NL9000195A - Zwenkbare verbindingsinrichting voor prothese- of orthesedelen. - Google Patents

Description

Zwenkbare verbindingsinrichting voor prothese- of orthesede-len.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichtingvoor het onderling zwenkbaar verbinden van delen van eenorthopedische inrichting, zoals een prothese of orthese,omvattende een kinematisch meerstangenmechanisme, met tenminste vier stangen, waarvan aangrenzende stangen een schar-nierlijn gemeen hebben, waarbij de scharnierlijnen zich inhoofdzaak onderling evenwijdig uitstrekken, en van welkmechanisme ten minste twee overliggende stangen elk vastverbonden zijn met één van de delen.

Het gebruik van meerstangenmechanismen ter vervan¬ging resp. ondersteuning van de gewrichtsfunctie in prothe¬sen of orthesen is reeds langer bekend, en wordt veelvuldigtoegepast vanwege de voordelen die een dergelijk mechanismeheeft ten opzichte van de meer conventionele mechanismen metéén vast zwenkpunt. Deze voordelen behelzen ondermeer een invergelijking met een één-assig mechanisme beter volgen ofnabootsen van de natuurlijke beweging van de ledematen eneen vergrote en beter regelbare stabiliteit van het mecha¬nisme wanneer het belast wordt, en worden bereikt door eengeschikte keuze van de afmetingen en de onderlinge stand vande stangen van het mechanisme. Vooral wanneer een meerstan¬genmechanisme gebruikt wordt ter vervanging of ondersteuningvan de kniefunctie is dit laatste van groot belang. Het isnamelijk essentieel, dat aan het begin van een stapbeweging,wanneer het mechanisme gestrekt is, de hiel de grond raakt,en het mechanisme belast wordt door het gewicht van degebruiker, het mechanisme niet direct begint te zwenken,omdat anders de gebruiker geen steun zou vinden en ten valzou komen. Dit kan in een één-assig mechanisme slechtsvoorkomen worden door toepassing van een complex en weinigbetrouwbaar remmechanisme. In een meerstangenmechanismedaarentegen, kan deze eigenschap bereikt worden door de geometrie zo te kiezen, dat in de gestrekte toestand van hetmechanisme het virtuele draaipunt waarom het onderbeen of deonderbeenprothese zwenkt (het snijpunt van de hartlijnen vande twee de prothese- of orthesedelen verbindende stangen vanhet mechanisme) achter de lijn ligt welke de twee belasting-spunten (de hiel en het heupgewricht) verbindt.

Door een geschikte keuze van de geometrie van hetmeerstangenmechanisme kan bovendien bereikt worden dat hetvirtuele draaipunt aan het eind van een stapbeweging zo isgelegen, dat de prothese of orthese in vergelijking met eenéén-assig mechanisme eenvoudiger in een naar voren zwaaiendebeweging gebracht kan worden. De te bereiken grote stabili¬teit bij de aanvang van de stapbeweging, de eenvoudig op tewekken terugzwaaibeweging en de mogelijkheid om op eenvoudi¬ge wijze een goed compromis te vinden tussen deze beideeigenschappen maken het meerstangenmechanisme bij uitstekgeschikt voor het vervangen of ondersteunen van een ge-wrichtsfunctie.

Twee belangrijke nadelen van een kinematisch meer¬stangenmechanisme in dergelijke toepassingen zijn echter datzo'n mechanisme inherent stijf is, en dat de ligging van hetvirtuele draaipunt van een dergelijk mechanisme niet veran¬dert bij een veranderende belasting. Dit heeft onder meertot gevolg dat de geringe initiële inverende buiging die hetwerkelijke gewricht vertoont wanneer het belast wordt,ontbreekt. Dit ontbreken van de dempende invloed van hetgewricht bij het belasten van het been heeft een schokkerigegangaard tot gevolg, die onaangenaam en op den duur zelfspijnlijk kan zijn voor de gebruiker. Het ontbreken van eeninitiële buiging onder belasting kan ook een vergroting vande verticale beweging van het lichaamszwaartepunt tot ge¬volg hebben, waardoor de voor het lopen benodigde energietoeneemt.

Een verder nadeel van de bekende meerstangenmecha¬nismen is dat het moeilijk is een bruikbaar compromis tevinden tussen de benodigde stabiliteit aan het begin van destapbeweging en een eenvoudig in te zetten terugzwaaibewe- ging. In de praktijk wordt meestal een geometrie van hetmeerstangenmechanisme gekozen waarbij een grote inspanningvereist is voor het doen zwenken van het mechanisme.

De uitvinding heeft derhalve als doel een inrichtingte verschaffen voor het door toepassing van een kinematischmeerstangenmechanisme onderling zwenkbaar verbinden vandelen van een prothese of orthese, waarbij bovengenoemdenadelen vermeden worden. Dit wordt volgens de uitvindingbereikt doordat ten minste één van de stangen samendrukbaaruitgevoerd is, en middelen aanwezig zijn voor het begrenzenvan de hoek tussen twee aangrenzende stangen. Door één vande stangen op deze wijze uit te voeren in de vorm van eengeschikt gekozen veer of demper wordt de stabiliteit van hetmechanisme onder invloed van een daarop uitgeoefende samen¬drukkende belasting vergroot, wordt de bij het op de grondplaatsen van de hiel optredende schok gedempt en wordt debeweging van het lichaamszwaartepunt beperkt.

Omdat de effectiviteit van een veer of demper toe¬neemt naar mate de veer- of dempingsrichting en de belas-tingsrichting meer overeenkomen, is bij voorkeur de samen¬drukbare stang één van de de delen verbindende stangen.

De vergroting van de stabiliteit van het mechanismeonder belasting is vooral aanzienlijk, wanneer de hoekbe-grenzingsmiddelen werken op twee niet-samendrukbare stangen.Eén van de niet-samendrukbare stangen is bij voorkeur vastverbonden met het bovenste deel.

Bij voorkeur zijn de hoekbegrenzingsmiddelen instel¬baar, om de geometrie van het mechanisme te kunnen aanpassenvoor het verkrijgen van een optimale stabiliteit. Verdereaanpassingsmogelijkheden worden verkregen indien de positievan ten minste één van de scharnierlijnen van het meer¬stangenmechanisme t.o.v. de delen instelbaar is, en indiende samendrukbare stang instelbare veer- of dempingsmiddelenomvat.

Genoemde en andere kenmerken van de uitvindingworden nader toegelicht aan de hand van een voorbeeld, waartoe de uitvinding niet is beperkt, waarbij verwezenwordt naar de bijgevoegde tekeningen, waarin overeenkomstigeonderdelen aangeduid worden met overeenkomstige verwijzings-cijfers, en waarin: fig. 1 een perspectivisch aanzicht is van een voor-keursuitvoering van een inrichting volgens de uitvinding,toegepast als prothesekniemechanisme in de gestrekte toe¬stand? fig. 2 een perspectivisch aanzicht is van dezeuitvoeringsvorm, waarbij enige constructieve details getoondworden ? fig. 3 een zijaanzicht is van deze uitvoeringsvormwaarin de bewegingsmogelijkheden weergegeven zijn? en fig. 4 een zijaanzicht is van de gebogen toestandvan de inrichting volgens de uitvinding.

Een zwenkbare verbindingsinrichting 1 verbindt een -prothesebuis 2, waaraan een prothesevoet 3 bevestigd is eneen bovenbeen- of knie-exarticulatiekoker 4 (fig. l). Deinrichting omvat een meerstangenmechanisme 5,6,7,8, waarvande achterste stang 7 samendrukbaar uitgevoerd is. Het virtu¬ele draaipunt van de inrichting 1 wordt gevormd door hetfictieve snijpunt I van de verlengden van de beide de pro-thesedelen verbindende stangen 5,7. De inrichting omvatverder middelen 9, die de hoek ü tussen de stangen 5,6begrenzen, en zo een met een gestrekte knie overeenkomendeuiterste stand van de inrichting 1 bepalen. Ook omvat deinrichting 1 aanslagmiddelen 10, die de hoek L tussen destangen 5,8 begrenzen en zo een buitensporige indrukking vande inrichting 1 onder belasting voorkomen.

De bovenste stang 6 van het vierstangenmechanisme 5-8 is d.m.v. een bout 11 en een pen 12 draaivast verbondenmet een aan de koker 4 bevestigd koppelelement (fig. 2). Destang 6 is d.m.v. openingen 13 waarin zwenkmiddelen 14aangebracht zijn zwenkbaar verbonden met de stangen 5,7.

Vast met de stang 6 verbonden, met het voorvlak 15 van destang 5 samenwerkende hoekbegrenzingsmiddelen 9 begrenzen dezwenkhoek tussen de stangen 5,6, en bepalen zo een uiterste stand van de inrichting 1. Hoewel hier niet getoond, is hetmogelijk de hoekbegrenzingsmiddelen instelbaar uit te voe¬ren, waardoor de geometrie van het meerstangenmechanisme ende ligging van het virtuele draaipunt in de gestrekte toe¬stand van de inrichting gevarieerd kunnen worden, om deinrichting aan te passen ter verkrijging van optimale stabi¬liteit.

De verbindingsstangen 5,7 zijn voorts d.m.v. zwenk-middelen 16 zwenkbaar verbonden met de onderste stang 8,welke klemmend aangebracht is op de onderbeenprothese 2. Dezwenkmiddelen 16 zijn opgenomen in in de stang 8 aangebrach¬te openingen 17, waarvan de achterste de gedaante heeft vaneen gleuf. Deze gleuf 17 maakt het mogelijk de stand van deachterste stang 7 t.o.v. de voorste stang 5 te variëren,waardoor de ligging van het draaipunt I (hier niet getoond)aangepast kan worden en de stabiliteit van de inrichting 1geregeld kan worden.

De achterste stang 7 omvat een bout 18, welke be¬weegbaar opgenomen is in een de zwenkmiddelen 16 dragendlichaam 19, en aan zijn uiteinde voorzien is van een moer20. Aan zijn bovenzijde is de stang 7 voorzien van eenmanchet 21. Tussen het manchet 21 en het lichaam 19 zijn debout 18 omgevende veermiddelen 22 opgesloten.

Wanneer de verbindingsinrichting 1 belast wordt dooreen drukbelasting, bijvoorbeeld het gewicht van een gebrui-ke, worden de veermiddelen 22 ingeduwd, en beweegt de bout18 door het lichaam 19 naar beneden. De zwenkmiddelen 14,16van de stang 7 komen daardoor dichter bij elkaar te liggen,en de voor de beweging van het meerstangenmechanisme 5,6,7,8van belang zijnde effectieve lengte van de stang 7 neemt af.Hierdoor verandert de ligging van het fictieve snijpunt I.Naast de hier getoonde uitvoeringsvormen waarbij de stang 7verend heen en weer beweegbaar is, is het mogelijk de stang7 uit te voeren als een bladveer, welke onder invloed vaneen uitwendige belasting doorbuigt, waardoor eveneens deafstand van de zwenkmiddelen 14,16 afneemt. Ook kan de stang7 uitgevoerd worden als een demper, die na indrukking bij de terugzwaaibeweging weer zijn oorspronkelijke lengte aan¬neemt .

Wanneer de inrichting in zijn gestrekte toestand(fig. 3) belast wordt, bijvoorbeeld door het gewicht W vande gebruiker, is het van groot belang dat het virtueledraaipunt I achter de werklijn van het gewicht W ligt, om tevoorkomen dat het meerstangenmechanisme onder invloed van debelasting direct begint te zwenken. Omdat de onderlingestand van de stangen 5,6 in de gestrekte toestand van hetmechanisme vast ligt door de aanwezigheid van de hoekbegren-zingsmiddelen 9, zal het virtuele draaipunt I bij een ver¬korting van de effectieve lengte van de stang 7 langs een inhet verlengde van de voorste stang 5 liggende lijn bewegen.Voor het verkrijgen van een stabiel mechanisme is dus vanbelang, dat deze lijn altijd achter de werklijn van debelasting w ligt.

De plaats van het virtuele draaipunt I zal door deverandering van de onderlinge stand van de verbindingsstan-gen 5,7 voortdurend veranderen, waarbij de afname van deeffectieve lengte van de stang 7, de afstand tussen dezwenkmiddelen 14 en 16, weergegeven door de stippellijn, vangrote invloed zal zijn op de ligging van het virtuele draai¬punt.

In de gebogen toestand (fig. 4) blijkt het virtueledraaipunt ï het meerstangenmechanisme zeer dicht genaderd tezijn, en vóór het been te liggen. Dit is voor het bedie¬ningsgemak van groot belang, omdat in de op de uiterstgebogen stand volgende terugzwaaibeweging van de prothe-sedelen 2,4 nu de verbindingsinrichting 1 door het eigengewicht van de prothesebuis 2 en de prothesevoet in zijnuitgangstoestand teruggebracht zal worden.

Claims (9)

1. Inrichting voor het onderling zwenkbaar verbindenvan delen van een orthopedische inrichting, zoals een pro¬these of orthese, omvattende een kinematisch meerstangenme¬chanisme, met ten minste vier stangen, waarvan aangrenzendestangen een scharnierlijn gemeen hebben, waarbij de schar-nierlijnen zich in hoofdzaak onderling evenwijdig uitstrek¬ken, en van welk mechanisme ten minste twee overliggendestangen elk vast verbonden zijn met één van de delen, methet kenmerk, dat ten minste één van de stangen (5,6,7,8)samendrukbaar uitgevoerd is, en middelen (9) aanwezig zijnvoor het begrenzen van de hoek tussen twee aangrenzendestangen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk,dat de samendrukbare stang (7) één van de de delen (2,4)verbindende stangen (5,7) is.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of conclusie 2,met het kenmerk, dat de hoekbegrenzingsmiddelen (9) werkenop twee niet-samendrukbare stangen (5,6).

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk,dat één van de niet-samendrukbare stangen (5,6) vast verbon¬den is met het bovenste deel (4).

5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies,met het kenmerk, dat de hoekbegrenzingsmiddelen (9) instel¬baar zijn.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies,met het kenmerk, dat de positie van ten minste één van descharnierlijnen (13,14,16,17) van het meerstangenmechanismeten opzichte van de delen (2,4) instelbaar is.

7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies,met het kenmerk, dat de samendrukbare stang (7) instelbareveer- of dempingsmiddelen (22) omvat.

8. Beenprothese, voorzien van ten minste één zwenk-bare verbindingsinrichting volgens één der voorgaande con- clusies.

9. Beenorthese, voorzien van ten minste één zwenkba-re verbindingsinrichting volgens één der conclusies 1-7.