DE69524198T2

DE69524198T2 - Prothesenstange mit gleichförmigen biegecharakteristiken

Info

Publication number: DE69524198T2
Application number: DE69524198T
Authority: DE
Inventors: M. Houser
Original assignee: Seattle Orthopedic Group Inc
Current assignee: Seattle Orthopedic Group Inc
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2015-09-16
Also published as: EP0729326B1; ATE209470T1; WO1996008216A1; US5571207A; EP0729326A1; DE69524198D1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Prothesenvorrichtungen und insbesondere auf flexible Prothesenstangen zum Verbinden von Prothesenaufnahmen mit einem Prothesenfuß, auf ein Prothesensystem, ein Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Prothesenstange und einem Verfahren zum Einfügen einer rohrförmigen Prothesenstange zwischen einer Prothesenaufnahme und einem Prothesenfuß.

Hintergrund der Erfindung

Prothesenvorrichtungen haben Amputierte in die Lage versetzt, Mobilität wiederzuerlangen, die durch Verlust einer Gliedmaße beeinträchtigt waren, um wieder an Aktivitäten teilzunehmen, die sie vor solch einem Verlust genossen haben und an neuen Aktivitäten zum ersten Mal teilzunehmen. Darüber hinaus sind Amputierte vollkommen integriert in den heutigen aktiven Lebensstil, wobei Amputierte an Veranstaltungen wie z.B. Marathons, Basketball und Alpinski teilnehmen.
Der Stumpf einer Gliedmaße eines Amputierten ist üblicherweise in einer Aufnahme angeordnet, die eine Innenkontur aufweist, die der Form des Stumpfes angepasst ist. Ein Verbindungsstück, das an dem unteren Ende der Aufnahme angebracht ist, wird dann an das obere Ende einer länglichen Prothesenstange angebracht. Abschließend wird ein Prothesenfuß an das untere Ende der Stange angeschraubt. Die Stange dient somit als Aufbauelement, das verwendet wird, um die Gliedmaßaufnahme und den Prothesenfuß miteinander zu verbinden. Konventionelle Prothesenstangen sind im Wesentlichen durchgehende dickwandige Rohre oder Zylinder, die entweder aus Aluminium, welches sehr steif ist, oder Nylon, welches schwer ist und übermäßige Biegung unter hohen Lastbedingungen aufweist, hergestellt worden sind.
Eine Prothesenstange und ein Prothesensystem gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 13 ist aus der US-A-4959073 bekannt. Diese bekannte Fußprothese umfasst ein längliches zusammengesetztes Hauptelement mit einem Beinbereich und einem Zehbereich, wobei ein Ende des Beinbereichs angepasst ist, um an eine Amputationsaufnahme verbunden zu sein, und das andere Ende ist leicht vorwärts mit einem Winkelbereich in den Zehbereich gekrümmt und erstreckt sich zu dem Zehende und das Fersenelement erstreckt sich von dem Zehende rückwärts im Wesentlichen entlang des Zehbereichs und verzweigt sich zu dem Zehbereich und erstreckt sich zu einer Fersenspitze.
Um die Festigkeit zu erhöhen und Gewicht von konventionellen Stangen zu reduzieren, sind rohrförmige verstärkte Verbundstangen mit harzgetränkten Fasern entwickelt worden. Es ist aus der GB 2085351 A bekannt, einen künstlichen Gliedbestandteil aus einer Webbahn aus Kunststoffmaterial mit verstärkenden Kohlenstofffasern herzustellen. Diese Bahnen in vorgebrochener Form werden auf einen aufblasbaren, expandierbaren Formdorn aufgelegt, welcher dann in eine untere Formhälfte angeordnet wird, wobei eine korrespondierende obere Formhälfte auf die untere Formhälfte platziert wird, um die Form zu komplettieren. Luftdruck wird über ein Rohr ins Innere des Dorns zugeführt, welche in der Formhälfte expandiert wird, um die gebrochenen Platten in die erforderliche Form zusammenzupressen.
Diese Verbundstangen können einfach zugeschnitten werden zu jeglicher Länge abhängig von dem gewünschten Abstand zwischen der Aufnahmeverbindung und dem Prothesenfuß. Jedoch erfahren rohrförmige Stangen, ob sie aus Verbundmaterialien oder anderen Materialien hergestellt sind, weiter den Nachteil, Biegecharakteristiken aufzuweisen, die von der abschließenden Länge abhängen. In anderen Worten, eine verkürzte Stange mit derselben Konstruktion wie eine lange Stange, wird eine steifere Biegecharakteristik vorweisen als ein längeres Gegenstück. Prothesenstangen können in einem Wanddickenbereich hergestellt werden, der von ihrer Länge abhängt, um eine gleichmäßige Biegecharakteristik unabhängig von der Stangenlänge bereitzustellen. Jedoch werden rohrförmige Prothesenstangen üblicherweise auf dem Gebiet durch Prothesenspezialisten während des Anpassens einer Prothesen an den Amputierten angepasst. Das Herstellen von Stangen mit unterschiedlichen Wanddicken oder unterschiedlichen Biegecharakteristiken für unterschiedliche Längen würde erfordern, dass der Prothesenspezialist ein großes Inventar von Prothesenstangen bereithält, so dass eine breite Vielfalt von Stangenlängen zur Verfügung stehen bei der Verwendung.

Überblick über die Erfindung

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Prothesenstange mit gleichförmigen Biegecharakteristiken unabhängig von ihrer Länge bereitzustellen.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, eine leichtgewichtige, biegbare, rohrförmige Prothesenstange bereitzustellen, die abgelängt werden kann, ohne die Biegecharakteristiken der Stange zu verändern.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Prothesenstange mit einer gleichförmigen Biegecharakteristik bereitzustellen, die durch Verwenden existierender Verbundtischrollherstelltechniken erzeugt werden kann.
Diese und andere Ziele der Erfindung sind durch eine Prothesenstange bereitgestellt. Die Prothesenstange gemäß Anspruch 1, ein Prothesensystem gemäß Anspruch 13 und Verfahren gemäß den Ansprüchen 26 und 29 werden verwendet, um einen Prothesenfuß mit einer Prothesenaufnahme mit einem Hohlraum, der das untere Ende eines Gliedmaßstumpfs umgibt, zu verbinden. Die Stange weist einen relativ langen steifen Bereich auf, der sich von dem ersten Ende in Richtung eines zweiten Endes erstreckt. Als Ergebnis tritt im Wesentlichen die gesamte Biegung der Stange in dem relativ kurzen flexiblen Bereich auf. Die Stange wird bevorzugt hergestellt und in einer Länge verkauft, die länger ist als die Länge, die die Stange haben wird, nachdem sie an den Amputierten angepasst ist. Die Länge der Stange wird deshalb auf eine gewünschte Länge während des Anpassens durch Abschneiden der Länge von der Stange an ihrem ersten Ende angepasst. Abschneiden eines Teils der Stange an dem ersten Ende entfernt ein Teil nur des steifen Bereichs der Stange und somit wird im Wesentlichen die Biegung der Stange nicht beeinflusst. Als ein Ergebnis wird die Biegecharakteristiken mit der Stange, wie sie von einem Amputierten wahrgenommen werden, gleichförmig unabhängig davon, wieviel von der Stange während der Anpassung abgeschnitten wurde.
Die Stange ist bevorzugt durch ein Rohr mit einer zylindrischen Wand und einem hohlen Inneren geformt, wobei die zylindrische Wand relativ steif ist entlang des steifen Bereichs und relativ nachgiebig in dem flexiblen Bereich ist. Obwohl die Biegecharakteristiken der zylindrischen Wand variiert werden können durch Variieren der Techniken, werden die Biegecharakteristiken bevorzugt, entweder durch Herstellen der zylindrischen Wand in relativ dicker Form im steifen Bereich oder in relativ dünner Form im flexiblen Bereich und/oder durch Verändern des Aufbaus der zylindrischen Wand zwischen dem stabilen Bereich und dem flexiblen Bereich variiert, wie z.B. durch Verändern des Winkels oder durch Auswahl der Fasern in der Wand. Die Stange ist bevorzugt ein Laminatverbund von mehreren Schichten von mit Harz imprägnierten Fasern, die in einem Gewebeverband oder -lage angeordnet sind. Eine relativ große Anzahl von Schichten können verwendet werden, um den steifen Bereich der Stange zu formen, während eine relativ kleine Anzahl der Schichten verwendet werden kann, um den flexiblen Bereich zu formen.
Die Prothesenstange wird bevorzugt durch Tafelrollen von Schichten von vorimprägnierten Fasern um einen Dorn hergestellt. Eine Anzahl von gleichförmigen oder nichtgleichförmigen Schichten wird um einen Hauptbereich des Dorns gewunden, um den steifen Bereich zu formen. Hier wird eine reduzierte Anzahl von Schichten um einen kleineren Bereich des Dorns angrenzend des zweiten Endes gewunden, um den flexiblen Bereich zu formen. Das Laminat und der Dorn werden dann in einem Formhohlraum in einer Form mit Formflächen angeordnet, die die Form der Außenfläche der Stange nachbilden. Der Dorn wird radial expandiert, um das Laminat gegen die Formflächen zu drücken und die Form wird dann erhitzt, um das Harz auszuhärten. Nachdem das Harz ausgehärtet ist, wird das Laminat und der Dorn aus der Form entfernt und nachdem der Dorn zum Kontrahieren gebracht ist, wird dieser von innerhalb des Laminats entfernt, um dabei die Prothesenstange zu formen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer üblichen Prothesenstange und eines Fußes, der an einem Gliedmaßstumpf eines Amputierten angebracht ist.
Fig. 2 ist eine Grafik, die die Verformungscharakteristiken einer konventionellen Prothesenstange zeigt, die eine Aufnahme mit einem Prothesenfuß verbindet.
Fig. 3 ist eine isometrische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Prothesenstange gemäß vorliegender Erfindung.
Fig. 4 ist eine Grafik, die die Verformungscharakteristiken der erfindungsgemäßen Prothesenstange zeigt, die eine Aufnahme mit einem Prothesenfuß verbindet.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht der Prothesenstange gemäß Fig. 3, die entlang der Linie 5--5 der Fig. 3 geschnitten ist.
Fig. 6-8 sind schematische Darstellungen, die nachfolgende Schritte zum Herstellen der Prothesenstange aus Fig. 3 zeigen.
Fig. 9 ist eine isometrische Ansicht einer Backenform, die verwendet wird zum Herstellen der Prothesenstange gemäß Fig. 3.
Fig. 10 ist eine Ansicht, die teilweise gestrichelt dargestellt ist, die einen expandierten Dorn zeigt, der beim Herstellen der Prothesenstange von Fig. 3 verwendet wird.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht eine typische Prothesenvorrichtung D aus einer Aufnahme S. einer Stange P und einem Prothesenfuß F. Die Aufnahme S passt über das untere Ende des Stumpfs einer Gliedmaße L, der sich von einem Knie K erstreckt. Die Stange P ist an einer Befestigungsaufnahme an dem unteren Ende der Aufnahme S angebracht und der Prothesenfuß F ist mit dem unteren Ende der Stange P verschraubt. Wenn der Amputierte geht oder läuft auf der Prothesenvorrichtung D werden axiale Kräfte und Bewegungen auf die Stange P zwischen dem Prothesenfuß F und der Aufnahme S übertragen. Es ist im Wesentlichen wünschenswert, dass sich die Stange P zum gewissen Grad biegt, wenn axiale Kräfte oder Momente auf die Stange P aufgebracht sind, so dass die Stange P Kräfte absorbiert, die sonst unbequem groß sind, wenn sie auf die Aufnahme S ausgeübt werden.
Die Verformungseigenschaften der konventionellen rohrförmigen Stange aus Verbundwerkstoff, die in Fig. 3 gezeigt ist, sind für zu zwei unterschiedliche Längen der Stangen P und P' sind in Fig. 2 gezeigt, in welcher eine Kraft F auf das Knie von links aufgebracht ist. In dem ersten Fall ist der Stumpf L relativ kurz, so dass die Stange relativ lang sein muss, um einen korrekten Abstand zwischen dem Knie K und dem Prothesenfuß F zu erzielen. Die relativ lange Länge der Stange P macht diese relativ nachgiebig, so dass sie sich über eine beträchtliche Distanz verformt, wenn die Kraft F an dem Knie aufgebracht wird. Hierdurch bewegt sich das Knie K um eine Strecke P aufgrund der Kraft F. Im Gegensatz hierzu kann, wenn der Stumpf L' relativ lang ist, die Stange P' relativ kurz sein und trotzdem den korrekten Abstand zwischen dem Knie K und dem Prothesenfuß F erzielen. Die relativ kurze Länge der Stange P' macht diese relativ steif, so dass sie sich über eine relativ kurze Strecke verformt, wenn die Kraft F an dem Knie aufgebracht wird. Hierdurch bewegt sich das Knie K nur über eine Strecke D' aufgrund der Kraft F. Somit werden bei konventionellen soliden oder rohrförmigen Stangen aus Verbundwerkstoff die Verformungseigenschaften der Stange, wie diese von dem Amputierten erfahren werden, an dem Knie K in Abhängigkeit der Länge, auf welche die Stangen P, P' gebracht worden sind, durch den Prothesenhersteller während des Anpassens, variieren. Weil diese Probleme beseitigt werden können durch Verwenden von Stangen mit einer Vielzahl von Verformungseigenschaften in Abhängigkeit ihrer Längen, so wird es notwendig für den Prothesenhersteller werden, ein großes Inventar von verschiedenen Stangenlängen zu halten und ihre Längen würden nicht länger einstellbar während dem Anpassen sein.
Fig. 3 zeigt eine flexible Prothesenstange 2 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Stange 2 weist ein erstes Ende 4 auf, an welchem ein konventionelles Verbindungsstück (nicht gezeigt) angebracht werden wird zum Verbinden mit einem Verbindungsstück (nicht gezeigt) an einer Aufnahme S. Ein zweites Ende 6 der Stange 2 ist zum Anbringen an einen Prothesenfuß F angepasst, z.B. durch Anbringen des Fußes F an ein konventionelles Verbindungsstück (nicht gezeigt), das an dem zweiten Ende 6 der Stange 2 angebracht ist, oder durch Verschrauben des Fußes F direkt an das zweite Ende 6 der Stange 2. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Stange 2 einen gleichförmigen Außendurchmesser auf, obwohl diese nicht einen gleichförmigen Außendurchmesser benötigt und diese könnte ungleichförmig sein oder sich nicht gleichförmig verjüngen. Gleichförmigkeit des Außendurchmessers bestimmt nicht notwendigerweise die Biegecharakteristiken der Stange 2, welche stattdessen durch die Dicke der Wand der Stange 2 und/oder dieses Aufbaus bestimmt ist.
Obwohl nicht von der Fig. 3 ersichtlich, ist ein Hauptbereich 8 der Stange 2, der sich von dem ersten Ende 4 in Richtung des zweiten Endes 6 erstreckt, relativ steif und biegt sich daher nicht wie gewünscht. Im Gegensatz hierzu ist ein relativ kleiner Bereich 10 der Stange angrenzend des zweiten Endes 6 relativ flexibel. Somit tritt im Wesentlichen die gesamte Biegung der Stange 2 in dem flexiblen Bereich 10 auf.
Die Biegecharakteristiken der zwei unterschiedlichen Längen der erfindungsgemäßen Stange 2 sind in Fig. 4 gezeigt. In einem Fall ist der Stumpf L relativ kurz, so dass die Stange 2 relativ lang sein muss, um den korrekten Abstand zwischen dem Knie K und diesem Fuß F zu erzielen. Jedoch tritt im Wesentlichen die gesamte Biegung der Stange 2 in dem flexiblen Bereich 10 auf, so dass der Stumpf L und der steife Bereich 8 der Stange relativ steif sind. Wenn eine Kraft F aufgebracht wird auf das Knie K, biegt sich die Stange 2, um dem Knie zu ermöglichen, sich über einen Abstand D zu verformen. Wenn der Stumpf L' relativ lang ist, kann die Stange 2' relativ kurz sein und trotzdem den korrekten Abstand zwischen dem Knie K und dem Prothesenfuß F erzielen. Jedoch biegt sich, weil im Wesentlichen die gesamte Biegung der Stange 2 in dem flexiblen Bereich 10 auftritt, die Stange 2', um dem Knie K zu ermöglichen, sich um die gleiche Strecke D aufgrund der Kraft F zu verlagern, als wenn das Knie K verlagert wird, wenn die längere Stange 2 verwendet wird. Grundsätzlich weist, weil der Stumpf L und der steife Bereich 8 der Stange beide relativ gerade sind, die Länge des Stumpfes L relativ zu dem steifen Bereich 8 keinen Anteil an den Biegecharakteristiken der Stange 2, 2', wie diese durch den Amputierten an dem Knie K erfahren werden, auf. Die Biegecharakteristiken der Stangen 2, 2', wie diese durch den Amputierten an dem Knie K erfahren werden, werden dieselben sein, unabhängig von den Längen, auf welchen die Enden 4 der Stangen P, P' durch den Prothesenhersteller während der Anpassung angepasst werden. Somit kann durch Bereitstellen eines relativ langen steifen Bereichs 8, dessen Länge die Verformbarkeit nicht beeinflusst, und eines relativ kurzen flexiblen Bereich 10, dessen Länge unverändert bleibt, die Länge der erfindungsgemäßen Stange 2 eingestellt werden, ohne die gewünschten Biegecharakteristiken der Stange 2 zu beeinflussen.
Obwohl der flexible Bereich 10 der erfindungsgemäßen Stange 2 ausgeführt werden kann durch Verwenden einer Reihe von Techniken, wird der Bereich 10 bevorzugt relativ flexibel gemacht durch relativ dünnes Herstellen der Wand der Stange 2 in dem Bereich 10 und/oder durch Verändern des Winkels oder der Auswahl von Fasern in der Wand der Stange 2, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stange 2, das in Fig. 5 gezeigt ist, weist einen gleichförmigen Außendurchmesser d&sub0; auf, und einen Innendurchmesser di auf, der sich vergrößert in dem Bereich a, um die Dicke der Wand der Stange 2 von t zu t' in dem Bereich a zu verändern. Jedoch soll es verstanden sein, dass die Dicke der Wand der Stange 2 ebenso verkleinert werden kann in dem Bereich a durch Verwenden einer Wand mit einem gleichförmigen Innendurchmesser und einem Außendurchmesser, der sich einwärts in dem Bereich a verjüngt. Ebenso, wie in Fig. 5 gezeigt, kann der Winkel der Fasern der Wand in dem Bereich a sowie der strukturelle Aufbau der Wand im Bereich "a" variiert werden. Verändern des Winkels der Fasern und deren strukturelle Zusammensetzung zusammen mit der dünneren Ausbildung der Stangenwand unterstützen zusammen das Herstellen einer Stange 2, die flexibler in dem Bereich "a" ist. Zusätzlich, wie oben erwähnt, könnte die Stange 2 relativ flexibel hergestellt werden durch Verwenden verschiedener anderer Techniken, wie z.B. Verwenden von unterschiedlichen Materialien in den Bereichen 8, 10.
Die Stange 2 wird bevorzugt durch Kohlenstofffasern und -gewebe geformt, die mit Harz vorimprägniert sind, die in mehreren Schichten 20-32 angeordnet sind, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die äußeren und angrenzenden drei Schichten 20-26 sind bevorzugt vorimprägnierte Fasern eines Materials, wie z.B. Kohlenstoff, Glas oder Vectron, wobei die entsprechenden Schichten 20-26 in Winkeln von +30º, -30º, +60º und -60º bezüglich der Längsachse der Stange 2 orientiert sind. Zwei Versteifungsschichten 28, 30 aus vorimprägnierten 0º-längsverlaufenden Bahnen von Kohlenstofffasern sind bevorzugt angrenzend der inneren Schicht 32 positioniert. Die Innenschicht 32 ist bevorzugt eine vorimprägnierte Ringeinlage von Kohlenstofffasern, die über 90º zur Längsachse der Stange orientiert sind.
Es soll verstanden werden von Fig. 5, dass die Schichten 28, 30 mit 0º Versteifung und eine Schicht 26 der Biegebahnen im stabilen Abschnitt 8 in dem Bereich "a", der in dem flexiblen Bereich 10 formt, nicht vorhanden sind, wobei dies zu der relativen Flexibilität dieses Bereichs 10 beiträgt. Das Nichtvorhandensein dieser Schichten 26-30 macht die Wand der Stange 2 dünner in dem Bereich "a", was ebenso zur relativen Flexibilität dieses Bereichs beiträgt. Somit ist der Bereich 10 der Stange 2 relativ flexibel gemacht durch Variieren der Zusammensetzung der Wand, der Dicke der Wand und den Winkeln der Fasern in der Wand des flexiblen Bereichs 10 relativ zu dem steifen Bereich 8. Jedoch wird es verstanden sein, dass andere Schichtungen verwendet werden können und ebenso rohrförmige Stangen 2 die nicht durch Fasern oder Gewebebestandteile hergestellt sind, ebenso verwendet werden können. Ebenso kann die Stange 2 massiv im Gegensatz zu rohrförmig hergestellt werden, solange der Hauptbereich der Stange 2 relativ steif und ein kleiner Bereich angrenzend am Ende relativ flexibel ist.
Ein Verfahren zum Formen einer Stange 2 gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die Fig. 6-8 unten erklärt. Wie in Fig. 6 zu sehen ist, wird die Innenschicht 32 aus vorimprägnierten Kohlenstofffasern um einen Dorn 40 mit einem ersten Ende 44 und einem zweiten Ende 46 tafelgerollt. Die Innenschicht 32 erstreckt sich über die gesamte Strecke von dem ersten Ende 44 zu dem zweiten Ende 46 des Dorns 40. Die Versteifungsschichten 28, 30 werden dann um die Innenschicht 32 mit Ausnahme des relativ flexiblen Bereich 10 der Stange 2 wie in Fig. 7 zu sehen ist, herumgewickelt. In diesem relativ flexiblen Gebiet 10 sind Lücken 50 in der Versteifungsschicht 28, 30 vorhanden, wobei sich die Größe der Lücken 50 von der inneren Versteifungsschicht 30 zu der äußeren Versteifungsschicht 28 verkleinern. Die flexiblen Schichten 20-26 werden dann um die Versteifungsschichten 28 gewickelt, wie in Fig. 8 zu sehen ist, um ein vollständiges Laminat 54 für die Stange 2 zu komplettieren.
Nachdem das Laminat 54 der Stange 2 wie oben geschichtet worden ist, werden das Laminat 54 und der Dorn 40, der von dem Laminat 54 umgeben ist, in einer Backenform 60, wie in Fig. 9 gezeigt, angeordnet. Die Form 60 wird durch 2 Formbereiche 62, 64 geformt, welche jeweils eine entsprechende halbzylindrische Formoberfläche 66, 68 aufweist. Wenn die Formbereiche 62, 64 miteinander verbunden sind, geben die Formoberflächen 66, 68 die Außenfläche der Stange 2 vor und formen eine zylindrische Formmulde 70. Wie im größeren Detail weiter unten erklärt wird, wird der Dorn 40 dazu gebracht, innerhalb der Formmulde 70 zu expandieren, wenn die Form 60 erhitzt wird, um die harzimprägnierten Schichten 20-32 auszuhärten. Als Ergebnis passt sich die Außenfläche der äußeren Schicht 20 an die Formoberflächen 66, 68 an und die Innenschicht 32 drückt sich nach außen in die Lücken 50 der Versteifungsschichten 28, 30, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Nachdem das Harz ausgehärtet wurde, wird die Stange 2 aus der Form 60 entnommen, der Dorn 40 wird zum radialen Kontrahieren gebracht und der Dorn 40 dann aus dem Innern der Stange 2 entfernt, wodurch der Herstellungsprozess abgeschlossen ist.
Der Dorn 40 ist im größeren Detail in Fig. 10 gezeigt. Der Dorn umfasst ein steifes Rohr 80 mit einer Reihe mit darin geformter pneumatischer Löcher 82 über seine gesamte Länge. Das Rohr 80 erstreckt sich zwischen einem Paar zylindrischer Endstücke 84, 86, von denen eins 84 eine Axialbohrung 88 aufweist, die Luft ermöglicht, zwischen einem pneumatischen Anschluss 90 und dem Endstück 84 und dem Inneren des Rohrs 80 zu fließen. Ein nachgiebiges Rohr 92, das sich zwischen den Endstücken 84, 86 erstreckt, umschließt das stabile Rohr 80. Die Enden des nachgiebigen Rohr 92 sind an ihrem Platz um zylindrische Schultern 94, 96 von den entsprechenden Endstücken 84, 86 durch konventionelle Schlauchklemmen 98, 100 gehalten.
Im Betrieb wird Druckluft in den pneumatischen Anschluss 90 geleitet. Die Druckluft fließt durch das Innere des stabilen Rohrs 80 und aus den Löchern 82 in das Innere des nachgiebigen Rohrs 92, um dabei das nachgiebige Rohr 92 aufzublasen. Das Aufblasen des nachgiebigen Rohrs 92 drückt das Laminat 54 (Fig. 8) dann gegen die Formoberflächen 66, 68, wie oben mit Bezug auf Fig. 9 beschrieben ist. Nachdem die Stange 2 und der Dorn 40 aus der Form 60 entfernt sind, wird Druckluft ermöglicht, von dem pneumatischen Anschluss 90 zu fließen, um dabei dem nachgiebigen Rohr 92 zu ermöglichen, sich zu entspannen und den Dorn 40 radial zu kontrahieren.
Von dem Vorangegangenen wird es ersichtlich sein, dass obwohl spezifische Ausführungsbeispiele der Erfindung hierin zum Zwecke der Illustration beschrieben worden sind, verschiedene Modifikationen ausgeführt werden können, ohne von dem Bereich der hierin enthaltenen Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Eine Prothesenstange (2) mit einem länglichen, zylindrischen Element, das ein erstes und ein zweites Ende (4,6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Element relativ steif entlang des Hauptbereichs (8) seiner Länge ist, um einen relativ steifen Bereich zu formen, und relativ nachgiebig entlang eines kleineren Bereichs (10) seiner Länge angrenzend des zweiten Endes (6) ist, um einen relativ flexiblen Bereich entlang des kleineren Bereichs seiner Länge zu formen, in welchem im Wesentlichen die gesamte Biegung der Stange (6) konzentriert ist, so dass die Stange (6) auf eine gewünschte Länge an dem ersten Ende (4) geschnitten werden kann, ohne die Biegecharakteristiken der Stange (2) zu beeinflussen.

2. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 1, worin das längliche, zylindrische Element ein Rohr mit einer zylindrischen Wand ist, die ein hohles Inneres umgibt, wobei die zylindrische Wand relativ steif entlang des Hauptbereichs (8) ihrer Länge ist, um einen relativ steifen Bereich zu formen, und relativ nachgiebig entlang eines kleineren Bereichs (10) ihrer Länge angrenzend des zweiten Endes (6) ist, um einen relativ flexiblen Bereich zu formen.

3. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 2, worin die zylindrische Wand relativ dick in dem relativ steifen Bereich ist und relativ dünn in dem relativ flexiblen Bereich ist.

4. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 2 oder 3, worin die zylindrische Wand von einem Laminat geformt ist, das aus mehreren Schichten (20,22,24,26,28,30,32) von mit Harz imprägnierten Fasern aufgebaut ist, die in einem Gewebeverband oder einer -lage angeordnet sind.

5. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 4, worin der relativ steife Bereich aus mehreren, relativ vielen dieser Schichten (20,22,24,26,28,30,32) aufgebaut ist und der relativ flexible Bereich von relativ wenigen dieser Schichten (20,22,24,26) aufgebaut ist.

6. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 3, worin zylindrische Wand einem Außendurchmesser (d&sub0;) ausweist, gleichförmig über ihre gesamte Länge ist, und einen Innendurchmesser (di) aufweist, der im Wesentlichen gleichförmig in dem relativ steifen Bereich ist und in dem relativ flexiblen Bereich variiert.

7. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 2, worin die zylindrische Wand durch ein Laminat geformt ist, das von mehreren Schichten (20,22,24,26,28,30,32) von mit Harz imprägnierten Fasern aufgebaut ist, die in einem Gewebeverband oder -lage angeordnet sind.

8. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 7, worin die Zusammensetzung der Schichten (20,22,24,26,28,30,32) zwischen dem relativ flexiblen Bereich und dem relativ steifen Bereich variiert.

9. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 7, worin der Winkel der Fasern in einer Schicht (20,22,24,26) in dem relativ flexiblen Bereich unterschiedlich ist zu dem Winkel der Fasern in einer Schicht (20,22,24,26,28,30,32) in dem relativ steifen Bereich.

10. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 7, worin die Schichten (20,22,24,26,28,30,32) mehrere der äußeren Schichten (20,22,24,26,28) von mit Harz imprägnierten Fasern umfassen, wobei die Fasern der entsprechenden Schichten (20,22,24,26) in mehreren verschiedenen Winkeln relativ zu einer Längsachse der Stange (2) orientiert sind, mehrere der Versteifungsschichten (28,30) von mit Harz imprägnierten Fasern in den Schichten (28,30) innerhalb der äußeren Schichten (20,22,24,26) über zumindest einen Teil der Länge der Stange (2) positioniert sind, wobei die Fasern in den Schichten (28,30) parallel zu der Längsachse orientiert sind, und eine Innenschicht (32) der mit Harz imprägnierten Fasern rechtwinklig zu der Längsachse orientiert ist.

11. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 10, worin die Versteifungsschichten (28,30) in dem relativ steifen Bereich der Stange (2) vorhanden sind und nicht in dem relativ flexiblen Bereich der Stange (2) vorhanden sind.

12. Die Prothesenstange (2) gemäß Anspruch 1, worin das zylindrische Element einen gleichförmigen Durchmesser (d&sub0;) über seine gesamte Lange aufweist.

13. Ein Prothesensystem für einen Beinamputierten mit einem Beinstumpf (L), das umfasst:

Eine Aufnahme (S) mit einem Hohlraum, der ein unteres Ende des Beinstumpfs (L) umgibt,

einen Prothesenfuß (F);

eine Stange (2) mit einer Länge, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (4, 6), die entsprechend mit der Aufnahme (S) und dem Prothesenfuß (F) verbunden sind, erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (2) einen relativ langen steifen Bereich aufweist, der sich von dem ersten Ende (4) in Richtung des zweiten Endes (6) erstreckt und einen relativ kurzen flexiblen Bereich angrenzend des zweiten Endes (6) aufweist, so dass im Wesentlichen die gesamte Biegung der Stange (2) in dem flexiblen Bereich konzentriert ist, wobei die Biegecharakteristiken des Prothesensystems, wie diese von dem Amputierten empfunden werden, gleichförmig sind, unabhängig von der Länge der Beinstumpfs (L) relativ zu der Länge der Stange (2).

14. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 13, worin die Stange (2) von einem zylindrischen Rohr mit einer zylindrischen Wand, die ein hohles Inneres umgibt, geformt ist, und worin die zylindrische Wand relativ steif entlang des steifen Bereichs und relativ nachgiebig entlang des flexiblen Bereichs ist.

15. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 14, worin die zylindrische Wand relativ dick ist in dem steifen Bereich und relativ dünn ist in dem flexiblen Bereich.

16. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 15, worin die zylindrische Wand durch ein Laminat geformt ist, das von mehreren Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) von mit Harz imprägnierten Fasern aufgebaut ist, die in einem Gewebeverbund oder einer -lage angeordnet sind.

17. Prothesensystem gemäß Anspruch 16, worin der Aufbau der Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) zwischen dem relativ flexiblen Bereich und dem relativ steifen Bereich variiert.

18. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 16, worin der Winkel der Fasern in einer Schicht (20, 22, 24, 26) in dem relativ flexiblen Bereich unterschiedlich ist von dem Winkel der Fasern(20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) in einer Schicht in dem relativ steifen Bereich.

19. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 16, worin der steife Bereich von einer relativ großen Anzahl der Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) aufgebaut ist und der flexible Bereich von einer relativ kleinen Anzahl von Schichten aufgebaut ist.

20. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 17, worin der steife Bereich von einer relativ großen Anzahl von Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) aufgebaut ist und der flexible Bereich von einer relativ kleinen Anzahl von Schichten (20, 22, 24, 26) aufgebaut ist.

21. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 15, worin die zylindrische Wand einen Außendurchmesser (d&sub0;) aufweist, der gleichförmig über die gesamte Länge ist und einen Innendurchmesser (di) aufweist, der im Wesentlichen gleichförmig in dem steifen Bereich ist und sich in dem relativ flexiblen Bereich vergrößert.

22. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 14, worin die Zylinderwand von einem Laminat geformt ist, das von mehreren Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) von mit Harz imprägnierten Fasern aufgebaut ist, die in einem Gewebeverband oder einer -lage angeordnet sind.

23. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 22, worin die Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) mehrere äußere Schichten (20, 22, 24, 26) von mit Harz imprägnierten Fasern umfasst, wobei die Fasern der entsprechenden Schichten (20, 22, 24, 26) in mehreren Winkeln relativ zu einer Längsachse der Stange (2) orientiert sind, mehrere Versteifungsschichten (28, 30) von mit Harz imprägnierten Fasern umfasst, die innerhalb der äußeren Schichten (20,22,24,26) für zumindest einen Teil der Länge der Stange (2) positioniert sind, wobei die Fasern in den Schichten (28,30) parallel zu der Längsachse orientiert sind und eine Innenschicht (32) von mit Harz imprägnierten Fasern umfasst, die rechtwinklig zu der Längsachse orientiert sind.

24. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 23, worin die Versteifungsschichten (28,30) in dem relativ steifen Bereich der Stange (2) vorhanden sind, und nicht in dem relativ flexiblen Bereich der Stange (2) vorhanden sind.

25. Das Prothesensystem gemäß Anspruch 13, worin die Stange (2) einen gleichförmigen Außendurchmesser (d&sub0;) über ihre gesamte Länge aufweist.

26. Ein Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Prothesenstange (2), das umfasst:

Anordnen eines Laminats und eines Dorns (40), der von dem Laminat umgeben ist, in einem Hohlraum (70) einer Form (60), wobei der Hohlraum (70) begrenzt ist durch Formoberflächen (66, 68) die eine Form aufweisen, die die Form der Außenoberfläche der Stange (2) nachbildet;

radiales Expandieren des Dorns (40) um das Laminat gegen die Formoberflächen (60, 68) zu drücken,

das Laminat ist durch Tischwalzen von mehreren Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) von vorimprägnierten Fasern um einen Dorn (40) geformt, wobei die Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) ein Laminat mit einer gleichförmigen Anzahl von Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) entlang eines Hauptbereichs (8) der Länge des Laminats formt und eine reduzierte Anzahl von Schichten (20, 22, 24, 26) entlang eines kleineren Bereichs (10) der Länge des Laminats angrenzend eines Endes des Laminats formt, um einen relativ flexiblen kleineren Bereich (10) der Länge des Laminats zu formen, in welchem im Wesentlichen die gesamte Biegung der Stange (2) konzentriert ist.

27. Das Verfahren gemäß Anspruch 26, worin jede der Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) durch vorimprägnierte Fasern geformt ist, die einander in vorbestimmten Winkeln überschneiden.

28. Das Verfahren gemäß Anspruch 27, worin die Winkel, in denen die Fasern der Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) sich gegenseitig überschneiden von Schicht zu Schicht variieren.

29. Ein Verfahren zum Einfügen einer rohrförmigen Prothesenstange (2) zwischen einer Prothesenaufnahme (S) und einem Prothesenfuß (F), wobei das Verfahren umfasst:

Bestimmen der gewünschten Länge der Stange (2), basierend auf dem Abstand, den der Prothesenfuß (F) von der Aufnahme (S) beabstandet sein sollte;

Bereitstellen einer Stange (2) mit einer Länge, die nicht länger ist als die gewünschte Länge der Stange (2), wobei die Stange (2) einen relativ langen steifen Bereich aufweist, der sich von dem ersten Ende (4) in Richtung eines zweiten Endes (6) erstreckt und einen relativ kurzen flexiblen Bereich angrenzend des zweiten Endes (6) aufweist, so dass im Wesentlichen die gesamte Biegung der Stange in dem flexiblen Bereich konzentriert ist;

Abschneiden der Länge der Stange (2) zu der gewünschten Länge durch Abschneiden eines Bereichs eines ersten Endes (4) der Stange (2); und

Anbringen des zweiten Endes (6) der Stange an dem Prothesenfuß (F) und des anderen Endes (4) durch die Stange (2) an der Aufnahme (S), wobei die Biegecharakteristiken der Prothesenstange (2), wie sie von einem Amputierten, der die Aufnahme (S), die Stange (2) und den Fuß (F) trägt, erfahren wird, gleichförmig ist unabhängig von dem Betrag der Stange (2), der entfernt wurde, um die gewünschte Länge zu erzielen.

30. Das Verfahren gemäß Anspruch 29, worin die Stange (2) von einem zylindrischen Hohlrohr mit einem hohlen Inneren geformt ist, und worin das Rohr relativ steif ist entlang des Hauptbereichs (8) seiner Länge, um den steifen Bereich zu formen, und relativ nachgiebig entlang eines kleinen Bereichs (10) seiner Länge angrenzend des zweiten Endes (6) ist, um den flexiblen Bereich zu formen, wobei das Rohr eine Zylinderwand aufweist, die relativ dick in dem steifen Bereich und relativ dünn in dem flexiblen Bereich ist.

31. Das Verfahren gemäß Anspruch 30, worin die zylindrische Wand durch ein Laminat geformt ist, das aus mehreren Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) von mit Harz imprägnierten Fasern aufgebaut ist, die in einem Gewebeverbund oder einer Lage angeordnet sind, und worin der steife Bereich von einer relativ großen Anzahl der Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) aufgebaut ist und der flexible Bereich von einer relativ kleinen Anzahl der Schichten (20, 22, 24, 26) aufgebaut ist.

32. Das Verfahren gemäß Anspruch 29, worin die Stange (2) ein hohles Rohrelement ist, das durch eine zylindrische Wand geformt ist und worin die zylindrische Wand durch ein Laminat geformt ist, das aus mehreren Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) von mit Harz imprägnierten Kohlenstofffasern geformt ist, die in einem Gewebeverbund oder einer Lage angeordnet sind.

33. Das Verfahren gemäß Anspruch 32, worin der Aufbau der Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) variiert zwischen dem relativ flexiblen Bereich und dem relativ steifen Bereich.

34. Das Verfahren gemäß Anspruch 32, worin der Winkel der Fasern in den entsprechenden Schichten (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) zwischen dem relativ flexiblen Bereich und dem relativ steifen Bereich variiert.