DE102014116240B4

DE102014116240B4 - Medizinische Vorrichtung als oder für einen Prothesenfuß mit einer zur Verschwenkung des Prothesenfußes in Pronations- und Supinationsrichtung ausgebildeten Gelenkeinrichtung

Info

Publication number: DE102014116240B4
Application number: DE102014116240.4A
Authority: DE
Inventors: Gabriel Tschupp
Original assignee: Medi Prosthetics GmbH
Current assignee: Ossur Iceland ehf
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2034-11-08
Also published as: DE102014116240A1

Abstract

Medizinische Vorrichtung in Form eines Prothesenfußes (1) oder eines Aufsatzes für einen Prothesenfuß (1), aufweisend eine Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c), wobei der Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c) eine zum situationsabhängigen Erhöhen des Widerstands der Gelenkbewegung bei Eintritt einer Dämpfungsbedingung ausgebildete Widerstandseinrichtung (10) zugeordnet ist, wobei für die Gelenkbewegung die Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c) zur Verschwenkung wenigstens eines Teils des Prothesenfußes (1) in Pronations- und Supinationsrichtung ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinische Vorrichtung in Form eines Prothesenfußes oder eines Aufsatzes für einen Prothesenfuß, aufweisend eine Gelenkeinrichtung.
Im Stand der Technik sind bereits eine Vielzahl von Ausgestaltungen von Prothesenfüßen als Fußersatz bzw. Fortsetzung eines Beinersatzes bekannt. Es ist gewünscht, dass diese Prothesenfüße zur Realisierung eines möglichst natürlichen Laufergebnisses Bewegungsfreiheitsgrade aufweisen, die zum einen eine möglichst vollständige Abbildung der natürlichen Laufbewegung ermöglichen, zum anderen aber auch einen möglichst stabilen Stand auf dem Prothesenfuß erlauben.
So sind im Stand der Technik bereits Prothesenfüße bekannt, welche eine Gelenkeinrichtung aufweisen, die die Bewegung in Plantarflexion und Dorsalextension erlaubt, wobei bei derartigen Prothesenfüßen häufig Widerstände zum Limitieren dieser Bewegung, die im Wesentlichen um eine horizontale Querachse des Fußes stattfindet, zu realisieren sind. Dabei werden beispielsweise federnde Widerstände, insbesondere Gummipuffer, eingesetzt, wobei zudem auch Prothesenfüße bekannt sind, in denen die Bewegung in Plantarflexion und Dorsalextension über einen Hydraulikwiderstand limitiert bzw. kontrolliert wird. Ein derartiger Hydraulikwiderstand ist als manuell einstellbar und während den einzelnen Phasen der Laufbewegung konstant hoch bekannt. Es sind jedoch auch Prothesenfüße bekannt, bei denen sich der Hydraulikwiderstand der Plantarflexion und der Dorsalextension situationsabhängig verändert. Auf diese Weise erlaubt die Gelenkeinrichtung für eine Verschwenkung in Dorsalflexions- und Plantarflexionsrichtung eine zumindest teilweise Abbildung eines Gelenks.
Eine weitere, teilweise relevante Bewegungsmöglichkeit des menschlichen Fußes ist die Pronation und die Supination. Dabei wird mit der Pronation üblicherweise die Einwärtsdrehung von Gliedmaßen bezeichnet, während die Supination die Auswärtsdrehung ist. Mithin bezeichnet für die Füße die Supination die Hebung des inneren Fußrandes bei gleichzeitiger Senkung des äußeren Fußrandes, die Pronation den umgekehrten Vorgang, das bedeutet, Pronation und Supination entsprechen im Wesentlichen einer Drehung um die Längsachse des Fußes.
Im Stand der Technik wurden bereits Prothesenfüße vorgeschlagen, die eine Pronation und eine Supination gelenklos immer im gleichen Maße zulassen, konkret durch Verwendung geschlitzter Blattfedern im Prothesenfuß, die verdrehbar sind. Es wurden jedoch auch Prothesenfüße vorgeschlagen, die eine Gelenkeinrichtung, welche eine Drehung zumindest der Aufsetzfläche (Bodenplatte) des Prothesenfußes um die Längsachse des Prothesenfußes, also in Pronations- und Supinationsrichtung, erlaubt.
Problematisch hierbei ist, dass die realisierte seitliche Verkippung des Prothesenfußes gegen einen gleichbleibenden, konstanten Widerstand stattfindet. Somit muss ein Kompromiss zwischen der seitlichen Stabilität und der Anpassung an einen unebenen Boden, die durch die Zulassung der Pronations- und Supinationsbewegungen ermöglicht wird, gefunden werden. Je stärker der Widerstand gegen eine seitliche Verkippung des Prothesenfußes ist, desto größer ist die seitliche Stabilität auf ebenem Untergrund, desto schlechter jedoch passt sich der Fuß an eine seitliche Neigung des Bodens bzw. Untergrunds an.
US 2013/0173022 A1 betrifft ein prothetisches hydraulisches Gelenk mit einem Akkumulator und ein Verfahren zur Steuerung des Gelenks. Ein Sensor des Knöchelgelenks nimmt Daten auf, auf denen basierend ein aktueller Bewegungszustand ermittelt wird und eine Ansteuerung des Gelenks erfolgt.
US 2014/0200680 A1 offenbart Steuersysteme und Verfahren für Gangvorrichtungen. Auch hier werden Sensoren zur Bestimmung von Bewegungszuständen verwendet, diese mit Referenzzuständen nichtamputierter Menschen verglichen und entsprechend dem Gelenkzustand Gelenke angesteuert.
US 2008/0300692 A1 betrifft eine prothetische Knöchel-Fuß-Kombination. Dabei soll eine gedämpfte relative Rotationsbewegung eines Fußes relativ zu einer Schienbeinkomponente mit dynamisch variierenden Widerständen erreicht werden.
US 8 852 292 B2 offenbart ein System und ein Verfahren zur Bestimmung von Geländeübergängen. Hierbei weist ein prothetisches oder orthetisches System eine Sensoranordnung auf, die eine Geländevariable, insbesondere einen Geländeübergang, bestimmen kann. Über einen Aktor kann die Prothese oder Orthese entsprechend angepasst werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Aufsatz auf einen Prothesenfuß und einen Prothesenfuß anzugeben, bei denen der Prothesenfuß eine hervorragende Anpassungsfähigkeit an Unebenheiten des Bodens bei gleichzeitig hoher seitlicher Stabilität aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer medizinischen Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
Es wird mithin bereits von einem Fuß bzw. Aufsatz mit einer eine Pronation bzw. Supination erlaubenden Gelenkeinrichtung ausgegangen, das bedeutet, die Gelenkeinrichtung erlaubt letztlich eine Verschwenkung zumindest des auf den Boden aufzusetzenden Anteils des Prothesenfußes (Bodenkontaktbauteils) um eine Längsachse des Prothesenfußes. Die der Pronation und Supination zugeordnete Gelenkeinrichtung wird somit als eine eine Verschwenkung um die Längsachse des Prothesenfußes erlaubende Schwenkeinrichtung verstanden, die mithin eine seitliche Verkippung bereitstellt. Dieser Gelenkeinrichtung ist jedoch eine Widerstandseinrichtung zugeordnet, die den Widerstand, der bei der seitlichen Verkippung zu überwinden ist, situationsabhängig ausgehend von einem Grundwiderstand, der beispielsweise bei unbelastetem Prothesenfuß in der Grundstellung gegeben ist, erhöhen kann. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der tatsächlich vorliegende Widerstand abhängig vom Bewegungszustand während der Laufbewegung ist. Dabei wird der Widerstand bevorzugt wenigstens dann erhöht, wenn der Prothesenfuß belastet ist (Standphase der Laufbewegung), er befindet sich wenigstens dann auf dem Grundwert, also einem niedrigeren Wert, wenn der Prothesenfuß vor der Belastung auf den Boden aufgesetzt wird, nachdem dann eine leichte Anpassung an Unebenheiten des Bodens erfolgen kann, im Belastungszustand jedoch eine hohe Stabilität gegeben ist, nachdem der Widerstand gegenüber dem Grundwert bei Nichtbelastung erhöht ist.
Dabei ist es sowohl denkbar, den Widerstand abhängig vom Bewegungszustand zu wählen als auch bei Eintritt bestimmter Bedingungen eine Erhöhung/Erniedrigung des Widerstands vorzunehmen, beispielsweise auch stufenweise. Es versteht sich von selbst, dass die Widerstandseinrichtung auch ausgebildet ist, den Widerstand, insbesondere bei Wegfall wenigstens einer Dämpfungsbedingung und/oder bei Eintritt einer bestimmten Erniedrigungsbedingung, situationsabhängig wieder zu erniedrigen, insbesondere auf den Grundwert bei unbelastetem Prothesenfuß.
Somit lässt der erfindungsgemäße Prothesenfuß bzw. ein mit dem erfindungsgemäßen Aufsatz versehener Prothesenfuß bei Lastübernahme, mithin bei Aufsetzen des Prothesenfußes auf den Boden während der Laufbewegung, eine Pro- und Supination gegen einen geringen Widerstand zu. Auf diese Weise kann sich der Prothesenfuß an gegebenenfalls vorliegende Bodenunebenheiten anpassen, nachdem der Prothesenfuß nahezu kraftlos in Vollkontakt kommt. Sobald eine Belastung des Prothesenfußes auftritt, wird der Widerstand gegen eine Pronations- und Supinationsbewegung erhöht, womit in der Belastungsphase bzw. Standphase die notwendige seitliche Stabilität erreicht wird. Nach der Stand- bzw. Belastungsphase wird der Widerstand der seitlichen Kippbewegung wieder verringert und der Fuß kann, sei es durch die Wirkung der Gravitation und/oder eine zusätzliche leichte Kraft, beispielsweise eine Federkraft, wieder in eine Grundposition (Neutralposition) zurückbewegt werden.
Somit passt sich der Prothesenfuß optimal dem unebenen Untergrund an, wobei dennoch die Standsicherheit erhöht wird und das Gehen auf schrägem Untergrund, beispielsweise bei einer Rampe, vereinfacht wird. Zusammenfassend kann die Widerstandseinrichtung also auch als eine lastabhängige Bremse für die Pronation und die Supination verstanden werden.
In der Form als Aufsatz kann die medizinische Vorrichtung bevorzugt auf einen Niedrigprofilfuß („Low-Profile-Fuß“) aufgesetzt werden. Der Aufsatz kann als ein Adapter ausgebildet sein, weist dann also eine erste Verbindungseinrichtung für den Prothesenfuß und eine zur Weiterverbindung, beispielsweise mit einem Unterschenkelteil, ausgebildete zweite Verbindungseinrichtung auf. Dabei kann die zweite Verbindungseinrichtung der Verbindungseinrichtung des Prothesenfußes entsprechen oder es können unterschiedliche Arten von Verbindungseinrichtungen eingesetzt werden. Vorteil eines Aufsatzes ist, dass die Gelenkeinrichtung nur bei Bedarf vorgesehen sein kann; Aufsatz und Prothesenfuß sind getrennt fertigbar und bedarfsweise kombinierbar.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Widerstandseinrichtung zum Erhöhen des Widerstands der Bremsbewegung bei einer einen ersten Schwellwert überschreitenden Bodenreaktionskraft und/oder bei einem einen zweiten Schwellwert überschreitenden, in der Drehachse der Gelenkeinrichtung wirkenden, durch die Bodenreaktionskraft verursachten Wirkdrehmoment ausgebildet ist. Entsprechend ist es in dieser Ausgestaltung zweckmäßig, wenn die Widerstandseinrichtung zum erneuten Freigeben der Gelenkbewegung bei Unterschreiten eines insbesondere den ersten Schwellwert entsprechenden dritten Schwellwert für die Bodenreaktionskraft und/oder bei Unterschreiten eines insbesondere den zweiten Schwellwert entsprechenden vierten Schwellwert für das Wirkdrehmoment ausgebildet ist. Das Freigeben der Gelenkbewegung ist dabei als Erniedrigung des Widerstands zu verstehen, wie dies bereits genauer erläutert wurde.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Widerstandseinrichtung zum Erhöhen des Widerstands der Gelenkbewegung bei einer Drehung des mit dem Prothesenfuß verbundenen Unterschenkels um die Sagittalachse derart, dass sich das fußseitige Ende des Unterschenkels gegen die Laufrichtung bewegt und bei einer einen fünften Schwellwert überschreitenden Drehung des Unterschenkels gegen die vertikale und/oder zu einer Freigabe der Gelenkbewegung, d. h. einer erneuten Reduzierung des Widerstandes, bei einer Drehung des mit dem Prothesenfuß verbundenen Unterschenkels um die Sagittalachse derart, dass sich das fußseitige Ende des Unterschenkels in die Laufrichtung bewegt, ausgebildet ist.
Es sind mithin verschiedene Möglichkeiten denkbar, um die Situationen, also Bewegungszustände, in der Laufbewegung zu erkennen, bei denen der Widerstand erhöht bzw. wieder erniedrigt werden sollte. Dabei können verschiedene Arten der Ermittlung bzw. also Auswertung der Dämpfungsbedingung selbstverständlich auch kombiniert werden. In anderen Worten soll also der Schwenkwiderstand für die Gelenkeinrichtung bei Vollkontakt des Prothesenfußes mit dem Boden dann erhöht werden, wenn die Bodenreaktionskraft über einen ersten Schwellwert gestiegen ist und/oder ein durch die Bodenreaktionskraft verursachtes Drehmoment über einen zweiten Schwellwert gestiegen ist und/oder das Unterschenkelsegment des mit dem Prothesenfuß verbundenen Beines sich in eine Belastung des Prothesenfußes anzeigender Weise dreht und zusätzlich ein fünfter Schwellwert für den Winkel des Unterschenkels gegen die Vertikale überschritten ist. Das Ende der Standphase während der Laufbewegung bzw. der Beginn der Schwungphase, also Situationen, in denen der Widerstand wieder reduziert werden soll, können dadurch detektiert werden, dass die Bodenreaktionskraft unter einen dritten Schwellwert gesunken ist und/oder ein durch die Bodenreaktionskraft verursachtes Drehmoment unter einen vierten Schwellwert gesunken ist oder sich das Unterschenkelsegment so dreht, dass der Prothesenfuß in Laufrichtung bewegt wird.
Dabei sei an dieser Stelle nochmals hervorgehoben, dass es zwar grundsätzlich denkbar ist, dass zwischen einem niedrigen Widerstandswert (Grundwert) und einem hohen Widerstandswert bzw. anderweitig gestuft umgeschaltet wird, dies jedoch nicht zwangsläufig notwendig ist. Verschiedenste Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sehen vor, dass auch eine kontinuierliche Änderung des Widerstandes, insbesondere über ein bestimmtes Intervall, beispielsweise der Bodenreaktionskraft, stattfindet, mithin beispielsweise eine an einer Drehwelle angreifende Bremseinrichtung langsam zu greifen beginnt und gegebenenfalls für einen bestimmten Zeitpunkt eine Bewegung gänzlich unmöglich macht. Bevorzugt besteht jedoch zumindest im nichtbelasteten Zustand des Prothesenfußes ein gewisses „Situationsintervall“, in dem der Widerstand konstant auf dem niedrigen Grundwert, der insbesondere allein durch die mechanisch erforderlichen Lagerungen entsteht, gehalten wird, mithin die Dämpfungsbedingung, ab der der Widerstand erhöht wird, erst bei bestimmten Belastungen/Zuständen während der Laufbewegung eintritt. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch andere Möglichkeiten denkbar sind, insbesondere andere Größen betrachtet werden können, um festzustellen, in welchem Bewegungszustand während der Laufbewegung sich der Prothesenfuß sich gerade befindet, um abhängig hiervon bei geringer Belastung einen niedrigen Widerstand, also eine hohe Anpassungsfähigkeit, zu wählen, und den Widerstand bei Belastung zur Erhöhung der Stabilität ebenso zu erhöhen.
Insbesondere dann, wenn zwei Widerstandsstufen vorgesehen sind, wird zweckmäßig mit dem Eintritt der Dämpfungsbedingung eine Sperrung der Gelenkbewegung der Gelenkeinrichtung vorgenommen, das bedeutet, der Widerstand wird auf einen äußerst hohen Wert gesetzt, der im üblichen Gebrauch nicht überschritten werden sollte, so dass eine weitere Pronation oder Supination des Prothesenfußes oder, anders gesagt, eine weitere seitliche Verkippung des Prothesenfußes nicht möglich ist. Fällt die Erfüllung der Dämpfungsbewegung weg oder ist eine weitere Dämpfungsbedingung als Erniedrigungsbedingung erfüllt, wird der Widerstand wieder auf den Grundwert zurückgesetzt, das bedeutet, die Gelenkbewegung wird entsperrt (freigegeben). In dieser Ausgestaltung existieren also zwei klar definierte Zustände, wobei insbesondere dann, wenn, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, durch mechanische Wechselwirkungen arbeitende Bremseinrichtungen verwendet werden, dennoch ein Übergangsbereich zwischen einer vollständigen Sperrung der Gelenkbewegung und dem minimalen Widerstandswert vorliegen kann, während die Bremsfunktion der Bremseinrichtung zu greifen beginnt; dennoch sind im Wesentlichen zwei hauptsächliche Zustände vorhanden, nämlich Sperrung des Gelenks und Freigabe des Gelenks.
Dabei sind zwei grundsätzliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung denkbar. So kann zum einen, um den aktuellen Bewegungszustand während der Laufbewegung bzw. allgemein die Situation zu erfassen, eine Messung vorgesehen werden, wobei konkret vorgesehen sein kann, dass die Widerstandseinrichtung einen Sensor zur Messung der Bodenreaktionskraft und/oder einen Sensor zur Messung des Wirkdrehmoments und/oder wenigstens einen Sensor zur Vermessung der Unterschenkelbewegung und eine das Vorliegen der die Sensordaten auswertenden Dämpfungsbedingung auswertende Steuereinrichtung zur Ansteuerung des den Widerstand erhöhenden Widerstandselements aufweist. In dieser Ausgestaltung wird mithin die Widerstandsänderung elektronisch ausgelöst, wozu geeignete Sensordaten aufgenommen werden, insbesondere als Sensoren für die genannten Größen Beschleunigungssensoren, Gyroskope, Kraftsensoren und/oder Drehmomentsensoren eingesetzt werden können. So kann der optimale Zeitpunkt zur Erhöhung des Widerstands aufgefunden werden. Allerdings wird dann eine zusätzliche Elektronik benötigt.
Vorteilhaft kann es daher sein, wenn in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen ist, dass die Widerstandseinrichtung eine durch Wirkung einer Bodenreaktionskraft und/oder durch Wirkung eines in der Drehachse der Gelenkeinrichtung wirkenden, durch die Bodenreaktionskraft verursachten Wirkdrehmoments die den Widerstand der Gelenkbewegung erhöhende Bremseinrichtung ist.
In diesem Fall wird mithin das Vorliegen der Bodenreaktionskraft bzw. des Wirkdrehmoments unmittelbar ausgenutzt und zur Betätigung einer Bremse verwendet, die den Widerstand für die Gelenkbewegung wenigstens erhöht, insbesondere jedoch auch sperren kann. In dieser Ausgestaltung sind mithin keine zusätzlichen Sensoren und/oder Steuereinrichtungen zwangsläufig erforderlich, nachdem die Bremseinrichtung rein mechanisch, insbesondere auch pneumatisch und/oder hydraulisch, realisiert werden kann. Dabei sind abhängig von der Realisierung der Gelenkeinrichtung selbst verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung derartiger Bremseinrichtungen denkbar, beispielsweise unter Belastung schließende Ventile oder Klemmkörper.
Im Folgenden seien nun einige konkrete Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen medizinischen Vorrichtung als bevorzugte Ausführungsbeispiele näher dargelegt.
So sieht ein erstes konkretes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vor, dass die Widerstandseinrichtung zwei mit einem um die Drehachse der Gelenkeinrichtung schwenkbaren Schwenkarm bewegungsgekoppelte Hydraulikdämpfer aufweist, deren Flüssigkeitsreservoire über eine Verbindungsleitung mit einem Durchflussventil verbunden sind, wobei der Öffnungsgrad des Durchflussventils in Abhängigkeit der Erfüllung der Dämpfungsbedingung durch die Steuereinrichtung elektronisch und/oder durch die mechanische Wirkung der Bodenreaktionskraft oder des Wirkdrehmoments auf die Bremseinrichtung einstellbar ist. Dabei kann beispielsweise an der Drehwelle bewegungsgekoppelt der Schwenkarm angeordnet sein, der über Gelenkverbindungen an gegenüberliegenden Seiten mit den in entsprechenden Zylindern geführten Kolben der Hydraulikdämpfer verbunden ist. Nachdem die Reservoire der Hydraulikdämpfer, die bevorzugt mit Öl gefüllt sind, im Zustand niedrigsten Widerstandes miteinander bei offenem Ventil über die Verbindungsleitung verbunden sind, ist eine Verschwenkung in Pronations- oder Supinationsrichtung dann mit äußerst geringem Widerstand möglich, nachdem die Flüssigkeit des Hydraulikdämpfers, in dem sich der Kolben senkt, problemlos in den anderen Hydraulikdämpfer, dessen Kolben sich entsprechend hebt, transportiert werden kann. Je mehr jedoch das Durchflussventil in der Verbindungsleitung geschlossen ist, desto höher wird der Widerstand, da der Flüssigkeitstransport von einem Hydraulikdämpfer in den anderen Hydraulikdämpfer langsamer oder gar überhaupt nicht mehr stattfinden kann, so dass mithin eine starke Widerstandserhöhung auftritt. Wird also das Durchflussventil in der Verbindungsleitung situationsabhängig, insbesondere lastabhängig, geschlossen bzw. geöffnet, ergibt sich eine entsprechende Einstellung des Widerstands. Wird eine rein mechanische, wirkende Kräfte umsetzende Lösung mit einer Bremseinrichtung gewählt, kann es bereits ausreichend sein, wenn die Verbindungsleitung verformbar ausgebildet ist und dieser als Ventil wirkende Verformungsbereich, beispielsweise aufgrund der Bodenreaktionskraft, zusammengepresst wird und mithin die Verbindung zwischen den Flüssigkeitsreservoiren schließt. Selbstverständlich sind jedoch auch eine Vielzahl anderer Ausgestaltungen möglich; werden Sensoren verwendet, kann ein durch eine Steuereinrichtung ansteuerbares Durchflussventil, wie es grundsätzlich bekannt ist, verwendet werden. Zweckmäßig ist es jedoch auch, wenn die Schließung des Ventils durch mechanische Wirkung lastabhängig durch eine Bewegung in einer Sperrachse erfolgt. Derartige Ausgestaltungen sind beispielsweise von Kniegelenken her grundsätzlich bekannt.
Ein weiteres konkretes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Bremseinrichtung sieht vor, dass die Bremseinrichtung wenigstens eine lastabhängig die Drehbewegung einer Drehwelle der Gelenkeinrichtung bremsende, sich um die Drehwelle erstreckende Klemmbacke umfasst. In diesem Fall wird die Drehwelle, die das seitliche Verkippen des Prothesenfußes erlaubt und die mithin mit dem auf den Boden aufsetzenden Anteil des Prothesenfußes (Bodenkontaktbauteil), insbesondere einer Fußplatte, in Verbindung steht, von einer Klemmbacke umgriffen, die beispielsweise aus einem auf einer Seite geschlitzten Metallblock hergestellt werden kann. Wirkt nun eine Kraft, hier die Bodenreaktionskraft, auf die geschlitzte Seite der Klemmbacke, die wie beschrieben bevorzugt aus Metall besteht, kann sich der durch den Schlitz gebildete Freiraum verkleinern, was auch zu eine Verengung der Durchgangsöffnung für die Drehwelle führt, welche mithin verklemmt wird, so dass ein äußerst hoher Widerstand gegen eine Drehbewegung der Drehwelle entsteht. Eine spezielle Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels sieht vor, dass wenigstens zwei, insbesondere drei, aufeinanderfolgende, wechselseitig geschlitzte Klemmbacken verwendet werden, die an entsprechenden Wirkpunkten an der geschlitzten Seite Vorsprünge aufweisen, auf denen eine Lastplatte zu liegen kommt, die die Bodenreaktionskraft auf die Wirkpunkte überträgt. Auf diese Weise ist eine äußerst stabile, kompakte Realisierung der Gelenkeinrichtung mit der Bremseinrichtung möglich.
Dabei sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch andere Möglichkeiten existieren, eine Bremseinrichtung zu realisieren, beispielsweise unter Verwendung üblicher Bremsbacken auch aus anderen Materialien wie Metall.
Allgemein gesprochen sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass die medizinische Vorrichtung wenigstens eine Begrenzungseinrichtung, insbesondere umfassend wenigstens einen Begrenzungsanschlag, zur Begrenzung der möglichen Schwenkwinkel der Gelenkeinrichtung aufweist, insbesondere zur Begrenzung auf ein Winkelintervall von 20° in Pronationsrichtung bis 20° in Supinationsrichtung. Durch eine derartige Begrenzungseinrichtung kann ein zu starkes seitliches Verkippen des Prothesenfußes bzw. der den Bodenkontakt herstellenden Fußplatte vermieden werden, so dass insbesondere keine Fälle mehr auftreten können, in denen die tragende Wirkung des Prothesenfußes nicht mehr realisiert werden könnte. Daher hat es sich angeboten, eine Begrenzung auf ein Winkelintervall von 20° in Pronationsrichtung bis 20° in Supinationsrichtung zu verwenden. Dabei kann die Begrenzungseinrichtung wenigstens teilweise durch die Gelenkeinrichtung in Wechselwirkung mit einer weiteren Einrichtung des Prothesenfußes oder Aufsatzes gebildet werden, beispielsweise dann, wenn eine um die beschriebenen Klemmbacken verschwenkbare Fußplatte bzw. ein Fußanteil bei einem bestimmten Winkel an die Klemmbacken zur Anlage kommt.
Eine weitere, allgemeine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die medizinische Vorrichtung wenigstens ein Rückstellelement zur Rückstellung einer Pronations- oder Supinationsstellung in eine Grundstellung bei unbelastetem Prothesenfuß aufweist. Während es grundsätzlich denkbar ist, dass in einigen Ausgestaltungen eine Rückstellung in die Grundstellung allein durch die Gravitationskraft erfolgen kann, kann es zweckmäßig sein, die Grundstellung auch in anderen unbelasteten Situationen als bevorzugte Stellung zu realisieren, indem entsprechende Rückstellelemente vorgesehen sind. So kann beispielsweise in der konkreten Ausgestaltung, die Hydraulikdämpfer verwendet, innerhalb des Zylinders, in dem der Kolben geführt wird, eine Feder vorgesehen werden, die den Kolben in eine jeweilige Grundstellung, die einer Grundstellung des Prothesenfußes entspricht, zurückdrängen kann; ähnlich können beispielsweise elastische Gummielemente zwischen einem die Fußplatte umfassenden Bodenkontaktbauteil und einer Bremseinrichtung für eine Rückstellung in die Grundstellung sorgen.
Das Bodenkontaktbauteil, mithin der die Fußplatte, die mit dem Boden in Kontakt gebracht werden soll, aufweisende Anteil des Prothesenfußes, mithin der Anteil, der zur Realisierung der Pronation bzw. Supination mittels der Gelenkeinrichtung verschwenkt wird, kann auf verschiedene, grundsätzlich bekannte Arten realisiert werden. Dabei wird es bevorzugt, wenn ein sogenannte Niedrigprofilfuß (Low-Profile-Fuß) eingesetzt wird, der beispielsweise eine Höhe im Bereich von lediglich 2–4 cm aufweisen kann. Auf einen derartigen, flachen Anteil des Prothesenfußes, der auch die Fußplatte umfasst, kann die Gelenkeinrichtung (bzw. der Aufsatz insgesamt) derart aufgesetzt sein, dass der die Fußplatte aufweisende Anteil entsprechend seitlich verkippbar ist, um eine Bewegung in Pronations- und Supinationsrichtung zu realisieren.
Bezeichnet man den die Fußplatte aufweisenden Anteil des Prothesenfußes, der durch die Gelenkeinrichtung verschwenkt werden soll, als Bodenkontaktbauteil des Prothesenfußes, kann also auch gesagt werden, dass die Gelenkeinrichtung auf einem flachen, insbesondere wenigstens ein Federelement zur Realisierung von Abrollbewegungen aufweisenden Bodenkontaktbauteil des Prothesenfußes befestigt ist. Beispielsweise sind Niedrigprofilfüße als Bodenkontaktbauteil bekannt, bei denen das Federelement durch Blattfedern realisiert ist, die ein gewisses Verhalten des Prothesenfußes beim Abrollen bereitstellen.
Zweckmäßig kann es ferner sein, wenn die Gelenkeinrichtung eine polyzentrische Gelenkeinrichtung ist. Auf diese Weise kann es beispielsweise ermöglicht werden, die tatsächliche Drehachse, um die durch die Gelenkeinrichtung seitlich gekippt wird, niedriger vorzusehen, beispielsweise auf Höhe oder innerhalb eines Niedrigprofilfußes, nachdem eine polyzentrische Ausgestaltung eine solche Verschiebung der effektiven Drehachse gestattet. Bekannt sind solche Polyzentriken beispielsweise aus dem Bereich von Mehrachs-Kniegelenken in der Prothetik oder Orthetik. Es sei angemerkt, dass grundsätzlich auch Ausgestaltungen denkbar sind, in denen die Drehachse der Gelenkeinrichtung nicht fest definiert ist, sondern veränderbar ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Drehachse der Gelenkeinrichtung gegenüber der Laufrichtung verkippt ist. Mithin muss die durch die Gelenkeinrichtung ermöglichte Verkippung nicht zwangsläufig vollständig in der Längsrichtung des Prothesenfußes liegen, sondern die Drehachse kann von der Längsachse abweichen, beispielsweise um wenige Grad, um natürlichere Bewegungsabläufe zu realisieren, so entsprechende Untersuchungen dies ergeben. Bevorzugt entspricht die Drehachse jedoch wenigstens im Wesentlichen der Längsachse des Prothesenfußes, welche in Laufrichtung verläuft.
Es ist schließlich auch zweckmäßig, wenn die medizinische Vorrichtung ferner eine weitere Gelenkeinrichtung für eine Verschwenkung in Dorsalflexions- und Plantarflexionsrichtung aufweist, der ebenso eine Widerstandseinrichtung zur situationsabhängigen Erhöhung des Widerstands der weiteren Gelenkbewegung zugeordnet ist. Die im Konkreten beschriebenen Prinzipien lassen sich auch für die Dorsalflexion und die Plantarflexion einsetzen, wobei bevorzugt die Gelenkeinrichtung und die weitere Gelenkeinrichtung auch kombiniert realisiert werden können, beispielsweise als Kugel- und/oder Sattelgelenk.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine allgemeine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Prothesenfußes,
2 eine Skizze zur Pronation und Supination,
3 eine erste konkrete Ausführungsform einer Gelenkeinrichtung zur seitlichen Verkippung des Prothesenfußes,
4 eine zweite konkrete Ausführungsform einer Gelenkeinrichtung zur seitlichen Verkippung des Prothesenfußes,
5 eine Schnittansicht der Ausführungsform nach 4, und
6 eine dritte konkrete Ausführungsform einer Gelenkeinrichtung zur seitlichen Verkippung des erfindungsgemäßen Prothesenfußes.
1 zeigt eine allgemeine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Prothesenfußes 1. Dieser weist als Bodenkontaktbauteil einen Niedrigprofilfuß 2 auf, mithin eine Baueinheit, die eine Höhe von nur wenigen Zentimetern aufweist und dabei äußerlich dem menschlichen Fuß nachgebildet sein kann. Innerhalb des Niedrigprofilfußes 2 sind als Blattfedern realisierte Federelemente 3 vorgesehen. Auf dem Niedrigprofilfuß 2 ist eine Gelenkeinrichtung 4 angeordnet, die eine Verschwenkung des Niedrigprofilfußes 2 nach Art einer seitlichen Verkippung erlaubt, mithin eine Verschwenkung in Pronations- und Supinationsrichtung. Vorliegend wird dabei als Drehachse der Gelenkeinrichtung 4 eine Längsachse des Prothesenfußes 1, die sich in Laufrichtung erstreckt, verwendet.
Die durch die Gelenkeinrichtung 4 ermöglichten seitlichen Verkippungen sind in 2 erläuternd nochmals näher dargestellt. Dabei ist der Prothesenfuß 1 im mittleren Bild auf einem ebenen Boden 5 gezeigt. Die Gelenkeinrichtung 4 erlaubt nun eine Verschwenkung des Niedrigprofilfußes 2 um eine Drehachse 6, die eine Längsachse des Prothesenfußes 1 ist und sich in Laufrichtung erstreckt. Eine Verschwenkung gemäß dem Pfeil 7 entspricht dabei einer Pronation, so dass der Prothesenfuß 1 gemäß dem rechten Teilbild auch auf nicht ebenen Anteilen des Bodens 5 eingesetzt werden kann. Entsprechend zeigt der Pfeil 8 die Supinationsrichtung an, wie dies im linken Teilbild schematisch wiederum für einen schrägen Anteil des Bodens 5 gezeigt ist.
Ein in 1 nur schematisch gezeigter Begrenzungsanschlag 9 begrenzt die in 2 dargestellte mögliche seitliche Verkippung auf ein Winkelintervall von 20° in Pronation bis 20° in Supination. Der Begrenzungsanschlag 9 (als Teil einer Begrenzungseinrichtung oder als die Begrenzungseinrichtung selber) kann auf dem Niedrigprofilfuß 2 befestigt sein, jedoch auch einen integralen Bestandteil der Gelenkeinrichtung 4 bilden.
Der Gelenkeinrichtung 4 ist nun ferner eine Widerstandseinrichtung 10 zugeordnet, die zum situationsabhängigen Erhöhen des Widerstands der Gelenkbewegung bei Eintritt einer Dämpfungsbedingung ausgebildet ist. Das bedeutet, abhängig vom Bewegungszustand während der Laufbewegung bzw. abhängig vom Belastungszustand kann der Widerstand, der der seitlichen Verkippung entgegengesetzt wird, erhöht werden, um eine höhere Stabilität des Prothesenfußes 1 in Belastungssituationen zu erreichen. Idealerweise ist der Grundwert des Widerstandes, der im unbelasteten Zustand vorliegt, äußerst gering und im Wesentlichen durch die Reibung der Gelenkteile und/oder eine geringe elastische Wirkung bei Verkippung definiert. Dieser niedrige Widerstand erlaubt es während des Aufsetzvorgangs des Prothesenfußes 1, dass sich dieser den Unebenheiten des Bodens 5 relativ problemlos im Rahmen des durch die Begrenzungsanschläge 9 definierten Winkelbereichs anpassen kann. Sobald eine Belastung auftritt, mithin die Dämpfungsbedingung erfüllt ist, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, wird der Widerstand bevorzugt deutlich erhöht, so dass in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel von einer Sperrung der Gelenkbewegung gesprochen werden kann. Dieser Übergang muss nicht stufenhaft erfolgen, sondern kann über einen bestimmten Belastungsbereich erfolgen.
Konkrete Ausgestaltungen der Gelenkeinrichtungen 4 mit der Widerstandseinrichtung 10 werden im Folgenden bezüglich der 3 bis 6 näher erläutert werden.
Gestrichelt gezeigt ist in 1 ferner eine optionale weitere Gelenkeinrichtung 11, über die eine Verschwenkung des Fußes in Dorsalflexions- und Plantarflexionsrichtung ermöglicht wird. Es sind Ausführungsformen denkbar, in denen die Gelenkeinrichtungen 4 und 11 als eine gemeinsame Gelenkeinrichtung realisiert sind, wobei dann eine einzige Widerstandseinrichtung für eine belastungsabhängige Dämpfung der Gelenkbewegung für beide Bewegungsfreiheitsgrade vorgesehen werden kann. Eine Querachse 12, die die Drehachse für die weitere Gelenkeinrichtung 11 bilden kann, ist in 2 im mittleren Teilbild angedeutet.
Im Folgenden sollen nun konkrete Ausführungsbeispiele der Gelenkeinrichtung 4 mit der Widerstandseinrichtung 10, die bevorzugt in diese integriert ist, gezeigt werden. Ein erstes derartiges Ausführungsbeispiel zeigt die Prinzipskizze der 3. Dort wurde die Gelenkeinrichtung 4a als eine Hydraulikanordnung realisiert. Diese weist zwei Zylinder 13 auf, in denen Kolben 14 geführt sind. Die Kolben 14 wirken selbstverständlich wie bekannt abdichtend für das in den Flüssigkeitsreservoiren 15 befindliche Öl. Mithin bilden die Zylinder 13, die Kolben 14 und die ölgefüllten Flüssigkeitsreservoire 15 einen Hydraulikdämpfer 16. Die Kolben 14 sind über Gelenkverbindungen 17 mit einem Schwenkarm 18 verbunden, der in der Drehachse 6 schwenkbar gegenüber einer Platte 19 mit den Zylindern 13 gelagert ist. Über die Platte 19 kann beispielsweise die Verbindung zu dem Niedrigprofilfuß 2 erfolgen. Eine Anschlusseinrichtung für den Prothesenfuß 1 bzw. die weitere Gelenkeinrichtung 11 können über den Schwenkarm befestigt werden; selbstverständlich ist auch eine Ausgestaltung denkbar, in der umgekehrt der Niedrigprofilfuß 2 am Schwenkarm 18 befestigt wird.
Die Widerstandseinrichtung 10 ist vorliegend dadurch realisiert, dass die Flüssigkeitsreservoire 15 der Hydraulikdämpfer 16 über eine Verbindungsleitung 20 verbunden sind, in der ein Durchflussventil 21 vorgesehen ist. Ist das Durchflussventil 21 geöffnet, insbesondere also bei geringer Belastung des Prothesenfußes 1, ist eine Verschwenkung im Sinne einer seitlichen Verkippung leicht möglich, da Öl aus einem Flüssigkeitsreservoir 15 in das andere Flüssigkeitsreservoir 15 transportiert werden kann, wenn sich einer der Kolben 14 senkt, der andere jedoch hebt. Wird das Durchflussventil 21 geschlossen, kann kein Ölaustausch zwischen den Flüssigkeitsreservoiren 15 mehr erfolgen; die Gelenkbewegung ist im Wesentlichen gesperrt, da zur Kompression des Öls äußerst hohe Kräfte notwendig sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Öffnungs- und Schließverhalten des Durchflussventils 21 durch eine Steuereinrichtung 22 gesteuert, die Signale wenigstens eines Sensors 23 auswertet. Vorliegend ist wenigstens ein Sensor 23 zur Messung der Bodenreaktionskraft vorgesehen, weitere Sensoren anderer Ausführungsbeispiele können das auch in der Drehachse 6 der Gelenkeinrichtung wirkende, durch die Bodenreaktionskraft verursachte Wirkdrehmoment und/oder die Unterschenkelbewegung vermessen. Anhand der Sensordaten des Sensors 23 wird die Dämpfungsbedingung in der Steuereinrichtung 22 ausgewertet. Überschreitet vorliegend die Bodenreaktionskraft einen ersten Schwellwert, zeigt dies eine recht hohe Belastung des Prothesenfußes 1 an und das Durchflussventil 21 wird geschlossen, um die Widerstandserhöhung zu erreichen und letztlich eine Sperrung der Gelenkbewegung zu erzielen. Sinkt die Bodenreaktionskraft wieder unter einen dritten Schwellwert, der hier dem ersten Schwellwert entspricht, wird das Durchflussventil 21 wieder geöffnet, so dass der Widerstand wieder auf den niedrigen Grundwert absinkt und die Gelenkbewegung freigegeben wird.
Dabei muss nicht zwangsläufig ein Umschalten zwischen zwei Widerständen durch vollständiges Öffnen und Schließen des Durchflussventils 21 erfolgen, sondern es kann auch eine Kennlinie vorgesehen werden, die in Abhängigkeit der Bodenreaktionskraft den Öffnungsgrad des Durchflussventils 21 beschreibt und mithin einen kontinuierlichen Verlauf des Widerstands hin zu höheren Widerstandswerten und zu einer Schließung des Ventils 1 bestimmt.
Wird das Wirkdrehmoment gemessen, kann dieses ebenso gegen einen zweiten/vierten Schwellwert verglichen werden. Eine andere Möglichkeit der Auswertung von Sensordaten betrifft die Unterschenkelbewegung, nachdem die Erhöhung des Widerstands auch bei einer Drehung des mit dem Prothesenfuß 1 verbundenen Unterschenkels um die Sagittalachse derart, dass sich das fußseitige Ende des Unterschenkels gegen die Laufrichtung bewegt, und bei einer einen fünften Schwellwert überschreitenden Drehung des Unterschenkels gegen die Vertikale, beschrieben insbesondere durch einen Winkel, erfolgen kann. Die Freigabe der Gelenkbewegung, mithin die Reduzierung des Widerstands, erfolgt dann bei einer Drehung des mit dem Prothesenfuß verbundenen Unterschenkels um die Sagittalachse derart, dass sich das fußseitige Ende des Unterschenkels in die Laufrichtung bewegt.
Als Sensoren 23 können verschiedene Sensoren eingesetzt werden, beispielsweise Beschleunigungssensoren, Gyroskope, Kraftsensoren, Drehmomentsensoren oder Winkelsensoren.
Auf die hier dargestellten Arten, die selbstverständlich auch miteinander kombiniert werden können, wird mithin der ideale Zeitpunkt zum Sperren der Gelenkbewegung der Gelenkeinrichtung 4 bestimmt, der zumindest in der Standphase gegeben ist, wenn sich der Prothesenfuß in Vollkontakt mit dem Boden 5 befindet.
Eine Schließung des Durchflussventils 21 kann in einer modifizierten Ausführungsform jedoch auch durch eine mechanische Wirkung erzielt werden, indem beispielsweise der Widerstand, mithin der Zustand des Durchflussventils 21, lastabhängig über eine Sperrachse verändert wird. Bei einer Bewegung in einer sogenannten Sperrachse kann dann eine Schließung des Durchflussventils 21 erfolgen, wenn beispielsweise die Bodenreaktionskraft den ersten Schwellwert überschreitet.
So sind zusammenfassend durch die Widerstandseinrichtung 10 situationsabhängig, hier lastabhängig, also abhängig vom Belastungszustand, unterschiedliche Widerstände gegen eine seitliche Verkippung in Pronations- und Supinationsrichtung gegeben. Dies sorgt bei Aufsetzen des Prothesenfußes 1 für eine einfache Anpassung an Bodenunebenheiten; in den Standphasen der Laufbewegung ist jedoch eine hohe seitliche Stabilität gegeben. Es sei noch darauf hingewiesen, dass im Ausführungsbeispiel nach 3 der Begrenzungsanschlag 9 letztlich durch den Boden der jeweiligen Zylinder 13 gegeben ist. Soll ein Zurückkehren des Prothesenfußes 2 in eine Grundstellung nach einer seitlichen Verkippung unterstützt werden, können, insbesondere innerhalb der Flüssigkeitsreservoire 15, hier nur angedeutete elastische Rückstellelemente, vorliegend Federn 24, angeordnet werden.
Die 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel zur Realisierung der Gelenkeinrichtung 4, wobei der Einfachheit halber für alle Ausführungsbeispiele gleichwirkende Komponenten gleiche Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt 4 eine perspektivische Teilexplosionsansicht der Gelenkeinrichtung 4b mit integrierter Widerstandseinrichtung 10, 5 zeigt einen Querschnitt durch die Gelenkeinrichtung 4b.
Eine entlang der Drehachse 6 verlaufende Drehwelle 25 ist in Halterungseinrichtungen 26 gelagert, welche vorliegend auf dem Niedrigprofilfuß 2 befestigt sind. Als Gegenlager für die Schwenkbewegung dient ein zur Realisierung als Bremseinrichtung ausgebildeter Metallblock 27, der im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und eine mittige Durchgangsöffnung für die Drehwelle 25 aufweist. Elastische Elemente 28, hier aus Gummi, wirken als Rückstellelemente in die Grundstellung. Als Begrenzungsanschlag 9 dient hier der Niedrigprofilfuß 2 selbst; selbstverständlich können auf diesem auch spezielle Anschlagelemente angebracht werden.
Die Widerstandseinrichtung 10 ist vorliegend dadurch realisiert, dass der Metallblock 27 zur Aufteilung in drei Klemmbacken 29, 30 wechselseitig seitlich zu der Drehwelle hin geschlitzt ist, vgl. insbesondere den Schlitz 31 in der mittigen Schnittansicht der 5. Dabei sind die äußeren Klemmbacken 29 in Längsrichtung kürzer als die mittlere Klemmbacke 30, wobei die mittlere Klemmbacke 30 beispielsweise doppelt so lang sein kann wie die äußeren Klemmbacken 29. Auf den Klemmbacken 29, 30 sind oberhalb der Schlitze 31 jeweils Vorsprünge 32 vorhanden, die Wirkpunkte bereitstellen, auf denen eine Lastplatte 33 zu liegen kommt. Diese kann, gegebenenfalls über die weitere Gelenkeinrichtung 11 mit einem Anschlussteil für einen Unterschenkel verbunden sein. Die Lastplatte 33 wird mit den zylinderartigen Vorsprüngen 32 fest verbunden, um die Gelenkeinrichtung 4b zu bilden. Wirkt nun eine Kraft, beispielsweise eine Bodenreaktionskraft, auf die Klemmbacken 29, 30, verengt sich mit dem Spalt 31 auch die Durchgangsöffnung für die Drehwelle 25, welche festgeklemmt wird, so dass eine Erhöhung des Widerstandes für die Drehbewegung hin zu einer Sperrung der Gelenkbewegung erfolgt. Dementsprechend wird die Bodenreaktionskraft unmittelbar in eine bremsende Wirkung der als Bremseinrichtung ausgebildeten Widerstandseinrichtung 10 umgesetzt. Die konkrete Ausgestaltung der Klemmbacken 29, 30 ist dabei so gewählt, dass die Widerstandserhöhung mit eintretender Dämpfungsbedingung, wie beschrieben, erfolgt, insbesondere die bremsende Wirkung bei Überschreitung des ersten Schwellwerts für die Bodenreaktionskraft einsetzt. Verringert sich die über die Lastplatte 33 einwirkenden Bodenreaktionskraft wieder, öffnen die Klemmbacken 29, 30 und geben die Gelenkbewegung wieder frei.
6 zeigt schließlich ein drittes Ausführungsbeispiel zur konkreten Realisierung einer Gelenkeinrichtung 4c, bei welcher ein polyzentrischer Ansatz verfolgt wird. Ersichtlich wird dabei mit vier Achsen 34 gearbeitet, wobei eine obere Platte 35 zum mittelbaren oder unmittelbaren Anschluss an einen Unterschenkel und eine untere Platte 36 zur Verbindung mit dem Bodenkontaktbauteil, hier dem Niedrigprofilfuß 2, über zwei drehbar in den Achsen 34 gelagerte Verbindungsbauteile 37 verbunden sind. Die Verbindungsbauteile weisen Vorsprünge 38 auf, die sowohl eine Wirkung zur Begrenzung der seitlichen Verkippbarkeit entfalten als auch mit einem als elastisches Element 39 aus Gummi ausgebildeten Rückstellelement wechselwirken.
Die sich hierdurch ergebende Drehachse 6 liegt mittig unterhalb der Gelenkeinrichtung 4c im Momentanpol.
Die wiederum als Bremseinrichtung realisierte Widerstandseinrichtung 10 ist vorliegend vollständig durch die obere Platte 35 realisiert. Diese ist nämlich ausgehend von den Durchgangsöffnungen der Achsen 34 nach innen geschlitzt ausgebildet, vgl. Schlitze 40, so dass zwei sich gegenüberliegende Klemmbacken gebildet werden. Die Schlitze 40 enden in einer mittleren Durchgangsöffnung 41, über der die Platte 35 erhöht ausgebildet ist, so dass bei einer Last, insbesondere also einer wirkenden Bodenreaktionskraft, im Wirkbereich 42 diese ideal auf die beiden Klemmbacken verteilt wird, welche die oberen Achsen 34 und somit die gesamte Gelenkbewegung der Gelenkeinrichtung 4c sperren. Bezüglich der Bremswirkung, also der Erhöhung des Widerstands der Gelenkbewegung, sei auch auf die Ausführungen zum zweiten Ausführungsbeispiel verwiesen, welches ebenfalls mit Klemmbacken in einer Bremseinrichtung arbeitet.
Es sei noch angemerkt, dass die Gelenkeinrichtung und die Widerstandseinrichtung auch als getrennte Baueinheit, konkret Aufsatz, realisiert werden können. Ein solcher Aufsatz kann auf einem zu verbessernden Prothesenfuß befestigt werden, insbesondere auf einem Niedrigprofilfuß, und kann als Adapter ausgebildet sein.

Claims

Medizinische Vorrichtung in Form eines Prothesenfußes (1) oder eines Aufsatzes für einen Prothesenfuß (1), aufweisend eine Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c), wobei der Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c) eine zum situationsabhängigen Erhöhen des Widerstands der Gelenkbewegung bei Eintritt einer Dämpfungsbedingung ausgebildete Widerstandseinrichtung (10) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Gelenkbewegung die Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c) zur Verschwenkung wenigstens eines Teils des Prothesenfußes (1) in Pronations- und Supinationsrichtung ausgebildet ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung (10) zum Erhöhen des Widerstands der Bremsbewegung bei einer einen ersten Schwellwert überschreitenden Bodenreaktionskraft und/oder bei einem einen zweiten Schwellwert überschreitenden, in der Drehachse (6) der Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c) wirkenden, durch die Bodenreaktionskraft verursachten Wirkdrehmoment ausgebildet ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung (10) zum erneuten Freigeben der Gelenkbewegung bei Unterschreiten eines insbesondere dem ersten Schwellwert entsprechenden dritten Schwellwerts für die Bodenreaktionskraft und/oder bei Unterschreiten eines insbesondere dem zweiten Schwellwert entsprechenden vierten Schwellwerts für das Wirkdrehmoment ausgebildet ist.
Medizinische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung (10) zum Erhöhen des Widerstands der Gelenkbewegung bei einer Drehung des mit dem Prothesenfuß (1) verbundenen Unterschenkels um die Sagittalachse derart, dass sich das fußseitige Ende des Unterschenkels gegen die Laufrichtung bewegt, und bei einer einen fünften Schwellwert überschreitenden Drehung des Unterschenkels gegen die Vertikale und/oder zu einer Freigabe der Gelenkbewegung bei einer Drehung des mit dem Prothesenfuß (1) verbundenen Unterschenkels um die Sagittalachse derart, dass sich das fußseitige Ende des Unterschenkels in die Laufrichtung bewegt, ausgebildet ist.
Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung (10) einen Sensor (23) zur Messung der Bodenreaktionskraft und/oder einen Sensor zur Messung des Wirkdrehmoments und/oder wenigstens einen Sensor zur Vermessung der Unterschenkelbewegung und eine das Vorliegen der die Sensordaten auswertenden Dämpfungsbedingung auswertende Steuereinrichtung (22) zur Ansteuerung des den Widerstand erhöhenden Widerstandselements aufweist.
Medizinische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung (10) eine durch die Wirkung einer Bodenreaktionskraft und/oder durch die Wirkung eines in der Drehachse (6) der Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c) wirkenden, durch die Bodenreaktionskraft verursachten Wirkdrehmoments die den Widerstand der Gelenkbewegung erhöhende Bremseinrichtung ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung (10) zwei mit einem um die Drehachse (6) der Gelenkeinrichtung (4, 4a) schwenkbaren Schwenkarm (18) bewegungsgekoppelte Hydraulikdämpfer (16) aufweist, deren Flüssigkeitsreservoire (15) über eine Verbindungsleitung (20) mit einem Durchflussventil (21) verbunden sind, wobei der Öffnungsgrad des Durchflussventils (21) in Abhängigkeit der Erfüllung der Dämpfungsbedingung durch die Steuereinrichtung (22) elektronisch und/oder durch die mechanische Wirkung der Bodenreaktionskraft oder des Wirkdrehmoments auf die Bremseinrichtung einstellbar ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließung des Durchflussventils (21) durch mechanische Wirkung lastabhängig durch eine Bewegung in einer Sperrachse erfolgt.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung wenigstens eine lastabhängig die Drehbewegung einer Drehwelle (25) der Gelenkeinrichtung (4, 4b) bremsende, sich um die Drehwelle (25) erstreckende Klemmbacke (29, 30) umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Begrenzungseinrichtung, insbesondere umfassend wenigstens einen Begrenzungsanschlag (9), zur Begrenzung der möglichen Schwenkwinkel der Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c) aufweist, insbesondere zur Begrenzung auf ein Winkelintervall von 20 Grad in Pronationsrichtung bis 20 Grad in Supinationsrichtung.
Medizinische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens ein Rückstellelement zur Rückstellung einer Pronations- oder Supinationsstellung in eine Grundstellung bei unbelastetem Prothesenfuß (1) aufweist.
Medizinische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c) auf einem flachen, insbesondere wenigstens ein Federelement (3) zur Realisierung von Abrollbewegungen aufweisenden Bodenkontaktbauteil des Prothesenfußes (1) befestigt ist.
Medizinische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkeinrichtung (4, 4c) eine polyzentrische Gelenkeinrichtung (4c) ist und/oder die Drehachse (6) der Gelenkeinrichtung (4, 4a, 4b, 4c) gegenüber der Laufrichtung verkippt ist.
Medizinische Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine weitere Gelenkeinrichtung (11) für eine Verschwenkung in Dorsalflexions- und Planarflexionsrichtung aufweist, der ebenso eine Widerstandseinrichtung zur situationsabhängigen Erhöhung des Widerstands der weiteren Gelenkbewegung zugeordnet ist.