DE60316130T2 - Bizentrisches scharnier zur verwendung in einer schiene - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft bizentrische Gelenke zur Verwendung in Stützschienen.
  • Hintergrund
  • Kniestützschienen werden umfangreich verwendet, um ein Kniegelenk zu stabilisieren und zu schützen. Beispielsweise werden Kniestützschienen oft dazu verwendet, Schaden am vorderen Kreuzband, am hinteren Kreuzband, am mittleren Seitenband, am seitlichen Seitenband und/oder am Meniskus eines Kniegelenks zu verhindern. Kniestützschienen sind besonders nützlich, um das Kniegelenk während kraftvoller, athletischer Aktivitäten, beispielsweise beim Rennen, Basketball, Fußball und Skifahren, zu schützen, und sie werden auch verwendet, das Kniegelenk während der Gesundung oder der Rehabilitation von einer operativen Heilbehandlung oder einer Verletzung zu stabilisieren.
  • Eine Kniestützschiene umfasst typischerweise einen oberen Rahmen, einen unteren Rahmen und ein Gelenk, das den oberen Rahmen mit dem unteren Rahmen verbindet. Der obere Rahmen weist oft Gurte auf, die die Quadrizeps oder die Kniesehne umhüllen, und der untere Rahmen weist oft Gurte auf, die die Wade umhüllen. Jeder Rahmenteil ist derart ausgebildet, dass er an die Form des entsprechenden Beinteils angepasst ist. Das Gelenk erlaubt dem unteren Rahmen, sich in Bezug auf den oberen Rahmen zu drehen, wenn das Knie sich biegt. Viele Kniestützschienen weisen ein Gelenk auf jeder Seite des Kniegelenks auf, um der Kniestützschiene eine zusätzliche Stärke zu verleihen.
  • Die üblichen Gelenke für Kniestützschienen umfassen einen einachsigen Drehpunkt, ein zweigängiges Gelenk und ein Vierschienengelenk. Der üblicherweise gängige Gelenkmechanismus weist typischerweise zwei Drehzahnräder mit ineinander greifenden Zähnen auf. Der einachsige Drehpunkt und der mehrgängige Gelenkmechanismus weisen mehrere Vorteile auf. Erstens begrenzen der einachsige Drehpunkt und der mehrgängige Gelenkmechanismus den Biegebereich des Beins. Zweitens simulieren der einachsige Drehpunkt und der mehrgängige Gelenkmechanismus nicht die natürliche Bewegung des Kniegelenks, wenn sich das Bein biegt oder streckt. Die Bewegung des menschlichen Kniegelenks ist ganz komplex, und dieses dreht sich nicht gleichmäßig vom Strecken zum Biegen. Da der einachsige Drehpunkt und der mehrgängige Gelenkmechanismus die natürliche Bewegung des Kniegelenks nicht simulieren können, kann die Kniestützschiene in eine unnatürliche Position beim Strecken oder Biegen gezwungen werden, wenn die Gurte um die Kniestützschiene stramm gewickelt sind. Dies ist mit Kräften verbunden, die während der Aktivität erzeugt werden und das Kniegelenk verletzen können. Ferner kann ein Benutzer die Gurte lockern, um Beschwerden zu verhindern, die sich aus der unnatürlichen Bewegung des Kniegelenks ergeben. Wenn die Gurte um die Kniestützschiene lose sind, wird die Kniestützschiene jedoch am Bein während der Aktivität heruntergleiten. Diese Bewegung der Kniestützschiene während einer Aktivität ist unbequem und lästig. Ferner könnten die Gurte, wenn die Kniestützschiene am Bein heruntergleitet, nicht fest genug sein, um die notwendige Stützung des Knies vorzusehen.
  • Ein Vierschienen-Gelenkmechanismus simuliert die Bewegung des Knies während des Biegens und Streckens besser als Mehrganggelenke. Die Vierschienengelenke weisen jedoch mehrere Nachteile auf. Erstens ist die Bewegung eines Vierschienengelenks komplex, so dass es schwierig ist, Anschlagelemente anzubringen und einzustellen, die den Bewegungsbereich der Kniestützschiene begrenzen. Daher können Patienten den Bewegungsbereich mit dem Vierschienen-Gelenkmechanismus nicht genau begrenzen. Zweitens sind Vierschienengelenke größer als viele andere Gelenkarten. Eine große Kniestützschiene kann erschweren, Kleider über die Kniestützschiene zu ziehen, und große Gelenke können das andere Kniegelenk während der Aktivitäten stören. Deshalb werden Vierschienengelenke nicht umfangreich in Kniestützschienen verwendet.
  • Das Dokument WO 01/66049 A offenbart ein Gelenk für eine Kniestützschiene, das einen Sperrmechanismus umfasst. Dieses Dokument beschreibt eine orthopädische Kniestützschiene mit einem oberen Arm und einem unteren Arm, die an einem Trägerbein über und unter dem Kniegelenk befestigbar sind. An den Enden der Arme ist ein Drehgelenk vorhanden, das das Biegen des Knies durch eine Drehbewegung der Arme erlaubt. Ein Sperrmechanismus ist vorgesehen, der das Drehen des Gelenks derart steuert, dass einer des oberen Arms oder des unteren Arms in Bezug auf das Gelenk gesperrt wird, während der andere Arm automatisch ungesperrt bleibt, um die Drehbewegung des anderen Arms um das Gelenk zu erlauben.
  • Gemäß einer ersten Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist ein bizentrisches Gelenk nach Anspruch 1 vorgesehen.
  • Es ist ferner eine Stützschiene vorgesehen, die das Gelenk der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von 7A–7C beschrieben, wobei die übrigen Figuren nur zu Informationszwecken dienen.
  • Kurzfassung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine isometrische Ansicht einer Kniestützschiene mit einem Gelenk,
  • 2 zeigt eine Explosionsansicht einer Platte, eines ersten Gelenkglieds und eines zweiten Gelenkglieds des Gelenks der 1,
  • 3A zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung, die ein flexibles Glied mit der Platte, dem ersten Gelenkglied und dem zweiten Gelenkglied der 2 umfasst,
  • 3B zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung, die eine erste Torsionsfeder, die am ersten Gelenkglied befestigt ist, und eine zweite Torsionsfeder umfasst, die am zweiten Gelenkglied befestigt ist,
  • 4 zeigt eine Draufsicht auf einen ersten Begrenzer mit einstellbarem Bereich und einen zweiten Begrenzer mit einstellbarem Bereich,
  • 5A zeigt eine Draufsicht auf ein Begrenzersystem mit einstellbarem Bereich,
  • 5B zeigt eine isometrische Ansicht des Begrenzersystem mit einstellbarem Bereich der 5A, wobei der erste bereichseinstellbare Begrenzer und der zweite bereichseinstellbare Begrenzer getrennt von einer Deckplatte dargestellt sind,
  • 6 zeigt eines isometrische Explosionsansicht eines Gelenks und eines Bereichsbegrenzers und
  • 7A–7C zeigen Draufsichten auf ein Gelenk mit einem Kipphebel gemäß der Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende Offenbarung beschreibt eine Ausbildung eines bizentrischen Gelenks und ein Verfahren zum Betätigen einer anatomischen Stützschiene mit diesem Gelenk. Der Fachmann wird aber verstehen, dass die Erfindung zusätzliche Ausführungen aufweisen kann oder dass die Erfindung ohne mehrere der Einzelheiten ausgeführt werden kann, die in der folgenden Beschreibung beschrieben werden. Obwohl beispielsweise das bizentrische Gelenk gemäß der Erfindung in Bezug auf eine Kniestützschiene beschrieben wird, kann es auch für Ellbogenstützschienen oder andere Stützschienen verwendet werden.
  • Die 1 zeigt eine isometrische Ansicht einer Kniestützschiene 60, die einen oberen Rahmen 30, einen unteren Rahmen 32 und Gelenke 10 umfasst, die den oberen Rahmen 30 mit dem unteren Rahmen 32 miteinander verbinden. Der obere Rahmen 30 kann mindestens einen Gurt 20 aufweisen, der um den Quadrizeps oder die Kniesehne gewickelt wird, und der untere Rahmen 32 kann ebenfalls einen oder mehrere Gurte aufweisen. Bei anderen Ausführungen können der obere Rahmen 30 und der untere Rahmen 32 einen unterschiedlichen Aufbau und unterschiedliche Ausbildungen der Gurte aufweisen. Beispielsweise kann die Kniestützschiene 60 auch eine flexible Muffe 62 aufweisen, die entweder direkt oder indirekt mit dem oberen Rahmen 30 und dem unteren Rahmen 32 gekoppelt ist.
  • Die 2 zeigt eine Explosionsansicht und die 3A zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des Gelenks 10. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Gelenk 10 eine Rückplatte 200, ein erstes Gelenkglied 260 und ein zweites Gelenkglied 261 auf. Das erste Gelenkglied 260 ist an der Rückplatte 200 drehbar befestigt und derart ausgebildet, dass es am oberen Rahmen 30 (1) befestigt werden kann, um dem oberen Rahmen 30 zu erlauben, sich um die Rückplatte 200 zu drehen. Das zweite Gelenkglied 261 ist ebenfalls an der Rückplatte 200 drehbar befestigt und derart ausgebildet, dass es am unteren Rahmen 32 (1) befestigt werden kann, um dem unteren Rahmen 32 zu erlauben, sich um die Rückplatte 200 unabhängig vom oberen Rahmen 30 zu drehen. Daher drehen sich der obere Rahmen 30 und der untere Rahmen 32 unabhängig um zwei verschiedene Drehachsen.
  • In 2 ist das erste Gelenkglied 260 generell eine flache Platte mit einer Vorderfläche 266 und einer (nicht gezeigten) Rückfläche, die der Vorderfläche 266 gegenüberliegt. Zwischen der Vorderfläche 266 und der Rückfläche befinden sich eine Oberkante 276, eine Unterkante 274 und eine Seitenkante 272, die derart ausgebildet sind, dass sie an einem Teil des oberen Rahmens 30 befestigt werden können. Beispielsweise kann das erste Gelenkglied 260 zwei Öffnungen 262 und 264 in der Nähe der Seitenkante 272 zur Aufnahme von (nicht gezeigten) Verbindungselementen aufweisen, um den oberen Rahmen 30 mit dem ersten Gelenkglied 260 zu verbinden. Das zweite Gelenkglied 261 weist in ähnlicher Weise eine Vorderfläche 267 und eine (nicht gezeigte) Rückfläche auf, die der Vorderfläche 267 gegenüberliegt. Zwischen der Vorderfläche 267 und der Rückfläche befinden sich eine Oberkante 277, eine Unterkante 275 und eine Seitenkante 273, die derart ausgebildet sind, dass sie an einem Teil des unteren Rahmens 32 befestigt werden können. Das zweite Gelenkglied 261 kann ebenfalls zwei Öffnungen 263 und 265 in der Nähe der Seitenkante 273 zur Aufnahme von (nicht gezeigten) Verbindungselementen aufweisen, um den unteren Rahmen 32 mit dem zweiten Gelenkglied 261 zu verbinden. Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann das erste Gelenkglied 260 ein integraler Teil des oberen Rahmens 30 sein, und das zweite Gelenkglied 261 kann ein integraler Teil des unteren Rahmens 32 sein. Das erste Gelenkglied 260 und das zweite Gelenkglied 261 können bei anderen Ausführungsbeispielen unterschiedliche Ausbildungen aufweisen.
  • In den 2 und 3 ist das erste Gelenkglied 260 mit der Rückplatte 200 mittels Verbindungselementen 320 drehbar verbunden. Das erste Gelenkglied 260 dreht sich in Bezug auf die Rückplatte 200 um eine erste Drehachse A1 (3A). Das erste Gelenkglied 260 weist einen Stift 252 auf, der aus der Vorderfläche 266 und der Rückfläche ragt. Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann der Stift 252 einen unterschiedlichen Aufbau oder eine unterschiedliche Form aufweisen. Beispielsweise kann der Stift 252 entweder aus der Vorderfläche 266 oder der Rückfläche herausragen. Derjenige Teil des Stifts 252, der aus der Rückfläche herausragt, wird in einem ringförmigen Schlitz 220 in der Rückplatte 200 aufgenommen. Der ringförmige Schlitz 220 ist daher um die erste Drehachse A1 mit einer Zentrallinie zentriert, die einen Radius R1 aufweist, der dem Abstand des Stifts 252 von der ersten Drehachse A1 entspricht. Da das erste Gelenkglied 260 sich gegenüber der Rückplatte 200 um die erste Drehachse A1 dreht, gleitet daher der Stift 252 im ringförmigen Schlitz 220. Ein erster Endpunkt 224 und ein zweiter Endpunkt 226 des Schlitzes 220 bilden den Maximalbereich der Bewegung für das erste Gelenkglied 260. Daher bestimmt die Länge des Schlitzes 220 den Drehbereich des ersten Gelenkglieds 260 gegenüber der Rückplatte 200. Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann der Schlitz 220 unterschiedliche Längen aufweisen, um den Drehbereich des ersten Gelenkglieds 260 zu ändern. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Position des Schlitzes 220 und des Stifts 252 unterschiedlich sein; beispielsweise kann sich der Schlitz 220 im ersten Gelenkglied 260 befinden, und der Stift 252 kann an der Rückplatte 200 befestigt sein.
  • Das zweite Gelenkglied 261 ist mit der Rückplatte 200 mittels Verbindungselementen 322 drehbar verbunden. Das zweite Gelenkglied 261 dreht sich gegenüber der Rückplatte 200 um eine zweite Drehachse A2 (3A). Das zweite Gelenkglied 261 weist einen Stift 253 auf, der aus der Vorderfläche 267 und der Rückfläche ragt. Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann der Stift 253 einen unterschiedlichen Aufbau oder eine unterschiedliche Form aufweisen. Beispielsweise kann der Stift 253 entweder aus der Vorderfläche 267 oder der Rückfläche herausragen, oder es können zwei getrennte Stifte vorgesehen sein, die aus jeder Fläche herausragen. Derjenige Teil des Stifts 253, der aus der Rückfläche herausragt, wird in einem ringförmigen Schlitz 222 in der Rückplatte 200 aufgenommen. Der ringförmige Schlitz 222 ist daher um die zweite Drehachse A2 mit einer Zentrallinie zentriert, die einen Radius R2 aufweist, der dem Abstand des Stifts 253 von der zweiten Drehachse A2 entspricht. Da das zweite Gelenkglied 261 sich gegenüber der Rückplatte 200 um die zweite Drehachse A2 dreht, gleitet daher der Stift 253 im ringförmigen Schlitz 222. Ein erster Endpunkt 225 und ein zweiter Endpunkt 227 des Schlitzes 222 bilden den Maximalbereich der Bewegung für das zweite Gelenkglied 261. Daher bestimmt die Länge des Schlitzes 222 den Drehbereich des zweiten Gelenkglieds 261 gegenüber der Rückplatte 200. Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann der Schlitz 222 unterschiedliche Längen aufweisen, um den Drehbereich des zweiten Gelenkglieds 261 zu ändern. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Position des Schlitzes 222 und des Stifts 253 unterschiedlich sein; beispielsweise kann sich der Schlitz 222 im zweiten Gelenkglied 261 befinden, und der Stift 253 kann an der Rückplatte 200 befestigt sein.
  • In 3A weist die gebogene Kante 270 auf dem ersten Gelenkglied 260 einen Abstand G von der gebogenen Kante 271 auf dem zweiten Gelenkglied 261 auf. Daher drehen sich das erste Gelenkglied 260 und das zweite Gelenkglied 261 unabhängig um zwei verschiedene Drehachsen A1 und A2. Da das Gelenk zwei verschiedene und unabhängige Drehachsen aufweist, simuliert es besser die natürliche Bewegung des Kniegelenks. Dies ist erwartet, um das Gleiten der Kniestützschiene am Bein herunter abzuschwächen und die Einwirkung unnatürlicher Kräfte auf das Kniegelenk zu vermindern.
  • Bei dem dargestellten Gelenk weist die Rückplatte 200 einen Ausnehmungsteil 250 auf. Dieser Ausnehmungsteil 250 erlaubt dem ersten Gelenkglied 260 und dem zwei ten Gelenkglied 261, sich durch den vollen Drehbereich zu drehen, ohne dass der obere Rahmen 30 und der untere Rahmen 32 (1) die Rückplatte 200 berühren.
  • Beim dargestellten Gelenk sind das erste Gelenkglied 260 und das zweite Gelenkglied 261 mittels eines flexiblen Glieds 300 betriebsmäßig miteinander gekuppelt. Das flexible Glied 300 besitzt ein erstes Ende 302, das am ersten Gelenkglied 260 befestigt ist, und ein zweites Ende 304, das am zweiten Gelenkglied 261 befestigt ist. Das erste Ende 302 wird in einer Öffnung 282 im ersten Gelenkglied 260 aufgenommen. Ein Kanal 284 verbindet die Öffnung 282 mit einer Kante 268 und ist derart bemessen, dass er einen Teil des flexiblen Glieds 300 aufnimmt. In ähnlicher Weise wird das zweite Ende 304 des flexiblen Glieds in einer Öffnung 283 des zweiten Gelenkglieds 261 aufgenommen. Ein Kanal 285 verbindet die Öffnung 283 mit der Kante 277 und ist derart bemessen, dass er einen Teil des flexiblen Glieds 300 aufnimmt. Das erste Ende 302 und das zweite Ende 304 des flexiblen Glieds 300 sind vergrößert, so dass sie nicht durch die kleineren Kanäle 284 und 285 gezogen werden. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen das erste Ende 302 und das zweite Ende 304 des flexiblen Glieds 300 eine Toroidform mit einem Stift in der Mitte auf. Bei anderen Ausführungsbeispielen können das erste Ende 302 und das zweite Ende 304 des flexiblen Glieds 300 angeklemmt oder angeklebt sein.
  • Das flexible Glied 300 ist elastisch und bietet einen Widerstand gegen die Gelenkglieder 260 und 261 während der Biegung. Bei einem Ausführungsbeispiel kann Urethan verwendet werden, und in anderen Ausführungsbeispielen können andere Materialien verwendet werden. Das flexible Glied 300 streckt sich, wenn sich das erste Gelenkglied 260 in einer Richtung D1 dreht und/oder sich das zweite Gelenkglied 261 in einer Richtung D2 dreht. Das flexible Glied 300 zwingt das erste GG 260 dazu, sich in einer Richtung D3 zu drehen, und zwingt das zweite Gelenkglied 261 dazu, sich in einer Richtung D4 zu drehen. Wenn keine äußere Kraft auf das erste Gelenkglied 260 und das zweite Gelenkglied 261 einwirkt, werden daher die Stifte 252 und 253 in Richtung auf die ersten Endpunkte 224 und 225 der Schlitze 220 und 222 gezogen. Wenn eine äußere Kraft auf das erste Gelenkglied 260 einwirkt, die eine Drehung in der Richtung D1 bewirkt, streckt sich das flexible Glied 300 elastisch, und dieses Glied läuft längs einer gebogenen Kante 270 des ersten Gelenkglieds 260. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die gebogene Kante 270 einen Radius R3 auf. Bei einer Ausführung kann die gebogene Kante 270 keinen konstanten Radius aufweisen. Wenn eine äußere Kraft auf das zweite Gelenkglied 261 einwirkt und damit eine Drehung in der Richtung D2 verursacht, wird in ähnlicher Weise das flexible Glied 300 elastisch gestreckt, und dieses Glied läuft längs einer gebogenen Kante 271 des zweiten Gelenkglieds 261. Bei dem dargestellten Gelenk weist die gebogene Kante 270 einen Radius R4 auf, der größer als der Radius R3 ist. Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann der Radius R3 gleich oder größer als der Radius R4 sein.
  • Das flexible Glied 300 und die Radien der Gelenkglieder 260 und 261 arbeiten derart zusammen, dass sie die Drehung der Gelenkglieder 260 und 261 steuern. Wenn beispielsweise R3 kleiner als R4 ist, dreht sich das erste Gelenkglied 260 in der Richtung D1 um eine Bogenlänge, bevor sich das zweite Gelenkglied 261 um eine Bogenlänge in der Richtung D2 dreht. Der Grund dafür ist, dass eine größere, äußere Kraft einwirken muss, um ein Glied mit einem größeren Radius in Bezug auf die Gegenkraft zu drehen, die durch das flexible Glied 300 einwirkt. Wenn daher beim dargestellten Gelenk eine äußere Kraft auf das Gelenk 310 einwirkt, dreht sich das erste Gelenkglied 260 zuerst, weil sein Radius R3 kleiner als der Radius R4 des zweiten Gelenkglieds 261 ist. Das zweite Gelenkglied 261 beginnt sich zu drehen, wenn der Stift 252 des ersten Gelenkglieds 260 sich mindestens durch einen Teil seines Bewegungsbereichs gedreht hat. Die Drehung des einen Gelenkglieds vor der Drehung des anderen Gelenkglieds simuliert die natürliche, anatomische Bewegung des Kniegelenks während der Streckung und der Biegung. Eine bessere Simulierung der natürlichen Bewegung des Kniegelenks vermindert die Bewegung der Kniestützschiene am Bein des Benutzers herunter und die Neigung der Kniestützschiene, das Knie in unnatürliche Positionen zu bringen.
  • Die 3B zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung, die eine erste Torsionsfeder 398, die an einem ersten Gelenkglied 360 befestigt ist, und eine zweite Torsionsfeder 399 aufweist, die an einem zweiten Gelenkglied 361 befestigt ist. Jede Torsionsfeder 398, 399 ist auch an der Rückplatte 200 befestigt. Die erste Torsionsfeder 398 zwingt das erste Gelenkglied 360 dazu, sich in der Richtung D3 zu drehen, und die zweite Torsionsfeder 399 zwingt das zweite Gelenkglied 361 dazu, sich in der Richtung D4 zu drehen. Wenn daher keine äußere Kraft auf das erste Gelenkglied 360 und das zweite Gelenkglied 361 einwirkt, werden die Stifte 252 und 253 in Richtung der ersten Endpunkte 224 und 225 der Schlitze 220 und 222 gezogen. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Torsionsfedern verschiedene Federkoeffizienten aufweisen, so dass sich das eine Gelenkglied vor dem anderen dreht.
  • Die 4 zeigt eine Draufsicht auf das Gelenk 310 der 3A mit einem ersten bereichseinstellbaren Begrenzer 402 und einem zweiten bereichseinstellbaren Begrenzer 404. Die 5 zeigt eine Draufsicht auf ein bereichseinstellbares Begrenzersystem 406. Die 5B zeigt eine isometrische Ansicht eines bereichseinstellbaren Begrenzersystems 406 der 5A mit dem ersten bereichseinstellbaren Begrenzer 402 und dem zweiten bereichseinstellbaren Begrenzer 404, wobei diese Begrenzer von einem Gehäuse 540 getrennt dargestellt sind. Wie im Folgenden näher erläutert ist, erlaubt das bereichseinstellbare Begrenzersystem 406 einem Benutzer, den Drehbereich des ersten Gelenkglieds 260 und/oder des zweiten Gelenkglieds 261 einzustellen.
  • Wenn das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel betrachtet wird, wird das Verbindungselement 320 in einer Öffnung 432 des ersten bereichseinstellbaren Begrenzers 402 aufgenommen, so dass der erste bereichseinstellbare Begrenzer 402 um die erste Drehachse A1 positionierbar ist. Der erste bereichseinstellbare Begrenzer 402 weist einen ringförmigen Schlitz 422 auf, der um die erste Drehachse A1 mit einer Zentrallinie verläuft, die den Radius R1 aufweist. Der Schlitz 422 ist derart positioniert und bemessen, dass der Stift 252 des ersten Gelenkglieds 260 aufgenommen werden kann. Wenn sich daher das erste Gelenkglied 260 dreht, bewegt sich der Stift 252 im Schlitz 422. In ähnlicher Weise wird das Verbindungselement 322 in einer Öffnung 430 des zweiten bereichseinstellbaren Begrenzers 404 aufgenommen, so dass der zweite bereichseinstellbare Begrenzer 404 um die zweite Drehachse A2 positionierbar ist. Der zweite bereichseinstellbare Begrenzer 404 weist einen ringförmigen Schlitz 420 auf, der um die zweite Drehachse A2 mit einer Zentrallinie verläuft, die den Radius R2 aufweist. Der Schlitz 420 ist derart positioniert und bemessen, dass er den Stift 253 des zweiten Gelenkglieds 261 aufnehmen kann. Wenn sich daher das zweite Gelenkglied 261 dreht, bewegt sich der Stift 253 im Schlitz 420. Bei dem dargestellten Gelenk entspricht die Länge des Schlitzes 420 etwa der Länge des Schlitzes 222, und die Länge des Schlitzes 222 entspricht etwa der Länge des Schlitzes 220. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Schlitze 420 und 422 unterschiedliche Längen aufweisen.
  • Der erste bereichseinstellbare Begrenzer 402 und der zweite bereichseinstellbare Begrenzer 404 können derart gedreht werden, dass ihre Schlitze 422 und 420 die Drehung des ersten Gelenkglieds 260 und des zweiten Gelenkglieds 261 begrenzen. Beispielsweise ist beim Ausführungsbeispiel der 4 der erste bereichseinstellbare Begrenzer 402 derart positioniert, dass der Schlitz 422 und der Schlitz 220 des ersten Gelenkglieds 260 die gleiche Krümmung aufweisen. Demzufolge definieren ein erster Endpunkt 424 des Schlitzes 422 und der zweite Endpunkt 226 des Schlitzes 220 An schläge für den Stift 252, um die Drehung des ersten Gelenkglied 260 um die erste Drehachse A1 zu begrenzen. Der erste bereichseinstellbare Begrenzer 402 kann ferner in der Richtung D1 gedreht werden, um die Drehung des ersten Gelenkglieds 260 weiter zu begrenzen. Umgekehrt kann der erste bereichseinstellbare Begrenzer 402 in der Richtung D3 gedreht werden, um den Drehbereich zu erhöhen. Der zweite bereichseinstellbare Begrenzer 404 kann in ähnlicher Weise um die zweite Drehachse A2 gedreht werden, so dass der Schlitz 420 und der Schlitz 222 des zweiten Gelenkglieds 261 die gleiche Krümmung aufweisen, um Anschläge für den Stift 253 zu definieren, die die Drehung des zweiten Gelenkglieds 261 um die zweite Drehachse A2 begrenzen.
  • Die bereichseinstellbaren Begrenzer 402 und 404 werden durch das Gehäuse 540 gehalten. In den 5A und 5B weist mindestens ein Teil der Außenkanten 442 des ersten bereichseinstellbaren Begrenzers 402 Zähne 412 auf, und die Außenkanten 440 des zweiten bereichseinstellbaren Begrenzers 404 ist ebenfalls mit Zähnen 414 versehen. Das Gehäuse 540 weist eine Ausnehmung 570 mit Zähnen 550 auf, die mit den Zähnen 412 und 414 des ersten bereichseinstellbaren Begrenzers 402 und des zweiten bereichseinstellbaren Begrenzers 404 im Eingriff stehen. Wenn das Gehäuse 540 an einer Vorderplatte 400 (4) befestigt ist, hindern die Zähne 550 die Begrenzer 402 und 404 daran, sich um die Drehachsen A1 und A2 zu drehen. Das Gehäuse 540 kann beispielsweise einen Lippenrand 560 aufweisen, der in die Vorderplatte 400 einschnappt und damit die Begrenzer 402 und 404 in gewünschten Positionen zur Begrenzung des Bereichs der Bewegung sperrt. Die Begrenzer 402 und 404 werden unter Entfernen des Gehäuses 540 drehbar eingestellt, wobei die Begrenzer 402 und 404 gedreht werden und danach das Gehäuse 540 wieder eingesetzt wird. Die Ausbildung der Zähne 412, 414 und 550 im dargestellten Ausführungsbeispiel erlaubt, die Begrenzer 402 und 404 in 10-Grad-Schritten einzustellen.
  • Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen können die Zähne 412, 414 und 550 unterschiedlich bemessen werden und einen unterschiedlichen Abstand aufweisen.
  • Ein Vorteil des Ausführungsbeispiels für das in den 4 und 5B gezeigte, bereichseinstellbare Begrenzersystem 406 besteht darin, dass der Benutzer den Drehbereich des ersten Gelenkglieds 260 und des zweiten Gelenkglieds 261 leicht einstellen kann. Es sei darauf hingewiesen, dass das bereichseinstellbare Begrenzersystem 406 andere Ausbildungen aufweisen kann. Beispielsweise können in zusätzlichen Ausführungsbeispielen andere Vorrichtungsarten verwendet werden, die die Drehung des ersten bereichseinstellbaren Begrenzers 402 und des zweiten bereichseinstellbaren Begrenzers 404 um die erste Drehachse A1 und die zweite Drehachse A2 begrenzen. Beispielsweise könnte die Vorderplatte 400 einen Vorsprung mit Zähnen aufweisen, die in die Zähne des einen der bereichseinstellbaren Begrenzer 402 und 404 oder in beide eingreifen, so dass das Gehäuse 540 nicht nötig ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorderplatte 400 der Rückplatte 200 ähnlich, aber auf der anderen Seite der Gelenkglieder 260 und 261 angeordnet. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Vorderplatte 400 eine unterschiedliche Ausbildung aufweisen, oder dem Gelenk kann die Vorderplatte 400 fehlen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können der erste bereichseinstellbare Begrenzer 402 und der zweite bereichseinstellbare Begrenzer 404 anders ausgebildet sein, so dass das Gehäuse 540 nicht benötigt wird. Bei dem dargestellten Gelenk ist die Vorderplatte 400 der Rückplatte 200 ähnlich, doch auf der anderen Seite der Gelenkglieder 260 und 261 angeordnet. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können der erste bereichseinstellbare Begrenzer 402 und der zweite bereichseinstellbare Begrenzer 404 in der Nähe des ersten Gelenkglieds 260 und des zweiten Gelenkglieds 261 angeordnet sein, oder das bereichseinstellbare Begrenzersystem 406 kann in der Nähe der Rückfläche der Rückplatte 200 angeordnet sein. Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann dem Gelenk das bereichseinstellbare Begrenzersystem 406 fehlen.
  • Die 6 zeigt eine Explosionsansicht des Gelenks 10 der 1. Bei dem dargestellten Gelenk werden das erste Gelenkglied 260 und das zweite Gelenkglied 261 zwischen der Rückplatte 200 und der Vorderplatte 400 durch die Verbindungselemente 320 und 322 gehalten. Das Gelenk 10 kann Abstandselemente 600, 620, 630 und 632 aufweisen, um dazu beizutragen, dass sich das erste Gelenkglied 260 und das zweite Gelenkglied 261 zwischen den Platten 400 und 200 leichter drehen können. Die Abstandselemente 600 und 630 besitzen jeweils eine Öffnung 604, durch die das Verbindungselement 320 gesteckt ist, und eine Öffnung 602, durch die der erste Stift 252 gesteckt ist. In ähnlicher Weise weisen die Abstandselemente 620 und 632 jeweils eine Öffnung 624, durch die das Verbindungselement 322 gesteckt ist, und eine Öffnung 622 auf, durch die der zweite Stift 253 gesteckt ist. Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen können die Abstandselemente 600, 620, 630 und 632 unterschiedliche Ausbildungen aufweisen, oder das Gelenk 10 kann ohne eins oder mehrere der Abstandselemente 600, 620, 630 und 632 ausgestattet sein. Das bereichseinstellbare Begrenzersystem 406 ist an der Vorderplatte 400 befestigt, wie oben erläutert wurde.
  • Die 6 zeigt auch die Kompaktheit des Gelenks 10 und des bereichseinstellbaren Begrenzersystems 406. Das Gelenk 10 und das bereichseinstellbare Begrenzersystem 406 können zusammen eine Stärke zwischen 0,125 Zoll und 1 Zoll aufweisen. Bei einer Ausführung weisen das Gelenk 10 und das bereichseinstellbare Begrenzersystem 406 zusammen eine Stärke von 0,31 Zoll auf. Die kompakte Größe des Gelenks 10 und des bereichseinstellbaren Begrenzersystems 406 erleichtert das Tragen von Kleidern über der Kniestützschiene und vermindert die Gefahr, dass das Gelenk das andere Kniegelenk während der Aktivitäten stört.
  • Die 7A–7C zeigen Draufsichten auf ein Gelenk 710 gemäß der Erfindung. Das Gelenk 710 ist ähnlich wie das oben beschriebene Gelenk 10 ausgebildet, und gleiche Bezugszeichen entsprechen gleichen Komponenten in den 1–7C. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Gelenk 710 ein erstes Gelenkglied 660 mit einer ersten Ausnehmung 662 und ein zweites Gelenkglied 661 mit einer zweiten Ausnehmung 663 auf. Das erste Gelenkglied 660 und das zweite Gelenkglied 661 sind mit der Rückplatte 200 drehbar gekuppelt. In 7 ist der Stift 252 des ersten Gelenkglieds 660 am ersten Endpunkt 224 des Schlitzes 220 in der Rückplatte 220 angeordnet, und der Stift 253 des zweiten Gelenkglieds 661 ist am ersten Endpunkt 225 des Schlitzes 222 in der Rückplatte 200 angeordnet. Das Gelenk 710 umfasst auch einen Kipphebel 650, der an der Rückplatte 200 befestigt ist. Der Kipphebel 650 weist einen flexiblen Arm 698 und einen Kopf 697 auf, die zwischen dem ersten Gelenkglied 660 und dem zweiten Gelenkglied 661 angeordnet sind.
  • Wenn sich das Gelenk 710 in der in 7A gezeigten, gestreckten Position befindet, befindet sich der Kopf 697 in der Nähe einer gebogenen Kante 670 des ersten Gelenkglieds 660 und mindestens teilweise in der zweiten Ausnehmung 663 des zweiten Gelenkglieds 661. Weil sich der Kopf 697 des Kipphebels 650 mindestens teilweise in der zweiten Ausnehmung 663 des zweiten Gelenkglieds 661 befindet, wird das zweite Gelenkglied 661 wirksam festgeklemmt und in seiner Bewegung begrenzt. Daher bewirkt eine Kraft, die auf eines der Gelenkglieder 660, 661 einwirkt, dass sich das erste Gelenkglied 660 in einer Richtung S1 um die erste Drehachse A1 dreht.
  • In 7B hat sich das erste Gelenkglied 660 um die erste Drehachse A1 in eine Position gedreht, in der sich der Stift 252 am zweiten Endpunkt 226 des Schlitzes 220 in der Rückplatte 200 befindet. Das erste Gelenkglied 660 kann sich daher nicht um die erste Drehachse A1 in der Richtung S1 weiterdrehen. In dieser Position wird der Kopf 697 des Kipphebels 650 mindestens teilweise in der ersten Ausnehmung 662 des ersten Gelenkglieds 660 aufgenommen, so dass die Biegekraft des Arms 698 freigesetzt wird. In dieser Position ist der Kopf 697 frei, sich zwischen den beiden Ausneh mungen 662 und 663 zu bewegen. Da das zweite Gelenkglied 261 beginnt, sich um die zweite Drehachse A2 zu drehen, zwingt die Kurvenform der Fläche 671 den Kopf 697 des Kipphebels 650 in die Ausnehmung 662 des ersten Gelenkglieds 660, wobei die Drehung des ersten Gelenkglieds 660 um die erste Drehachse A1 wirksam verhindert und ausgeschlossen wird.
  • In 7C hat sich das zweite Gelenkglied 661 um die zweite Drehachse A2 in eine Position gedreht, in der sich der Stift 253 am zweiten Endpunkt 227 des Schlitzes 222 in der Rückplatte 200 befindet. Das zweite Gelenkglied 661 kann sich daher nicht um die zweite Drehachse D2 in der Richtung S2 weiterdrehen. Während der ganzen Drehung des zweiten Gelenkglieds 661 von der Position in 7B in die Position in 7C bleibt der Kopf 697 des Kipphebels 650 in der ersten Ausnehmung 662 des ersten Gelenkglieds 660, wobei verhindert wird, dass sich das erste Gelenkglied 660 um die erste Drehachse A1 dreht. Weil sich der Kopf 697 des Kipphebels 650 mindestens teilweise in der ersten Ausnehmung 662 des ersten Gelenkglieds 660 befindet, erfordert das erste Gelenkglied 660 zum Drehen in einer Richtung S3 eine größere Kraft als diejenige Kraft, die zum Drehen des zweiten Gelenkglieds in einer Richtung S4 erforderlich ist. Daher veranlasst der Kipphebel 650 das zweite Gelenkglied 661, sich in der Richtung S4 um die zweite Drehachse A2 zu drehen, bevor sich das erste Gelenkglied 660 in der Richtung S3 um die erste Drehachse A1 dreht. Bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann das Gelenk 710 einen Kipphebel mit unterschiedlicher Ausbildung aufweisen. Ferner zeigen die 7A–7C den vollen Bereich der Streckung (7A, 7B) und Biegung (7B, 7C) des dargestellten Ausführungsbeispiels.
  • Aus der vorhergehenden Beschreibung ist zu erkennen, dass besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu Darstellungszwecken beschrieben worden sind, dass jedoch verschiedene Änderungen erfolgen können, ohne vom Sinn der Erfindung abzuweichen. Daher ist die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.

Claims (12)

  1. Bizentrisches Gelenk (710) zur Verwendung in einer Stützschiene mit einem Rahmen, wobei das Gelenk (710) Folgendes aufweist: – eine Platte (200), – ein erstes Gelenkglied (660), das mit der Platte (200) drehbar gekoppelt ist, um eine erste Drehachse (A1) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position drehbar ist und derart ausgebildet ist, dass es am Rahmen befestigbar ist, – ein zweites Gelenkglied (661), das mit der Platte (200) drehbar gekuppelt ist, um eine zweite Drehachse (A2) zwischen einer dritten Position und einer vierten Position drehbar ist und derart ausgebildet ist, dass es am Rahmen befestigbar ist, – wobei das erste Gelenkglied (660) einen ersten Umfang mit einem ersten gebogenen Teil aufweist, der mindestens teilweise um die erste Drehachse (A1) verläuft, und einen zweiten Umfang mit einem zweiten gebogenen Teil aufweist, der mindestens teilweise um die zweite Drehachse (A2) verläuft, – wobei das Gelenk (710) ferner einen mit der Platte (200) gekuppelten Kipphebel (650) aufweist und – wobei der Kipphebel (650) die Drehung von einem des ersten Gelenkglieds (660) und des zweiten Gelenkglieds (661) begrenzt, bis sich das andere Gelenkglied gedreht hat, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste gebogene Teil eine erste Ausnehmung (662) aufweist, – der zweite gebogene Teil eine zweite Ausnehmung (663) aufweist und – der Kipphebel (650) einen Kopf (697) umfasst, der mindestens teilweise in der ersten Ausnehmung (662) und/oder in der zweiten Ausnehmung (663) aufnehmbar ist.
  2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, – wenn sich das erste Gelenkglied (660) in der ersten Position befindet, sich der Kopf (697) in der Nähe des ersten gebogenen Teils befindet, und wenn sich das erste Gelenkglied (660) in der zweiten Position befindet, der Kopf (697) mindestens teilweise in der ersten Ausnehmung (662) aufgenommen ist und – wenn sich das zweite Gelenkglied (661) in der dritten Position befindet, der Kopf (697) mindestens teilweise in der zweiten Ausnehmung (663) aufgenommen ist, und wenn sich das zweite Gelenkglied (661) in der vierten Position befindet, sich der Kopf (697) in der Nähe des zweiten gebogenen Teils befindet.
  3. Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (200) einen ersten Schlitz (220) und einen zweiten Schlitz (222), das erste Gelenkglied (660) einen im ersten Schlitz (220) aufgenommen ersten Stift (252) und das zweite Gelenkglied (661) einen im zweiten Schlitz (222) aufgenommenen zweiten Stift (253) umfasst.
  4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Platte (200) mit einen ersten ringförmigen Schlitz (220), der eine erste Länge um die erste Drehachse (A1) aufweist, und mit einen zweiten ringför migen Schlitz (222) versehen ist, der eine zweite Länge um die zweite Drehachse (A2) aufweist, – das erste Gelenkglied (660) einen im ersten ringförmigen Schlitz (200) aufgenommenen ersten Stift (252) aufweist, der erste Stift (252) sich im ersten ringförmigen Schlitz (220) bewegt, wenn sich das erste Gelenkglied (660) um die erste Drehachse (A1) dreht, und die erste Länge des ersten ringförmigen Schlitzes (220) den Drehbereich des ersten Gelenkglieds (660) um die erste Drehachse (A1) begrenzt und – das zweite Gelenkglied (661) einen im zweiten ringförmigen Schlitz (222) aufgenommenen zweiten Stift (253) aufweist, der zweite Stift (253) sich im zweiten ringförmigen Schlitz (222) bewegt, wenn sich das zweite Gelenkglied (661) um die zweite Drehachse (A2) dreht, und die zweite Länge des zweiten ringförmigen Schlitzes (222) den Drehbereich des zweiten Gelenkglieds (661) um die zweite Drehachse (A2) begrenzt.
  5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (200) einen ersten ringförmigen Schlitz (200) und einen zweiten ringförmigen Schlitz (222) umfasst und dass das Gelenk (710) ferner Folgendes aufweist: – einen mit der Platte (200) betriebsmäßig gekuppelten, ersten bereichseinstellbaren Begrenzer (402), der einen dritten ringförmigen Schlitz (422) aufweist, und – einen mit der Platte (200) betriebsmäßig gekuppelten, zweiten bereichseinstellbaren Begrenzer (404), der einen vierten ringförmigen Schlitz (420) aufweist, – wobei das erste Gelenkglied (660) mit einem im ersten ringförmigen Schlitz (220) und im dritten ringförmigen Schlitz (422) aufgenommenen ersten Stift – (252) und das zweite Gelenkglied (661) mit einem im zweiten ringförmigen Schlitz (222) und im vierten ringförmigen Schlitz (420) aufgenommenen zweiten Stift (253) versehen ist.
  6. Gelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner Folgendes aufweist: – einen mit der Platte (200) betriebsmäßig gekuppelten, ersten bereichseinstellbaren Begrenzer (402), der einen dritten ringförmigen Schlitz (422) aufweist, und – einen mit der Platte (200) betriebsmäßig gekuppelten, zweiten bereichseinstellbaren Begrenzer (404), der einen vierten ringförmigen Schlitz (420) aufweist, – wobei der erste Stift (252) im ersten ringförmigen Schlitz (220) und im dritten ringförmigen Schlitz (422) und der zweite Stift (253) im zweiten ringförmigen Schlitz (222) und im vierten ringförmigen Schlitz (420) aufgenommen ist.
  7. Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein flexibles Glied (300) mit einem ersten Ende (302) und mit einem zweiten Ende (304) aufweist, wobei das erste Ende (302) mit dem ersten Gelenkglied (660) betriebsmäßig gekuppelt ist und das zweite Ende (304) mit dem zweiten Gelenkglied (661) betriebsmäßig gekuppelt ist und wobei ferner, wenn sich das erste Gelenkglied (660) in die zweite Position dreht, das flexible Glied (300) das erste Gelenkglied (660) dazu zwingt, dass dieses in die erste Position zurückkehrt, und/oder wenn sich das zweite Gelenkglied (661) in die vierte Position dreht, das flexible Glied (300) das zweite Gelenkglied (661) dazu zwingt, dass dieses in die dritte Position zurückkehrt.
  8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine an der Platte (200) und am ersten Gelenkglied (660) befestigte erste Torsionsfeder (398) und eine an der Platte (200) und am zweiten Gelenkglied (661) befestigte zweite Torsionsfeder (399) aufweist.
  9. Gelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsfedern (398, 399) unterschiedliche Federkoeffizienten aufweisen.
  10. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein flexibles Glied (300) mit einem ersten Endteil (302) und einem zweiten Endteil (304) aufweist, wobei der erste Endteil (302) mit dem ersten Gelenkglied (660) betriebsmäßig gekuppelt ist und der zweite Endteil (304) mit dem zweiten Gelenkglied (661) betriebsmäßig gekuppelt ist, und dass das flexible Glied (300) zwischen einer ersten Länge und einer zweiten Länge ausziehbar ist.
  11. Stützschiene mit einem Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  12. Stützschiene nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kniestützschiene oder eine Ellbogenstützschiene ist.
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