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Prothese, insbesondere Armprothese Die Erfindung betrifft Armprothesen.
Diese Prothesen können für Armamputierte, Gelähmte, Kinder mit Geburtsfehlern oder
Unfallbeschädigte verwendet werden oder auch zu dem Zweck eingesetzt werden, gefährliche
Substanzen aus der kerne zu bedienen, außerdem für mechanische Hände, für Automaten,
Roboter oder dergleichen.
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Zur Zeit gibt es rein ästhetische Prothesen, welche inert und passiv
sind; es gibt bekannte Prothesen ~die dagegen gewisse Bewegungen ermöglichen wie
das Erfassen von Gegenständen durch eine Bewegung einer bidigitalen oder tridigitalen
Hand oder Zange; diesem Ergreifen mit den steifen Fingerenden fehlt Jede Adaptation
an die Form des erfaßten Gegenstandes. Die unbeweglichen
Finger
( Ringfinger und kleiner Finger ) behindern die Bewegung; die Myo-$lektrit-Hand
genannte Perfektion, die mit einem Elektromotor arbeitet, weicher durch ein Relais
gesteuert wird, das von eintfm Verstärker betätigt wird, der aufs die Muskelströme
anspricht, behebt diese Nachteile nicht und bringt praktisch su° sätzliche Nachteile
hinsichtlich Gewicht, Nicht-Verlässlichkeit und Geräusch mit sich.
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Genauer gesagt, eine Armprothese müßte sieben ° unten genauer beschriebene
- Greifvorgänge ermdglichen, das Erfassen mit den Eingerenden, das Erfassen mit
der Handfläche, das seitliche Greifen, das Greifen eines Zylinders, das Greifen
eines Kegels, das Greifen einer Kugel, das Erfassen eines Griffes: die bekannten
Prothesen realisieren ein oder zwei dieser Greifvorgänge, manchmal drei oder vier;
keine führt zum Erfassen eines Kegels Foch zum Erfassen einer Kugel.
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Diese bekannten Prothesen bieten noch einen weiteren Nachteil, nämlich
die Steifheit des Handgelenkes, wodurch die Möglichkeiten des Amputierten begrenzt
werden; er kann seine Hand nicht in eine gtinstige Position bringen, um den zu nehmenden
Gegenstand zu erfassen und er kann ihn nicht heben ohne ihn zu neigen, was oft,
beispielsweise beim Trinken aus einem Glas, unzumutbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme sollen diese Nachteile eliminiert
werden und bei gewissen Ausführungsformen der Erfindung sollen diese sieben Greifvorgänge
insgesamt,
in anderen AuBf~hrungstormen nach der Erfindung sechs der sieben Greifvorgänge ermöglicht
werden.
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Gegenstand der Erfindung ist somit eine Prothese, bei der der Greifvorgang
doppelt auto-adaptis an die Form des zu nehmenden Gegenstandes ist, d. h., wobei
nicht nur Jeder der Finger mit Jedem Finger glied sich auf diesem Gegenstand legt
( beispielweise ein zylindrisches Glas ), wobei vielmehr auch die Hand sich transversal
auf diesem Gegenstand formt ( beispielsweise ein Glas mit Stiel ).und deren Handgelenk
oder -wurzel gelenkig ist, wodurch es möglich wird, die Hand in eine günstige Position
zu bringen, um den Gegenstand zu erfassen und ihn anzuheben ohne ihn zu neigen.
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Somit umfaßt die Randprothese nach der Erfindung ein Skelett, aus
Metall oder aus Plastik , mit gelenkigen Fingergliedern, die mit geformtem Schaumgummi,
der von einer Haut aus armierten Elastomeren überzogen ist, umhüllt ist, wobei auf
ihrer Handrückenseite Zugfedern vorgesehen sind, welche die Finger in Offenstellung
rückstellen und wobei auf ihrer Handflächenseite Nylondrähte, die in nachgiebigen
Hüllen gleiten, vorgesehen und an den äußersten Pingergliedern befestigt sind, wobei
die drei Fingerglieder Jedes Fingers ( zwei für den Daumen ) untereinander ohne
seitliches Spiel für Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger und mit seitlichem Spiel
für Ringfinger und kleiner finger gelenkig sind. Die Handfläche umfaßt ein Basisteil,
welches fest mit einem Kno hengelenk
zur Orientierung des Handgelenkes
versehen ist und Mittelhandknochen für Daumen und Zeigefinger und gegebenenfalls
für den Mittelfinger bildet; auch vor gesehen ist ein Mittelhandknochen für Jeden
der anderen Finger, wobei die letztgenannten Mittelhandknochen an dem Basisteil
in nachgiebiger Weise befestigt sind0 Das Knochengelenk zur Orientierung des Handgelenkes
ist in regelbarer Weise fest auf der kleinen Seite eines Gelenkparallelogramms vorgesehen,
dessen beide groBe Seiten parallel zum Vorderarm verlaufen und fest bezüglich des
diesen Vorderarm umhüllenden Teils der Prothese sind und dessen andere kleine Seite
parallel zum distalen Teil des Arms gegen den Ellenbogen und fest mit dem Teil der
Prothese der diesen Arm umhellt, ist. So verschiebt sich beim Beugen des Ellenbogens
die Hand und verbleibt parallel zu sich selbst; der Patient kann ein volles Glas
erfassen und anheben ohne es ungewollt zu neigen und kann dann, indem er es neigt,
trinken. Eine Feder kann in diesem Parallelogramm vorgesehen sein, um vollständig
oder teilweise da. Gewicht der Prothese auszugleichen.
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Oben wurde dargelegt, daß der Mittelfinger mit dem zugehörigen Nittelhandknochen
oder mit der den Mittelhandknochen bildenden Basisplatte zusammenwirken kann.
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die letztgenannte Struktur sorgt für einen besseren Dreifingergriff,
wenn der Daumen den anderen Fingern gegenübersteht.
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Die Gelenkausbildungen zwischen den Fingergliedern und die des Fingerglieds
am Mittelhandknochen oder an der Basisplatte können für Jeden Finger in Form
eines
Gewebegurtbandes realisiert sein, das an Jedem Fingerglied und an dem Mittelhandknochen
oder an der Basisplatte befestigt ist. Vorzugsweise bestehen die Fingerglieder aus
zwei Teilen und sind auf das Gurtband, das hieran verklebt ist, gesteckt, wobei
das darunter befindliche Teil die Hülle hält, in der der Antriebsdraht gleitet und
wobei das darüber betladlichte Teil die Rtlckstellfeder führt. Selbstverstündlich
ist eine solche Konstruktion leichter und wirtschaftlicher als Scharniere und sorgt
für mehr Geschmeidigkeit beim Ergreifen eines Gegenstandes durch die Prothese.
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Die Befestigungen der Mittelhandknochen an der Basisplatte können
durch Federn sichergestellt sein. Vorzugsweise, Jedoch nicht notwendigerweise, können
sie durch Gewebebänder realisiert sein. Die Basisplatte und die Mittelhandknochen
können aus zwei Teilen bestehen, die sich auf die Gurtbänder ( sangles )stecken
und in lösbarer Weise, beispielsweise durch Schrauben, angebracht sein. Diese Konstruktion
ermöglicht außer den Vorteilen hinsichtlich Leichtigkeit, Wirtschaftlichkeit und
Geschmeidigkeit es, einen abgenutzten oder gebrochenen Teil zu ersetzen.
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Der Daumen kann aktiv wie die anderen Finger sein oder kann dagegen
passiv, Jedoch von Hand in seiner Stellung blockierbar sein: dies ermöglicht eine
genaue Positionierung des Daumens bezüglich der anderen Finger0 Nach einer besonderen
Ausführungsform der Erfindung kann der Daumen in einer Ebene,-die schräg gegenüber
der Ebene der anderen Finger ist, an einer ( gehöhlten ), am Ba8i8-teil
festen
Eckversteifung getragen sein; eine Federklinke und eine Verzahnung ermöglichen es,
den Daumen, beispielsweise in vier Stellungen,zu blockieren: der Daumen ist zum
Erfassen der Gegenstände großer Abmessungen weit offen I der Daumen ist wenig geöffnet
und ermöglicht es den anderen Fingern, sich gegen sich selbst zu schließen ( beispielsweise
zum Erfassen eines Werkzeugstiels ) / der Daumen steht dem Zeigefinger und Mittelfinger
für ein Erfassen mit drei Fingern ( Gegenstände kleiner Abmessung ) gegenüber t
schließlich steht der Daumen den vier anderen Fingern zum Erfassen mit der Handfläche
( flache Gegenstände, wie ein Buch oder ein Blatt Papier ) gegenüber. Dieses Greifen
kann fast vollständig das seitliche Greifen ersetzen. Andererseits erkennt man die
Wichtigkeit dieses Dreifingergriffs.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine pneumatische Betätigung der
Handprothese durch einen pneumatischen einfach wirkenden Zylinder, der über ein
Ausgleichssystem mit Waage bzw. Waagbalken und Gegengewichten oder Umlenkrollen
auf die Nylondrähte der fünf Finger oder der vier Finger ( der Daumen ist dann passiv
) einwirkt. Gegebenenfalls kann die Zylinderanordnung elektrisch durch ein Minischieberventil
betätigt werden, welches selbst ueber einen Mikrounterbrecher betätig wird1 der
empfindlich für die MhakelSormveränderungen des Stumpfes ist oder es kann eine Steuerung
über ein Minileckventil erfolgen t valve d fuite oder durch ein Drosselklappenventil,
welches durch die Drehung des Stumpfes (lang) betätigt wird. Die Speisung
mittels
Gases kann erfindungsgemäß aus festen unabhängigen Stationen, selbst aus dem Auto,
mit einer Äutonomiereserve, erfolgen, wobei letztere nur sehr begrenzt zu sein braucht.
Für Menschen die oberhalb des Ellenbogens amputiert sind,' ist erfindungsgemäß vorgesehens
die Muskelkraft der Schultern mittels einer nachgiebigen, an der Büchse festen Hülle
und mittels eines Nylondrahtes auszunützen, der an einer großen weite des Gelenkparallelogramms,
unter Positionsblockierung, befestigt ist. Vorzugsweise kann eine elektrische Zylinderanordnung
mit endloser Schnecke vorgesehen sein, wobei die Zylinderanordnung,beispielsweise
an der BUchse+ihre Stange,an einer großen Seite des Gelenkparallelogramms fest ist;
oder es kann eine pneumatische Zylinderanordnung vorgesehen sein, die beispielsweise
in gleicher Weise angebracht ist und deren Ausldsung entweder durch das Dreiwegmagnetventil
und den auf dem Bizeps angeordneten Muskelechalter (contacteur musculaire ) ausgeführt
wird oder durch einen Dreiwegschieber mit Kugeldrosselklappe, der durch einen Nylondraht
unter der Wirkung der behulterbewegungen betätigt wird.
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Die Erfindung betrifft auch Sensibilitäts oder Empfindlichkeitsfühler,
die es dem Amputierten ermöglichen, seine Handprothese außer Sichtkontrolle zu verwenden,
beispielsweise in der Dunkelheit, was dem Amputierten das Gebilde seiner Hand restituiert,
und zwar in genauer Position: diese Fühler oder Geber sind von pneumatischer Bauart
am Ende der Prothesenfinger angeordnet und die Druckänderungen, die sie erleiden,
werden durch feine Rohre auf in Kontakt mit dem Stumpf angeordnete Kapseln übertragen.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen: Fig. 1 bis 7
schematisch die sieben Greiferstellungen der Hand zeigen; Fig. 6 erinnert schematisch
an gewisse Anordnungen der menschlichen Hand; die Fig. 9 und 10 zeigen Stellungen
einer Prothesenhand nach der Erfindung; Fig. 11 ist ein Erläuterungsdetail für Stellungen
eines Fingers der Hand nach Fig. 9; Fig. 12 zeigt die Bewegung eines Fingers der
Hand nach Fig. 9, wenn der Finger auf keinerlei Hindernis trifft ;und Fig. 13 zeigt
die Bewegungen dieses Fingers, wenn er auf ein Hindernis trifft; Fig. 14 zeigt die
Bewegung des Daumens der Hand nach Fig. g; Fig. 15 ( analog Fig. 11 ) ist ein Schnitt
durch einen Finger einer anderen Prothese nach der Erfindung; Fig. 16 ist ein Schnitt
längs der Linie XVI-XVI in Fig. 15i Fig. 17 zeigt die Höhlungsbewegung der Hand
nach Fig.9;
Fig. 18 zeigt Stellungen der Handfläche nach Figo 9;
Fig. 19 (analog Fig. 18) zeigt eine andere Hand nach der Erfindung; Fig. 20 zeigt
eine weitere Hand nach der Erfindung; Fig. 21 zeigt schematisch die Bewegung eines
nach der Erfindung blockierbaren Daumens; Fig. 22 ist eine perspektivische Darstellung,
welche den Mechanismus eines erfindungsgemäß blockierbaren Daumens schematisiert,
in Fig. 23 im Schrägschnitt wiedergibt; Fig. 24 erinnert schematisch an die Bewegungen
des Handgelenks der menschlichen Hand; Fig. 25 zeigt die Bewegung des Handgelenks
der Prothese nach der Erfindung; Fig. 26 schematisiert die Stellung des Antriebszylinders
und die Befestigung der Drähte und Hüllen für die Hand nach der Erfindung; Fig.
27 zeigt analog zur Fig. 11 die Längenveränderung der Drähte; Fig. 28 zeigt eine
Prothesenhand nach der Erfindung, die ein Glas mit Stiel hält; Fig. 29 zeigt ein
Xompensationssystem mit vier Wirkungen
für die Betätigung einer
Prothese nach der Erfindung; Fig. 30 und 31 geben zwei andere Kompensationssysteme
mit fünf Wirkungen nach der Erfindung wieder; Fig. 32 zeigt ein Kompensationssystem
mit vier Wirkungen nach der Erfindung; Fig. 33 und 34 zeigen eine elektropneumatische
Betätigung einer Prothese nach der Erfindung; Fig. 35 zeigt eine mekano-pneumatische
Wirkungsweise einer Prothese nach der Erfindung; Fig. 36 zeigt eine Druckluftspeisung
einer Prothese nach der Erfindung; Fig. 37 zeigt die Wirkungsweise der Prothese
mittels der Muskelkraft der Schultern; Fig. 38 zeigt eine Wirkungsweise der Prothese
durch einen doppelt wirkenden Zylinder; Fig. 39 zeigt eine Prothesenbetätigung mit
Dreiwegs-Kugeldrosselklappenschieber; Fig. 40 zeigt eine Betätigung der Prothese
mittels tugeldrosselklappenschieber, der durch den Zug der Schutt ern betätigt wird;
Fig. 41 zeigt einen inpfindliohkeitafllhler oder -geber für die Prothesenhnnd nach
der Erfindung.
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Mit Bezug auf die Fig. 1 bis 7, welche die sieben Greifstellungen
wiedergeben, welche die normale Hand ausführt und welche die Prothese nach der Erfindung
insgesamt nach einer Ausführungsform, teilweise insgesamt nach anderen Ausführungen
sicherstellt, zeigt Fig. 1 das Greifen mit den Fingerspitzen, d. h. das Greifen
eines dünnen und flachen Gegenstandes zwischen dem Ende der Fingerspitzen und dem
gegenüberstehenden Daumen; Fig. 2 zeigt das Greifen mit der Handfläche, d. h01 das
Greifen eines Gegenstandes wie einer Schachtel zwischen den Handflächen von Fingern
und Daumen;Fig. 3 zeigt das seitliche Greifen, d.h., das Greifen zwischen der Seite
des Zeigefingers und dem Daumen; Fig. 4 zeigt das Greifen eines Zylinders f gewöhnliche
Gläser ); Fig7 5 zeigt das Greifen eines Gegenstandes im wesentlichen konischer
Form, beispisisweise eines Glases mit Stiel wie dargestellt; Fig. 6 zeigt das Greifen
einer Kugel und Fig. 7 zeigt das hakenförmige Greifen, beispielsweise eines Koffergriffs
wie dargestellt.
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Nach Fig. 8 der Zeichnungen umfaßt die menschliche Hand ein Skelett
aus länglichen Knochenfingergliedern 1, wobei auf der Handrückenseite Strecksehnen
und auf der Handrückenseite Beugesehenen 5 vorgesehen sind. Nach den Fig. 9 und
10 umfaßt die Handprothese nach der Erfindung wie man sieht, ein Skelett aus Metall
oder Kunststoff mit Gelenkfingergliedern 7, die von geformtem Schaumgummi umhüllt
sind, der mit einer Haut aus armiertem Elastomeren mit Nagelimitationen aus Rhodoid
und auf der Handrückenseite Zugfedern 69 welche die Finger in offene Stellung zurückstellen
und auf der Handflächenseite Nylondrähteill, welche in Hüllen 13 gleiten und an
den
äußersten Fingergliedern 15 befestigt sind.
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Nach Fig. 11 umfaßt der Finger der Handprothese nach der Erfindung
ein Fingerglied 7, das bei 17 an einem Mittelhandknochen 19 gelenkig ist, ein mittleres
Fingerglied 21, das bei 23 am Fingerglied 7 gelenkig ist und ein äußerstes Fingerglied
152 das bei 25 an dem mittleren Fingerglied 21 angelenkt ist. In Ruhe liegt die
Ebene #Y der Gelenke 17, 23, 25 parallel zur Achse XX der Zugfeder 9, während sie
einen Winkel von etlichen Grad mit der Achse ZZ des Nylondrahtes 11 bildet. Wenn
somit ein Zug auf den Nylondraht 11 ausgeübt wird und wenn der Finger nicht auf
ein Hindernis trifft ( Fig. 12 ), so biegt er sich aufeinanderfolgend gegen den
Mittelhandknochen 19, das Fingerglied 7a, das mittlere Fingerglied 21b und das äußerste
Fingerglied 15c; wenn dagegen der Finger auf ein Hindernis trifft (Fig. 13), so
biegt er gegebenenfalls das äußerste Fingerglied 15a, das mittlere Fingerglied 21b,
das Fingerglied 7c entsprechend einer Entwicklungsbewegung, die stark benachbart
der natürlichen Bewegung ist.
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Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger haben also Gelenke ohne seitliches
Spiel, um einen festen Dreifingergriff zu ermöglichen, während kleiner Finger und
Goldfinger seitliches Spiel haben, um sich bezüglich der Handfläche nach innen zu
falten und nicht die Wirkung der anderen drei Finger zu beeinträchtigen.
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Einerseits verschiebt sich der Daumen, der natürlich nur zwei Fingerglieder
hat, in einer einen Winkel mit der Handfläche bildenden Ebene (Fig. 14) entsprechend
seiner den anderen Finger gegenüberstehenden Funktion.
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Bezug genommen wird nun auf Fig. 15 ( analog Fig.11 ) und den Schnitt
nach Fig. 16: nach dieser anderen Ausführungsform
nach der Erfindung
sieht man den Mittelhandknochen 19, das Fingerglied 7, das mittlere Fingerglied
21, das äußerste Fingerglied 15, die Zugfeder 9 und den Nylonfaden 11S welche in
Hüllen 13 gleiten; nach der vorliegenden Ausführungsform jedoch werden die Gelenkausbildungen
zwischen den Fingergliedern durch ein Gewebegurtband 18 sichergestellt und jedes
Fingerglied oder mittleres Fingerglied bzw. äußerster Fingerglied, beispielsweise
das in Fig. 2 dargestellte Fingerglied 7 besteht aus zwei Teilen, die auf das Gurtband
18 gesteckt sind, welches hieran verklebt ist, wobei das untere Teil 7 die Hülle
13 hält und das obere Teil 8 die Feder 9 führt.
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Um eine seitliche Verschiebung der Finger oder eine Höhlung der Hand,
wie Fig. 17 zeigt, zu ermöglichen und eine bessere Umschließung des Gegenstandes
zu lauben, umfaßt die Handfläche dieser Handprothese nach der Erfindtung ( Fig.
18) ein Basisteil 31, welches fest mit einem Knochengelenk 33 zur Orientierung des
Handgeenkes verbunden ist und die Mittelhandknochen 19 von Daumen und Zeigerfinger
bildet. Die Mittelhandknochen 19 des Mittelfingers, des kleinen Fingers und des
Ringfingers sind federnd an dem Basisteil 31 durch Feder 35 befestigt.
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Nach der in Fig. 19 ( analog zur Fig. 18) dargestellten Ausführungsform
der Erfindung sieht man wieder das mit dem zur Orientierung des Handsgelenks dienenden
Knochengelenk feste Basisteil sowie die Mittelhandknochen 19 vom Ringfinger und
kleinem Finger mit ihren Jedem 35; hier jedoch bildet das Basisteil 32 die Mittelhandknochen
nicht nur des Daumens und des Zeigefingers sondern auch des Mittelfingerso Nach
einer abgeänderten Ausführungsform Figo 20)
können die Federn 35
durch Gewebegurtbänder 36 analog den Gurtbändern 18 der Finger ersetzt werden und,
könneun'wie bereits beschrieben und dargestellt'angebracht sein.
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Fig. 20 zeigt im übrigen eine demontierbare Montage des Basisteiles
32 aus zwei Teilen, die durch Schrauben 34 vereinigt sind und leicht das Ersetzen
des abgenutzten oder gebrochenen Teils erm,öglichen.
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Der Daumen der Prothese kann, wie bereits erwähnt, aktiv sein, wie
die anderen Finger oder dagegen passiv sein, jedoch von Hand, beispielsweise in
vier Positionen blockierbar sein: nach Fig. 21 bewegt sich der Daumen in einer Ebene,
die einen Winkel p mit der Ebene der vier anderen Finger bildet. Nach den Figuren
22 und 23 trägt das Baßisteil X eine schräge Eckversteifung 40,auf der das Fingerglied
38 des Daumens bei 42 verschwenkt; das Fingerglied 38 trägt eine Federklinke 44,
die mit einer Verzahnung 46, Eckversteifung 40 und einer Rückstellfeder 48 zusammenwirkt;
das mittlere Fingerglied 52, das bei 54 an dem Fingerglied 38 angelenkt ist, ermöglicht
es, indem man von Hand gegen die Wirkung seiner Rückstellfeder 56 dreht, die Klinke
44 zu öffnen und den Daumen zu strecken.
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Das Knochengelenk 33 zur Orientierung des Handgelenks ist in von Hand
regelbarer Weise fest am vorderen Armteil der Prothese. Selbstverständlich wäre
eine Bewegung des Handgelenks in sämtlichen Ebenen ideal (Fig. 24), Jedoch allein
die Bewegung des Handgelenks in der durch den Vorderarm und den Arm gebildeten Ebene
P kann nicht durch eine Drehung der Schulter kompensiert werden: nach der Erfindung
(Fig. 25) ist dieses Knochengelenk
33 der Handprothese in regelbarer
Weise fest mit der kleinen Seite 41 eines verformbaren Parallelogramms verbunden,
dessen beide große Seiten 43 und 45 parallel zum Vorderarm 47 und fest bezüglich
des Teils der Prothese sind, welche diesen Vorderarm 47 umhüllt und dessen kleine
Seite 49 parallel zum distalen Teil des Oberarmknochens oder des Armes 51 und fest
bezüglich des Teils 53 der Prothese, welche diesen Arm 51 umhüllt, ist. So bringt
das Beugen des Ellenbogens das Beugen des Handgelenks bei dieser Bewegung mit sich
und- die Hand verbleibt parallel zu sich selbst. Eine Feder 55 ermöglicht es, das
Gewicht der Prothese teilweise oder völlig auszugleichen.
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Im folgenden soll eine Antriebseinrichtung für die Prothese nach der
Erfindung beschrieben werden: die pneumatische Motrizität bzw. motorische Kraft
der Nervenzellen für die Muskelzusammenziehung ist zweifellos die Kraft, die derjenigen
der Muskeln am nächsten kommt. Sie bietet zahlreiche Vorteile: - Schnelligkeit der
Bewegung, jedoch auch Veränderung dieser Schnelligkeit; - regelbare Leistung : durch
den Durchmessser des Zylinders durch den Druck der Luft; - praktisch geräuschloses
Funktionieren; - Elastizität bei Zug; - gleichzeitiges geschmeidiges und hartes
Greifen aufgrund der Elastizität der Druckluft; - bescheidener Preis; - praktisch
unbegrenzte Zuverlässigkeit.
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Die Prothese arbeitet mit einer einfach wirkenden Zylinderanordnung:
- die pneumatische Kraft wird zum Schließen der Hand verwendet;
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die Rückstellung des Kolbens wird zum offenen der Hand ausgenutzt; Die Zylinderanordnung
kann fixiert werden, beispielsweise: - im Innern der Büchse, wenn der Stumpf ausreichend
kurz ist; - außerhalb der Büchse im Falle einer langen Amputierung.
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Die nachgiebigen gleitenden von der Hand kommenden Hüllen werden auf
dem Zylinderkörper 61 fixiert, um deren Wirksamkeit trotz des Beugens des Handgelenks
(Fig. 26) aufrechtæuerhalten.
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Die Zugdrähte aus Nylon, welche diese nachgiebigen Hüllen durchlaufen,
sind an der beweglichen Stange 63 der Zylinderanordnung 61 über ein Zugkraftkompensationssystem
65 befestigt.
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Das Zugkraftkompensationssystem 652 das einfach zu realisieren ist,
ist an der beschriebenen Prothese äußerst wichtig: eine einzige Zylinderanordnung
61 ersetzt nämlich sämtliche Muskeln der Hand, welche unabhängig auf jeden Finger
wirken.
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Da die Zylinderanordnung 61 die Rolle der Kraft dieser Muskeln spielt,
sorgt das Kompensationssystem für jeden Finger für die Autonomie, über die die menschliche
Hand verfügt.
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Die Wirkung des Zugkraftkompensationssystems wirkt auf die Länge der
Zugdrähte jedes Fingers (Fig. 26 und 27).
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Wenn man an den vier Drähten der vier Finger: Zeigefinger, Mittelfinger,
Ringfinger und kleiner Finger zieht, so nimmt die Länge der Drähte der Summe der
Intervalle x, y, z zwischen den Fingergliedern jedes Fingers ( Fig. 27) abO Wenn
einer der Finger, beispielsweise der Zeigefinger, auf ein Hindernis trifft, so ist
die Länge seines zu ziehenden Zugdrahtes weniger groß als die der anderen: durch
die Erfindung wird ein Kompensationssystem geschaffenp damit die anderen Finger
nicht am gleichen Ort des Weges stillgesetzt werden und bis zum Ende, wandern (Fig.
28): wenn der Zugdraht des Zeigefingers nur die, Entfernung y + z (Fig. 27) durchläuft,
durchlaufen die Drähte der anderen Finger die Entfernung x + y + z.
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Das Kompensationssystem ermöglicht eine vollkommene Adaptation an
einen Gegenstand unregelmäßiger Gestalt ( beispielsweise Rotweingläser ): diese
Adaptation nimmt am vollständigensbeim Herstellen der Prothese nachgesuchten Greifen
teil und ermöglicht eine vollständig homogene Verteilung der ausgeübten Kräfte,
genau wie bei der menschlichen Hand.
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Darüber hinaus kann man durch das Kompensationssystem nach der Erfindung
leicht ein Überwiegen der durch einen gewählten Finger ausgeübten Kraft vorsehen,
bei spielsweise des Zeigefingers und/oder des Mittelfingers gegenüber einem anderen
Finger, beispielsweise dem Ringfinger und/oder dem kleinen Finger.
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Das Kompensationssystem 65 ist am Ende der Kurvenstange 63 der Zylinderanordnung
61 gelagert. Nach der in Fig. 29
dargestellten Ausführungsform
mit fünf Wirkungen umfaßt das Kompensationssystem 65 ein Knochengelenk 67 und einen
Ausgleichs- oder Waagebalken iv balancier ) 691 der durch das Knochengelenk 67 auf
der Stange 63 schwingt; der Waagebalken 69 hat drei Arme, die gegebenenfalls gleich
und symmetrisch je nach Wahl sein können (Gleichheit und Ungleichheit der durch
die Finger ausgeübten Kräfte )~ einer der Arme beaufschlagt direkt den Nylondraht
11 des Daumens; ein anderer Arm beaufschlagt über ein Gegengewicht 71 (gegebenenfalls
symmetrisch ) oder über eine nicht-dargestellte Blockrolle die Nylondrähte 11 des
Zeigefingers und des Mittelfingers und der andere Arm beaufschlagt über ein Gegengewicht
73 die Nylondrähte 11 vom Ringfinger und kleinem Finger.
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Die Arbeitsweise der Kompensationseinrichtung 65 nach Fig. 29 soll
nun beschrieben werden: wenn keiner der fünf Finger auf ein Hindernis tritt, beugen
einerseits die vier Finger sich ( wie bereits mit Bezug auf Fig. 12 beschrieben
) andererseits nähert der Daumen sich dem Zeigefinger, wodurch das seitliche Greifen
( in Fig. 3 dargestellt) sichergestellt ist; wenn der Daumen auf ein Hindernis trifft,
kommt er zum tillstand und der Ausgleichsbalken 69 verschwenkt auf dem Knochengelenk
67 und schließt die anderen Finger ( wie bereits mit Bezug auf die Fig. 12 und 13
beschrieben ), was (entsprechend dem Hindernis ) für ein geeignetes Greifen unter
den sechs Greiferstellungen (Fig. 1, 2, 4, 5, 6 und?) führt.
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Zwei anderen Ausführungsformen mit fünf Wirkungen der Kompensationseinrichtung
65 sind in den Fig. 3D und 31 dargestellt: das Knochengelenk 67 ist durch eine transversale
Achse 68 ersetzt und der Nylondraht 11 des Daumens
beaufschlagt
über eine Feder 70, die auf Zusammendrückung arbeitet, den Ausgleichsbalken 69.
Diese Ausfllhrungsformen mit fünf Wirkungen stellen ebenfalls die sieben Greifvorgänge
der Fig. 1 bis 7 sicher.
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Die Figur 32 zeigt eine Ausführungsform mit vier Wirkungen des KompensationsRystems
65: der Daumen wird nicht mehr durch die Zylinderanordnung 61 betätigt und somit
wird nicht mehr für ein seitliches ' in Fig. 3 gezeigtes ) Greifen gesorgt; der
Daumen ist hier entweder fest oder von Hand in mehreren Stellungen blockierbar und
die sechs anderen Greifvorgänge sind sichergestellt0 Damit eine Prothese praktisch
und wirksam ist, muß ihre Wirkungsweise von Seiten des Benützers ein Minimum an
intilektueller Beanspruchung fordern.
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Man nähert auf diese Weise soweit wie möglich, die Wirkungsweise der
Prothese an die an, die eine menschliche Rand aufweist.
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Ein relativ lang Amputierter behält am Vorderarm einen Teil der Muskeln,
die ihm zur Betätigung der Hand dienten.
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Er kann wie vor seiner Amputation über den Nervenweg für das öffnen
und Schließen seiner nicht vorhandenen Hand sorgen. Man beobachtet dann ein Schwellen
und Abschwellen seiner Muskeln, was zu einer Differenz von etlichen Millimetern
in der Länge des Umfangs seines Vorderarms führt.
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Diese etlichen Millimeter genügen, um einen Mikrokontakt 75 mit zwei
Stellungen über ein elastisches einstellbares Armband
77 (Fig0
33) zu schließen0 Der auf dem Vorderarm befestigte Mikrokontakt 75 öffnet und schließt
ein Mini-Magnet-Verteilerven;til 79 9 welches die Druckluftzylinderanordnung 61
:#Fig 34) füllt und entleert0 Die Einrichtung ist einfach, sehr mverlässig der Herstellungspreis
liegt niedrig.
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Die vorhergehende Lösung, obwohl interessant, veranlaßt den Amputierten
auf eine zweite Energiequelle, die Elektrizität, zurückzugreifen. Dieser Nachteil
kann eliminiert werden, indem man bei 75 ein Minileckventil vorsieht; solche Miniventile
sind auf dem Markt unter dem Namen Positionsgeber erhältlich und werden von der
Firma Scovill Manufacturing Company hergestellt; sie werden von einer flexiblen
Antenne aus gesteuert, die durch dieses einstellbare elastische Armband 77 betätigt
ist;oder von den Amputierten mit langem Stumpf durch die Pronosupinationsbewegungs
die sie behalten haben : Drehung der Handfläche ) gesteuert0 Diese Drehung kann
auch verwendet werden um einen Kugeldrosselklappenschieber mit drei Stellungen 81
(Fig. 35) zu betätigen Diese rein pneumatischr Systeme weisen die folgenden Vorteile
auf: - bei ihnen fällt der gesamte elektrische Teil des vorhergehenden Systems weg;
- sie ermöglichen es, automatisch die öffnung und Schlie geschwindigkeit der Hand
durch eine mehr oder weniger
starke Drehung der Handfläche zu verändern,
welche auf den Luftdurchsatz wie ein Hahn wirkt; - diese Ventile oder Schieber werden
laufend in der Industrie verwendet und sind von bescheidenem Herstellungspreisi
- diese Systeme können völlig in der Prothese gelagert werden; - diese Systeme erfordern
eine komplizierte Reedukation.
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Die geringe Autonomie der Reserven an Luft, welche die Amputierten
transportieren können, kann als ein erheblicher Nachteil angesehen werden, da hierdurch
die~Anzahl der Bewegungen der Prothese begrenzt wird.
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Wenn man aber an das Problem auf andere Weise herangeht und wenn man
beachtet, daß der Amputierte seine Prothese an festen Stationen, wie seinem Büro,
seinem Wohnzimmer, seinem Bßzimmer, seinem Schlafzimmer oder seinem Wagen benutzt,
so kann man eine Druckluftinstalation analog einer elektrischen Installation vorsehen,
welche Luftanschlüsse 83 an diesen verschiedenen Stellen (Fig. 36) aufweist. Der
Amputierte kann sich hieran leicht aufgrund von Schnellanschlüssen anschließen.
Löst er sich von einem der Anschlüsse 83 der Installation, so wird der Amputierte
automatisch an den autonomen Speicher 85 angeschlossen, der dann awx eine Rolle
als Vereinigungsverbindung ( trait deunion ) zwischen diesen verschiedenen Stellen
spielt.
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Die Zylinderanordnungen bieten den Vorteil, daß sie unabhängig mit
Druckluft, C02 oder anderen-verflüssigten Gasen arbeiten können.
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Die Installation mit fester Station kann auf drei verschiedene Weise
gespeist werden: - entweder durch einen kleinen Kompressor, der Luft zwischen 3
und 10 kg Druck komprimiert und ein Reservoir auS-weist; - oder über Hochdruckflaschen
(etwa 200kg) der Bauart Flüssigluftflaschen oder auchilascheni ein Druckminderer
ermöglicht es, deren Druck zwischen 3 und 10 kg etwa einsustelleni - oder in der
Großtadt, z. 3. Paris, indem man sich direkt an die Druckluft der Stadt anschließt.
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Im Wagen liefert ein kleiner auf dem Motor geschalteter Speicher leicht
die gewünschte Druckluft.
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Die Installation mit fester Station kann in endgültiger Weise durch
einen Installateur mit Kupferrohren von der Bauart der Wasserleitungen oder provisorisch
mit nachgiebigen Rohren aus Rislan und üblichen pneumatischen Anschlüssen hergestellt
sein.
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Diese Installation kann sehr schnell von Richt-Fachleuten hergestellt
werden und ermöglicht eine beliebige Auslegung oder Ausdehnung des Kreises.
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Die autonome Speisung ist dann nur noch komplementär zur Speisung
mit fester Station. Die Druckluftreserven, die der Amputierte transportieren muß,
sind also stark vermindert. Verwenden kann man:
- mehr oder weniger
große C02-Flaschen; - Druckluftspeicher, die sich automatisch an der festen Station
wieder aufladen; - kleine Hochdruckflaschen (~etwa 200 kg ), die sich an den Tauchflaschen
wieder aufladen. Ein Druckminderer ist dann notwendig, um den Druck zwischen 3 und
10 kg abzusenken; - O02-Patronen, die sonst zum Nachladen von Selterswasserflaschen
dienen, können in einem Patronengürtel eingesetzt werden; die Nachfüllpatronen werden
in der Apotheke und der Drogerie der ganzen Welt verkauft; siggasbomben, Durch die
erfindungagemäße Maßnahme wird die Standardisierung der verschiedenen zur Prothese
bildenden Elemente vorgeschlagen. Hierdurch wird eine sehr einfache Adaptation,
auf jeden Fall eine Amputation möglich. Im übrigen ist erfindungsgemäß vorgesehen,
die Verwendung dieser Prothese auf Armamputierte und Schultergelenkbehinderte auszudehnen.
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Die oben genannten Amputationen des Ellenbogens belassen den Amputierten
eine vollständige Beweglichkeit der Schulter.
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Es wurde bereits beschrieben, daß der Arm, der Vorderarm und die Hand
in ein und der gleichen Ebene P beweglich sind und daß die Drehung der Schulter
eine große Anzahl an Bewegungen des Handgelenks kompensiert0 Im Falle einer Amputation
oberhalb des Ellenbogens fällt erfindungsgemäß die Büchse des Vorderarms fort und
die Muskelauslösung der beschriebenen Prothese. Fest miteinander
verbleiben
die am Arm des Amputierten feste Büchse mit der kleinen festen Seite des verformbaren
Parallelogramms.
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Um den Bizeps und den Trizeps zu ersetzen, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
die Muskelkraft der Schultern über ein System mit einem Getriebe bzw. Vorgelegen,
einer Hülle 87 und einem Nylondraht 89 teig. 37) zu verwenden0 Die nachgiebige Hülle
87 ist an der Büchse 91 befestigt und bildet so einen festen Punkt. Der Nylondraht
89 ist an einer großen Seite 43 des verformbaren Parallelogramms befestigt.
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Eine nicht dargestellte Positionsblockierung ermöglicht es dem Amputierten
ohne Kraftaufwand eine gegebenene Position des Ellenbogens beizubehaltene Das strecken
des Arms erfolgt durch sein Eigengewicht, das ist eine passive Wirkung.
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Nach einer anderen Anordnung der Erfindung verwendet man eine elektrische
Zylinderanordnung mit endloser Schnecke 93 und einen Dreiwegumschalter (Fig. 38).
Diese Lösung ermöglicht: - eine sehr genaue Winkelverstellung des Ellenbogens; -
eine gute Positionsblockierungi - und aktive Bewegungen hinsichtlich Beugen und
Strecken.
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Der Zylinderkörper ist an der Büchse 91 und die Stange an
einer
großen Seite 43 des verformbaren Parallelogramms befestigt.
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Dieses System bzw. diese Einrichtung weist jedoch die Nachteile sämtlicher
elektrischer Systeme auf: - mit liärm verbundene Arbeitsweise; - fehlende Leistung
bzw. fehlendes Netz; - zu langsame Bewegung.
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Erfindungsgemäß wird somit eine doppelt wirkende pneumatische Zylinderanrodnung
vorgeschlagen. Der Zylinder 93 ist an der Büchse befestigt und seine Kolbenstange
an einer großen Seite 43 des verformbaren Parallelogramms (Fig. 36).
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Die Streck- und Beugebewegungen sind aktiv: - die Winkeleinstellung
erfolgt genau bei geringer Geschwindigkeit; - die Blockierung ist elastischer als
im vorhergehenden Fall.
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Die Verwendung dieser Zylinderanordnungen ermöglicht sämtliche Vorteile
der pneumatischen Systeme: - einstellbare Geschwindigkeit der Bewegungen; - variable
Kraft; - leises Arbeiten etc.
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Die Auslösung kann auf zwei Weisen erfolgen: a) durch Dreiwegmagnetiventile
95 und auf dem Bizeps sitzendes Mußkelkontsktschalter; b) durch Drosselklappenventil
97 mit drei Stellungen (Fig.,39 und 40).
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Dieses Ventil ist von einem Aufbau mit Draht 96, Umlenkrolle
98
und Feder 99 und kann durch eine leichte Schulterbewegung betätigt werden.
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Beschrieben werden sollen nun Empfindlichkeitsgeber für die Prothesenhand
nach der Erfindung. Es ist interessant, an den Handprothesen Empfindlicbkeitsfühler
vorzusehen, die es den Amputierten ermöglichen, ihre Prothesen in der Dunkelheit
oder ohne Sichtkontrolle zu benützen.
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Diese i?tlhler oder Geber ermöglichen es, dem Amputierten auch, ihr
Handphantom auf die normale Entfernung zurückzubringen.
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Es soll nun auf Fig. 41 Bezug genommen werden : erfindungsgemäß sind
an verschiedenen Steilen der Hand ( Ende der Finger, Handfläche etc. ) Zellen aus
Kautschuk 101 vorgesehen, welche die Rolle einer ~Birne" spielen und ieweils über
eine nachgiebige kleine Röhren 103 mit einer elastischen Kapsel 105 verbunden sind.
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Wenn ein Druck auf diese Zelle 101 ausgeübt wird, bläht sich die Kapsel
105. Diese Kapsel 105 wird an einer empfindlichen Stelle des Stumpfes M angeordnet.
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Wenn sich somit der Amputierte seiner Prothesenhand bedient, so erfährt
er den geringsten druck in Höhe des Stumpfes, der Druck ist nicht mehr groß, Schmerz
wird nicht mehr gefehlt.
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Ansprüche: