DE19548075C2 - Beinprothese - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Beinprothese gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Beinprothese ist ein künstliches Glied, um Amputierten, die ihr natürliches Bein vom Oberschenkel an abwärts verlo­ ren haben, beim Gehen Hilfe zu leisten. In jüngerer Zeit sind im Bemühen, dem Amputierten dieselbe Gehfähigkeit wie körperlich dazu tauglichen Personen zurückzugeben, sog. "intelligente Beinprothesen" vorgeschlagen worden, die An­ triebsmechanismen aufnehmen, um den Unterschenkel in einem Vorgang im Zusammenhang mit der Gehfunktion des Oberschen­ kels zu bewegen.

Um dem Benutzer der Beinprothese ein Gefühl so komfortabel wie möglich zu vermitteln, sind Bestrebungen unternommen worden, um eine Beinprothese mit einem Gewicht gleich dem oder im Bereich des Gewichts eines menschlichen Beins zu erlangen, jedoch haben die intelligenten Beinprothesen und insbesondere der im Unterschenkelteil aufgenommene Mechanis­ mus für eine Betätigung dieses Unterschenkelteils spezielle charakteristische Eigenschaften, die das Ausmaß, bis zu wel­ chem das Gewicht vermindert werden kann, begrenzen, so daß insofern die Notwendigkeit zur Ausbildung eines Gestells oder Rahmens von geringem Gewicht für den Unterschenkel, das im folgenden als "Unterschaft" bezeichnet wird, be­ steht.

In der herkömmlichen Technik werden für den Unterschaft Me­ tallmaterialien, z. B. Aluminiumlegierungen, wegen der Vor­ teile, wie leichte Bearbeitung und hohe Festigkeit, um einen Unterschaft in einer Beinprothese zu erlangen, der das Gewicht des Benutzers tragen oder abstützen kann, ver­ wendet. Jedoch verursachen diese Metallmaterialien den Nach­ teil eines erhöhten Gewichts, so daß als eine Gegenmaßnahme aus Fiberglasfasern gefertigte Gestelle, die eine vergleichs­ weise gute Festigkeit und vergleichsweise gute Steifigkeit darbieten, in Europa und Amerika im Handel vertrieben wurden.

Die Lebensgewohnheiten des Benutzers üben jedoch einen großen Einfluß auf die Konstruktion des aus Glasfasern gefertigten Unterschafts aus. Konstruktionsnormen für die Festigkeit in der Prothese wenden ISO-Normen an, die insbesondere als einen Sicherheitsspielraum einer ausreichenden Festigkeit erfordern, das vierfache Gewicht des Benutzers im Stehen auszuhalten. Das bedeutet, daß ein äußerst hohes Moment auf das Kniegelenklager des Gestells einwirkt. Diese ISO-Normen beruhen jedoch auf den Lebensgewohnheiten in Europa und Amerika, wo die Prothese vorwiegend für ein Stehen und ein Sitzen auf Stühlen verwendet wird, so daß die hauptsächliche Kraft am Unterschaft eine axiale Druckkraft am Unterschaft während eines. Stehens und das Moment am Kniegelenklager ist. Im Gegensatz verlangt in Ergänzung zum Obigen das tägliche Leben in Japan ein Sitzen mit gebeugten Knien nach Art eines Kniefalls ("seiza") als einen üblichen Teil des Ta­ gesablaufs. Deshalb wird während dieser "seiza"-Haltung (die nachstehend als "gebeugte Knie oder kniende Position" bezeichnet wird) ein außergewöhnlich großes Moment in der rückwärtigen Richtung gegenüber dem Stehen aufgebracht, das auf das Kniegelenk und die Umgebung des Kniegelenks des Unterschafts einwirkt. Daher muß eine Beinprothesenkon­ struktion auch auf die Notwendigkeit zur Bewältigung eines großen Moments am Kniegelenklager des Gestells, wenn das Knie gebeugt wird, Rücksicht nehmen.

Im einzelnen umfaßt, wie in der beigefügten Fig. 9 gezeigt ist, diese Art einer Beinprothese eine Stumpfhülse oder einen Oberschaft 21, einen Unterschenkel 23 und einen Fuß 24. Das Innere des Unterschafts 25 des Unterschenkels 23 nimmt einen Arbeitszylinder 32 zum Betreiben der Prothese selbst, eine (nicht dargestellte) Energiequelle zum Betäti­ gen des Arbeitszylinders 32 und einen Antriebsmechanismus, wie Ventile und Regelglieder, auf. Die Stumpfhülse und der Unterschenkel 23 sind zusammen mit einem Kniegelenkbauteil 22 in gleicher Weise wie bei dem menschlichen Kniegelenk für eine freie Dreh- oder Schwenkbewegung verbunden.

Wie weiter im einzelnen in Fig. 10 und 11 gezeigt ist, ist im Kniegelenkbauteil 22 ein während eines Stehens vorsprin­ gender Anschlag oder Begrenzerelement 26 am oberen Ende des Unterschafts 25 in Berührung mit einem Anschlag oder Begren­ zerelement 27 auf der festen Seite vorgesehen, und darüber hinaus ist ein in das Kniegelenkbauteil 22 während eines Beugens eingehender Anschlag 28 an der Innenwand des Unter­ schafts vorhanden, um mit einem Anschlag oder Begrenzerele­ ment 29 auf der festen Seite in Berührung zu kommen, wobei dieser Anschlag 29 bezüglich des Unterschafts 25 mittels einer Spanneinrichtung, z. B. einer Maschinenschraube, Bol­ zen usw., befestigt wird.

In derzeitigen intelligenten Beinprothesen kommt, wie in Fig. 10(a) und 10(b) gezeigt ist, im stehenden Zustand des Kniegelenkbauteils 22 der Anschlag 26 mit dem Anschlag 27 auf der festen Seite im Unterschaft 25 in Berührung, wodurch die Drehung zur Frontseite der Schafthülse 21 nicht möglich ist und die stehende Position beibehalten wird. Wenn zu die­ ser Zeit eine Druckkraft in axialer Richtung aufgrund des Gewichts des Benutzers auf den Unterschaft 25 aufgebracht wird, wirkt eine zusätzliche Kraft im Sinn eines Drehmoments M1, wie durch den Pfeil M1 in der Figur angegeben ist, auf die Nachbarschaft des Kniegelenklagers 31 des Unterschafts 25 ein, wobei der Anschlag 27 auf der festen Seite als Stütz- oder Auflagepunkt verwendet wird. Andererseits kommt in der Position mit gebeugten Knien in Fig. 11(a) und 11(b) der Anschlag 28 mit dem in den Unterschaft 25 eingebauten Anschlag 29 auf der festen Seite in Berührung, wodurch die übermäßige Drehung der Stumpfhülse 21 zum Boden 30 nicht ermöglicht und eine kniende Haltung beibehalten wird. Je­ doch wird die auf dem Gewicht des Benutzers beruhende Last zu dieser Zeit auf den Unterschaft 25 lediglich als das Dreh­ moment M2 längs der Achse 33 mit dem Anschlag 29 auf der fe­ sten Seite als ein Stütz- oder Auflagepunkt aufgebracht, und als Ergebnis wirkt aufgrund des Gewichts des Benutzers ein kolossales Drehmoment. M2 in der Nachbarschaft des Knie­ gelenklagers 31 ein. Ferner wird, wenn die Beinprothese ste­ hend ist, ein Quermoment in der Nähe des Kniegelenklagers 31 zusätzlich zu dem vorerwähnten Drehmoment M1 aufgebracht.

Wie aus den Fig. 10(a), 10(b) und Fig. 11(a), 11(b) klar wird, wirkt das Drehmoment auf den Unterschaft 25 je nach der Haltung des Benutzers in gänzlich entgegengesetzten Richtungen ein und wird eine außergewöhnlich große Bean­ spruchung im Unterschaft in der Nähe des Kniegelenklagers 31 erzeugt. Deshalb erweist sich die Notwendigkeit, eine angemessene Festigkeit oder Stärke in Form einer dickeren Platte, um die Achse 33 des Unterschafts 25 abzustützen, als unvermeidbar, was aber Bestrebungen, um den Unterschaft 25 mit geringerem Gewicht zu fertigen, behindert.

Wie zuvor erläutert wurde, machen es das erwähnte Drehmo­ ment und das Quermoment notwendig, den Unterschaft der Bein­ prothese zu stützen. Weil jedoch eine außergewöhnlich große Belastung in der Stütz- oder Lagersektion erzeugt wird, muß die Dicke im allgemeinen gemäß der Beanspruchung, die auf die Gestell- oder Schaftgestalt einwirkt, geändert werden. Wenn Glasfaserteile geformt werden, wobei sich die Dicke in verschiedenen Querschnitten ändert, ist die for­ mungsleistung oder die Preßfähigkeit wegen der Schwierig­ keit, ein gleichförmiges Einspritzen von Glasfasermaterial zu erlangen, mäßig. Insbesondere füllt bei einem Ausbilden von Vorsprüngen und winkeligen Sektionen, um in adäquater Weise das kritische Kniegelenk zu verstärken, in vielen Fäl­ len das Glasfasermaterial nicht die Ecken einer bestimmten Sektion aus, und dieser Teil oder Bereich hat dann eine un­ zureichende Festigkeit, um dem Aufbringen einer hohen Bela­ stungskraft standzuhalten. Diese erwähnten Vorsprünge an der Innen- und Außenumfangsfläche des Unterschafts sind we­ gen der schlechten Wirkungen auf das äußere Aussehen nicht erwünscht, und weil es sich um eine Beinprothese handelt, ist ein ziemlich weiter, umfassender Innenraum zur Aufnahme des Antriebsmechanismus innerhalb des Unterschafts nötig, um den Unterschenkel zu bedienen.

In der US 2,452,459 ist eine Beinprothese dieser Gattung offenbart. Diese bekannte Konstruktion hat einen Ober- und Unterschenkel sowie ein Kniegelenkbauteil, das mit zwei in Beugerichtung des Gelenks beabstandeten Anschlägen versehen ist. Das Kniegelenkbauteil ist in seinem Befestigungsbereich an der Hinterseite des Unterschenkels befestigt. Ferner hat die Konstruktion ein Drehelement, das einstückig mit dem Oberschenkel ausgebildet und über eine Achse in dem Kniegelenkbauteil gelagert ist. Demzufolge offenbart die US 2,452,459 ein Kniegelenk, das aus dem Drehelement, der Achse und dem Gelenkbauteil besteht, wobei die Anschläge mit dem Gelenkbauteil ausgebildet und somit in das Kniegelenk integriert sind. Das Gelenkbauteil wird dabei über die längs beabstandeten Anschläge jeweils durch eine Biegemoment belastet wird, welches im vorderen und hinteren Wandbereich des Unterschenkels als Biegemoment in diesen eingeleitet wird. D. h., um ein Aufbiegen bzw. Einknicken des Unterschenkels im vorderen und hinteren Bereich zu verhindern, muß dieser eine ausreichende Wandstärke besitzen, die das Gewicht der Prothese erhöht.

Angesichts dieses Stands der Technik ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Beinprothese zu schaffen, die das in der Nähe des Kniegelenklagers des Unterschafts aufgebrachte Moment, das durch eine vom Gewicht des Benutzers während eines Stehens oder Beugens verursachte Druckkraft auftritt, verteilt und das auf. Punkte innerhalb des Flächenbereichs des Unterschafts aufgebrachte Moment vermindert sowie eine gleichförmige Gesamtdicke ohne Verminderung der Festigkeit des Unterschafts erzielt, um ein geringes Gewicht zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Beinprothese mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Anschlag für ein Stehen und der Anschlag für ein Knien in das Kniegelenklagerelement integriert werden, und eine auf dem Gewicht des Benutzers beruhende, axial aufgebrachte Kraft wird mittels des Kniegelenklagerelements, das in den Unterschaft eingebettet ist, im Unterschaft verteilt, wie auch ein auf den Unterschaft in gänzlich zur Haltung des Benutzers entgegengesetzter Richtung aufgebrachtes Drehmoment im Unterschaft verteilt wird.

Das heißt mit anderer Worten, daß die am Untergestell ein­ wirkende Druckkraft und das Drehmoment von einer ausgedehn­ ten Berührungsfläche im Kniegelenklagerelement aufgenommen und die Belastung aus der Druckkraft, die axial dem Unter­ schaft hinzugefügt wird, sowie das Drehmoment verteilt und auf einzelne individuelle Punkte über den Flächenbereich hinweg vermindert werden.

Das Gewicht des Benutzers muß in Betracht gezogen werden, wenn die Gestalt des Kniegelenklagerelements gewählt wird. Dreieckige, rechteckige und andere verschiedenartige exzen­ trische polygonale, kürbisförmige, ovale, elliptische oder ei- bzw. tropfenförmige Gestaltungen können verwendet wer­ den, jedoch ist die Ausbildung von exzentrischen Ausgestal­ tungen für das Kniegelenklagerelement besonders wünschens­ wert. Gründe für die exzentrische Gestaltung sind die Notwen­ digkeit zur Aufnahme und zum Aushalten des Drehmoments, das Vermeiden einer Belastungskonzentration im Unterschaft und die wirksame Verteilung des Drehmoments sowie der Druck­ kraft längs der Achse.

Die Erfinder haben den Gedanken eines Einbettens des Knie­ gelenklagerelements in den Unterschaft, um das Aufbringen eines Drehmoments während eines Stehens oder Beugens der Beinprothese soweit wie möglich zu verrin­ gern, wenn eine exzentrische Kontur im Kniegelenklagerele­ ment angewendet wurde, bewertet und beurteilt.

Die Fig. 12(a) und 12(b) zeigen ein Kniegelenklagerelement 4 in einer exzentrischen Ei- oder Tropfenform, das von einer gemeinsamen Berührungslinie, welche zwei Kreise mit verscho­ benen Mitten verbindet, begrenzt ist. Die Figuren zeigen die Funktion des Kniegelenklagerelements 4, während es in den Unterschaft 1 eingebettet ist, in typischen Positionen, in welchen eine Last auf den Unterschaft 1 aufgebracht wird, und zwar beispielsweise in Fig. 12(a), wobei das Kniegelenk parallel (0°) zur lotrechten Linie 3 eingebettet ist, und in Fig. 12(b), wobei das Kniegelenk unter einem rechten Win­ kel (90°) zur lotrechten Linie 3 eingebettet ist. In Fig. 12(a) erfolgt eine Verformung im Unterschaft 1 aufgrund des Drehmoments M1 im Stehen, wobei ein Spalt S allmählich zwi­ schen diesem und dem Kniegelenklagerelement 4, das das Dreh­ moment zum oberen Teil des Unterschafts 1 überträgt, gebil­ det wird, eine Zugkraft auf der Seite des großen Kreises (A) einer Randzone 1a vorliegt und eine Druckkraft im kleinen Kreis (C) auftritt. Die gleichen Zug- und Druckkräfte treten gleichzeitig in Positionen in Erscheinung, die der zentralen Achse des Kniegelenklagerelements 4 entsprechen oder zuge­ ordnet sind.

Ferner wirkt aufgrund des Gewichts des Benutzers eine Druck­ kraft von der Kniegelenkachse 12 aus ab- und vorwärts. Auf dieselbe Weise wirkt in Fig. 12(b) eine auf dem Dreh­ moment bei einem Knien beruhende Zugkraft auf den oberen Teil des Unterschafts 1 am großen Kreis (B), und eine Druck­ kraft wirkt am kleinen Kreis (D) ein.

Wie aus dem Obigen deutlich wird, gibt es zwei Arten einer destruktiven Kraft, nämlich eine zerstörende Zugkraft und eine zerstörende Druckkraft, die auf die Öffnung 2 des Un­ terschafts 1, in welche das Kniegelenklagerelement 4 einge­ bettet ist, einwirken. Was hier berücksichtigt werden soll­ te, das ist die von der durch das Drehmoment hervorgerufenen Zug- und Druckkraft, die auf den schmalen Teil in der Nach­ barschaft des oberen Teils des Unterschafts, d. h. auf die Randzone 1a, aufgebrachte maximale Belastung. Die Richtungen, in denen das Drehmoment M1 und M2 aufgebracht wird, sind während eines Stehens und Kniens unterschiedlich, jedoch sind die Gesamtsumme der Zugkräfte und die Gesamtsumme der Druckkräfte, die auf die genannte Sektion einwirken, äqui­ valent. In jedem Fall ist es äußerst wichtig, daß eine Kon­ zentration der Belastung auf einen örtlich festgelegten Punkt vermieden wird. Um eine Zerstörung des Unterschafts zu verhindern, stellt das Einbetten des Kniegelenklagerele­ ments 4 eine wesentliche Vorbedingung für ein Verhüten einer Konzentration einer kolossalen Beanspruchung dar.

Im Hinblick auf das Obige zeigt die Fig. 13 Werte einer Analyse einer maximalen Beanspruchung und einer Einbettungs­ position des Kniegelenklagerelements 4, die durch eine auf ISO-Normen beruhende endliche Elementanalyse erhalten wur­ den. Das Objekt der Beanspruchungsbewertung wurde auf die Nachbarschaft der Schaftöffnung begrenzt, und weil eine Bewertung von entweder einer Zug- oder einer Druckbelastung für die Beanspruchungsbewertung ausreichend sein wird, wur­ de die Zugbelastung für die Analyse verwendet.

Es wurde ein Benutzergewicht von 100 kg angenommen und ein Unterschaft aus Glasfaser mit 3 mm Dicke ausgebildet, wobei das ei- oder tropfenförmige Kniegelenklagerelement 4 für den kleinen Kreis einen Radius von 7 mm, für den großen Kreis einen Radius von 12 mm hatte, der Zentrumsabstand 24 mm betrug und eine gemeinsame Berührungslinie auf der Drehmitte der Beinprothese auf die lotrechte Linie 3 des Unterschafts 1 gelegt wurde. Für die Randzone 1a wurde eine Breite von 12 mm eingehalten. Die Resultate wurden durch eine endliche Elementanalyse der maximalen Belastung, die im Unterschaft 1 während eines Kniens und Stehens auftritt, erhalten, indem aufeinanderfolgend der Einbauwinkel in vor­ wärtiger Richtung (das heißt vorwärts von der Beinprothese) relativ zur lotrechten Linie des Unterschafts 1 verändert wurde.

Wie die Analyseergebnisse klar zeigen, neigt, wenn der Ein­ bettungswinkel für das Kniegelenklagerelement 4 zunimmt, die maximale Zugkraft während eines Stehens und Kniens zu einem Abnehmen. Während des Stehens ergab sich ein minimaler Wert im Bereich von 65° bis 75°, und während eines Kniens zeigte sich ein minimaler Wert im Bereich von 45° bis 55°.

Um andererseits eine maximale Festigkeit (600 MPa) für den Einbau des Kniegelenklagerelements 4 zu erhalten, die von derzeitiger Glasfaser geboten wird, erwies sich bei einem Einbau in einer vorwärtigen Richtung mit 45° bis 75° mit Bezug zur lotrechten Linie 3 des Unterschafts 1 die Glasfa­ ser als ausreichend stark. Wenn man eine maximale Zugbela­ stung, die bei einem Stehen und Knien auftritt, zuläßt, so liegt der am meisten effektive Bereich für den Einbau des Kniegelenklagerelements 4 mit Bezug zur lotrechten Linie 3 des Unterschafts 1 vorzugsweise bei 60° bis 70°.

Die Erfinder führten eine endliche Elementanalyse des ge­ nannten Kniegelenklagerelements 4 unter mannigfaltigen Be­ dingungen aus, sie berücksichtigten jedoch absolute Werte für eine maximale Zugbeanspruchung nicht, und der obige Bereich an Winkeln erwies sich als effektiv, wie auch die Einbaubedingungen als in hohem Maß auf Kniegelenklagerele­ mente von exzentrischer Gestalt anwendbar bewiesen wurden.

Wenn das maschinell bearbeitete, exzentrische Kniegelenkla­ gerelement 4 in die Öffnung 2 des maschinell bearbeiteten Unterschafts 1 eingebaut wird, ist es jedoch notwendig, einen gewissen Spalt vorzusehen. Dieser Spalt S, der in den Fig. 12(a) und 12(b) gezeigt ist, muß für die obigen Einbaubedingungen in Betracht gezogen werden. Wenn ein Drehmoment M1 und M2 während eines Stehens und Kniens aufge­ bracht wird, ergibt sich ein Spalt S zwischen der Öffnung 2 und dem Kniegelenklagerelement, der das Auftreten eines ge­ wissen Ausmaßes von "Spiel" hervorruft. Der Benutzer mag deshalb das Gefühl haben, daß das Bein keinen guten Sitz hat.

Wenn dagegen dieser Spalt S vorhanden ist, kommt das Kniege­ lenklagerelement 4 mit dem Unterschaft 1 bei Aufbringen eines Drehmoments M1 und M2 in Berührung. Eine hohe Berührungsbe­ lastung wird somit wie oben am Unterschaft 1 erzeugt. Durch Eliminieren dieses Spalts kann eine Zerstörung des Unter­ schafts 1 vermieden werden. Um den Spalt S zu eliminieren, wird insofern das exzentrische Kniegelenklagerelement 4 ein­ gebaut, indem es gekühlt und dann in die Öffnung 2 des Unter­ schafts 1 eingepaßt wird.

Ein aus Aluminium gefertigtes Kniegelenklagerelement 4 ist, wenn eine Kühl- und Einpaßmontage durchgeführt wird, vorzu­ ziehen. Da Aluminium eine Längendehnungszahl von 23,7 × 10^-6/°C hat, kann ein Kniegelenklagerelement 4 vom Aluminiumtyp gekühlt und an seinem Platz eingepaßt werden. Flüssiger Stickstoff wird zum Kühlen und Zusammenziehen des Kniegelenklagerelements 4 verwendet, um ein Einpassen in die Öffnung 2 des Unterschafts zuzulassen. Wenn die Tempera­ tur dann zur Normaltemperatur zurückkehrt, dehnt sich das Kniegelenklagerelement 4 aus und erweitert sich in der Öff­ nung 2, wodurch das Kniegelenklagerelement 4 mit dem Unter­ schaft 1 ohne irgendeinen Spalt in Berührung kommt.

Wie vorstehend beschrieben wurde, übt die Kühl- und Einpaß­ montage eine Expansionskraft auf die Öffnung 2 des Unter­ schafts 1 aus. Wenn diese Expansionskraft zu groß ist, kann der Unterschaft 1 für Schäden anfällig sein, so daß es we­ sentlich ist, die Abmessungen der beiden Teile innerhalb eines festen Bereichs zu kontrollieren. Die Fig. 14 zeigt relative Abmessungen des Kniegelenklagerelements 4 und der Öffnung 2 hinsichtlich des destruktiven Moments am Unter­ schaft 1 aufgrund der Drehung des Kniegelenklagerelements 4. Mit einer Maßgenauigkeit von ±0,015 während einer maschi­ nellen Bearbeitung, wird sich eine Maßtoleranz von 0,06 mm oder größer als ausreichend erweisen, um einen Zielwert für eine fixierte Expansion selbst bei minimalen Maßtoleran­ zen zwischen dem Kniegelenklagerelement 4 und der Öffnung 2 einzuhalten. Wenn andererseits die Maßtoleranz zwischen den beiden Teilen größer als 0,17 mm ist, wird aus der Expan­ sionskraft eine Schädigung des Unterschafts 1 herrühren.

Somit ist zu sehen, daß nach oder unter Berücksichtigung der Bearbeitungstoleranz eine Zielwert-Maßtoleranz von weni­ ger als 0,14 mm für beide Teile vorzuziehen ist. Eine ma­ schinelle Bearbeitung beider Teile innerhalb eines Maßtole­ ranzbereichs von 0,06 mm bis 0,14 mm ist ausführbar.

Neben dem genannten Drehmoment M1, das während eines Stehens auf das exzentrische Kniegelenklagerelement 4 einwirkt, tritt ein Quermoment auf, das das Kniegelenklagerelement 4 seitwärts dreht. Als Ergebnis nimmt der Berührungsflächen­ bereich zwischen dem Unterschaft 1 und dem Kniegelenklager­ element 4 ab, so daß die Kontaktbeanspruchung ihrerseits zunimmt, was den Unterschaft 1 für eine Schädigung anfäl­ lig macht. Um diese Erscheinung zu verhindern, wird durch Vorsehen eines Flansches am exzentrischen Kniegelenklager­ element 4 eine Drehung dieses Elements 4, die durch das Quermoment hervorgerufen wird, unterbunden. Ferner wird durch Verringern der Dicke des Kniegelenklagerelements 4 auf 0,6 bis 1,0 mm weniger gegenüber dem Unterschaft 1 die Kontaktfläche nicht kleiner werden, selbst wenn eine ge­ wisse Drehung des Kniegelenklagerelements 4 auftritt, und es wird kein Anstieg in der Berührungsbelastung vorliegen.

Die Fig. 15 zeigt die Beziehung der Maßtoleranzen in der Dicke des Kniegelenklagerelements 4 und des Unterschafts 1 sowie die destruktive Belastung am Unterschaft 1 aufgrund des am Kniegelenklagerelement 4 aufgebrachten Quermoments. Wenn die Maßgenauigkeit für die Dicke des Kniegelenklager­ elements 4 in Betracht gezogen wird, so wird die durch eine Dicke von 0,6 mm oder mehr erzeugte Festigkeit sich als aus­ reichend ohne Verminderung des Flächenberührungsbereichs erweisen, selbst wenn eine gewisse Drehung im Kniegelenkla­ gerelement 4 auftritt, und die Berührungsbeanspruchung wird sich nicht erhöhen. Es ist auch vorzuziehen, diese Dicke innerhalb von 1,0 mm zu halten, um das Ziel der Erfindung, das die Ausbildung einer intelligenten Beinprothese ist, zu gewährleisten.

Wie aus dem Obigen deutlich wird, kann in der Beinprothese dieser Erfindung durch Vorsehen von Drehungsanschlägen im Kniegelenklagerelement für sowohl ein Stehen als auch ein Knien und durch Anwenden einer eingebetteten Konstruktion für das Kniegelenklagerelement im Unterschaft die Konstruk­ tion des Drehungsteils der Beinprothese vereinfacht werden. Ferner kann durch Eliminieren von Druckkräften aus dem Ge­ wicht des Benutzers am Unterschaft und/oder eines Dreh- so­ wie Quermoments durch Verteilen im Kniegelenklagerelement ohne eine Übertragung solcher Kräfte ein Unterschaft von gleichförmiger Dicke erlangt werden, der von geringem Ge­ wicht ist, jedoch keinen Festigkeitsverlust zeigt. Dieser Unterschaft hat darüber hinaus wenige Vorsprünge an den Innen- und Außenumfangsflächen, was einen ausgedehnteren Innenraum zuläßt, der innerhalb des Unterschafts für eine Beinprothese vorgesehen werden kann, welche zur Verwendung als eine intelligente Beinprothese geeignet ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Darstellung einer Beinprothese, auf die sich die Erfindung bezieht;

Fig. 2(a) ist eine Front- und Fig. 2(b) ist eine Seitenan­ sicht des Kniegelenklagerelements;

Fig. 3(a) bis 3(d) sind Beispiele unterschiedlicher Ausge­ staltungen für das Kniegelenklagerelement, wobei Fig. 3(a) und 3(b) perspektivische Darstellungen von Beispielen poly­ gonaler Ausgestaltungen und Fig. 3(c) eine perspektivische Darstellung sowie Fig. 3(d) eine Frontansicht von Beispie­ len von polygonalen exzentrischen Ausgestaltungen des Knie­ gelenklagerelements sind;

Fig. 4(a) und 4(b) zeigen die Beziehung der Knieplatte und des Kniegelenklagerelements im Stehen, wobei Fig. 4(a) eine Gesamtansicht ist und Fig. 4(b) eine vergrößerte Darstel­ lung des in Fig. 4(a) eingekreisten Teils zeigt;

Fig. 5 zeigt die Beziehung der Knieplatte und des Kniegelenk­ lagerelements bei gebeugtem Knie, wobei Fig. 5(a) eine Ge­ samtansicht und Fig. 5(b) eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 5(a) eingekreisten Teils ist;

Fig. 6 ist eine Darstellung des Kniegelenklagerelements der zweiten Ausführungsform, wobei Fig. 6(a) eine Front- und Fig. 6(b) eine Seitenansicht zeigt;

Fig. 7 ist eine Darstellung der Gestalt der Öffnung im Unter­ schaft der zweiten Ausführungsform;

Fig. 8 ist eine Querschnittsdarstellung des exzentrischen Ansatzes oder Vorsprungs des Kniegelenklagerelements der modifizierten Ausführungsform und auch eines Querschnitts der Öffnung im Unterschaft;

Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer Beinprothese nach der her­ kömmlichen Technik;

Fig. 10(a) und 10(b) zeigen zwei Ansichten zur Beziehung des Drehungsanschlags des Kniegelenklagerelements am Dre­ hungsanschlag des Unterschafts in einer Beinprothese der herkömmlichen Technik bei einem Stehen, wobei Fig. 10(a) eine Gesamtansicht und Fig. 10(b) eine vergrößerte Darstel­ lung des in Fig. 10(a) eingekreisten Teils ist;

Fig. 11(a) und 11(b) sind zwei Darstellungen, die die Be­ ziehung des Drehungsanschlags des Kniegelenklagerelements zum Drehungsanschlag des Unterschafts in einer Beinprothese der herkömmlichen Technik bei einem Knien zeigen, wobei Fig. 11(a) eine Gesamtansicht und Fig. 11(b) eine vergrößer­ te Darstellung des in Fig. 11(a) eingekreisten Teils ist;

Fig. 12(a) und 12(b) sind zwei Darstellungen, die den ein­ gebetteten Zustand des Kniegelenklagerelements und die am Unterschaft aufgebrachte Kraft darstellen, wobei sich Fig. 12(a) auf das Stehen und Fig. 12(b) auf das Knien bezieht;

Fig. 13 ist eine Darstellung von Werten, die durch eine end­ liche Elementanalyse des eingebetteten Status des Kniegelenk­ lagerelements und der Zugkraft am Unterschaft erhalten wurden;

Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Maßtoleranz zwischen dem Kniegelenklagerelement sowie der Öffnung und das maximale Moment für eine Zerstörung des Unterschafts mittels einer Drehung des Kniegelenklagerele­ ments zeigt;

Fig. 15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Maßtoleranz zwischen dem Kniegelenklagerelement und der Unterschaftdicke sowie die zerstörende Belastung am Unter­ schaft, die aus dem Drehmoment radial längs der Achse auf­ tritt, zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im vorstehenden Teil wurde ein spezielles Beispiel der Er­ findung erläutert, jedoch soll dieses nicht den Rahmen der Erfindung begrenzen, vielmehr die Erfindung leichter ver­ ständlich machen. Die Erfindung kann frei modifiziert oder verbessert werden, ohne vom technologischen Rahmen oder Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Erste Ausführungsform

Die Details des auf diese Erfindung sich beziehenden Kniege­ lenkteils der Beinprothese sind in Fig. 1 gezeigt. Die Bein­ prothese 1 von Fig. 1 nimmt den Antriebsmechanismus auf, der dem Oberschenkel und dem Unterschenkel das Durchführen einer fortlaufenden Gehfunktion ermöglicht, und er macht ferner den rückwärtigen Bereich in einem Knieverbindungsteil des Unterschafts 1, dessen Querschnitt im großen und ganzen U- förmig ausgestaltet ist, für eine Berührung der am Oberschen­ kel sowie am Antriebsmechanismus angebrachten Stumpfhülse 21 frei. Diese Kniegelenksektion am oberen Teil des Unter­ schafts 1 wird mittels einer Öffnung 2 zum Einsetzen des später beschriebenen Kniegelenklagerelements 4 montiert. Die Öffnung 2 besitzt, um das exzentrische, tropfenförmige Kniegelenklagerelement 4, das zwei Kreise aufweist, näm­ lich einen großen und einen kleinen Kreis, die durch eine gemeinsame Berührungslinie verbunden sind, einzubauen, eine zu den Ab­ messungen des exzentrischen Kniegelenklagerelements 4 iden­ tische Kontur und ist ferner bei einem Stehen unter annä­ hernd 70° vorwärts mit Bezug zur lotrechten Achslinie 3 des Unterschafts 1 geneigt.

Die Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Kniegelenklagerelements 4, das aus einem ei- oder tropfenförmigen, exzentrischen Vorsprung oder Ansatz 7 mit einem großen sowie einem klei­ nen Kreis in einer etwas getrennten Position, wobei die Zentren durch eine gemeinsame Berührungslinie verbunden sind, und aus einer kreisförmigen Platte am exzentrischen Vorsprung 7 einstückig ausgebildet ist, wobei von der kreis­ förmigen Platte 15 ein fester seitlicher Anschlag 16 in ver­ tikaler Abwärtsrichtung vorragt, der parallele, feste Seiten­ anschlagflächen 5 und 6 jeweils für ein Stehen bzw. Knien aufweist, und ferner ein Durchgangsloch 11 innerhalb des großen Kreises für eine Achse 12 eingebohrt ist. Ein Flansch­ effekt wird an einem Teil des Außenumfangs der kreisförmi­ gen Platte 15, welcher gegenüber dem exzentrischen Vorsprung 7 vorsteht, erreicht. Das Kniegelenklagerelement 4 und der feste Seitenanschlag 16 sind zueinander während eines Stehens so positioniert, daß eine Vorwärtsneigung von annähernd 70° mit Bezug zur lotrechten Axiallinie 3 des Unterschafts 1 erreicht wird. Da der feste Anschlag 16 im Kniegelenklager­ element 4 die gesamte Belastung während eines Stehens und Kniens aufnehmen muß, kann er aus Metall, z. B. Aluminium (einschließlich Legierungen) oder Titan (einschließlich Legierungen), gefertigt sein. Das Kniegelenklagerelement 4 wird in eingebetteter Weise in die Öffnung 2 des Unterschafts 1 so eingesetzt, daß der feste Seitenanschlag 16 von der Sei­ tenwand des Unterschafts 1 auswärts vorsteht.

Die Fig. 3(a) bis 3(d) zeigen Beispiele von typischen modi­ fizierten Ausgestaltungen des Kniegelenklagerelements 4. In Fig. 3(a) ist jede Ecke der Dreieckgestalt bogenförmig ausgebildet, wobei feste Anschläge 16 einstückig jeweils für ein Stehen und Knien angebracht sind. In Fig. 3(b) ist jede Ecke des Rechtecks bogenförmig gestaltet und ein fe­ ster Anschlag 16 einstückig angebracht. Die Fig. 3(c) und 3(d) zeigen Beispiele exzentrischer Ausgestaltungen für das Kniegelenklagerelement 4, wobei die Fig. 3(c) eine ovale und Fig. 3(d) eine tropfenförmige Gestalt zeigen und in beiden Fällen Anschläge 16 einstückig jeweils für ein Stehen und Knien ausgebildet sind.

Gemäß Fig. 1 ist eine Drehungssektion 17 der (nicht darge­ stellten) Stumpfhülse zur Aufnahme des Oberschenkelstumpfs mit dem in den Unterschaft 1 eingebetteten Kniegelenklager­ element 4 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist ein La­ ger 19 an ein Verbindungsglied 18 im unteren Teil der Stumpf­ hülse angeschlossen. Das Lager 19 ist einstückig in die halbmondförmige Knieplatte 8 so eingebaut, daß diese Plat­ te 8 über das Lager 19 vorsteht. Ein überstehendes Teil 20 der Knieplatte 8 kommt mit der zuvor erwähnten Außenumfangs­ fläche der kreisförmigen Platte 15 im Kniegelenklagerelement 4 zur Anlage und wirkt als ein Lager, um eine glatte Drehung für den Unterschaft 1 zu ermöglichen. Die Schnittflächen 9 und 10 der Knieplatte 8 bilden eine Drehungsanschlagfläche, die die Stellung oder Haltung während eines Stehens oder Sitzens durch Berühren der festen Seitenanschlagflächen 5 und 6 am Kniegelenklagerelement 4 beibehält. Die Achse 12 wird von der Außenseite des Unterschafts 1 her eingepaßt, und dann werden die Splinte 14 in die an beiden Enden der Achse 12 vorgesehenen Bohrungen 13 eingesetzt. Eine Abdec­ kung kann zum Schutz vorgesehen werden, wenn die Möglichkeit der Beschädigung der Kleidung des Benutzers durch das Aus­ wärtsragen der Achse 12 besteht.

In Fig. 4(a) und Figur (b), die die Funktion der Beinprothese dieser Erfindung zeigen, berührt in der stehenden Position in Fig. 4(a) die Drehungsanschlagfläche 9 für ein Stehen der Knieplatte 8 der Drehungssektion 17 der Stumpfhülse 21 die feste Anschlagfläche 5 des Anschlags 16, der in das Kniegelenklagerelement 4 des Unterschafts 1 eingebaut ist und hält die stehende Position der Beinprothese aufrecht.

Zu dieser Zeit wird die auf den Unterschaft 1 aus der Druck­ kraft P aufgrund des Gewichts des Benutzers einwirkende Be­ lastung und auch das durch Berührung der Drehungsanschlag­ fläche 9 der Knieplatte 8 (für eine Verwendung im Stehen) mit der Anschlagfläche 5 des festen, in das Kniegelenkla­ gerelement 4 eingebauten Anschlags erzeugte Drehmoment M1 mittels des Kniegelenklagerelements 4 übertragen. Die ver­ einigte Belastung der Druckkraft P und des Drehmoments M1 werden durch die Berührungsflächen des Umrisses des exzen­ trischen Vorsprungs 7 des Kniegelenklagerelements 4 und den Unterschaft übertragen. Diese Anordnung wandelt im Gegen­ satz zur herkömmlichen Technik die Belastung an der Anschlag­ einbausektion aus einer konzentrierten Belastung zu einer verteilten Belastung um und mildert die auf Punkte inner­ halb des Flächenbereichs des Unterschafts aufgebrachte Be­ lastung.

Die Fig. 5 zeigt den Status der Beinprothese im Knien, wobei die Drehungsanschlagfläche 10 für ein Knien der Knieplatte 8 der Drehungssektion 17 der Stumpfhülse 21 mit der festen Anschlagfläche 6 des in das Kniegelenklagerelement 4 des Unterschafts 1 eingebauten Anschlags in Berührung gelangt, um eine übermäßige Drehung unmöglich zu machen, und die kniende Position der Beinprothese beibehält.

Zu dieser Zeit ist die auf den Unterschaft 1 aus dem Gewicht des Benutzers heraus einwirkende Belastung ein Drehmoment M2, das durch Berührung der Drehungsanschlagfläche 10 der Knieplatte 8 (zur Anwendung während eines Kniens) mit der Anschlagfläche 6 des in das Kniegelenklagerelement 4 einge­ bauten festen Anschlags 16 erzeugt wird. Das gesamte Moment M2 wird mittels des Kniegelenklagerelements 4 übertragen. Das Drehmoment M2 wird durch die Berührungsflächen des Um­ risses des Kniegelenklagerelements 4 und den Unterschaft 1 übertragen. Diese Anordnung wandelt gegensätzlich zur her­ kömmlichen Technik die Belastung in der Nachbarschaft der Drehachse von einer konzentrierten Last zu einer verteil­ ten Last um und vermindert die auf Punkte innerhalb des Flächenbereichs des Unterschafts aufgebrachte Belastung.

Zweite Ausführungsform

Die Fig. 6 zeigt das bei der zweiten Ausführungsform zur Anwendung gelangende Kniegelenklagerelement 4, das einstüc­ kig aus einem exzentrischen, tropfenförmigen Vorsprung 7 sowie einem Flansch 34, der eine gemeinsame Berührungslinie mit der Mitte des kleinen Kreises hat, und aus einem gro­ ßen Kreis in einer geringfügig getrennten Position gebildet ist. Feste Seitenanschläge sind am Flansch 34 jeweils für ein Stehen bzw. Knien vorgesehen, und ferner ist in den großen Kreis ein Durchgangsloch 11 für die Achse 12 gebohrt. Die Abmessungen für das Kniegelenklagerelement 4 sind ein Radius von 12,5 mm für den großen Kreis, ein Radius von 10 mm für den kleinen Kreis, ein Mittenabstand von 25 mm zwischen beiden Kreisen, eine Breite von 5 mm für den Flansch 34 und eine Dicke von 3,7 mm für den exzentrischen Vorsprung 7. Das Kniegelenklagerelement 4 ist aus Aluminium gefertigt.

Dieses Lagerelement 4 wird eingebettet in den Unterschaft 1 mit einer Dicke von 3,0 mm eingebaut, wobei, wie in Fig. 7 gezeigt ist, die Öffnung 2 des Unterschafts 1 die Abmessun­ gen von einem Radius mit 12,45 mm für den großen Kreis, einem Radius von 9,95 mm für den kleinen Kreis und einem Mittenabstand zwischen beiden Kreisen von 25 mm hat. Des­ halb hat die Maßtoleranz vor einem Kühlen und Einpassen zwischen dem exzentrischen Vorsprung 7 und der Öffnung 2 einen Wert von 0,1 mm.

Das aus Aluminium gefertigte Kniegelenklagerelement 4 kann gekühlt und in den Unterschaft 1 eingepaßt werden. Weil Aluminium eine Längenausdehnungszahl von 23,7 × 10^-6/°C hat, kann der exzentrische Vorsprung 7 des Kniegelenklagerele­ ments 4 gekühlt und dann an seinem Platz in der Öffnung 2 des Unterschafts 1 eingesetzt werden. Dieser Kühl- und Einpaßvorgang ermöglicht dem exzentrischen Vorsprung 7 ein Ausdehnen innenseitig der Öffnung 2, so daß, selbst wenn ein Drehmoment M1 oder M2 aufgebracht wird, zwischen dem exzentrischen Vorsprung 7 und der Öffnung 2 kein Spalt S auftritt.

Der Benutzer der Beinprothese wird insofern nicht das Ge­ fühl eines schlechten Sitzes erlangen, und eine Schädigung des Unterschafts 1, die auf die Erzeugung eines Spalts S zurückzuführen wäre, wird nicht eintreten.

Weil im Kniegelenklagerelement 4 ein Flansch vorgesehen ist und die Dicke des exzentrischen Vorsprungs 7 um 0,7 mm ge­ ringer als der Unterschaft 1 gemacht wird, kann ein Drehen des Kniegelenklagerelements 4 auch dann verhindert werden, wenn ein Quermoment auf dieses Lagerelement 4 aufgebracht wird. Ferner wird, selbst wenn eine gewisse Drehung des Kniegelenklagerelements 4 vorliegt, keine Vergrößerung in der Berührungsbelastung in Erscheinung treten, weil sich die Berührungsfläche mit dem Unterschaft 1 nicht vermindert hat. Die Montageposition des festen Seitenanschlags 16 im Kniegelenklagerelement 4 der ersten Ausführungsform unter­ scheidet sich von der Montageposition der zweiten Ausführungs­ form, jedoch wird im Fall der zweiten Ausführungsform eine Justierung der Positionen der Drehungsanschlagfläche 9 (für ein Stehen) der Knieplatte und der Drehungsanschlagfläche 10 (für ein Knien) ermöglicht.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist an der Außenumfangsfläche des exzentrischen Vorsprungs 7 des Kniegelenklagerelements 4 eine Verjüngung oder Kegelgestalt 35 zusätzlich vorgesehen worden. Es ist darauf hinzuweisen, daß, indem die Quer­ schnittsgestalt der Öffnung 2 des Unterschafts 1 in Anpas­ sung an die Querschnittsgestalt des exzentrischen Vorsprungs 7 gefertigt und dann der Kühl- und Einpaßvorgang in Rich­ tung des Pfeils ausgeführt wird, das Kniegelenklagerelement 4 in den Unterschaft 1 mit einer geeigneten festen oder dichten Anlage in einer eingebetteten oder eingelassenen Weise eingebaut werden kann. Deshalb kann, selbst wenn ein Quermoment auf das Kniegelenklagerelement 4 aufgebracht wird, eine merkbare Erhöhung in der Festigkeit des Unter­ schafts 1, um destruktiven Kräften zu widerstehen, erreicht werden.

Die Erfindung offenbart somit eine Beinprothese, die als eine "intelligente Beinprothese" funktioniert und ein Knie­ gelenklagerelement sowie einen Anschlag besitzt, auf das/den lediglich ein kleines Moment am Unterschaft aufgebracht wird, wenn das Bein steht oder das Knie gebeugt ist. Der Unterschaft hat eine gleichförmige Dicke und ist von ge­ ringem Gewicht, jedoch ohne Festigkeitsverlust, und ferner sind vorragende Teile der Innen- und Außenumfangsflächen des Unterschafts allenfalls klein, so daß der freie Raum innerhalb des Schafts erweitert wird. Die Beinprothese be­ sitzt ferner einen Drehungsanschlag 5 für ein Stehen, einen Drehungsanschlag 6 für ein Beugen des Knies, und diese sind mit einem Kniegelenklagerelement 4 einstückig innerhalb der Beinprothese ausgebildet, wobei das Kniege­ lenklagerelement 4 in den Unterschaft 1 eingebettet ist.

Claims (11)

1. Beinprothese mit einem Ober- und einem Unterschenkelteil (1), die durch ein Kniegelenk miteinander verbunden sind, das aus einem an einem der Schenkelteile angeordneten Drehelement (17) besteht, das über eine Drehachse (12) in einem an dem jeweils anderen Schenkelteil vorgesehenen Lager gehalten ist, an dem sich Anschläge (16) befinden, die mit dem Drehelement (17) für eine Begrenzung der Schwenkbewegung auf eine maximal gestreckte und gebeugte Position in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager von zwei Kniegelenklagerelementen (4) gebildet ist, die in zur Schwenkrichtung im wesentlichen parallel verlaufenden, sich gegenüberliegenden Wandabschnitten des anderen Schenkelteils befestigt sind und an denen jeweils die Anschläge (16) angeordnet sind, wodurch die Anschlagskraft über die Kniegelenklagerelemente (4) in diese beiden Wandabschnitte einleitbar ist.

2. Beinprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniegelenklagerelemente (4) in die jeweiligen Wandabschnitte des Unterschenkelteils (1) eingebettet sind.

3. Beinprothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschenkelteil (1) mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen (2) ausgebildet ist, in welche die Kniegelenklagerelemente (4) spielfrei preßgepaßt sind.

4. Beinprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniegelenklagerelemente (4) durch Kühlungskontraktion in die bezüglich der Knielagerelemente (4) unterdimensionierten Öffnungen (2) eingesetzt sind.

5. Beinprothese nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Kniegelenklagerelemente (4) als Plattenelemente vorzugsweise aus einer Aluminium- oder Titanlegierung gefertigt sind, an denen die Anschläge (16) einstückig ausgebildet sind.

6. Beinprothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kniegelenklagerelement (4) eine polygonale Ausgestaltung vorzugsweise diejenige eines Drei-, Recht-, Sechs- oder Achtecks aufweist.

7. Beinprothese nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken jedes polygonalen Kniegelenklagerelements (4) bogenförmig abgerundet sind.

8. Beinprothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kniegelenklagerelement (4) eine exzentrische Ausgestaltung vorzugsweise diejenige eines Ovals, einer Ellipse, einer Ei- oder Tropfenform aufweist.

9. Beinprothese nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kniegelenklagerelement (4) unter einer Neigung von 45° bis 75° vorzugsweise 60° bis 70° vor- und abwärts mit Bezug zur Längsachse des Unterschenkelteils (1) eingebaut ist.

10. Beinprothese nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniegelenklagerelemente (4) jeweils mit einem Flansch (34) ausgebildet sind, an den sich ein in die jeweilige Öffnung (2) des Unterschenkelteils (1) einsetzbarer Vorsprung (7) anschließt, der 0,6 bis 1,0 mm dicker als der Unterschenkelteil (1) ist.

11. Beinprothese nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Vorsprung (7) in Richtung weg vom Flansch kegelförmig aufweitet.