WO2024033189A1 - Orthopedic joint device - Google Patents

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WO2024033189A1
WO2024033189A1 PCT/EP2023/071445 EP2023071445W WO2024033189A1 WO 2024033189 A1 WO2024033189 A1 WO 2024033189A1 EP 2023071445 W EP2023071445 W EP 2023071445W WO 2024033189 A1 WO2024033189 A1 WO 2024033189A1
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WO
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restoring
joint
joint device
orthopedic joint
restoring element
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/071445
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German (de)
French (fr)
Inventor
Reinold Philipp Durstberger
Original Assignee
Otto Bock Healthcare Products Gmbh
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Publication date
Application filed by Otto Bock Healthcare Products Gmbh filed Critical Otto Bock Healthcare Products Gmbh
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54Artificial arms or hands or parts thereof
    • A61F2/58Elbows; Wrists ; Other joints; Hands
    • A61F2/583Hands; Wrist joints
    • A61F2/585Wrist joints
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/60Artificial legs or feet or parts thereof
    • A61F2/66Feet; Ankle joints
    • A61F2/6607Ankle joints

Definitions

  • the invention relates to an orthopedic joint device with an upper part and a lower part, between which a joint is formed.
  • An orthopedic joint device is in particular an articulated connection between an upper part and a lower part in prostheses, orthoses and exoskeletons.
  • the joint device also serves to hold the upper part on the lower part, so that a geometric relationship between the upper part and the lower part is obtained remains.
  • Orthopedic joint devices can have different designs.
  • a comparatively simple construction provides that the upper part is pivotally attached to the lower part via a rigid axis.
  • Such a design can be found, for example, in uniaxial prosthetic knee joints or orthoses.
  • the upper part can also be pivoted relative to the lower part about a single pivot axis, but this pivot axis is unsteady and moves on one Path during pivoting.
  • the upper part has only one rotational degree of freedom relative to the lower part and moves, for example, on a circular path, so that there are two translational degrees of freedom.
  • a prosthetic knee joint with a chassis which is attached to a mounting plate.
  • the mounting plate is pivotally mounted on a coupling element about a pivot axis.
  • the coupling element in turn is attached to a housing.
  • a spring element is arranged between the mounting plate and the coupling element, which provides a restoring force when deflected about the axis of rotation.
  • the housing can additionally be mounted rotatably about a second axis, which runs perpendicular to the longitudinal extent of a forearm.
  • the prosthetic hand thus has two joint devices, once between the mounting plate and the coupling element and once between the housing and the forearm shaft.
  • the rotations around the two pivot axes can be blocked by separate locking devices. In an unlocked state, flexion and extension against a counterforce and rotation around the longitudinal axis of the forearm shaft without counterforce are possible.
  • the object of the present invention is to provide an orthopedic joint device with which an improved natural appearance can be achieved.
  • the orthopedic joint device with an upper part and a lower part, between which a joint is formed, provides that the joint forms at least two pivot axes that are not oriented parallel to one another and that at least one restoring element is attached to the upper part and the lower part, whereby the Restoring element has an elastic element which, when the upper part is pivoted relative to the lower part from a starting position, exerts a restoring force in the direction of the starting position.
  • the joint is formed between the two directly assigned components, namely the upper part and the lower part, and by the two mutually assigned components and has two pivot axes about which the upper part can be pivoted relative to the lower part. These two pivot axes are not oriented parallel to one another and in one embodiment can be designed so that the two pivot axes intersect.
  • the joint device has at least one restoring element, which is preferably designed to be elastic or has at least one elastic component or an elastic element, the restoring element being attached to both the upper part and the lower part.
  • the restoring element By attaching it to an upper part and the lower part, it is possible to transmit forces via the restoring element between the upper part and the lower part.
  • the upper part pivot relative to the lower part about two pivot axes without having to move any further components and for it to be moved back into the starting position, so that, for example, not only palmar flexion and dorsiflexion can take place in the case of a wrist, but also radial abduction and ulnar abduction.
  • movements around both a dorsopalmar axis and a radioulnar axis are possible.
  • simultaneous plantar flexion or dorsiflexion along with supination or pronation would be possible.
  • the joint has a joint head and a joint socket, which, for example, bear directly against one another.
  • An intermediate element can also be arranged in the joint gap between the joint socket and the joint head, for example to reduce friction, to dampen shocks and/or to compensate for surface inaccuracies.
  • the joint can be designed as a ball joint or ellipsoid joint. With a ball joint, three pivot axes or three rotational degrees of freedom can be achieved, which enable free rotational mobility of the upper part relative to the lower part. The rotational restrictions then take place via the restoring forces that are applied by the restoring element or elements, with different levels of restoring forces being able to be provided to achieve different stabilities and resistances to the respective pivoting movement around the respective axis.
  • the joint is designed as an ellipsoid joint or a so-called egg joint, in which a rotational degree of freedom is blocked or a pivoting by one due to the design of the joint socket and the joint head and the holding force of the restoring element, by which the joint head is pressed into the joint socket third rotational degree of freedom is made more difficult.
  • a rotational degree of freedom is blocked or a pivoting by one due to the design of the joint socket and the joint head and the holding force of the restoring element, by which the joint head is pressed into the joint socket third rotational degree of freedom is made more difficult.
  • the pivot axes of the joint are designed to be oriented perpendicular to one another, so that a simple combined movement around the two pivot axes can also take place.
  • the pivot axes do not have to intersect each other; with the ellipsoid joint, the two radii around the axes can be of different sizes.
  • all three possible pivot axes are perpendicular to one another and intersect at the center of the ball, which is defined by the spherical cap or the spherical segment of the joint head or joint socket.
  • the joint has a translational degree of freedom, in particular exactly one translational degree of freedom, so that the joint gap between the joint head and the joint socket can increase, but a shift into the other two translational degrees of freedom is prevented or at least made more difficult.
  • the joint socket can then be lifted from the joint head if no holding forces act, for example through the restoring elements, but there is a displacement in the other two directions not possible. This gives the joint greater stability.
  • the joint socket is mounted in a translationally movable manner relative to the joint head in another or several other planes or, with a correspondingly low pretension of the restoring element or the elastic portion of the restoring element, a combined translational movement in several planes or directions allows.
  • a plurality of restoring elements with one or more elastic elements formed or arranged thereon are attached to the upper part and the lower part and are effectively arranged in different, in particular opposite, directions.
  • restoring elements are arranged palmarly and dorsally in order to apply a restoring force to dorsiflexion and palmar flexion.
  • restoring elements are arranged, for example, medially and laterally between the upper part and the lower part.
  • a corresponding arrangement takes place in an ankle joint with restoring elements against plantar flexion and dorsiflexion as well as supination and pronation. It is also possible to provide only one restoring element for each of the different pivot axes, which can be loaded in both the pulling direction and the pushing direction and provides corresponding restoring forces, for example through tension-compression springs, elastomer elements or the like.
  • the restoring element or elements are designed as a tension element, belt, band or elastomer or have or have at least one elastic component.
  • the elastic component can be, for example, an elastic belt section, an elastic band section or a spring which is arranged on or in the restoring element.
  • the restoring element has at least one tensile, flexible component, which is preferably arranged or formed in the distal region of the restoring element.
  • the rigid, flexible component can also extend over the entire length of the restoring element and be arranged or effectively connected in parallel to it. If the tensile component is relative to the upper part and Fixed to the lower part, a displacement of the lower part relative to the upper part, which would cause the rigid component to steer, is prevented.
  • the restoring element itself does not have to be exclusively elastic; it can also be coupled to an elastic component or an elastic element.
  • An elastic restoring element makes it possible to set a pretension and also to fix the upper part to the lower part. The higher the preload force, the greater the restoring force with the same deflection around the corresponding pivot axis.
  • the restoring element is detachably attached to the upper part and/or the lower part, which makes it easy, for example, to remove the upper part from the lower part or to apply different restoring forces or
  • the restoring element or elements are assigned an adjusting device for adjusting the restoring force.
  • the restoring force can be adjusted, for example, by the adjusting device being mounted in a displaceable and fixable manner on the restoring element, the upper part and/or the lower part.
  • the effective length for example of an elastic belt or an elastic band, can be shortened or extended by the adjusting device.
  • an elastic component or a spring can be stretched or relaxed in order to obtain different restoring forces. If there are several control elements, can each individual can be adjusted and adjusted in order to adapt to different situations and / or different users of the orthopedic joint device.
  • the adjusting device can be mounted in discrete steps or continuously displaceable on the upper part and/or the lower part. Continuous displacement enables finer and more individual adjustment than adjustment in discrete steps, but may require greater design effort or increased motor skills on the part of the user.
  • An elastic band or a belt with an elastic portion can have a form-fitting element, for example a hook, which engages in a correspondingly designed form-fitting element, for example a projection or a hole in the upper part or lower part.
  • the restoring element or a component associated with it can, for example, be a part of a Velcro fastener, which can be individually adjustable and fixed at a corresponding location on the upper part and/or the lower part.
  • the adjusting device can, for example, also be designed as a slider which is mounted on the restoring element, the upper part and/or the lower part.
  • the adjustment device can be motor-driven, which in particular facilitates automated adjustment and adjustment of the restoring force if the motor drive is coupled to a sensor device or a control device that activates and deactivates the drive based on sensor data.
  • At least one limiting device for limiting the pivoting about at least one of the pivot axes is mounted on the restoring element, upper part and/or the lower part.
  • the limiting device can be designed as a slide or positive locking element, which is fastened and fixable, for example, on the flexible, tensile element, which is designed in particular as a belt, band, cable or the like or a section of the restoring element.
  • the tensile element can be part of the restoring element or attached to it.
  • the restoring element can, for example, be designed as an elastic belt which is arranged on a flexible, non-elastic or tensile belt, the non-elastic belt forming a loop. If the restoring element is stretched, the non-elastic belt tightens and, when fully stretched, limits further pivoting about the corresponding pivot axis.
  • the use of exclusively elastic restoring elements is also provided and possible, whereby the maximum limit can be achieved by reaching the maximum stretch, for example of an elastic band or elastic belt.
  • the limiting device can form or cover a section of the restoring element.
  • the limiting device in the embodiment as a slide or positive-locking element can, for example, be displaceably arranged along the longitudinal extent of the restoring element or the tensile element and can be arranged in a fixable manner in the desired position.
  • the limiting device is arranged on the upper part or the lower part and effects a coupling or positive locking of the upper part or lower part with the restoring element or the tensile component thereof or thereon.
  • the restoring element in conjunction with the optionally provided limiting device fastens the upper part to the lower part prevents a translational displacement of the upper part and lower part away from one another beyond an intended dimension.
  • the restoring element or elements provide a restoring force against pivoting about each pivot axis, so that regardless of the pivoting about any pivot axis, the starting position is resumed when external forces disappear.
  • Figure 1 is a perspective view of a joint device
  • FIG. 2 Detailed views of a restoring element and an adjusting device
  • Figure 3 a detailed view of a mounted restoring element
  • Figure 5 a representation of a partially disassembled prosthetic arm
  • Figure 6 an exploded view of a prosthetic arm
  • Figure 7 - a detailed representation of a partially assembled prosthetic arm
  • Figure 8 - a perspective view of a variant
  • Figure 9 - a side view according to Figure 8 with an extended prosthetic hand
  • FIG 10 - representation of the embodiment according to Figure 8 with a prosthetic hand twisted around several axes;
  • FIG 11 - a detailed representation of the embodiment according to Figure 8.
  • Figure 12 - a detailed representation of a guide rail
  • Figure 17 - a variant of a prosthesis of the lower extremity.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a prosthetic arm with an upper part 10 in the form of a forearm shaft and a lower part 20 in the form of a prosthetic hand.
  • Joint 30 is formed, so that the upper part 10 and the lower part 20 overall form an orthopedic joint device.
  • the upper part 10 is constructed in several parts and, together with the lower part 20, forms at least two pivot axes 31, 32 around which the lower part 20 can be pivoted relative to the upper part 10.
  • the first pivot axis 31 enables pivoting of the lower part 20 or the prosthetic hand about an axis essentially perpendicular to the palm base body, which corresponds to a pivoting in the radial direction or ulnar direction within the palm plane.
  • a second joint axis 32 runs essentially perpendicular to the first pivot axis 31 and enables flexion and extension of the lower part 20 relative to the upper part 10, so that the prosthetic hand can be pivoted in a palmar direction and dorsal direction from the starting position or neutral position shown.
  • the lower part 20 is in the starting position and is held in this starting position by a total of four restoring elements 40.
  • the restoring elements 40 are designed as elastic belts or bands, which are fastened with their respective proximal end to the upper part 10 and their respective distal end to the lower part 20.
  • the restoring elements 40 are guided in the upper part 10 in guide rails, which will be explained in more detail later.
  • the restoring elements 40 are assigned a plurality of adjusting devices 50, via which it is possible to adjust the effective length of the restoring elements 40 and/or the restoring force or preload force of the restoring elements 40.
  • the joint 30 is designed in the form of an ellipsoid joint or egg joint and has a joint head 34 which is formed on the lower part 20 at its proximal end.
  • a correspondingly designed joint socket 35 is formed or arranged at the distal end of the upper part 10 and enables pivoting about the two pivot axes 31, 32.
  • the structure with the joint socket 35 and the joint head 34 prevents a translational displacement of the upper part 20 relative to the Lower part 10 in the proximal direction, i.e. in the direction of the upper part 10, and in directions perpendicular to it, i.e. in the radial-ulnar direction and in the dorsal-palmar direction.
  • the restoring elements 40 are prestressed, so that the restoring elements 40 hold the prosthetic hand or the upper part 20 prestressed within the joint 30 and counteract displacement in the distal direction.
  • the restoring elements 40 thus fasten the prosthetic hand 20 displaceably within the joint 30 to the prosthetic shaft.
  • the two pivot axes 31, 32 of the joint 30 are oriented perpendicular to one another in the exemplary embodiment shown.
  • the joint 30 As an ellipsoidal joint, it is possible that with a large radius of the joint surfaces, rotation around the longitudinal extent of the upper part 10 is possible, so that the lower part 20 can carry out several rotational movements or a combined rotational movement.
  • the judgment 20 is moved in the direction of the translational degree of freedom 33 in the distal direction and is thus at least partially lifted out of the joint socket 35. Due to the restoring force of the restoring elements 40, the joint head 34 remains pressed against the corresponding support points or support lines on the joint socket 35.
  • a total of four restoring elements 40 are arranged, which lie opposite one another in pairs. All restoring elements 40 are prestressed so that the starting position shown is maintained when no external forces or moments act.
  • the pretension of the respective restoring element 40 is adjustable, so that it is possible, for example, to provide a flexion movement with a higher resistance than an extension movement.
  • tension-pressure elements can also be arranged and fastened to the upper part 10 and the lower part 20, which allow pivoting about the two Apply a corresponding restoring force to the pivot axes 31, 32, starting from a starting position.
  • the restoring force can then be exerted as a compressive force or a tensile force, depending on the direction in which a relocation takes place.
  • tension-compression elements as restoring elements 40, only two restoring elements are then required; There is also the possibility that several such restoring elements 40 are designed and arranged on the orthopedic joint device. It is also possible for only one restoring element 40 to be present and attached to the upper part 10 and the lower part 20, which exerts a restoring force in the direction of the starting position when pivoted about both the first pivot axis 31 and the second pivot axis 32.
  • the respective restoring element 40 is designed as a belt made of an elastomeric material or with an elastomeric material, which has a recess 42 at each end, with which the respective restoring element 40 can be fixed in a form-fitting manner to the upper part 10 or lower part 20.
  • 2 only shows one fastening device or one fastening element 11 of the upper part 10, which is designed as an angle or hook and is designed or fastened to the upper part 10.
  • a corresponding positive locking element is arranged or formed on the lower part, not shown, and is brought into engagement with the opposite recess 42.
  • the recesses 42 can have various shapes, which are shown in Figure 2, for example square, oval, round, rectangular, triangular, oval, polygonal or rounded recesses.
  • a thickening with a through opening for a locking pin 41 is formed between the two end recesses 42.
  • the through opening can have been created as part of a primary molding process or can be formed by attaching a second layer of material.
  • the locking pin 41 runs transversely to the longitudinal extent of the restoring element 40 and protrudes laterally beyond it.
  • the safety pin 41 prevents the restoring element 40 from contracting beyond a specified point.
  • the locking pin 41 can provide a safeguard when the adjusting device 50 is completely unlocked and can guarantee a minimal pre-tension of the restoring elements 40.
  • the locking pin 41 represents the abutment for the adjusting device 50.
  • the Adjusting device 50 is designed in the exemplary embodiment shown as a slider which is arranged on the restoring element 40 in a displaceable and fixable manner.
  • the adjusting device 50 can be moved and fixed either continuously or in discrete steps along the longitudinal extent of the restoring element 40 in order to adjust the respective restoring force of the respective restoring element 40.
  • the adjusting device 50 can be supported either via the locking pin 41 or via other form-fitting elements or frictional elements in a guide rail or on the upper part 10 and change the effective length of the restoring elements 40.
  • FIG. 3 shows a detailed representation of the restoring element 40 in an installed state in the area of attachment to the upper part 10.
  • the fastening element 11 is fixed in a holder on the upper part 11 and can be covered and closed via a flap.
  • the restoring element 40 is hooked into the recess 42 in the fastening element 11 and guided along a guide rail 45.
  • the adjusting device 50 is arranged in the form of the slide, which on the one hand clamps the restoring element 40 or is otherwise fixed to it and on the other hand is fixed in the rail 45, for example, is clamped or hooked.
  • the proximal part of the restoring element 40 is inactivated, so that the effective length of the restoring element 40 is shortened.
  • a greater relative deformation of the restoring element 40 is carried out in the distal section, so that a greater restoring force is provided with the same deflection.
  • the orthopedic joint device has a limiting device 60 in the form of a flexible and inelastic belt or band, which is also coupled to an adjusting device 50.
  • the restoring element 40 and the limiting device 60 are guided essentially parallel and are attached to the upper part 10 on the one hand and to the lower part 20 on the other hand.
  • By appropriately adjusting the adjusting devices 50 it is possible to adjust both the restoring force or preload and the maximum achievable pivoting angle.
  • Both control variables can be adjusted independently of one another and can be used during flexion and extension as well be used when rotating about the pivot axis 31.
  • the two pivot axes 31, 32 are shown, the second pivot axis 32 runs perpendicular to the plane of the sheet, the first pivot axis 31 runs perpendicular thereto within the plane of the sheet.
  • two restoring elements 40 with two adjusting devices 50, for example on the top of the upper part 10, in order to ensure easy accessibility.
  • One of the restoring elements 40 serves to provide a restoring force when the lower part 20 is flexed, the other when it is extended.
  • corresponding limiting devices 60 can also be arranged on the easily accessible top and be coupled to adjusting devices 50. The attachment to the lower part 10 then takes place at attachment points on opposite sides of the pivot axis 32 or 31.
  • FIG 5 the embodiment according to Figure 1 is shown in a partially disassembled state.
  • the restoring elements 40 in the form of elastic bands with possibly different lengths or elasticities are each provided with recesses at the ends in order to be able to be fixed to the fastening elements on the upper part 10 and the lower part 20.
  • the fixing is reversible, so that the restoring elements 40 can be easily replaced and adjusted.
  • the locking pin 41 can be inserted into a corresponding receptacle in the restoring element 40.
  • the guide rails 45 with the associated adjusting devices 50 which are slidably mounted within the guide rails 45 in order to be locked in a positive or non-positive manner at different points along the longitudinal extent of the guide rails 45.
  • the adjusting device 50 can either be fixed to the restoring element or held displaceably clamped to it.
  • the upper part 10 has receptacles for a total of four guide rails 45, at the proximal end points of which the fastening devices 11 and the cover flaps 12 are arranged or inserted.
  • the joint socket 35 of the ellipsoid joint 30 is formed, while at the proximal end of the lower part 20, the joint head 34 is formed in a barrel-like or egg-shaped shape. Both the joint socket 35 and the joint head 34 can be replaced be arranged in the respective components.
  • the components of the joint 30 can also be designed as a ball joint with a flat joint socket 35.
  • FIG 6 the individual components of the embodiment according to Figure 1 are shown in an exploded view.
  • the guide rails 45 with the adjusting devices 50 are inserted into the recesses both on the top and bottom as well as medially and laterally on the upper part 10 and fixed therein.
  • the restoring elements 40 in the form of elastic bands or belts are positively and reversibly fixed to the upper part 10 and the lower part 20 and guided in the guide rails 45.
  • the adjusting devices 50 are pushed onto the restoring elements 40 and then inserted into the guide rails 45.
  • There are two adjusting devices 50 per restoring element 40 which are positioned on both sides of the receptacle of the locking pin 41 in order to be able to adjust different restoring forces continuously or in stages.
  • the joint socket 35 is arranged or formed on a support part and is inserted into the shaft of the upper part 10.
  • FIG. 7 shows the partially assembled state of the orthopedic joint device in the form of the prosthetic arm.
  • a restoring element 40 on the top of the upper part 10 is already positively locked in the fastening device 11 and guided with the adjusting devices 50 within the guide rail 45.
  • the flap 12 is not yet closed.
  • the other three restoring elements 40 are not yet inserted and fixed in the guide rails 45 and the adjusting devices 50. It can be seen that all restoring elements 40 are attached to the lower part 20, so that two restoring elements 40 lie opposite one another in pairs. This ensures that from a starting position a pivoting can take place in both possible pivoting directions around the respective rotational degree of freedom and a restoring movement can take place with a corresponding restoring force.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the orthopedic joint device in the form of a prosthetic arm.
  • the basic structure does not differ from the embodiment according to FIG. 1.
  • two pivot axes 31, 32 which are oriented essentially perpendicular to one another in the ellipsoid joint 30, are available.
  • the lower part 20 can thus carry out two pivoting movements around the pivot axes 31, 32, if necessary also a combination movement.
  • the lower part 20 is movably secured to the upper part 10 via a total of four restoring elements 40.
  • the restoring elements 40 are designed as elastic bands or belts and, in the exemplary embodiment shown, are guided in two layers within the guide rails 45.
  • the adjusting devices 50 are also guided in the guide rails 45 and limit the effective length of the respective restoring elements 40 between the adjusting device 50 and the lower part 20.
  • the restoring elements 40 are guided in the area of the joint socket 35 within a circumferential ring in order to keep the restoring elements 40 at a To protect movement of the joint head 34 within the joint socket 35 and to prevent the restoring elements 40 from twisting or jamming other objects.
  • FIG. 9 shows a side view of the prosthetic arm with upper part 10 and lower part 20 in an extended position. This involves pivoting about the second pivot axis 32, which is shown in FIG. 8, so that the back of the prosthetic hand is displaced in the direction of the upper part 10.
  • the restoring element 40 attached to the underside is stretched, while the restoring element 40 on the top is relaxed.
  • the medially and laterally arranged restoring elements 40 are also slightly displaced; the deformation only contributes slightly, if at all, to an expansion and thus to the generation of a restoring force in the direction of the starting position according to FIG. Due to the ring, which is formed on the outside around the joint socket 35, the restoring elements 40 remain aligned with the guide rails 45, so that safe and reliable operation can take place.
  • FIG. 10 shows a combined movement of the lower part 20 relative to the upper part 10 in an oblique top view.
  • the joint head 34 on the lower part 20 is rotated both about the second pivot axis 32 and about the longitudinal extent of the upper part 10, so that the joint head 34 is slightly lifted out of the joint socket 35. This is due to the twisting Restoring elements 40 can be seen.
  • the lower part 20 is moved back into the starting position relative to the upper part 10, so that the joint head 34 is completely accommodated again in the joint socket 35.
  • the prosthetic hand as a lower part 20 is constructed in several parts and has a base body similar to a palm with fingers attached to it and a thumb module.
  • the joint head 34 is arranged, which is designed separately and can be fixed to the base body either permanently in a materially bonded manner or in a replaceable form-fitting manner.
  • the upper part 10 is also constructed in several parts and has receptacles for the rails 45 and for the joint socket 35.
  • the components are pluggable and fixable and can be secured to one another, for example, using screws or similar fastening devices.
  • the guide rails 45 can be fixed in the upper part 10 using screws or other fastening elements.
  • Both the joint head 34 and the joint socket 35 are designed as an egg joint or ellipsoid joint, so that activity in several planes around several axes, in this case around two axes, can be easily achieved.
  • the main mobility occurs around the second pivot axis 32 along the longitudinal extent of the ellipsoid joint.
  • the guide rail 45 has downwardly directed positive locking elements 46 in the form of teeth on its upper, inwardly projecting rail parts, which can be seen more clearly in the illustrations in FIG.
  • the illustrations in Figure 13 show a sectional view without the restoring element.
  • the adjusting device 50 is fixed to the restoring element 40 and is pressed upwards against the positive locking elements 46 by the tensile stress in the prestressed restoring element 40.
  • the adjusting device 50 has projections similar to the locking pin that protrude laterally beyond the restoring element 40 and can be brought out of engagement with the positive locking elements 46 by pressing down.
  • the adjusting device 50 is then moved to the desired position and released so that the side Projections, as shown in the lower illustration of Figure 13, come into engagement with the form-fitting elements 46 again.
  • the 14 and 15 show a restoring element 40 with an adjusting device 50 and a locking pin 41 displaceably arranged on the restoring element 40.
  • the locking pin 41 is infinitely displaceable and designed to be fixable on the restoring element 40.
  • the locking pin 41 limits the effective length of the restoring element 40 or enables the pretension of the elastic element of the restoring element 40 to be changed.
  • the adjusting device 50 has an operating surface which projects beyond the guide rail 45, not shown, and which can be guided displaceably within the central recess of the guide rail 45 . To the side of this, the projections shaped corresponding to the form-fitting elements 46 protrude beyond the width of the restoring element 40 in order to be able to engage with the form-fitting elements 46.
  • FIG. 16 shows individual representations of the restoring element 40, in which both an elastic element 43 and a limiting device 60 are shown.
  • a side view and a top view show a restoring element 40 with a limiting device 60 made of a flexible, non-elastic material, to which an elastic element 43 is connected.
  • the elastic element 43 also has the shape of a belt and is arranged, for example, proximal to the limiting device 60. If an adjusting device, not shown, is moved into the area of the limiting device 60 and is locked there, for example in a form-fitting manner, with one of the guide rails, no elastic displacement of the lower part takes place relative to the upper part in the pulling direction. However, a shift towards the elastic element 43 or the elastic section is possible. If the adjusting device, not shown, is displaced into the area of the elastic element 43 or the elastic section 43, the upper part can be pivoted relative to the lower part due to the elongation of the elastic element 43.
  • FIG. 16 Two further embodiments of the restoring element 40 are shown in side view in the two right-hand illustrations in FIG. 16, which show a parallel arrangement or parallel connection of an elastic element 43 and one Limiting device 60 show.
  • the two components are connected to one another at both ends, with the limiting device 60 being longer than the elastic element 43. Stretching of the elastic element 43 is then only possible until the belt as a limiting device 60 is stretched to the maximum.
  • the limiting device 60 is shorter than the elastic element 43 and is sewn, for example, on the top of the elastic element 43, whereby the same effect is achieved as in the illustration on the left.
  • FIG. 17 shows a perspective view of a prosthetic device for a lower extremity.
  • the prosthesis forms an orthopedic joint device with an upper part 10 in the form of a prosthetic lower leg with a proximal fastening device for fixing the prosthetic lower leg to a femoral shaft.
  • a prosthetic knee joint with an actuator or a damper is arranged within the prosthetic lower leg.
  • a joint 30 is formed, which pivotally connects a prosthetic foot as a lower part 20 to the upper part 10.
  • the joint 30 is designed, for example, as a ball joint or ellipsoid joint, so that two pivot axes, which are not shown, are formed.
  • the prosthetic foot as a lower part 20 can pivot anteriorly and posteriorly within the sagittal plane and pivot medially and laterally within the frontal plane.
  • a total of four restoring elements 40 are arranged on the outside of both the upper part 10 and the lower part 20, which are constructed as described above and bias the lower part 20 elastically towards the upper part 10.
  • a pivoting from the illustrated starting position into one of the possible pivoting directions results in at least one restoring element 40 being stretched, whereby a restoring force is exerted in the direction of the starting position.
  • the restoring force is adjustable, as explained above.
  • a limiting device for limiting the maximum pivoting in the respective direction is also possible and provided.

Abstract

An orthopedic joint device having an upper part and a lower part between which a joint is formed, wherein: the joint defines at least two swivel axes that are not parallel to each other and at least one restoring element is fastened to the upper part and the lower part; and the restoring element has an elastic element which exerts a restoring force in the direction of an initial position when the upper part is swiveled relative to the lower part from the initial position.

Description

Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung Orthopedic joint device
Die Erfindung betrifft eine orthopädietechnische Gelenkeinrichtung mit einem Oberteil und einem Unterteil, zwischen denen ein Gelenk ausgebildet ist. The invention relates to an orthopedic joint device with an upper part and a lower part, between which a joint is formed.
Eine orthopädietechnische Gelenkeinrichtung ist insbesondere eine gelenkige Verbindung zwischen einem Oberteil und einem Unterteil bei Prothesen, Orthesen und Exoskeletten. Die Gelenkeinrichtung dient neben Bereitstellung der Möglichkeit, das Oberteil und das Unterteil relativ zueinander zu bewegen und eine Verschwenkung von Oberteil relativ zu dem Unterteil zu ermöglichen, auch dazu, das Oberteil an dem Unterteil zu halten, sodass eine geometrische Zuordnung von Oberteil und Unterteil zueinander erhalten bleibt. An orthopedic joint device is in particular an articulated connection between an upper part and a lower part in prostheses, orthoses and exoskeletons. In addition to providing the ability to move the upper part and the lower part relative to one another and to enable pivoting of the upper part relative to the lower part, the joint device also serves to hold the upper part on the lower part, so that a geometric relationship between the upper part and the lower part is obtained remains.
Orthopädietechnische Gelenkeinrichtungen können unterschiedlich aufgebaut sein. Eine vergleichsweise einfache Konstruktion sieht vor, dass das Oberteil über eine starre Achse schwenkbar an dem Unterteil festgelegt ist. Eine solche Ausgestaltung findet sich beispielsweise in einachsigen Prothesenkniegelenken oder Orthesen. Bei sogenannten Mehrlenkergelenken, beispielsweise bei Prothesenkniegelenken mit vier oder mehr Gelenkkomponenten, die über vier oder entsprechend mehr Achsen gelenkig aneinander gelagert sind, wird ebenfalls eine Verschwenkung des Oberteils relativ zu dem Unterteil um eine einzelne Schwenkachse ermöglicht, diese Schwenkachse ist jedoch instationär und wandert auf einer Bahn während der Verschwenkung. Das Oberteil weist relativ zu dem Unterteil nur einen rotatorischen Freiheitsgrad auf und bewegt sich beispielsweise auf einer Kreisbahn, sodass zwei translatorische Freiheitsgrade vorhanden sind. Bei einem einfachen Einachsgelenk ist nur ein rotatorischer Freiheitsgrad, aber kein translatorischer Freiheitsgrad vorhanden. Aus der EP 1 962 734 B1 ist ein Prothesenkniegelenk mit einem Chassis bekannt, das an einer Montageplatte befestigt ist. Die Montageplatte ist schwenkbar um eine Schwenkachse an einem Kopplungselement gelagert. Das Kopplungselement seinerseits ist an einem Gehäuse befestigt. Zwischen der Montageplatte und dem Kopplungselement ist ein Federelement angeordnet, das bei einer Auslenkung um die Drehachse jeweils eine Rückstellkraft bereitstellt. Das Gehäuse kann zusätzlich um eine zweite Achse drehbar gelagert sein, die senkrecht zu der Längserstreckung eines Unterarmes verläuft. Die Prothesenhand weist somit zwei Gelenkeinrichtungen auf, einmal zwischen der Montageplatte und dem Kopplungselement und einmal zwischen dem Gehäuse und dem Unterarm schäft. Die Drehungen um die beiden Schwenkachsen können durch separate Sperrverrichtungen gesperrt werden. In einem entsperrten Zustand ist eine Flexion und Extension gegen eine Gegenkraft und eine Rotation um die Längsachse des Unterarm Schaftes ohne Gegenkraft möglich. Orthopedic joint devices can have different designs. A comparatively simple construction provides that the upper part is pivotally attached to the lower part via a rigid axis. Such a design can be found, for example, in uniaxial prosthetic knee joints or orthoses. In the case of so-called multi-link joints, for example prosthetic knee joints with four or more joint components that are articulated to one another via four or correspondingly more axes, the upper part can also be pivoted relative to the lower part about a single pivot axis, but this pivot axis is unsteady and moves on one Path during pivoting. The upper part has only one rotational degree of freedom relative to the lower part and moves, for example, on a circular path, so that there are two translational degrees of freedom. With a simple single-axis joint there is only one rotational degree of freedom, but no translational degree of freedom. From EP 1 962 734 B1 a prosthetic knee joint with a chassis is known which is attached to a mounting plate. The mounting plate is pivotally mounted on a coupling element about a pivot axis. The coupling element in turn is attached to a housing. A spring element is arranged between the mounting plate and the coupling element, which provides a restoring force when deflected about the axis of rotation. The housing can additionally be mounted rotatably about a second axis, which runs perpendicular to the longitudinal extent of a forearm. The prosthetic hand thus has two joint devices, once between the mounting plate and the coupling element and once between the housing and the forearm shaft. The rotations around the two pivot axes can be blocked by separate locking devices. In an unlocked state, flexion and extension against a counterforce and rotation around the longitudinal axis of the forearm shaft without counterforce are possible.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine orthopädietechnische Gelenkeinrichtung bereitzustellen, mit der eine verbesserte natürliche Anmutung erzielt werden kann. The object of the present invention is to provide an orthopedic joint device with which an improved natural appearance can be achieved.
Diese Aufgabe wird durch eine orthopädietechnische Gelenkeinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren offenbart. This task is solved by an orthopedic joint device with the features of the independent claim. Advantageous refinements and developments of the invention are disclosed in the subclaims, the description and the figures.
Die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung mit einem Oberteil und einem Unterteil, zwischen denen ein Gelenk ausgebildet ist, sieht vor, dass das Gelenk zumindest zwei Schwenkachsen ausbildet, die nicht parallel zueinander orientiert sind und dass zumindest ein Rückstellelement an dem Oberteil und dem Unterteil befestigt ist, wobei das Rückstellelement ein elastisches Element aufweist, das bei einer Verschwenkung des Oberteils relativ zu dem Unterteil aus einer Ausgangsstellung eine Rückstellkraft in Richtung auf die Ausgangsstellung ausübt. Das Gelenk wird zwischen den beiden unmittelbar einander zugeordneten Komponenten, nämlich dem Oberteil und dem Unterteil, und durch die beiden einander zugeordneten Komponenten ausgebildet und weist zwei Schwenkachsen auf, um die das Oberteil relativ zu dem Unterteil verschwenkt werden kann. Diese beiden Schwenkachsen sind nicht parallel zueinander orientiert und können in einer Ausgestaltung so ausgebildet sein, dass sich die beiden Schwenkachsen schneiden. Die Gelenkeinrichtung weist zumindest ein Rückstellelement auf, das bevorzugt elastisch ausgebildet ist oder zumindest eine elastische Komponente oder ein elastisches Element aufweist, wobei das Rückstellelement sowohl an dem Oberteil als auch an dem Unterteil befestigt ist. Durch die Befestigung an einem Oberteil und dem Unterteil wird es möglich, Kräfte über das Rückstellelement zwischen dem Oberteil und dem Unterteil zu übertragen. Bei der Verschwenkung des Oberteils relativ zu dem Unterteil aus einer Ausgangsstellung, in der vorteilhafterweise das Oberteil zu dem Unterteil durch das Rückstellelement gehalten wird, wird bei einer Längung des Rückstellelementes durch das elastische Element eine Rückstellkraft in Richtung auf die Ausgangsstellung ausgeübt, sodass bei Wegfall einer von außen wirkenden Kraft die Ausgangsstellung wieder eingenommen wird. Mit einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, dass das Oberteil relativ zu dem Unterteil um zwei Schwenkachsen verschwenken kann, ohne weitere Komponenten bewegen zu müssen und es wieder in die Ausgangsstellung zurückbewegt wird, sodass beispielsweise bei einem Handgelenk nicht nur eine Palmarflexion und Dorsalextension stattfinden kann, sondern auch eine Radialabduktion und eine Ulnarabduktion. Möglich sind beispielsweise Bewegungen sowohl um eine dorsopalmare Achse als auch um eine radioulnare Achse. Bei einem Knöchelgelenk wäre eine gleichzeitige Plantarflexion oder Dorsalextension zusammen mit einer Supination oder Pronation möglich. Grundsätzlich ist es auch möglich, mehr als zwei Schwenkachse dem Gelenk vorzusehen. The orthopedic joint device with an upper part and a lower part, between which a joint is formed, provides that the joint forms at least two pivot axes that are not oriented parallel to one another and that at least one restoring element is attached to the upper part and the lower part, whereby the Restoring element has an elastic element which, when the upper part is pivoted relative to the lower part from a starting position, exerts a restoring force in the direction of the starting position. The joint is formed between the two directly assigned components, namely the upper part and the lower part, and by the two mutually assigned components and has two pivot axes about which the upper part can be pivoted relative to the lower part. These two pivot axes are not oriented parallel to one another and in one embodiment can be designed so that the two pivot axes intersect. The joint device has at least one restoring element, which is preferably designed to be elastic or has at least one elastic component or an elastic element, the restoring element being attached to both the upper part and the lower part. By attaching it to an upper part and the lower part, it is possible to transmit forces via the restoring element between the upper part and the lower part. When the upper part is pivoted relative to the lower part from a starting position, in which the upper part is advantageously held relative to the lower part by the restoring element, a restoring force is exerted in the direction of the starting position when the restoring element is elongated by the elastic element, so that if one is omitted The starting position is resumed by an external force. With such a configuration, it is possible for the upper part to pivot relative to the lower part about two pivot axes without having to move any further components and for it to be moved back into the starting position, so that, for example, not only palmar flexion and dorsiflexion can take place in the case of a wrist, but also radial abduction and ulnar abduction. For example, movements around both a dorsopalmar axis and a radioulnar axis are possible. For an ankle joint, simultaneous plantar flexion or dorsiflexion along with supination or pronation would be possible. In principle, it is also possible to provide the joint with more than two pivot axes.
Das Gelenk weist in einer Ausgestaltung einen Gelenkkopf und eine Gelenkpfanne auf, die beispielsweise direkt aneinander Anliegen. Zwischen der Gelenkpfanne und dem Gelenkkopf kann in dem Gelenksspalt auch ein Zwischenelement angeordnet sein, beispielsweise um die Reibung zu verringern, um Stöße zu dämpfen und/oder Oberflächenungenauigkeiten auszugleichen. Das Gelenk kann als ein Kugelgelenk oder Ellipsoidgelenk ausgebildet sein. Mit einem Kugelgelenk können drei Schwenkachsen oder drei rotatorische Freiheitsgrade erreicht werden, die eine freie rotatorische Beweglichkeit von dem Oberteil relativ zu dem Unterteil ermöglichen. Die rotatorischen Einschränkungen erfolgen dann über die Rückstellkräfte, die durch das Rückstellelement oder die Rückstellelemente aufgebracht werden, wobei unterschiedlich große Rückstellkräfte bereitstellt gestellt werden können, um unterschiedliche Stabilitäten und Widerstände gegen die jeweilige Verschwenkbewegung um die jeweilige Achse zu erreichen. In einer Ausgestaltung ist das Gelenk als Ellipsoidgelenk oder ein sogenanntes Eigelenk ausgebildet, bei dem ein rotatorischer Freiheitsgrad gesperrt ist oder aufgrund der Ausgestaltung der Gelenkpfanne und des Gelenkkopfes und der Haltekraft des Rückstellelementes, durch die der Gelenkkopf in die Gelenkpfanne gedrückt wird, eine Verschwenkung um einen dritten rotatorischen Freiheitsgrad erschwert wird. Bei einer tonnenartigen Ausgestaltung des Gelenkkopfes und der Gelenkpfanne bei einem Prothesenhandgelenk wäre eine Dorsalextension und eine Palmarflexion ebenso möglich wie eine Radialabduktion und Ulnarabduktion, eine Pronation oder Supination der Hand relativ zu dem Unterarmes wäre nicht möglich. Bei einer sehr flachen Ausgestaltung der Gelenkpfanne oder bei Aufbringung hoher Kräfte wäre eine Supination oder Pronation eines Prothesenhandgelenkes bei entsprechender konstruktiver Ausgestaltung der Rückstellelemente aber grundsätzlich möglich. Gegebenenfalls wird dann der Gelenkkopf von der Gelenkpfanne abgehoben werden, bzw. würde eine ansonsten flächige oder linienförmige Belastung von Gelenkkopf und Gelenkpfanne aufgehoben. Eine Supination oder Pronation in dem Gelenk erfolgt aber unter erschwerten strukturellen Bedingungen. In one embodiment, the joint has a joint head and a joint socket, which, for example, bear directly against one another. An intermediate element can also be arranged in the joint gap between the joint socket and the joint head, for example to reduce friction, to dampen shocks and/or to compensate for surface inaccuracies. The joint can be designed as a ball joint or ellipsoid joint. With a ball joint, three pivot axes or three rotational degrees of freedom can be achieved, which enable free rotational mobility of the upper part relative to the lower part. The rotational restrictions then take place via the restoring forces that are applied by the restoring element or elements, with different levels of restoring forces being able to be provided to achieve different stabilities and resistances to the respective pivoting movement around the respective axis. In one embodiment, the joint is designed as an ellipsoid joint or a so-called egg joint, in which a rotational degree of freedom is blocked or a pivoting by one due to the design of the joint socket and the joint head and the holding force of the restoring element, by which the joint head is pressed into the joint socket third rotational degree of freedom is made more difficult. With a barrel-like design of the joint head and joint socket in a prosthetic wrist, dorsiflexion and palmar flexion would be possible, as would radial abduction and ulnar abduction; pronation or supination of the hand relative to the forearm would not be possible. However, if the joint socket is very flat or if high forces are applied, supination or pronation of a prosthetic wrist would be possible in principle if the restoring elements were designed accordingly. If necessary, the joint head will then be lifted from the joint socket, or an otherwise flat or linear load on the joint head and joint socket would be eliminated. However, supination or pronation in the joint occurs under difficult structural conditions.
In einer Ausgestaltung sind die Schwenkachsen des Gelenkes senkrecht zueinander orientiert ausgebildet, sodass auch eine einfache kombinierte Bewegung um die beiden Schwenkachsen erfolgen kann. Die Schwenkachsen müssen einander nicht schneiden, bei dem Ellipsoidgelenk können in die beiden Radien um die Achsen unterschiedlich groß sein. Bei einem Kugelgelenk sind alle drei möglichen Schwenkachsen senkrecht zueinander und schneiden sich im Mittelpunkt der Kugel, die durch Kugelkalotte oder das Kugelsegment des Gelenkkopfes bzw. der Gelenkpfanne definiert wird. In one embodiment, the pivot axes of the joint are designed to be oriented perpendicular to one another, so that a simple combined movement around the two pivot axes can also take place. The pivot axes do not have to intersect each other; with the ellipsoid joint, the two radii around the axes can be of different sizes. In a ball joint, all three possible pivot axes are perpendicular to one another and intersect at the center of the ball, which is defined by the spherical cap or the spherical segment of the joint head or joint socket.
Das Gelenk weist in einer Ausgestaltung einen translatorischen Freiheitsgrad auf, insbesondere genau einen translatorischen Freiheitsgrad auf, sodass sich der Gelenkspalt zwischen dem Gelenkkopf und der Gelenkpfanne vergrößern kann, um eine Verschiebung in die beiden anderen translatorischen Freiheitsgraden jedoch verhindert oder zumindest erschwert wird. Die Gelenkpfanne kann dann von dem Gelenkkopf abgehoben werden, wenn keine Haltekräfte wirken, beispielsweise durch die Rückstellelemente, eine Verschiebung in die beiden anderen Richtungen ist aber nicht möglich. Dadurch wird dem Gelenk eine vergrößerte Stabilität gegeben. Grundsätzlich besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass die Gelenkpfanne relativ zu dem Gelenkkopf auch in einer anderen oder mehreren anderen Ebenen translatorisch beweglich gelagert ist bzw. bei einer entsprechend geringen Vorspannung des Rückstellelementes oder des elastischen Anteils des Rückstellelemente des eine kombinierte translatorischen Bewegung in mehreren Ebenen oder Richtungen zulässt. In one embodiment, the joint has a translational degree of freedom, in particular exactly one translational degree of freedom, so that the joint gap between the joint head and the joint socket can increase, but a shift into the other two translational degrees of freedom is prevented or at least made more difficult. The joint socket can then be lifted from the joint head if no holding forces act, for example through the restoring elements, but there is a displacement in the other two directions not possible. This gives the joint greater stability. In principle, there is also the possibility that the joint socket is mounted in a translationally movable manner relative to the joint head in another or several other planes or, with a correspondingly low pretension of the restoring element or the elastic portion of the restoring element, a combined translational movement in several planes or directions allows.
In einer Ausgestaltung sind mehrere Rückstellelemente mit einem elastischen Element oder mehreren elastischen Elementen, die daran ausgebildet oder angeordnet sind, an dem Oberteil und dem Unterteil befestigt und in unterschiedlichen, insbesondere entgegengesetzten Richtungen wirksam angeordnet. Bei einem Handgelenk sind Rückstellelemente beispielsweise palmar und dorsal angeordnet, um eine Dorsalextension und eine Palmarflexion mit einer Rückstellkraft zu beaufschlagen. Um eine Radialabduktion und Ulnarabduktion zu ermöglichen und gleichzeitig eine Rückstellung in eine Ausgangsstellung zu bewerkstelligen, sind Rückstellelemente beispielsweise medial und lateral zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet. Eine korrespondierende Anordnung erfolgt bei einem Knöchelgelenk mit Rückstellelementen gegen eine Plantarflexion und Dorsalflexion sowie eine Supination und Pronation. Es besteht auch die Möglichkeit, nur jeweils ein Rückstellelement für die unterschiedlichen Schwenkachsen vorzusehen, das oder die sowohl in Zugrichtung als auch ein Druckrichtung belastbar sind und entsprechende Rückstellkräfte bereitstellen, beispielsweise durch Zug-Druck-Federn, Elastomerelemente oder dergleichen. In one embodiment, a plurality of restoring elements with one or more elastic elements formed or arranged thereon are attached to the upper part and the lower part and are effectively arranged in different, in particular opposite, directions. In the case of a wrist, for example, restoring elements are arranged palmarly and dorsally in order to apply a restoring force to dorsiflexion and palmar flexion. In order to enable radial abduction and ulnar abduction and at the same time to bring about a return to an initial position, restoring elements are arranged, for example, medially and laterally between the upper part and the lower part. A corresponding arrangement takes place in an ankle joint with restoring elements against plantar flexion and dorsiflexion as well as supination and pronation. It is also possible to provide only one restoring element for each of the different pivot axes, which can be loaded in both the pulling direction and the pushing direction and provides corresponding restoring forces, for example through tension-compression springs, elastomer elements or the like.
In einer Ausgestaltung ist das Rückstellelement oder sind die Rückstellelemente als Zugelement, Gurt, Band oder Elastomer ausgebildet oder weist beziehungsweise weisen zumindest eine elastische Komponente auf. Die elastische Komponente kann beispielsweise ein elastischer Gurtabschnitt, ein elastischer Bandabschnitt oder eine Feder sein, die an oder in dem Rückstellelement angeordnet ist. Darüber hinaus weist das Rückstellelement zumindest eine zugstarre, flexible Komponente auf, die vorzugsweise in dem distalen Bereich des Rückstellelementes angeordnet oder ausgebildet ist. Die zugstarre, flexible Komponente kann sich auch über die gesamte Länge des Rückstellelementes erstrecken und parallel dazu angeordnet bzw. wirksam geschaltet sein. Wird die zugstarre Komponente relativ zu dem Oberteil und dem Unterteil fixiert, wird eine Verlagerung des Unterteils relativ zu dem Oberteil, die eine Lenkung der zugstarre Komponente bewirken würde, verhindert. Werden beispielsweise 2 einer Schwenkachse gegenüberliegenden zugstarre Komponenten in einer gestreckten oder gespannten Position fixiert, kann sich das Unterteil nicht relativ zu dem Oberteil um diese Schwenkachse verschenken lassen. Ist nur eine zugstarre Komponente fixiert, ist die Verschwenkung in die Richtung möglich, die eine Verkürzung oder Stauchung der zugstarren Komponente bewirkt. Eine Sperrung der Verschwenkung kann auch durch maximale Vorspannung der elastischen Komponente oder des elastischen Bereiches bzw. des elastischen Rückstellelementes erfolgen, bei der keine elastische Verformung des Rückstellelementes mehr möglich ist, ohne das Rückstellelement zu zerstören. In one embodiment, the restoring element or elements are designed as a tension element, belt, band or elastomer or have or have at least one elastic component. The elastic component can be, for example, an elastic belt section, an elastic band section or a spring which is arranged on or in the restoring element. In addition, the restoring element has at least one tensile, flexible component, which is preferably arranged or formed in the distal region of the restoring element. The rigid, flexible component can also extend over the entire length of the restoring element and be arranged or effectively connected in parallel to it. If the tensile component is relative to the upper part and Fixed to the lower part, a displacement of the lower part relative to the upper part, which would cause the rigid component to steer, is prevented. For example, if two rigid components opposite a pivot axis are fixed in a stretched or tensioned position, the lower part cannot be given away relative to the upper part about this pivot axis. If only one rigid component is fixed, pivoting is possible in the direction that causes the rigid component to be shortened or compressed. The pivoting can also be blocked by maximum prestressing of the elastic component or the elastic region or the elastic restoring element, at which no elastic deformation of the restoring element is possible without destroying the restoring element.
Das Rückstellelement selbst muss nicht ausschließlich elastisch ausgeführt sein, es kann auch mit einer elastischen Komponente oder einem elastischen Element gekoppelt sein. Durch ein elastisches Rückstellelement ist es möglich, eine Vorspannung einzustellen und darüber hinaus das Oberteil an dem Unterteil festzulegen. Je höher die Vorspannkraft ist, desto größer ist die Rückstellkraft bei einer gleichen Auslenkung um die entsprechende Schwenkachse. The restoring element itself does not have to be exclusively elastic; it can also be coupled to an elastic component or an elastic element. An elastic restoring element makes it possible to set a pretension and also to fix the upper part to the lower part. The higher the preload force, the greater the restoring force with the same deflection around the corresponding pivot axis.
In einer Ausgestaltung ist das Rückstellelement lösbar an dem Oberteil und/oder den Unterteil befestigt, wodurch es beispielsweise einfach möglich ist, das Oberteil von dem Unterteil zu entfernen oder unterschiedliche Rückstellkräfte bzw. In one embodiment, the restoring element is detachably attached to the upper part and/or the lower part, which makes it easy, for example, to remove the upper part from the lower part or to apply different restoring forces or
Vorspannungen einzustellen oder bei einem Verschleiß ein Rückstellelement auszutauschen. Adjust the preload or replace a restoring element if it is worn.
In einer Ausgestaltung ist dem Rückstellelement oder sind den Rückstellelementen eine Verstelleinrichtung zur Einstellung der Rückstellkraft zugeordnet. Die Einstellung der Rückstellkraft kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Verstelleinrichtung verlagerbar und fixierbar an den Rückstellelement, dem Oberteil und/oder dem Unterteil gelagert ist. Durch die Verstelleinrichtung kann die effektive Länge, beispielsweise eines elastischen Gurtes oder eines elastischen Bandes gekürzt oder verlängert werden. Durch die Verlagerung eines Befestigungspunktes an dem Oberteil und/oder dem Unterteil kann beispielsweise eine elastische Komponente oder eine Feder gedehnt bzw. entspannt werden, um unterschiedliche Rückstellkräfte zu erhalten. Wenn mehrere Stellelemente vorhanden sind, kann jedes einzelnen eingestellt und verstellt werden, um eine Anpassung an unterschiedliche Situationen und/oder unterschiedliche Nutzer der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung zu erreichen. In one embodiment, the restoring element or elements are assigned an adjusting device for adjusting the restoring force. The restoring force can be adjusted, for example, by the adjusting device being mounted in a displaceable and fixable manner on the restoring element, the upper part and/or the lower part. The effective length, for example of an elastic belt or an elastic band, can be shortened or extended by the adjusting device. By moving an attachment point on the upper part and/or the lower part, for example, an elastic component or a spring can be stretched or relaxed in order to obtain different restoring forces. If there are several control elements, can each individual can be adjusted and adjusted in order to adapt to different situations and / or different users of the orthopedic joint device.
Die Verstelleinrichtung kann in diskreten Schritten oder kontinuierlich verlagerbar an dem Oberteil und/oder den Unterteil gelagert sein. Die kontinuierliche Verlagerung ermöglicht eine feinere und individuellere Einstellung als eine die Einstellung in diskreten Schritten, kann jedoch einen größeren konstruktiven Aufwand oder erhöhte motorische Fähigkeiten bei dem Nutzer erfordern. Ein elastisches Band oder ein Gurt mit einem elastischen Anteil kann ein Formschlusselement, beispielsweise einen Haken aufweisen, der in ein korrespondierend ausgebildetes Formschlusselement eingreift, beispielsweise einen Vorsprung oder ein Loch in dem Oberteil beziehungsweise Unterteil. Das Rückstellelement oder eine damit verbundene Komponente kann beispielsweise ein Teil eines Klettverschlusses sein, der an einer entsprechenden Stelle des Oberteils und/oder des Unterteils individuell einstellbar und fixierbar festgelegt werden kann. Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise auch als ein Schieber ausgebildet sein, der an dem Rückstellelement, dem Oberteil und/oder dem Unterteil gelagert ist. The adjusting device can be mounted in discrete steps or continuously displaceable on the upper part and/or the lower part. Continuous displacement enables finer and more individual adjustment than adjustment in discrete steps, but may require greater design effort or increased motor skills on the part of the user. An elastic band or a belt with an elastic portion can have a form-fitting element, for example a hook, which engages in a correspondingly designed form-fitting element, for example a projection or a hole in the upper part or lower part. The restoring element or a component associated with it can, for example, be a part of a Velcro fastener, which can be individually adjustable and fixed at a corresponding location on the upper part and/or the lower part. The adjusting device can, for example, also be designed as a slider which is mounted on the restoring element, the upper part and/or the lower part.
Die Verstelleinrichtung kann motorisch angetrieben sein, was insbesondere eine automatisierte Verstellung und Anpassung der Rückstellkraft erleichtert, wenn der motorische Antrieb mit einer Sensoreinrichtung oder eine Steuereinrichtung gekoppelt ist, die auf Grundlage von Sensordaten den Antrieb aktiviert und deaktiviert. The adjustment device can be motor-driven, which in particular facilitates automated adjustment and adjustment of the restoring force if the motor drive is coupled to a sensor device or a control device that activates and deactivates the drive based on sensor data.
In einer Ausgestaltung ist zumindest eine Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung der Verschwenkung um zumindest eine der Schwenkachsen verstellbar an dem Rückstellelement, Oberteil und/oder dem Unterteil gelagert. Die Begrenzungseinrichtung kann als ein Schieber oder Formschlusselement ausgebildet sein, das beispielsweise an dem flexiblen, zugstarren Element, das insbesondere als Gurt, Band, Kabel oder dergleichen oder Abschnitt des Rückstellelementes ausgebildet ist, befestigt und fixierbar ist. Das zugstarre Element kann Teil des Rückstellelementes oder daran befestigt sein. Über die Begrenzungseinrichtung ist es möglich, den maximalen Verschwenkwinkel um die jeweilige Schwenkachse einzustellen. Dies kann beispielsweise über eine Kombination elastischer Materialien mit nicht elastischen Materialien geschehen. Das Rückstellelement kann beispielsweise als ein elastischer Gurt ausgebildet sein, der auf einem flexiblen, nicht elastischen oder zugstarren Gurt angeordnet ist, wobei der nicht elastische Gurt eine Schlaufe ausbildet. Wird der das Rückstellelement gedehnt, strafft sich der nicht elastische Gurt und begrenzt bei einer vollständigen Streckung eine weitere Verschwenkung um die entsprechende Schwenkachse. Grundsätzlich ist auch eine Verwendung von ausschließlich elastischen Rückstellelementen vorgesehen und möglich, wobei die maximale Begrenzung durch Erreichen der maximalen Streckung beispielsweise eines elastischen Bandes oder elastischen Gurtes, erreicht werden kann. Die Begrenzungseinrichtung kann einen Abschnitt des Rückstellelementes bilden oder überdecken. Die Begrenzungseinrichtung in der Ausgestaltung als ein Schieber oder Formschlusselement kann beispielsweise entlang der Längserstreckung des Rückstellelementes bzw. des zugstarren Elementes verschieblich angeordnet und in der jeweils gewünschten Position fixierbar angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend ist die Begrenzungseinrichtung an dem Oberteil oder dem Unterteil angeordnet und bewirkt eine Kupplung oder formschlüssige Verriegelung von Oberteil bzw. Unterteil mit dem Rückstellelement oder der zugstarren Komponente davon bzw. daran. In one embodiment, at least one limiting device for limiting the pivoting about at least one of the pivot axes is mounted on the restoring element, upper part and/or the lower part. The limiting device can be designed as a slide or positive locking element, which is fastened and fixable, for example, on the flexible, tensile element, which is designed in particular as a belt, band, cable or the like or a section of the restoring element. The tensile element can be part of the restoring element or attached to it. Using the limiting device, it is possible to set the maximum pivot angle about the respective pivot axis. This can be done, for example, via a Combination of elastic materials with non-elastic materials happens. The restoring element can, for example, be designed as an elastic belt which is arranged on a flexible, non-elastic or tensile belt, the non-elastic belt forming a loop. If the restoring element is stretched, the non-elastic belt tightens and, when fully stretched, limits further pivoting about the corresponding pivot axis. In principle, the use of exclusively elastic restoring elements is also provided and possible, whereby the maximum limit can be achieved by reaching the maximum stretch, for example of an elastic band or elastic belt. The limiting device can form or cover a section of the restoring element. The limiting device in the embodiment as a slide or positive-locking element can, for example, be displaceably arranged along the longitudinal extent of the restoring element or the tensile element and can be arranged in a fixable manner in the desired position. Alternatively or additionally, the limiting device is arranged on the upper part or the lower part and effects a coupling or positive locking of the upper part or lower part with the restoring element or the tensile component thereof or thereon.
Das Rückstellelement in Verbindung mit der gegebenenfalls vorgesehenen Begrenzungseinrichtung befestigt das Oberteil an dem Unterteil verhindert eine translatorische Verlagerung von Oberteil und Unterteil voneinander weg über ein vorgesehenes Maß hinaus. Das Rückstellelement oder die Rückstellelemente stellen eine Rückstellkraft gegen eine Verschwenkung um jede Schwenkachse zur Verfügung, sodass unabhängig von der Verschwenkung um eine beliebige Schwenkachse die Ausgangsstellung wieder eingenommen wird, wenn äußere Kräfte wegfallen. The restoring element in conjunction with the optionally provided limiting device fastens the upper part to the lower part prevents a translational displacement of the upper part and lower part away from one another beyond an intended dimension. The restoring element or elements provide a restoring force against pivoting about each pivot axis, so that regardless of the pivoting about any pivot axis, the starting position is resumed when external forces disappear.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. Show it:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Gelenkeinrichtung; Figure 1 is a perspective view of a joint device;
Figur 2 - Detailansichten eines Rückstellelementes und einer Verstelleinrichtung; Figur 3 - eine Detailansicht eines montierten Rückstellelementes; Figure 2 - Detailed views of a restoring element and an adjusting device; Figure 3 - a detailed view of a mounted restoring element;
Figur 4 - Detailansichten eines Rückstellelementes gemäß einer weiteren Ausführungsform; Figure 4 - Detailed views of a restoring element according to a further embodiment;
Figur 5 - eine Darstellung eines teilweise zerlegten Prothesenarmes; Figure 5 - a representation of a partially disassembled prosthetic arm;
Figur 6 - eine Explosionsdarstellung eines Prothesenarmes; Figure 6 - an exploded view of a prosthetic arm;
Figur 7 - eine Detaildarstellung einer teilweise montierten Prothesenarmes; Figure 7 - a detailed representation of a partially assembled prosthetic arm;
Figur 8 - eine perspektivische Darstellung einer Variante; Figure 8 - a perspective view of a variant;
Figur 9 - eine Seitenansicht gemäß Figur 8 mit einer extendierten Prothesenhand; Figure 9 - a side view according to Figure 8 with an extended prosthetic hand;
Figur 10 - Darstellung der Ausführungsform gemäß Figur 8 mit einer um mehrere Achsen verdrehten Prothesenhand; Figure 10 - representation of the embodiment according to Figure 8 with a prosthetic hand twisted around several axes;
Figur 11 - eine Einzelteildarstellung der Ausführungsform gemäß Figur 8; Figure 11 - a detailed representation of the embodiment according to Figure 8;
Figur 12 - eine Detaildarstellung einer Führungsschiene; Figure 12 - a detailed representation of a guide rail;
Figur 13 - zwei Schnittdarstellungen der Führungsschiene; Figure 13 - two sectional views of the guide rail;
Figuren 14 und 15 - Detaildarstellungen des Rückstellelementes und der Verstelleinrichtung; Figures 14 and 15 - detailed representations of the restoring element and the adjusting device;
Figur 16 - Einzeldarstellungen des Rückstellelementes; sowie Figure 16 - individual representations of the restoring element; as well as
Figur 17 - eine Variante einer Prothese der unteren Extremität. Figure 17 - a variant of a prosthesis of the lower extremity.
In der Figur 1 ist in einer perspektivischen Darstellung ein Prothesenarm mit einem Oberteil 10 in Gestalt eines Unterarm Schaftes und einem Unterteil 20 in Gestalt einer Prothesenhand dargestellt. Zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 ist ein Gelenk 30 ausgebildet, sodass das Oberteil 10 und das Unterteil 20 insgesamt eine orthopädietechnische Gelenkeinrichtung ausbilden. Das Oberteil 10 ist mehrteilig aufgebaut und bildet zusammen mit dem Unterteil 20 zumindest zwei Schwenkachsen 31 , 32 aus, um die dass Unterteil 20 relativ zu dem Oberteil 10 verschwenkt werden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ermöglicht die erste Schwenkachse 31 eine Verschwenkung des Unterteils 20 oder der Prothesenhand um eine Achse im Wesentlichen senkrecht zu dem Handflächengrundkörper, was einer Verschwenkung in Radialrichtung oder Ulnarrichtung innerhalb der Handflächenebene entspricht. Eine zweite Gelenkachse 32 verläuft im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Schwenkachse 31 und ermöglicht eine Flexion sowie Extension des Unterteils 20 relativ zu dem Oberteil 10, sodass die Prothesenhand in eine Palmarrichtung und Dorsalrichtung aus der dargestellten Ausgangsstellung oder Neutralstellung verschwenkt werden kann. 1 shows a perspective view of a prosthetic arm with an upper part 10 in the form of a forearm shaft and a lower part 20 in the form of a prosthetic hand. There is a between the upper part 10 and the lower part 20 Joint 30 is formed, so that the upper part 10 and the lower part 20 overall form an orthopedic joint device. The upper part 10 is constructed in several parts and, together with the lower part 20, forms at least two pivot axes 31, 32 around which the lower part 20 can be pivoted relative to the upper part 10. In the illustrated embodiment, the first pivot axis 31 enables pivoting of the lower part 20 or the prosthetic hand about an axis essentially perpendicular to the palm base body, which corresponds to a pivoting in the radial direction or ulnar direction within the palm plane. A second joint axis 32 runs essentially perpendicular to the first pivot axis 31 and enables flexion and extension of the lower part 20 relative to the upper part 10, so that the prosthetic hand can be pivoted in a palmar direction and dorsal direction from the starting position or neutral position shown.
In der dargestellten Position befindet sich das Unterteil 20 in der Ausgangsstellung und wird in dieser Ausgangsstellung durch insgesamt vier Rückstellelemente 40 gehalten. Die Rückstellelemente 40 sind in der dargestellten Ausführungsform als elastische Gurte oder Bänder ausgebildet, die mit ihrem jeweiligen proximalen Ende an dem Oberteil 10 und ihrem jeweiligen distalen Ende an dem Unterteil 20 befestigt sind. Die Rückstellelemente 40 sind in dem Oberteil 10 in Führungsschienen geführt, die später näher erläutert werden. Den Rückstellelementen 40 sind mehrere Verstelleinrichtungen 50 zugeordnet, über die es möglich ist, die wirksame Länge der Rückstellelemente 40 und/oder die Rückstellkraft bzw. Vorspannkraft der Rückstellelemente 40 einzustellen. In the position shown, the lower part 20 is in the starting position and is held in this starting position by a total of four restoring elements 40. In the embodiment shown, the restoring elements 40 are designed as elastic belts or bands, which are fastened with their respective proximal end to the upper part 10 and their respective distal end to the lower part 20. The restoring elements 40 are guided in the upper part 10 in guide rails, which will be explained in more detail later. The restoring elements 40 are assigned a plurality of adjusting devices 50, via which it is possible to adjust the effective length of the restoring elements 40 and/or the restoring force or preload force of the restoring elements 40.
Das Gelenk 30 ist in der dargestellten Ausführungsform in Gestalt eines Ellipsoidgelenkes oder Eigelenkes ausgebildet und weist einen Gelenkkopf 34 auf, der an dem Unterteil 20 an dessen proximalem Ende ausgebildet ist. Eine korrespondierend ausgebildete Gelenkpfanne 35 ist an dem distalen Ende des Oberteils 10 ausgebildet oder angeordnet und ermöglicht eine Verschwenkung um die beiden Schwenkachsen 31 , 32. Darüber hinaus verhindert der Aufbau mit der Gelenkpfanne 35 und dem Gelenkkopf 34 eine translatorische Verlagerung des Oberteils 20 relativ zu dem Unterteil 10 in proximaler Richtung, also in Richtung auf das Oberteil 10, sowie in senkrechten Richtungen dazu, also in radial-ulnar-Richtung sowie in dorsal-palmar-Richtung. Lediglich ein translatorischer Freiheitsgrad 33 wird durch das Gelenk 30 freigegeben, nämlich die Verlagerung in Distalrichtung, sodass die Prothesenhand oder das Unterteil 20 von dem Oberteil 10 weg bewegt oder abgehoben werden kann. Da dies in dem normalen Betrieb der Prothesenhand nicht gewünscht ist, sind die Rückstellelemente 40 vorgespannt, sodass die Rückstellelemente 40 die Prothesenhand oder das Oberteil 20 vorgespannt innerhalb des Gelenks 30 halten und einer Verlagerung in Distalrichtung entgegenwirken. Die Rückstellelemente 40 befestigen somit die Prothesenhand 20 verlagerbar innerhalb des Gelenkes 30 an dem Prothesenschaft. In the embodiment shown, the joint 30 is designed in the form of an ellipsoid joint or egg joint and has a joint head 34 which is formed on the lower part 20 at its proximal end. A correspondingly designed joint socket 35 is formed or arranged at the distal end of the upper part 10 and enables pivoting about the two pivot axes 31, 32. In addition, the structure with the joint socket 35 and the joint head 34 prevents a translational displacement of the upper part 20 relative to the Lower part 10 in the proximal direction, i.e. in the direction of the upper part 10, and in directions perpendicular to it, i.e. in the radial-ulnar direction and in the dorsal-palmar direction. Only a translational degree of freedom is 33 released by the joint 30, namely the displacement in the distal direction, so that the prosthetic hand or the lower part 20 can be moved or lifted away from the upper part 10. Since this is not desired in the normal operation of the prosthetic hand, the restoring elements 40 are prestressed, so that the restoring elements 40 hold the prosthetic hand or the upper part 20 prestressed within the joint 30 and counteract displacement in the distal direction. The restoring elements 40 thus fasten the prosthetic hand 20 displaceably within the joint 30 to the prosthetic shaft.
Die beiden Schwenkachsen 31 , 32 des Gelenks 30 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zueinander orientiert. Bei der Ausgestaltung des Gelenkes 30 als Ellipsoidgelenk ist es möglich, dass bei einem großen Radius der Gelenkflächen eine Verdrehbarkeit um die Längserstreckung des Oberteils 10 möglich ist, sodass das Unterteil 20 mehrere Rotationsbewegungen bzw. eine kombinierte Drehbewegung ausführen kann. Dabei wird das Urteil 20 in Richtung des translatorischen Freiheitsgrades 33 in Distalrichtung bewegt und damit zumindest teilweise aus der Gelenkpfanne 35 herausgehoben. Aufgrund der Rückstellkraft der Rückstellelemente 40 bleibt der Gelenkkopf 34 an den entsprechenden Auflagepunkten oder Auflagelinien an der Gelenkpfanne 35 angedrückt. The two pivot axes 31, 32 of the joint 30 are oriented perpendicular to one another in the exemplary embodiment shown. When designing the joint 30 as an ellipsoidal joint, it is possible that with a large radius of the joint surfaces, rotation around the longitudinal extent of the upper part 10 is possible, so that the lower part 20 can carry out several rotational movements or a combined rotational movement. The judgment 20 is moved in the direction of the translational degree of freedom 33 in the distal direction and is thus at least partially lifted out of the joint socket 35. Due to the restoring force of the restoring elements 40, the joint head 34 remains pressed against the corresponding support points or support lines on the joint socket 35.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 sind insgesamt vier Rückstellelemente 40 angeordnet, die paarweise einander gegenüberliegen. Alle Rückstellelemente 40 sind vorgespannt, sodass die dargestellte Ausgangsstellung beibehalten wird, wenn keine äußeren Kräfte oder Momente einwirken. Die Vorspannung des jeweiligen Rückstellelementes 40 ist einstellbar, sodass es möglich ist, beispielsweise eine Flexionsbewegung mit einem höheren Widerstand zu versehen als eine Extensionsbewegung. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, a total of four restoring elements 40 are arranged, which lie opposite one another in pairs. All restoring elements 40 are prestressed so that the starting position shown is maintained when no external forces or moments act. The pretension of the respective restoring element 40 is adjustable, so that it is possible, for example, to provide a flexion movement with a higher resistance than an extension movement.
Alternativ zu den einander gegenüberliegenden, allein auf Zugkraft wirkenden, elastischen Rückstellelementen 40, die als flexible und elastische Gruppe oder Bänder ausgebildet sind, können auch Zug-Druckelemente an dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 angeordnet und befestigt sein, die eine Verschwenkung um die beiden Schwenkachsen 31 , 32, ausgehend von einer Ausgangsstellung mit einer entsprechenden Rückstellkraft beaufschlagen. Die Rückstellkraft kann dann als Druckkraft bzw. Zugkraft ausgeübt werden, je nachdem, in welcher Richtung eine Verlagerung stattfindet. Bei Zug-Druck-Elementen als Rückstellelemente 40 werden dann nur zwei Rückstellelemente benötigt; es besteht auch die Möglichkeit, dass mehrere solche Rückstellelemente 40 an der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung ausgebildet und angeordnet sind. Ebenfalls ist es möglich, dass nur ein Rückstellelement 40 vorhanden und an dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 befestigt ist, das bei einer Verschwenkung sowohl um die erste Schwenkachse 31 als auch um die zweite Schwenkachse 32 eine Rückstellkraft in Richtung auf die Ausgangsstellung ausübt. As an alternative to the opposing elastic restoring elements 40, which act solely on tensile force and are designed as a flexible and elastic group or bands, tension-pressure elements can also be arranged and fastened to the upper part 10 and the lower part 20, which allow pivoting about the two Apply a corresponding restoring force to the pivot axes 31, 32, starting from a starting position. The restoring force can then be exerted as a compressive force or a tensile force, depending on the direction in which a relocation takes place. With tension-compression elements as restoring elements 40, only two restoring elements are then required; There is also the possibility that several such restoring elements 40 are designed and arranged on the orthopedic joint device. It is also possible for only one restoring element 40 to be present and attached to the upper part 10 and the lower part 20, which exerts a restoring force in the direction of the starting position when pivoted about both the first pivot axis 31 and the second pivot axis 32.
In der Figur 2 sind Detaildarstellungen des Rückstellelementes 40 bzw. der Rückstellelemente 40 sowie deren Lagerungsposition und deren Aufbau dargestellt. Das jeweilige Rückstellelement 40 ist als ein Gurt aus einem Elastomermaterial oder mit einem Elastomermaterial ausgebildet, das an den Enden jeweils eine Ausnehmung 42 aufweist, mit denen das jeweilige Rückstellelement 40 formschlüssig an dem Oberteil 10 bzw. Unterteil 20 festlegbar ist. In der Figur 2 ist nur eine Befestigungseinrichtung oder ein Befestigungselement 11 des Oberteils 10 dargestellt, das als Winkel oder Haken ausgebildet und an dem Oberteil 10 ausgebildet oder befestigt ist. Ein korrespondierendes Formschlusselement ist an dem nicht dargestellten Unterteil angeordnet oder ausgebildet und wird mit der gegenüberliegenden Ausnehmung 42 in Eingriff gebracht. Die Ausnehmungen 42 können verschiedene Formen aufweisen, die in der Figur 2 dargestellt sind, beispielsweise quadratische, ovale, runde, rechteckige, dreieckige, ovale, polygonale oder abgerundete Ausnehmungen. Detailed representations of the restoring element 40 or the restoring elements 40 as well as their storage position and their structure are shown in FIG. The respective restoring element 40 is designed as a belt made of an elastomeric material or with an elastomeric material, which has a recess 42 at each end, with which the respective restoring element 40 can be fixed in a form-fitting manner to the upper part 10 or lower part 20. 2 only shows one fastening device or one fastening element 11 of the upper part 10, which is designed as an angle or hook and is designed or fastened to the upper part 10. A corresponding positive locking element is arranged or formed on the lower part, not shown, and is brought into engagement with the opposite recess 42. The recesses 42 can have various shapes, which are shown in Figure 2, for example square, oval, round, rectangular, triangular, oval, polygonal or rounded recesses.
Zwischen den beiden endseitigen Ausnehmungen 42 ist eine Verdickung mit einer Durchgangsöffnung für einen Sicherungsstift 41 ausgebildet. Die Durchgangsöffnung kann im Rahmen eines Urformverfahrens erzeugt worden sein oder durch Befestigung einer zweiten Materiallage ausgebildet werden. Der Sicherungsstift 41 verläuft quer zur Längserstreckung des Rückstellelementes 40 und steht seitlich darüber hinaus. Über den Sicherheitsstift 41 wird das Rückstellelement 40 daran gehindert, sich über einen festgelegten Punkt hinaus zusammenzuziehen. Der Sicherungsstift 41 kann eine Sicherung bei einer vollständigen Entriegelung der Verstelleinrichtung 50 darstellen und eine minimale Vorspannung der Rückstellelemente 40 garantieren. Der Sicherungsstift 41 stellt in einer Ausführungsform das Widerlager für die Verstelleinrichtung 50 dar. Die Verstelleinrichtung 50 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Schieber ausgebildet, der auf dem Rückstellelement 40 verschieblich und festlegbar angeordnet ist. Die Verstelleinrichtung 50 kann entweder stufenlos oder in diskreten Schritten entlang der Längserstreckung des Rückstellelementes 40 verschoben und fixiert werden, um die jeweilige Rückstellkraft der des jeweiligen Rückstellelementes 40 einzustellen. Die Verstelleinrichtung 50 kann sich entweder über den Sicherungsstift 41 oder über andere Formschlusselemente oder Kraftschlusselemente in einer Führungsschiene oder an dem Oberteil 10 abstützen und die effektive Länge der Rückstellelemente 40 verändern. A thickening with a through opening for a locking pin 41 is formed between the two end recesses 42. The through opening can have been created as part of a primary molding process or can be formed by attaching a second layer of material. The locking pin 41 runs transversely to the longitudinal extent of the restoring element 40 and protrudes laterally beyond it. The safety pin 41 prevents the restoring element 40 from contracting beyond a specified point. The locking pin 41 can provide a safeguard when the adjusting device 50 is completely unlocked and can guarantee a minimal pre-tension of the restoring elements 40. In one embodiment, the locking pin 41 represents the abutment for the adjusting device 50. The Adjusting device 50 is designed in the exemplary embodiment shown as a slider which is arranged on the restoring element 40 in a displaceable and fixable manner. The adjusting device 50 can be moved and fixed either continuously or in discrete steps along the longitudinal extent of the restoring element 40 in order to adjust the respective restoring force of the respective restoring element 40. The adjusting device 50 can be supported either via the locking pin 41 or via other form-fitting elements or frictional elements in a guide rail or on the upper part 10 and change the effective length of the restoring elements 40.
In der Figur 3 ist in einer Detaildarstellung das Rückstellelement 40 in einem eingebauten Zustand im Bereich der Befestigung an dem Oberteil 10 dargestellt. Das Befestigungselement 11 ist in einer Halterung an dem Oberteil 11 fixiert und kann über eine Klappe abgedeckt und verschlossen werden. Das Rückstellelement 40 wird mit der Ausnehmung 42 in dem Befestigungselement 11 eingehakt und in einer Führungsschiene 45 entlang geführt. Innerhalb der Führungsschiene 45 ist die Verstelleinrichtung 50 in Gestalt des Schiebers angeordnet, der einerseits das Rückstellelement 40 klemmt oder anderweitig daran festgelegt ist und andererseits in der Schiene 45 fixiert wird, beispielsweise, eingeklemmt oder eingehakt wird. Dadurch wird der proximale Teil des Rückstellelementes 40 inaktiviert, sodass die effektive Länge des Rückstellelementes 40 verkürzt wird. Dadurch wird bei der Verlagerung des Oberteils 10 relativ zu dem Unterteil 20 eine größere relative Verformung des Rückstellelementes 40 in dem distalen Abschnitt ausgeführt, sodass eine größere Rückstellkraft bei gleicher Auslenkung bereitgestellt wird. 3 shows a detailed representation of the restoring element 40 in an installed state in the area of attachment to the upper part 10. The fastening element 11 is fixed in a holder on the upper part 11 and can be covered and closed via a flap. The restoring element 40 is hooked into the recess 42 in the fastening element 11 and guided along a guide rail 45. Within the guide rail 45, the adjusting device 50 is arranged in the form of the slide, which on the one hand clamps the restoring element 40 or is otherwise fixed to it and on the other hand is fixed in the rail 45, for example, is clamped or hooked. As a result, the proximal part of the restoring element 40 is inactivated, so that the effective length of the restoring element 40 is shortened. As a result, when the upper part 10 is displaced relative to the lower part 20, a greater relative deformation of the restoring element 40 is carried out in the distal section, so that a greater restoring force is provided with the same deflection.
In der Figur 4 ist eine Variante der Führung und Befestigung des Rückstellelementes dargestellt. Darüber hinaus weist die orthopädietechnische Gelenkeinrichtung eine Begrenzungseinrichtung 60 in Gestalt eines flexiblen und unelastischen Gurtes oder Bandes auf, das ebenfalls mit einer Verstelleinrichtung 50 gekoppelt ist. Das Rückstellelement 40 und die Begrenzungseinrichtung 60 sind im Wesentlichen parallel geführt und sind einerseits an dem Oberteil 10 und andererseits an dem Unterteil 20 befestigt. Über eine entsprechende Verstellung der Verstelleinrichtungen 50 ist es möglich, sowohl die Rückstellkraft bzw. Vorspannung als auch den maximal erreichbaren Verschwenkwinkel einzustellen. Beide Stellgrößen sind unabhängig voneinander einstellbar und können sowohl bei der Flexion und Extension als auch bei der Drehung um die Schwenkachse 31 sprechend eingesetzt werden. In der unteren Darstellung der Figur 4 sind die beiden Schwenkachsen 31 , 32 eingezeichnet, die zweite Schwenkachse 32 verläuft senkrecht zu der Blattebene, die erste Schwenkachse 31 senkrecht dazu innerhalb der Blattebene. A variant of the guidance and fastening of the restoring element is shown in FIG. In addition, the orthopedic joint device has a limiting device 60 in the form of a flexible and inelastic belt or band, which is also coupled to an adjusting device 50. The restoring element 40 and the limiting device 60 are guided essentially parallel and are attached to the upper part 10 on the one hand and to the lower part 20 on the other hand. By appropriately adjusting the adjusting devices 50, it is possible to adjust both the restoring force or preload and the maximum achievable pivoting angle. Both control variables can be adjusted independently of one another and can be used during flexion and extension as well be used when rotating about the pivot axis 31. In the lower illustration of Figure 4, the two pivot axes 31, 32 are shown, the second pivot axis 32 runs perpendicular to the plane of the sheet, the first pivot axis 31 runs perpendicular thereto within the plane of the sheet.
Es ist ebenfalls möglich, zwei Rückstellelemente 40 mit zwei Verstelleinrichtungen 50 beispielsweise an der Oberseite des Oberteils 10 anzuordnen, um eine leichte Zugänglichkeit zu gewährleisten. Eines der Rückstellelemente 40 dient zur Bereitstellung einer Rückstellkraft bei einer Flexion des Unterteils 20, das andere bei einer Extension. Korrespondierend können auch entsprechende Begrenzungseinrichtungen 60 an der leicht zugänglichen Oberseite angeordnet werden und mit Verstelleinrichtungen 50 gekoppelt sein. Die Befestigung an dem Unterteil 10 erfolgt dann an Befestigungsstellen an einander gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse 32 bzw. 31 . It is also possible to arrange two restoring elements 40 with two adjusting devices 50, for example on the top of the upper part 10, in order to ensure easy accessibility. One of the restoring elements 40 serves to provide a restoring force when the lower part 20 is flexed, the other when it is extended. Correspondingly, corresponding limiting devices 60 can also be arranged on the easily accessible top and be coupled to adjusting devices 50. The attachment to the lower part 10 then takes place at attachment points on opposite sides of the pivot axis 32 or 31.
In der Figur 5 ist die Ausführungsform gemäß der Figur 1 in einem teilweise zerlegten Zustand dargestellt. Die Rückstellelemente 40 in Gestalt von elastischen Bändern mit gegebenenfalls unterschiedlichen Längen oder Elastizitäten sind jeweils mit Ausnehmungen an den Enden versehen, um an den Befestigungselementen an dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 festgelegt werden zu können. Die Festlegung erfolgt reversibel, sodass die Rückstellelemente 40 einfach ausgewechselt und angepasst werden können. Der Sicherungsstift 41 kann in eine entsprechende Aufnahme in dem Rückstellelement 40 eingeführt werden. Ebenfalls zu erkennen sind die Führungsschienen 45 mit den zugeordneten Verstelleinrichtungen 50, die innerhalb der Führungsschienen 45 verschiebbar gelagert sind, um an unterschiedlichen Stellen entlang der Längserstreckung der Führungsschienen 45 formschlüssig oder kraftschlüssig verriegelt zu werden. Die Verstelleinrichtung 50 kann entweder an dem Rückstellelement fixiert oder verlagerbar daran geklemmt gehalten sein. Das Oberteil 10 weist Aufnahmen für die insgesamt vier Führungsschienen 45 auf, an deren proximalen Endpunkten die Befestigungseinrichtungen 11 und die Abdeckklappen 12 angeordnet bzw. eingesetzt sind. An dem distalen Ende des Oberteils 10 ist die Gelenkpfanne 35 des Ellipsoidgelenkes 30 ausgebildet, während an dem proximalen Ende des Unterteils 20 der Gelenkkopf 34 in einer tonnenartigen oder eiförmigen Gestalt ausgebildet ist. Sowohl die Gelenkpfanne 35 als auch der Gelenkkopf 34 können auswechselbar an den jeweiligen Komponenten angeordnet sein. Alternativ zu dem dargestellten Ellipsoidgelenk oder der Tonnenform können die Komponenten des Gelenkes 30 auch als ein Kugelgelenk mit einer flachen Gelenkpfanne 35 ausgebildet sein. In Figure 5, the embodiment according to Figure 1 is shown in a partially disassembled state. The restoring elements 40 in the form of elastic bands with possibly different lengths or elasticities are each provided with recesses at the ends in order to be able to be fixed to the fastening elements on the upper part 10 and the lower part 20. The fixing is reversible, so that the restoring elements 40 can be easily replaced and adjusted. The locking pin 41 can be inserted into a corresponding receptacle in the restoring element 40. Also visible are the guide rails 45 with the associated adjusting devices 50, which are slidably mounted within the guide rails 45 in order to be locked in a positive or non-positive manner at different points along the longitudinal extent of the guide rails 45. The adjusting device 50 can either be fixed to the restoring element or held displaceably clamped to it. The upper part 10 has receptacles for a total of four guide rails 45, at the proximal end points of which the fastening devices 11 and the cover flaps 12 are arranged or inserted. At the distal end of the upper part 10, the joint socket 35 of the ellipsoid joint 30 is formed, while at the proximal end of the lower part 20, the joint head 34 is formed in a barrel-like or egg-shaped shape. Both the joint socket 35 and the joint head 34 can be replaced be arranged in the respective components. As an alternative to the ellipsoidal joint or the barrel shape shown, the components of the joint 30 can also be designed as a ball joint with a flat joint socket 35.
In der Figur 6 sind die einzelnen Komponenten der Ausführungsform gemäß der Figur 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Führungsschienen 45 mit den Verstelleinrichtungen 50 werden in die Ausnehmungen sowohl an der Ober- und Unterseite als auch medial und lateral an dem Oberteil 10 eingesetzt und darin fixiert. Die Rückstellelemente 40 in Gestalt von elastischen Bändern oder Gurten werden formschlüssig und reversibel an dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 festgelegt und in den Führungsschienen 45 geführt. Vor dem Festlegen der Rückstellelemente 40 werden die Verstelleinrichtungen 50 auf die Rückstellelemente 40 aufgeschoben und anschließend in die Führungsschienen 45 eingeführt. Es sind zwei Verstelleinrichtungen 50 pro Rückstellelement 40 vorgesehen, die beiderseits der Aufnahme des Sicherungsstiftes 41 positioniert sind, um unterschiedliche Rückstellkräfte stufenlos oder in Stufen einstellen zu können. Die Gelenkpfanne 35 ist an einem Trägerteil angeordnet oder ausgebildet und wird in den Schaft des Oberteils 10 eingesetzt. In Figure 6, the individual components of the embodiment according to Figure 1 are shown in an exploded view. The guide rails 45 with the adjusting devices 50 are inserted into the recesses both on the top and bottom as well as medially and laterally on the upper part 10 and fixed therein. The restoring elements 40 in the form of elastic bands or belts are positively and reversibly fixed to the upper part 10 and the lower part 20 and guided in the guide rails 45. Before fixing the restoring elements 40, the adjusting devices 50 are pushed onto the restoring elements 40 and then inserted into the guide rails 45. There are two adjusting devices 50 per restoring element 40, which are positioned on both sides of the receptacle of the locking pin 41 in order to be able to adjust different restoring forces continuously or in stages. The joint socket 35 is arranged or formed on a support part and is inserted into the shaft of the upper part 10.
In der Figur 7 ist der teilmontierte Zustand der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung in Gestalt des Prothesenarmes gezeigt. Ein Rückstellelement 40 an der Oberseite des Oberteils 10 ist bereits in der Befestigungseinrichtung 11 formschlüssig verriegelt und mit den Verstelleinrichtungen 50 innerhalb der Führungsschiene 45 geführt. Die Klappe 12 ist noch nicht geschlossen. Die anderen drei Rückstellelemente 40 sind noch nicht in den Führungsschienen 45 und den Verstelleinrichtungen 50 eingeführt und fixiert. Es ist zu erkennen, dass alle Rückstellelemente 40 an dem Unterteil 20 befestigt sind, sodass jeweils zwei Rückstellelemente 40 paarweise einander gegenüberliegen. Dadurch wird sichergestellt, dass aus einer Ausgangsstellung heraus eine Verschwenkung in beide möglichen Schwenkrichtungen um den jeweiligen rotatorischen Freiheitsgrad herum erfolgen und eine Rückstellbewegung mit einer entsprechenden Rückstellkraft erfolgen kann. 7 shows the partially assembled state of the orthopedic joint device in the form of the prosthetic arm. A restoring element 40 on the top of the upper part 10 is already positively locked in the fastening device 11 and guided with the adjusting devices 50 within the guide rail 45. The flap 12 is not yet closed. The other three restoring elements 40 are not yet inserted and fixed in the guide rails 45 and the adjusting devices 50. It can be seen that all restoring elements 40 are attached to the lower part 20, so that two restoring elements 40 lie opposite one another in pairs. This ensures that from a starting position a pivoting can take place in both possible pivoting directions around the respective rotational degree of freedom and a restoring movement can take place with a corresponding restoring force.
In der Figur 8 ist eine weitere Ausgestaltung der orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung in Gestalt ebenfalls eines Prothesenarmes dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau unterscheidet sich dabei nicht von der Ausführungsform gemäß der Figur 1 . Auch hier stehen zwei Schwenkachsen 31 , 32, die im Wesentlichen senkrecht zueinander in dem Ellipsoidgelenk 30 orientiert sind, zur Verfügung. Das Unterteil 20 kann somit zwei Verschwenkbewegungen um die Schwenkachsen 31 , 32 herum ausführen, gegebenenfalls auch eine Kombinationsbewegung. Das Unterteil 20 wird über insgesamt vier Rückstellelemente 40 an dem Oberteil 10 beweglich festgelegt. Die Rückstellelemente 40 sind als elastische Bänder oder Gurte ausgeführt und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel doppellagig innerhalb der Führungsschienen 45 geführt. Die Verstelleinrichtungen 50 sind ebenfalls in den Führungsschienen 45 geführt und begrenzen die effektive Länge der jeweiligen Rückstellelemente 40 zwischen der Verstelleinrichtung 50 und dem Unterteil 20. Die Rückstellelemente 40 sind in dem Bereich der Gelenkpfanne 35 innerhalb eines umlaufenden Ringes geführt, um die Rückstellelemente 40 bei einer Bewegung des Gelenkkopfes 34 innerhalb der Gelenkpfanne 35 zu schützen und um zu verhindern, dass die Rückstellelemente 40 sich verdrehen oder andere Gegenstände einklemmen. 8 shows a further embodiment of the orthopedic joint device in the form of a prosthetic arm. The The basic structure does not differ from the embodiment according to FIG. 1. Here too, two pivot axes 31, 32, which are oriented essentially perpendicular to one another in the ellipsoid joint 30, are available. The lower part 20 can thus carry out two pivoting movements around the pivot axes 31, 32, if necessary also a combination movement. The lower part 20 is movably secured to the upper part 10 via a total of four restoring elements 40. The restoring elements 40 are designed as elastic bands or belts and, in the exemplary embodiment shown, are guided in two layers within the guide rails 45. The adjusting devices 50 are also guided in the guide rails 45 and limit the effective length of the respective restoring elements 40 between the adjusting device 50 and the lower part 20. The restoring elements 40 are guided in the area of the joint socket 35 within a circumferential ring in order to keep the restoring elements 40 at a To protect movement of the joint head 34 within the joint socket 35 and to prevent the restoring elements 40 from twisting or jamming other objects.
In der Figur 9 ist in einer Seitenansicht der Prothesenarm mit Oberteil 10 Unterteil 20 in einer extendierten Stellung gezeigt. Dabei erfolgt eine Verschwenkung um die zweite Schwenkachse, 32, die in der Figur 8 dargestellt ist, sodass der Handrücken der Prothesenhand in Richtung auf das Oberteil 10 verlagert wird. Dadurch wird das an der Unterseite befestigte Rückstellelement 40 gedehnt, während das Rückstellelement 40 an der Oberseite entspannt wird. Die medial und lateral angeordneten Rückstellelemente 40 werden ebenfalls leicht verlagert, die Verformung trägt, wenn überhaupt, nur geringfügig zu einer Dehnung und damit zur Erzeugung einer Rückstellkraft in Richtung auf die Ausgangsstellung gemäß Figur 9 bei. Durch den Ring, der außen um die Gelenkpfanne 35 herum ausgebildet ist, bleiben die Rückstellelemente 40 zu den Führungsschienen 45 ausgerichtet, sodass ein sicherer und zuverlässiger Betrieb erfolgen kann. 9 shows a side view of the prosthetic arm with upper part 10 and lower part 20 in an extended position. This involves pivoting about the second pivot axis 32, which is shown in FIG. 8, so that the back of the prosthetic hand is displaced in the direction of the upper part 10. As a result, the restoring element 40 attached to the underside is stretched, while the restoring element 40 on the top is relaxed. The medially and laterally arranged restoring elements 40 are also slightly displaced; the deformation only contributes slightly, if at all, to an expansion and thus to the generation of a restoring force in the direction of the starting position according to FIG. Due to the ring, which is formed on the outside around the joint socket 35, the restoring elements 40 remain aligned with the guide rails 45, so that safe and reliable operation can take place.
In der Figur 10 ist in einer Schrägdraufsicht eine kombinierte Bewegung des Unterteils 20 relativ zu dem Oberteil 10 dargestellt. Der Gelenkkopf 34 an dem Unterteil 20 ist dabei sowohl um die zweite Schwenkachse 32 als auch um die Längserstreckung des Oberteils 10 verdreht, sodass sich der Gelenkkopf 34 aus der Gelenkpfanne 35 leicht herausgehoben hat. Dies ist an den verdrehen Rückstellelementen 40 zu erkennen. Bei einem Wegfall der äußeren Kräfte wird das Unterteil 20 in die Ausgangsstellung relativ zu dem Oberteil 10 zurück bewegt, sodass der Gelenkkopf 34 wieder in der Gelenkpfanne 35 vollständig aufgenommen wird. 10 shows a combined movement of the lower part 20 relative to the upper part 10 in an oblique top view. The joint head 34 on the lower part 20 is rotated both about the second pivot axis 32 and about the longitudinal extent of the upper part 10, so that the joint head 34 is slightly lifted out of the joint socket 35. This is due to the twisting Restoring elements 40 can be seen. When the external forces are eliminated, the lower part 20 is moved back into the starting position relative to the upper part 10, so that the joint head 34 is completely accommodated again in the joint socket 35.
In der Figur 11 ist eine Einzelteildarstellung der Ausführungsform gemäß der Figuren 8 bis 10 gezeigt. Die Prothesenhand als Unterteil 20 ist mehrteilig aufgebaut und weist einen Grundkörper ähnlich einer Handfläche mit daran befestigten Fingern und einem Daumenmodul auf. An dem proximalen Ende des Unterteils 20 ist der Gelenkkopf 34 angeordnet, der separat ausgebildet ist und entweder dauerhaft stoffschlüssig oder auswechselbar formschlüssig an dem Grundkörper festlegbar ist. Das Oberteil 10 ist ebenfalls mehrteilig aufgebaut und weist Aufnahmen für die Schienen 45 sowie für die Gelenkpfanne 35 auf. Die Komponenten sind steckbar und fixierbar und beispielsweise durch Schrauben oder ähnliche Befestigungseinrichtungen aneinander festlegbar. Ebenso können die Führungsschienen 45 in dem Oberteil 10 über Schrauben oder andere Befestigungselemente fixiert werden. Sowohl der Gelenkkopf 34 als auch die Gelenkpfanne 35 sind als Eigelenk oder Ellipsoidgelenk ausgebildet, sodass sich eine Tätigkeit in mehreren Ebenen um mehrere Achsen, vorliegend um zwei Achsen leicht erreichen lässt. Die Hauptbeweglichkeit erfolgt, um die zweite Schwenkachse 32 entlang der Längserstreckung des Ellipsoidgelenkes. 11 shows an individual part representation of the embodiment according to FIGS. 8 to 10. The prosthetic hand as a lower part 20 is constructed in several parts and has a base body similar to a palm with fingers attached to it and a thumb module. At the proximal end of the lower part 20, the joint head 34 is arranged, which is designed separately and can be fixed to the base body either permanently in a materially bonded manner or in a replaceable form-fitting manner. The upper part 10 is also constructed in several parts and has receptacles for the rails 45 and for the joint socket 35. The components are pluggable and fixable and can be secured to one another, for example, using screws or similar fastening devices. Likewise, the guide rails 45 can be fixed in the upper part 10 using screws or other fastening elements. Both the joint head 34 and the joint socket 35 are designed as an egg joint or ellipsoid joint, so that activity in several planes around several axes, in this case around two axes, can be easily achieved. The main mobility occurs around the second pivot axis 32 along the longitudinal extent of the ellipsoid joint.
In der Figur 12 ist eine perspektivische Einzeldarstellung der Führungsschienen 45 mit dem Rückstellelement 40 und der Verstelleinrichtung 50 dargestellt. In dieser Ausführungsform weist die Führungsschiene 45 an ihren oberen, nach innen ragenden Schienenteilen nach unten gerichtete Formschlusselemente 46 in Gestalt von Zähnen auf, die in den Darstellungen in der Figur 13 deutlicher zu erkennen sind. Die Darstellungen in der Figur 13 zeigen eine Schnittdarstellung ohne das Rückstellelement. Die Verstelleinrichtung 50 ist an dem Rückstellelement 40 fixiert und wird durch die Zugspannung in dem vorgespannten Rückstellelement 40 nach oben gegen die Formschlusselemente 46 gedrückt. Die Verstelleinrichtung 50 weist seitlich über das Rückstellelement 40 herausstehende Vorsprünge ähnlich dem Sicherungsstift auf und kann durch Herunterdrücken außer Eingriff mit den Formschlusselementen 46 gebracht werden. Die Verstelleinrichtung 50 wird dann an die gewünschte Position verschoben und losgelassen, sodass die seitlichen Vorsprünge, wie in der unteren Darstellung der Figur 13 gezeigt, wieder in Eingriff mit den Formschlusselementen 46 treten. 12 shows a perspective individual view of the guide rails 45 with the restoring element 40 and the adjusting device 50. In this embodiment, the guide rail 45 has downwardly directed positive locking elements 46 in the form of teeth on its upper, inwardly projecting rail parts, which can be seen more clearly in the illustrations in FIG. The illustrations in Figure 13 show a sectional view without the restoring element. The adjusting device 50 is fixed to the restoring element 40 and is pressed upwards against the positive locking elements 46 by the tensile stress in the prestressed restoring element 40. The adjusting device 50 has projections similar to the locking pin that protrude laterally beyond the restoring element 40 and can be brought out of engagement with the positive locking elements 46 by pressing down. The adjusting device 50 is then moved to the desired position and released so that the side Projections, as shown in the lower illustration of Figure 13, come into engagement with the form-fitting elements 46 again.
In den Figuren 14 und 15 sind ein Rückstellelement 40 mit einer Verstelleinrichtung 50 und einem verschieblich auf dem Rückstellelement 40 angeordneten Sicherungsstift 41 dargestellt. Der Sicherungsstift 41 ist stufenlos verlagerbar und an dem Rückstellelement 40 fixierbar ausgebildet. Der Sicherungsstift 41 begrenzt die wirksame Länge des Rückstellelementes 40 oder ermöglicht eine Veränderung der Vorspannung des elastischen Elementes des Rückstellelementes 40. Die Verstelleinrichtung 50 weist eine über die nicht dargestellte Führungsschiene 45 hinausragende Bedienfläche auf, die innerhalb der zentralen Ausnehmung der Führungsschiene 45 verschieblich geführt werden kann. Seitlich davon ragen die korrespondierend zu den Formschlusselementen 46 geformten Vorsprünge über die Breite des Rückstellelementes 40 hinaus, um mit den Formschlusselementen 46 in Eingriff treten zu können. 14 and 15 show a restoring element 40 with an adjusting device 50 and a locking pin 41 displaceably arranged on the restoring element 40. The locking pin 41 is infinitely displaceable and designed to be fixable on the restoring element 40. The locking pin 41 limits the effective length of the restoring element 40 or enables the pretension of the elastic element of the restoring element 40 to be changed. The adjusting device 50 has an operating surface which projects beyond the guide rail 45, not shown, and which can be guided displaceably within the central recess of the guide rail 45 . To the side of this, the projections shaped corresponding to the form-fitting elements 46 protrude beyond the width of the restoring element 40 in order to be able to engage with the form-fitting elements 46.
In der Figur 16 sind Einzeldarstellungen des Rückstellelementes 40 gezeigt, bei denen sowohl ein elastisches Element 43 als auch eine Begrenzungseinrichtung 60 dargestellt sind. In den beiden linken Figuren sind in einer Seitenansicht und in einer Draufsicht ein Rückstellelement 40 mit einer Begrenzungseinrichtung 60 aus einem flexiblen, nicht elastischen Material gezeigt, an das sich ein elastisches Element 43 anschließt. Das elastische Element 43 weist ebenfalls die Form eines Gurtes auf und ist beispielsweise proximal zu der Begrenzungseinrichtung 60 angeordnet. Wird eine nicht dargestellte Verstelleinrichtung in den Bereich der Begrenzungseinrichtung 60 verlagert und dort beispielsweise formschlüssig mit einer der Führungsschienen verriegelt, findet keine elastische Verlagerung des Unterteils relativ zu dem Oberteil in Zugrichtung statt. Eine Verlagerung in Richtung auf das elastische Element 43 oder die elastischen Abschnitt ist jedoch möglich. Wird die nicht dargestellte Verstelleinrichtung in den Bereich des elastischen Elementes 43 oder des elastischen Abschnittes 43 verlagert, kann eine Verschwenkung des Oberteils relativ zu dem Unterteil aufgrund der Längung des elastischen Elementes 43 erfolgen. 16 shows individual representations of the restoring element 40, in which both an elastic element 43 and a limiting device 60 are shown. In the two left figures, a side view and a top view show a restoring element 40 with a limiting device 60 made of a flexible, non-elastic material, to which an elastic element 43 is connected. The elastic element 43 also has the shape of a belt and is arranged, for example, proximal to the limiting device 60. If an adjusting device, not shown, is moved into the area of the limiting device 60 and is locked there, for example in a form-fitting manner, with one of the guide rails, no elastic displacement of the lower part takes place relative to the upper part in the pulling direction. However, a shift towards the elastic element 43 or the elastic section is possible. If the adjusting device, not shown, is displaced into the area of the elastic element 43 or the elastic section 43, the upper part can be pivoted relative to the lower part due to the elongation of the elastic element 43.
Zwei weitere Ausgestaltungen des Rückstellelementes 40 sind in den beiden rechten Darstellungen in der Figur 16 in Seitenansicht gezeigt, die eine parallele Anordnung oder Parallelschaltung eines elastischen Elementes 43 und einer Begrenzungseinrichtung 60 zeigen. In der oberen Darstellung sind die beiden Komponenten an ihren beiden Enden miteinander verbunden, wobei die Begrenzungseinrichtung 60 länger als das elastische Element 43 ist. Eine Dehnung des elastischen Elementes 43 ist dann nur soweit möglich, bis der Gurt als Begrenzungseinrichtung 60 maximal gestreckt ist. In der unteren Darstellung ist die Begrenzungseinrichtung 60 kürzer als das elastische Element 43 und beispielsweise auf der Oberseite des elastischen Elementes 43 aufgenäht, wodurch der gleiche Effekt wie in der linken Darstellung erzielt wird. Two further embodiments of the restoring element 40 are shown in side view in the two right-hand illustrations in FIG. 16, which show a parallel arrangement or parallel connection of an elastic element 43 and one Limiting device 60 show. In the illustration above, the two components are connected to one another at both ends, with the limiting device 60 being longer than the elastic element 43. Stretching of the elastic element 43 is then only possible until the belt as a limiting device 60 is stretched to the maximum. In the illustration below, the limiting device 60 is shorter than the elastic element 43 and is sewn, for example, on the top of the elastic element 43, whereby the same effect is achieved as in the illustration on the left.
In der Figur 17 ist in einer perspektivischen Darstellung eine Protheseneinrichtung einer unteren Extremität dargestellt. Die Prothese bildet eine orthopädietechnische Gelenkeinrichtung mit einem Oberteil 10 in Form eines Prothesenunterschenkels mit einer proximalen Befestigungseinrichtung zur Festlegung des Prothesenunterschenkels an einem Oberschenkelschaft. Innerhalb des Prothesenunterschenkels ist ein Prothesenkniegelenk mit einem Aktuator oder einem Dämpfer angeordnet. In dem distalen Bereich des Oberteils 10 ist ein Gelenk 30 ausgebildet, das einen Prothesenfuß als Unterteil 20 schwenkbar mit dem Oberteil 10 verbindet. Das Gelenk 30 ist beispielsweise als Kugelgelenk oder Ellipsoidgelenk ausgebildet, sodass zwei Schwenkachsen, die nicht dargestellt sind, ausgebildet werden. Der Prothesenfuß als Unterteil 20 kann eine Verschwenkung innerhalb der Sagittalebene nach anterior und posterior sowie eine Verschwenkung innerhalb der Frontalebene nach medial und lateral ausführen. An der Außenseite sowohl des Oberteils 10 als auch des Unterteils 20 sind insgesamt vier Rückstellelemente 40 angeordnet, die wie oben beschrieben aufgebaut sind und das Unterteil 20 elastisch in Richtung auf das Oberteil 10 vorspannen. Eine Verschwenkung aus der dargestellten Ausgangsstellung in eine der möglichen Verschwenkrichtungen hat zur Folge, dass zumindest ein Rückstellelement 40 gedehnt wird, wodurch eine Rückstellkraft in Richtung auf die Ausgangsstellung ausgeübt wird. Die Rückstellkraft ist einstellbar, wie oben ausgeführt. Grundsätzlich ist auch eine Begrenzungseinrichtung zur Limitierung der maximalen Verschwenkung in die jeweilige Richtung möglich und vorgesehen. 17 shows a perspective view of a prosthetic device for a lower extremity. The prosthesis forms an orthopedic joint device with an upper part 10 in the form of a prosthetic lower leg with a proximal fastening device for fixing the prosthetic lower leg to a femoral shaft. A prosthetic knee joint with an actuator or a damper is arranged within the prosthetic lower leg. In the distal region of the upper part 10, a joint 30 is formed, which pivotally connects a prosthetic foot as a lower part 20 to the upper part 10. The joint 30 is designed, for example, as a ball joint or ellipsoid joint, so that two pivot axes, which are not shown, are formed. The prosthetic foot as a lower part 20 can pivot anteriorly and posteriorly within the sagittal plane and pivot medially and laterally within the frontal plane. A total of four restoring elements 40 are arranged on the outside of both the upper part 10 and the lower part 20, which are constructed as described above and bias the lower part 20 elastically towards the upper part 10. A pivoting from the illustrated starting position into one of the possible pivoting directions results in at least one restoring element 40 being stretched, whereby a restoring force is exerted in the direction of the starting position. The restoring force is adjustable, as explained above. In principle, a limiting device for limiting the maximum pivoting in the respective direction is also possible and provided.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung mit einem Oberteil (10) und einem Unterteil (20), zwischen denen ein Gelenk (30) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (30) zumindest zwei Schwenkachsen (31 , 32) ausbildet, die nicht parallel zueinander orientiert sind und dass zumindest ein Rückstellelement (40) an dem Oberteil (10) und dem Unterteil (20) befestigt ist, wobei das Rückstellelement (40) ein elastisches Element (43) aufweist, das bei einer Verschwenkung des Oberteils (10) relativ zu dem Unterteil (20) aus einer Ausgangsstellung eine Rückstellkraft in Richtung auf die Ausgangsstellung ausübt. 1 . Orthopedic joint device with an upper part (10) and a lower part (20), between which a joint (30) is formed, characterized in that the joint (30) forms at least two pivot axes (31, 32) which are not oriented parallel to one another and that at least one restoring element (40) is attached to the upper part (10) and the lower part (20), the restoring element (40) having an elastic element (43) which, when the upper part (10) is pivoted relative to the lower part (20) exerts a restoring force from a starting position in the direction of the starting position.
2. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (30) einen Gelenkkopf (34) und eine Gelenkpfanne (35) aufweist und als Kugelgelenk oder Ellipsoidgelenk ausgebildet ist. 2. Orthopedic joint device according to claim 1, characterized in that the joint (30) has a joint head (34) and a joint socket (35) and is designed as a ball joint or ellipsoid joint.
3. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (31 , 32) senkrecht zueinander orientiert ausgebildet sind. 3. Orthopedic joint device according to claim 1 or 2, characterized in that the pivot axes (31, 32) are designed to be oriented perpendicular to one another.
4. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (30) zumindest einen translatorischen Freiheitsgrad (33) aufweist. 4. Orthopedic joint device according to one of the preceding claims, characterized in that the joint (30) has at least one translational degree of freedom (33).
5. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rückstellelemente (40) an dem Oberteil (10) und dem Unterteil (20) befestigt und in unterschiedlichen, insbesondere entgegengesetzten Richtungen wirksam angeordnet sind. 5. Orthopedic joint device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of restoring elements (40) are attached to the upper part (10) and the lower part (20) and are effectively arranged in different, in particular opposite, directions.
6. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (40) als Zugelement, Gurt, Band oder Elastomer ausgebildet ist und zumindest eine zugstarre, flexibele Komponente () aufweist. 6. Orthopedic joint device according to one of the preceding claims, characterized in that the restoring element (40) is designed as a tension element, belt, band or elastomer and has at least one rigid, flexible component ().
7. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (40) lösbar an dem Oberteil (10) und/oder dem Unterteil (20) befestigt ist. 7. Orthopedic joint device according to one of the preceding claims, characterized in that the restoring element (40) is releasably attached to the upper part (10) and / or the lower part (20).
8. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rückstellelement (40) eine Verstelleinrichtung (50) zur Einstellung der Rückstellkraft zugeordnet ist. 8. Orthopedic joint device according to one of the preceding claims, characterized in that the restoring element (40) is assigned an adjusting device (50) for adjusting the restoring force.
9. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (50) verlagerbar und fixierbar an dem Rückstellelement (40), dem Oberteil (10) und/oder dem Unterteil (20) gelagert ist. 9. Orthopedic joint device according to claim 8, characterized in that the adjusting device (50) is displaceably and fixably mounted on the restoring element (40), the upper part (10) and / or the lower part (20).
10. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (50) in diskreten Schritten oder kontinuierlich verlagerbar an dem Oberteil (10) und/oder dem Unterteil (20) gelagert ist. 10. Orthopedic joint device according to one of claims 8 or 9, characterized in that the adjusting device (50) is mounted in discrete steps or continuously displaceable on the upper part (10) and / or the lower part (20).
11. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (50) motorisch angetrieben ist. 11. Orthopedic joint device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the adjusting device (50) is motor-driven.
12. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Begrenzungseinrichtung (60) zur Begrenzung einer Verschwenkung um zumindest eine der Schwenkachsen (31 , 32) verstellbar an dem Rückstellelement (40), dem Oberteil (10) und/oder dem Unterteil (20) gelagert ist. 12. Orthopedic joint device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one limiting device (60) for limiting pivoting about at least one of the pivot axes (31, 32) is adjustable on the restoring element (40), the upper part (10) and / or the lower part (20) is stored.
13. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (60) als flexibles, zugstarres Element, insbesondere als Gurt, Band oder Kabel, oder als ein Schieber oder Formschlusselement (41)ausgebildet ist. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Prothesenhandgelenk oder als Prothesenknöchelgelenk ausgebildet ist. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (40) das Oberteil (10) an dem Unterteil (20) befestigt. Orthopädietechnische Gelenkeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (40) eine Rückstellkraft bei einer Verschwenkung um jede Schwenkachse (31 , 32) in Richtung auf die Ausgangsstellung ausübt. 13. Orthopedic joint device according to claim 12, characterized in that the limiting device (60) is a flexible, rigid Element, in particular as a belt, band or cable, or as a slide or positive locking element (41). Orthopedic joint device according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a prosthetic wrist or as a prosthetic ankle joint. Orthopedic joint device according to one of the preceding claims, characterized in that the restoring element (40) fastens the upper part (10) to the lower part (20). Orthopedic joint device according to one of the preceding claims, characterized in that the restoring element (40) exerts a restoring force when pivoting about each pivot axis (31, 32) in the direction of the starting position.
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