DE880191C

DE880191C - Prosthetic leg with knee joint

Info

Publication number: DE880191C
Application number: DEF1023A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Fischer; Paul Kluge
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-03-14
Filing date: 1950-03-14
Publication date: 1953-06-18

Description

Beinprothese mit Kniegelenk Die Erfindung bezieht sich auf die Ausgestaltung der Verbindung des Ober- und des Unterschenkels bei Beinprothesen und bezweckt, dem großen Endziel der Prothesentechnik, nämlich einen so vollkommenen wie nur irgend möglichen Ersatz der fehlenden Gliedmaßen zu schaffen, bei der Ausbildung von Beinprothesen einen wesentlichen Schritt näherzukommen. Das Kriterium einer guten Ober- und Unterschenkleprothese besteht in ihrer den natürlichen Beinbewegungen beim Gange so weit wie möglich entsprechenden Beweglichkeit im Kniegelenk, und hierbei wiederum kommt es auf die Beschleunigung der Streckhewegung und damit des Ganges des Prothesenträgers an, wobei in der Endwirkung die Erhöhung seines Sicherheitsgefühls angestrebt wird. Diese Erkenntnis liegt dem Erfindungsgedanken und seiner Lösung zugrunde.Prosthetic leg with knee joint The invention relates to the design the connection of the upper and lower leg in leg prostheses and aims the great ultimate goal of prosthetic technology, namely one as perfect as any to create possible replacement of the missing limbs in the formation of prosthetic legs take a substantial step closer. The criterion for a good upper and lower leg prosthesis consists in matching them as closely as possible with the natural movements of the legs when walking Mobility in the knee joint, and this in turn depends on the acceleration the stretching path and thus the gait of the prosthesis wearer, whereby in the end effect the aim is to increase his or her sense of security. This realization lies with the The idea behind the invention and its solution.

Es ist bereits vorgeschlagen, das Kniegelenk einer Beinprothese mit einer federnd gelagerten Gelenkbuchse und mit einer Reibungsbremse auszustatten, die bei der Belastung der Prothese durch das Körpergewicht sowie unter der Wirkung der Vorbringerbandage wirksam wird. Die Erfindung geht darüber hinaus und schlägt bei einer Ober-und Unterschenkelprothese mit federnd gelagerter Gelenkbuchse zur Erhöhung der Beweglichkeit und zur Beschleunigung der Streckbewegung und damit des Ganges des Prothesenträgers vor, die Zugwirkung der Vorbringerbandage in diesem Sinne zu regeln und sie zur Steuerung einer Kupplung zwischen Ober- und Unterschenkel heranzuziehen. wobei die Kupplung nach Art einer Reibungsbremse ausgebildet sein kann. Dies ist erfindungsgemäß dadurch erzielbar, daß die Kupplung wäh- rend der Beufge- utid insbesondere der Streckbewegung der Prothese gelüftet und erst beim Auftreten, also beim Belasten des Beines durch das Körpergewicht, eingerückt wird. Die technischen Mittel hierfür bestehen erfindungsgemäß darin, daß die vom Oberschenkel ausgehende Vorbringerbandage über einen am Oberschenkel angelenkten Abstandshalter zu ihrer Befestigungsstelle am Unterschenkel geführt wird. Die Zugwirkung der Bandage hält infolge der Einschaltung des Abstandshalters die Kupplung während der Bewegung Ides Unterschenkels gegenüber dem Oberschenkel unter der Wirkung der federnden Lagerung der Kniegelenkachse.gelüftet, so daß in der Entlastungsphase des Kunstbeines nicht nur der Unterschenkel gegenüber dem Oberschenkel völlig frei und insbesondere ohne irgendwelche zusätzliche Reibungswirkung beweglich ist, sondern auch während des Vorbringens des Beines Idie hierfür vorgesehene Bandage unbehindert zur Wirkung kommt, d. h. die Streckung des Beines als Übergang zur Belastungsphase so schnell wie möglich ausführen kann. Erst beim Aufsetzen Ides Kunstbeines tritt unter der Belastung durch das Körpergewicht die Reibungskupplung, entgegen der Wirkung der Achslagerfederung, im Sinne des Einrückens in Tätigkeit. It has already been proposed to use the knee joint with a prosthetic leg to equip a spring-loaded joint bushing and a friction brake, those when the prosthesis is loaded by the body weight as well as under the effect the advancing bandage takes effect. The invention goes beyond and suggests in the case of an upper and lower leg prosthesis with a resiliently mounted joint socket for Increase in mobility and to accelerate the stretching movement and thus the Ganges of the prosthesis wearer in front, the pulling effect of the Vorbringerbandage in this To regulate senses and they to control a coupling between thigh and lower leg to use. the clutch being designed in the manner of a friction brake can. According to the invention, this can be achieved in that the clutch rend especially the extension movement of the prosthesis is lifted and only when stepping on, i.e. when putting the weight on the leg, indented will. The technical means for this are according to the invention that the from Vorbringerbandage extending from the thigh via a hinged bandage on the thigh Spacer is guided to its attachment point on the lower leg. The pulling effect the bandage holds the clutch during the activation of the spacer the movement of the lower leg in relation to the thigh under the action of the resilient mounting of the knee joint axis. ventilated, so that in the relief phase of the artificial leg, not only the lower leg is completely free compared to the thigh and in particular is movable without any additional frictional effect, but Even while the leg is being brought forward, the bandage provided for this purpose is unhindered comes into effect, d. H. the extension of the leg as a transition to the stress phase as soon as possible. Only when I put on Ide's artificial leg kicks under the load of the body weight the friction clutch, contrary to the effect the axle bearing suspension, in the sense of engaging in activity.

Außerdem bewirkt der erfindungsgemäß angeordnete Abstandshalter, daß beim starken Beugen des Knies, also z. B. in der Sitzstellung des Kunstbeinträgers, die Vorbringenbandage entlastet ist und daher nicht mehr das Bestreben hat, Idas Bein zu strecken.In addition, the spacer arranged according to the invention causes when bending the knee sharply, e.g. B. in the sitting position of the artificial leg carrier, the submission bandage is relieved and therefore no longer strives, Idas Straighten leg.

Die Erfindung ist in ihren Einzelheiten und in ihrer Wirkungsweise im nachstehenden an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, von dem die Zeichnung in Abb. I bis 3 ,das neue Kunstbein in drei verschiedenen Beugestellungen veranschaulicht; Abb. 4 zeigt die Ansicht von rückwärts. The invention is in its details and in its mode of operation explained in more detail below using an exemplary embodiment, of which the Drawing in Fig. I to 3, the new artificial leg in three different flexion positions illustrates; Fig. 4 shows the view from the rear.

Der Oberschenkelteil I ist mit dem UnterschenkelteiI 2 der Prothese durch eine das Kniegelenk darstellende Achse 3 verbunden, die im Oberschenkel I in einer Buchse unter der Wirkung einer Feder 4 gelagert ist, ldie die Achse 3 und mit ihr den Unterschenkel 2 im Ausmaße der verschieblichen Lagerung der Achsezbzw. ihrer Buchse nach unten zu drücken bestrebt ist. Gegenüber dem Unterschenkel ist ,der Oberschenkelteil I mit einer nach unten offenen, im Querschnitt V-förmigen Nut 5 versehen, die in der Zeichenebene ,der Abb. I nach Kreisbögen verläuft, deren Mittelpunkt in der Achse 3 liegt. In die Nut 5 greift ein von der Stirnfläche der Unterschenkelprothese ausgehendet Vorsprung 6 von entsprechendem dreieckigen Querschnitt ein, der gleichfalls nach zur Achse 3 konzentrischen Kreisbögen verläuft. Die Teile 5 und 6 bilden infolge ihrer Gestaltung und gegenseitigen Anordnung eine IR:upplung der beiden Schenkelteile, deren Spiel beim Ein- und Ausrücken durch die Federung ,der Feder 4 gegeben ist. The thigh part I is with the lower leg part 2 of the prosthesis connected by an axis 3 representing the knee joint, which is located in the thigh I is mounted in a bushing under the action of a spring 4, ldie the axis 3 and with her the lower leg 2 to the extent of the displaceable mounting of theaxiszbzw. strives to press her socket downwards. Opposite the lower leg is , the thigh part I with a downwardly open, V-shaped in cross-section Groove 5 provided, which runs in the plane of the drawing, Fig. I after arcs, whose Center is in axis 3. In the groove 5 engages from the end face of the Lower leg prosthesis starting from projection 6 of a corresponding triangular cross-section one, which also runs along circular arcs concentric to the axis 3. The parts Due to their design and mutual arrangement, 5 and 6 form an IR: coupling of the two leg parts, their play when engaging and disengaging through the suspension , the spring 4 is given.

Am Oberschenkel I der Prothese ist etwa in der Höhe der Achse 3 und in geringem Abstande hinter ihr ein gaubelförmi,ger Lenker 7 schwenkbar gelagert. Er erstreckt sich in iden Hohlraum der Unterschenkelprothese und trägt hier an seinem Ende eine Rolle 8, Über die Rolle 8 sowie über eine zweite, an der Vorderseite des Unterschenkels gelagerte Rolle 9, in deren Bereiche die Wandung des Unterschenkels einen Schlitz 10 aufweist, ist die aus elastischem oder auch unelastischem Stoffe bestehende Vor.bringerbanedage I I geführt, die einerseits an einer Befestigungsstelle 12 im oberen Teile des Oberschenkels und andererseits an einer Befestigungsstelle I3 in (der Nähe Ider Kniekehle am Unterschenkel angreift. Die Führung der Bandage sowie die Länge des Lenkers 7 sirrd so gewählt, daß die Bandagenstränge beiderseits der Rolle 8 in einem Winkel nach oben gerichtet verlaufen, der die Haltung des Lenkers 7 in einer im wesentlichen nach unten weisenden Richtung gewährleistet. On thigh I the prosthesis is approximately at the level of axis 3 and a short distance behind her a gaubelförmi, ger handlebar 7 pivotally mounted. He extends into iden cavity of the lower leg prosthesis and carries here on his End of a roll 8, over the roll 8 and over a second, at the front of the Lower leg mounted roller 9, in the areas of which the wall of the lower leg has a slot 10 is made of elastic or inelastic materials existing Vor.bringerbanedage I I performed, on the one hand at a fastening point 12 in the upper part of the thigh and on the other hand at an attachment point I3 in (near the hollow of the knee attacks the lower leg. The guide of the bandage and the length of the handlebar 7 sirrd chosen so that the bandage strands on both sides the roller 8 extend at an angle directed upwards, which the posture of the handlebars 7 ensured in a substantially downward direction.

In Abb. I ist edas Kunstbein nach der Erfindung in rder gestreckten Stellung veranschaulicht. Wird das Kunstbein in dieser Strecklage durch das Körpergewicht seines Trägers belastet, was in.der Gangphase des Auftretens der Fall ist, so befindet sich die Kupplung 5, 6 unter Zusammendrückung der Feder 4 in ihrer eingerückten Stellung, in der sie Iden Ober- und den Unterschenkel starr miteinander verbindet. Der Lenker 7 nimmt hierbei unter der Wirkung der Vorbringerbandage 11 eine mittlere Stellung ein. In dem Maße, wie der Fuß des Kunstbeines während der Gangphase sich einer rürkwärtigen Abhebstellung nähert, wird das Bein allmählich vom Körpergewicht seines Trägers entlastet, so daß die Feder 4 zur Wirkung kommt und die Kupplung 5, 6 lüften kann; dadurch wird die Beugung des Kunstbeines im Kniegelenk ermöglicht und etwa bis zu der in Alb. 2 gezeigten Umkehrstellung durchgeführt. An dieser Schwenkbewegung nimmt auch der Lenker 7 teil; da er sich mit seinem Unterende über tdie Rolle 8 auf die Vorbringerbandage II abstützt, Idie sich während dieses Vorganges strafft, drückt er den Oberschenkel nach oben und hält daher während Xdes ganzen Beugevorganges die Kupplung 5, 6 in der belüfteten Stellung. Wird der Unterschenkel Ides Kunstbeines nach Beendigung des Schrittes von der Vorbringerbandage II nach vorn geholt, also die Streckbewegung des Beines ausgeführt, so (bestimmt auch hierbei der Lenker 7 den Abstand zwischen Ober- und Unterschenkel in dem Sinne, daß er die Kuplpung gelüftet, d. h. den Teil 6 gegenüber dem Teil 5 frei beweglich hält. Die Kupplung kann somit während der Streckbewegung weder eingerückt werden noch bremsend wirken. Die Streckbewegung kann also vollkommen frei erfolgen und daher mit der größten Geschwindigkeit durchgeführt werden, cdie dem Prothesenträger möglich ist, da während dieses ganzen Vorganges der Lenker 7 als Abstandshalter wirkt. Wenn die Strecklage erreicht ist, findet gleichzeitig das Aufsetzen des Fußes und Belasten des Beines Idurch (das Körpergewicht statt, wodurch in der oben beschriebenen Weise die Kupplung 5, 6 eingerückt und Ober- und Unterschenkel starr miteinander verbunden wenden. In Fig. I, the artificial leg according to the invention is stretched out Position illustrated. In this extended position, the artificial leg is supported by the body weight burdened by its wearer, which is the case in the gait phase of occurrence, so is the clutch 5, 6 with compression of the spring 4 in their engaged Position in which she rigidly connects the thigh and the lower leg. The handlebar 7 takes a middle position under the action of the Vorbringerbandage 11 Position. To the extent that the foot of the artificial leg moves during the gait phase As you approach a backward take-off position, the weight of the leg will gradually decrease its carrier relieved, so that the spring 4 comes into effect and the clutch 5, 6 can ventilate; this enables the artificial leg to be bent in the knee joint and up to about the one in Alb. 2 performed reversal position. At this pivoting movement the handlebar 7 also takes part; since he was talking to his lower end about the role 8 on the Vorbringerbandage II, which tightens itself during this process, he pushes the thigh upwards and therefore holds it during the entire flexion process the clutch 5, 6 in the ventilated position. Becomes the lower leg of Ide's artificial leg after completion of the step of the Vorbringerbandage II brought forward, so the extension movement of the leg is carried out, so (also here the handlebar 7 the distance between thigh and lower leg in the sense that it lifts the clutch, d. H. the part 6 keeps the part 5 freely movable. The clutch can thus during the stretching movement are neither indented nor act as a brake. The stretching movement can therefore be carried out completely freely and therefore carried out at the greatest speed that is possible for the prosthesis wearer, since during this entire process the handlebar 7 acts as a spacer. When the straight position is reached, takes place at the same time putting the foot down and putting weight on the leg I (the body weight instead, whereby the clutch 5, 6 is engaged and in the manner described above Turn thigh and lower leg rigidly connected to each other.

Dadurch, daß der Anlenkpunkt des Lenkers 7 um einen gewissen Betrag hinter feder Achse 3 liegt, wird in der Beugestellung der Abstand der Lenkers rolle 8 von der Achse 3 größer als in der Strecklage nach Abb. I. Dies hat zur Wirkung, daß die Vorbringerhandage in dem Maße, wie die Beugung zunimmt, stärker gespannt wird und diese Spannung in der Umkehrstellung (Abb. 2) einen Höchstwert erreicht, der wesentlich zur Beschleunigung des Vorbringevorganges des Unterschenkels beiträgt. The fact that the pivot point of the link 7 by a certain amount behind spring axis 3, the distance between the handlebars will roll in the bent position 8 from axis 3 larger than in the extended position according to Fig. I. This has the effect of that the hand of the handler becomes more tense as the flexion increases and this voltage in the reverse position (Fig. 2) reaches a maximum value, which contributes significantly to the acceleration of the process of bringing the lower leg forward.

Hierdurch kann, wie sich erwiesen hat, der Träger einer Prothese mit der Vorrichtung nach der Erfindung den Gehvorgang so weit beschleunigen, daß er die mit Idem gesunden Bein mögliche Ganggeschwindigkeit erreicht.As a result, as has been shown, the wearer of a prosthesis can use the device according to the invention accelerate the walking process so far that he reaches the walking speed possible with the healthy leg.

Es sei hier bemerkt, daß Abb. 2 nur eine mittlere Stellung im Zeitpunkt der Bewegungsumkehr darstellt. E,s ist durchaus möglich, daß die Beugung noch weiter durchgeführt wird; die obenerwähnte Spannung in der Vorbringerbandage 11 erreicht ihren Höhepunkt in der Totpunllage, in der die Achse 3, der Anlenkpunkt des Abstandshalters 7 und die Rolle 8 in einer Geraden liegen. It should be noted here that Fig. 2 only shows a middle position at the time represents the reversal of motion. E, s is quite possible that the diffraction goes even further is carried out; the above-mentioned tension in the Vorbringerbandage 11 reached its climax in the dead spot, in which the axis 3, the articulation point of the spacer 7 and the roller 8 lie in a straight line.

Die Kupplung 5, 6 stellt die starre Verbindung der beiden Teile des Kunstbeines aber beim Aufsetzen nicht nur in der Strecklage, sondern auch bei gebeugtem Knie her, und zwar in jeder praktisch vorkommenden Beugestellung und ohne die Gefahr des Einknickens. Dies ist von besonderer Bedeutung beim Gehen auf Treppen, im Gefälle, auf schlechtem Pflaster, bei Dunkelheit od. dgl. The coupling 5, 6 provides the rigid connection between the two parts of the Artificial leg when sitting down not only in the extended position, but also when bent Kneel down, in every practically occurring flexion position and without the danger of buckling. This is of particular importance when walking on stairs, downhill, on bad pavement, in the dark or the like.

Abb. 3 zeigt eine Beugung des Knies über diesen Punkt hinaus, die vor allem für die Sitzstellung des Prothesenträgers von Bedeutung ist. Wie Abb. 3 erkennen läßt, haben hier die drei soe!ben erwähnten Punkte die Totpunktlage überschritten. Dies hat zur Folge, daß der Zuzug (der Vorbringerbandage II nicht mehr im Sinne des Vorbringens wirken kann, sondern den Unterschenkel in der stark angewinhielten Lage zu halten bestrebt ist. Auch diese Wirkung bringt dem Prothesenträger eine wiflkommene Entlastung in der Sitzstellung. Beim Aufstehen ist es ihm ein leichtes, durch das Haften des Fußes auf dem Boden d!ie überschrittene Totpunktlage zu überwinden und den Zug der Vorbringerbandage II wieder im eigentlichen Sinne wirksam wenden zu lassen. Fig. 3 shows a flexion of the knee beyond this point, the is especially important for the sitting position of the prosthesis wearer. Like fig. 3 shows that the three points just mentioned have exceeded the dead center position. This has the consequence that the influx (the Vorbringerbandage II no longer in the sense of bringing forward can work, but rather the lower leg in the strongly held Strives to keep location. This effect also benefits the prosthesis wearer Welcome relief in the sitting position. It is easy for him to get up to overcome the dead center position by sticking the foot on the ground and turn the pull of the Vorbringerbandage II effectively again in the real sense allow.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: I. Leg prosthesis with knee joint, thereby characterized in that a clutch under the action of a release spring (4) (5, 6) a handlebar mounted on the thigh between the thigh and lower leg (7) assigned. the s! I on the advancing bandage, which is led from the thigh to the lower leg (11) is supported.

2. Leg prosthesis according to claim I, characterized in that the Support of the link (7) relative to the Vorbringerbandage (11) movable, useful is formed with the involvement of a support roller (8).

3. leg prosthesis according to claim I or 2, characterized in that the Vorbringerbandage (II) inside the lower leg in such a way with the handlebars (7) is in connection and is attached to the calf part of the lower leg that the Baudagenzug is directed obliquely upwards on both sides of the handlebar.

4. Leg prosthesis according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the axis of movement of the handlebar (7) on the thigh is approximately at the same height the hinge axis (3) is arranged to the rear of this.

5. leg prosthesis according to claim I to 3, characterized by a such a position of the axis of the handlebar (7) with respect to the hinge axis (3) that in. the strongest bent position of the knee when walking is the dead center position of the link (7) with respect to the hinge axis (3) has not yet been reached.

6. leg prosthesis according to claim I to 3, characterized by a such position of the axis of the handlebar (7) with respect to the hinge axis (3) that in the when the prosthesis wearer is sitting down, the knee is the dead center position of the link (7) with respect to the hinge axis (3) is exceeded.