DE3125209C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Knöchelgelenk einer Beinprothese nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Knöchelgelenk einer Beinprothese ist aus der DE-OS 22 00 535 oder 22 00 561 bekannt, wobei das zylindrische Gehäuse an einer Platte angelenkt ist, die über ein Kugelgelenk mit einem Sohlenaufbau verbunden ist. Der koaxial durch das Gehäuse verlaufende Schaft liegt hierbei auf dieser Platte mit dem unteren Ende auf. Im Fersenbereich ist die Platte durch Bauteile mit dem Gehäuseteil im wesentlichen starr verbunden, wobei lediglich zur Schalldämpfung eine Scheibe aus Gummi eingelegt ist. Zwischen Sohlenaufbau und der Platte ist ein Kissen aus komprimierbarem Material wie Kunststoff oder Gummi eingelegt, so daß der Sohlenaufbau kleine Winkelbewegungen in verschiedenen Ebenen gegenüber der Platte ausführen kann. Bei diesem bekannten Aufbau ist einerseits die Beweglichkeit des Sohlenaufbaus relativ zum Bein bzw. Gehäuseabschnitt eingeschränkt und andererseits ist keine wirksame Stoßdämpfung in der Beinachse vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Knöchelgelenk einer Beinprothese der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß sich eine automatische Nachstellung der Fersenhöhe ohne Verwendung zusätzlicher Elemente ergibt, bzw. die Fersenhöhe des Fußes automatisch und unabhängig von einer Änderung der Fersenhöhe eingestellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in der Beinachse hintereinander angeordneten Stoßdämpfer, von denen der eine bei Anhebung des Vorderteils relativ zur Beinachse und der andere bei Absenkung des Vorderteils wirksam wird, erhält man neben einer wirksamen Stoßdämpfung eine automatische Anpassung der Fersenhöhe. Ändert sich die Höhe der Ferse, beispielsweise durch Verschleiß an den Schuhen, so kann diese Höhenänderung ohne weiteres durch die abwechselnd wirksam werdenden Stoßdämpfer kompensiert werden. Beim Aufwärts- und Abwärtsgehen auf Schrägflächen verhindern die Stoßdämpfer eine übermäßige Schrägstellung des Fußes und es ergibt sich insgesamt eine gleichmäßige Verteilung der auftretenden Kräfte auf die verschiedenen Bereiche der Beinprothese.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem teilweisen Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines Knöchelgelenks einer Beinprothese,

Fig. 2 in einer auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht die einzelnen Bauteile der in in Fig. 1 dargestellten Beinprothese,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Prothese im zusammengebauten Zustand, wobei die Stehhaltung des Fußes dargestellt ist,

Fig. 4 und 5 entsprechende Ansichten in der Abstoßphase und in ei­ ner Phase, in der der Fuß den Boden nach dem Durchschwingen des Beines berührt,

Fig. 6 eine Ansicht, wobei die Ferse soweit angehoben ist, wie es der Höhe eines Schuhabsatzes ent­ spricht,

Fig. 7 in einer Schnittansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Beinprothese, und

Fig. 8 eine Schnittansicht einer weiteren Ab­ wandlungsform.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Knöchelgelenks der Beinprothese 10 mit einem Sohlenteil 12 darge­ stellt, der einen Vorderteil 14 und einen erhöhten Teil 16 mit einer langgestreckten Aussparung 18 aufweist, der schwenkbar einen Schaft 20 aufnimmt. Der Sohlenteil 12 ist mit einem zylindrischen Ge­ häuse 22 über zwei Arme 24 verbunden, die sich zum Vorderteil 14 erstrecken und schwenkbar mit diesem durch ei­ ne Gelenkachse 26 verbunden sind, die die wahre Achse des Knöchel­ gelenkes der Beinprothese darstellt. Das Gehäuse 22 ist an seinem oberen Ende über ein Verbindungsstück 30 mit einem Stutzen 28 verbunden. Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, befindet sich die Achse 26 an einer Stelle vor der Gelenkachse 58, die am Schaft 20 ausgebildet ist. Die Achse 26 befindet sich genau an einer Stelle in der Mitte zwischen der Achse b in Fig. 3 und dem sogenannten Zehenansatz a, der das vordere Ende des Sohlen­ bogens ist.

Im Gehäuse sind der langgestreckte Schaft 20 mit einem Ge­ winde 21 am oberen Teil und einem Halter 32 am unteren Ende, ein rohrförmiger Stoßdämpfer 34 und ein Stoßdämpfer 36 in Form einer Schraubenfeder vorgese­ hen. Der Stoßdämpfer 34 liegt auf dem Halter 32 auf, der mit dem Schaft 20 verschraubt ist, wobei der Stoßdämpfer 34 um den unteren Teil des Schafts 20 herum angeordnet ist, während der Stoßdämpfer 36 sich im oberen Teil des Gehäuses 22 befindet. Der Stoßdämpfer 34 ist insbesondere auf dem flachen oberen Teil 32 a des Halters 32 so angeordnet, daß sein oberes Ende einstellbar über einen Druckeinstell­ ring 38 und eine Unterlegscheibe 40 begrenzt wird, wobei der Druckeinstellring 38 mit dem Schaft 20 verschraubt ist und durch ein geeignetes, nicht dargestelltes Werkzeug über ein Fenster 22 a des Gehäuses 22 betätigt werden kann. Über dem Druckeinstellring 38 befindet sich ein Sitz 42, der auf einem zylindrischen Element 44 angeordnet ist, das ein Ge­ wicht hat, das größer als das des Druckeinstellringes 38 ist. Der Stoßdämpfer 36 befindet sich zwischen dem Sitz 42 und einem Anschlag 46, der mit dem oberen Teil des Schaftes 20 verschraubt ist. Der Anschlag 46 weist ein Ringelement 48 an seiner Außenfläche auf, um eine glatte ruckfreie Bewegung des Anschlags 46 im zylindri­ schen Gehäuse 22 zu erleichtern.

Das Verbindungsstück 30, das mit dem oberen Ende des Ge­ häuses 22 verbunden ist, weist eine rohrförmige Verlängerung 30 a mit kleinerem Durchmesser auf, die koaxial zum Schaft 20 verläuft, wobei ein Haltering 30 b um einen mittleren Teil des Verbindungsstückes 30 vorgesehen ist. Ein Haltering 30 b ist am mittleren Teil des Verbindungsstücks 30 befestigt und weist einen bogenförmigen Querschnitt auf, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Ein Stutzen 28, der am inneren unteren Ende ein Lager 50 aufweist, ist beweglich am Haltering 30 b des Verbindungsstückes 30 angebracht und beweglich und verstell­ bar am Verbindungsstück 30 durch Schrauben 52 an der rohrförmigen Verlängerung 30 a befestigt. Durch eine Einstel­ lung der Schrauben 52 kann die Achse des Stutzens 28 verstellt werden, der mit einem Rohr 54 für den Schienbeinteil der Prothese verbunden ist. Das in dieser Weise aus­ gebildete Knöchelgelenk wird so zusammengebaut, daß der Soh­ lenteil 12 in einer Bohrung 56 a eines Fußteiles 2 befestigt wird, der eine ähnliche äußere Form wie ein natürlicher Fuß hat, wobei die Befestigung über Schraubenbolzen erfolgt, so daß der Halter 32 des Schaftes 20 schwenkbar durch die Gelenkachse 58 befestigt ist.

In den Fig. 3 bis 6 ist die in dieser Weise gebildete Bein­ prothese zum Gehen mit bloßen Füßen dargestellt, so daß im wesentlichen die gesamte Unterfläche 2 b mit dem Boden 3 in Berührung steht und die wirkliche Achse des Fußes, nämlich die Knöchelachse 26, auf der Linie c liegt, die in der Mitte zwischen dem Zehenansatz a und der Beinachse b liegt. Das Gewicht oder die Last auf dem Gehäuse 22 liegt daher nicht allein am Stoßdämpfer 34 auf, so daß der Stoßdämpfer 34 in einer bestimmten Lage bleibt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

In der Abstoßphase des Fußes, nämlich am Anfang des Gehens, wie in Fig. 4 dargestellt, stehen die Arme 24 sowie das Gehäuse 22 um die Gelenkachse 26 aufgrund der Bewegung des Gewichts des Patienten schräg nach vorne. Unter diesen Um­ ständen ist der Schaft 20, der koaxial im zylindrischen Teil des Gehäuses 22 angeordnet ist, um die Achse 58 schräg nach vorne gestellt. Da die effektive Länge des Schafts 20 vor­ bestimmt ist und das Gehäuse 22 relativ zum Schaft 20 auf­ grund der Schrägstellung nach oben bewegt wird, wird der Stoßdämpfer 36 in Form einer Schraubenfeder durch die Wirkung der Schrägstellung des Gehäuses 22 zusam­ mengedrückt. In der Abstoßphase beim Gehen liegt am Stoßdämpfer 34 aus einem elastischen Material, beispielsweise aus einem geeigneten Kunstharz, keine Kompressionskraft, da der Winkel der Arme 24 relativ zum Sohlenteil 12 aufgrund der Schrägstellung des Gehäuses 22 groß wird.

In der sogenannten Schwingphase, die unmittelbar auf die oben beschriebene Abstoßphase folgt und in der der Fuß vom Boden abhebt, um ihn für den folgenden Gehschritt in der Luft zu halten, kehrt der Winkel der Arme an der Gelenkachse 26 in die Ausgangsstellung über die Wirkung des Stoßdämpfers 36 zurück, der zusammengedrückt war, so daß der Schaft 20 und das Gehäuse 22 im rechten Winkel relativ zum Sohlenteil 12 gerade aufgerichtet oder in ihre Aus­ gangsstellung zurückgeführt werden.

Nach der Schwingphase beim Gehen kommt der Fuß wieder mit dem Boden in Berührung, um die normale Standphase zu erreichen, wobei die Ferse mit dem Boden in Berührung kommt und leicht nach unten gedrückt wird. Dabei ergibt sich, daß der Sohlenteil 12 relativ zu den Armen 24 schräg steht, damit der Stoßdämpfer 34 zusammengedrückt wird, wobei dadurch eine Stoßabsorption zum Zeitpunkt des Auftref­ fens des Fußes auf dem Boden nach der Schwingphase bewirkt wird. Daneben hat der Stoßdämpfer 34 die Funktion, die Elemente, wie beispielsweise das Gehäuse 22 und den Schaft 20, in ihre Stehhaltung zurückzuführen, die in Fig. 3 darge­ stellt ist. Unter diesen Umständen liegt am Stoßdämpfer 36 andererseits keine Last. Dies ist in Fig. 5 dargestellt.

Die oben beschriebene Schwenkbewegung des Knöchelgelenks an der Gelenkachse 36 erfolgt beim Gehen über einen ebenen Boden, ein ähnliches Bewegungsprinzip wird jedoch beim Auf- und Abwärtsgehen auf einer Schräge erhalten. Dies ist in un­ terbrochenen Linien L in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Die unterbrochene Linie L soll dabei die Horizontale wiedergeben, während die ausgezogene Linie in diesem Fall eine Schräge wiedergibt, so daß die Fig. 4 und 5 jeweils die Haltungen beim Aufwärts- und Abwärtsgehen wiedergeben. In beiden Fällen des Aufwärts- und Abwärtsgehens kommt im wesentlichen die gesamte Unterfläche des Fußes mit der Schräge in Berührung.

Fig. 6 zeigt den Fuß mit angezogenem Schuh, wobei die Fer­ senposition 2 c in der Höhe des Absatzes, d. h. beispielsweise um 1 bis 3 cm, angehoben ist. Bei einem Fuß mit angezogenem Schuh ist der Sohlenteil 12 tatsächlich angehoben, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, der Stoßdämpfer 34 ist je­ doch zusammengedrückt, wie es beim Abwärtsgehen in Fig. 5 dargestellt ist, und zwar um einen Betrag, der der Höhe l der Sohle des Schuhabsatzes entspricht. Die Gelenkachse 26 des Knöchelgelenks liegt an einer Stelle auf der Linie c in Fig. 3 relativ zur Beinachse b in Fig. 3, so daß der Stoßdämpfer 34 um die Länge l zusammengedrückt ist, die der Höhe des Absatzes äqui­ valent ist. Der Schaft 20 steht daher relativ zum Boden vertikal, so daß der Fuß die normale Gehhaltung haben kann. Der Patient kann daher mit angezogenen Schuhen in einer völlig normalen Haltung gehen, ohne auf den Zehen oder Fußspitzen gehen zu müssen. Die Ausrichtung, nämlich die axiale Position des Schaftes 20 relativ zum Gehäuse 22 ist natürlich über die Länge des Schaftes unverändert fest. Ein Gehen mit angezogenen Schuhen kann daher ohne jede Behinde­ rung ähnlich wie beim Barfußgehen erfolgen. Die elastischen Kräfte der Stoßdämpfer 34 und 36 werden durch den Ring 38 und den Anschlag 46 jeweils eingestellt.

Fig. 7 zeigt ein abgewandeltes Beispiel des Aufbaus der Beinprothese, bei dem der Schaft 20 aus zwei Teilen 20 a und 20 b besteht, die schenkbar miteinander am Schwenkpunkt 61 verbunden sind, wobei der Stoßdämpfer 34 sich zwischen dem unteren Ende des zylindrischen Gehäuses 22 und dem Sohlenteil 12 befindet. Das untere Ende des Ge­ häuses 22 ist nach innen gebogen, so daß darauf ein ring­ förmiger Sitz 42 für den Stoßdämpfer 36 in Form einer Schraubenfeder aufgenommen ist. Die Kraft des Stoßdämpfers 36 wird dadurch eingestellt, daß eine Mutter 60 zum Bewegen des Anschlags 46 und eines weite­ ren Sitzes 42′ betätigt wird. Die Gelenkachse 61 ermöglicht es, den Schaft in der Mitte des Gehäuses 22 an­ zuordnen, wenn der Fuß sich in Benutzung befindet. Die ande­ ren Bauelemente, wie beispielsweise die Arme 24, der Stutzen 28 und das Verbindungsglied 30 sowie ihr Aufbau und ihre Funktion und Arbeitsweise sind ähnlich wie beim vorhergehen­ den Ausführungsbeispiel, das anhand der Fig. 1 bis 6 be­ schrieben wurde.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Abwandlungsbeispiel, bei dem das Ge­ häuse 22 und das Verbindungsglied 30 in einem Stück ausge­ bildet sind und die Schraubenfeder für den Stoßdämpfer 36 fehlt. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat ein zylindrischer Gummistoßdämpfer 62 die Funktion des Stoßdämpfers 36 bei den vorhergehenden Ausführungs­ beispielen sowie des Stoßdämpfers 34. Der zylindrische Stoßdämpfer 62 sitzt auf einem Hebel 64 und weist an seinem oberen Teil eine Unterlegscheibe 66 zum Befestigen des Schafts 20 auf. Der Schaft 20 kann kürzer als bei den vorher­ gehenden Ausführungsbeispielen sein, da der Stoßdämpfer 62 eine Doppelfunktion hat. Der Schaft 20 steht schwenkbar mit dem Sohlenteil 12 in der langgestreckten Aussparung 18 des Sohlenteils 12 über die Gelenkachse 58 in Verbindung. Das zylindri­ sche Gehäuse 22 weist einen Vorsprung 68 an einer Stelle den Armen 24 gegenüber auf. Der Hebel 64 der um eine Achse 70 schwenkbar ist, die am Soh­ lenteil 12 befestigt ist, erstreckt sich nach hinten. Der Hebel 62 weist an seinem hinteren Ende einen Gelenkstift 72 auf, wohingegen der Vorsprung 68 einen Gelenkstift 74 aufweist. Ein Verbindungsglied 76 ist am unteren Ende mit dem Hebel 64 über den Stift 72 und am oberen Teil mit einem langgestreck­ ten Schlitz 78 versehen, um den Stift 72 beweglich aufzu­ nehmen.

Bei der Abstoßphase, die in Fig. 4 dargestellt ist, liegen der Stoßdämpfer 62 mit Doppelfunktion sowie das Gehäuse 22 schräg in Vorwärtsrichtung, um dadurch den Hebel 64 über das Verbindungsglied 76 anzuheben. Der Hebel 64 wird daher an der Achse 70 angehoben. In diesem Fall befindet sich der Stift 74 am oberen Ende des langgestreckten Schlitzes 78. Der Auf­ bau und die Funktion dieses Ausführungsbeispiels sind im übrigen gleich denen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels.

Claims (6)

1. Knöchelgelenk einer Beinprothese, mit einem Sohlenteil (12) und einem zylindrischen Gehäuse (22), durch das ein in der Beinachse auf dem Sohlenteil (12) aufliegender Schaft (20) verläuft, wobei das Gehäuse (22) über eine am Vorderteil (14) des Sohlenteils (12) angeordnete erste Gelenkachse (26) und der Schaft (20) über eine in der Beinachse liegende zweite Gelenkachse (58) am Sohlenteil (12) angelenkt ist, und mit einer
Stoßdämpfungseinrichtung zwischen dem Gehäuse (22) und dem Sohlenteil (12),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stoßdämpfungseinrichtung einen ersten Stoßdämpfer (36) umfaßt, der bei Anhebung des Vorderteils (14) relativ zur Beinachse mit Druck beaufschlagt ist,
sowie einen zweiten Stoßdämpfer (34) umfaßt, der bei Absenkung des Vorderteils (14) relativ zur Beinachse mit Druck beaufschlagt ist, und
daß die beiden Stoßdämpfer (34, 36) hintereinander in der Beinachse angeordnet sind.

2. Knöchelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stoßdämpfer (36) als Feder ausgebildet und um den oberen Teil des Schaftes (20) angeordnet ist, während der zweite Stoßdämpfer (34) aus einem zylindrischen, elastischen Kunststoffmaterial ausgebildet und um den unteren Teil des Schaftes (20) angeordnet ist.

3. Knöchelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Stoßdämpfer in Form eines einzigen zylindrischen Elementes (62) ausgebildet sind, in dem eine Scheibe (66) zum Befestigen des Schaftes (20) vorgesehen ist.

4. Knöchelgelenk nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (20) aus zwei Teilen (20 a, 20 b) besteht, die gelenkig miteinander verbunden sind.

5. Knöchelgelenk nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stutzen (28) am oberen Ende des Gehäuses (22) zum Verbinden des Gehäuses mit dem Schienbeinteil (54) der Prothese vorgesehen ist, wobei der Stutzen (28) gelenkig mit dem Gehäuse (22) verbunden ist.

6. Knöchelgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stutzen (28) und dem Gehäuse (22) ein Verbindungsstück (30) vorgesehen ist, wobei der Stutzen (28) ein Lager (50) mit teilkugelförmigem Querschnitt aufweist und das Verbindungsstück (30) mit einem komplementär geformten Haltering (30 b) zum Verstellen des Stutzens relativ zur Achse des Schaftes (20) versehen ist.