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Greifkunsthand
Bei den hekaunten Prothesen für Armamputierte handelt
es sich entweder um behelfsmäßige Arbeits-Prothesen oder um einfache Kunsthände.
Erstere bestehen meist aus Haken, Klauen oder Ringen, die mit dem Armstumpf verbunden
werden und welche die Ausübung einfacher Arbeitsfunktionen ermöglichen, z. B. das
Tragen von Paketen, Eimern oder das Erfassen eines Besen- oder Schippenstieles usw.
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Die Kunsthände, welche äußerlich meist der Form der natürlichen Hand
nachgebildet werden, sind mit federnden Fingern versehen, in die ein kleiner Gegenstand
eingeklemmt werden kann; einige Ausführungen haben außerdem einen beweglichen Daumen,
auf den vom Träger der Prothese beispielsweise durch Drehen des Unterarmstumpfes
kleinere Bewegungen übertragen werden können. Diese Kunsthände sind jedoch nicht
als brauchbare Arbeitsprothesen anzusprechen, da sie nur sehr begrenzte Verwendungsmöglichkeiten
aufweisen.
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Neben den genannten Ausführungen gibt es auch noch vollkommenere
Kunsthände, wie die Konstruktion von Professor Sauerbruch u. a., welche mit der
noch vorhandenen Armmuskulatur in Verbindung gebracht werden. Diese erfordern jedoch
komplizierte chirurgische Eingriffe und sind außerdem nur dann anwendbar, wenn die
betreffenden Muskeln tatsächlich noch brauchbar sind. Außerdem verursachen die Verbindungselemente
zwischen den Muskeln und den Bedienungszügen dem Prothesenträger oft nicht unerhebliche
Beschwerden.
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Der Erfindungsgegenstand wurde aus dem Gedanken heraus entwickelt,
daß die natürliche
Menschenhand wohl das vollkommenste und universellste
Greifinstrument ist, das es überhaupt gibt.
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Daher wurde neben der äußeren Form auch eine möglichst naturähnliche
Finger- und Daumenbeweglichkeit angestrebt, die der Träger nach seinem Willen hervorrufen
kann. Ferner soll das Anbringen am Armstumpf unabhängig von besonderen chirurgischen
Vorbereitungen möglich gemacht werden.
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Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert.
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Abb. I zeigt einen Längsschnitt durch eine Greifkunsthand für einen
Linksamputierten. Die Kurvenscheibe I ist mit der Umlenkrolle 2 fest verbunden und
besitzt mit dieser den gemeinsamen Drehpunkt 3. An der Umlenkrolle 2 sind die Zugelemente
4 und 5 (dünnes Drahtseil, feingliedrige Kette u. ä.) befestigt. Unter- oder oberhalb
der Kurvenscheibe I sind zwei mit Gleitrollen 6 versehene Lenkhebel 7 und 8 auf
einem gemeinsamen I)rehpunkt g angeordnet. Lenkhebel 7 steht mit Gestänge I0, Lenkhebel
8 mit Gestänge 1 1 in Verbindung. Zur Parallelführung der Gestänge 10 und II sind
noch zwei weitere Lenkhebel 12 und I3 vorhanden. An den Gestängen 10 und II schließen
die mit Druckfedern 14 versehenen Zuglaschen 15 bis i8 an, welche an den hinteren
Fingergliedern 19 bis 22 angreifen. An dem Kreuzgelenk 23 ist das hintere Daumenglied
24 gelagert. Mit ihm sind das mittlere und vordere Daumenglied 25 und 26 verbunden.
Die Zuglasche 27 verbindet ihrerseits Daumenglied 24 und den als Winkelhebel ausgel>ildeten
Lenkhebel I3. Zwischen Glied 24 und 26 ist eine Lenkstange 28 angeordnet, die gemäß
der punktierten Darstellung eine zwangsläufige Daumenkrümmung hervorruft. Der ganze
vorerwähnte Mechanismus ist in dem Handkörper 29 untergebracht. Letzterer sowie
die Finger- und Daumenglieder können aus Leichtmetall, Holz, Kunstharz oder sonstigen
Stoffen hergestellt werden. Zwischen dem Handkörper und den beweglichen Finger-
bzw. Daumengliedern läßt sich eine flexible Verbindung aus Leder, Tuch, Kunststoffen
o. dgl. anbringen. Zweckmäßigerweise wird zwischen dem Handkörper und dem Vorderarmteil
ein federndes Gelenk 30 eingeschaltet, damit stärkere Stöße, z. B. bei Benutzung
eines Hammers, abgefangen werden. Die beiden Umlenkrollen 3I stellen eine Führung
der Zugelemente 4 und 5 dar.
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Die in Abb. I gezeichnete Darstellung entspricht der ausgestreckten
Handstellung.
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Abb. 2 zeigt die gleichen Elemente wie Abb. I, jedoch bei geschlossener
Hand (Faust). Die Daumenstellung ist der Deutlichkeit halber aufgerichtet dargestellt.
In Wirklichkeit ist der Daumen nach den geschlossenen Fingern zu geneigt, entsprechend
der natürlichen Fauststellung. Gegenüber Abb. 1 ist die Kurvenscheibe I bei Abb.
2 durch Einwirkung der Züge 4 und 5 über Umlenkrolle 2 um I800 gedreht worden. Die
Lenkhebel 7 und 8 haben die Gestänge 10 und 11 nach unten gezogen, die ihrerseits
diese Bewegung über die mit Druckfedern 14 versehenen Zuglaschen 15 bis I8 auf die
Fingerglieder 19 bis 22 übertragen haben. Gleichzeitig wurde der Daumen 24 bis 26
über den Winkelhel)el I3 durch die Zuglasche 27 herangezogen. Das Kreuzgelenk 23
läßt ein seitliches Verstellen des Daumens zu und wird zweckmäßigerweise mit Rasten
versehen, welche die seitliche Lage des Daumens fixieren. Die Ausbildung der Kurvenscheibe
I gewährleistet ein sicheres Festhalten der Fingerglieder in jeder Stellung, auch
selbstverständlich in jeder Zwischenstellung, und damit auch einen festen Griff.
Beim Drehen von Kurvenscheibe I eilen die Fingerglieder 19 bis 21 infolge der Kurvenkrümmung
bei der Schließbewegung dem Fingerglied 22 und dem Daumenglied 24 etwas voraus,
was dem Schließvorgang bei einer natürlichen Hand ähnelt. Durch Anordnung von drei
einzelnen an Stelle von nur einem Zuggestänge 10 und entsprechender unzahl von Lenkhebeln
7 laßt sich die Schließliewegung der Fingerglieder 19 bis 21 noch verfeinern, doch
wird man in der Regel hierauf verzichten können.
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Abb. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Finger gemäß der Erfindung
bei der Strecklage nach Abb. I. Mit dem Handkörper 29 sind die Lagerstellen 32 für
die hinteren FillgergliederI9 bis 22 verbunden. Die mittleren Fingerglieder sind
mit 33, die vorderen mit 34 bezeicbiiet. Zwischen Lagerstelle 32 und mittlerem Glied
33 besteht eine Lenkverbindung 35, zwischen hinterem Glied Ig bis 22 und vorderem
Glied 34 die Lenkverlindnng 36. Zur Unterbringung dieser Leokverlindungen 35 und
36 sin'd in den betreffenden Fingergliedern die Aussparungen 37 und 3X vorgesehen.
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Erfolgt nun durch Drehung der Kurvenscheibe I (Abb. I und 2) über
das Gestänge 10 und II und die federnden Zuglaschen 15 bis IX ein Zug auf die hinteren
Fingerglieder 19 bis 22, so nehmen diese infolge des dadurch entstelien<len lrehmomentes
die in Abb. 4 gezeigte Beugestellung ein. Da sich der Drehpunkt 39 des Lenkers 35
hinter dem Drehpunkt 40 der Fingerglieder Ig bis 22 in Verbindung mit dem festen
Lager 32 befindet, erfolgt bei der Drehbewegung infolge dieser Zwallgsführung eine
Zugkraft auf das mittlere Glied 33, das die gezeichnete Stellung einnimmt. Die ähnliche
Lenkverbindung 36 zwischen den hinteren I;ingergliedeni Ig bis 22 und vorderen Gliedern
34 bewirkt ebenfalls eine Drehung des letzteren, so daß also die Beugung des Fingers
vollkommen ist.
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In den Abb. 5 und 6 ist als Anwendungsbeispiel dargestellt, wie der
Antrieb des in den Abb. I bis 4 gezeigten Handmechanismus in Verbindung mit einer
Armprothese möglich ist. Als Beispiel wurde eine Unterarmprothese gewählt, ähnliche
Lösungen sind auch bei Oberarmprothesen durch Schulterzug o. dgl. möglich. Der Unterarmstumpf
41, punktiert gezeichnet, steckt im Schaft 42, der auf beiden Seiten in üblicher
Weise eine Verstärkungsschiene 43 aufweist. Am Oherarm befindet sich die Manschette
44, welche ihrerseits mit den Verstärkungsschienen 45 versehen ist. Ist der Arm
nach Abb. 5 in der Strecklage, so sind auch die Finger der Kunsthand ausgestreckt.
\Vir(l der Arm etwas
angewinkelt, so nehmen die Fingerglieder und
der Daumen infolge der Zugkraft, verursacht durch das zwischen den Verstärkungsschienen
43 und 45 befindliche Gelenk 46 bis 52 über die Züge 4 und 5, die Beugestellung
gemäß Al>b. 6 ein. Einzelheiten über das Gelenk 46 bis 52 sind aus den Abb. 7
bis II zu entnehmen. all). 7 zeigt das Ellbogengelenk in Strecklage und eiitspricht
der Stellung gemäß Abb. 5. Die Verstärkungsschienen 43 und 45 sind im Drehpunkt
46 miteinander verbunden. An der winkelförmigen Verlängerung 49 der Schiene 43 ist
der Kurvenhel)el 51 bei Punkt 50 drehbar befestigt. In diesem kann die Rolle 48
gleiten, welche an einer ebenfalls winkel förmigen Verlängerung47 der Verstärkungsschiene
45 gelagert ist. Am freien Ende 52 des Kurvenhel)els St sind die Zugelemente 4 bzw.
5 befestigt. Zu bemerken ist noch, daß sich an dem betreffenden Elll>ogengelenk
auf jeder Seite eine derartige Vorrichtung befindet, die untereinander sl'iegen,ildlich
angeordnet sind, d. h. der Winkelschenkel 49 ist einmal mit Verstärkungsschiene
43 gemäß der schematischen Darstellung nach Abb. io fest verbunden, auf der gegenüberliegenden
Seite jedoch nach Abb. II mit Verstärkungsschiene 45.
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Das gleiche gilt im umgekehrten Sinne für den \Vinkelschenkel 47.
Auf der einen Seite ist das Zugelement 4, auf der anderen Zugelement 5 an Kurvenhebel
51 an dessen freiem Ende 52 angeschlossen.
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Diese Anordnung bewirkt eine Gegenläufigkeit unter den Hehelvorrichtungen,
so daß bei einer Beugung des Ellbogengelenks das Zugelement 5 gezogen und 4 entsprechend
nachgelassen wird, wodurch die Drehung der Umlenkrolle 2 zustande kommt (s. Al)l).
I und 2) und damit die Schließbewegung der Finger- und Daumenglieder erfolgt.
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;21,1>. 8 entspricht der Beugestellung des Ellbogengele1lks, bei
welcher diese Schließbewegung volleiidet ist. Um ein weiteres Anwinkeln des Armes
bei geschlossener Hand zu ermöglichen, ist Kurvenhebel 51 so ausgehildet, daß sich
die Verstärkungs-, schienen 43 und 45 nach Beendigung des Schließvorgaiigs noch
weiterbewegen lassen, wie das Abb. g veranschaulicht, ohne auf die Finger- und Daumenglieder
einzuwirken.
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Ein weiterer Erfindungsgedanke, der zur Bewegullg von Kunsthänden
oder sonstigen Prothesen zugrunde gelegt werden kann, ist in den Abb. 12 bis 14
schematisch dargestellt. In den Abb. 12 und I3 ist das Prinzip in Verl,indung mit
den Teilen nach lXbl,. I bis lt gezeigt. Außer einer Luftpumpe 53 gestellt das System
aus den beweglichen Schlauchverbindungen 54 bis 57, dem Ansaugventil 58, dem Rückschlagventil
59, einem Sammelbehälter 60 zum l)ruckausgleich, einem Verteilerventil 61 mit einer
Entlüftungsöffnung 62 und einem Arbeitszylinder 63 mit Antriebskolben 64. Die Anordnung
der Teile ist bei Anwendung für die Kunsthand z. B. wie folgt gedacht: Die kleine
Luftpumpe 53 mit ihrem Ansaugventil 58 ist so gestaltet, daß sie sich an der Fußbekleidung
anbringen oder in diese einbauen läßt.
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Der Sammelbehälter 60 kann beispielsweise als Gürtel ausgebildet sein
und in dieser oder auch einer anderen Form am Körper getragen werden. Unter Umständen
läßt er sich auch in die Prothese einbauen. Das Verteilerventil 6I ist am Körper
so anzubringen, daß es von dem Prothesenträger nach seinem Willen bedient werden
kann; bei Anordnung auf der Brust z. B. mittels Druck durch das Kinn oder bei passender
Lage unterhalb des Oberarmes durch entsprechende Bewegung des letzteren. Arbeitszylinder
63 mit seinem Kolben 64 wird am zweckmäßigsten in die Armprothese eingebaut.
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L)ie einzelnen Systemteile sind durch Schläuche 54 bis 57 miteinander
verbunden. Die Wirkungsweise ist folgende: Beim Gehen bzw. jedesmaligen Aufsetzen
des Fußes betätigt der Prothesenträger automatisch Luftpumpe 53, welche die durch
das Ansaugventil 58 einströmende Luft durch die Schlauchverbindung 54 in den Sammelbehälter
60 preßt. Rückschlagventil 59 verhindert ein Zurückströmen eingepumpter Luft.
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Etwaigen Überdruck verhindert ein Sicherheitsventil am Sammelbehälter
60. Verteilerventil 6I ist zunächst gemäß Abb. I4 geschlossen. Wird dieses nun nach
links gedreht, so nimmt es die Stellung nach Abb. I2 ein. Aus Sammelbehälter 60
strömt dann Luft über Schlauch 55, Verteilerventil 6I und Schlauch 56 nach dem Arbeitszylinder
63, wodurch der Antriebskolben 64 nach vorn gedrückt wird. Da dieser mit Zugelement
5 (s. Abb. I und 2 bzw. 5 bis g) fest verbunden ist, erfolgt hierdurch über Umlenkrolle
2 eine Drehung der Kurvenscheibe I, wodurch gemäß Abb. I die Finger- und Daumenglieder
die Strecklage einnehmen. Die vor dem Arbeitskolben 64 befindliche Luft ist bei
diesem Vorgang über Schlauch 57 durch Entlüftungsöffnung 62 am Verteilerventil 6I
ausgeströmt.
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Durch Federkraft nimmt letzteres nach Loslassen wieder die Stellung
nach Abb. I4 ein. Soll die Hand geschlossen werden, so dreht man Verteilerventil
6I nach rechts, gemäß Abb. I3. In diesem Falle wird Antriebskolben 64 von der über
Schlauch 55, 57 einströmenden Luft zurückgeschoben; die hinter demselben befindliche
Luftmenge kann über Schlauch 56 und Entlüftungsöffnung 62 entweichen.
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Bei entsprechender Regulierung lassen sich mittels Verteilerventil
6I selbstverständlich auch alle Zwischenstellungen der Finger erzielen. Bei diesen
Vorgängen verlorengehende Preßluft wird laufend durch Betätigung von Luftpumpe 53
ersetzt. An Stelle der dargestellten fußbetätigten kann auch eine kleine stationäre,
elektrisch betriebene Luftpumpe angeschlossen werden, wenn beispielsweise ein Armamputierter
einen ortsgebundenen Arbeitsplatz hat. Ebenso ist die Verwendung einer hydraulischen
Vorrichtung nach einem ähnlichen Prinzip wie das in den Abb. 12 bis 14 dargestellte
pneumatische möglich, hat jedoch gegenüber letzterem den Nachteil, daß das für die
Kolbenverdrängung benötigte Medium schwerer als Luft ist und da durch das Eigengewicht
der Prothese erhöht wird.
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An Stelle von Fingergliedern können auch Greifklauen o. dgl. am Handkörper
29 (s. Abb. I und 2) vorgesehen sein, die mittels der Kurvenscheibe 1
und
den dazugehörigen Übertragungselementen in ähnlicher wie zu den Abb. I bis 4 beschriebener
Weise geöffnet oder geschlossen werden können.