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Künstliche Hand mit beweglichen Fingern und Daumen. Die Eifindung
betrifft eine künstliche Hand mit beweglichen Fingern und Daumen und bezweckt, die
Finger entweder gleichzeitig oder unabhängig voneinander bewegen zu können, so daß
sich die Bewegung der Finger und deren erreichte Stellung dem zu greifenden Gegenstand
anpaßt.
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Die Erfindung besteht darin, daß zur Drehung der Finger um ihre Zapfen
Kammscheiben im Handteller drehbar gelagert sind, die auf Lenker einwirken, welche
letzteren an den Fingern gelenkig angreifen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand der Zeichnung erläutert.
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Auf der Zeichnung ist: Abb. i eine Vorderansicht, hei der die künstliche
Hand am rechten Arm einer Person angebracht ist, Abb. 2 die entsprechende Seitenansicht
und Abb. 3 die zugehörige Ansicht von hinten.
Abb. 4 ist ein Teilschnitt
nach Linie 4-4 in Abb. 3.
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Abb. 5 ist eine Teildarstellung der die Finger betätigenden Daumen
mit Trommel sowie der Befestigung der Steuerschnüre, .
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Abb. 6 ein Längsschnitt durch das kün-;tliche Glied nach Schnittlinie
6-6 in Abb. ,^, Abb. 7 der entsprechende Flachschnitt, von der Seite der Handfläche
aus gesehen, Abb. 8 ein Schnitt ähnlich Abb. 6, jedoch bei gekrümmter Hand.
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Abb. 9 ist ein Teilschaitt nach Linie 9-9 in Abb. 7, Abb. io ein wagerechter
Teilschnitt nach Linie i o-i o in Abb. 8, Abb. i i eine abgebrochene Seitenansicht
des Vorderarmes mit Handgelenk, welche besonders eine Ausgleichvorrichtung für den
Zug der auf die Fingerglieder und den Daumen beim Schließen derselben darstellt.
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Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist die Erfindung in einem künstlichen
Glied verkörpert, das mittels eines Teiles i, der röhrenförmige Gestalt hat, an
dem Stumpf eines Armes (in der Zeichnung des rechten Armes) befestigt ist, wie dies
in Abb. 1, 2 und 3 veranschaulicht ist. Die Verbindung kann verschiedenartig sein;
bei der auf der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform besteht sie aus einem
muffenartigen Bindeglied 3, das mittels Schnüren 4 an dem Stumpf befestigt ist.
An dem Oberarmteil i ist der Vorderarm 5, der ebenfalls röhrenförmig ist, mittels
eines durchgehenden Zapfens oder Stiftes 6 gelenkig befestigt, so daß der Arm gehoben
oder gesenkt werden kann. Am vorderen bzw. äußeren Ende des Vorderarmes ist mit
demselben der Handgelenkteil 16 gelenkig verbunden, so daß die Hand sich um die
Längsachse des Armes drehen kann. Mit dem Handgelenkteil ist der Handkörper 17 ebenfalls
durch einen quer durchgesteckten Stift bzw. durchgehenden Zapfen 18 derart gelenkig
verbunden, daß sich die Hand ähnlich wie eine natürliche Hand am Handgelenk drehen
bzw. schwingen kann. An dem Handkörper sind die Finger mit den ersten Fingergliedern
i9 mittels Stiften oder Zapfen 2o angelenkt. An den ersten Fingergliedern i9 sind
die zweiten Fingerglieder 21 mittels Zapfen oder Stiften 22 angelenkt und an den
zweiten Fingergliedern 21 die dritten 2,3 mittels Stiften 24. Die beiden
Glieder des Daumens 25 und 27 sind in ähnlicher Weise bei 26 und 28 angelenkt. Alle
diese Glieder bestehen vorzugsweise aus röhrenartigen Hohlkörpern, so claß ein Teil
der Vorrichtungen zur Steuerung und Betätigung derselben innerhalb der Glieder angeordnet
werden kann.
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Die muffenartige Binde o. dgl. 3 ist mittels Tragriemen 7 mit einem
Sattelteil 8 verbunden, der auf der Schulter des Armstumpfes sitzt und auf dieser
durch geeignete Mittel befestigt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht
die Haltevorrdchtung für den genannten Sattel 8 aus einem Band oder Riemen 9, der
unter der Schulterhöhle des gesunden Armes durchgezogen ist und über die Brust sowie
den Rücken des Patienten läuft, während seine Enden vorn und hinten am Satte18 befestigt
sind, ferner zus einem Tragbügel io, der über die linke Schulter gelegt ist und
mit den Enden vorn und hinten mit dem Riemen oder Gurt 9 verbunden ist.
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Da die Vorrichtung zum Schließen und Üffnen der Finger bei allen diesen
Gliedern im wesentlichen gleich. ist, wird die Beschreibung einer derselben genügen:
Ein Winkelhebel 29 ist bei 30 im zweiten Fingerglied angelenkt; das untere
Ende dieses Hebels ist bei 31 mit der äußeren Kante des Handkörpers 17 gelenkig
verbunden, während sein' oberes Ende durch ein Glied 32 und Zapfen 33 gelenkig mit
dem dritten Fingerglied 23 außerhalb des Gelenks 24 verbunden ist. Diese Verbindung
zwischen den Fingergliedern und dem Handkörper bewirkt ein Falten des zweiten und
dritten Gliedes und ebenso ein Strecken gleichzeitig mit dem ersten Glied, um Gegenstände
zu ergreifen bzw. loszulassen, oder für andere Zwecke.
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Entsprechend der natürlichen Hand, befinden sich die Wurzeln der verschiedenen
Finger nicht in einer Linie, sondern an verschiedenen Stellen. Um dies zu bewirken,
sind die Wurzelzapfen der verschiedenen Finger bei den benachbarten Fingern gegeneinander
versetzt. Um jedoch die Bauart zu vereinfachen und die Herstellungskosten zu verringern,
bilden die verschiedenen Drehzapfen 2o Teile einer einzigen Stange, die durch die
verschiedenen ersten Fingerglieder und die anliegenden Teile der Hand hindurchgeht
und die zwischen den einzelnen benachbarten Wurzelzapfen für die Finger außen mit
Kerben 2oa versehen ist, um die Stange 2o derart biegen zu können, daß die daran
sitzenden Finger wie die natürlichen Finger zueinander -eine etwas gespreizte (radiale)
Stellung einnehmen. .
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Eine Reihe Kammscheiben 34 ist auf einer Achse 35 derart gelagert,
daß die Kammscheiben sich frei auf derselben drehen können. Die Achse 35 besteht
ebenfalls aus durch Kerben 35a und Biegen zueinander versetzten Teilen entsprechend
der Stellung der Finger, welche mittels-der auf den versetzten Teilen sitzenden
Kammscheiben betätigt werden sollen. Jede dieser Kammscheiben
34
steht in arbeitender Verbindung mit einem der Finger und ist am Umfang mit einem
Flansch 36 versehen, der nach der einen Seite vorspringt, während die andere Seite
der Kammscheibe zu einer Trommel 37 ausgebildet ist, auf der durch einen Flansch
38 eine Rille gebildet ist. Die Kammscheiben 34 stehen in mechanischer Verbindung
mit den Fingern mittels einer Anzahl Glieder oder Lenker 39. Das innere oder hintere
Ende jedes der Lenker 39 steht mittels einer seitlichen Nut 4o in Eingriff mit dem
Flansch 36 der zugehörigen Kammscheibe 34, so daß, wenn die Kammscheibe gedreht
wird, der entsprechende Lenker .39 und der damit in Verbindung stehende Finger,
je nach dem Drehungssinn, gekrümmt oder g estreckt wird. Das innere Ende des Lenkers
39 ist in seiner Kurvenbewegung während der Drehung der Kammscheibe mittels eines
Vorsprungs 41 geführt, der mit einer Führungsnut 42 in Eingriff kommt, welche in
einem anliegenden Teil des Handkörpers 17 ausgebildet ist, wie dies besonders aus
Abb. 7 und 9 ersichtlich ist.
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Obgleich die Finger auf irgendeine geeignete Weise geschlossen und
geöffnet «-erden können und die Bewegung von verschiedenen gesunden Körperteilen
aus eingeleitet und durchgeführt werden kann, wird jedoch der auf der Zeichnung
veranschaulichten Ausführung der Vorzug gegeben, bei der die Betätigung bzw. Bewegung
der künstlichen Hand von dem gesunden Arm und seiner Schulter ausgeht.
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Auf der Zeichnung sind zwei Systeme von Zugschnüren mit 43 und 44
bezeichnet, welche paarweise angeordnet sind. Dieselben laufen über die Trommeln
der Kammscheiben in entgegengesetztem Sinne, so daß, wenn die Schnur 43 gezogen
wird, der damit in Verbindung stehende Finger gestreckt oder geöffnet wird, während,
wenn die Schnur .1.I gezogen wird, der Finger gekrümmt oder geschlossen wird. Die
Schnüre 43, 4.4 jedes Paares bestehen zweckmäßig aus je einem Stück, welches leicht
in einer Öffnung 45 des Flansches der Tronunel befestigt sein kann, wobei eine Schlinge
46 der Schnur gebildet wird, welche ein Abgleiten der Schnur von ihrer Trommel verhindert
(Abb. 5). Jedes Paar der öffnenden und schließenden Schnüre kreuzt sich zweckmäßig
an dem Zapfenstift 18, um den die Hand am Handgelenk schwingt, und zwar oberhalb
und unterhalb des Zapfens, und läuft dann. durch Öffnungen 46, 47, die an der Vorder-
und Rückseite des Vorderarmes vorgesehen sind, nach außen. Der durchgehende Zapfen
18 trägt vorzugsweise eine Rolle 48, um eine Abnutzung der Zugschnüre zu verhindern
oder wenigstens zu verringern. Das System der öffnenden Zugschnüre 43 ist mit einer
gemeinsamen öffnenden Schnur 49 verbunden, welche entlang der Innenseite des Armes
zur Vorderseite der Brust läuft und dann über eine Führungsrolle 5o, die an der
Vorderseite des Sattels 8 angeordnet ist. Wenn die gemeinsame öffnende Schnur 49
angezogen wird, werden die verschiedenen Zweigschnüre 43 die Kammscheiben 34 nach
außen drehen und bewirken, daß die verschiedenen Finger gleichzeitig geöffnet oder
gestreckt werden. Die verschiedenen schließenden Zugschnüre 44 sind mit einer gemeinsamen
schließenden Zugschnur 51 durch eine Ausgleichvorrichtung verbunden, welche beim
Ziehen der Schnur 51 bewirkt, daß die verschiedenen Finger entweder sich gleichzeitig
schließen, wenn kein Widerstand entgegengesetzt wird, oder daß einzelne Finger,
wenn dieselben auf Widerstand stoßen, zwischen den anderen zurückbleiben, wodurch
ermöglicht ist, daß die Finger sich der Gestalt des zu erfassenden oder zu haltenden
Gegenstands anpassen, während die Finger gleichzeitig in der Stellung, in welcher
sie zur Ruhe k omrien, festgestellt werden. Dies wird durch (''ie Kammscheiben bewirkt,
welche verhindern, daß die Finger durch einen Druck von außen bewegt werden.
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Diese Ausgleichwirkung wird dadurch erreicht, daß die hinteren Enden
der schließenden Schnurzweige 44 paarweise verbunden sind, so daß jedes Paar
über je eine Rolle 52 (Abb. ii) läuft. Die beiden Rollen 52 sind wiederum durch
eine Ausgleichschnur 53 miteinander verbunden, welche in Form eines Winkels (wie
die Zweigschnüre bei 52) über eine Rolle 54 läuft, die mit dem unteren Ende der
gemeinsamen schließenden Schnur 51 in Verbindung steht. Wird ein Zug auf die letztere
ausgeübt, so wird das Verhältnis derselben zu der ausgleichenden Schnur 53 und Zweigschnüren
-44 nicht gestört, während die Finger bei ihrer Schließbewegung auf keinen Widerstand
stoßen, so daß dieselben sich gleichmäßig schließen. Wenn dagegen der eine oder
mehrere Finger vor den anderen mit dem zu erfassenden Gegenstand in Eingriff kominen,
dann wird die Zweigschnur 44 zwischen dem stehenbleibenden und dem angrenzenden
Finger, welcher die Schließbewegung fortsetzt, um die Rolle 52 gleiten, und auch
die Ausgleichschnur 53 wird um die Rolle 54 der Hauptzugschnur 51 gleiten. Dadurch
wird die Zugwirkung auf die verschiedenen Finger ausgeglichen, so daß dieselben
den Gegenstand richtig bzw. fest umschließen, auch wenn seine Gestalt ungleichmäßig
ist.
Die schließende Hauptschnur 51 läuft von der Vorderseite
des Armes aufwärts über eine an der Hinterseite des Sattels 8 angebrachte Rolle
55. Die öffnenden und schließenden Hauptschnüre 49 und 51 kreuzen einander an der
inneren Seite des Armes, wodurch ermöglicht ist, daß sie mit der gegenüberliegenden
Schulter bzw. dem gesunden Arm verbunden werden, um von diesen Körperteilen aus
durch Bewegung derselben die Finger zu öffnen und zu schließen. Diese Bewegung kann
kaum merkbar ausgeführt werden, so daß sie nicht auffällt. Die diesem Zwecke dienende
Vorrichtung besteht zunächst aus einem Armband o. dgl. 56 (Abb.3 und 4), das am
gesunden Arm befestigt ist und von dem aus Zugrienen oder Schnüre 57, 58 zu den
öffnenden und schließenden Hauptschnüren laufen. Durch diese Verbindungen wird erreicht,
daß, wenn die Brust eingezogen wird, während die linke Schulter bzw. der Schulterarm
vorgestoßen wird, eine Zugwirkung auf die schließenden Schnüre ausgeübt wird, bei
gleichzeitiger Lockerung der öffnenden Schnüre, wodurch ein Schließen der Finger
oder auch der Hand bewirkt wird, während durch Vorstoßen der Brust und Zurückziehen
der linken Schulter eine Zugwirkung auf die öffnenden Schnüre sowie eine Lockerung
der schließenden Schnüre bewirkt wird, was zur Folge hat, daß die Finger bzw. die
Hand geöffnet werden.
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Die Zugbänder 57, 58 werden in ihrer Lage durch Ösen 92, 93 des Schulterriemens
ro gehalten, wodurch das Geschirr mit Sattel 8 zur Bewegung der Glieder der künstlichen
Hand gebildet ist.
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Die Vorrichtung zum Krümmen bzw. Schließen und Öffnen des Daumens
ist folgende: Eine in der Längsrichtung innerhalb des Daumens angeordnete Stange
59 ist mit dem Daumen durch einen Gelenkzapfen 6o außerhalb des Gelenks 28 verbunden,
während das andere Ende der Stange bei 61 an dein Handkörper 17 in der Nähe
"des Gelenkzapfens 26 angelenkt ist.
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Wird der innere Teil des Daumens nach innen gefaltet, bewirkt die
Stange 59 eine Drehung des äußeren Daumengliedes nach außen, und umgekehrt, was
zur Folge hat, daß die Daumenglieder sich der Stellung der Hand bzw. Finger beim
Greifen anpassen.
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Eine drehbare Daumenscheibe 62 ist mittels Zapfens 63 im Hohlraum
der Hand gelagert. Diese Daumenscheibe hat einen Flansch 62a, der mit einer Nut
am inneren Ende eines Gliedes 64 in Eingriff kommt, ähnlich wie dies bei der entsprechenden
Fingerverbindung beschrieben worden ist-Das äußere Ende des Gliedes 64 ist mittels
Zapfens 65 gelenkig mit dem inneren Daumenglied 25 an der Innenseite des Gelenks
26 verbunden (Abb. 7). Das innere Ende des Gliedes 64 hat eine Führungsbahn 66 an
dem Körper der Hand, so daß das Glied in seiner Bewegung von und zu dein Drehpunkt
der Daumenscheibe 62 geführt. ist. Auch an der Daumenscheibe 62 sitzt eine Trommel
67, an . welcher öffnende und schließende Zweigschnüre 68, 69 befestigt sind. Dieselben
laufen in entgegengesetzten Richtungen um die Trommel und sind mit den öffnenden
und schließenden Zweigschnüren 43 bzw. 44 der angrenzenden Fingerbewegungsvorrichtung
verbunden. Wenn ein Zug auf die schließende Hauptzugschnur 51 ausgeübt wird, wird
die Daumenscheibe für den Daumen in der Richtung gedreht, bei der das innere Daumenglied
25 nach innen schwingt, und wenn an der Hauptschnur 49 gezogen wird, bewirkt die
entsprechende Drehung eine Schwingung des inneren Daumengliedes 25 nach außen.
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Die Gelenkverbindung zwischen dem Handgelenk und dem Vorarrn ist wie
folgt eingerichtet: Am vorderen Ende des Vorderarmes ist eine sich nach vorn verjüngende
röhrenförmige Verlängerung 7o angeordnet, welche mit einer entsprechend geformten
Muffe 71 des Handgelenks in Eingriff steht, wobei ein Kugellager 72, 75 zwischen
den beiden Teilen angeordnet ist. Das Kugellager besteht aus einer inneren Kugelreihe
72, -die zwischen einer äußeren Laufbahn 73 und einer inneren Kugellaufbahn 74 angeordnet
ist, und einer äußeren Kugelreihe 75, die sich zwischen einer äußeren Laufbahn 76
des Handgelenks und einer Bahn 77 befindet, die an der Muffe 78 gebildet ist.
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Eine Vorrichtung ist vorgesehen, durch welche das Handgelenk um die
Längsachse des Vorderarmes gedreht und auch die Hand seitlich um eine Querachse
im Verhältnis zur Hand geschwungen werden kann. Diese Vorrichtung ist folgende.
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Eine Stellstange 79 ist am vorderen Ende durch ein Drehgelenk 8o mit
der Innenseite der Hand in der Nähe des Handgelenks verbunden und außen am Handgelenk
durch eine Öse 81 der Handgelenkhülse geführt. Der hintere Teil der Stellstange
79 ist an einem Führungshebel 82 feder- und nutartig geführt, der mittels Zapfen
oder Stiften 83 an Augen 84 angelenkt ist, welche an dem Handgelenkkörper sitzen,
so daß dieser Hebel sich an dem Handgelenk drehen kann, sich jedoch auch mit dem
Vorderarm drehen muß.- Durch Verschiebung der Stange 79
in der Längsrichtung
des Stellhebels kann die Hand mehr oder weniger im Verhältnis zum Handgelenk gefaltet
werden, wie dies in Abb. 8 in vollen Linien veranschaulicht ist. Die Hand wird in
der mehr oder weniger gefalteten Lage mittels Stellzährien 85 gehalten, die am hinteren
Ende der Stellstange 79 angeordnet sind und mit einem Stellstift 86 des Stellhebels
in Eingriff komtnen, wie dies in Abb. 8 veranschaulicht ist. An seinem vorderen
Arm ist der Stellhebel mit einem Stell- oder Riegelstift 87 versehen, der durch
eine einer Reihe von Öffnungen 89 der Handgelenhhülse hindurchgeht. Dies ist besonders
aus Abb.6, 8 und io ersichtlich. Drückt man den hinteren Arin des Einstellhebels
nach innen, so wird der Riegelstift 87 des vorderen Armes von einer der Öffnungen
89 frei, so daß das Handgelenk und die daran gelagerten Teile um das Zapfengelenk
zwischen Handgelenk und Vorderarm gedreht werden können. Wenn diese Teile die gewünschte
Lage erreicht haben, wird der Druck auf den hinteren Arm des Einstellhebels unterbrochen,
worauf der Stift 87 in die nächste der Öffnungen 89 einspringt und die Teile in
dieser Stellung festhält. Die Feststellung der Handfläche im Verhältnis zu dem Handgelenk
und die Einstellung des Handgelenks zum Vorarm wird vorzugsweise durch eine einzige
Betätigung bewirkt. Dies geschieht mittels eines am hinteren Ende des Einstellhebels
79 angeordneten Handgriffs 9o, der entweder durch die gesunde Hand oder einen anderen
Teil des Körpers, z. B. die Seite, wie in Abb. i angedeutet ist, betätigt werden
kann. Die äußere Seite des Handgriffs besteht zweckmäßig aus einem elastischen Riemen
oder Streifen aus Gummi o. dgl., wodurch auch Reibung mit dem Anzug der Person vermieden
und eine bequeme Handhabung durch eine weiche Hand ermöglicht ist. Auch die Einstellstange
besteht zweckmäßig aus einem federnden Material, wie z. B. Federstahl, um eine nachgiebige
Feststellung des Einstellhebels in der Riegelstellung zu bewirken.