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Hintergrund der Erfindung
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1. Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein eine Positionsabweichungs-Justiervorrichtung für Prothesen
und insbesondere ein Positionsabweichungs-Justiergerät mit einem
beweglichen und drehbaren Mechanismus zur Einstellung von Relativpositionen
von Komponenten einer Prothese gemäß einer Änderung des Barizentrums des
menschlichen Körpers.
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2. Stand der Technik
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Mensch
mit Amputationen aufgrund schwerer Verletzungen, Gefäßkrankheiten
oder angeborenen Gliedschäden
benötigen
Prothesen. 7 zeigt eine grundlegende Prothesenanordnung,
zu der ein aufnehmendes Körperteil
C, ein Verbinder A und ein Pylon B mit einem Aufnahmegrundkörper B1
gehören.
Der aufnehmende Körperteil
C, der Verbinder A und der Pylon B haben ihre entsprechenden Mittellinien
C1, A1 und B2. Theoretisch sollten die drei Mittellinien C1, A1
und B2 miteinander in der Prothesenanordnung gut fluchten. In der
Praxis müssen
jedoch die drei Mittellinien C1, A1 und B2 justierbar sein, um sie
an die unterschiedlichen Wünsche
der Menschen anzupassen. Die drei Mittellinien C1, A1 und B2 enden
in der Praxis im allgemeinen nicht perfekt ausgerichtet. Daher sollte
eine Prothese so gebaut sein, daß sie gemäß den körperlichen Bedingungen des Patienten
in den drei Mittellinien eingestellt werden kann.
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In
den 8 und 9 ist eine herkömmliche
Prothesenkonstruktion dargestellt, die mit einer Positionsabweichungs-Justiervorrichtung
versehen ist. Die herkömmliche
Prothesenkonstruktion weist ein erstes Strukturelement D und ein
zweites Strukturelement E auf. Das erste Strukturelement ist mit
einer Mittellinie D1 und einer Öffnung
D2 versehen. Das erste Strukturelement hat vier Seitenwände, die jede
mit einer Gewindebohrung D3 ausgestattet sind. Das zweite Strukturelement
E ist einteilig ausgebildet und weist einen runden Verschlußdeckel
E1 auf, der mit einem Anschlußelement
E2, einem Körper
E3 und einem konisch geformten Element E4 verbunden ist, das auf
dem Körper
E ausgebildet ist. Das konisch ge formte Element E4 des zweiten Strukturelementes
E kann in der Öffnung
D2 des ersten Strukturelementes D aufgenommen werden und ist in
der Lage, Vorwärts-,
Rückwärts-, linksseitige,
rechtsseitige und Drehbewegungen innerhalb der Öffnung D2 des erstren Strukturelementes
D auszuführen,
um die Mittellinie E5 des zweiten Strukturelementes E mit der Mittellinie
C1 des Aufnahmekörpers
C in Fluchtungslage zu bringen und daraufhin vier Schrauben F einzudrehen,
um sie mit den Gewindebohrungen D3 in Eingriff zu bringen, so daß sie an der
Oberfläche
des konischförmigen
Elementes E4 zur Anlage kommen, um dadurch das zweite Strukturelement
E mit dem Aufnahmekörper
C zu fixieren. Wenn der Aufnahmegrundkörper B1 mit dem Verbindungselement
E2 verbunden wird, läßt sich
die Mittellinie B2 des Verbinders B entsprechend mit der Mittellinie
C1 des Aufnahmekörpers
C ausrichten.
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Obgleich
die obige Positionsabweichungs-Justiervorrichtung in der Lage ist,
das Problem zu lösen,
daß der
Verbinder B nicht mit dem Aufnahmekörper C fluchtend ausgerichtet
ist, entstehen bei ihr unglücklicherweise
zwei kritische Sicherheitsprobleme. Das erste Sicherheitsproblem
besteht darin, daß aufgrund
der konischen Form das Element E4 des zweiten Strukturelementes
E viel kleiner ist als die Öffnung
D2 des ersten Strukturelements D, so daß dann, wenn das zweite Strukturelement
E in Bezug auf die Öffnung
D abweicht, eine Schraube F in einer der Gewindebohrungen D3, die
von dem konisch geformten Element E4 weiter entfernt ist, entsprechend
länger
ist als für
die Anstoßoberfläche des konisch
geformten Elementes E4 üblich.
In diesem Fall weist die Schraube F einen sehr viel kleineren Bereich
auf, in dem sie mit der Gewindebohrung in Berührung steht, und es ergibt
sich ein rutschender Gewindeeingriff zwischen beiden, so daß das Ende der
Schraube F nicht in der Lage sein kann, wie gewünscht in ausreichendem Maße auf die
Oberfläche des
konisch geformten Elementes E4 zu stoßen, wie dies in 9A dargestellt
ist, wobei dann des weiteren eine Lockerung des zweiten Strukturelementes
E bewirkt wird oder sogar das Problem entsteht, daß die Mittellinie
B2 des Pylons B sich nicht mit der Mittellinie C1 des Aufnahmekörpers in
Fluchtungslage befindet. Das zweite der genannten Sicherheitsprobleme
besteht darin, daß sobald
das konisch geformte Element E4 in eine extreme Außenposition
eingestellt ist, wie dies in 9B dargestellt
ist, alle Schrauben F mit dem konisch geformten Element E4 mit der
kleinsten Berührungsfläche in Berührung stehen,
wobei das konisch geformte Element E4 durch die Schrauben F in geringstem
Maße fixiert
wird, so daß das
konisch geformte Element E4 sich möglicherweise bewegen oder drehen
und der Benutzer hinfallen kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung des
Problems der herkömmlichen
Positionsabweichungs-Justiervorrichtung für eine Prothese zu schaffen,
das darin besteht, daß der
Eingriff zwischen dem zweiten Strukturelement und dem Aufnahmekörper sich
lockert und löst,
wenn diese beiden Elemente fixiert werden.
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Zur
Lösung
der obigen Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Positionsabweichungs-Justiervorrichtung
für eine
Prothese. Die Positionsabweichungs-Justiervorrichtung weist einen Verbindungskörper, eine
Verschlußplatte,
einen Einstellgrundkörper
und einen Aufnahmegrundkörper auf.
Der Verbindungskörper
wird mit der Verschlußplatte
konzentrisch zusammengebaut. Danach werden der Verbindungskörper und
die Verschlußplatte im
zusammengebauten Zustand gemeinsam mit dem Einstellgrundkörper montiert.
Der Einstellgrundkörper
wird danach konzentrisch mit dem Aufnahmegrundkörper fixiert. Wenn der Verbindungskörper und die
Verschlußplatte
noch nicht fixiert sind, können
sie in radialer Richtung relativ zu dem Einstellgrundkörper bewegt
werden, um eine Mittellinie des Verbindungskörpers mit einer Mittellinie
des Aufnahmekörpers
in Fluchtungslage zu bringen. Daraufhin werden der Verbindungskörper und
die Verschlußplatte
mit dem Einstellkörper
fest verbunden.
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Demzufolge
weist die Positionsabweichungs-Justiereinrichtung der vorliegenden
Erfindung einen Verbindungskörper,
eine Verschlußplatte, einen
Einstellgrundkörper
und einen Aufnahmegrundkörper
auf. Über
dem Verbindungskörper
ist eine runde, hohle Säule
vorgesehen. Die runde, hohle Säule
des Verbindungskörpers
wird aufeinanderfolgend durch ein rundes Durchgangsloch der Verschlußplatte
und ein längliches
Durchgangsloch des Einstellgrundkörpers gesteckt und dann mit
einem Befestigungselement verriegelt. Wenn die runde, hohle Säule des
Verbindungskörpers
mit dem Befestigungselement verriegelt ist, ist die Verschlußplatte fest
mit dem Einstellgrundkörper
und dem Verbindungselement verklemmt und wird daran gehindert, sich
radial zu bewegen oder zu drehen. Sobald die Verriegelung zwischen
dem Befestigungselement und der runden, hohlen Säule des Verbindungskörpers gelöst wird,
kann sich der Verbindungskörper
in radialer Richtung in Längsrichtung
des länglichen Durchgangsloches
bewegen, und die Verschlußplatte
kann sich entsprechend bewegen. Danach lassen sich der Verbindungskör per und
die Verschlußplatte in
Bezug auf den Einstellgrundkörper
drehen. Der Einstellgrundkörper
ist des weiteren mit einer hohlen Einstellgrundkörpersäule versehen, so daß er in
einer Öffnung
des Aufnahmegrundkörpers
eingebaut werden kann und der Einstellgrundkörper mit dem Aufnahmegrundkörper durch
Schrauben fest verbunden werden kann.
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Das
Anschlußelement
hat ein unteres Ende, das sich mit einem ersten Prothesen-Strukturelement verbinden
läßt. Der
Aufnahmegrundkörper
hat ein oberes Ende, das mit einem zweiten Prothesenstrukturelement
verbunden werden kann. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das Anschlußelement
radial bewegt und in Bezug auf den Einstellgrundkörper gedreht
werden, um eine Relativlage des ersten Prothesen-Strukturelementes
und des zweiten Prothesen-Strukturelementes einzustellen, so daß für den Träger der
Prothese eine bessere Tragstabilität und ein höherer Komfort erreicht werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird den auf diesem Gebiet tätigen Fachleuten
durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
In den Zeichnungen sind:
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1 eine
auseinandergezogene Seitenansicht einer Positionsabweichungs-Justiervorrichtung für eine Prothese
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Positionsabweichungs-Justiervorrichtung,
die eine Montagebeziehung zwischen den Hauptelementen der Vorrichtung
zeigt, und zwar gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
zusammengebaute Seitenansicht der Positionsabweichungs-Einstellvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
zusammengebaute Querschnittsansicht der Positionsabweichungs-Einstellvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Querschnittsansicht der Positionsabweichungs-Einstellvorrichtung
von 4, längs
der Linie V-V;
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6 eine
Draufsicht eines Anschlußelements
der Positionsabweichungs-Einstellvorrichtung;
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7 eine
auseinandergezogene Seitenansicht einer Reihe herkömmlicher
Protheseneinzelteile;
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8 eine
auseinandergezogene Seitenansicht einer herkömmlichen Positionsabweichungs-Einstellvorrichtung;
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9 eine
Querschnittsansicht der herkömmlichen
Positionsabweichungs-Einstellvorrichtung
von 8;
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9A eine
Querschnittsansicht von 9 längs der Linie IXA-IXA; und
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9B eine
schematische Darstellung, die den Zustand zeigt, daß der konisch
geformte Körper in
eine äußerste Position
eingestellt ist, und alle Schrauben mit dem konisch geformten Körper die
geringste Berührung
haben.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Die
anhängenden
Zeichnungen sind beigefügt,
um ein weiteres Verständnis
der Erfindung zu erreichen und bilden einen Teil dieser Beschreibung, in
die sie eingefügt
worden sind. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Erfindung
und dienen zusammen mit der Beschreibung zu Erläuterung der Grundlagen der
Erfindung.
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1 ist
eine auseinandergezogene Seitenansicht einer Positionsabweichungs-Einstellvorrichtung
für eine
Prothese gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. 2 ist eine auseinandergezogene
perspektivische Darstellung der Positionsabweichungs-Justiervorrichtung,
die den Zusammenbau zwischen ihren Hauptelementen zeigt, und zwar
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die 1 und 2 betreffen
die Positionseinstell-Justiervorrichtung für eine Prothese gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform,
die ein An schlußelement 1,
eine Verschlußplatte 2,
einen Einstellgrundkörper 3,
ein Befestigungselement 4 und einen Aufnahmegrundkörper 5 aufweist.
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Das
Anschlußelement 1 ist
mit einem Mittelteil 11 versehen, der einen maximalen Durchmesser
hat, sowie mit einem Anschlußkopf 12,
der unterhalb des Mittelteils 11 ausgebildet ist und zur
Verbindung mit einem ersten Prothesenelement 6 dient, ferner
mit einer hohlen Säule 13 auf
dem Mittelteil und einer Gewindebohrung 131, die sich von
der hohlen Säule 13 aus
zum Anschlußkopf 12 durch
einen zentralen Teil des Anschlußelements 1 erstreckt.
Die hohle Säule 13 des
Anschlußelements 1 hat
vorzugsweise eine runde Form.
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Die
Verschlußplatte 2 ist
mit einem Durchgangsloch 21 versehen, dessen Form der Form
der hohlen Säule 13 des
Anschlußelements 1 in
der Mitte der Verschlußplatte 2 entspricht.
Das Durchgangsloch 21 der Verschlußplatte 2 ist so geartet,
daß es der
hohlen Säule 13 des
Anschlußelements 1 einen losen
Sitz bietet. Das Durchgangsloch 21 der Verschlußplatte 2 ist
mit einer gestuften Kante 22 versehen, die konzentrisch
zu dem Durchgangsloch 21 an einem Umfangsrand des Durchgangs 21 liegt.
Gemäß einem
Aspekt der Ausführungsform
werden vorzugsweise mehrere Sägezähne (in
den Zeichnungen nicht dargestellt) auf einer oberen Oberfläche der Verschlußplatte 2 ausgebildet.
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Der
Einstellgrundkörper 3 weist
eine Bodenseite 31 mit einem Durchmesser auf, der größer ist als
derjenige der Verschlußplatte 2.
Die Bodenseite 31 ist mit einem länglichen Durchgangsloch 311 versehen,
das sich an einer Mitte der Bodenseite 31 in diametrischer
Richtung der Bodenplatte 31 erstreckt. Das längliche
Durchgangsloch 311 hat eine Breite, die geringfügig größer ist
als ein Außendurchmesser der
hohlen Säule 13 des
Anschlußelementes 1,
so daß die
hohle Säule 13 und
das längliche
Durchgangsloch 311 einen losen Sitz bilden. Gemäß einem Merkmal
der Ausführungsform
kann das längliche Durchgangsloch 311 auch
eine rechteckige Form aufweisen. Die Bodenseite 31 ist
an einer stirnseitigen Oberflächenmitte
mit einem hohlen Kragen 32 des Einstellgrundkörpers 3 versehen.
Der hohle Kragen 32 des Einstellgrundkörpers 3 hat ein freies
Ende, dessen Durchmesser größer ist
als ein Durchmesser eines Endteils des hohlen Kragens 32,
so daß der
hohle Kragen 32 des Einstellgrundkörpers 3 konisch geformt
ist. Die Bodenseite 31 ist vorzugsweise mit mehreren Sägezähnen ausgestattet,
und die Sägezähne der
Bodenseite 31 können
mit anderen kämmen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Befestigungselement 4 eine
Schraube, die in die Gewindebohrung 131 des Anschlußelements 1 an
einer Oberseite des Einstellgrundkörpers 3 eingeschraubt
werden kann, um auf diese Weise das Anschlußelement 1, die Verschlußplatte 2 und
den Einstellgrundkörper 3 zusammenzubauen.
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Der
Aufnahmegrundkörper 5 weist
eine Öffnung 51 auf,
die auf der Unterseite ausgebildet ist und eine gewisse Tiefe besitzt.
Die Tiefe und ein Innendurchmesser der Öffnung 51 sind äquivalent
zu einer Höhe
und des Außendurchmessers
des hohlen Kragens 32 des Einstellgrundkörpers 3.
Der Aufnahmegrundkörper 5 hat
eine Umfangsseitenwand 52. Der Aufnahmegrundkörper 5 ist
des weiteren mit mehreren Gewindebohrungen 521 versehen,
die sich von der Außenseite
der Umfangsseitenwand 52 zu der Öffnung 51 erstrecken.
Die Gewindebohrungen 521 sind in gleichmäßigen Abständen auf
der Umfangsseitenwand 52 verteilt. Zu jeder der Gewindebohrungen 521 gehört eine
Schraube 53. Ein oberes Ende des Aufnahmegrundkörpers 5 dient
zum Anschluß eines
zweiten Prothesenelements 7, wie in 1 gezeigt.
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Das
Prothesenelement 6 und das zweite Prothesenelement 7 können beispielsweise
eine Oberschenkel- bzw. eine Unterschenkelprothese sein oder eine
Unterschenkelprothese bzw. eine Fußprothese.
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In
den 3 und 5 ist der Zusammenbau der obigen
Elemente dargestellt, wobei zunächst eine
obere Endoberfläche
des aufnehmenden Grundkörpers 5 an
dem zweiten Prothesenelement 7 befestigt wird, oder andere
Prothesenelemente mit dem zweiten Prothesenelement 7 verbunden
werden.
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Daraufhin
werden das Anschlußelement 7, der
Verschlußdeckel
und der Einstellgrundkörper 3 zusammengebaut.
Beim Zusammenbau dieser drei Teile wird die hohle Säule 13 des
Anschlußelementes 1 durch
die Durchgangsbohrung 21 der Verschlußplatte 2 gesteckt,
bis der Mittelteil 11 des Anschlußelements 1 des Stufenrand 22 der
Verschlußplatte
erreicht. Danach wird die hohle Säule 13 des Anschlußelements 1,
die sich aus der oberen Endoberfläche des Verschlußdeckels 2 heraus
erstreckt, durch die längliche
Durchgangsbohrung 311 des Einstellgrundkörpers 3 geführt. Danach
wird das Befestigungselement 4 in der Gewindebohrung 131 des
Anschlußelementes 1 verriegelt.
Wenn der Befestigungskörper nicht
fest angebracht ist, kann die hohle Säule des Anschlußelements 1 innerhalb
eines Bereiches S bewegt werden, der durch die längliche Durchgangsbohrung 311 begrenzt
wird, und zwar dadurch, daß der
Mittelteil des Anschlußelementes 1 bewegt
wird. Auf diese Weise kann sich die Verschlußplatte 2 in Bezug
auf eine Oberfläche
des Einstellgrundkörpers 3 bewegen,
so daß die
Mittellinie 211 lagemäßig von der
Mittellinie 312 des Einstellgrundkörpers 3 eine Abweichung
erfährt,
wie dies in 4 gezeigt ist. Daraufhin wird
das Befestigungselement 4 fest arretiert. Der Zahnradeingriff
zwischen den Sägezähnen des Einstellgrundkörpers 3 und
der Verschlußplatte 2 verhindert
eine relative Drehung zwischen diesen Teilen und hält die Positionsabweichung
d zwischen der Verschlußplatte 2 und
dem Einstellgrundkörper 3 aufrecht.
Der Einstellgrundkörper 3 wird
zusammen mit der Verschlußplatte 2 und
dem mit ihm verbundenen Anschlußelement 1 mit
dem Aufnahmegrundkörper 5 zusammengebaut,
in dem sich die obere Endoberfläche
des Einstellgrundkörpers 3 mit
der unteren Endoberfläche
des Aufnahmegrundkörpers 5 überlappt. Da
der Innendurchmesser der Öffnung 51 des
Aufnahmegrundkörpers 5 größer ist
als der Außendurchmesser
des hohlen Kragens 32 des Einstellgrundkörpers 3,
kann sich der Einstellgrundkörper 3 drehen, jedoch
nicht gegenüber
dem Aufnahmegrundkörper 5 verschieben,
wie dies in den 5 und 6 gezeigt
ist. Weil dem so ist, treibt die Verschlußplatte 2, sobald
der Einstellgrundkörper 3 sich
dreht, das Anschlußelement 1 an,
so daß es
sich mitdreht, und zwar relativ zur Mittellinie des Aufnahmegrundkörpers 5.
Nach dem Drehen zur Einstellung der Position werden die Schrauben 53 in
die Schraublöcher 521 eingeschraubt,
und zwar eine nach der anderen, so daß die Schrauben 53 gegen
die äußere Oberfläche des
hohlen Kragens 32 des Einstellgrundkörpers 3 stoßen. Der
Außendurchmesser
des hohlen Kragens 32 des Einstellgrundkörpers 3 ist
konisch geformt, und wenn der hohle Kragen 32 des Einstellgrundkörpers 3 von
der Öffnung 51 des
Aufnahmegrundkörpers 5 aufgenommen
wird, liegt der hohle Kragen 32 des Einstellgrundkörpers 3 sehr
nahe an der inneren Oberfläche
der Öffnung 51 des
Aufnahmegrundkörpers 5.
Daher läßt sich
der hohle Kragen 32 des Einstellgrundkörpers 3 im wesentlichen gleichmäßig im Inneren
der Öffnung 51 anordnen,
so daß die
Endoberfläche
jeder Schraube 53 die äußere Oberfläche des
hohlen Kragens 32 des Einstellgrundkörpers 3 gleichförmig berühren kann.
Auf diese Weise läßt sich
der Einstellgrundkörper 3 in
der Öffnung 51 gut
fixieren. Schließlich
wird der Anschlußkopf 11 des
Anschlußelements 1 mit
dem ersten Prothesenelement 6 zusammengebaut, um den Zusammenbauprozeß zu vervollständigen.
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Wie
wiederum aus den 3 bis 6 hervorgeht,
weist die vorliegende Erfindung, um Muskelanspannung und Muskelermüdung infolge
langer Tragzeit einer Prothese zu vermeiden, ein längliches Durchgangsloch 311 in
dem Einstellgrundkörper 3 auf,
das dem hohlen Kragen 13 des Anschlußelements 1 ermöglicht,
sich in dem länglichen
Durchgangsloch 311 entlang zu bewegen. Auf diese Weise kann
die Mittellinie 61 des ersten Prothesenelements 6,
das mit dem Anschlußelement 1 verbunden
ist, mit der Mittellinie 71 des zweiten Prothesenelements 7 fluchtend
ausgerichtet werden. Der Justiergrundkörper 3 kann das Anschlußelement 1 so
antreiben, daß es
sich in Bezug auf die Mittellinie des Aufnahmekörpers 5 dreht, so
daß die
Mittellinie 61 des ersten Prothesenelements 6 mit
der Mittellinie 71 des zweiten Prothesenelements 7 gut
ausgerichtet gehalten wird. Darüber
hinaus verwendet die vorliegende Erfindung mehrere Gewindelöcher 521,
die an dem Aufnahmegrundkörper
in gleichmäßigem Abstand
verteilt sind. Jedes der Gewindelöcher 521 steht mit
einer Schraube 53 in Eingriff, um die Schrauben an dem
hohlen Kragen 32 des Einstellgrundkörpers 3 lotrecht anliegend
zu halten, so daß ein
Gleiten an der Anstoßfläche der
Schrauben verhindert wird und der Einstellgrundkörper 3 gleichmäßig festgelegt
bleibt. Speziell werden gemäß einem
Aspekt der Ausführungsform drei
Gewindelöcher 521 in
gleichmäßigen Winkelabständen an
dem Aufnahmegrundkörper 5 vorgesehen.
Jedes der Gewindelöcher 521 ist
mit einer Schraube 53 versehen, so daß der hohle Kragen 32 des
Einstellgrundkörpers 3 durch
drei Schrauben in Art der Drei-Punkte-Fixierung festgehalten wird.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung unter Bezug auf ihre bevorzugten Beispiele
beschrieben worden ist, versteht es sich für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann,
daß eine
Vielfalt von Modifikationen und Änderungen
durchgeführt
werden können,
ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der
durch die beigefügten
Ansprüche
definiert werden soll.