DE867428C - Kuenstliches Bein mit Kniegelenkbremse fuer Oberschenkelamputierte - Google Patents

Description

• Künstliches Bein mit Kniegelenkbremse für Oberschenkelamputierte Die Erfindung betritt ein künstliches Bein mit Klliegelenkbremse für Oberschenkelamputierte. Es sind bereits künstliche Beine mit Kniegelenkbremse für Oberschenkelamputierte bekannt. Diese künstlichten Beine weisen sogenannte Kulissenlagerkniebremsen auf, bei denen die Lagerbuchsen der Kniegelenkachse in Schlitzen beweglich geführt werden.
• Bei Belastung des künstlichen Beines verschiebt sich die Kniegelenkachse in den Schlitzen und erhält hierdurch zum Kreisbogen der Kniekugel eine exzentrische Lage. Gleichzeitig drückt die Kniekugel auf eine wippenartig im Unterschenkel gelagerte Platte und stellt durch die Exzenterwirkung das Kniegelenk fest. Der Nachteil dieser Kulissenlagerkniebremse besteht darin, daß die Bremse nur wirkt, wenn bei Belastung der Schlverpunkt des Amputierten hinter der Kniegelenkachse liegt.
• ÄVandert der Schwerpunkt oder die mechanische Achse zwischen Fußsohle und Schwerpunkt während des Gehens vor die Kniegelenkachse, so löst sich die Exzentersperre, und es erfolgt eine Kniestreckung auch gegen den Willen des Amputierten.
• Auch bietet die technische Ausbildung zu einem dauerhaft geräuschlos arbeitenden Kniegelenk erhebliche Schwierigkeiten. Es sind auch Hebelbremsen für künstliche Kniegelenke bekanntgeworden, bei welchen abwechselnd, je nach Belastung, die Ferse und der Vorfuß als langer Hebel und das Knöchelgelenk als Drehpunkt wirkt, während von der Ferse und vom Vorfuß je eine Zugstange durch den Unterschenkel zum Knieteil im Oberschenkel führt. Die Kniegelenkachse ist im Kniestück in zwei Gummirollen gelagert und durch zwei seitliche Schienen mit dem Unterschenkel verbunden. Bei Fersenbelastung wird der Vorfuß nach unten bewegt. Dabei wird die Zugstange an der Ferse frei und am Vorfuß nach unten gezogen.
• Gleichzeitig überträgt sich der Zug auf das Kniestück. Die elastischen Gummirollen geben nach, und das Kniestück wird auf den Unterschenkel gepreßt.
• Bei Vorfußbelastung wiederholt sich der Vorgang in umgekehrter Folge. Der Fuß dreht sich im Knöchelgelenk nur ganz wenig, so daß er praktisch starr ohne Fersenfederung arbeitet. Im unbelasteten Zustand drücken die Gummirollen die Bremsflächen zwischen Knie und Unterschenkel auseinander, so daß letzterer leicht pendelt. Der Nachteil dieser Konstruktion besteht in der fehlenden Fersenfederung, im Fehlen einer Bremse für die Schwungphase sowie in der fehlenden Regulierbarkeit des Bremsdruckes der Hebelbremse. Es sind schließlich Kniegelenkbremsen für künstliche Kniegelenke bekanntgeworden, welche in der Schwungphase wirkeri. Keine dieser Bremsen ist jedoch mit einer Hebelbremse für die StHitzphase kombiniert.
• Die festgestellten Mängel werden erfindungsgemäß in vollkommener Weise behoben. Die Erfindung betrifft ein künstliches Bein mit einer Kniegelenkbremse, die zwei voneinander unabhängig regelbare ;Bremswirkungen aufweist. Dabei wird die eine Bremswirkung in der Schwungphase, die andere in der Stützphase des künstlichen Beines ausget bt. Es besteht nun die Möglichkeit, die Größe beider Bremswirkungen im Verhältnis zueinander abzuwandeln, obgleich sie durch eine mechanisch einheitliche Vorrichtung erzielt werden. Die Kniegelenkbremse wirkt, unter Anwendung der Hebelgesetze und des Körpergewichtes des Amputierten, in der Stützphase als eine mittels einer Einstellmutter regelbare Hebelbremse. In der Schwungphase wirkt die Kniegelenkbremse als eine ebenfalls durch eine Einstellmutter regelbare Reibungsbremse. Zur erzeugung dieser Wirkungen sind die Kniekugel und die mit einem Gleitbelag versehene Kniekugelpfanne als ein an beiden Flanken kegelförmiges Gelenk ausgebildet. Hierdurch ist wohl eine Kniegelenkbewegung im Sinne des Beugens und Streckens, nicht aber eine seitliche, nach innen oder außen gerichtete Bewegung möglich. In einer Bohrung der Kniekugelpfanne ist ein Gehäuse angeordnet, in dem eine verstellbare Zugstange federnd gelagert ist, die an ihrem unteren Ende ein Gewinde und - auf diesem je eine innerhalb und außerhalb des Gehäuses angeordnete Einstellmutter trägt. Durch Anziehen der außerhalb des Gehäuses angeordneten Einstellmutter an den Boden des Gehäuses wird die Kniegelenkachse und somit die Kniekugel der Kniekugelpfanne genähert. Hierdurch wird bei Bewegung der Kniekugel gegenüber der Kniekugelpfanne eine der Größe nach regelbare Reibung erzeugt, die in der Schwungphase als Bremswirkung dient. Bei einer mit Hilfe der außerhalb des Gehäuses befindlichen Einstellmutter normal eingestellten Reibungsbremse kann durch eine Feineinstellung der Einstellmutter innerhalb des Gehäuses eine im Gehäuse angeordnete Druckfeder entweder vorgespannt oder auch ganz zusammengedrückt werden. Hierdurch wird die durch das Körpergewicht des Amputierten erzeugte Zugkraft der Bremszüge im ersten Falle teilweise, im zweiten Falle ganz von der Druckfeder im Gehäuse statt von der Kniekugel aufgenommen. Es läßt sich somit die Wirkung der Hebelbremse in der Stiult phase teilweise bis ganz aufheben. Innerhalb des in der Bohrung der Kniekugelpfanne angeordneten Gehäuses ist ein Anschlag angebracht, der eine Verdrehung der Einstellmutter verhindert. Durch zwei Anschlußstücke sind am unteren Ende der verstellbaren Zugstange zwei biegsame Bremszüge angeordnet, die zur Kraftübertragung durch den Unterschenkel zur Ferse bzw. zum Vorfuß laufen und dort mittels zweier Gewindeansätze verstellbar befestigt sind. Zwischen einem Anschlußstlüick und einem der Bremszlüge ist zwecks Erzeugung einer Fersenfederung eine Zugfeder, ein Gummizug od. dgl. angeordnet. Beim Fersenauftritt wird die Zugfeder durch eine Hebelübersetzung gespannt.
• Die Federspannung und die Zugübertragnug überwinden dabei die Kraft der Druckfeder im Gehäuse und übertragen damit die Zugkraft auf die Kniekugel. Hierdurch wird die Kniekugel auf den Gleitbelag der Kniekugelpfanne gepreßt. Eine bei Beginn der Schwungphase durch die Preßwirkung der Hebelbremse etwa hervorgerufene Haftung zwischen der Kniekugel und dem Gleitbelag der Kniekugelpfanne wird durch die Druckfeder im Gehäuse aufgehoben. Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus der Zeichnung und der unten folgenden Beschreibung.
• In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einer beispielsweisen Ausflührungsform dargestellt.
• Fig. I zeigt im seitlichen Längsschnitt das Kniestück, den Unterschenkel und den Fuß; Fig. 2 zeigt von hinten gesehen im Längsschnitt das Kniestück und einen Teil des Unterschenkels.
• Eine Kniekugel I und eine Kniekugelpfanne 2 sind an beiden Flanken kegelförmig zu einem Gelenk ausgebildet. Die Kniekugelpfanne 2 trägt einen geeigneten Gleitbelag 3, z. B. aus Chromleder od. dgl. Die Kniekugel 1 besteht aus mit Wachs, Paraffin od. dgl. getränktem Holz. Die Kniekugelpfanne 2 ist zentral mit einer Bohrung 4 versehen, deren Achse in Richtung Kniegelenkachse-Ferse verläuft. In der Bohrung 4 sitzt ein Gehäuse 5 aus Stahl od. dgl;, das nach oben hin buchsenartig geformt ist. Durch das Gehäuse 5 ist eine einstellbare Zugstange 6 geführt und federnd gelagert. Das untere Ende der Zugstange 6 ist mit einem Gewinde versehen. Das obere Ende ist in bekannter Weise als Klemmauge 7 zur Aufnahme einer Kniegelenkachse 8 ausgebildet. Die Zugstange 6 trägt innerhalb des Gehäuses 5 eine l instellmutter 9, unter der eine tDruckfeder 10 sitzt. Der untere Teil der Druckfeder 10 findet einen Gegenhalt am Boden II des Gehäuses 5. Die Einstellmutter g ist gegen Verdrehung dadurch gesichert, daß das zylindrisch angebohrte Gehäuse 5 innen einen Anschlag 12 trägt, der dicht an eine Flanke der Einstellmutter g heranreicht und eine Bewegung derselben verhindert. Unten, außerhalb des Gehäuses 5, trägt die Zugstange 6 eine zweite Einstellmutter I3, die beim Anpressen an den Boden 11 des Gehäuses 5 die Druckfeder 10 spannt. Je mehr die ;Einstellmutter I3 angezogen wird, um so mehr nähert sich die Kniegelenkachse 8 und damit die Kniekugel I dem Gleitbelag 3 der Kniekugelpfanne 2. Dabei hat die Druckfeder 10 das Bestreben, beide Gelenkfiächen voneinander zu trennen. Durch ein entsprechendes Anziehen der Einstellmutter I3 wird eine Reibung der Kniegelenkfläche I und 3 erzielt, die in der Schwungphase in an sich bekannter Weise eine Bremswirkung ausübt. Durch geeignete Anschlußstücke 14 und 15 sind am unteren Ende der Zugstange 6 zwei biegsame Bremszüge I6 und I7 angeschlossen, die durch den Unterschenkel 18 zur Ferse 19 bzw. zum Vorfuß 20 führen. Zwischen dem Anschlußstück 15 und dem Bremszug 17 ist eine Zugfeder 21 oder ein anders gearteter elastischer Zug eingeschaltet. Bei Fersenauftritt liegt der Bremszug I6 frei. Es spannt sich lediglich die Zugfeder 21 am Bremszug I7. Auf diese Weise wird eine Fersenfederung erzielt.
• Durch eine Befestigung des Bremszuges I7 dicht vor einer Knöchelgelenkachse 22, die als Drehpunkt der Hebelbremse dient, wird die Ferse 19 zum langen Hebel. ZurDÆämpfung des Stoßes bei Fersenauftritt muß und kann deshalb infolge der Hebelübersetzung die Zugfeder 21 verhältnismäßig stark sein. Hiermit wird zugleich eine zweite Funktion der Zugfeder 2I ermöglicht. Die Zugfeder 21 überträgt nämlich den Zug über das Anschlußstück I5, die Zugstange 6 und die Einstellmutter 9 auf die Druckfeder 10 im Gehäuse 5 und drückt diese, weil sie schwächer ist, zusammen. Hierdurch wird die Kniegelenkachse 8 und somit die Kniekugel 1 auf den Gleitbelag 3 der Kniekugelpfanne 2 gepreßt.
• Bei einer Vorfußbelastung wirkt der an der Ferse 19 befestigte Bremszug I6 unmittelbar über die Zugstange 6 und die Kniegelenkachse 8 auf die Kniekugel I, wobei der Vorfuß 20 als langer Hebel dient. Beide Bremszüge I6 und I7 tragen an ihrem unteren Ende einen Gewindeansatz 23 und 24. Hierdurch läßt sich am Bremszug I7 die Vorspannung der Zugfeder 21 und am Bremszug 16 die Fußstellung im Sinne einer Plantar- oder Dorsalflexion regeln.
• Durch ein entsprechendes Einstellen der Einstellmutter 9 im Gehäuse 5 läßt sich der Bremsdruck der Hebelbremse regeln. Wird die Einstellmutter g im Gehäuse 5 so weit nach unten gestellt, daß bei richtiger Einstellung der Schwungphasenbremse durch die Einstellmutter I3 die Druckfeder 10 im Gehäuse 5 vollständig zusammengedrückt wird, so ist die Hebelbremse praktisch ausgeschaltet, da die Kniegelenkachse 8 und somit die Kniekugel I nicht weiter nach unten gezogen werden können. Da die Einstellmutter g, z. B. als Sechskantmutter, sechs Flanken hat, aber nur eine derselben am Anschlag I2 anliegt, ist in einem solchen Fall eine Verstellbarkeit um 1/6 Gewindegang möglich. Eine Verstellung um jeweils volle Gewindegänge wird durch eine axiale Drehung der Zugstange 6 vorgenommen. Diese Regelbarkeit des Abstandes der Kniekugel I von der Kniekugelpfanne 2 ist zudem mit einer billigen und mühelosen Instandsetzung der Kniegelenkflächen gleichbedeutend, wenn sich diese im Laufe der Zeit abgenutzt haben. Die Möglichkeit einer Feineinstellung ist auch deshalb von erfinderischer Bedeutung, weil im theoretischen Bau von künstlichen Beinen eingangs und ausgangs der Stüttzphase eine geringe Beweglichkeit des Kniegelenkes gefordert wird, ohne daß der Amputierte das Gefühl der Einknickgefahr hat.
• Durch eine bewußte Anordnung der Massen der mechanischen Teile des künstlichen Beines in der oben beschriebenen Weise liegt der Schwerpunkt des Unterschenkels erfindungsgemäß in seinem oberen Drittel, also ähnlich wie beim natürlichen Bein. In Auswirkung der Pendelgesetze bedeutet diese Anordnung einen kräftesparenden Gang für den Amputierten.
• PATENTAN5PR'ÜCHE: I. Kümstliches Bein mit Kniegelenkbremse für Oberschenkelamputierte, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stützphase eine stark wirkende, unter Anwendung des Körpergewichts des Amputierten arbeitende und mittels einer Einstellmutter (g) regelbare Hebelbremse, deren Drehpunkt die Knöchelgelenkachse (22) bildet, sowie in der Schwungphase eine schwächer wirkende, mittels einer Einstellmutter (I3) regelbare, aus Kniekugel und Kniekugelpfanne gebildete Reibungsbremse betätigt wird.

Claims (1)

1. 2. Künstliches Bein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kniekugel (1) und eine Kniekugelpfanne (2) mit einem Gleitbelag (3) als ein an beiden Flanken kegelförmiges Gelenk ausgebildet ist, das wohl eine Bewegung im Sinne des Beugens und Streckens, nicht aber eine seitliche, nach innen oder außen gerichtete Bewegung zuläßt.

   3. Künstliches Bein nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniekugelpfanne (2) ein Gehäuse (5) trägt, in dem eine verstellbare Zugstange (6) federnd gelagert ist, die innerhalb des Gehäuses (5) die Einstellmutter (9) und außerhalb des Gehäuses (5) die Einstellmutter (13) trägt.

   4. Künstliches Bein nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kniegelenkachse (8) und somit die Kniekugel (I) durch Anziehen der Einstellmutter (13) an einen Boden (11) des Gehäuses (5) der Kniekugelpfanne (2) genähert und hierdurch bei Bewegung der Kniekugel (I) gegenüber der Kniekugelpfanne (2) eine der Größe nach regelbare Reibung erzeugt wird, die in der Schwungphase als Bremswirkung dient.

   5. Künstliches Bein nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei normal eingestellter Reibungsbremse eine Druckfeder (Io) durch eine Feineinstellung der Einstellmutter (g) teilweise vorgespannt oder auch ganz zusammengedrückt wird, wodurch die Zugkraft zweier biegsamer XBremsziige (I6 und I7) teilweise oder ganz von der Druckfeder (Io) statt von der Kniekugel (I) aufgenommen und somit die Wirkung der Hebelbremse in der Sriiitzphase teilweise bis ganz aufgehoben wird.

   6. Kiütnstliches Bein nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (5) zur Verhinderung einer Verdrehung der Einstellmutter (g) ein Anschlag (I2) angeordnet ist.

   7. Künstliches Bein nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Zugstange (6) mittels zweier Anschlußstücke (14 und I5) die biegsamen Bremszüge (I6 und I7) zur Kraftübertragung angeschlossen sind.

   8. Künstliches Bein nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Fersenfederung zwischen dem Anschlußstück (15) und dem Bremszug (17) eine Zugfeder (21) od. dgl. angeordnet ist.

   9. Künstliches Bein nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Fersenauftritt durch eine Hebelübersetzung gespannte Zugfeder (21) die Druckfeder (10) im Gehäuse (5) durch Zugübertragung zusammendrückt, so daß die Kniekugel (1) auf den Gleitbelag (3) der Kniekugelpfanne (2) gepreßt wird.

   IO. Künstliches Bein nach Anspruch I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (Io) bei Beginn der Schwungphase eine durch die Preßwirkung der Hebelbremse etwa hervorgerufene Haftung zwischen der Kniekugel (i) und dem Gleitbelag (3) aufhebt.