torsional elasticity, as well as the associated housing by the coil spring is used for both the translational and rotational movement as an elastic biasing means.

Claims (22)

Unterschenkelprothese, umfassend ein Schienbeinelement, das eine Schienbeinelementachse definiert, ein Fußelement und einen das Schienbeinelement mit dem Fußelement verbindenden Knöchelgelenkmechanismus, wobei der Knöchelgelenkmechanismus für einen kontinuierlich hydraulisch gedämpften Bereich einer Knöchelflexion sorgt und derart ausgebildet und angeordnet ist, dass zumindest über einen Teil des Bereichs der Dämpfungswiderstand der überwiegende Widerstand gegen die Flexion ist, und wobei das Schienbeinelement einen oberen Teil und einen unteren Teil hat, die derart elastisch miteinander verbunden sind, dass sie sich entsprechend der axialen Belastung des Schienbeinelements relativ zueinander translatorisch bewegen können, wobei die Richtung der relativen Bewegung im Wesentlichen vertikal ist, wenn das Fußelement im unbelasteten Zustand auf einer horizontalen Stützfläche ruht.A tibial prosthesis comprising a tibial member defining a tibial member axis, a foot member, and an ankle joint mechanism connecting the tibial member to the foot member, the ankle joint mechanism providing a continuously hydraulically damped portion of ankle flexure and being configured and arranged such that at least over part of the region Damping resistance is the predominant resistance to flexion, and wherein the tibial component has an upper part and a lower part, which are elastically connected to each other so that they can translate relative to each other according to the axial load of the tibial component, wherein the direction of relative movement is substantially vertical when the foot rest in an unloaded state on a horizontal support surface. Prothese nach Anspruch 1, wobei das Schienbeinelement in Form einer teleskopischen Einheit vorgesehen ist, bei welcher der obere Teil des Schienbeinelements und der untere Teil des Schienbeinelements eine Außenhülse und ein in der Hülse gleitbeweglich aufgenommenes zylindrisches Gehäuse aufweisen und wobei der Knöchelgelenkmechanismus eine Hydraulikkolben-Zylinder-Anordnung umfasst, die in dem zylindrischen Gehäuse derart enthalten ist, dass sie innerhalb einer durch das zylindrische Gehäuse definierten zylindrischen Umhüllung liegt, wodurch die Hülse zumindest einen Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung überdecken kann, wenn die teleskopische Einheit vollständig zusammengedrückt ist.The prosthesis of claim 1, wherein the tibial member is in the form of a telescopic unit, wherein the upper part of the tibial member and the lower part of the tibial member have an outer sleeve and a cylindrical housing slidably received in the sleeve, and wherein the ankle joint mechanism is a hydraulic piston and cylinder. Arrangement, which is contained in the cylindrical housing so that it lies within a cylindrical housing defined by the cylindrical casing, whereby the sleeve can cover at least a part of the piston-cylinder assembly when the telescopic unit is fully compressed. Prothese nach Anspruch 2, wobei die teleskopische Einheit eine Längsachse hat und wobei der Knöchelgelenkmechanismus eine hydraulische Linearkolben-Zylinder-Anordnung mit einer zentralen Achse umfasst, die im Wesentlichen auf die Längsachse ausgerichtet ist.The prosthesis of claim 2, wherein the telescopic unit has a longitudinal axis and wherein the ankle joint mechanism comprises a hydraulic linear piston and cylinder assembly having a central axis substantially aligned with the longitudinal axis. Prothese nach Anspruch 3, wobei die Kolben-Zylinder-Anordnung einen Zylinder mit einer unteren Trennwand und einer oberen Trennwand und einer die obere und die untere Trennwand verbindenden Zylinderwand hat.The prosthesis of claim 3, wherein the piston-and-cylinder assembly has a cylinder with a lower divider wall and an upper divider wall and a cylinder wall connecting the upper and lower divider walls. Prothese nach Anspruch 4, wobei der Zylinder einen volumenvariablen oberen und unteren Kammerbereich hat und die Kammerbereiche durch einen Kolben getrennt und durch mindestens einen Bypasskanal, der ein Ventil enthält, miteinander verbunden sind, wobei das oder jedes Ventil in der unteren Trennwand liegt.A prosthesis according to claim 4, wherein the cylinder has a variable volume upper and lower chamber area and the chamber areas are separated by a piston and interconnected by at least one bypass passage containing a valve, the or each valve located in the lower dividing wall. Prothese nach einem der Ansprüche 2 und 4, wobei die Kolben-Zylinder-Anordnung einen Zylinder mit einem ersten und zweiten volumenvariablen Kammerbereich hat und die Kammerbereiche durch einen Kolben getrennt und durch mindestens einen Bypasskanal verbunden sind, der in der zylindrischen Umhüllung eingeschlossen ist.A prosthesis according to any one of claims 2 and 4, wherein the piston-and-cylinder arrangement has a cylinder with first and second variable volume chamber areas and the chamber areas are separated by a piston and connected by at least one bypass passage enclosed in the cylindrical enclosure. Prothese nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die teleskopische Einheit eine axiale Schraubenfeder aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie zusammengedrückt wird, wenn die Einheit einer axialen Last ausgesetzt ist, wobei die Schraubenfeder und die Kolben-Zylinder-Anordnung in einem Superior-Inferior-Verhältnis angeordnet sind.A prosthesis according to claim 4 or claim 5, wherein the telescopic unit comprises an axial coil spring arranged to compress when the unit is subjected to an axial load, the coil spring and the piston-and-cylinder arrangement being in a superior condition. Inferior ratio are arranged. Prothese nach Anspruch 7, wobei die Schraubenfeder und die obere Trennwand des Zylinders durch ein monolithisches Element gebildet sind, das in dem zylindrischen Gehäuse aufgenommen ist.A prosthesis according to claim 7, wherein the coil spring and the upper partition wall of the cylinder are formed by a monolithic element received in the cylindrical housing. Prothese nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Schraubenfeder ein erstes und ein zweites Ende hat, das jeweils gegen eine Drehung in dem oberen und unteren Teil des Schienbeinelements gesichert ist, und derart konfiguriert ist, dass sie sowohl als Kompressionsfeder wirkt, die einer translatorischen relativen Bewegung der Teile des Schienbeinelements standhält, als auch als Torsionsfeder, die einer relativen Drehung der Teile des Schienbeinelements standhält.A prosthesis according to claim 7 or claim 8, wherein the coil spring has first and second ends respectively secured against rotation in the upper and lower parts of the tibial member, and configured to act both as a compression spring and a translational one Withstands relative movement of the parts of the tibial element, as well as a torsion spring that withstands a relative rotation of the parts of the tibial component. Prothese nach Anspruch 1, wobei der Knöchelgelenkmechanismus eine medial-laterale Knöchelgelenk-Flexionsachse definiert und das Schienbeinelement eine teleskopische Einheit umfasst, in welcher die Teile des Schienbeinelements in der Richtung der Mittellinie der teleskopischen Einheit, die innerhalb 30 mm der Knöchelgelenk-Flexionsachse verläuft, relativ zueinander gleiten können.The prosthesis of claim 1, wherein the ankle joint mechanism defines a medial-lateral ankle joint flexion axis and the tibial component comprises a telescopic unit in which the portions of the tibial component are relative to the midline direction of the telescopic unit that is within 30 mm of the ankle joint flexion axis can slide to each other. Prothese nach Anspruch 10, wobei die Mittellinie der teleskopischen Einheit nach posterior der Knöchelgelenk-Flexionsachse liegt.The prosthesis of claim 10, wherein the midline of the telescopic unit is posterior to the ankle joint flexion axis. Prothese nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei die Mittellinie der teleskopischen Einheit mit einem Abstand zwischen 0,2 L und 0,4 L nach anterior des posterioren Endpunkts des Fußelements durch das Fußelement verläuft, wobei L die Gesamtlänge des Fußelements zwischen seinem anterioren und posterioren Ende ist.A prosthesis according to claim 10 or claim 11, wherein the centerline of the telescopic unit extends a distance between 0.2 L and 0.4 L anterior to the posterior end point of the foot member through the foot member, L being the total length of the foot member between its anterior and posterior End is. Prothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Knöchelgelenkmechanismus einen Knöchelgelenkflexionsbereich definiert, der sich von einer Dorsalflexionsgrenze zwischen 2° und 5° in Bezug auf den Zustand im Stand und einer Plantarflexionsgrenze zwischen 5° und 8° in Bezug auf den Zustand im Stand erstreckt.A prosthesis according to any one of the preceding claims, wherein the ankle joint mechanism defines an ankle joint flexion area extending from a dorsiflexion boundary between 2 ° and 5 ° with respect to the standing condition and a plantar flexion boundary between 5 ° and 8 ° with respect to the standing condition. Prothese nach Anspruch 1, wobei das zylindrische Gehäuse des Schienbeinelements für ein Schwenken um eine Knöchelgelenkflexionsachse mit dem Fußelement schwenkbar verbunden ist.The prosthesis of claim 1, wherein the cylindrical housing of the tibial member is pivotally connected to the foot member for pivoting about an ankle joint flexion axis. Prothese nach Anspruch 14, wobei die Kolben-Zylinder-Anordnung einen Kolben mit einer Kolbenstange hat, die mit dem Fußelement verbunden ist, um eine Kolbenstangenschwenkachse zu definieren, die von der Knöchelgelenkflexionsachse beabstandet ist.The prosthesis of claim 14, wherein the piston-and-cylinder assembly has a piston with a piston rod connected to the foot member to define a piston rod pivot axis spaced from the ankle joint flexion axis. Prothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fußelement eine Energie speichernde faserverstärkte Kunststoffblattfeder umfasst, die sich von dem Knöchelgelenkmechanismus zu einem Zehenbereich des Fußelements erstreckt.The prosthesis of any one of the preceding claims, wherein the foot member comprises an energy-retaining fiber-reinforced plastic leaf spring extending from the ankle joint mechanism to a toe region of the foot member. Prothetische Knöcheleinheit, umfassend die Kombination: einer hydraulischen Linearkolben-Zylinder-Anordnung, die für einen kontinuierlich gedämpften Bereich einer Knöchelflexion sorgt und eine zentrale Achse definiert, wobei die Anordnung eine Zylinderwand enthält, die an der Achse zentriert ist und die eine fluidgefüllte Kammer umschließt, deren Volumen mit der Kolbenbewegung in der Kammer variiert, und eines Teleskopstoßdämpfers, der koaxial zur Kolben-Zylinder-Anordnung liegt und eine Außenhülse hat, die an der Außenseite der Zylinderwand gleitbeweglich aufgenommen ist und mit dieser elastisch verbunden ist, so dass sie entsprechend der auf die Hülse wirkenden axialen Last relativ zur Zylinderwand translatorisch bewegbar ist, wobei die Hülse mindestens einen Teil der fluidgefüllten Kammer überdeckt, wenn der Stoßdämpfer vollständig zusammengedrückt ist.Prosthetic ankle unit comprising the combination: a hydraulic linear piston and cylinder arrangement providing a continuously damped area of ankle flexion and defining a central axis, the assembly including a cylinder wall centered on the axis and enclosing a fluid filled chamber whose volume coincides with the piston movement in the piston Chamber varies, and a telescopic shock absorber, which is coaxial with the piston-cylinder assembly and has an outer sleeve which is slidably received on the outside of the cylinder wall and is elastically connected thereto, so that it is translationally movable according to the axial load acting on the sleeve relative to the cylinder wall wherein the sleeve covers at least a portion of the fluid filled chamber when the shock absorber is fully compressed. Prothetische Knöcheleinheit nach Anspruch 17, wobei der Stoßdämpfer eine Kompressionsfeder aufweist, die koaxial in der Hülse montiert ist und die Hülse und die Zylinderwand der Kolben-Zylinder-Anordnung elastisch miteinander verbindet.The prosthetic ankle assembly of claim 17, wherein the shock absorber comprises a compression spring coaxially mounted in the sleeve and resiliently interconnecting the sleeve and cylinder wall of the piston and cylinder assembly. Prothetische Knöcheleinheit nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, wobei sich die Hülse relativ zu der Kolben-Zylinder-Anordnung um die zentrale Achse drehen kann.The prosthetic ankle assembly of claim 17 or claim 18, wherein the sleeve is rotatable relative to the piston and cylinder assembly about the central axis. Prothetische Knöcheleinheit nach Anspruch 19, wobei die elastische Verbindung zwischen der Hülse und der Zylinderwand ein elastisches Element umfasst, das die Hülse sowohl translatorisch als auch rotatorisch vorspannt.The prosthetic ankle assembly of claim 19, wherein the resilient connection between the sleeve and the cylinder wall comprises an elastic member that biases the sleeve both translationally and rotationally. Prothetische Knöcheleinheit nach Anspruch 18, wobei die fluidgefüllte Kammer durch eine transversale Trennwand begrenzt ist und wobei die Kompressionsfeder eine Schraubenfeder ist, die mit der Trennwand integral ausgebildet ist.The prosthetic ankle unit of claim 18, wherein the fluid-filled chamber is bounded by a transverse partition wall, and wherein the compression spring is a coil spring integrally formed with the partition wall. Prothetische Knöcheleinheit nach einem der Ansprüche 17 bis 21, umfassend ein Fußelement und ein Schienbeinelement, wobei der Kolben und die Zylinderwand jeweils schwenkbar an dem Fußelement montiert sind und wobei die Stoßdämpferhülse einen Teil des Schienbeinelements bildet.The prosthetic ankle unit of any of claims 17 to 21, comprising a foot member and a tibial member, the piston and the cylinder wall each being pivotally mounted to the foot member, and wherein the shock absorbing sleeve forms part of the tibial member.
DE112012000673.9T 2011-02-03 2012-02-02 Lower leg prosthesis Active DE112012000673B4 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1101893.4 2011-02-03
GBGB1101893.4A GB201101893D0 (en) 2011-02-03 2011-02-03 A lower limb prosthesis
PCT/GB2012/000112 WO2012104591A1 (en) 2011-02-03 2012-02-02 A lower limb prosthesis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112012000673T5 true DE112012000673T5 (en) 2014-02-27
DE112012000673B4 DE112012000673B4 (en) 2015-04-02

Family

ID=43836172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112012000673.9T Active DE112012000673B4 (en) 2011-02-03 2012-02-02 Lower leg prosthesis

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112012000673B4 (en)
GB (2) GB201101893D0 (en)
WO (1) WO2012104591A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0701662D0 (en) 2006-12-14 2007-03-07 Blatchford & Sons Ltd A lower limb prosthesis
US7985265B2 (en) 2006-12-14 2011-07-26 Chas. A. Blatchford & Sons Limited Prosthetic ankle and foot combination
CN107756441B (en) * 2017-11-22 2020-05-05 航天科工智能机器人有限责任公司 Integrated humanoid robot ankle joint driving mechanism
CN110370254B (en) * 2019-08-23 2022-08-02 布法罗机器人科技(成都)有限公司 Exoskeleton elastic multi-degree-of-freedom ankle joint
WO2021154184A1 (en) * 2020-01-27 2021-08-05 Proted Protez Ortez Ve Rehabilitasyon Ltd. Sti. Hydraulic actuator for controlling flexion and extension speed of the prosthetic knee joint
WO2021154185A1 (en) * 2020-01-27 2021-08-05 Proted Protez Ortez Ve Rehabilitasyon Ltd. Sti. Hydraulic actuator enabling to control dorsiflexion and plantar flexion speeds of the prosthetic foot joint

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2657393A (en) * 1952-06-21 1953-11-03 Haller John Fluid-cushioned artificial leg
US2699554A (en) * 1953-07-07 1955-01-18 Comelli Peter Artificial limb
AT334521B (en) 1974-03-08 1976-01-25 Forsch Orthopadie Technik ANKLE
GB8918580D0 (en) 1989-08-15 1989-09-27 Blatchford & Sons Ltd Artificial limb component
GB2305363B (en) 1995-09-22 1999-06-30 Blatchford & Sons Ltd Shin prosthesis
GB9807386D0 (en) 1998-04-07 1998-06-03 Ortho Europ Ltd Prosthetic device
US6080197A (en) * 1998-08-13 2000-06-27 Teh Lin Prosthetic & Orthopaedic Inc. Shock absorbing device for an artificial leg
US6602295B1 (en) * 1999-05-24 2003-08-05 Ohio Willow Wood Company Prosthetic foot having shock absorption
SE515958C2 (en) * 1999-06-10 2001-11-05 Gramtec Innovation Ab Device for a leg prosthesis provided with a foot
US20040236435A1 (en) 2003-05-19 2004-11-25 Teh Lin Prosthetic & Orthopaedic Inc. Prosthetic foot
US7101403B2 (en) * 2004-05-28 2006-09-05 Sen-Jung Chen Vibration-absorbing device for an artificial lower limb
US7942935B2 (en) 2005-03-29 2011-05-17 Motion Control Device and system for prosthetic knees and ankles
EP1954217B1 (en) * 2005-11-14 2018-07-25 Blatchford Products Limited An adjustment device for a lower limb prosthesis
GB0701662D0 (en) 2006-12-14 2007-03-07 Blatchford & Sons Ltd A lower limb prosthesis
JP5560045B2 (en) * 2007-02-22 2014-07-23 ブラッチフォード プロダクツ リミテッド Ankle and foot prosthesis assembly

Also Published As

Publication number Publication date
DE112012000673B4 (en) 2015-04-02
GB2487839B (en) 2013-06-12
GB201101893D0 (en) 2011-03-23
GB201201875D0 (en) 2012-03-21
GB2487839A (en) 2012-08-08
WO2012104591A1 (en) 2012-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3522835B1 (en) Articulation device, hydraulic device and procedure for operating an articulation device
DE112012000673B4 (en) Lower leg prosthesis
DE69914730T2 (en) SHOCK ABSORBER MODULE WITH SCREW SPRING FOR PROSTHESIS
DE60107259T2 (en) DEVICE IN A LEG PROFESSION
DE102004037877B4 (en) Foot prosthesis
DE4305213C2 (en) Cushioning cylinder for a prosthetic leg
US8628585B2 (en) Lower limb prosthesis
DE60021569T2 (en) FOOT SAFETY WITH SHOCK ABSORBER
EP1736121B1 (en) Hydraulic knee joint prosthesis
WO2006000211A2 (en) Artificial foot
DE102006009510A1 (en) hip prosthesis
DE10053259A1 (en) Foot prosthesis comprises ankle section, several intermediate curved sections and sole section which jointly make up integral leaf spring structure
EP3823564B1 (en) Orthopedic device, having a foot part, a lower-leg part and a thigh part
DE60030878T2 (en) KNEE PROSTHESIS
WO2005102208A2 (en) Artificial foot without articulations
DE112009001682T5 (en) ankle prosthesis
US20140188252A1 (en) Polycentric knee joint prosthesis for extreme affordability
DE102009053128B4 (en) Buffer structure for a knee joint
EP3801401A1 (en) Upper leg prosthesis adapter
DE102019101843A1 (en) Prosthetic foot insert
DE102014116240B4 (en) Medical device as or for a prosthetic foot with a joint device designed for pivoting the prosthetic foot in the pronation and supination direction
DE102005029889A1 (en) Artificial knee joint
DE3028608A1 (en) Hydraulically controlled artificial leg - has ram behind single axis knee joint with annular chamber containing valves
EP3897468A1 (en) Prosthetic device
DE102010050318B4 (en) joint device

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final