DE60017740T2

DE60017740T2 - Beinprothese mit einer vorrichtung welche mit einem fuss ausgerüstet ist

Info

Publication number: DE60017740T2
Application number: DE60017740T
Authority: DE
Inventors: Finn GRAMNÄS
Original assignee: Gramtec Innovation AB
Current assignee: Gramtec Innovation AB
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2020-06-10
Also published as: EP1191909A1; SE9902193L; AU5859500A; WO2000076429A1; ATE287687T1; DK1191909T3; ES2235907T3; US7052519B1; CA2377384A1; DE60017740D1; CA2377384C; EP1191909B1; SE515958C2; SE9902193D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung in einer Beinprothese, die mit einem Fuß ausgerüstet ist, welcher mit der Beinprothese mittels einer Gelenkachse verbunden ist, wobei erste Mittel angeordnet sind, um für eine beschränkte Drehung des Fußes bezüglich der Beinprothese aus einer anfänglich eingestellten Position, in welcher die Beinprothese und der Fuß einen zu Anfang eingestellten festen Winkel zueinander aufweisen, zu sorgen, und zweite Mittel zu stufenloser Einstellung des genannten festen Winkels zwischen der Beinprothese und dem Fuß angeordnet sind, wobei die ersten Mittel ein elastisches Element umfassen, das eine Federkraft aufweist, die die Drehbewegung des Fußes bezüglich der Beinprothese in der anfänglich eingestellten Position während des Gehens beschränkt.
Es ist unter Protheseträgern weithin bekannt, dass es problematisch ist, bergab zu gehen. Wenn der Protheseträger nicht die Möglichkeit hat, den Winkel des Fußes einzustellen, gestaltet sich das Bergabgehen so, dass nur die Ferse Kontakt mit dem Boden hat. Oberhalb eines bestimmten Grades des Fußwinkels ist es schwierig, das Körpergewicht zu tragen, so dass das Knie aufgrund des Fehlens bzw. Mangels an wesentlichen Muskelgruppen nicht einknickt. Folglich beschließen Protheseträger häufig, seitwärts zu gehen, wenn sie bergab gehen.
Ferner haben Protheseträger, die nicht einen Fuß haben, der vertikal einstellbar ist, Probleme, zu einem anderen Schuh mit einer anderen Absatzhöhe zu wechseln und kurzfristig zu entscheiden, ohne Schuhe zu gehen. Individuelle vertikale Einstellung des Fußes vermindert sogar Probleme hinsichtlich Schmerzen im Rücken und abgenutzten Hüften.
Beispielsweise durch US-Patentschrift US 2 749 557 ist ein einstellbarer Fuß bekannt, der jedoch nur in drei unterschiedliche Winkelpositionen einstellbar ist.
US-Patent US 2 470 480 zeigt einen künstlichen Fuß, der hydraulisch dämpfende Mittel zwischen dem Fußgelenk und der Sohlenplatte hat. Ein Nadelventil ist für das Steuern des Durchtrittes von Hydraulikflüssigkeit vorhan den, so dass die Gehbewegung an eine bestimmte Person angepasst werden kann.
Weiterhin zeigt SE 456 134 B einen Prothesefuß, bei dem die Winkelpositionen des Fußes mit einer Schraube eingestellt werden, die in der Ferse des Fußes vorhanden ist. Der Protheseträger muss die Schraube eine Anzahl von Umdrehungen drehen, um die Winkelposition zu ändern, was einen bestimmten Arbeitsaufwand erfordert. Das Prinzip des Änderns des Winkels, das in diesem Dokument gezeigt wird, hat den großen Nachteil, dass sich die Länge des Beines ändert, was zur Folge hat, dass der Protheseträger in bestimmten Situationen ein Bein kürzer oder länger als das andere haben kann.
Ferner zeigt SE 469 780 B ein weiteres Beispiel eines Prothesefußes, bei dem die Winkelposition des Fußes eingestellt werden kann, wobei in diesem Fall ein Kugelgewinde bzw. eine Kugelgewindespindel und eine Kugelmutter verwendet werden.
Außerdem zeigt WO 96/25898 eine Vorrichtung der gattungsbildenden Art.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der gattungsbildenden Art, welche leicht auf das Gewicht und das Gehschema bzw. das Gehmuster des Protheseträgers eingestellt werden kann und welche einfach, zuverlässig und preiswert herzustellen ist.
Dieses Ziel wird mittels einer Vorrichtung in einer Beinprothese erreicht, die mit einem Fuß von der Art ausgerüstet ist, die im Obergriff von Anspruch 1 angegeben wird. Gemäß der Erfindung umfassen die zweiten Mittel zum Bereitstellen der stufenlosen Einstellung des Winkels zwischen dem Fuß und der Beinprothese ein Element, das in Bezug auf die Beinprothese verlagerbar angeordnet ist, und Mittel, um das verlagerbare Element in einer gewünschten verlagerten Stellung zu halten, wobei das verlagerbare Element, wenn es sich in seiner zu Anfang eingestellten Position befindet, am einen Ende an einem Teil des Fußes und an seinem anderen Ende an dem elastischen Element, das durch ein lang gestrecktes Element mit dem Fuß verbunden ist, anliegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die verlagerbaren Mittel durch einen Kolben mit nach außen gerichteten Ringflanschen gebildet, wobei der Kolben in einem an die Beinprothese angebrachten Zylinder verlagerbar angeordnet ist und die Mittel, die den Kolben in einer gewünschten verlagerten Stellung bezüglich des Zylinders halten, werden durch ein vom Zylinder ins Innere ragendes ringförmiges Wandelement, das den Raum zwischen den Ringflanschen des Kolbens in zwei Kammern aufteilt, sowie ein Zwei-Wege-Ventil, das in geöffneter Stellung für den Durchfluss des Mediums, das in den Kammern vorhanden ist, zwischen diesen Kammern sorgt und in geschlossener Stellung solchen Durchfluss verhindert, gebildet. Das lang gestreckte Element erstreckt sich durch eine zentrale Durchgangsbohrung im Kolben und durch einen Durchlass im elastischen Element entlang der Mittelachse und ist mittels einer Scheibe aus unnachgiebigem Material mit demjenigen Ende des elastischen Elementes verbunden, das dem Ende, das am Kolben anliegt, gegenüberliegt. Das lang gestreckte Element ist aus einem biegsamen Material gebildet und kann aus einer Schnur oder einem Draht oder einem Riemen, die aus einem Material mit geringer Dehnbarkeit bestehen, hergestellt sein.
Im Folgenden wird die Erfindung Bezug nehmend auf beiliegende Abbildungen beschrieben, in denen;
1 einen longitudinalen Querschnitt durch einen Fuß und eine Beinprothese entsprechend einer Ausführungsformn der Erfindung in entlasteter Position zeigt,
2 einen Ausschnitt, der 1 entspricht, aber in einer anderen Anfangsposition für den Winkel zwischen Fuß und Beinprothese darstellt,
3 den Fuß und die Beinprothese gemäß 1, unmittelbar nachdem die Fußprothese aufgesetzt worden ist, zeigt und
4 ein Ausschnitt entlang der Linie IV-IV in 1 ist.
Die Abbildungen zeigen eine Beinprothese 10 in der Form eines zylinderförmigen Rohrgestells, das mittels einer Gelenkachse 11, das ein Fußgelenk bildet, mit einem Teil 12b eines Fußes 12 verbunden ist. Der Fuß 12 kann mit einem Fußblatt 12a, das mit Fußkosmetika versehen sein kann, ausgerüstet sein bzw. werden. Das biegsame Element 13 in Form einer Schnur, eines Drahtes oder eines Riemens oder von etwas Ähnlichem ist bezogen auf die Gelenkachse 11 exzentrisch an dem Teil 12b des Fußes angebracht. Die Schnur 13 verläuft durch eine zentrale Bohrung bzw. Nut 29, die durch einen Kolben 17 verläuft, und ist mit ihrem zweiten Ende an einem Nippel 30 angebracht, wobei der Nippel 30 sich durch einen zentralen Durchlass in einem elastischen Element 14 erstreckt. Eine Schraube 31 wird in den Nippel 30 eingeführt bzw. eingeschraubt und eine Mutter 32 wird auf die Außenseite der Schraube geschraubt. Vorzugsweise ist eine Scheibe 33 aus Metall oder anderem unnachgiebigem Material zwischen der Mutter 32 und dem elastischen Element 14 vorhanden. Geeigneterweise hat die Schnur 13 eine solche Länge, dass das elastische Element 14 zwischen einem Ende 17b des Kolbens 17 und der Scheibe 33 in einem ein wenig komprimierten Zustand zurückgehalten wird. 1 zeigt den Schaft und den Fuß in der Anfangsposition, in der der Winkel zwischen diesen Teilen ungefähr 90° ist. In der Anfangsposition liegt das Ende 17a des Kolbens 17 an einem halbkugelförmigen Element 38 an, das in einer schalenförmigen Aussparung im Fußteil 12b ruht bzw. aufsitzt.
Der Kolben 17 und das elastische Element 14 erstrecken sich innerhalb eines Zylinders 16, der sich diagonal durch den unteren Teil der Beinprothese oberhalb der Gelenkachse 11 erstreckt. Die Enden 17a, 17b des Kolbens 17 werden durch nach außen gerichtete Ringflansche gebildet, wobei die Ränder dichtend gegen die Wandung des Zylinders 16 drücken bzw. sich erstrecken. Der Zylinder 16 hat ein ins Innere gerichtetes ringförmiges Wandelement 18, das zwischen den Ringflanschen des Kolbens 17 angeordnet ist und das dichtend gegen die Rohrwandung des Kolbens 17 drückt bzw. sich erstreckt. Das ringförmige Wandelement 18 des Zylinders und die jeweiligen Ringflansche 17a, 17b des Kolbens begrenzen zwei ringförmige Kammern 19, 20, die mit hydraulischem Medium gefüllt sind. Diese ringförmigen Kammern können miteinander mittels eines Abfluss- bzw. Entlastungsventils 21 kommunizieren. Das Abflussventil 21 ist zwischen geöffneter und geschlossener Position mittels eines einstellbaren Hebels 22 an der Außenseite der Beinprothese einstellbar.
In der dargestellten Ausführungsform wird das Abflussventil 21 durch einen drehbaren zylindrischen Ventilkörper mit zwei Öffnungen 23 und 24 gebildet, wobei sie sich in der geöffneten Position des Ventils (1) gegenüberliegen und mittels Öffnungen 25 und 26 in der Wandung des Zylinders mit einer Kammer 19 bzw. 20 kommunizieren. So kommunizieren in dieser Position die Kammern miteinander und Überlauf hydraulischen Mediums kann zwischen den Räumen bestehen. In einer anderen Position, die in 2, 3 und 4 gezeigt wird, ist das Ventil 21 geschlossen, wobei sich die Öffnungen 23 und 24 entfernt von den Öffnungen 25 und 26 gegenüberliegen.
Ein Ende der Schnur 13 ist am vorderen Teil des Fußteils 11 mittels einer Befestigungsschraube 27 angebracht und verläuft durch eine gekrümmte Nut bzw. einen gekrümmten Kanal 28 im genannten Teil, die bzw. der als Richtungsänderer wirkt. Die Schnur 13 läuft ferner durch das halbkugelförmige Element 38, das eine gekrümmte Fläche 38a, die mit einer schalenförmigen Halterungsfläche 39 am Fußteil 12 zusammenwirkt und sich in dieser drehen kann, und eine ebene Fläche 38b, die mit dem Ende 17a des Kolbens 17 zusammenwirkt, hat. Das Element 38 wird an der Stelle im Fußteil 12a mittels einer Feder 40 gehalten. In der Anfangsposition gemäß 1 wird die Endfläche 17a des Kolbens 17 in Kontakt mit der ebenen Fläche 38b des Elementes 38 aufgrund der Vorspannung bzw. Vorlast des elastischen Elementes 14, die durch dessen Einschluss zwischen dem Kolben 17 und der Scheibe 33 bewirkt wird, gedrückt. Der Fuß ist auch im Wesentlichen im Fersenabschnitt entlastet. In der Position, die in 1 gezeigt ist, ist der Zylinder 16 bezüglich des Kolbens 17 verlagerbar. Nachdem der Hebel 22 bis zur geschlossenen Position des Ventils 21 heraufgebracht worden ist, kann der Kolben 17 nicht mehr bezüglich des Zylinders 16 verlagert werden und die Beinprothese, die mit einem Fuß ausgerüstet wird, ist in seiner Gebrauchsstellung.
Wenn während des Gehens ein Fuß aufgesetzt wird, wird die Ferse zuerst aufgesetzt und danach wird das Gewicht sukzessiv zu diesem Fuß herübergebracht bzw. auf diesen Fuß verlagert, der gerade aufgesetzt wurde. In der Position, die in 3 gezeigt wird, ist der Fuß gerade aufgesetzt worden und die Ubertragung des Gewichts hat gerade angefangen. Während der Übertragung des Gewichts auf das aufgesetzte Bein, erzeugt die Aufwärtskraft auf die Ferse ein Moment, wie es mit Pfeilen in 3 angedeutet ist, das durch Einwirkung der Federkraft im elastischen Element 14 den Fuß abwärts dreht, bis das Fußblatt in Kontakt mit dem Boden kommt. In diesem Fall wirkt das elastische Element 14 als Stoßdämpfer, der die Kraft aufnimmt, die entsteht, wenn die Ferse aufgesetzt wird. Der maximale Winkel, den die Beinprothese gegenüber dem Fuß in der aufgesetzten Position von 3 bilden kann, wird durch die maximal mögliche Kompression des elastischen Elementes 14 beschränkt. Der Winkel, den die Beinprothese in der Lage sein sollte, gegenüber dem Fuß in der aufgesetzten Position von 3 zu bilden, um für ein bequemes Gehen zu sorgen, ist abhängig von der Länge der Schritte des Protheseträgers. Die stoßdämpfende Wirkung des elastischen Elementes hängt vom Gewicht und vom Gehschema des Protheseträgers ab. Das elastische Element 14, das als Stoßdämpfer wirkt, kann durch Vorspannung, die anhand des Veränderns des Festziehens der Mutter 32 erzielt wird, und, indem man maximale Kompressionslänge des Elementes wählt, einzeln eingestellt werden. Da das elastische Element leicht entfernt und eingesetzt werden kann, kann es leicht durch ein anderes Element ausgetauscht werden, das für das Körpergewicht und Gehschema des Protheseträgers geeigneter ist. Elastische Elemente, die abgenutzt sind, können leicht durch neue ausgetauscht werden.
Ein entlasteter Fuß wird wegen der Tatsache, dass das elastische Element 14 immer bestrebt ist, in seine ausgedehnte Stellung zu kommen, automatisch in die Anfangsposition verlagert werden.
Wenn es gewünscht wird, die Anfangsposition zu ändern, d. h. den Winkel zwischen der Beinprothese 10 und dem Fuß 12 zu ändern, z. B. wenn zu Schuhen mit hohen Absätzen gewechselt wird, wird das Abflussventil 21 mittels des Hebels 22 geöffnet, wodurch ein Überlauf hydraulischen Mediums zwischen den Räumen 19 und 20 bestehen kann. Dies führt dazu, dass der Zylinder 1 kontinuierlich bezüglich des Kolbens 17 und des elastischen Elementes 14 verlagert wird, was es ermöglicht, dass die Beinprothese bezüglich des Fußes innerhalb der Beschränkungen einer möglichen Verlagerung des ringförmigen Wandelementes 18 des Zylinders 16 in den Kammern 19, 20 gedreht werden kann.
Gleichzeitig mit der Verlagerung des Zylinders bezüglich des Kolbens wird der Zylinder um die Gelenkachse 11 gedreht werden, worauf eine Drehung des Elementes 38, des Kolbens 17 und des elastischen Elementes 14 folgt. Auch die Position der Schnur 13 in der Bohrung 29 wird sich ändern, wie es in 2 gezeigt wird. Der Durchmesser der Bohrung 29 ist angepasst, um die relative Änderung in der Position der Schnur 13 zu ermöglichen. Wenn ein gewünschter Winkel zwischen der Beinprothese und dem Fuß erreicht worden ist, wird das Ventil 21 geschlossen.
In der Praxis wird die Einstellung an eine neue Anfangsposition dadurch vorgenommen, dass der Schuh mit hohem Absatz auf den Fuß aufgesteckt bzw. über den Fuß geschoben wird, wobei das Ventil geöffnet ist. Die Beinprothese wird dann in einer vertikalen Position angeordnet und das Ventil wird geschlossen.
In den Ausführungsformen, die in den Figuren gezeigt werden, bildet ein elastischer Körper 14 aus z. B. Gummi oder anderem elastischen, polymerischen Material das elastische Element 14. Innerhalb des Bereichs der Erfindung ist es selbstverständlich möglich, andere Arten elastischer Körper z. B. schraubenartige oder Tellerfedern zu verwenden. Das nachgiebige Element 13 wird durch ein Material gebildet, das sich nicht infolge von Lasten, die normalerweise während des Gebrauchs von Beinprothesen bestehen, ausdehnt, und kann aus Stahl, Kunststoff oder Textilmaterial hergestellt sein.
Naturlich sind Abänderungen der Erfindung innerhalb des Bereichs der Erfindung möglich. Beispielsweise könnte das Ventil 21 durch einen Elektromotor z. B. einen Schrittmotor verfahrbar bzw. beweglich sein und die Beinprothese könnte eine Batterie und einen Schalter, der so angeordnet werden kann, dass er für den Protheseträger leicht zu erreichen ist, umfassen. Ferner könnte der Kolben 17 durch eine unnachgiebige Hülse ersetzt werden, die in einem Zylinder verläuft, der einen Schlitz aufweist, wobei der Zylinder eine Vorrichtung zum Festklemmen des Zylinders gegenüber der Hülse aufweist. Auch ist es nicht notwendig, dass das Element 13 nachgiebig ist, die Schnur 13 kann stattdessen durch eine Stange oder dergleichen ersetzt werden, die bzgl. dem Element 38 und dem Nippel 30 gelenkig ist. Folglich sollte die Erfindung einzig auf die Inhalte der anhängenden Ansprüche beschränkt werden.

Claims

Anordnung für eine Beinprothese (10), die mit einem Fuß (12) ausgerüstet ist, welcher mit der Beinprothese mittels einer. Gelenkachse (11) verbunden ist, wobei erste Mittel (13, 14, 16–18, 30–33, 38) angeordnet sind, um für eine beschränkte Drehung des Fußes bezüglich der Beinprothese aus einer anfänglich eingestellten Position, in welcher die Beinprothese und der Fuß einen zu Anfang eingestellten festen Winkel zueinander aufweisen, zu sorgen, und zweite Mittel (16–26) zu stufenloser Einstellung des genannten festen Winkels zwischen der Beinprothese und dem Fuß angeordnet sind, wobei die ersten Mittel (13, 14, 16–18, 30–33, 38) ein elastisches Element (14) umfassen, das eine Federkraft aufweist, die die Drehbewegung des Fußes bezüglich der Beinprothese in der anfänglich eingestellten Position während des Gehens beschränkt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (16–26) ein Element (17), das bezüglich der Beinprothese (10) verlagerbar ist, und Mittel (18, 21), um das verlagerbare Element in einer gewünschten verlagerten Stellung zu halten, umfassen, wobei das verlagerbare Element (17), wenn es sich in seiner zu Anfang eingestellten Position befindet, am einen Ende an einem Teil (38) des Fußes (12) und an seinem zweiten Ende an dem elastischen Element (14), das durch ein lang gestrecktes Element (13) mit dem Fuß verbunden ist, anliegt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbaren Mittel einen Kolben (17) mit nach außen gerichteten Ringflanschen umfassen, wobei der Kolben in einem an die Beinprothese (10) angebrachten Zylinder (16) verlagerbar angeordnet ist, und dass die Mittel, die den Kolben in der gewünschten verlagerten Stellung bezüglich des Zylinders halten, ein vom Zylinder ins Innere ragende ringförmiges Wandelement (18), das den Raum zwischen den Ringflanschen des Kolbens in zwei Kammern aufteilt, sowie ein Zwei-Wege-Ventil (21), das in geöffneter Stellung für den Durchfluss des Mediums, das in den Kammern vorhanden ist, zwischen diesen Kammern sorgt und in geschlossener Stellung solchen Durchfluss verhindert, umfassen.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lang gestreckte Element (13) sich durch eine zentrale Durchgangsbohrung (29) im Kolben (17) und durch einen Durchlass im elastischen Element entlang der Mittelachse erstreckt und mittels einer Scheibe (33) aus unnachgiebigem Material mit demjenigen Ende des elastischen Elementes (14) verbunden ist, das dem Ende, das am Kolben anliegt, gegenüberliegt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lang gestreckte Element aus einem biegsamen Material gebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das lang gestreckte Element (13) aus einer Schnur oder einem Draht oder einem Riemen, die aus einem Material mit geringer Dehnbarkeit bestehen, gebildet ist.