DE202020001086U1

DE202020001086U1 - Prosthetic foot

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Publication number: DE202020001086U1
Application number: DE202020001086.3U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2021-06-21
Anticipated expiration: 2030-03-19

Abstract

Prothesenfuß mit einem Basisteil (1) und einem Oberteil (2), einer Fußplatte (6) und einer proximal angeordneten Anschlusseinrichtung (4) zur Befestigung des Prothesenfußes an einem Unterschenkelschaft oder Unterschenkelrohr und einem zwischen Basis- und Oberteil angeordneten Zwischenteil (3), wobei diese Bauteile feste Materialeigenschaften aufweisen und an einer (offene Ausführung) oder zwei Stellen (geschlossene Ausführung) verbunden sein können, und wobei der feste Rahmen mit einer Kombination aus mindestens zwei Füllelementen aus einem genügend elastischen Material zur Übertragung der Kräfte vom Fersenauftritt zum Zehenabstoß ergänzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Füllelemente zwischen Oberteil und Zwischenteil, zwischen Zwischenteil und Basisteil, zwischen Oberteil und Basisteil oder unterhalb des Basisteils befinden können.

Prosthetic foot with a base part (1) and an upper part (2), a foot plate (6) and a proximally arranged connection device (4) for fastening the prosthetic foot to a lower leg shaft or lower leg tube and an intermediate part (3) arranged between the base and upper part, wherein these components have solid material properties and can be connected at one (open design) or two points (closed design), and the fixed frame is supplemented with a combination of at least two filling elements made of a sufficiently elastic material to transfer the forces from heel strike to toe kick , characterized in that the filling elements can be located between the upper part and the intermediate part, between the intermediate part and the base part, between the upper part and the base part or below the base part.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft einen Prothesenfuß mit einem auf dem Boden aufsetzenden Basisteil und verstärkender Fußplatte, einem Zwischenteil und einem Oberteil sowie einer Einrichtung zur Befestigung des Prothesenfußes an einem Unterschenkelrohr oder einem Unterschenkelschaft, wobei diese festen Elemente mit kraftübertragenden und dämpfenden hart- oder weichelastischen Elementen im Fersen-, Mittelfuß- und Fußzehenbereich kombiniert wird.The invention relates to a prosthetic foot with a base part that sits on the ground and a reinforcing footplate, an intermediate part and an upper part and a device for fastening the prosthetic foot to a lower leg tube or a lower leg shaft, these fixed elements with force-transmitting and damping hard or soft elastic elements in the heel -, metatarsal and toe areas are combined.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Im Stand der Technik ist bekannt, dass eine Fußprothese einen Teil der Gliedmaßen ersetzen soll und dem Träger ein dem realen Fuß entsprechendes Gehen ermöglichen soll.It is known in the prior art that a foot prosthesis is intended to replace part of the limbs and to enable the wearer to walk in a way that corresponds to the real foot.

Derzeit gängige Fußprothesen bestehen aus einem Kohlefaserverbundstoff, Carbon, welcher gute Energiespeicher- und Dämpfungseigenschaften hat bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und Belastungsfähigkeit.Currently common foot prostheses consist of a carbon fiber composite, carbon, which has good energy storage and damping properties with high rigidity and load capacity at the same time.

Fußprothesen weisen ein Basisteil auf sowie ein Oberteil, welches mit einem geeigneten Verbindungsstück mit dem Unterschenkelschaft unterhalb oder oberhalb des Knies am Beinstumpf befestigt wird. Basisteil und Oberteil haben zumeist einen gewissen Abstand voneinander und sind im Fußspitzenbereich miteinander verbunden. Der Abstand zwischen den beiden Anteilen des Prothesenfußes ermöglicht eine Annäherung und Entfernung und eine Vorspannung beim Gehen, wodurch die Energie der Bodenreaktionskraft beim Auftreten gespeichert und gemäß drittem Newton'schem Gesetz wieder abgegeben werden kann. Dies erleichtert und ökonomisiert das Gehen für den Prothesenträger.Prosthetic feet have a base part and an upper part which is attached to the leg stump with a suitable connecting piece with the lower leg shaft below or above the knee. The base part and the upper part usually have a certain distance from one another and are connected to one another in the toe area. The distance between the two parts of the prosthetic foot enables an approach and removal and a pretensioning when walking, whereby the energy of the ground reaction force can be stored when stepping and can be released again according to Newton's third law. This makes walking easier and more economical for the prosthesis wearer.

Zwischen beiden kann sich ein elastischer Puffer befinden, welcher als Dämpfer beim Fußaufsatz fungiert. Ein Mensch mit versehrten unteren Extremitäten hat keinen aktiven Stoßdämpfer in Form eines Fußes mehr. Der Stoß beim Aufprall des Fußes würde sich ungedämpft in die höheren Etagen fortsetzen (Knie, Hüfte, Wirbelsäule, Kopf) und dort auf Dauer Beschwerden auslösen. Aus diesem Grund werden bei der Fertigung von Prothesenfüßen Materialien mit energieabsorbierenden und energiefreisetzenden Eigenschaften bevorzugt verwendet.There can be an elastic buffer between the two, which acts as a damper for the footrest. A person with injured lower extremities no longer has an active shock absorber in the form of a foot. The impact of the foot impact would continue undamped into the higher floors (knees, hips, spine, head) and cause long-term discomfort there. For this reason, materials with energy-absorbing and energy-releasing properties are preferred in the manufacture of prosthetic feet.

Im Stand der Technik ist auch bekannt, dass ein Prothesenfuß recht rigide ist und keine Bewegungsfreiheitsgrade besitzt. Er ist aus Carbon gefertigt, um sowohl die Last des Körpergewichts aushalten zu können als auch eine Rückfederung zu ermöglichen, um dem Träger das Gehen zu erleichtern.It is also known in the prior art that a prosthetic foot is quite rigid and has no degrees of freedom of movement. It is made of carbon in order to be able to withstand the weight of the body as well as to allow springback to make it easier for the wearer to walk.

Es gibt Adapter, welche zwischen Prothesenfuß und Unterschenkelelement befestigt werden können und eine Dämpfung und/oder Rotation ermöglichen. Problematisch ist dabei, dass die Adapter im Bereich des Unterschenkels befestigt sind und nicht im Bereich des Sprunggelenks, was von vornherein eine Symmetrie von rechts zu links ausschließt, da die unversehrte Seite ihren Drehpunkt vor allem im Bereich des oberen Sprunggelenks hat. Eine Dämpfung findet bei einem gesunden Fuß ebenfalls nicht im Unterschenkelbereich statt, sondern wird durch das Fußgewölbe ermöglicht. Dieses absorbiert die Bodenreaktionskräfte, die beim Aufprall auf den Boden entstehen und gibt sie gemäß dem Federprinzip wieder frei.There are adapters which can be attached between the prosthetic foot and the lower leg element and which enable damping and / or rotation. The problem here is that the adapters are attached in the area of the lower leg and not in the area of the ankle, which excludes right to left symmetry from the outset, since the undamaged side has its pivot point primarily in the area of the upper ankle. In a healthy foot, cushioning does not take place in the lower leg area either, but is made possible by the arch of the foot. This absorbs the ground reaction forces that arise when it hits the ground and releases them again according to the spring principle.

Im Stand der Technik sind bereits Prothesenfüße bekannt, welche Flexion und Extension, d.h. Rotationen um die Querachse, zulassen. Dadurch wird das Gehen auf schiefen Ebenen und Treppen erleichtert. Ein gesunder Fuß bewegt sich jedoch auch um die Fußlängsachse (Pronation und Supination). Diese Bewegungsrichtung wird bei den wenigstens, derzeit gängigen Prothesenfüßen beachtet.In the prior art, prosthetic feet are already known which allow flexion and extension, i.e. rotations about the transverse axis. This makes walking on inclined planes and stairs easier. However, a healthy foot also moves around the longitudinal axis of the foot (pronation and supination). This direction of movement is taken into account in the at least currently common prosthetic feet.

Im Bereich der Prothesenversorgung von Menschen mit Amputationen oberhalb des Knies liegt der Fokus vorwiegend auf der Entwicklung von technisch hochkomplexen Kniegelenken. Das Kniegelenk besteht im Gegensatz zum Fuß aus nur einem Gelenk, wohingegen der Fuß aus vielen kleinen Gelenken besteht und in seiner Komplexität immer noch nicht komplett verstanden wird.In the area of prosthetic care for people with amputations above the knee, the focus is primarily on the development of technically highly complex knee joints. In contrast to the foot, the knee joint consists of only one joint, whereas the foot consists of many small joints and its complexity is still not fully understood.

Prothesenträger haben immer das Problem, dass die technische Versorgung biomechanisch anders funktioniert und reagiert als ein unversehrtes Bein und ein unversehrter Fuß. Die Impulssituation von rechter und linker Seite ist schon durch die Grundeigenschaften des Prothesenbeins oder -fußes, welcher leichter ist als ein normales Bein und andere Achsen hat, unterschiedlich. Prothesenhersteller versuchen mit Hilfe von elektronischer Unterstützung einen möglichst natürlichen Gehvorgang zu ermöglichen. Im Vordergrund steht bei einer Beinversorgung nach Oberschenkelamputation die Beugung und Verriegelung des Knies. Die Fähigkeit der Kniebeugung und Funktion des Knies stellt für alle Prothesenhersteller zur Zeit den zentralen Bestandteil der Prothesenversorgung dar.Prosthesis wearers always have the problem that the technical supply functions and reacts differently from a biomechanical point of view than an intact leg and an intact foot. The impulse situation of the right and left side is already different due to the basic properties of the prosthetic leg or foot, which is lighter than a normal leg and has different axes. Prosthesis manufacturers try to enable the most natural walking possible with the help of electronic support. In the case of a leg fitting after a thigh amputation, the focus is on bending and locking the knee. The ability to bend the knee and function of the knee is currently the central component of prosthesis care for all prosthesis manufacturers.

Der Fuß ist das erste Körperteil, welches beim Gehen den Boden berührt und die volle Last des Körpergewichts abfangen muss. Das natürliche Fersenfettpolster und das Fußgewölbe dämpfen die Stöße des Aufpralls. Die Gelenke des Fußes sorgen dafür, dass Bodenunebenheiten oder Fehlimpulse der Gegenseite direkt im Fuß ausgeglichen werden und nicht in höhere Etagen weitergegeben werden. Fehlen die kleinen Gelenke und die Beweglichkeit im Fuß, wandern diese Impulse nach oben bis in die Hüfte und Wirbelsäule, was dazu führt, dass Prothesenträger häufig über Rückenbeschwerden klagen.The foot is the first part of the body that touches the ground when walking and has to support the full weight of the body. The natural heel fat pad and the arch of the foot absorb the shocks of the impact. The joints of the foot ensure that uneven ground or incorrect impulses of the Opposite side are balanced directly in the foot and not passed on to higher floors. If the small joints and mobility in the foot are missing, these impulses travel up to the hips and spine, which means that prosthesis wearers often complain of back problems.

Ein weiteres Problem des Prothesenfußes ist, dass er sich nur in longitudinal-zweidimensionaler Richtung bewegt. Ein gesunder Fuß bewegt sich dreidimensional und besteht aus dem oberen und unteren Sprunggelenk sowie vielen weiteren kleinen Gelenken, die beim Gehen gemeinsam für die Beweglichkeit des Fußes, das Abrollen, die Kraftweiterleitung und das Ausgleichen von Bodenunebenheiten sorgen. Den derzeit angebotenen Prothesenfüßen fehlt die semizirkuläre Kipp-Lenk-Bewegung des Fußes, welche ein wesentlicher Bestandteil eines gesunden Fußes ist.Another problem with the prosthetic foot is that it only moves in a longitudinal two-dimensional direction. A healthy foot moves three-dimensionally and consists of the upper and lower ankle joint as well as many other small joints, which together ensure the mobility of the foot, the rolling, the transmission of forces and the compensation of uneven floors when walking. The currently offered prosthetic feet lack the semicircular tilting and steering movement of the foot, which is an essential part of a healthy foot.

Eine Versorgung mit einer Prothese erfolgt in einem aufwändigen Prozedere. Zuerst wird ein biomechanischer Aufbau der Prothese in der Werkstatt durchgeführt. Dieser wird dann am Prothesenträger im Stand angepasst, so dass die Länge des neuen Beins und die Beinachse stimmen. Im Anschluss wird die Prothese im Gehen überprüft und gegebenenfalls noch einmal angepasst.A prosthesis is provided in a complex procedure. First, a biomechanical construction of the prosthesis is carried out in the workshop. This is then adjusted on the prosthesis wearer while standing so that the length of the new leg and the leg axis are correct. The prosthesis is then checked while walking and, if necessary, adjusted again.

Was immer außer Acht gelassen wird, ist die Gegenseite. Diese muss Fehlimpulse des Fußes, fehlende Beweglichkeit im Kniebereich oder eine mangelnde muskuläre oder technische Situation des Patienten sofort ausgleichen.Whatever is ignored is the opposite side. This must immediately compensate for incorrect impulses from the foot, lack of mobility in the knee area or a lack of muscular or technical situation of the patient.

Die Härte und Rückstellkraft von Prothesen wird nach derzeitigem technischen Stand durch eine unterschiedliche Dicke des Carbonmaterials gelöst. Es gibt Prothesenfüße für unterschiedliche, grob eingeteilte Gewichts- und Nutzungsklassen. Derzeit besteht noch keine genau justierbare Möglichkeit und Anpassung an das Gewicht des Trägers.According to the current state of technology, the hardness and restoring force of prostheses is achieved by varying the thickness of the carbon material. There are prosthetic feet for different, roughly divided weight and usage classes. There is currently no precisely adjustable possibility and adaptation to the weight of the wearer.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Die 4 Bewegungsrichtungen eines gesunden Fußes zu imitieren und damit die Bewegungsfreiheitsgrade eines Prothesenfußes zu erhöhen, ohne dabei die Stabilität des Fußes zu verlieren und ohne die Energiespeicherung des Prothesenfußes zu beeinflussen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Zudem sollte eine Möglichkeit geschaffen werden, das Gewicht des Prothesenträgers zu berücksichtigen, so dass die höchstmögliche Pufferung stattfinden kann, ohne dass diese zu Lasten der Federwirkung und Energiespeicherung der Prothese geht.the 4th The object of the present invention is to imitate the directions of movement of a healthy foot and thus to increase the degrees of freedom of movement of a prosthetic foot without losing the stability of the foot and without influencing the energy storage of the prosthetic foot. In addition, a possibility should be created to take the weight of the prosthesis wearer into account, so that the highest possible buffering can take place without this being at the expense of the resilience and energy storage of the prosthesis.

Die Supination lenkt die Kraftlinie der Bodenreaktionskraft nach lateral Richtung Oberschenkelkopf, so dass es nicht zu Scherkräften in diesem Bereich kommt wie bei einer plantigraden Belastung ohne Supinationsbewegung des Prothesenfußes. Der Körperschwerpunkt kann sich symmetrischer nach rechts und links bewegen (in einer sinusoidalen, phasenverschobenen Schwingung). Zusätzlich soll ein seitengleichstellendes Kipp- und Druckmoment im Bereich der Innenseite des Prothesenfußes, unterhalb des Pyramidenadapters, erreicht werden. Da ein Mensch mit Amputation des Fußes, Unterschenkels oder Oberschenkels entweder keine oder nur noch unzureichende Unterschenkel- und Fußmuskeln hat, ist weder ein Ausgleichen von kleinsten Bewegungen des Prothesenfußes durch unebenen Untergrund noch ein Lenken der Bewegung des Prothesenfußes möglich. Wenn ein Kippmoment im medialen Bereich ausgelöst wird, ergibt sich eine Kraftlenkung nach lateral. Diese muss an der lateralen Seite des Prothesenfußes abgefangen werden, da keine aktive Muskulatur mehr vorhanden ist, die dies bewerkstelligen könnte. Aus diesem Grund muss die ausgelöste Impulsrichtung von medial in die Supination von einem Gegenmoment in die Pronation auf der lateralen Seite aufgefangen werden.The supination directs the line of force of the floor reaction force laterally towards the head of the femur so that there are no shear forces in this area as with a plantigrade load without a supination movement of the prosthetic foot. The body's center of gravity can move more symmetrically to the right and left (in a sinusoidal, phase-shifted oscillation). In addition, a tilting and pressure torque equal to the sides should be achieved in the area of the inside of the prosthetic foot, below the pyramid adapter. Since a person with amputation of the foot, lower leg or thigh either has no or only insufficient lower leg and foot muscles, it is neither possible to compensate for the smallest movements of the prosthetic foot through uneven ground nor to steer the movement of the prosthetic foot. If a tilting moment is triggered in the medial area, this results in a lateral force steering. This must be intercepted on the lateral side of the prosthetic foot, as there are no longer any active muscles that could do this. For this reason, the triggered impulse direction from medial to supination must be absorbed by a counter-torque in pronation on the lateral side.

Zudem ist aus unserer Sicht ein gewichtsangepasstes, leichtes Einsinken in den Prothesenfuß, welches durch die Energierückgewinnung beim Zehenabstoß wieder freigegeben wird und welches damit der natürlichen Federwirkung des Fußgewölbes entspricht, unabdingbar für ein ein ökonomisches, entspanntes und harmonisches Gehen.In addition, from our point of view, a weight-adjusted, slight sinking into the prosthetic foot, which is released again by the energy recovery when toe off and which thus corresponds to the natural spring effect of the arch of the foot, is essential for economical, relaxed and harmonious walking.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen Ober- und Basisteil mindestens ein kraftführendes, festes Element eingebaut wird, und dass 3 Füllstücke eingefügt sind, die im Vorfuß, Mittelfuß und Fersenbereich die Kraft ebenfalls lenken und ein gewichtsangepasstes, in sich greifendes Energiespeichern, Puffern und Weiterleiten ermöglichen, wie in den Schutzansprüchen beschrieben.To solve this problem, the invention provides that at least one force-carrying, fixed element is installed between the upper and base part, and that 3 filler pieces are inserted, which also direct the force in the forefoot, metatarsus and heel area and a weight-adjusted, self-engaging energy store, Enable buffering and forwarding as described in the protection claims.

Für die Beurteilung der balancierten Impulse von prothetisch versorgter sowie gesunder Seite sind mathematische Ansätze des seitengleich arbeitenden Koppelgetriebes analogiebildend ausschlaggebend, gerade aufgrund des Fehlens der anatomischen Struktur des Fußes, Unterschenkels oder Beines. Das Schwingungsmoment muss gelenkt werden, um einen gleichseitigen Impuls von rechter und linker Seite zu erhalten.For the assessment of the balanced impulses from the prosthetically fitted and healthy side, mathematical approaches of the coupling gear working on the same side are decisive, due to the lack of the anatomical structure of the foot, lower leg or leg. The moment of oscillation has to be steered in order to receive an equilateral impulse from the right and left side.

Ziel der Erfindung ist es, aus einer ungerichteten, zweidimensionalen Bewegung beim Gehen eine geführte Zirkulärbewegung zu machen zur optimale Kraftübertragung auf die Gegenseite, um sicher, ökonomisch, störungs- und schmerzfrei gehen zu können.The aim of the invention is to turn an undirected, two-dimensional movement while walking into a guided circular movement for optimal power transmission to the opposite side, in order to be able to walk safely, economically, without disturbance and pain.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Fußprothese hat in allen Ausführungsformen ein zwischen einem Basisteil mit verstärkender Fußplatte und einem Oberteil eingefügten festen bis festelastischen Zwischenteil sowie einer in den Hohlräumen zwischen diesen 3 Schichten liegenden Kombination aus weichelastischen Füllelementen, welche beim Gehen Kontakt mit mindestens einem der drei festen Elemente haben. Bestandteil jeder Ausführungsform ist auch eine Adaptervorrichtung, mit welcher der Prothesenfuß am Unterschenkelrohr befestigt wird.The present foot prosthesis has in all embodiments a firm to firm elastic intermediate part inserted between a base part with a reinforcing footplate and an upper part as well as a combination of soft elastic filling elements lying in the cavities between these 3 layers, which have contact with at least one of the three fixed elements when walking. Each embodiment also includes an adapter device with which the prosthetic foot is attached to the lower leg tube.

Der feste Rahmen der Prothese besteht aus einem geschlossenen Rahmen, wobei das Basisteil und das Oberteil im Vorfußbereich und im Bereich des Anschlussadapters zum Unterschenkelrohr verbunden sind und der Rahmen im rückwärtigen Teil (entsprechend der Achillessehe beim gesunden Fuß) offen ist, um ein Verschieben der Bauteile zu ermöglichen. Das Material, aus dem der Rahmen besteht, ist bevorzugt ein Kohlefaserverbundswerkstoff (Carbon), der sowohl fest, als auch robust und lange haltbar, aber auch energiespeichernd und energieabgebend ist. Das Zwischenteil ist am Unterteil befestigt (bevorzugt verschraubt) und dient der besseren Kraftübertragung von Rückfuß zu Vorfuß beim Gehen, wobei das Zwischenteil gerade oder konkav oder konvex ausgebildet sein kann als Platte oder in weiterer Ausführung zum Beispiel als Dreieck (von der Seite betrachtet).The fixed frame of the prosthesis consists of a closed frame, whereby the base part and the upper part are connected in the forefoot area and in the area of the connection adapter to the lower leg tube and the frame in the rear part (corresponding to the Achilles' marriage in healthy feet) is open to allow the components to be moved to enable. The material from which the frame is made is preferably a carbon fiber composite material (carbon) that is both solid, robust and durable, but also stores and emits energy. The intermediate part is attached to the lower part (preferably screwed) and is used for better power transmission from rearfoot to forefoot when walking, whereby the intermediate part can be straight or concave or convex as a plate or, in a further embodiment, for example as a triangle (viewed from the side).

Die zweite beispielhafte Ausführungsform des Rahmens ist eine offene Form, wobei Basis- und Oberteil in dieser Variante im Vorfußbereich offen sind. Das Zwischenteil muss nicht am Rahmen befestigt sein. Es ergeben sich 2 Rotationsimpulse innerhalb der Prothese beim Gehen, so dass diese Form der Versorgung nicht bei neurologischen oder älteren Patienten gewählt werden sollte. Eine Anpassung der Härte der Bauteile ist durch eine Anpassung der Dicke des Carbons möglich.The second exemplary embodiment of the frame is an open shape, with the base and upper part in this variant being open in the forefoot area. The intermediate part does not have to be attached to the frame. There are 2 rotation impulses within the prosthesis when walking, so this form of supply should not be chosen for neurological or elderly patients. The hardness of the components can be adjusted by adjusting the thickness of the carbon.

Bei beiden Ausführungsformen (geschlossen und offen) befindet sich unterhalb des Anschlussadapters eine Gewölbekonstruktion, die mit wenig Gewicht die Stabilität deutlich erhöht und durch die bevorzugte Ausfertigung als Carbonteile eine Speicherung von Auftrittsenergie ermöglicht. Wie die einzelnen Gewölbestrukturen angeordnet sind, ist nicht festgelegt. Diese können beispielsweise kreisartig, dreieckig, ellipsenförmig sein.In both embodiments (closed and open) there is a vaulted structure underneath the connection adapter, which significantly increases the stability with little weight and, thanks to the preferred construction as carbon parts, enables the storage of step energy. How the individual vault structures are arranged is not specified. These can be circular, triangular, elliptical, for example.

Ergänzt werden können die Rahmen der Prothese noch durch eine Ristspange, welche ebenfalls bevorzugt aus Carbon oder Metall gefertigt sein kann. Diese befindet sich unterhalb des Anschlussadapters und dient der erleichterten Abrollbewegung und Verwindung des Schuhs beim Gehen. Die Spange ist in etwa so breit wie der Rahmen des Prothesenfußes und reicht bis etwa zur Hälfte des Prothesenfußes und folgt der Form des Oberteils, kann gerade, konvex oder konkav sein.The frame of the prosthesis can also be supplemented by an instep brace, which can also preferably be made of carbon or metal. This is located below the connection adapter and serves to facilitate the rolling movement and twisting of the shoe when walking. The clasp is about as wide as the frame of the prosthetic foot and extends to about half of the prosthetic foot and follows the shape of the upper part, can be straight, convex or concave.

Unterhalb des Rahmens befindet sich eine asymmetrisch angeordnete Fußplatte aus einem Werkstoff mit ähnlichen Eigenschaften und Shorehärte wie die des Prothesenrahmens und welche der Erhöhung der Stabilität beim Gehen dient.Below the frame there is an asymmetrically arranged footplate made of a material with similar properties and Shore hardness as those of the prosthesis frame and which serves to increase stability when walking.

Zwischen Oberteil, Zwischenteil und Basisteil liegen verschiedene Füllelemente, wobei eine Kombination aus 3 Elementen ergänzt werden kann durch weitere kleinere Elemente in den Hohlräumen des festen Rahmens. Diese sind nebeneinander und/oder überlappend übereinander angeordnet und dienen der Kraftweiterleitung vom Rückfuß beim Fersenauftritt zum Vorfuß beim Zehenabstoß. Alle Elemente sind niveaugleich zum Rahmen, können seitlich herausragen oder schmaler sein als der Rahmen, sich innerhalb des Einzelelements verjüngen oder verbreitern und verschiedene Shorehärten aufweisen. Das Vorfußfüllelement kann sich nach vorne verbreitern und in diesem Bereich einem natürlichen Zehenbogen nachempfunden sein. Die einzelnen Füllelemente haben beispielsweise eine dem Prothesenrahmen folgende Form, sind keilartig, block- oder trapezförmig. Durch die Flexibilität der elastischen Bauteile ist zum einen eine Gewichtsanpassung an den Träger möglich, zum anderen ermöglicht das Material einen variablen Auftritt des Fußes, der dem Auftritt eines natürlichen Fußes ähnelt. Das Material ist hart- bis weichelastisch, verändert seine Form unter Belastung nur minimal und kann angepasst an das Gewicht des Trägers reversibel oder fest mit der Fersennase und/oder dem Basisteil verbunden sein. Die Überschneidungszone und damit die Serienschaltung von Biegesteifigkeiten zwischen Fersenfüllelement und Mittelfußfüllelement ist klein oder besteht gar nicht, der Überschneidungsbereich zwischen Mittelfuß- und Vorfußfüllelement ist weich und lang. Die Füllelemente sind flächige, mit dem Rand der festen Teile abschließende, leicht über- oder unterragende Bauteile, die im Bereich der Ferse, im Mittelfuß und im Zehenbereich an mindestens einer Seite mit einem der festen Teile verbunden, beispielsweise verklebt oder verschraubt werden. Die Füllelemente bestehen aus einem ausreichend weichen und elastischen Elastomer, welches seine Form unter Belastung nur unwesentlich ändert und nach Belastung wieder in seine Ursprungsform zurückkehrt. Die Füllelemente werden an das Gewicht und die Bedürfnisse im Alltag des Trägers angepasst und sind so weich, dass ein flexibles und komfortables Gehen möglich ist, ohne zu viel an der Federwirkung der festen Bauteile zu verändern. Durch den frühen Kontakt des Rahmend mit den Füllelementen verändert sich die Biegesteifigkeit. Damit eröffnet sich dem Prothesenträger die Möglichkeit, eine gewichtsangepasste, individuell komfortable, aber dennoch energieoptimierte Versorgung im Fußbereich zu schaffen, die dem natürlichen Abroll-, Puffer- und Federverhalten eines gesunden Fußes entspricht.There are various filling elements between the upper part, intermediate part and base part, whereby a combination of 3 elements can be supplemented by further smaller elements in the cavities of the fixed frame. These are arranged next to one another and / or overlapping one above the other and serve to transfer forces from the rearfoot when the heel is struck to the forefoot when the toe is pushed off. All elements are at the same level as the frame, can protrude laterally or be narrower than the frame, taper or widen within the individual element and have different Shore hardnesses. The forefoot filling element can widen towards the front and in this area be modeled on a natural toe arch. The individual filling elements have, for example, a shape following the prosthesis frame, are wedge-like, block-shaped or trapezoidal. Due to the flexibility of the elastic components, on the one hand, the weight can be adapted to the wearer, and on the other hand, the material enables the foot to step on differently, which is similar to a natural foot. The material is hard to soft elastic, changes its shape only minimally under load and can be reversible or firmly connected to the heel nose and / or the base part, adapted to the weight of the wearer. The overlap zone and thus the series connection of bending stiffnesses between the heel filling element and the metatarsal filling element is small or does not exist at all, the overlap area between the metatarsal and forefoot filling element is soft and long. The filling elements are flat, slightly protruding or protruding components that end with the edge of the fixed parts and that are connected to one of the fixed parts on at least one side, for example glued or screwed, in the area of the heel, metatarsus and toe area. The filling elements consist of a sufficiently soft and elastic elastomer, which changes its shape only insignificantly under load and returns to its original shape after loading. The filling elements are adapted to the weight and the needs of the wearer in everyday life and are so soft that flexible and comfortable walking is possible without changing too much the spring effect of the solid components. The bending stiffness changes due to the early contact between the frame and the filling elements. This opens up the possibility for the prosthesis wearer to have a To create weight-adjusted, individually comfortable, yet energy-optimized supply in the foot area that corresponds to the natural rolling, buffering and spring behavior of a healthy foot.

Ergänzt werden können alle Ausführungsformen durch kleine, schalenartige weich- bis hartelastische Spangen an der medialen und lateralen Seite. Diese dienen der Erhöhung der dreidimensionalen Bewegung beim Fersenaufsatz (mediales Kippen) und Führen zur Außenseite des Fußes und dem Abbremsen dieser Bewegung nach außen und Lenken Richtung Großzehenbereich (laterales Lenken). Diese kleinen Spangen werden an das mediale Basisteil der geschlossenen Ausführungsform im Bereich unterhalb des Anschlussadapters im Auftrittsbereich angebracht (beispielsweise angeklipst), an das Fersenelement der offenen Ausführungsform im gleichen Bereich angebracht (beispielsweise geklebt) und an die Fußplatte an der lateralen Seite angebracht (geklipst, geklebt oder ähnliches).All embodiments can be supplemented by small, shell-like soft to hard elastic braces on the medial and lateral side. These serve to increase the three-dimensional movement when heel attachment (medial tilting) and guide to the outside of the foot and to slow this movement outwards and steer towards the big toe area (lateral steering). These small clasps are attached to the medial base part of the closed embodiment in the area below the connection adapter in the step area (for example, clipped on), attached to the heel element of the open embodiment in the same area (for example, glued) and attached to the footplate on the lateral side (clipped, glued or similar).

Gemäß der Bodenreaktionskraft ist das Ziel, mit den Füllelementen im Fersenbereich das 1,2fache, im Mittelfußbereich das 0,8fache und im Vorfußbereich das 1,0fache des Körpergewichts des Probanden an Bodenreaktionskraft zu erhalten. In diesem Sinne müssen beim Orthopädietechniker die einzelnen Füllelemente angepasst werden.According to the floor reaction force, the goal with the filling elements in the heel area is 1.2 times the floor reaction force, in the metatarsal area 0.8 times and in the forefoot area 1.0 times the body weight of the test person. In this sense, the individual filling elements must be adapted by the orthopedic technician.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Fußprothese, welche aus einem Oberteil (2), verbunden mit einem Basisteil (1), einem Zwischenteil (3), einem Anschlussteil (4) an den Unterschenkel (Anschlussadapter) und einer Fußplatte besteht. Der Rahmen besteht aus einem Carbon- oder Kohlefaserverbundwerkstoffteil und hat eine geschlossene Form mit einem umlaufenden Bügel, wobei Oberteil und Basisteil im Zehenbereich und unterhalb des Anschlussadapters verbunden sind und im Bereich der physiologischen Achillessehne offen und gegeneinander verschiebbar sind. Im Bereich des Anschlusses an den Unterschenkeladapter befindet sich ein kreuzgewölbeartiger, freitragender, tragwerksartiger Aufbau (10) zur Erhöhung der Stabilität, zur Energieoptimierung, ohne dabei das Gewicht des Fußes zu sehr zu erhöhen. Das Zwischenteil ist am Unterteil befestigt (bevorzugt verschraubt) und dient der besseren Kraftübertragung von Rückfuß zu Vorfuß beim Gehen, wobei das Zwischenteil gerade oder konkav oder konvex ausgebildet sein kann als Platte oder in weiterer Ausführung zum Beispiel als Dreieck (von der Seite betrachtet). 1 shows an exemplary embodiment of a foot prosthesis, which consists of an upper part ( 2 ), connected to a base part ( 1 ), an intermediate part ( 3 ), a connector ( 4th ) on the lower leg (connection adapter) and a footplate. The frame consists of a carbon or carbon fiber composite part and has a closed shape with a circumferential bracket, with the upper part and base part being connected in the toe area and below the connection adapter and being open and mutually displaceable in the area of the physiological Achilles tendon. In the area of the connection to the lower leg adapter there is a cross-vault-like, self-supporting, supporting structure-like structure ( 10 ) to increase stability, to optimize energy without increasing the weight of the foot too much. The intermediate part is attached to the lower part (preferably screwed) and is used for better power transmission from rearfoot to forefoot when walking, whereby the intermediate part can be straight or concave or convex as a plate or, in a further embodiment, for example as a triangle (viewed from the side).

Das Basisteil setzt beim Gehen mit dem hinteren Teil auf, dieses Ende bildet das Fersenteil, wobei das Fersenteil mit einer Fersenkappe aus einem Werkstoff, der eine geringere Shorehärte aufweist als das Basisteil, versehen sein kann.The base part touches down with the rear part when walking, this end forms the heel part, it being possible for the heel part to be provided with a heel cap made of a material that has a lower Shore hardness than the base part.

Diese Form eignet sich aufgrund der hohen Stabilität für ältere Menschen, neurologische Patienten oder beidseitig versorgte Patienten, da im Inneren des Prothesenfußes wenig Rotation entsteht.Due to its high stability, this shape is suitable for elderly people, neurological patients or patients receiving care on both sides, as there is little rotation inside the prosthetic foot.

2 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Fußprothese aus 1, welche ergänzt wird durch eine Ristspange (5). Die Befestigung der Ristspange befindet sich zwischen dem Anschlussadapter (4) und dem Oberteil (1). Die Ristspange verläuft parallel oder nahezu parallel zum Oberteil und endet bevorzugt im Bereich der Mitte des Prothesenfußes, kann jedoch auch länger oder kürzer sein. 2 shows a further exemplary embodiment of the prosthetic foot from 1 , which is supplemented by an instep brace ( 5 ). The fastening of the instep clip is located between the connection adapter ( 4th ) and the top ( 1 ). The instep brace runs parallel or almost parallel to the upper part and preferably ends in the area of the middle of the prosthetic foot, but it can also be longer or shorter.

Die Ristspange dient der Aktivierung und Öffnung des Schuhgelenks und der Kraftübertragung, so dass der Schuh auch mit Prothesenfuß ähnlich einem gesunden Fuß bewegt werden kann. Die Ristspange ist aus einem harten Material gefertigt, welches unter Last nicht nachgibt (bevorzugt Carbon oder Metall).The instep brace is used to activate and open the shoe joint and to transmit power, so that the shoe can be moved similarly to a healthy foot even with a prosthetic foot. The instep clip is made of a hard material that does not give way under load (preferably carbon or metal).

3 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform eines Prothesenfußes, welcher aus einem Oberteil (2) und einem Basisteil (1) besteht, wobei die beiden Bauteile im Bereich des Anschlussadapters (4) über eine Gewölbestruktur verbunden sind (10) und wobei eine Fersennase (12) Richtung Boden geführt wird, die jedoch keinen Kontakt mit dem Boden hat (auch nicht unter Belastung). Zwischen Basis- und Oberteil liegt ein Zwischenteil (3), welches nicht mit dem äußeren Rahmen verbunden sein muss, sondern mit den in den weiteren Abbildungen dargestellten Füllelementen verbunden sein kann. 3 shows a second exemplary embodiment of a prosthetic foot, which consists of an upper part ( 2 ) and a base part ( 1 ), whereby the two components in the area of the connection adapter ( 4th ) are connected via an arch structure (10) and a heel nose ( 12th ) Towards the ground, which however has no contact with the ground (not even under load). Between the base and the top there is an intermediate part ( 3 ), which does not have to be connected to the outer frame, but can be connected to the filling elements shown in the other figures.

4 zeigt in einer beispielhaften Darstellung die Ergänzung der festen Bauteile mit elastischen Füllelementen. In der Regel sind 3 Füllelemente eingebracht, die abwechselnd oder überlagernd angebracht sind und fest mit mindestens einem Tel des Rahmens verbunden sind. Die Füllelemente dienen der Pufferung der Auftrittsenergie, deren Speicherung und Weiterleitung zum Vorfußbereich, wo die Energie freigegeben wird und dem Träger ein energieeffizientes Gehen ermöglicht. 4th shows in an exemplary representation the addition of the fixed components with elastic filling elements. As a rule, 3 filling elements are introduced, which are attached alternately or superimposed and are firmly connected to at least one part of the frame. The filling elements serve to buffer the step energy, store and forward it to the forefoot area, where the energy is released and enables the wearer to walk in an energy-efficient manner.

Durch die Flexibilität der elastischen Bauteile ist zum einen eine Gewichtsanpassung an den Träger möglich, zum anderen ermöglicht das Material einen variablen Auftritt des Fußes, der dem Auftritt eines natürlichen Fußes ähnelt. Das Fersenfüllelement (7) befindet sich im Bereich der natürlichen Ferse, im hinteren Bereich des Prothesenfußes, unterhalb des Anschlussadapters (4). Es erstreckt sich maximal bis zur Hälfte des Prothesenfußes und kann die Rahmenkonstruktion überragen, schmaler oder auf gleicher Höhe sein. Die Unterseite des Fersenelements ist gerade, geschrägt oder leicht gerundet, so dass ein weiches Abrollen möglich ist. Das Material ist hart- bis weichelastisch, verändert seine Form unter Belastung nur minimal und kann angepasst an das Gewicht des Trägers reversibel oder fest mit der Fersennase (12) und/oder dem Basisteil (1) verbunden sein. Das Mittelfußelement (8) erstreckt sich überlappend zum Fersenfüllelement oder nacheinander angeordnet vom distalen Ende des Rückfußes über den Mittelfuß bis in den Vorfuß, kann ebenso wie das Fersenelement niveaugleich, über- oder unterragend zum Rahmen sein, besteht ebenfalls aus einem hart- bis weichelastischen Material, was seine Form unter Belastung kaum ändert und nach Belastung in der Ausgangstellung zurückkehrt und kann eine andere Shorehärte aufweisen als das Fersenfüllelement und das Vorfußfüllelement. Es liegt zwischen Oberteil (2) und Zwischenteil (3) und kann eine schräg nach vorne zulaufende Form haben, die jedoch nicht symmetrisch sein muss, sondern auch gebogen oder der Form der Rahmenteile folgend sein kann. Das Vorfußfüllelement (9) hat ebenfalls eine schräge oder leicht gebogene Form, die jedoch nach vorne höher wird und vorne spitz zulaufend oder beispielsweise abgerundet sein kann. Angeordnet ist das Vorfußelement überlappend zum Mittelfußelement (8), jedoch unterhalb des Basisteils (1), zwischen Basisteil und Fußplatte (6).Due to the flexibility of the elastic components, on the one hand, the weight can be adapted to the wearer, and on the other hand, the material enables the foot to step on differently, which is similar to a natural foot. The heel filler ( 7th ) is located in the area of the natural heel, in the rear area of the prosthetic foot, below the connection adapter ( 4th ). It extends up to a maximum of half of the prosthetic foot and can protrude beyond the frame construction, be narrower or be at the same height. The underside of the heel element is straight, beveled or slightly rounded so that it can be rolled off smoothly. The material is hard to soft elastic, changes its shape only minimally under load and can be adjusted to the weight of the wearer reversibly or firmly with the heel nose ( 12th ) and / or the base part ( 1 ) be connected. The metatarsal element ( 8th ) extends overlapping to the heel filling element or arranged one after the other from the distal end of the rear foot over the metatarsus to the forefoot, can be at the same level as the heel element, above or below the frame, and also consists of a hard to soft elastic material, whatever its shape hardly changes under load and returns to the starting position after loading and can have a different Shore hardness than the heel filling element and the forefoot filling element. It lies between the upper part ( 2 ) and intermediate part ( 3 ) and can have a shape tapering towards the front, which however does not have to be symmetrical, but can also be curved or follow the shape of the frame parts. The forefoot filling element ( 9 ) also has a sloping or slightly curved shape, which however becomes higher towards the front and can taper to a point or, for example, be rounded at the front. The forefoot element is arranged overlapping to the metatarsal element ( 8th ), but below the base part ( 1 ), between the base part and the base plate ( 6th ).

5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer offenen Rahmenführung mit einer Zwischenplatte (3), die in dieser Darstellung mit dem Oberteil (2) verbunden ist. Die Füllelemente weisen die gleichen Eigenschaften und Anordnungen wie in Darstellung 4 beschrieben auf, wobei das Vorfußfüllelement in dieser Darstellung zwischen Oberteil und Zwischenteil, also über dem Mittelfußelement (8) angeordnet ist und nach unten Richtung Basisteil verläuft, wo es den Zehenbereich ausbildet. Es kann ebenso wie ein Zehenbogen laufen und auch dieselbe verbreiterte Form aufweisen. 5 shows an exemplary embodiment of an open frame guide with an intermediate plate ( 3 ), which in this illustration with the upper part ( 2 ) connected is. The filling elements have the same properties and arrangements as in the illustration 4th described, with the forefoot filling element in this illustration between the upper part and the intermediate part, i.e. above the metatarsal element ( 8th ) and runs downwards towards the base part, where it forms the toe area. It can run just like a toe arch and also have the same broadened shape.

Bei allen dargestellten Ausführungsformen ist eine Prothesenkosmetik nicht notwendig. Der Prothesenfuß sitzt direkt im Schuh.In all of the illustrated embodiments, cosmetic prosthesis is not necessary. The prosthetic foot sits directly in the shoe.

Zu allen Ausführungsbeispielen gesellt sich eine Fußplatte (6), wie in 6 dargestellt. Diese befindet sich nicht mittig unter dem Basisteil, sondern außermittig und nach außen im Verhältnis von 1:2 bis maximal 1:5 verschoben, wobei die Platte im Bereich des Schuhgelenks angeordnet (maximal bis zur Mitte des Fußes und bis zum Beginn des natürlichen Zehenbogens reichend) ist und dem Träger eine verbreitere Standfläche und damit mehr Sicherheit und Stabilität beim Gehen bietet. Sie ist aus einem festen Material (bevorzugt aus Carbon oder Metall) und ist mit dem Basisteil (1) fest verbunden (beispielsweise geschraubt).A base plate is added to all the exemplary embodiments ( 6th ), as in 6th shown. This is not in the middle under the base part, but off-center and shifted outwards in a ratio of 1: 2 to a maximum of 1: 5, with the plate arranged in the area of the shoe joint (reaching up to the middle of the foot and the beginning of the natural toe arch at the most ) and offers the wearer a wider standing surface and thus more safety and stability when walking. It is made of a solid material (preferably made of carbon or metal) and is connected to the base part ( 1 ) firmly connected (for example screwed).

In 7 und 8 wird visualisiert, wie die Kombination aus verschiedenen Füllelementen (7), (8), (9), (11) in die Prothese einschoben werden, um dem Träger und dem versorgenden Orthopädietechniker eine optimale und möglichst individuelle Gewichtsanpassung und Anpassung an dessen Ansprüche an seine Prothese im Alltag zu ermöglichen.In 7th and 8th it is visualized how the combination of different filling elements ( 7th ), ( 8th ), ( 9 ), ( 11 ) can be inserted into the prosthesis in order to enable the wearer and the orthopedic technician to optimally and individually adjust their weight and adapt them to their everyday demands on their prosthesis.

Claims

Prosthetic foot with a base part (1) and an upper part (2), a foot plate (6) and a proximally arranged connection device (4) for fastening the prosthetic foot to a lower leg shaft or lower leg tube and an intermediate part (3) arranged between the base and upper part, wherein these components have solid material properties and can be connected at one (open design) or two points (closed design), and the fixed frame is supplemented with a combination of at least two filling elements made of a sufficiently elastic material to transfer the forces from heel strike to toe kick , characterized in that the filling elements can be located between the upper part and the intermediate part, between the intermediate part and the base part, between the upper part and the base part or below the base part.

Prosthetic foot after Claim 1 , characterized in that between the base part (1) and the upper part (2) there is a vault-like support structure (10), for example in a circular, triangular or oval shape.

Prosthetic foot after Claim 1 or 2 , characterized in that below the connection adapter (4) and above the upper part (2) another fixed element, the instep clasp (5), is arranged in a similar course to the upper part and this extends up to a maximum of half of the prosthetic foot.

Prosthetic foot according to one of the preceding claims, characterized in that a foot plate (6) is arranged on the base part (1), which is displaced outwards asymmetrically in a ratio of 1: 2 to a maximum of 1: 5.

Prosthetic foot according to one of the preceding claims, characterized in that between the upper part (2), the intermediate part (3) and the base part (1) there are at least 2 hard to soft elastic filling elements adapted to the weight.

Prosthetic foot according to one of the preceding claims, characterized in that the filling elements end with the frame, can protrude or be narrower than the frame.

Prosthetic foot according to one of the preceding claims, characterized in that the individual components of the frame and the filling elements can have different Shore hardnesses.

Prosthetic foot according to one of the preceding claims, characterized in that the filling elements are connected to at least one frame component.