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Künstlicher Fuß und Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines künstlichen Fußes - Dokument DE102006004132A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006004132A1 09.08.2007
Titel Künstlicher Fuß und Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines künstlichen Fußes
Anmelder Otto Bock HealthCare IP GmbH & Co. KG, 37115 Duderstadt, DE
Erfinder Mosler, Lüder, Dr., 37115 Duderstadt, DE;
Pusch, Martin, 37115 Duderstadt, DE;
Zarling, Sven, 37115 Duderstadt, DE
Vertreter GRAMM, LINS & PARTNER GbR, 38122 Braunschweig
DE-Anmeldedatum 27.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006004132
Offenlegungstag 09.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.2007
IPC-Hauptklasse A61F 2/66(2006.01)A, F, I, 20060127, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61F 2/68(2006.01)A, L, I, 20060127, B, H, DE   
Zusammenfassung Bei einem künstlichen Fuß mit einer sich von einem Fersenbereich zu einem Zehenbereich erstreckenden Längsachse, einer Länge, einer Breite und einer Höhe, einem Anschluss zu einem Unterschenkelteil (14), einer in Richtung der Höhe oberen Stützstruktur (3), einer sich vom Fersenbereich in den Zehenbereich erstreckenden elastischen Sohlenstruktur (2) und einem zwischen der oberen Stützstruktur (3) und der Sohlenstruktur (2) angeordneten elastischen Verbindungselement (10), wird der Abrollvorgang komfortabel gesteuert und dennoch ein sicheres Standgefühl dadurch erreicht, die obere Stützstruktur (3) etwa in der Mitte des Fußes bezüglich seiner Länge mit der Sohlenstruktur (2) mittels einer Kopplungsanordnung (4) verbunden ist, die eine relative Kippbewegung zwischen Stützstruktur (3) und Sohlenstruktur (2) erlaubt und dabei den Abstand zwischen Stützstruktur (3) und Sohlenstruktur (2) in der Mitte der Kopplungsanordnung (4) zumindest bei einer Gewichtsbelastung im Stand des Patienten konstant hält.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen künstlichen Fuß mit einer sich von einem Fersenbereich zu einem Zehenbereich erstreckenden Längsachse, einer Länge, einer Breite und einer Höhe, einem Anschluss zu einem Unterschenkelteil, einer in Richtung der Höhe oberen Stützstruktur, einer sich vom Fersenbereich in den Zehenbereich erstreckenden elastischen Sohlenstruktur und einem zwischen der oberen Stützstruktur und der Sohlenstruktur angeordneten elastischen Verbindungselement.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines künstlichen Fußes in Abhängigkeit von der Bewegung eines Unterschenkelteils eines Patienten.

Es ist bekannt, einen künstlichen Fuß an einem Unterschenkelteil eines Patienten so anzubringen, dass der Fußaufbau ohne ein Gelenk im Bereich des natürlichen Knöchelgelenks auskommt. Die Abrollbewegung des Fußes beim Gehen wird dabei durch entsprechende elastische Ausbildungen des Fußaufbaus erreicht.

Durch US 5,993,488 ist ein Fußaufbau bekannt, der aus einer oberen Anschlussplatte, einer fest mit der Anschlussplatte verbundenen Knöchelplatte und einer etwas gewölbt geformten Sohlenplatte besteht. Die Sohlenplatte weist dabei etwa die Länge des künstlichen Fußes auf und ist in Längsrichtung flexibel. Die Knöchelplatte ist kürzer ausgebildet und liegt im Wesentlichen parallel zur Sohlenplatte. Zwischen der Knöchelplatte und der Sohlenplatte befindet sich ein Schaumstoffblock aus einem relativ festen, jedoch elastischen Schaumstoff. Der Schaumstoffblock weist eine Querschnittsfläche für einen horizontalen Schnitt auf, der der Querschnittsfläche der Knöchelplatte etwa entspricht, sodass der Schaumstoffblock den Zwischenraum zwischen Knöchelplatte und Sohlenplatte über die gesamte Größe der Knöchelplatte ausfüllt. Die durch Klebung miteinander verbundenen Teile werden durch ein um die Sohlenplatte und die Knöchelplatte mit dem dazwischen liegenden Schaumstoffblock geschlungenes Band gegen eine Delaminierung gesichert. Dieser Aufbau des Fußes ermöglicht eine Komprimierung des Schaumstoffblocks, sodass durch eine Gewichtsverlagerung von hinten nach vorn eine Verschiebung der Kraftübertragung von der Knöchelplatte auf die Sohlenplatte in entsprechender Weise erfolgt. Dies kann für den Gehvorgang, also für das Abrollen über den Fuß, sinnvoll sein, führt jedoch zu einem unsicheren Gefühl beim Stehen, wenn leichte Gewichtsverlagerungen zu entsprechenden Verlagerungen der Krafteinleitung zwischen Knöchelplatte und Sohlenplatte führen. Es entsteht für den Patienten dabei ein unsicheres „schwimmendes" Gefühl, da kein definierter Punkt für die Einleitung der Gewichtskräfte in die Fußkonstruktion existiert. Dies gilt auch für seitliche Gewichtsverlagerungen und für Gewichtsverlagerungen in Zwischenrichtungen schräg zur Längsachse des Fußes.

Durch die US 4,446,580 ist eine Fußkonstruktion bekannt, bei der ein rohrförmiges Unterschenkelteil über ein bezüglich seiner Längsachse nach vorn versetztes Drehgelenk mit einer Basisplatte verbunden ist. Das Unterschenkelteil wird an relativ zu einer gelenkig an der Basisplatte befestigten Führungsstange geführt, wobei die Schwenkbewegung des Unterschenkelteils um das Drehgelenk in der Basisplatte mittels plastischer Dämpfer bedämpft wird. Die Basisplatte ist fest in einer Ausnehmung eines massiv ausgebildeten künstlichen Fußes verankert. Eine elastisch federnde Sohlenstruktur und eine damit verbundene Fersenauftrittsdämpfung sind nicht vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bewegung des künstlichen Fußes zu ermöglichen, die einerseits ein gleichmäßiges Abrollen ermöglicht und andererseits auch für den Stand ein sicheres Gefühl vermittelt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein künstlicher Fuß der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die obere Stützstruktur etwa in der Mitte des Fußes bezüglich seiner Länge mit der Sohlenstruktur mittels einer Kopplungsanordnung verbunden ist, die eine relative Kippbewegung zwischen Stützstruktur und Sohlenstruktur erlaubt und dabei den Abstand zwischen Stützstruktur und Sohlenstruktur in der Mitte der Kopplungsanordnung zumindest bei einer Gewichtsbelastung im Stand des Patienten konstant hält.

Zur Lösung der Aufgabe ist ferner ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Unterschenkelteils mittels einer Stützstruktur in eine elastische Sohlenstruktur an einer Einleitungsstelle in einem auf die Länge bezogenen Mittenbereicht des Fußes mehrachsig gelenkig so eingeleitet wird, dass zumindest beim Stehen des Patienten keine Änderung des Abstandes zwischen Stützstruktur und Sohlenstruktur an der Einleitungsstelle eintritt und dass im Fersenbereich die Bewegung der elastischen Sohlenstruktur in Richtung auf die Stützstruktur elastisch bedämpft und in Richtung von der Stützstruktur weg begrenzt wird.

Erfindungsgemäß wird die Übertragung der Kräfte des Unterschenkelteils auf die Sohlenstruktur an einer definierten Einleitungsstelle vorgenommen, an der die Stützstruktur mit der Sohlenstruktur mehrachsig gelenkig so verbunden ist, dass eine relative Kippbewegung zwischen Stützstruktur und Sohlenstruktur elastisch bedämpft möglich ist, der Abstand zwischen Stützstruktur und Sohlenstruktur in der Mitte der Kopplungsanordnung an der Einleitungsstelle zumindest beim Stehen des Patienten unverändert bleibt, sodass die Krafteinleitung unverändert an der Einleitungsstelle, d.h. in der Fußmitte, verbleibt.

Dies gilt prinzipiell auch für den Abrollvorgang beim Gehen. Dabei ist es allerdings möglich, durch eine Abstandsverringerung durch höhere, beim Gehen auftretende Kompressionskräfte an der Einleitungsstelle eine geringfügige Verlagerung des Krafteinleitungspunktes nach hinten zu ermöglichen, da der zwischen der Stützstruktur und der Sohlenstruktur wirksame Kraftvektor durch die Kippbewegung der Stützstruktur nach vorne etwas nach hinten wandert. Dies führt zu einem komfortablen Abrollvorgang und zu einem Gefühl erhöhter Sicherheit beim Abrollen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen künstlichen Fußes ist die Kopplungsanordnung als Gelenkanordnung ausgebildet und beispielsweise durch einen Zylinder gebildet, der durch Kippmomente auf einem Teil seines Querschnitts komprimierbar ist, jedoch durch die beim Stehen auftretende Kraft nicht in seiner Länge komprimiert wird. Diese Komprimierung, die zu einer Verringerung der Länge des Zylinders führt, wird nur durch höhere Kräfte, wie sie beim Gehvorgang auftreten, zugelassen.

Das elastische Verbindungselement ist bei dem erfindungsgemäßen künstlichen Fuß nur im Fersenbereich angeordnet, erstreckt sich also regelmäßig nicht über die gesamte Länge der Stützstruktur. Das elastische Verbindungselement kann eine gebogene Blattfeder oder eine andere Federanordnung sein, ist jedoch bevorzugt ein elastisches Polster aus einem Kunststoff-Schaummaterial.

Die Begrenzungseinrichtung ist vorzugsweise ein flexibles und vorzugsweise unelastisches Band, das bei zunehmendem Abstand der oberen Stützstruktur von der Sohlenstruktur spannbar ist, also insbesondere beim Abrollen des künstlichen Fußes über den Zehenbereich.

Das flexible Band ist dabei vorzugsweise mit einer Umlenkung durch das Polster geführt, sodass zum Spannen des Bandes eine elastische Verdrängung von Material des Polsters erforderlich ist. Somit ist es möglich, den Vorfußwiderstand beim Abrollen über den Vorfuß durch die Führung des flexiblen Bandes durch das Polster bzw. um das Polster herum zu steuern und so auf die Bedürfnisse des Patienten anzupassen.

Die obere Stützstruktur besteht vorzugsweise aus einem starren Material, zumindest aber aus einem Material, dessen Elastizität deutlich geringer ist als die Elastizität der Sohlenstruktur.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fußes ist die Gelenkanordnung am zehenseitigen Ende der oberen Stützstruktur angeordnet. Anders ausgedrückt endet die obige Stützstruktur zweckmäßigerweise an der Gelenkanordnung.

In einer konstruktiv bevorzugten Ausführungsform weist die obere Stützstruktur eine Unterseite auf, die von dem zehenseitigen Ende relativ zu der Sohlenstruktur ansteigt, sodass sie am fersenseitigen Ende einen größeren Abstand zur Sohlenstruktur aufweist als im Bereich der Kopplungsanordnung.

Für eine einfache Montage des erfindungsgemäßen künstlichen Fußes ist es zweckmäßig, wenn das elastische Polster einen horizontalen Schlitz aufweist, in den die Sohlenstruktur eingeschoben ist. Das die Begrenzungseinrichtung bildende flexible Band ist vorzugsweise um die Unterseite der Sohlenstruktur geschlungen. Die obere Stützstruktur kann dann vorzugsweise ein von dem Band an seiner Oberseite umschlingbaren Ansatz aufweisen.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

1 – eine schematische Darstellung des konstruktiven Aufbaus eines erfindungsgemäßen künstlichen Fußes in einer ersten Ausführungsform

2 – ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung eines als Begrenzungseinrichtung dienenden flexiblen, jedoch unelastischen Bandes

3 – eine modifizierte Anordnung des Bandes zur Steuerung des Vor fußwiderstandes beim Abrollen

4 – eine schematische Darstellung gemäß 1 für eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen künstlichen Fußes

5 bis 7 – drei Phasen für die Montage des künstlichen Fußes gemäß 1

8 – eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen künstlichen Fußes

9 – eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen künstlichen Fußes

10 – eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen künstlichen Fußes und

11 – eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen künstlichen Fußes.

1 lässt in gestrichelter Darstellung die Umrisse einer kosmetischen Hülle 1 eines künstlichen Fußes erkennen. Im Wesentlichen über die gesamte Länge des Fußes erstreckt sich eine Sohlenstruktur 2, die in einem Zehenbereich von unten gesehen eine konvexe Wölbung aufweist, die etwa in der Mitte des Fußes in eine konkave Wölbung übergeht und sich bis zu einem Fersenbereich erstreckt. Die Sohlenstruktur 2 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer flächigen, streifenförmigen, langgestreckten Sohlenfeder 21. Etwa in der Mitte des Fußes ist die Sohlenstruktur 2 mit einem vorderen Ende einer Stützstruktur 3 über eine durch eine Gelenkanordnung 4 gebildete Kopplungsanordnung verbunden. Die Gelenkanordnung 4 besteht aus einem Kunststoffzylinder 5, der sich mit einer unteren Stirnfläche an der Sohlenstruktur 2 und mit einer oberen Stirnfläche an der Unterseite der Stützstruktur 3 abstützt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Gelenkanordnung 4 durch eine Stiftanordnung 6 ergänzt, die an ihren beiden Enden Kugelköpfe 7, 8 aufweist. Die Kugelköpfe 7, 8 stützen sich an der Sohlenstruktur 2 einerseits und an der Stützstruktur 3 andererseits ab und erhöhen die Stabilität der Verbindung zwischen der Stützstruktur 3, dem Zylinder 5 und der Sohlenstruktur 2, ohne eine relative Kippbarkeit von Stützstruktur 3 relativ zu der Sohlenstruktur 2 zu behindern.

Die relative Kippbarkeit ergibt sich aus einer elastischen Ausbildung des Zylinders 5 derart, dass der Zylinder 5 durch Schrägstellungen der Stützstruktur 3 relativ zur Sohlenstruktur 2 auf einem Teil seines Querschnitts durch die Gewichtskräfte des Patienten eindrückbar ist, wobei der im Querschnitt diametral gegenüber liegende Teil des Zylinders 5 sich ausdehnt, sodass die mittlere Höhe des Zylinders 5, also der resultierende mittlere Abstand zwischen Stützstruktur 3 und Sohlenstruktur 2 im Bereich der Gelenkanordnung 4 konstant bleibt.

Eine Verringerung des mittleren Abstandes wird aufgrund der Ausbildung des Zylinders 5 nur durch höhere Kräfte zugelassen, wie sie an der Gelenkanordnung 4 beim Abrollen des Fußes während des Gehvorganges auftreten.

Die Stützstruktur 3 weist eine Unterseite 9 auf, die von der Gelenkanordnung 4 zum Fersenbereich relativ zur Sohlenstruktur 2 ansteigend ausgebildet ist, sodass der Abstand zwischen Stützstruktur 3 und Sohlenstruktur 2 ausgehend von der Gelenkanordnung 4 zum Fersenbereich hin zunimmt. Im Fersenbereich ist zwischen der Stützstruktur 3 und der Sohlenstruktur 4 ein elastisches Verbindungselement 10 in Form eines elastischen Polsters 101 angeordnet. In dem elastischen Polster 101 ist eine Begrenzungseinrichtung in Form eines flexiblen Bandes 11 geführt, durch das ein maximaler Abstand zwischen Stützstruktur 3 und Sohlenstruktur 2 im Bereich des Bandes 11 festgelegt wird, wie anhand der 2 und 3 noch näher erläutert wird.

Die Stützstruktur weist an ihrer Oberseite einen Justierzapfen 12 auf, mit dem eine Verbindung zu einem entsprechenden Unterschenkelteil einer Unterschenkelprothese befestigbar ist.

2 lässt erkennen, dass das flexible, aber unelastische Band innerhalb des elastischen Polsters 10 geführt ist und die Unterseite der Sohlenstruktur 2 umschlingt. Zur Aufnahme der Sohlenstruktur 2 ist das elastische Polster 10 mit einem durchgehenden horizontalen Schlitz 12 versehen, der in 1 gepunktet dargestellt ist.

Das endlos ausgebildete Band 11 umschlingt einen zylindrischen Ansatz 13 an der Unterseite der Stützstruktur 2.

2 zeigt den gespannten Zustand des Bandes 11 im Zustand des maximalen Abstandes zwischen Stützstruktur 3 und Sohlenstruktur 2. Es ist erkennbar, dass bei einem Fersenauftritt das elastische Polster 10 komprimierbar ist, wodurch das flexible Band 11 aus dem gespannten Zustand in einen Falten wertenden, schlaffen Zustand übergeht. Bei der anschließenden Expansion des elastischen Polsters 10 bzw. bei der Belastung des Vorfußbereiches der Sohlenstruktur 2 wird das flexible Band 11 wieder in die in 2 dargestellte gespannte Position verbracht.

Der 2 ist ferner zu entnehmen, dass die Unterseite 9 der Stützstruktur 3 dachförmig ausgebildet ist und dass das elastische Polster 10 mit einer entsprechenden dachförmigen Oberseite an der dachförmigen Unterseite 9 der Stützstruktur 3 anliegt und dort beispielsweise verklebt werden kann.

Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft das Band 11 zwischen der Sohlenstruktur 2 und dem Ansatz 13 innerhalb des elastischen Polsters auf einer gebogenen Linie. Zur Ausübung der Begrenzungsfunktion für den maximalen Abstand zwischen Stützstruktur 3 und Sohlenstruktur 2 wird das Band 11 so gespannt, dass es zwischen dem Ansatz 13 und den seitlichen Kanten der Sohlenstruktur 2 eine gerade Linie ausbildet. Hierfür muss das Band 11 Bereiche des elastischen Polsters 10 seitlich komprimieren, sodass eine elastische Bedämpfung der Abstandsvergrößerung zwischen Sohlenstruktur 2 und Stützstruktur 3 bei einer Vorfußbelastung der Sohlenstruktur 2 entsteht. Die Abrollbewegung über den Vorfuß der Sohlenstruktur 2 wird somit mit einem erhöhten Widerstand möglich, sodass durch die Anordnung des flexiblen Bandes 11 eine Steuerung des Vorfußwiderstandes des künstlichen Fußes möglich ist.

Die in 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausführungsform nur dadurch, dass die Stützstruktur 3 einstückig in ein Unterschenkelteil 14 übergeht, sodass keine Verbindung zwischen Unterschenkelteil 14 und Stützstruktur 3 hergestellt werden muss.

Die Montage des erfindungsgemäßen künstlichen Fußes erfolgt durch Verbindung der Stützstruktur 3 mit der Sohlenstruktur 2 über die Gelenkanordnung 4, wodurch sich ein nach hinten öffnender Fersenbereich ergibt. In den konisch geöffneten Zwischenraum zwischen Stützstruktur 3 und Sohlenstruktur 2 wird das elastische Polster 10 eingeführt, indem die Sohlenstruktur 2 mit ihrem hinteren Ende in den zur Aufnahme dienenden Schlitz 12 eingeschoben wird, wie dies 6 in einer Zwischenstellung zeigt. Beim weiteren Einschieben des elastischen Polsters 10 wird das flexible Band 11, das aus der Oberseite des elastischen Polsters 10 mit einer Schlinge herausragt, über den in den 5 bis 7 nicht dargestellten Ansatz 13 geschoben. Nach dem vollständigen Aufschieben des elastischen Polsters 10 unter Montage der Begrenzungseinrichtung in Form des geschlossen umlaufenden flexiblen, aber unelastischen Bandes 11 kann das elastische Polster 10 durch eine aushärtende Verklebung mit der Stützstruktur 3 und ggf. der Sohlenstruktur 2 verbunden werden.

Die dachförmige Ausbildung der Unterseite 9 der Stützstruktur 3 und die entsprechende dachförmige Ausbildung der Oberseite des elastischen Polsters 10 bewirkt eine automatische Zentrierung des elastischen Polsters 10 in Verbindung mit der durch das Einschieben der Sohlenstruktur 2 in den Aufnahmeschlitz 12 bewirkten Führung.

7 lässt – ebenso wie 1 und 4 – erkennen, dass der unter die Sohlenstruktur 2 ragende Teil des elastischen Polsters 10 als Auftrittsdämpfer für die Sohlenstruktur 2 beim Fersenauftritt dienen kann. Eine etwaige Formengebung des elastischen Polsters 10 an dieser Unterseite begünstigt den Abrollvorgang beim Fersenauftritt.

Die in den dargestellten Ausführungsbeispielen durch den Zylinder 5 gebildete Gelenkanordnung kann auch in anderer Weise ausgeführt werden, beispielsweise in Form einer Kugelkalotte, die mit einer entsprechenden Kugelpfanne zusammenwirkt, um so die kippbare Verbindung zwischen Stützstruktur 3 und Sohlenstruktur 2 herzustellen, ohne dabei den Abstand zwischen Stützstruktur 3 und Sohlenstruktur 2 an der Einleitungsstelle der Kraft, also im Bereich der Gelenkanordnung 4, beim Stehen des Patienten zu verändern. Aufgrund der höheren Kräfte beim Gehvorgang kann beispielsweise die Kugelkalotte aus einem durch diese Kräfte etwas eindrückbaren Kunststoff oder Hartgummi gebildet sein.

Die in 8 dargestellte dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen künstlichen Fußes weist ein elastisches Verbindungselement 10 zwischen Stützstruktur 3 und Sohlenstruktur 2 in Form einer Steuerfeder 102 auf. Die Steuerfeder ist als zweiarmiges Federteil ausgebildet und bildet mit einem Mittelstück 15 einen Teil der Gelenkanordnung 4. Dazu ist das Mittelstück an seiner Oberseite mit einer konkaven Wölbung versehen, in die eine entsprechende konvexe Wölbung des zehnseitigen Endes der Stützstruktur 3 aufliegt. Die Unterseite des Mittelstücks 15 ist zur Unterseite ebenfalls konkav gewölbt und liegt an einer entsprechenden konvexen Wölbung eines Kunststoffdämpfers 16 an. Die Gelenkanordnung 4 wird durch eine Stiftanordnung 6 zusammengehalten.

Die Steuerfeder 102 ist mit einem fersengerichteten Arm 17 am fersenseitigen Ende der Stützstruktur 3 mittels einer Feststellschraube 18 verbunden. Ein zehengerichteter Arm 19 der Steuerfeder 102 verläuft etwa parallel zum zehenseitigen Ende der Sohlenfeder 21. In diesem Bereich sind der zehengerichtete Arm 19 der Steuerfeder 102 und die Sohlenfeder 21 über einen elastischen Dämpfer 20 und zwei beiderseits des Dämpfers 20 angeordnete flexible, aber unelastische Haltebänder 22, 23 verbunden.

Beim Fersenauftritt während des Gehvorganges wird der fersengerichtete Arm 17 der Steuerfeder 102 nach unten, d.h. in Richtung auf das fersenseitige Ende der Sohlenfeder 21 elastisch verformt. Neben der den Fersenauftritt dämpfenden Verformung des fersengerichteten Arms 17 entsteht ein nach oben gerichtetes Drehmoment auf den zehengerichteten Arm 19 der Steuerfeder 102. Während der Fuß eine Plantarflexion bezüglich des Unterschenkelteils 14 ausführt, wird der Zehenbereich des Fußes durch den zehengerichteten Arm 19 der Steuerfeder 102 angehoben, wodurch das Abrollen des Fußes erleichtert wird.

Das flexible Halteband 23, das zwischen Mittelstück 15 und dem elastischen Dämpfer 20 angeordnet ist, ist ebenso wie der elastische Dämpfer 20 in Längsrichtung verstellbar, wie dies die Pfeile in 8 verdeutlichen. Eine Verschiebung des flexiblen Haltebands 23 von der hier dargestellten Mitte zwischen Mittelstück 15 und zehenseitigem Ende der Sohlenstruktur 2 führt zu einer Reduzierung der resultierenden Härte des fersengerichteten Arms 17 der Steuerfeder 102. Der Fersenauftritt wird weicher bedämpft. Unabhängig davon wirkt die Position des elastischen Dämpfers 20 als Einstellmittel der Vorfußhärte der Sohlenstruktur 2. Mit Annäherung des elastischen Dämpfers and die Vorfußspitze wird der Vorfuß steifer.

Die Sohlenfeder 21 und die Steuerfeder 102 sind so abgestimmt, dass bei einem Fersenauftritt die gewünschte Plantarflexion erfolgt.

Bei dem in 9 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel ist das elastische Verbindungselement 10 wiederum im Wesentlichen durch das elastische Polster 101 im Fersenbereich gebildet. Das flexible Band 11, das den maximalen Abstand zwischen dem hinteren Ende der Stützstruktur 3 und dem fersenseitigen Ende der Sohlenstruktur 2 begrenzt, ist durch einen nach hinten offenen Schlitz 24 der Stützstruktur 3 verschlungen. Die hier vorhandene Steuerfeder 102 ragt mit ihrem fersengerichteten Arm 17 in das elastische Polster 101 hinein. In diesem Fall bildet die Steuerfeder 102 im Wesentlichen einen Teil der Sohlenstruktur 2. Durch die Dimensionierung und Positionierung des elastischen Dämpfers 20 lässt sich die Vorfußsteifigkeit einstellen.

Bei der in 10 dargestellten fünften Ausführungsform ist die Steuerfeder 102 mit ihrem fersenseitigen Ende wiederum über die Feststellschraube 18 mit dem fersenseitigen Ende der Stützstruktur 3 verbunden. Zusätzlich ist zwischen der Stützstruktur 3 bzw. dem fersengerichteten Arm 17 der Steuerfeder 102 das elastische Polster 101 zur Fersenauftrittsdämpfung angeordnet. Die den Abstand vergrößernde Bewegung zwischen Stützstruktur 3 und Sohlenstruktur 2 im Fersenbereich wird durch das flexible Band 11 begrenzt.

Das Drehgelenk 4 ist im vorliegenden Fall, ähnlich wie bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, durch eine Stiftanordnung 6 und, hier zwei, Kunststoffzylinder 5' gebildet, die zwischen der Stützstruktur 3 und der Steuerfeder 102 einerseits und zwischen der Steuerfeder 102 und der Sohlenfeder 21 andererseits angeordnet sind.

Bei dieser Ausführungsform sind die vorderen Enden der Steuerfeder 102 und der Sohlenfeder 21 durch einen elastischen Dämpfer 25 und ein flexibles, aber unelastisches Halteband 26 miteinander verbunden. Auch hier sind Steuerfeder 102 und Sohlenfeder 21 so aufeinander abgestimmt, dass bei Fersenauftritt eine Plantarflexion erfolgt. Die Fersensteifigkeit kann durch Auswechseln des elastischen Polsters 101 eingestellt werden.

11 zeigt ein gegenüber 10 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem verbesserte Einstellmöglichkeiten vorgesehen sind. Wie bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel kann durch ein Verschieben des flexiblen Haltebandes 23 zum fersenseitigen Ende der Sohlenstruktur 2 hin die durch den fersengerichteten Arm 17 der Steuerfeder 102 bewirkte Dämpfung weicher eingestellt werden. Die Verschiebung des elastischen Dämpfers 20 in Längsrichtung bewirkt eine Veränderung der Vorfußhärte, wobei durch eine Verschiebung des elastischen Dämpfers zum Zehenende hin eine größere Härte des Vorfußes eingestellt wird. Durch eine Verschiebung des plastischen Polsters 101 in Längsrichtung und des zugehörigen flexiblen Bands 11 lässt sich zusätzlich die Dämpfung des Fersenauftritts einerseits und die Vorfußhärte andererseits beeinflussen, weil der wirksame fersengerichtete Arm 17 der zweiarmigen Steuerfeder 102 in seiner Länge verändert wird.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht eine komfortable Abrollbewegung mit den natürlichen Fuß entsprechenden bedämpften Kippbewegungen, ohne aufgrund von Änderungen des Krafteinleitungspunktes beim Stehen Unsicherheiten für den Patienten hervorzurufen. Die erfindungsgemäßen Konstruktionen lassen aufgrund des unveränderten mittleren Abstandes zwischen der Stützstruktur 3 und der Sohlenstruktur 2 im Bereich der Gelenkanordnung 4 den Krafteinleitungspunkt unverändert, jedenfalls wenn der Patient steht. Beim Gehen kann eine für den Abrollvorgang vorteilhafte geringe Rückverlagerung des Krafteinleitungspunktes realisiert werden.


Anspruch[de]
Künstlicher Fuß mit einer sich von einem Fersenbereich zu einem Zehenbereich erstreckenden Längsachse, einer Länge, einer Breite und einer Höhe, einem Anschluss zu einem Unterschenkelteil (14), einer in Richtung der Höhe oberen Stützstruktur (3), einer sich vom Fersenbereich in den Zehenbereich erstreckenden elastischen Sohlenstruktur (2) und einem zwischen der oberen Stützstruktur (3) und der Sohlenstruktur (2) angeordneten elastischen Verbindungselement (10), dadurch gekennzeichnet, dass die obere Stützstruktur (3) etwa in der Mitte des Fußes bezüglich seiner Länge mit der Sohlenstruktur (2) mittels einer Kopplungsanordnung (4) verbunden ist, die eine relative Kippbewegung zwischen Stützstruktur (3) und Sohlenstruktur (2) erlaubt und dabei den Abstand zwischen Stützstruktur (3) und Sohlenstruktur (2) in der Mitte der Kopplungsanordnung (4) zumindest bei einer Gewichtsbelastung im Stand des Patienten konstant hält. Künstlicher Fuß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsanordnung (4) durch einen Zylinder (5) gebildet ist, der durch Kippmomente auf einem Teil seines Querschnitts komprimierbar ist. Künstlicher Fuß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsanordnung (4) durch höhere Kräfte, wie sie beim Gehvorgang auftreten, zur Verringerung des Abstands in der Mitte der Kopplungsanordnung (4) komprimierbar ist. Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Verbindungselement (10) durch ein elastisches Polster (101) gebildet ist. Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Verbindungselement (10) mit einer den Abstand zwischen Stützstruktur (3) und Sohlenstruktur (2) begrenzenden Begrenzungseinrichtung (11) versehen ist. Künstlicher Fuß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung durch ein flexibles Band (11) gebildet ist, das bei zunehmendem Abstand der oberen Stützstruktur (3) von der Sohlenstruktur (2) spannbar ist. Künstlicher Fuß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Band (11) mit einer Umlenkung durch das Polster (101) geführt ist, sodass zum Spannen des Bandes (11) eine elastische Verdrängung von Material des Polsters (101) erforderlich ist. Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Stützstruktur (3) aus einem starren Material gebildet ist. Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsanordnung (4) am zehenseitigen Ende der oberen Stützstruktur (3) angeordnet ist. Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Stützstruktur (3) eine Unterseite (9) aufweist, die von dem zehenseitigen Ende relativ zu der Sohlenstruktur (2) ansteigt, sodass sie am fersenseitigen Ende einen größeren Abstand zur Sohlenstruktur aufweist als im Bereich der Kopplungsanordnung (4). Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Polster (101) einen horizontalen Schlitz (12) aufweist, in den die Sohlenstruktur (2) eingeschoben ist. Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (11) um die Unterseite der Sohlenstruktur (2) geschlungen ist. Künstlicher Fuß nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der oberen Stützstruktur (3) ein von dem Band (11) an seiner Oberseite umschlingbarer Ansatz (13) angeordnet ist. Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (9) der Stützstruktur (3) im Fersenbereich dachförmig ausgebildet ist. Künstlicher Fuß nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Polster (101) mit einer dachförmigen Oberseite an der dachförmigen Unterseite (9) der Stützstruktur (3) anliegt. Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Verbindungselement (10) eine Steuerfeder (102) mit einem fersengerichteten Arm (17) aufweist. Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein zehengerichteter Arm (19) einer Steuerfeder (102) einen Teil der Sohlenstruktur (2) bildet, in dem der zehengerichtete Arm (19) mit dem vorderen Ende einer Sohlenfeder (21) der Sohlenstruktur (2) verbunden ist. Künstlicher Fuß nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des zehengerichteten Arms (19) mit der Sohlenfeder (21) über einen elastischen Dämpfer (20) erfolgt. Künstlicher Fuß nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung beidseitig von dem elastischen Dämpfer (20) den Abstand zwischen Sohlenfeder (21) und dem zehengerichteten Arm (19) begrenzende flexible Haltebänder (22, 23) angeordnet sind. Künstlicher Fuß nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Polster (101) in Längsrichtung verstellbar angeordnet ist. Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines künstlichen Fußes in Abhängigkeit von der Bewegung eines Unterschenkelteils (14) eines Patienten, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Unterschenkelteils (14) mittels einer Stützstruktur (3) in eine elastische Sohlenstruktur (2) an einer Einleitungsstelle in einem auf die Länge bezogenen Mittenbereichs des Fußes mehrachsig gelenkig so eingeleitet wird, dass zumindest beim Stehen des Patienten keine Änderung des Abstandes zwischen Stützstruktur (3) und Sohlenstruktur (2) an der Einleitungsstelle eintritt und dass im Fersenbereich die Bewegung der elastischen Sohlenstruktur (2) in Richtung auf die Stützstruktur (3) elastisch bedämpft und in Richtung von der Stützstruktur (3) weg begrenzt wird. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abrollbewegung im Zehenbereich durch die elastische Sohlenstruktur (2) kontrolliert wird. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Abrollen im Gehvorgang des Patienten eine Verringerung des Abstandes zwischen Stützstruktur (3) und Sohlenstruktur (2) an der Einleitungsstelle durch höhere Gewichtskräfte zugelassen wird.






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