DE2559165C3 - Kunsthand für Armprothesen - Google Patents

Description

Bei den bekannten Kunsthänden mit Greifmechanismus kann der Daumen nur eine Schwenkbewegung um eine in der Basis des Daumens gelegene Achse ausführen.

Dies hat zur Folge, daß während der Handöffnung, vor allem anfangs, der Daumen den zu ergreifenden Gegenstand abdrängt. Nachteilig dabei ist auch, daß nicht nur durch die ungünstige sperrige Lage vor der Handinnenfläche, sondern auch durch die kreisförmige Bewegung der Daumenkuppe, die sich nur in einer Ebene vollziehen kann, entscheidend wichtiger Greifraum verlorengeht. Daher muß vor dem Ergreifen zuerst ein Abstand der Hand vom Gegenstand bestehen.

Während die menschliche Hand in der Lage ist, den Gegenstand sofort zu berühren und blitzartig zu umfassen, müssen bei der Kunsthand vorher folgende Vorbedingungen erfüllt sein:

1. Um überhaupt die Hand öffnen zu können, ist zunächst ein gewisser Abstand vom Gegenstand erforderlich.

2. die Hand muß sich anschließend entsprechend

der Größe des Gegenstandes öffnen, wobei zur Beurteilung der öffnungsweite eine Mitbeteiligung der Augen entscheidend wichtig ist.

3. Die Hand muß dann in geöffnetem Zustand so an den Gegenstand herangeführt werden, daß dieser zentriert zwischen Daumen und den übrigen Fingernliegt Dazu ist die Mitbeteiligung der Augen notwendig.

4. Erst jetzt können sich die Finger schließen und ίο den Gegenstand «ergreifen.

Beimblinden Armaraputierten muß die Kunsthand

vor Ergreifen des Gegenstandes extrem weit geöffnet werden, da die Kontrolle durch das Augenlicht fehlt.

Dies erfordert einen erheblichen Zeitaufwand.

is Dazukommt, daß vom: verbliebenen Armrest zusätzlich zum Teil unnatürliche Armbewegungen ausgeführt werden müssen, um überhaupt den Gegenstand in den Griff zu bekommen.

Wohl wurde wiedenholt versucht, diesen Nachteil

durch zusätzlichen Einbau eines Flexionshandgelenkes zu beseitigen, der die Hand in die jeweilig notwendige Richtung bringen soll. Dieses zusätzliche Gelenk bietet aber auch eine zusätzliche Unsicherheit Gleichzeitig wird dadurch der eigentliche Wirkungskreis der Hand noch weiter nach vorne versetzt

Erfahrungsgemäß ist aber das »Handgefühl« — unabhängig von der Länge des Stumpfes - unmittelbar vor das Stumpfende verlagert, so daß entsprechend auch die Kunsthand so nahe wie möglich am Stumpf ende angebracht werden sollte.

Außerdem ist die Bauweise und Bedienung eines Flexionshandgelenkes noch sehr kompliziert. Obwohl bei neueren Konstruktionen versucht wurde, dies zu verbessern, steht nach wie vor der Daumen der Kunsthand, vor allem bei Beginn des Zugreifens, störend im Wege.

Daher wurde zum eigentlichen Arbeiten ein Arbeitsam mit einer genormten Einsatzvorrichtung entwickelt, in die verschiedenste Arten von Spezial-Arbeitsgeräten eingesetzt werden können. Da aber das Auswechseln derselben zu Verzögerungen und Erschwernissen führt, wurden, vor allem in den letzten Jahrzehnten, Haken-Arm-Konstruktionen entwikkelt, die in ihrer Basis so drehbar gelagert sind, daß

beim Offnen der Klauen-Schenkel ein Zugreifen und Halten des Gegenstandes ermöglicht wird. Wegen ihres gemeinsamen Drehpunktes ist jedoch auch hier der Greifraum, trotz zusätzlicher Hakenbildung, sehr beschränkt.

Der menschliche Daumen dagegen kann sich nicht nur in allen Ebenen bewegen, sondern samt den übrigen Fingern in seiner Höhe und seinem Abstand von der Handinnenfläche und den Fingerkuppen beliebig verändern, wobei ein Zangengriff nicht nur mit dem Zeigefinger, sondern auch gekoppelt mit den Nachbarfingern, ja sogar bis zum 5. Finger, möglich ist. Dabei können selbst allerfeinste Dinge mühelos, blitzartig und variabel im Druck gehalten werden. Vor allem aber ist der menschliche Daumen in der Lage, sowohl nach unten als auch nach der Seite derart auszuschwenken, daß er völlig aus dem Greif raum der Handinnenfläche verschwindet.

Wohl wurden wiederholt Kunsthände gebaut, bei denen sich der Daumen zum Greifen eines Gegen-Standes von der Seite her gegen den 2. und 3. Finger hin bewegt, wie z.B. beim Gegenstand der DT-PS 580S9S, bei dem die Finger 2 bis S in mittlerer Beugestellung unbeweglich angeordnet sind. Da aber eine

echte Verbesserung, nicht erzielt weiden konnte, gerieten sie wieder in Vergessenheit-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,, eine Kunsthand mit wesentlich vergrößertem Greifraum zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung der in Anspruch 1 angegebenen Merkmale getost.

Gleichzeitig sollten, während¹ der Handöffnung- die übrigen Finger stärker nach außen geschwenkt werden, als es mit den entsprechenden natürlichen Fingern normalerweise möglich, ist.

Dadie Hand durchdas Verschwindendes Daumens während der Handöffnungszeit an den Gegenstand unmittelbar herangeführt werden kann, braucht sie nicht mehr vor demErgreifenzuerstvom Gegenstand weg und dann nach, genügender öffnungsweite und Zentrierung zum Gegenstand¹ hingeleitet und anschließend geschlossen zu werden. Dadurch wird erheblich Zeit und Weg eingespart und ein rasches Zupacken ermöglicht.

Durch das Verschwinden des: Daumens wird ein. praktisch durch nichts mehr behinderter Gceifraura geschaffen.

Da gerade vor Beginn des Greifaktes der Daumen noch im Handkörper ruht, kann er nicht mehr stören und sperren.

Von großem Vorteil¹ dabei ist, daß bei Handschluß der Daumen nicht plötzlich aus dem Handkörper verschwindet, sondern sieb kontinuierlich der Bewegungsgeschwindigkeit der anderen finger angleicht. Dabei ist sowohl ein langsames als auch: ein schnelles Schließen und Offnen der. Hand möglich. Durch diese, gleichmäßige Bewegung aller Finger kann der Griffdruck weitgehend auf den betreffenden: Gegenstand eingestellt werden.

Während sich die Fingerkuppen bei bekannten Handprothesen durch zusätzliche Gummiauflagen einigermaßen auf den betreffenden Gegenstand: einstellen konnten, wird dies beider neuen Konstruktion dadurch exakt erreicht, daß: jeweils in einem ausgesparten Ende des Daumens und/oder mindestens des Zeigefingers ein geriffelter Gummiblock drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse direkt unter dec Grifffläche der Fingerkuppe liegt und der Schwenkbereich des Gummiblockes nach: beiden Seiten etwa 20 bis 30 Grad betragt Dadurch wird selbst bei größtem Finger abstand bei entsprechender Neigung und damit Anpassung der schwenkbaren, Fingerkuppen ein einwandfreier und sicherer Griffschluß gewährleistet.

Vorteilhaft ist femer, daß die neue Kunsthand zur Führung der Finger nur drei Achsen: benötigt und daß daher die Einzelteile besonders kräftig und stabil gehalten werden können.. Sie ist somit für Schmuck- und Arbeitsprothese gleichermaßen geeignet. Bei Verwendung als Schmuekprothese kann ein kosmetischer Handüberzug übergestülpt werden.

Da sich beider neuen Konstruktion der Handkörper und die Finger um' den; zentral: gelagerten und am Kunstarmschaft drehbar befestigten Daumenzylinder gruppieren, kann die Verankerung des Zug- und Druckmechanismus ebenfalls: zentral am Kolben (Daumen) bzw. am Daumenzylinder angebracht werden. Die Befestigung der Hand erfolgt durch Einrasten des nach unten verlängerten Daumenzylinders oder des nach unten verlängerten Handkörpers in das Handansatzstück des Kunstarmes auf herkömmliche Art, etwa auch durch Magnerverschluß. Entsprechend kann dadurch ermöglicht werden, daß der passive Handschluß, und die: aktive Handbffnnng oder umgekehrt durch. Einspannen einer Feder sowie durch eine zentrale Zug,- oder Druckvorrichtung erfolgt oder aber, daß aktives-öffnen und aktives Schließen! durchgeführt werdeni kann. Dies ist möglich bei Anbringen eines Bowdeuzuges int Beuge- und/oder Streckgebiet der Unterarmprothese, wobei das obere Seelenende an der Qberannhülse und die Bowdenzughülle, die bis zur Oberarmhälse reichen kann, ain Unterschaft ίο fest verankert ist.

Die lineare Bewegung und zentrale Anbringung des Daumens ermöglicht einen' sicheren Schluß in jeder Winkelstellung der Finger 2 bis S und jeder Drehbewegung der Hand. Durch. Längenveränderung der Querstrebe am oberen Daumenzylinder-Ende oder an einem· anderen Hebelarm des Handmechanismus kann der Greifschluß exakt nachgestellt werden.

Sollten; die Finger 3 bis 5 beim Arbeiten hinderlich sein, so. werden, sie einzeln, oder zusammenhängend dusch Lösen einer Verriegelung auf der Zeigefinger-Außenseite oder aus der Befestigung im Handkörper entfernt.. Auf diese Weise entsteht die typische Arbeitshand;, die Haken,. Klaue, Ring sowie viele andere Arbeitsgeräteentbehrlichmacht Dasich der Daumen nur linear nach oben bewegt, ersetzt er eine zusätzliche Verriegelung der Hand.

Aufgrund! der robusten Ausführungsmöglichkeit können außerdem sämtliche seither verwendeten Arbeitsgeräte mittels Kückeneinrastung oder Überwurfmutter mit bejonetrartigem Verschluß, der entweder auf dem: Daumenzylinder oder dem dazugehörigen Handkörperteil aufgesetzt ist, eingesteckt werden. Durch! Ausrastender Daumenkuppe entsteht ein entsprechender Raum im Daumenzylinder für Aufnahme des Verlängerungszapfens der verschiedenen Arbeitsgeräte. Durch: Ausrastung kann auch der Zeigefinger vor seinem unteren Drittel herausgeschoben und entfernt werden, so daß kein Hindernis für das Arbeiten mit extrem breit gebauten Arbeitsgeräten mehr besteht.

Ein besonderer Vorteil der linearen Bewegung des Daumens liegt darin, daß eine direkte Greif-Druck-Übertragung vom Stumpfende aus auf den Greif gegenstand gegeben ist, die ungleich günstiger liegt als bei den bisherigen Kunsthand-Ausführungen mit schwenkbarem Daumen. Bei diesen besteht lediglich eine Rückmeldung als Reflexion des Widerstandes, aber kein echtes Tastgefühl.

Während die lineare Bewegung des Daumens auch durch Zahnstangen- oder Zahnradübertragung möglich ist, erfolgt die im Ausführungsbeispiel dargestellte Konstruktion durch; Hebelübertragung. Eine zusätzliche Seitwärtsschwenkung des Daumens wäre durch indirekte Seitwärtsschwenkung der Finger 2 bis S mittels Kugelgelenken denkbar, wodurch eine räumliche Bewegung der Finger erreicht wäre. Dies könnte aber auf Kosten der Griffsicherheit und des raschen Zupackens gehen.

Bei in Mittelstellung unbeweglichen Fingern 2 bis 5 ist durch Fixieren der Zeigefinger-Basis-Achse und Auslösen der Zeigefinger-Mittelachse ein besonders rascher,, einfacher und sicherer Griff Schluß nach dem Hakenprinzip gegeben. Jedoch ist die Handöffnung um etwa die Hälfte kleiner. Um einen Gegenstand in dt.η Griff zu bekommen, müßten daher wiederum zusätzlich extreme, unnatürliche Armbewegungen ausgeführt werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, die ein

Ausführungsbeispiel darstellen, näher beschrieben. Es. zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die Kunsthand in geschlossenem Zustand,

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung der Kunsthand in geöffnetem Zustand,

Fig. 3 zwei Schnittdarstellungen (geöffneter und geschlossener Zustand) einer Armprothese, die mit der erfindungsgemäßen Kunsthand versehen ist.

Der etwa kolbenartig geformte Daumen 1 hat an seinem unteren Ende eine feste Querstrebe la. Diese endet mit einer Achse I. Der Finger 2 weist in seinem unteren, stark gebogenen Drittel ein Gelenk II und an seinem unteren Ende ein Gelenk ΙΠ auf. Der Daumenzylinder 3 ist im Handkörper 4 zentral gelagert. Am oberen Ende des Dauirienzylinders 3 ist ebenfalls fest eine Querstrebe 3 α angebracht, die an ihrem Ende wiederum gelenkig durch die Achse III mit dem Zeigefinger 2 verbunden ist. Entlang des Daumenzylinders 3, unterhalb der Querstrebe 3 a, ist eine Nute 3b eingefräst, in der die Querstrebe 1 α hin und her gleiten kann beim Bewegen des Daumens 1. Der Zeigefinger 2 ist durch eine Querlasche 5 gelenkig mit der Querstrebe 1 α durch die Achse I verbunden. Am oberen Ende des Daumens sowie am oberen Ende des 2. Fingers ist jeweils ein Gummiblock 6a und 6b gelagert. Der Daumenzylinder 3 ist nach unten über den Handkörper 4 verlängert und drehbar im Handansatzstück 7 gelagert.

Direkt über dem oberen Ende des Daumenzylinders 3 ist eine Muffe 8 am Handkörper 4 angebracht, die zur Aufnahme von Arbeitsgeräten mit Zapfen dient. Dabei wird vorher die Daumenkuppe 6a ausgerastet. Die Befestigung dieser Arbeitsgeräte kann z.B. durch Bajonett- oder Rastverschluß der Muffe 8 erfolgen. Da bei Aufnahme größerer Arbeitsgeräte in die Muffe 8 der Zeigefinger 2 hindern kann, ist er in seinem mittleren Drittel mittels Ausrastung abschiebbar (9).

Über die Beuge- bzw. Streckseite des Unterarmschaftes ist gemäß Fig. 3 je ein Bowdenzug 10a/£» befestigt, wobei an der Oberarmhülse jeweils die Seele des Bowdenzuges und am Unterarmschaft die Bowdenzughülle fest verankert sind. Die Seelenenden der

ίο Bowdenzüge 10alb reichen bis unter den Boden des Daumenkolbens 1 bzw. des unteren Daumenzylinderrandes 3, wo sie drehbar in 11a bzw. 11 b befestigt sind.

Wird nun der Kunstarm im EUbogengelenk ge-

streckt, so verkürzt sich der auf der Beugeseite angebrachte Bowdenzug 18fc und zieht den Daumen 1 nach unten, damit aber auch die Querstrebe la. Dadurch wird die mit der Querstrebe 1 α verbundene Lasche 5 und damit der Finger 2 nach außen und unten

gedreht, wodurch ein öffnen der Hand erfolgt. Bei Beugung des Ellbogengelenkes wird der Daumen durch Verlängerung des Bowdenzuges 106 wieder nach oben gedrückt, wodurch sich die Querstrebe la mit nach oben schiebt und entsprechend den Finger 2 so lange nach einwärts dreht, bis der Handschluß erfolgt ist. Derselbe Vorgang, nur in umgekehrter Weise, erfolgt beim in der Streckseite des Kunstarmes angebrachten Bowdenzug 10a. Durch Betätigen beider Bowdenzüge gleichzeitig erfolgt das aktive öffnen und aktive Schließen der Kunsthand, wobei die Seelenenden bei He im Daumenkolbenboden und bei 11b am unteren Daumenzylinderrand eingehängt sind. Dabei bewegen sich Daumenkolben und Daumenzylinder gegenläufig im Handkörper 4, der im

Handverschluß 7 verankert ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kunsthand mit Greifmechanismus für Απη-prothesen, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung, daß der Daumen (1) während der Handöffnung mindestens teilweise in einem in dem Handkörper (4) befindlichen Daumenzylinder (3) versenkt wird.

2. Kunsthand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Handöffnung die übrigen Finger stärker nach außen geschwenkt werden, als es mit den entsprechenden natürlichen Fingern normalerweise möglich ist.

3. Kunsthand nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie um den Daumenzylinder (3) oder den Daumenkolben (1) im Handansatzstück (7) im 360 Grad drehbar ist

4. Kunsthand nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Daumenkuppe (1) und einer Fingerkuppe (2) je ein Gummiblock (6a bzw. 66) begrenzt schwenkbar gelagert und mitteis Krückenausrastung entfernbar ist.

5. Kunsthand nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegenläufige Bewegung des Daumenkolbens (1) und des Daumenzylinders (3) im Handkörper (4) über den Kunstarm mit Hilfe von Bowdenzugen (10a, 106) bewirkt wird.

6. Kunsthand nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger 2 bis S zumindest zum Teil, der Zeigefinger (2) vorzugsweise in seinem mittleren Anteil, durch Ausrastung (9) entfernbar sind.

7. Kunsthand nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Daumenzylinder (3) eine Muffe (8) aufgesetzt ist, die mittels Bajonett- oder Rastverschluß zur Aufnahme verschiedener Arbeitsgeräte geeignet ist, nachdem der Gummiblock (6a) aus der Daumenkuppe (1) entfernt wurde.