WO2023281025A1

WO2023281025A1 - Orthopädietechnische gelenkeinrichtung

Info

Publication number: WO2023281025A1
Application number: PCT/EP2022/069005
Authority: WO
Inventors: Thomas West PICKERILL; Roland Auberger
Original assignee: Otto Bock Healthcare Products Gmbh
Priority date: 2021-07-09
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2023-01-12
Also published as: DE102021117836A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine orthopädietechnische Gelenkeinrichtung mit einem Oberteil (10) und einem um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar daran gelagerten Unterteil (20) mit zumindest einem Federelement (80, 81, 82), das einer Verschwenkung einen Widerstand aufgrund elastischer Verformung entgegensetzt und an dem Oberteil und/oder dem Unterteil an Befestigungseinrichtungen (18, 28, 28b) gelagert ist, wobei zumindest eine Befestigungseinrichtung relativ zu dem Federelement verstellbar oder reversibel verlagerbar ausgebildet und der Widerstand dadurch einstellbar ist.

Description

Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine orthopädietechnische Gelenkeinrichtung mit einem Ober teil und einem um eine Schwenkachse verschwenkbar daran gelagerten Unterteil mit zumindest einem Federelement, das einer Verschwenkung einen Widerstand auf grund elastischer Verformung entgegengesetzt und an dem Oberteil und/oder dem Unterteil an Befestigungseinrichtungen gelagert ist.

Orthopädietechnische Gelenkeinrichtungen sind insbesondere Orthesen oder Pro thesen, die ein Oberteil und ein gelenkig daran gelagertes Unterteil aufweisen. Bei Orthesen werden das Oberteil und das Unterteil an einer noch vorhandenen Glied maße festgelegt, beispielsweise durch Schalen, Gurte, Riemen, Manschetten oder andere Befestigungseinrichtungen. Über Orthesen können Bewegungen geführt, Verschwenkungen um eine Schwenkachse begrenzt, Verschwenkbewegungen ver hindert oder eine Ausrichtung von Gliedmaßen zueinander unterstützt oder festgelegt werden. Darüber hinaus können Orthesen mit Dämpferelementen versehen sein, um eine Verschwenkbewegung um die Schwenkachse zu dämpfen. Die Dämpfereinrich tungen können mit einer Steuerung versehen sein, sodass in Abhängigkeit von Sens ordaten eine veränderte Dämpfung in Flexionsrichtung und/oder Extensionsrichtung bereitgestellt werden kann. Ebenfalls ist es bekannt, Kraftspeicher dem Oberteil bzw. dem Unterteil zuzuordnen, sodass eine Bewegungsunterstützung über eine Freigabe der gespeicherten Energie aus dem Kraftspeicher erfolgen kann.

Prothesen ersetzen eine nicht vorhandene oder nicht mehr vorhandene Gliedmaße und dienen zur Bereitstellung einer Funktionalität, die der Funktionalität der natürli chen Gliedmaße möglichst angenähert ist. Darüber hinaus dienen Prothesen dazu, ein möglichst natürliches Erscheinungsbild für den Prothesennutzer bereitzustellen. Ein Prothesenoberteil ist beispielsweise als ein Prothesenschaft oder als eine an ei- nem Prothesenschaft befestigte Komponente ausgebildet, bei der der Prothesen schaft zur Festlegung an einer Gliedmaße oder einem Gliedmaßenstümpfen dient. Das Prothesengelenk, beispielsweise ein Prothesenkniegelenk, ein Prothesenknö chelgelenk oder ein Prothesen-Ellenbogengelenk, verbindet das Oberteil mit einem Unterteil, das wiederum weitere prothetische Komponenten aufweisen kann, bei spielsweise ein Unterschenkelrohr, ein Prothesenfuß oder eine Prothesenhand.

Insbesondere bei Orthesenkniegelenken und Prothesenkniegelenken sind zwischen dem Oberteil und dem Unterteil Dämpfer, insbesondere hydraulische Dämpfer, oder Widerstandseinrichtungen angeordnet, die auf Grundlage von Sensordaten unter schiedliche Widerstände in einzelnen Gangsituationen bereitstellen. Solche Wider standseinrichtungen sind häufig als Linearaktuatoren ausgebildet, die einen definier ten Widerstand gegen eine Flexionsbewegung oder Extensionsbewegung bereitstel len. Der Widerstand wird durch eine Veränderung der Stellung von Ventilen verän dert. Bei der Verringerung des Strömungsquerschnittes erhöht sich der entspre chende Widerstand gegen eine Bewegung. Solche Stellventile, die beispielsweise für die Standphasendämpfung eingesetzt werden, können mechatronisch über Ser- voventile oder mechanisch über ein Drosselventil eingestellt werden. In der Schwungphase werden dagegen andere Widerstände benötigt, insbesondere ist es vorgesehen, dass eine Extensionsbewegung stets möglich ist, auch wenn eine Sper rung einer Flexionsbewegung als Standardkonfiguration im Notfall aus Sicherheits gründen anzustreben ist. Alternativ können zur Beeinflussung des Gelenkwiderstan des auch Rotationshydrauliken oder lineare bzw. rotatorische Brems- und Sperrein richtungen zum Einsatz kommen. Darüber hinaus sind Kraftspeicher den Gelenkein richtungen zugeordnet, mit denen ein Teil der Bewegungsenergie gespeichert und zu einem festgelegten Zeitpunkt abgegeben werden kann, um eine Bewegung zu unter stützen.

Aus der US 2018/0092761 A1 ist ein Prothesenfuß mit einem Oberteil und einem ge lenkig um eine Knöchelgelenksachse verdrehbaren Unterteil bekannt. Das Oberteil ist als zweiarmiger Hebel ausgebildet und stützt sich mit seinem distalen Ende an ei ner Blattfeder ab, deren Steifigkeit über einen motorisch angetrieben Schlitten ver stellt werden kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach funktionierende, kostengüns tige orthopädietechnische Gelenkeinrichtung bereitzustellen, mit der die wesentlichen Funktionalitäten sicher verwirklicht werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine orthopädietechnische Gelenkein richtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun gen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschrei bung sowie den Figuren offenbart.

Die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung mit einem Oberteil und einem um eine Schwenkachse verschwenkbar daran gelagerten Unterteil mit zumindest einem Fe derelement, das einer Verschwenkung einen Widerstand aufgrund elastischer Verfor mung entgegengesetzt und an dem Oberteil und/oder dem Unterteil an Befestigungs einrichtungen gelagert ist, sieht vor, dass der Widerstand, den das Federelement ei ner Verschwenkung entgegensetzt, dadurch einstellbar ist, dass zumindest eine Be festigungseinrichtung relativ zu dem Federelement verstellbar oder reversibel verla gerbar ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, in unterschiedlichen Bewegungspha sen, auf einfache Art und Weise unterschiedliche Widerstände bereitzustellen und eine angepasste Aufnahme kinetischer Energie und entsprechende Abgabe gespei cherter Energie zu ermöglichen. Die Befestigungseinrichtung ist verstellbar oder re versibel verlagerbar ausgebildet. Die Befestigungseinrichtung hält das zumindest eine Federelement an dem Oberteil bzw. dem Unterteil und stützt das Federelement gegenüber dem Oberteil bzw. dem Unterteil ab. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise als ein Bolzen, eine Muffe, eine Hülse, ein Gewinde, eine Tasche o- der eine andere, insbesondere formschlüssige Befestigungseinrichtung ausgebildet sein. Die Befestigungseinrichtung kann das zumindest eine Federelement in mehre ren Freiheitsgraden einschränken, zumindest eine Einschränkung in einem Freiheits grad ist notwendig. Die Verstellung kann manuell, insbesondere aber auch motorisch oder durch einen anderen Aktuator erfolgen. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, eine manuelle Umschaltung oder Verlagerung der Befestigungseinrichtung an dem Oberteil und/oder dem Unterteil vorzunehmen, wobei diese Verstellung rückgängig gemacht werden kann. Dadurch ist es möglich, an die jeweilige Situation angepasst unterschiedliche Widerstände bereitzustellen, eine solche Anpassung rückgängig zu machen und eine andere Widerstandseinstellung vorzunehmen. In einer Weiterbildung ist dem zumindest einen Federelement eine Verstelleinrich tung zugeordnet, die eine Verstellung des Widerstandes kontinuierlich und/oder disk ret bewirkt. Eine kontinuierliche Verstellung des Widerstandes kann beispielsweise über eine Schraube und/oder einen Exzenter erfolgen, um eine Vielzahl von Wider ständen oder Widerstandsverläufen realisieren zu können. Alternativ oder ergänzend ist die Verstelleinrichtung als eine diskret wirkende Verstelleinrichtung ausgebildet, beispielsweise als ein Schalter, Hebel, Magnet, mit der zwischen zwei festgelegten Positionen hin- und her geschaltet werden kann. Eine Kombination einer diskreten Verstelleinrichtung mit einer kontinuierlichen Verstelleinrichtung ist möglich, um über die diskrete Verstelleinrichtung ein bestimmtes Widerstandsniveau grob einzustellen, das über die kontinuierlich wirkende Verstelleinrichtung angepasst und entsprechend verändert wird. Mit der kontinuierlichen Verstelleinrichtung kann eine Feineinstellung durchgeführt werden. Beispielsweise ist die Verstelleinrichtung motorisch angetrie ben. Je nach Angriffspunkt und Wirkrichtung der Verstelleinrichtung am Federele ment kann entweder die Steifigkeit oder die Vorspannung des Federelements ver stellt werden. Auch eine Kombination zweier Verstelleinrichtungen ist möglich, um beide Parameter gleichermaßen manipulieren zu können.

In einer Weiterbildung ist das Federelement mit der jeweiligen Befestigungseinrich tung verbunden, insbesondere lösbar oder sperrbar verbunden. Die Verbindung zwi schen der Befestigungseinrichtung und dem Federelement kann über einen Aktuator freischaltbar und/oder sperrbar ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend ist eine Relativbewegung zwischen der Befestigungseinrichtung und dem Federelement dämpfbar, beispielsweise durch einen Hydraulikdämpfer oder ein Elastomerelement mit Dämpfungseigenschaften. Die Befestigungseinrichtung ist somit entkoppelbar von dem Federelement ausgebildet, beispielsweise indem die Befestigungseinrich tung verlagert, verschwenkt oder entsperrt wird, wodurch sich die Positionen der ur sprünglichen Widerlager, die durch die Befestigungseinrichtungen ausgebildet wer den, verändern oder vollständig aufheben lassen. Dazu kann die Befestigungsein richtung linear verschiebbar, verdrehbar oder verschwenkbar an dem Oberteil bzw. dem Unterteil gelagert sein. Eine Verschiebung, Verdrehung oder Verschwenkung kann manuell und/oder motorisch durch einen Aktuator erfolgen. Der Aktuator kann als linearer Aktuator oder Rotationsaktuator ausgebildet sein. In einer Weiterbildung ist dem zumindest einem Federelement ein verstellbarer La gerpunkt zugeordnet, der von der Befestigungseinrichtung beanstandet an dem Oberteil oder an dem Unterteil angeordnet ist. Dieser Lagerpunkt wirkt entweder zwi schen den Befestigungseinrichtungen oder außerhalb des Zwischenbereiches auf das zumindest eine Federelement und verändert durch seine jeweilige Position die effektive Länge und damit den Widerstand, den das Federelement gegen eine Ver formung bereitstellt. Befindet sich der weitere Lagerpunkt beispielsweise an dem Un terteil und wird von dem Befestigungspunkt an dem Unterteil weg in Richtung auf das Oberteil bzw. die obere Befestigungseinrichtung verlagert, verkürzt sich die wirksame Länge des Federelementes, wodurch höhere Kräfte und Momente aufgebracht wer den müssen, die Gelenkeinrichtung zu verschwenken. Wird der weitere Lagerpunkt in diesem Ausführungsbeispiel weiter in Richtung auf die untere Befestigungseinrich tung verlagert, verlängert sich die effektive Federlänge, sodass der Widerstand ge gen eine Verschwenkung verringert wird. Ist die Gelenkeinrichtung ausgehend von einer Ausgangsposition in entgegengesetzte Richtungen verschwenkbar, beispiels weise bei einem Knöchelgelenk, das eine Plantarflexion und eine Dorsalflexion aus führen kann, können zwei zusätzliche Lagerpunkte an unterschiedlichen Seiten des Federelementes angeordnet sein, um unterschiedliche Widerstände in der einen und in der anderen Verschwenkrichtung bereitstellen zu können. Die verstellbaren Lager punkte sind unabhängig voneinander verstellbar.

In einer Ausgestaltung ist der Lagerpunkt an zumindest einem angetriebenen, vorge spannten und/oder schaltbaren Verstellelement angeordnet, sodass eine Verstellung oder Verlagerung des Lagerpunktes durch Betätigung des Verstellelementes erfolgt. Das Verstellelement kann vorgespannt sein, muss aber nicht. Das Verstellelement kann angetrieben, insbesondere motorisch angetrieben, oder manuell bewegt, insbe sondere verstellt oder geschaltet werden. Eine sensorgesteuerte Verstellung auf der Grundlage von Sensorsignalen, beispielsweise von Winkelsensoren, Beschleuni gungssensoren, Lagesensoren, Kraftsensoren und/oder Belastungssensoren kann eine von konkreten Bewegungssituationen abhängige Verstellung oder Umschaltung ermöglichen. Die Verstelleinrichtung kann motorisch angetrieben werden, beispiels weise über einen Elektromotor, der eine Spindel antreibt und eine Schnecke verstellt, die auf das Federelement einwirkt. Alternativ kann der Motor einen Exzenter verdre hen, ein Getriebe antreiben, einen Hebel und/oder eine Kurbel in unterschiedliche Stellungen bewegen und dadurch den Lagerpunkt relativ zu dem Federelement ver lagern. Alternativ kann die Verstelleinrichtung auch mechanisch betätigt werden, bei spielsweise über einen Seilzug, eine Pneumatik oder eine Hydraulik.

Der Lagerpunkt ist in einer Ausgestaltung an einem drehbar gelagerten Träger ange ordnet, wodurch über einen Motor oder einen Hebel eine leichte, kontinuierliche Ver stellung ebenso erreicht werden kann wie eine schnelle Umschaltung zwischen zwei Widerstandsniveaus. Das Verstellelement, die drehbare Nocke oder der drehbar ge lagerte Träger können an dem Oberteil oder dem Unterteil angeordnet sein.

Der Lagerpunkt ist in einer Ausgestaltung drehtest an dem Oberteil oder Unterteil ge lagert oder lagerbar daran festgelegt, wobei die Lagerung an dem Teil der Gelenk einrichtung angeordnet ist, an dem das Federelement nicht gelagert oder festgelegt ist. Dreht sich das Unterteil um die Schwenkachse relativ zu dem Oberteil, an dem das Federelement angeordnet ist und sich abstützt, ist der Lagerpunkt entweder drehfest an dem Unterteil angeordnet oder ausgebildet oder verstellbar und drehfest verriegelbar oder gelagert an dem Unterteil gelagert. Der Lagerpunkt stützt sich auf dem Federelement ab und stellt den Widerstand oder einen Teil des Widerstandes gegen eine Verschwenkung bereit. Ist umgekehrt das Federelement an dem Unterteil gelagert, ist der Lagerpunkt an dem Oberteil angeordnet. Die Verstellung der Posi tion des Lagerpunktes kann motorisch oder manuell erfolgen. Der Lagerpunkt ist in einer Ausgestaltung insbesondere als ein Exzenter oder längsverschieblicher Stift o- der Lagerungskörper ausgebildet, der in der jeweiligen Stellung festgestellt oder ver riegelt ist, damit bei der Verschwenkbewegung von Unterteil zu Oberteil die einge stellt Steifigkeit oder das eingestellte Widerstandsverhalten beibehalten bleibt.

Der Lagerpunkt ist insbesondere zwischen den Befestigungseinrichtungen angeord net, wodurch sich eine stabile Zuordnung und einfache Verstellbarkeit ergibt.

In einer Ausgestaltung weist das zumindest eine Federelement an dem Oberteil oder dem Unterteil nur ein einseitig wirksames Widerlager auf, sodass ein Widerstand nur in einer Richtung der Verschwenkung des Oberteils zu dem Unterteil bereitgestellt werden kann. In der anderen Richtung ist stets eine freie Beweglichkeit ohne einen Widerstand oder zumindest ohne einen zusätzlichen Widerstand durch das Federele ment gegeben. Eine Weiterbildung sieht vor, dass mehrere Federelemente miteinander koppelbar und voneinander entkoppelbar angeordnet sind. Durch Verlagerung beispielsweise eines Ringes, eines Schiebers, einer Buchse oder eines Stiftes oder eines anderen Widerlagers ist es möglich, einzelne Federelemente wirksam zu schalten oder wir kungslos zu schalten. Wenn mehrere Federelemente hintereinander angeordnet sind, beispielsweise in Gestalt von Blattfedern, kann durch einen selektiven Eingriff und eine selektive Kopplung der jeweiligen Blattfedern mit dem Widerlager eine Ver größerung oder eine Verringerung der Federsteifigkeit der Gesamtfedereinrichtung erreicht werden. Wenn mehrere Spiralfedern entlang einer Achse nebeneinander ge stapelt sind, kann durch Verlagerung eines Widerlagers in Axialrichtung die Anzahl der wirksamen Spiralfedern bzw. Spiralfederwindungen verändert werden. Entspre chendes gilt bei ineinander angeordneten Wendelfedern oder Schraubenfedern.

Das Federelement ist in einer Ausgestaltung seriell mit einem Aktuator, einem Schaltelement und/oder einem Dämpfungselement gekoppelt und kann so durch Zu sammenwirken mit diesen Komponenten das Bewegungsverhalten der Gelenkein richtung variabel beeinflussen.

Insbesondere ist der Widerstand gegen eine Verschwenkung der Gelenkeinrichtung durch eine Verlagerung des Lagerpunktes einstellbar.

Mit der Gelenkeinrichtung ist es möglich, eine mechanische Lösung dafür zu finden, wie ein Gelenk in unterschiedlichen Situationen mit unterschiedlichen Widerständen und mechanischen Eigenschaften ausgestattet werden kann. Beispielsweise ist es bei künstlichen Kniegelenken möglich, in der Standphase während der Standphasen flexion einen vergleichsweise hohen Flexionswiderstand bereitzustellen, wobei die dabei aufgenommene Energie während der Standphasenextension wieder abgege ben werden kann, um die Vorwärtsbewegung des Nutzers zu unterstützen. Für die Schwungphase wird ein geringerer Flexionswiderstand bereitgestellt, beispielsweise durch Verlagerung des Lagerpunktes in Richtung auf die Befestigungseinrichtung o- der das Befestigungselement an derselben Gelenkkomponente, wobei gleichzeitig eine Unterstützung der Vorbringerbewegung des Unterschenkels bewirkt wird. Es wird ein standphasenkontrolliertes Gelenk mit der Möglichkeit zu einer Schwung phasenfreischaltung bereitgestellt, mit dem eine Flexion unter Last aufgrund der Elastizität des Federelementes möglich ist. Die Extensionsbewegung ist immer mög lich, wodurch eine erhöhte Sicherheit für den Nutzer bereitgestellt wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine Flexionssperre oder eine quasi-Flexionssperre in jeder Po sition zu erreichen, indem ein maximaler Widerstand des Federelementes durch eine maximale Vorspannung eingestellt und/oder eine Feder mit hoher Steifigkeit einge setzt wird.

In Kombination mit einer elektronischen Steuerung ist eine einfache Verwirklichung eines effektiven Stolperschutzes möglich.

Die Gelenkeinrichtung kann auch in einem orthetischen oder prothetischen Knöchel gelenk eingesetzt werden.

Die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung mit einem Oberteil und einem Unterteil, das über zumindest ein Gelenk verschwenkbar um eine Schwenkachse an dem Oberteil angeordnet ist, mit einem ersten Aktuator, der zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet ist und ein erstes Einstellelement aufweist, über das der Bewegungswiderstand des ersten Aktuators gegen eine Verschwenkung des Unter teils relativ zu dem Oberteil um die Schwenkachse einstellbar ist, und mit zumindest einem zweiten Aktuator, der zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet ist und zumindest ein zweites Einstellelement aufweist, über das der Bewegungswider stand des zweiten Aktuators gegen eine Verschwenkung des Unterteils relativ zu dem Oberteil um die Schwenkachse einstellbar ist, mit zumindest einem Sensor und mit einer Steuereinheit, die mit dem zumindest einen Sensor zur Übermittlung von Sensordaten verbunden ist und das erste Einstellelement und das zweite Einstellele ment in Abhängigkeit von Sensordaten steuert, sieht in einer Ausgestaltung vor, dass die Steuereinheit das erste Einstellelement und das zweite Einstellelement synchro nisiert steuert bzw. eingerichtet ist, die Einstellelemente synchron zu steuern. Bei ei ner synchronisierten Steuerung passt die Steuereinheit die Steuerung der Einstellele mente zeitlich aneinander an oder stimmt sie aufeinander ab, sodass insbesondere synchronisiertes Freigeben und Sperren der Verschwenkung des Unterteils relativ zu dem Oberteil ermöglicht wird. Durch eine derartige synchronisierte Steuerung wer- den Überlastungen infolge von zu spät freigegebener oder zu früh gesperrter Ver schwenkung verhindert. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass keine auf wendige Anpassungen und Einstellungen der Widerstandseinrichtungen durch einen Orthopädietechniker im Rahmen eines Einstellprozesses erforderlich ist. Weiterhin werden durch die Verwendung einer einzigen zentralen Steuereinheit zur Steuerung mehrerer Einstellelemente Redundanzen in der Sensorik und Flardware vermieden, woraus sich geringere Fierstellungskosten, geringeres Gewicht und eine erhöhte Laufzeit der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung ergeben. Gleichzeitig wird dadurch eine kompaktere Bauweise der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung ermöglicht.

Vorteilhafterweise sind die Aktuatoren motorische Antriebe, Federspeicher, Freigabe- und/oder Verriegelungseinrichtungen und/oder hydraulische und/oder pneumatische Widerstandseinrichtungen, insbesondere Rotationshydrauliken. Jeder Aktuator kann an einem Gelenk angeordnet sein oder dieses selbst ausbilden. Über das Einstellele ment ist der Bewegungswiderstand des jeweiligen Aktuators gegen eine Verschwen kung des Unterteils relativ zu dem Oberteil einstellbar. Bei einer hydraulischen Wi derstandseinrichtung kann das Einstellelement beispielsweise ein Steuerventil sein, über das der Widerstand der Widerstandseinrichtung verstellbar ist. Das Ventil kann insbesondere elektrisch oder elektronisch geschaltet werden. Ein Einstellelement kann sowohl mechanisch als auch motorisch oder elektronisch eine Veränderung des Widerstands des Aktuators herbeiführen. Wenn der Aktuator als elektromotori scher Antrieb ausgeführt ist, sind beispielsweise die am Kommutator anliegenden Bürsten oder die Spulen des Rotors als erfindungsgemäßes Einstellelement anzuse hen.

Der zumindest eine Sensor kann als Kraftsensor, Winkelsensor, Wegsensor, Mo mentsensor, Beschleunigungssensor, Geschwindigkeitssensor oder Lagesensor aus gebildet sein. Dieser Sensor ist eingerichtet, wenigstens einen Messwert zu erfassen und an die Steuereinheit zu übermitteln. In Abhängigkeit von den Sensordaten kann die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung gesteuert werden, um an den Nutzer o- der an die jeweilige Bewegung oder Bewegungssituation angepasste Einstellungen vornehmen zu können. io

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der erste Aktuator ein erstes Gelenk aufweist, das eine erste Gelenkachse aufweist, die koaxial zu der Schwenkachse ist, und dass der zweite Aktuator ein zweites Gelenk aufweist, das eine zweite Gelenkachse aufweist, die ebenfalls koaxial zur Schwenkachse ist. Dadurch, dass die Aktuatoren separate Gelenke ausbilden, wird die Stabilität und Tragfähigkeit der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung verbessert. Die Koaxialität der Gelenkachsen mit der Schwenk achse bewirkt, dass keine ungewünschten Momente und/oder Lasten bei einer Ver schwenkung des Unterteils relativ zu dem Oberteil entstehen. Bevorzugt ist die Schwenkachse koaxial zu der natürlichen Gelenkachse oder einer Kompromissge lenkachse, um ein möglichst natürliches Bewegungsverhalten zu erreichen.

Vorzugsweise ist der erste Aktuator lateral angeordnet und der zweite Aktuator me dial angeordnet. Die bilaterale Anordnung der Aktuatoren führt zu einer weiteren Er höhung der mechanischen Tragfähigkeit der orthopädietechnischen Gelenkeinrich tung. Insbesondere bei der bilateralen Anordnung der Aktuatoren beispielsweise bei einer Knieorthese ist eine synchronisierte Steuerung der Einstellelemente erforder lich, um ungewollte Knieflexionen und Knieextensionen zu vermeiden. Aus der bilate ralen Anordnung der Aktuatoren ergibt sich zudem eine Verringerung von Torsions lasten, die bei einer monolateralen Anordnung beispielsweise durch die einseitige Dämpfung der Verschwenkung des Unterteils relativ zu dem Oberteil entstehen kön nen.

Bevorzugt basieren der erste Aktuator und der zweite Aktuator auf unterschiedlichen mechanischen Wirkprinzipien. Besonders bevorzugt ist der erste Aktuator als ein mo torischer Antrieb oder eine hydraulische und/oder pneumatische Widerstandseinrich tung, insbesondere eine Rotationshydraulik, und der zweite Aktuator als eine Frei gabe- und Verriegelungseinrichtung ausgebildet. Beispielsweise ist es von Vorteil, wenn ein motorischer Antrieb oder eine hydraulische und/oder pneumatische Wider standseinrichtung, insbesondere eine Rotationshydraulik, lateral angeordnet ist und eine Freigabe- und Verriegelungseinrichtung medial. Freigabe- und Verriegelungs einrichtungen, insbesondere mechanische Freigabe- und Verriegelungseinrichtun- gen, sind einfach und platzsparend aufgebaut und ermöglichen, dass eine dauer hafte Verriegelung bereitgestellt wird, ohne dass Energie verbraucht wird. Darüber hinaus wird dadurch verhindert, dass während längere Standphasen aufgrund von Leckagen das Gelenk einbeugt, was bei hydraulischen oder pneumatischen Wider standseinrichtungen der Fall sein kann. In diesem Fall kann durch Verriegelung einer medial angeordneten Freigabe- und Verriegelungseinrichtung der sichere Stand des Benutzers gewährleistet werden.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass mehrere Aktuatoren medial und/oder lateral ange ordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Anzahl der Aktuatoren an das Kör pergewicht des Benutzers der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung anzupas sen. Bevorzugt wird dabei ein modulares System verwendet, sodass eine schnelle und kostengünstige Anpassung der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung an das Körpergewicht des Benutzers erfolgen kann. Es kann auch von Vorteil sein, Aktua toren ausschließlich lateral anzuordnen, um im medialen Bereich mehr Bewegungs freiraum zu erzielen. Bei einem elektromechanischen Aktuator kann in dieser Situa tion Energie gespart werden, da durch die parallel wirkende Verriegelungseinrichtung eine aktive Sicherung des Standes nicht erforderlich ist.

Vorzugsweise bildet die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung ein künstliches Kniegelenk, Ellbogengelenk und/oder Knöchelgelenk aus. Die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung kann auch mehrere Gelenke ausbilden, insbesondere ein künstli ches Kniegelenk und ein künstliches Knöchelgelenk. Auch die Ausbildung mehrerer Gelenke der gleichen Art ist möglich, wenn beispielsweise mehr als zwei an zwei Ext remitäten ein gleichartiges Gelenk ersetzt oder unterstützt werden soll.

Bevorzugt werden alle Einstellelemente durch eine einzige Steuereinheit gesteuert. Dadurch werden Redundanzen vermieden und die Steuereinheit kann die Steuerung aller Einstellelemente aneinander anpassen, sodass ein natürliches Bewegungsver halten und eine präzisere, belastungsoptimierte Steuerung der Einstellelemente er zielt werden kann. Alternativ dazu kann eine Steuerung der Einstellelemente mit mehreren Steuereinheiten erfolgen. Bei einer orthopädietechnischen Gelenkeinrich tung, die mehrere Gelenke ausbildet, kann es beispielsweise von Vorteil sein, wenn die Einstellelemente eines jeden Gelenkes durch eine dem Gelenk zugehörige Steu ereinheit gesteuert werden.

Vorteilhafterweise werden die Einstellelemente über Steuerleitungen oder ein Bus- System gesteuert. Besonders wenn eine große Anzahl an Einrichtungen durch das Steuergerät angesteuert werden, wird durch die Verwendung eines Bus-Systems die Anzahl der benötigten Datenleitungen deutlich reduziert.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Steuereinheit mehrere Einstellelemente mit dem gleichen Steuersignal steuert. Insbesondere wenn die den jeweiligen Einstel lelementen zugehörigen Aktuatoren auf dem gleichen mechanischen Wirkprinzip be ruhen, bietet dies den Vorteil, dass die Aktuatoren der gleichen Belastung ausgesetzt werden und ein homogenes Reaktionsverhalten der Aktuatoren erreicht werden kann.

Durch lokale Verarbeitung eines einheitlichen Steuersignals auf Aktuator Ebene kann auch bei unterschiedlichen Aktuator-Technologien ein synchronisiertes Verhalten er reicht werden

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Figuren näher erläutert. Glei che Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten. Es zeigen:

Figur 1 - eine schematische Darstellung einer Gelenkeinrichtung;

Figur 2 - eine Ausführungsform mit drei Federelementen;

Figur 3 - eine Variante mit mehreren Befestigungseinrichtungen;

Figur 4 - eine Ausführungsform mit kontinuierlich arbeitenden Verstel leinrichtungen;

Figuren 5 bis 8 schematische Darstellungen von Lagerungssituationen; Figur 9 Lagerungssituationen mit verstellbaren Lagerpunkt;

Figuren 10a bis 10 - schematische Darstellungen einer Anordnung mit einem Li nearaktuator zur Verstellung einer Befestigungseinrichtung;

Figur11a bis 11c schematische Darstellungen einer Anordnung mit einem Drehaktuator zur Verstellung einer Befestigungseinrichtung

Figur 12 eine Darstellung mit einer schaltbaren Drehkupplung als Ver stellelement;

Figur 13 - die Vorrichtung gemäß Figur 12 mit verringerter Steifigkeit.;

Figur 14 - eine Variante der Figur 11 mit zusätzlicher Lagerstelle; sowie

Figuren 15 bis 19 - Varianten der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung im angelegten Zustand an einer rechten unteren Extremität in der Vorderansicht.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine orthopädietechnische Gelenk einrichtung mit einem Oberteil 10 und einem Unterteil 20, die um eine Schwenkachse 15 schwenkbar miteinander verbunden sind. Die orthopädietechnische Gelenkein richtung ist in der dargestellten Ausführungsform als Teil einer Orthese ausgebildet, wobei das Oberteil ein schalenartiges Befestigungselement 11 aufweist, das an ei nem Oberschenkel festgelegt wird. Die Festlegung erfolgt mit wiederholt lösbaren Befestigungselementen wie Gurten, Schnallen oder dergleichen. Das Unterteil 20 ist korrespondierend ausgebildet und weist eine Schale 21 zur Aufnahme des Unter schenkels bzw. der Wade auf. Auch das Unterteil 20 ist an dem Bein wiederholt lös bar festgelegt. Die Schwenkachse 15 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf der Höhe der natürlichen Kniegelenksachse angeordnet, sodass das Oberteil 10 und das Unterteil 20 bei einer Beugung und Streckung des Beines der Bewegung fol gen kann. An dem Oberteil 10 oder zwischen dem Oberteil 10 und Unterteil 20 ist ein Aktuator 30 angeordnet, der die Verschwenkbewegung des Oberteils 10 relativ zu dem Unterteil 20 beeinflusst. Der Aktuator 30 kann als reine Widerstandseinrichtung ausgebildet sein und die Beugebewegung und/oder die Streckbewegung mit einem Bewegungswiderstand beaufschlagen. Dazu kann der Aktuator 30 als Dämpfer, ins besondere als ein Hydraulikdämpfer, magnetorheologischer Dämpfer, Pneuma tikdämpfer oder Generator ausgebildet sein, um die Bewegungsenergie der Relativ bewegung Oberteil 10 und Unterteil 20 in elektrische Energie und/oder Wärme umzu wandeln. Der Aktuator 30 kann auch einen Energiespeicher aufweisen, um umge wandelte Energie zur Bereitstellung eines Widerstandes gegen Beugung und/oder Streckung seinem anderen Zeitpunkt der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung wieder zuzuführen. Der Energiespeicher kann ein mechanischer Energiespeicher in Gestalt einer Festkörperfeder, ein pneumatischer oder hydraulischer Energiespeicher oder ein elektrischer Energiespeicher sein. Die gespeicherte Energie kann zurückge führt werden, um eine Bewegung zu unterstützen oder eine Gegenbewegung einzu leiten. Der Aktuator kann ebenfalls als eine Sperreinrichtung ausgebildet sein, um die Beugebewegung und/oder Streckbewegung zu sperren, wenn dies gewünscht oder erforderlich ist.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aktuator 30 als ein Hydraulikdämp fer ausgestattet, der ein Gehäuse mit einem Zylinder und einem darin längs bewegli chen Kolben aufweist. Der Kolben ist über eine Kolbenstange an dem Gelenkoberteil 10 gelagert, der Zylinder ist an der Schale 11 gelagert. Alternativ ist der Aktuator 30 mit dem Gehäuse an der Schale 11 und mit der Kolbenstange an dem Unterteil 20 gelagert. Die Dämpfung gegen eine Beugung und/oder Streckung kann einstellbar sein, dazu sind in dem Aktuator 30 Ventile vorgesehen, über die der Strömungswi derstand in der einen oder anderen Strömungsrichtung verstellt werden kann, sodass ein angepasster Bewegungswiderstand vorhanden ist. Die jeweiligen Bewegungswi derstände können an den Patienten und/oder die jeweilige Gangsituation oder das Benutzungsumfeld angepasst werden. Der Aktuator 30 ist in einer Ausgestaltung mit einer Steuerungseinrichtung gekoppelt, die auf der Grundlage von Sensordaten eine Verstellung der Ventile oder zumindest eines Ventils bewirkt. Die Sensoren können Raumlage, Kräfte, Momente, Beschleunigungen, Geschwindigkeiten, Winkel und an dere Einflussgrößen oder Zustandsgrößen der orthopädietechnischen Gelenkeinrich tung oder dessen Nutzer erfassen und auf Grundlage der Sensorwerte eine ange passte Verstellung bewirken. Auch wenn in der Figur 1 die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung als ein Teil ei ner Orthese ausgeführt ist, kann diese auch als Teil einer Prothese eingesetzt wer den. Bei einer Orthese befindet sich die Gelenkeinrichtung oder befinden sich meh rere Gelenkeinrichtungen neben der Gliedmaße, bei einer Prothese ersetzt die ortho pädietechnische Gelenkeinrichtung ein nicht vorhandenes oder nicht mehr vorhande nes natürliches Gelenk. Statt der Schalen 11, 21 als Stützstruktur, an denen die übri gen Komponenten befestigt sind, sind bei Prothesen ein Prothesenschaft zur Anbin dung des Gelenkoberteils an einen Stumpf eines Patienten und eine distale Prothe senkomponente zur Anbindung an dem Unterteil 20 der Prothese vorhanden.

Das Unterteil 20 ist in dem Ausführungsbeispiel über eine Feder 80 mit der Bein schale 21 als Unterteilkomponente und Anbindung an den Unterschenkel gekoppelt. Die Feder 80 ist mit ihrem proximalen Ende an dem Unterteil 20 der Gelenkeinrich tung und mit ihrem distalen Ende an der Beinschale 21 an Befestigungseinrichtungen 28 festgelegt und dadurch an dem Unterteil 20 befestigt. Bei einer Verschwenkung des Oberteils 10 zu dem Unterteil 20 um die Schwenkachse 15, bewegt sich ein an dem Oberteil 10 angeordnetes Lagerungselement auf dem Federelement oder drückt gegen das Federelement und stellt dadurch einen Widerstand gegen die Ver- schwenkbewegung zur Verfügung. Das Lagerungselement ist über den Aktuator 30 verstellbar oder in seiner Position oder Verlagerbarkeit auf dem Oberteil 10 beein flussbar. Erfolgt eine Verriegelung durch eine Sperrung des Aktuators 30, kann bei einer Sperrung der Verschwenkbewegung des Unterteils 20 gegenüber dem Oberteil 10 bei einer entsprechenden Belastung der Unterschenkel eine geringfügige Flexi onsbewegung ausführen. Gleiches gilt bei einer Sperrung einer Verschwenkbewe gung des Oberteils 10 gegenüber des Unterteils 20. Dadurch ist die Unterschenkel schale 21 als Unterteilkomponente gegenüber dem Oberteil 10 entgegen einer Rela tivbewegung in Sperrrichtung mit einer Federkraft über die Feder 80 vorgespannt und weiterhin verschwenkbar relativ zu dem Oberteil 10 bzw. der Oberschenkel schale 11 gelagert.

Der Aktuator 30 ist mit einem distalen Ende in Gestalt der Kolbenstange an dem Oberteil 10 der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung gelagert, das proximale Ende des Aktuators 30 ist entweder unmittelbar an der Oberschenkelschale 11 oder einer daran befestigten Stützstruktur gelagert. In der Figur 2 ist eine Variante der Ausgestaltung gemäß Figur 1 dargestellt, bei der nicht nur ein Federelement 80 in Gestalt einer Blattfeder über die Befestigungsein richtungen 28, die beispielsweise als Bolzen oder Schrauben ausgebildet sind, an dem Unterteil 20 und damit schwenkbar relativ zu dem Oberteil 10 gelagert sind, sondern drei gestapelte Blattfederelemente 80, 81 und 82, die unterschiedlich lang sind und dadurch und/oder in Kombination mit anderen Merkmalen wie Materialei genschaften oder Formgebung unterschiedliche Steifigkeiten oder Widerstände be reitstellen. Durch das Anordnen mehrerer Federelemente 80, 81 , 82 parallel zueinan der ist es möglich, einen Gesamtwiderstand aus einer Kombination der einzelnen Fe derelemente 80, 81 , 82 zu erzeugen und durch Flinzufügen oder durch Entfernen ein zelner Federelemente den Widerstand einzustellen. Ebenfalls ist es möglich, unter schiedlich starke oder steife Federelemente je nach Bedarf einzusetzen, beispiels weise mehrere Varianten gleichlanger Federelemente in unterschiedlicher Steifigkeit bereitzustellen und je nach Nutzer oder Einsatzzweck mit den anderen Federelemen ten zu kombinieren. Eine erhöhte Steifigkeit ergibt sich beispielsweise durch eine an dere Materialwahl oder eine Vergrößerung der Querschnittsfläche der Federele mente. Darüber hinaus kann durch eine Stapelung mehrerer Federelemente 80, 81 , 82, die ggf. zueinander beabstandet sind, eine progressive Federkennlinie realisiert werden. Bei einer nichtlinearen, insbesondere progressiven Federkennlinie kann durch Veränderung der Vorspannung auch gleichzeitig die Steifigkeit variiert werden.

Alternativ dazu oder in Ergänzung dazu kann die Befestigungseinrichtung 28 verla gerbar ausgebildet sein und in einer gewünschten Stellung fixiert werden. Die untere Befestigungseinrichtung 28 an dem Unterteil in der Figur 2 kann in proximal-distal- Richtung verlagerbar und festlegbar an dem Unterteil 20 angeordnet sein. Wird die Position verändert, verändert sich dadurch die effektive Länge der Feder 80 bzw. der Kombination der Federelemente 80, 81 , 82, wodurch eine Vergrößerung oder Verrin gerung des Widerstandes bereitgestellt wird. Wird die Befestigungseinrichtung 28 in Frontal-Dorsal Richtung verlagerbar ausgeführt, so kann die Vorspannung der Feder 80 oder eines Federelementes 80, 81 , 82 eingestellt werden, was weiter unten erläu tert werden wird. Ebenso ist eine Kombination beider Verstellmöglichkeiten möglich und vorgesehen. Eine Variante der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung mit einem einstellbaren Widerstand eines Federelementes 80, das in Reihenschaltung zu dem Gelenk ange ordnet ist, ist in der Figur 3 dargestellt und sieht eine Vielzahl von Befestigungspunk ten oder Befestigungseinrichtungen 28 in proximal-distal Richtung an dem Unterteil 20 vor. So kann beispielsweise ein Befestigungsbolzen oder Anlagebolzen für das Federelement 80 in eine der übereinander angeordneten Bohrungen eingesetzt wer den, wodurch die effektive Länge des Federelementes 80 und dadurch der durch das Federelement 80 bereitgestellte Widerstand einstellbar ist. Durch die Formgebung der Befestigungseinrichtung 28, z.B. durch den Durchmesser des Anlagebolzens, kann die Vorspannung des Federelements 80 eingestellt werden.

Eine orthopädietechnische Gelenkeinrichtung, beispielsweise ein Orthesenkniege- lenk oder Prothesenkniegelenk, mit einer Federelement 80, insbesondere einer Blatt feder oder einem Blattfederstapel, ermöglicht die Einstellung der gewünschten Stei figkeit. Während der Standphase ist es das Ziel, eine hohe Steifigkeit einer Feder be reitzustellen, um dem Nutzer eine ausreichende Sicherheit zu geben. Diese Feder steifigkeit oder der Widerstand des Federelementes 80 oder der Federelemente wird auf den jeweiligen Nutzer oder Anwender angepasst, um eine optimale Versorgung zu erreichen. In der Regel wird eine hohe Steifigkeit für schwere und/oder ältere Nut zer mit einem höheren Sicherheitsbedürfnis gewählt, während eine geringere Steifig keit oder ein geringerer Widerstand für leichte Nutzer oder Nutzer mit einer hohen Mobilität verwendet wird. Die serielle Anordnung eines Federelementes 80 zu einem Gelenk, insbesondere zu einem über einen Aktuator 30 gedämpften oder in der Be wegung beeinflussten Gelenk, hat den Vorteil, dass die Funktionsweise eines anato mischen Knies imitiert wird, sodass die Bewegungsenergie in der Standphasenfle xion nach dem Fersenstoß gespeichert und im weiteren Verlauf der Standphase wie der abgegeben wird, um eine Extension zu unterstützen.

Während der Standphase wird die Verschwenkung um die Schwenkachse 15 durch den Aktuator 30 gesperrt, sodass zur Bereitstellung einer Relativbewegung zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 nur das Federelement 80 zur Verfügung steht. Dabei wird das Federelement 80 zu Beginn der Standphase verformt, sodass eine Flexion möglich ist. Die in dem Federelement 80 gespeicherte Energie wird zur Un terstützung der Extension in einer späteren Phase der Überrollbewegung wieder zu rückgeleitet. Die Sperrung und Entsperrung des Aktuators 30, der insbesondere als Linearhydrau lik ausgebildet ist, kann mechanisch oder elektronisch erfolgen. Eine elektronische Sperrung bzw. Entsperrung erfolgt auf der Grundlage von Sensorwerten, die einer Steuerungseinheit übermittelt werden, die dann Ventile geöffnet und/oder schließt. Alternativ kann eine mechanische Sperrung und Entsperrung auf der Grundlage von verschieblichen Betätigungselementen oder verlagerbaren Verstellelementen erfol gen, über die das jeweilige Ventil geöffnet bzw. geschlossen werden kann.

Eine Alternative zu der Verstellung gemäß Figur 2 ist in der Figur 4 gezeigt, bei der eine Verstelleinrichtung 40 in Gestalt einer Schraube dem Federelement 80 zugeord net ist. Über das Hineinschrauben oder Hinausschrauben der Verstelleinrichtung 40 ist es möglich, kontinuierlich die Federvorspannung und damit den Widerstand des Federelementes 80 einzustellen. Um zusätzlich auch die Steifigkeit des Federele mentes 80 verstellen zu können, ist eine weitere Verstelleinrichtung 40a vorgesehen, mit der die Befestigungseinrichtung 28 entlang des Federelementes 80 in Richtung auf die Gelenkachse 15 in Proximalrichtung oder davon weg in Distalrichtung ver schoben wird. Dadurch wird die effektive Federlänge und damit auch die Steifigkeit des Federelementes 80 verändert.

In den Figuren 5 bis 8 sind unterschiedliche Varianten von Lagerungen und Verstell möglichkeiten schematisch dargestellt. In den Figuren 5 und 6 ist jeweils eine Vari ante in zwei verschiedenen Zuständen mit zwei unterschiedlichen Steifigkeiten dar gestellt. Ein Federelement 80 ist in den Figuren 5 und 6 zwischen zwei Befestigungs einrichtungen 18, 28b an dem Oberteil 10 angeordnet. Das Oberteil 10 ist nur sym bolisch dargestellt und kann beispielsweise als Prothesenschaft, Gelenkoberteil oder proximale Orthesenkomponente wie Oberschenkelschiene oder Oberschenkelschale ausgebildet sein. Die Federelemente 80 sind beispielsweise aus einem Faserver bundwerkstoff, insbesondere einem Kohlefaser-Verbundwerkstoff, ausgebildet, alter native Materialien können jedoch verwendet werden, beispielsweise Federstahl oder Titan. Um eine rotatorische Wirkung der Federelemente 80 um eine Drehachse 15 zu erreichen, sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen exzentrisch gelagerte Verstellelemente 60, beispielsweise Widerlagerkörper, Nocken, Kurbeln oder Kur venscheiben, vorgesehen, die über einen Lagerpunkt 50 mit den Federelementen 80 in Kontakt stehen. Die Verstellelemente 60 beziehungsweise das jeweilige Verstel lelement 60 ist drehtest an dem symbolisch dargestellten Unterteil 20 gelagert, das um die Drehachse 15 verschwenkbar an dem Oberteil 10 gelagert ist. Über diesen Kontaktpunkt 50 wird die Federkraft auf das Verstellelemente 60 bzw. die Verstellele mente 60 übertragen und aufgrund der Formgebung bzw. Exzentrizität in ein Dreh moment um die Rotationsachse 15 umgewandelt.

Das Verstellelement 60 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf der Schwenkachse 15 der Orthese drehstarr an dem Unterteil 20 gelagert. Die jeweilige Ausgangsstellung des Verstellelementes 60 ist einstellbar und fixierbar oder fest ein gestellt. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Widerlagerkörper oval ausgebildet, davon abweichende Formgebungen sind möglich. Durch die Formge bung des Verstellelementes 60 kann die Wirkcharakteristik des Federelementes 80 um die Drehachse 15 beeinflusst werden. Die Steifigkeit der jeweiligen Federele mente 80 wird durch die Position einer Befestigungseinrichtung 18, 28b verändert. In den jeweils linken Darstellungen der Figuren 5 bis 8 befindet sich das Federelement 80 und damit der Lagerpunkt 50 in einer Neutralstellung, sodass das Federelement 80 eine geradlinige Verbindung oder eine gerade Ausrichtung aufweist. In der jeweils rechten Darstellung der Figuren 5 bis 8 ist der Exzenter oder Widerlagerkörper ver dreht, in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils um die Schwenkachse 15 der Gelenkeinrichtung, wodurch ein Moment um die Schwenkachse 15 wirkt. Grund sätzlich ist es jedoch auch möglich, den Exzenter von der Schwenkachse 15 entfernt zu positionieren und nicht um die Schwenkachse 15 zu verdrehen.

Der Widerstand und die Steifigkeit der Orthese entstehen durch die elastische Ver formung des Biegebalkens als Federelement 80 aufgrund der Drehung der Kurven scheibe als Verstellelement 60 gegen den Uhrzeigersinn. In den jeweils linken Dar stellungen der Figuren 5 bis 8 befindet sich das Federelement 80 in einer Neutralstel lung, sodass das Federelement 80 unbelastet ist. In der rechten Darstellung der Fi guren 5 bis 8 ist die Kurvenscheibe als Verstellelement 60 verdreht, in den darge stellten Ausführungsbeispielen jeweils um die Schwenkachse 15 der Gelenkeinrich tung, und der Biegebalken als Federelement 80 ist geladen. Anstelle einer Kurven scheibe kann auch ein Hebel mit einer Rolle verwendet werden, der um die Schwenkachse dreht, sodass die Rolle auf das Federelement 80 drückt. In der je weils rechten Darstellung der Figuren 5 bis 8 wird jeweils ein erhöhter Widerstand gegen eine Verlagerung des freien, unteren Endes nach links bereitgestellt als in der jeweils linken Darstellung. In den Figuren 5 und 6 ist die obere Lagerung oder Befes tigungseinrichtung 18 als eine Einspannung oder Festlager ausgebildet, in den Figu ren 7 und 8 als ein Gelenk. In der Figur 8 ist dargestellt, dass durch Verschieben des Auflagerpunkts 28b über die Länge des Federelements 80 hinaus eine Deaktivierung der Federwirkung mit einer Steifigkeit gleich Null erreicht werden kann, wenn die obere Befestigungseinrichtung 18 als Lager ausgeführt wird. Dies ist insbesondere zur Reduktion des Bewegungswiderstands eines Kniegelenks während der Schwungphase vorteilhaft.

Die Verstellung der Steifigkeit des Federelementes 80 erfolgt in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Figuren 5 bis 8 durch eine Verlagerung der Befestigungs einrichtung 28b. Alternativ kann die Befestigungseinrichtung 28b über einen Magnet schalter, eine vorgespannte Feder mit Freigabeeinrichtung oder eine andere schalt bare Aktuator-Mechanik bewegt werden. Statt einer motorischen Verlagerung der Befestigungseinrichtung 28b kann dieses auch manuell verstellt werden, ebenso ist eine Kombination aus manueller Verstellung und motorischer Verstellung vorgese hen.

Die Steifigkeit des Federelementes 80 in Bezug auf eine Rotationsbewegung um die Drehachse 15 wird nicht nur durch die Position des weiteren Lagerpunktes 50 relativ zu den Befestigungseinrichtungen 18, 28b und entlang des Federelementes 80 ver ändert, sondern auch durch die Verlagerung einer Befestigungseinrichtung 18, 28b oder sogar das Entfernen oder Hinzufügen einer Befestigungseinrichtung und damit eines Widerlagers in Belastungsrichtung und/oder entlang der Längserstreckung des Federelementes 80. In den Figuren 6 und 8 ist die untere Befestigungseinrichtung 28b soweit nach unten verlagert, dass kein effektives Widerlager mehr für das Fe derelement 80 gegeben ist. Die Verlagerung der unteren Befestigungseinrichtung 28b und damit des unteren Widerlagers jenseits der Gelenkachse 15 über die Feder länge hinaus führt dazu, dass statt eines festen Schwenklagers an dem unteren Ende das Federelement 80 ohne den dritten Lagerpunkt einer Dreipunktlagerung ar beitet, sodass eine Zweipunktlagerung mit einem wesentlich geringeren Widerstand gegen eine Flexion vorhanden ist. In Figur 6 ist die Orthese dargestellt, bei der die untere Lagerung einer dritten Lagerung durch die distale Befestigungseinrichtung 28b verlagert und das untere Ende des Federelementes 80 frei ist. In diesem Bei spiel ist die ergebende Steifigkeit des Gelenks ohne die zweite untere Lagerung durch die Befestigungseinrichtung 28b viel niedriger als in dem Zustand in Figur 5 mit zwei Lagerungen an den Befestigungseinrichtungen 18, 28b mit dem zusätzlichen Lagerungspunkt 50. Bei fixer Anbindung des Federelementes 80 an den Befesti gungseinrichtungen 18, 28b kann die effektive Steifigkeit des Federelementes 80 in Bezug auf eine Rotationsbewegung um die Drehachse 15 auch durch Verlagerung des Lagerungspunktes 50 manipuliert werden.

In den Figuren 7 und 8 ist die Variante dargestellt, in der die obere Lagerung 18 und untere Lagerung 28b beide Schwenklager sind und nicht eine Festlagerung und Ge lenk wie in den Figuren 5 und 6. Dadurch wird ein anderer Verformungsmodus des Biegebalkens erzielt. In dem Ausführungsbeispiel wird in Figur 7 ebenfalls eine er höhte Steifigkeit z.B. in der Standphase mit zwei fixen Lagerungen und einem zu sätzlichen Lagerpunkt erreicht, während in Figur 8 die Feder nur mit einem einzelnen Schwinglager gelagert ist, und das Gelenk und damit auch das Unterteil 20 gegen über dem Oberteil 10 ohne Widerstand frei schwenkbar ist, z.B. während der Schwungphase.

In einer Ausgestaltung kann das Schwenklager in der Befestigungseinrichtung 18 mit einer Widerstandseinrichtung in Gestalt einer Bremse oder sperrbar ausgebildet sein, wodurch eine Veränderung des Widerstandes gegen eine Verschwenkung um die Schwenkachse 15 einstellbar ist. Durch eine sperrbare Ausführung des Schwenkla gers 18 kann funktionell zwischen den Ausführungsformen gemäß Figur 5 und 6 mit einem gesperrten Schwenklager als obere Befestigungseinrichtung 18 oder einem eingespannten Federelement 80 und frei schwenkbaren Ausführungsformen gemäß der Figuren 7 und 8 umgeschaltet werden. Je nach Ausgestaltung der unteren Befes tigungseinrichtung 28b ergeben sich dann unterschiedliche Widerstände bzw. eine freie Verschwenkbarkeit um die Gelenkachse 15.

Eine weitere Variante ist in der Figur 9 dargestellt, bei der das Federelement 80 in der oberen Darstellung zwischen zwei Befestigungseinrichtungen 18, 28b gelagert ist. Die untere Befestigungseinrichtung 28b ermöglicht eine Verschwenkung oder eine Verlagerung des freien Endes des Federelementes 80 und bildet einen zweiten Lagerpunkt neben der Einspannung an dem Oberteil 10 über die obere Befesti gungseinrichtung 18. Die Übertragung der Federkraft in ein Drehmoment um eine Drehachse 15 erfolgt über eine Rolle, die an einem Hebel 55 des Verstellelementes 60 angeordnet ist. Der Hebel 55 ist drehstarr oder verriegelbar oder gegen einen ein stellbaren Widerstand verlagerbar an dem Unterteil 20 gelagert. Die Rolle bildet den weiteren Lagerpunkt 50 zu dem Federelement 80 aus. Je nachdem, wie der Hebel 55 durch das Verstellelement 60 verlagert wird, wandert der Lagerpunkt 50 nach un ten und in Richtung auf das Festlager als Befestigungseinrichtung 18. In der oberen Darstellung resultiert dies in einer Vorspannung und Durchbiegung des Federele mentes 80, in der unteren Darstellung der Figur 9 resultiert die Verstellung in einer Verlagerung des freien Endes des Federelementes 80 aufgrund der Entfernung der unteren Befestigungseinrichtung 28b, wie sie oben anhand der Figuren 6 und 8 er läutert worden ist. In der unteren Darstellung der Figur 9 stützt sich das Unterteil 20 über die Rolle und den Hebel 55 auf einem einseitig eingespannten Biegebalken ab. Anstatt das untere Widerlager 28b an der Befestigungseinrichtung 28b vollständig zu entfernen, kann dieses auch verlagert werden, um unterschiedliche Widerstände und Steifigkeiten des Federelementes 80 zu verwirklichen. Je näher die rechte Befesti gungseinrichtung 28b an den Lagerpunkt 50 der Rolle verlagert wird, desto höher wird die Steifigkeit, je größer der Abstand wird, desto geringer wird die Steifigkeit des Federelementes 80.

Eine Herausforderung besteht darin, die Endposition des freien Endes des Federele mentes 80 zu bestimmen. In den Figuren 10a bis 10c ist eine mögliche Ausgestal tung dargestellt, bei der die untere Befestigungseinrichtung 28b einen verstellbaren Anschlag aufweist oder als eine verstellbare Befestigungseinrichtung ausgebildet ist, beispielsweise über eine motorisch betriebene Schraube oder eine selbsthemmende Spindel oder einen anderen Linearantrieb. In einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, eine Dreipunktlagerung des Federelementes 80 zwischen den beiden Be festigungseinrichtungen 18, 28b und dem verstellbaren Lagerpunkt 50 bereitzustellen und die jeweils gewünschte Position der unteren Befestigungseinrichtung 28b einzu stellen. Der Lagerpunkt befindet sich auch hier zwischen den beiden Befestigungs einrichtungen 18, 28b. In Figur 10b wird das untere Widerlager 28b durch bespiel weise einen selbsthemmenden Linearantrieb unterstützt, damit eine Dreipunktlage rung der Feder 80 vorhanden ist. In Figur 10c wird das untere Widerlager 28b durch einen Antrieb verstellt, so dass durch die veränderte Stellung des unteren Widerla gers der Feder 80 die effektive Steifigkeit wesentlich geringer ist und ein verringerter Widerstand gegen eine Verschwenkung um die Gelenkachse 15 bereitgestellt wird.

In den Figuren 10a bis 10 c werden die Widerlager 28b oder Befestigungseinrichtun gen 28b in Belastungsrichtung verstellt und nicht in Richtung auf die andere Befesti gungseinrichtung 18 bewegt oder davon entfernt. Wird anstelle der Einspannung 18 eine Lagerstelle realisiert, wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt, so kann das Fe derelement 80 in einem anderen Durchbiegungsmodus verformt werden, wodurch sich andere Federeigenschaften ergeben. Insbesondere kann in diesem Fall die Fe derwirkung durch Verschiebung der Befestigungseinrichtung 28b über den Wirkbe reich des Federelements 80 hinaus deaktiviert werden.

Bei den Figuren 11a, 11 b und 11 c ist eine weitere Ausgestaltung dargestellt, bei der die untere Befestigungseinrichtung 28b einen verstellbaren Anschlag aufweist oder als eine verstellbare Befestigungseinrichtung 61 ausgebildet ist, beispielsweise über einen rotierend betriebenen Hebel und Rolle. In Figur 11 b wird das untere Widerlager für die Feder 80 durch bespielweise einen Drehantrieb oder eine Kupplung unter stützt, damit eine Dreipunktlagerung der Feder 80 existiert. Alternativ oder ergänzend kann eine Feder zum Einstellen des Kontaktdrucks zwischen Befestigungseinrich tung 61 und Feder 60 vorgesehen werden. In Figur 11 c wird die Position des unteren Widerlagers 28b durch einen Antrieb oder manuell dergestalt verstellt, dass die effek tive Steifigkeit der Feder 80 und damit der Widerstand gegen eine Verschwenkung des Oberteils 10 relativ zu dem Unterteil 20 wesentlich geringer als in Position ge mäß Figur 11 b ist. Wieder kann sinngemäß die Einspannungsstelle an der Befesti gungseinrichtung 18 durch eine Lagerstelle ersetzt werden, wodurch das Federele ment 80 in einem anderen Durchbiegemodus verformt wird, wie später anhand der Figur 14 erläutert wird. Mit der Ausgestaltung der unteren Befestigungseinrichtung als drehbares Widerlager ist es möglich, dass nach einer vollständigen Freischaltung des Federelementes 80 die untere Rolle wieder in Kontakt mit dem Federelement 80 gebracht wird, indem der Hebel mit der Rolle entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, so dass eine sanfte Anlage erreicht wird. Bei einer entsprechenden Positionie rung der Rolle ist dies auch bei einer Verschwenkung im Uhrzeigersinn möglich. Ein alternativer Ansatz, bei der die Gelenkeinrichtung an einer Beinorthese ange bracht ist, ist in den Figuren 12 und 13 dargestellt. Die orthopädietechnische Gelenk einrichtung mit dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 und dem Federelement 80 weist oberhalb der Schwenkachse 15 eine erste, proximale Befestigungseinrichtung 18 in Gestalt einer Einspannung oder eines Festlagers auf. Auch kann sinngemäß die Einspannstelle an der Befestigungseinrichtung 18 durch eine Lagerstelle ersetzt werden, wodurch das Federelement 80 in einem anderem Durchbiegemodus ver formt wird, wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt. Die aus Feder und Lagerstellen entstehende Funktionseinheit 100 ist durch eine gepunktete Linie gekennzeichnet.

Sie kann entweder an dem Oberteil 10 oder an dem Unterteil 20 angeordnet werden und beeinflusst die Relativbewegung der Komponenten der Gelenkeinrichtung um die Drehachse 15, wobei das Verstellelement 60 mit der jeweils anderen Kompo nente verbunden wird und über den Kontaktpunkt 50 mit dem Federelement 80 in Verbindung steht. Durch die Verdrehung des Verstellelementes 60 gegenüber dem Federelement 80 wird die Federkraft in ein Moment um die Drehachse 15 umgewan delt. Unterhalb der Schwenkachse 15 ist die zweite Befestigungseinrichtung 28b an geordnet, die über das Verstellelement 61 schwenkbar um eine Drehachse 61 b an dem Oberteil 10 angeordnet ist und einen zweiten Anlagepunkt oder ein zweites Wi derlager bildet. Das Verstellelement 61 kann als Kupplung ausgeführt und an der Funktionseinheit 100 angeordnet sein, wodurch die verstellbare Befestigungseinrich tung 28b gebildet wird.

In der Figur 12 ist das Verstellelement 61 blockiert, sodass die Befestigungseinrich tung 28b fix ist. Dies ist oben in der Figur 12 rechts schematisch durch das untere, fixierte Schwenklager und das Vorhängeschloss dargestellt. Dadurch wird ein ver gleichsweise hoher Widerstand gegenüber einer Flexion bei einem Fersenauftritt, wie er in der Figur 12 dargestellt ist, bereitgestellt. Wird eine geringere Steifigkeit ge wünscht, beispielsweise um in der Schwungphase eine Flexion zu erreichen oder zu erleichtern, wird das Verstellelement 61 freigeschaltet, sodass sich der exzentrische Kontaktpunkt der Befestigungseinrichtung 28b um die Achse 61 b verdreht, wenn eine Druckkraft auf ihn ausgeübt wird. Dieser Fall ist in der Figur 13 schematisch dar gestellt. Durch eine Verdrehung des Verstellelementes 60 um die Drehachse 15 wird das Federelement 80 verspannt, wodurch eine Druckkraft auf das Widerlager 28b ausgeübt wird. Da die Kupplung des Verstellelementes 61 freigeschaltet ist, kann der Kontaktpunkt des Widerlagers 28b exzentrisch um die Achse 61 b rotieren und somit der Federkraft ausweichen. Somit ändert sich die Einspannsituation des Federele ments 80 von einer 3-Punkt Lagerung auf eine 2-Punkt Lagerung, was eine deutliche Reduktion der effektiven Steifigkeit des Federelements 80 gegenüber einer Rotation des Mechanismus um die Drehachse 15 zur Folge hat. Ist die obere Einspannstelle 18 als Schwenklager ausgeführt, so kann die Feder ungehindert ausweichen, was ei ner Deaktivierung der Feder gleichkommt.

Die Verstellung des Kontaktpunktes der Feder 80 mit der Befestigungseinrichtung 28b erfolgt in den dargestellten Ausführungsbeispielen in den Figuren 12 und 13 über das Verstellelement 61 , das beispielsweise eine motorisch angetriebene, schalt bare Kupplung ist. Alternativ kann das Verstellelement 61 durch den direkten Antrieb eines Aktuators verstellt werden. Andere Beispiele sind Magnetschalter, eine vorge spannte Feder mit Freigabeeinrichtung, ein Piezo-Aktuator, oder eine andere schalt bare Aktuator-Mechanik.

Figur 14 beschreibt eine Variante der Figur 11 bei der anstelle der Befestigungsstelle 18 ein Schwenklager vorgesehen ist. Dadurch kann der die Federwirkung durch das Entfernen bzw. Verschieben des Kontaktpunktes an der Befestigungseinrichtung 28b beeinflusst oder sogar ganz weggeschaltet werden.

Figur 15 zeigt in einer Frontalansicht eine orthopädietechnische Gelenkeinrichtung als Teil einer sogenannten KAFO (knee-ankle-foot orthosis) im angelegten Zustand an einem rechten Bein. Das Oberteil 10 weist ein schalenartiges Befestigungsele ment in Form einer Oberschenkelschale 11 auf, das an einem Oberschenkel festge legt wird. Die Festlegung erfolgt mit wiederholt lösbaren Befestigungselementen wie Gurten, Schnallen oder dergleichen. Das Unterteil 20 ist korrespondierend ausgebil det und weist eine Unterschenkelschale 21 zur Aufnahme des Unterschenkels auf. Auch das Unterteil 20 ist mit Gurten, Schnallen oder dergleichen an dem Bein wie derholt lösbar festgelegt. Die Schwenkachse 15 ist in dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel auf der Höhe der natürlichen Kniegelenkachse angeordnet, sodass das Oberteil 10 und das Unterteil 20 bei einer Beugung und Streckung des Beines der Bewegung folgen können. Zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 ist lateral ein erster Aktuator 103 und medial ein zweiter Aktuator 105 angeordnet. Der erste Aktuator 103 bildet ein erstes Gelenk 101 aus und der zweite Aktuator 105 ein zwei tes Gelenk 102. Alternativ dazu kann der erste Aktuator 103 an einem ersten Gelenk 101 und der zweite Aktuator 105 an einem zweiten Gelenk 102 angeordnet sein. Die Aktuatoren 103, 105 beeinflussen die Verschwenkbarkeit des Unterteils 20 relativ zu dem Oberteil 10. Die Aktuatoren können dazu als motorischer Antrieb oder Dämpfer, insbesondere als Flydraulikdämpfer Pneumatikdämpfer, magnetorheologischer Dämpfer oder Rotationshydraulik ausgebildet sein, um die Beugebewegung und/oder die Streckbewegung mit einem Bewegungswiderstand zu beaufschlagen. Alternativ dazu können die Aktuatoren auch als Freigabe- und Verriegelungseinrichtung ausge bildet sein, um die Beugebewegung und/oder Streckbewegung zu sperren, wenn dies gewünscht oder erforderlich ist. Der erste Aktuator 103 weist ein erstes Einstel lelement 104 auf und der zweite Aktuator 105 ein zweites Einstellelement 106. Über die Einstellelemente ist der Bewegungswiderstand des zugehörigen Aktuators gegen eine Verschwenkung des Unterteils 20 relativ zu dem Oberteil 10 um die Schwenk achse 15 einstellbar. Weiterhin ist ein Sensor 107 an dem Oberteil 10 angeordnet, der mit einer Steuereinheit 108 verbunden ist. Der Sensor 107 kann beispielsweise Raumlage, Kräfte, Momente, Beschleunigungen, Geschwindigkeiten, Winkel und an dere Einflussgrößen oder Zustandsgrößen der orthopädietechnischen Gelenkeinrich tung erfassen und übermittelt Sensordaten an die Steuereinheit 108. Der Sensor 107 kann auch innerhalb des Oberteils 10 oder an einer anderen Stelle der orthopädie technischen Gelenkeinrichtung angeordnet sein. Es können auch mehrere Sensoren 107 mit einer Steuereinheit 108 verbunden sein. Die Steuereinheit 108 ist mit dem ersten Einstellelement 104 und dem zweiten Einstellelement 106 verbunden und steuert diese synchronisiert in Abhängigkeit von den Sensordaten der Sensoren.

Unterhalb des Unterteils 20 ist ein Fußteil 109 angeordnet, das eine Fußschale 110 aufweist. Alternativ zu einer Fußschale kann auch eine Schiene oder Stütze vorgese hen werden. Zwischen dem Unterteil 20 und dem Fußteil 109 ist lateral ein dritter Ak tuator 114 und medial ein vierter Aktuator 116 angeordnet. Der dritte Aktuator bildet ein drittes Gelenk 112 und der vierte Aktuator 116 ein viertes Gelenk 113 aus. Die Aktuatoren 114, 116 beeinflussen die Verschwenkbarkeit des Fußteils 109 relativ zu dem Unterteil 20 um die weitere Schwenkachse 111. Der dritte Aktuator 114 weist ein drittes Einstellelement 115 und der vierte Aktuator 116 ein viertes Einstellelement 117 auf. Über die Einstellelemente 115, 117 ist der Bewegungswiderstand des zuge hörigen Aktuators gegen eine Verschwenkung des Fußteils 109 relativ zu dem Unter teil 20 um die weitere Schwenkachse 111 einstellbar. Das Unterteil 20 weist eine weitere Steuereinheit 118 auf, die mit einem Sensor 107, dem dritten Einstellelement 115 und dem vierten Einstellelement 117 verbunden ist. Die weitere Steuereinheit 118 steuert das dritte Einstellelement 115 und das vierte Einstellelement 117 syn chronisiert in Abhängigkeit von Sensordaten der Sensoren 107. Das Sensor-Setup 107 kann bei mehreren Steuereinheiten 118 unterschiedlich ausgebildet sein.

In der Figur 16 ist eine Variante der Ausgestaltung gemäß Figur 15 dargestellt, bei der nur eine einzige Steuereinheit 108 und keine weitere Steuereinheit 118 vorgese hen ist. Die Steuereinheit 108 ist in dieser Ausgestaltung an dem Unterteil 20 ange ordnet. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Steuereinheit 108 an dem Oberteil 10 oder an dem Fußteil 109 anzuordnen. Nicht nur das erste Einstellelement 104 und das zweite Einstellelement 106 werden durch die Steuereinheit 108 angesteuert, sondern auch das dritte Einstellelement 115 und das vierte Einstellelement 117. Da bei ist es möglich, dass alle Einstellelemente synchronisiert in Abhängigkeit von Sen sordaten der Sensoren 107 angesteuert werden. Alternativ dazu kann für die Einstel lelemente jeder Schwenkachse 15, 111 eine separate synchronisierte Steuerung vor gesehen sein. So ist es beispielsweise denkbar, dass das erste Einstellelement 104 und das zweite Einstellelement 106 synchronisiert gesteuert werden und dass das dritte Einstellelement 115 und das vierte Einstellelement 117 synchronisiert gesteuert werden.

Eine Variante der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung in Form einer Knie- orthese ist in der Figur 17 dargestellt. Die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung besteht aus einem Oberteil 10 und einem Unterteil 20, das um die Schwenkachse 15 schwenkbar zu dem Oberteil 10 angeordnet ist. Das Oberteil 10 weist eine Ober schenkelschale 11 zur Aufnahme des Oberschenkels auf. Das Unterteil 20 weist kor respondierend dazu eine Unterschenkelschale 21 zur Aufnahme des Unterschenkels auf. Zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 ist lateral ein erster Aktuator 103 und medial ein zweiter Aktuator 105 angeordnet. Die beiden Aktuatoren 103,

105 wirken um die Schwenkachse 15. Der erste Aktuator 103 bildet ein erstes Ge lenk 101 und der zweite Aktuator 105 ein zweites Gelenk 102 aus. Alternativ dazu ist der erste Aktuator 103 an einem ersten Gelenk 101 und der zweite Aktuator 105 an einem zweiten Gelenk 102 angeordnet. Der erste Aktuator 103 und der zweite Aktua tor 105 basieren in diesem Ausführungsbeispiel auf einem unterschiedlichen mecha nischen Wirkprinzip. Beispielsweise ist der lateral Aktuator 103 als motorischer An trieb oder als hydraulische Widerstandseinrichtung, insbesondere als Rotationshyd raulik ausgebildet, während der mediale Aktuator 105 als Freigabe- und/oder Verrie gelungseinrichtung ausgebildet ist. Das Oberteil weist einen Sensor 107 und eine Steuereinheit 108 auf. Die nicht dargestellten Einstellelemente 104 und 106 werden durch die Steuereinheit 108 synchronisiert gesteuert.

Figur 18 zeigt eine Variante der in Figur 17 dargestellten Ausführung, bei der beide Aktuatoren 103, 105 lateral an dem Knie angeordnet sind. Der erste Aktuator 103 und der zweite Aktuator bilden daher ein gemeinsames Gelenk aus oder sind an die sem angeordnet. Durch die ausschließlich laterale Anordnung der Aktuatoren besteht auf der medialen Seite ein größerer Bewegungsfreiraum. Darüber hinaus können mediale Schienen entfallen, sodass eine leichtere Bauweise erzielt werden kann.

In der Figur 19 ist eine weitere Ausgestaltung dargestellt, bei der die orthopädietech nische Gelenkeinrichtung als Beinprothese ausgebildet ist. Das Oberteil 10 weist eine Aufnahme 120 für einen Beinstumpf und ein Anschlussmittel 119 beispielsweise in Form eines Pyramidenadapters auf. Das Unterteil 20 ist um die Schwenkachse 15 schwenkbar an dem Oberteil 10 angeordnet. An dem Unterteil 20 ist distal ein Fußteil 109 angeordnet, das als Fußprothese ausgebildet sein kann. Ein erster Aktuator 103 und ein dritter Aktuator 114 sind lateral zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 an der Schwenkachse 15 angeordnet. Auf der medialen Seite sind ein zweiter Ak tuator 105 und ein vierter Aktuator 116 angeordnet. Die lateralen Aktuatoren 103,

114 bilden ein erstes Gelenks 101 aus und die medialen Aktuatoren 105, 116 bilden ein zweites Gelenk 102 aus. Weiterhin ist ein Sensor 107 an der Schwenkachse an geordnet. Alternativ kann der Sensor auch an anderer Stelle an dem Oberteil 10 oder dem Unterteil 20 vorgesehen sein. Der Sensor 107 kann beispielsweise Raumlage, Kräfte, Momente, Beschleunigungen, Geschwindigkeiten, Winkel und andere Ein flussgrößen oder Zustandsgrößen der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung er fassen und übermittelt Sensordaten an die Steuereinheit 108. Zum Erfassen dieser Daten kann die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung auch weitere Sensoren auf weisen. Die Aktuatoren 103, 105, 114, 116 weisen jeweils ein Einstellelement auf, das nicht gezeigt ist. Die nicht dargestellten Einstellelemente 104, 106, 115, 117 sind mit der Steuereinheit 108 verbunden und werden von dieser synchronisiert in Abhän- gigkeit von Sensordaten gesteuert. Durch die Anordnung mehrerer Aktuatoren auf der medialen und lateralen Seite kann die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung im Rahmen eines modularen Systems an das Körpergewicht eines Benutzers ange passt werden. Bei einem geringen Körpergewicht des Benutzers kann es beispiels weise ausreichend sein, wenn nur der erste Aktuator 103 und der zweite Aktuator 105 vorgesehen werden. Bei einem höheren Körpergewicht des Benutzers kann ein dritter Aktuator 114 an dem ersten Aktuator 103 befestigt werden und ein vierter Ak tuator 116 an dem zweiten Aktuator 105. Zur Lagesicherung und Befestigung der Ak tuatoren können diese korrespondierende Formschlusselemente, wie z.B. eine Schwalbenschwanzverbindung oder eine Klauenkupplung, aufweisen. Alternativ oder ergänzend dazu kann eine kraftschlüssige Verbindung der Aktuatoren, z.B. durch Verschraubung oder Vernieten, und/oder eine stoffschlüssige Verbindung, z.B. durch Löten, Schweißen oder Kleben, vorgesehen werden. In einer weiteren Variante sind weitere Aktuatoren sowohl an der medialen als auch an der lateralen Seite angeord net. Die elektrische Verbindung wird durch lösbare Kontakte oder Stecker sicherge- stellt. Grundsätzlich kann die Anzahl der Aktuatorelemente abhängig von den Patien tenbedürfnissen beliebig variieren.

Claims

i n te l i ec t u a l p r ope r tyOtto Bock Healthcare Products GmbH Anwaltsakte: Brehmstraße 16 0108-1791 PCT-1 1110 Wien Österreich Datum: 07. Juli 2022Patentansprüche

1. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung mit einem Oberteil (10) und einem um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar daran gelagerten Unterteil (20) mit zumindest einem Federelement (80, 81, 82), das einer Verschwenkung einen Widerstand aufgrund elastischer Verformung entgegensetzt und an dem Oberteil (10) und/oder dem Unterteil (20) an Befestigungseinrichtungen (18, 28, 28b) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Befestigungseinrichtung (28, 28b) relativ zu dem Federelement (80, 81 , 82) verstellbar oder reversibel verlagerbar ausgebildet und der Widerstand dadurch einstellbar ist.

2. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einem Federelement (80, 81, 82) eine Verstelleinrichtung (40, 40a) zugeordnet ist, die eine Verstellung des Widerstandes kontinuierlich und/oder diskret bewirkt.

3. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (80, 81, 82) mit der jeweiligen Befestigungseinrichtung (18, 28, 28b) verbunden ist und die Verbindung durch einen Aktuator (30) freischaltbar und/oder sperrbar und/oder eine Relativbewegung zwischen Befestigungseinrichtung (18, 28, 28b) und Federelement (80, 81, 82) dämpfbar ist.

4. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (30) als Linearaktuator oder Rotationsaktuator ausgebildet ist.

5. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einem Federelement (80, 81 , 82) ein verstellbarer Lagerpunkt (50) zugeordnet ist, der von der Befestigungseinrichtung (18, 28, 28b) beabstandet an dem Oberteil (10) oder Unterteil (20) angeordnet ist.

6. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpunkt (50) an einem angetriebenen, vorgespannten und/oder schaltbaren Verstellelement (60) angeordnet ist.

7. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpunkt (50) an einer drehbaren Nocke (60) oder einem drehbar gelagerten Träger (55) angeordnet ist.

8. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpunkt (50) drehfest an dem Oberteil (10) oder Unterteil (20) gelagert oder lagerbar ist.

9. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Federelement (80, 81 , 82) an dem Oberteil (10) oder dem Unterteil (20) nur ein einseitig wirksames Widerlager aufweist.

10. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Federelemente (80, 81 , 82) miteinander koppelbar und entkoppelbar angeordnet sind.

11. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Federelement (80, 81, 82) seriell mit einem Aktuator (30), einem Schaltelement und/oder einem Dämpfungselement gekoppelt ist.

12. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand durch eine Verlagerung des Lagerpunktes (50) einstellbar ist.

13. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand durch eine Verlagerung zumindest einer Befestigungseinrichtung (18, 28, 28b) einstellbar ist.

14. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (10) mit dem Unterteil (20) über zumindest ein Gelenk (101, 102) verschwenkbar um die Schwenkachse (15) an dem Oberteil (10) angeordnet ist, mit einem ersten und zumindest einem zweiten Aktuator (103, 105), die zwischen dem Oberteil (10) und dem Unterteil (20) angeordnet sind und ein erstes und zumindest ein zweites Einstellelement (104, 106) aufweisen, über die der Bewegungswiderstand des jeweils zugeordneten Aktuators (103, 105) gegen eine Verschwenkung des Unterteils (20) relativ zu dem Oberteil (10) um die Schwenkachse (15) einstellbar ist, mit zumindest einem Sensor (107) und einer Steuereinheit (108), die mit dem zumindest einen Sensor (107) zur Übermittlung von Sensordaten verbunden ist und das erste Einstellelement (104) und das zweite Einstellelement (106) in Abhängigkeit von Sensordaten synchronisiert steuert.

15. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Aktuatoren (103, 105) durch eine Steuereinheit (108) synchronisiert gesteuert werden