DE60021569T2

DE60021569T2 - Fussprothese mit stossdämpfer

Info

Publication number: DE60021569T2
Application number: DE60021569T
Authority: DE
Inventors: L. Jeffrey DODDROE; E. Robert Arbogast; M. James COLVIN; W. James CAPPER; Sujatha Srinivasan
Original assignee: Ohio Willow Wood Co
Current assignee: Ohio Willow Wood Co
Priority date: 1999-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: ATE300258T1; DE60021569D1; US6602295B1; US6863695B2; CA2373977A1; AU4974100A; EP1187583B1; EP1187583A1; US20030120354A1; EP1187583A4; WO2000071061A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung ist auf eine Fußprothese gerichtet, die in der Lage ist, während des Gangs entstehende Stöße mit einer wirkungsvollen Energieübertragung zwischen dem Aufprallen der Ferse und dem Abheben der Zehe aufzunehmen, und die Stabilität zu verbessern.
Beschreibung des Standes der Technik:
Spezialisierte Fußprothesen wurden in der Vergangenheit in einem Versuch entwickelt, die speziellen Bedürfnisse verschiedener Amputierter zu erfüllen. Zum Beispiel verlangen aktive Amputierte, die sich sportlich oder in anderen anstrengenden physischen Aktivitäten engagieren, typischerweise eine Fußprothese, die in der Lage ist, während eines Aufpralls der Ferse bei jedem Schritt Energie zu absorbieren, die Energie wirkungsvoll zur Zehe der Prothese zu übertragen, wenn der Schritt weiter voranschreitet, und die gespeicherte Energie in dem Moment zu lösen, bei dem die Zehe abhebt, um Energie für den nächsten Schritt bereitzustellen.
Insbesondere berührt der Fuß während des Gangs zuerst den Boden mit der Ferse. Während anstrengender Aktivitäten ist es wünschenswert, dass eine Prothese in der Lage ist, den Stoß dieses Aufpralls der Ferse aufzunehmen, und die aufgenommene Energie zu dem Zehenabschnitt der Fußprothese zu übertragen, um bei dem dann folgenden Abheben der Zehe so freizugeben, dass die zurückfedernde Energie maximiert wird. Ein Versuch eine Fußprothese zu konstruieren, die in der Lage ist, während des Gangs Energie zu speichern und danach freizugeben, ist in dem US-Patent 5.458.656 offenbart, indem der Pylon aus zwei Teleskopteilen ausgebildet ist, die durch eine Feder verbunden sind. Ein oberes Teil des Pylons hat einen oberen Adapter zur Verbindung mit dem Reststumpf des Trägers, während das untere Teil Fersen- und Zehenfedern stützt. Die Energie des Auftreffens der Ferse wird während des Zusammenschiebens des Pylons durch die Feder absorbiert, und es ist vorgesehen, dass sie freigegeben wird, wenn die Last während des Abhebens der Zehe von der Prothese entfernt wird.
Jedoch weist diese bekannte Konstruktion eine Vielzahl von Problemen auf. Der sich zusammenziehende Pylon tendiert dazu, sich wegen von der Zehe aus aufgebrachten Drehmomenten zu binden, wenn das Gewicht des Benutzers zur Zehe der Prothese verschoben wird. Da der sich zusammenschiebende Pylon konstruiert ist, sich bei dem Aufprall der Ferse zusammenzudrücken, während die Zehenfeder vorgesehen ist, zwischen der Mittelstellung und dem Abheben der Zehe zu biegen, und der Fersenhebelarm viel kürzer ist als der Zehenhebelarm, ist die Steifigkeit des sich zusammenschiebenden Pylons üblicherweise geringer als die Steifigkeit der Zehenfeder. Aus diesen Gründen und da die Zehenfeder durch den sich zusammenschiebenden Pylon geschützt ist, tendiert der Pylon dazu, nach dem Abheben der Zehe komprimiert zu bleiben, und so wird die Energie des Aufprallens der Ferse nicht wirkungsvoll zu der Zehenfeder übertragen, um während des Abhebens der Zehe verwendet zu werden. Da die Zehenfeder und der sich zusammenschiebende Pylon in Serie agieren, wenn die Zehe belastet wird, kann der sich zusammenschiebende Pylon die Erwiderung auf das Zurückkehren der Energie der Zehenfeder dämpfen, was die Vorrichtung viel weniger dynamisch gestaltet als erwünscht ist. Da der Zehenabschnitt der Prothese ausschließlich an dem sich zusammenschiebenden Pylon montiert ist, kann die Höhe der Prothese ebenfalls übermäßig sein, und die sichtbare Länge des Benutzerfußes wird während des Gehens deutlich variieren – eine unnatürliche und nicht erwünschte Information über das Vorhandensein der Prothese.
WO-A-98/53769 offenbart elastische Polster, die an ihrem fernen Ende an einem vorderen Fersenteil befestigt sind, das drehbar durch eine Achsenverknüpfung an einem Knöchelteil befestigt ist. Das Achsengelenk definiert nur eine Drehachse für den Knöchel, und herumdrehen um dieses Achsengelenk, muss das Knöchelteil einen der elastischen Polster komprimieren. Deswegen sind die Fähigkeiten des Knöchels zu drehen beschränkt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fußprothese bereitzustellen, die Energie bei dem Auftreffen der Ferse aufnehmen kann, und die Energie wirkungsvoll zur Zehe der Prothese übertragen kann, um sie während des Abhebens der Zehe zu verwenden.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Fußprothese mit einer verbesserten Stabilität, Steuerung, Funktion und Lebensdauer bereitzustellen.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Fußprothese bereitzustellen, die nicht die Missstände des Standes der Technik aufweist.
Gemäß der Erfindung ist eine Fußprothese bereitgestellt, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist.
Da die Zehenfeder der Fußprothese gemäß der Erfindung zwischen der Fußplatte und dem Adapterelement verbunden ist, kann sie während des Abhebens der Zehe wirkungsvoll Energie zu dem Zehenabschnitt übertragen.
Optionale Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Bevorzugt umfasst die Fußprothese außerdem einen Stoßaufnehmer, der zwischen dem Adapterelement und dem Fersenabschnitt verbunden ist, und die Fersenfeder und der Stoßaufnehmer durch einen Rohr-Stoßaufnehmer umfasst sind, der eine Fluidfeder eingebaut hat, wie z.B. eine Luft (-feder), und bevorzugt eine von dem Benutzer einstellbare Federkonstante aufweist.
Bevorzugt ist ein Ende des Rohr-Stoßaufnehmers drehbar mit dem Adapterelement verbunden, und ein anderes Ende des Rohr-Stoßaufnehmers ist drehbar mit der Fußplatte verbunden.
Bevorzugt umfasst die Fußprothese Elemente, die aus Schichten von vorgehärteten Verbundwerkstofflagen ausgebildet ist, die mit einem Kleber miteinander verbunden sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und viele der begleitenden Vorteile von dieser werden leicht erkannt, da dieselbe mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen berücksichtigt wird, worin:
1 eine vordere und seitliche perspektivische Ansicht einer Variante gemäß einer ersten Ausführungsform einer Fußprothese der Erfindung;
1A eine obere und seitliche perspektivische Ansicht einer Fußplatte gemäß der Erfindung ist;
2 eine vordere und seitliche perspektivische Ansicht einer Variation der ersten Ausführungsform der Fußprothese ist; und
3 eine Explosionsansicht eines Beispiels eines oberen Adapters ist, der mit der Erfindung verwendbar ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die in den nicht einschränkenden 1 und 2 der Zeichnungen dargestellt ist, und insbesondere der Variante der 1, umfassen die Hauptbauteile einer Fußprothese 10 eine profilierte Fußplatte 20, einen oberen Adapter 30, ein Paar von Zehenfedern 40 und einen Fersenfeder/Stoßaufnehmer 50.
Die profilierte Fußplatte 20 ist allgemein bekannt und könnte die in dem US-Patent 4.865.612 offenbarte sein, mit Ausnahme des im Folgenden beschriebenen. Sie hat einen Fersenabschnitt 22, einen gebogenen Abschnitt 24 und einen Kugelabschnitt 26 (1a). Ein Schlitz 28 kann sich durch die Fußplatte erstrecken und in Längsrichtung von dem Zehenabschnitt zu dem Fersenabschnitt für den gesamten oder einen Teil der Länge der Fußplatte, und dabei den Zehenabschnitt in unterteilte linke und rechte Zehenteile 26A und 26B teilen.
Die Fußplatte ist aus einem Verbundwerkstoff ausgebildet, der fortlaufende Kohlenstofffasern in einer Epoxidmatrix sein kann. Es weist elastische, federartige Qualität auf, die gestattet, dass sie während der Fußbiegung verformt wird, und während des Abhebens der Zehe elastisch zurückgeht, um Energie für den nächsten Schritt zu übertragen. Bevorzugt ist die Fußplatte aus Schichten aus vorgehärteten Verbundwerkstoffen ausgebildet, die mit einem Kleber miteinander verbunden sind. Die Fußplatte kann optional ein einen Stoß aufnehmendes Polster auf allen oder Teilen der fernen Oberfläche aufweisen. Die Fußplatte kann ebenfalls optional ein Material mit hoher Reibung auf allen oder Teilen der fernen Oberfläche aufweisen, um ohne Schuh oder eine andere Fußbedeckung verwendet zu werden.
Der obere Adapter 30 ist die Schnittstelle, die verwendet wird, um die Fußprothese an dem Rest der Prothese, z.B. an einem Sockelteil oder einem Adapter zum winkligen Ausrichte anzubringen. Ein Industriestandard-Vierlochmuster oder eine beliebige andere Anordnung zum Anbringen der Fußprothese an dem Rest der Prothese über eine Rohrklemme, eine Pyramidenklemme, eine Schraube oder eine andere Sicherungsvorrichtung kann verwendet werden. Die Struktur zum winkligen Ausrichten kann ebenfalls in den oberen Adapter eingebaut sein. Solche Ausrichtungen können eine Rutscheinstellung in der vorangehenden/nachfolgenden Richtung; eine Rutscheinstellung in der Medial-/Lateralrichtung; axiale Drehung; Fußbiegung/Sohlenbiegung-Drehung mit einstellbarer Fersenhöhe haben. Zusätzlich zu den üblichen Bauteilen zum Ausrichten in der Prothesenindustrie, könnte der obere Adapter ebenfalls spezielle oder einzigartige Elemente zum Ausrichten ohne die Notwendigkeit von zusätzlichen Befestigungsvorrichtungen haben. Der obere Adapter könnte ebenfalls Elemente haben, um in der Aufhängung des Prothesensockels an dem verbliebenen Stumpf zu unterstützen, wie z.B. ein Ventil für eine Ansaugaufhängung.
Insbesondere mit Bezug auf 1 und 3 weist der Adapter 30 bevorzugt eine einstückig gegossene, bearbeitete oder geformte obere Platte 32, wie z.B. ein bearbeitetes Aluminiumteil mit einem Paar von abhängigen Jochen 34 (nur eines ist gezeigt), über welche der Stoßaufnehmer 50 drehbar an dem oberen Adapter über ein Paar von Achsschenkeln 35 (nur einer ist gezeigt) angebracht sein kann.
Eine nach unten gerichtete einstückige Schulter 36 der oberen Platte 32 gegenüber den Jochen 34 weist eine vertikale Vorderfläche 302 auf, die eine rückwärtige Klemmstütze für die Enden der Zehenfeder 40 bereitstellt, die in der dargestellten Ausführungsform zwischen der Schulter 36 und einem Paar von Klemmplatten 38 an den oberen Adapter geklemmt sind. Zum Beispiel können sich durch die Klemmplatten erstreckende Schrauben oder Bolzen 39 und Zehenfedern in Löcher 304 der Schulter 36 eingeschraubt sein, um die Enden der Zehenfeder 40 zwischen den Klemmplatten 38 und der Fläche der Schulter 36 festzuklemmen.
Ein Vorsprung 32a der oberen Platte erstreckt sich von der Schulter 36 aus nach vorwärts, um einen oberen Anschlag für die Zehenfedern 40 bereitzustellen, um eine Bewegung der Kompressionsseite der Zehenfedern während der Verformung nach oben zu verhindern und dabei die Möglichkeit eines Scherfehlers der Zehenfedern in Verwendung zu reduzieren. Ebenfalls kann die Fläche der Schulter 36, gegen welche die Zehenfedern geklemmt sind, Rippen haben, um die Zehenfedern besser zu greifen, obwohl diese in der 1 nicht dargestellt sind. Die Klemmplatten 38 können ebenfalls Rippen aufweisen, die mit den Rippen (im Folgenden diskutiert) der Zehenfedern 40 zusammenpassen. Diese Rippen verbessern den Klemmgriff auf den Kompressions- und Spannungsseiten der Zehenfedern, um deren relative Bewegung während der Verwendung zu beschränken und dabei das Risiko eines Scherversagens zu reduzieren.
Die obere Platte kann über einen Schwalbenschwanzschlitten und einen drehbaren Adapter an einem Stumpfsockel montiert sein. Zum Beispiel weist in dieser Ausführungsform (3) ein Schwalbenschwanzschlittenteil 306 einen Schwalbenschwanzabschnitt auf, der in einer Schwalbenschwanznut 308 der oberen Platte 32 gleitet. Ein drehbarer Adapter 310 kann durch Schrauben 312 in einen Stumpfsockel (nicht gezeigt) eingeschraubt sein, und optional ein Absperrventil 314 und einen Filter 316 eingebaut haben, um von dem Stumpfsockel ausgestoßene Luft aufzunehmen, wenn dieser an einem Stumpf montiert wird. Der drehbare Adapter 310 kann an dem Schwalbenschwanzrutschteil 306 durch Schrauben 318 mit einer Dreheinstellung gesichert sein, die sich durch gekrümmte Schlitze 320 in dem Schwalbenschwanzrutschteil 306 erstrecken, und in den drehbaren Adapter 310 eingeschraubt sind. Eine Rutschbeschränkungsschraube 322 kann bei einer Position in die obere Platte 32 eingeschraubt sein, um mit der Bewegung des Rutschteils 306 zusammenzustoßen und diese zu beschränken. Die Position des Schwalbenschwanzrutschteils 306 in der Schwalbenschwanznut 308 kann durch das Festmachen einer Rutscheinstellschraube 324 gesperrt werden, die in die obere Platte 32 eingeschraubt ist.
Zwei bevorzugt identische Blattfedern 40 sind jeweils zwischen dem oberen Adapter 30 und der Zehe der Fußplatte 20 verbunden oder geklemmt. Das Klemmen von einem Ende der Zehenfedern an dem oberen Adapter wurde bereits beschrieben. Die gegenüberliegenden Enden der Zehenfedern sind ähnlich entsprechend an den Zehenteilen 26A und 26B der Fußplatte 20 geklemmt. Zum Beispiel kann ein Paar von Zehenfederklemmen 42, die aus einem bearbeiteten Aluminium ausgebildet sein können, jeweils an einem entsprechenden Zehenteil 26A oder 26B der Zehe 26 der Fußplatte verschraubt oder vernietet sein, und kann Klemmplatten ähnlich den Klemmplatten 38 haben, um die Enden der Zehenfedern zu klemmen. Bei diesem Ende können die Zehenteile 26A und 26B jeweils ein Loch 29 für die Schraube oder Niete der Klemmelemente haben. Zehenfederklemmen 42 können eine steife oder drehbare Verbindung zwischen Zehenfedern 40 und Zehenteil 26A oder 26B der Zehe 26 der Fußplatte bereitstellen.
Die Zehenfederklemmen 42 sind bevorzugt ausgebildet, um Unterstützungen 46 bei ihren nachfolgenden Abschnitten auszubilden, um zu gestatten, dass die Fußplatte 20 sich um die Zehenfederklemmen biegt, während die Ferse auftritt. Optional können sie ebenfalls vorangehende Unterstützungen ausbilden, um zu gestatten, dass die Fußplatte 20 sich um die Zehenfederklemmen biegt, während die Zehe abhebt. Die Zehenfederklemmen 42 halten einen Freiraum zwischen den zwei Enden der Zehenfedern 40 und der Fußplatte bei, um so die Länge der Zehenfedern zu maximieren, die für die Verformung während der Verwendung verfügbar ist. Dies hilft zusammen mit dem Klemmen der Zehenfedern nur bei ihren Enden die Biegespannungen entlang der gesamten Länge der Zehenfedern zu verteilen, und reduziert die Möglichkeit eines Versagens.
Die Zehenfedern 40 selbst sind jeweils eine Blattfeder, die allgemein entlang ihrer Länge gekrümmt ist, die bevorzugt einen entspannten, gebogenen End-zu-Endwinkel von 100 bis 110° mit einem gesamten Federradius von 7,6 bis 8,9 mm haben. Die Zehenfedern 40 sind jeweils bevorzugt durch ein Laminat aus zwei oder mehr Verbundwerkstoffen ausgebildet. Jede Schicht kann bevorzugt aus einer Kombination aus Kohlenstoff/Epoxid; Glas/Epoxid; Glas/Vinylester; oder Kohlenstoff/Vinylester ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Spannungs-(konvexe)Seite der Zehenfeder aus einer Schicht ausgebildet, die lange Fasern verwendet, während die Verdichtungs-(konkave)Seite der Zehenfeder aus einer Schicht ausgebildet ist, die kurze Glas- oder andere Fasern verwendet. Ebenfalls sind die Zehenfedern bevorzugt aus Schichten von vorgehärteten Verbundblättern ausgebildet, die mittels einem Kleber miteinander verbunden sind. Die Zehenfedern könnten ebenfalls aus einem Federmetall hergestellt sein.
Als Alternative können die zwei Zehenfedern durch eine einzelne Zehenfeder ersetzt werden, die entlang ihrer Länge von dem Zehenende zu dem nahen Ende, das an den oberen Adapter 30 geklemmt ist, gespalten ist.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung stellt die Oberfläche von jeder der Zehenfedern 40 auf der konkaven Seite eine Vielzahl von Querrippen 44 zum Verteilen von Biegespannungen entlang der Länge der Zehenfedern bereit. Die Zehenfedern weisen normalerweise eine Tendenz auf, sich bei einem Bereich in der Nähe der Längs-Mittelabschnitte unproportional zu biegen. Dies ergibt höher lokalisierte Schubspannungen, die ein Ablösen der Schichten (Delamination) der Zehenfedern erzeugen können. Dieses Problem zu behandeln, indem einfach die Zehenfedern dicker gestaltet werden, ist keine zufriedenstellende Lösung, da die Zehenfedern dann zu steif werden, um während des Gangs den erwünschten Grad an Nachgiebigkeit bereitzustellen.
Die Rippen 44 begegnen diesem Problem durch das lokale Erhöhen der Nachgiebigkeit der Rippen entlang ihrer Länge. Zum Beispiel machen Rippen mit einem größeren Radius die Federn steifer, während ein kleiner Radius eine geringere Steifigkeit bereitstellt. Deswegen wird durch das Steuern von z.B. der Rippenradien und -abstände entlang der Länge der Federn die Verformung der Feder während des Gangs über die gesamte Länge der Feder verteilt und dabei eine größere allgemeine Biegung der Feder erlaubt, während lokale Schubspannungen in jedem gegebenen Abschnitt entlang der Federlänge minimiert sind.
Ein typischer Rippenradius kann 0,3175 mm betragen.
Der Stoßaufnehmer 50 ist bevorzugt ein Stoßaufnehmer einer Rohrbauart, der eine Luft- oder Hydraulikfeder eingebaut aufweist. Zum Beispiel könnte der "FLOAT" Modell Fahrradstoßaufnehmer als Stoßaufnehmer 50 verwendet werden, der durch Fox Racing Shox hergestellt wird. Die Federkonstante dieses Stoßaufnehmers kann durch den Benutzer eingestellt werden. Ein Ende des Stoßaufnehmers 50 ist drehgelenkig mit dem oberen Adapter 30 über die Achszapfen 35 zur Drehung um eine Achse quer zur Länge der Fußplatte 20 und der Länge des Stoßaufnehmers verbunden. Das andere Ende des Stoßaufnehmers ist drehgelenkig mit der Fußplatte 20 über einen Fersenverbinder 52 zur Drehung um eine Achse quer zur Länge der Fußplatte 20 und der Länge des Stoßaufnehmers verbunden. Bei diesem Ende weist der Fersenverbinder 52 ebenfalls Joche 52A und Achszapfen 52B auf. Alternativ könnte eine Drehung um andere Ebenen mit der Verwendung von kugeligen Lagern verwendet werden. Die drehgelenkige Montage des Stoßaufnehmers erleichtert während des Gehens eine Drehung des Knöchels, löst Spannungen wegen Biegemomenten und minimiert das Risiko den Stoßaufnehmer zu verbinden.
Der Fersenverbinder kann ebenfalls eine nachfolgende Entlastung 52C haben, um zu ermöglichen, dass die Fußplatte sich während des Auftreffens der Ferse um den Fersenverbinder verbiegt.
Während des Gangs wird der Stoßaufnehmer verdichtet, um den Stoß des ersten Auftreffens der Ferse für jeden Schritt aufzunehmen. Der Benutzer kann die Federkonstante des Stoßaufnehmers auf die für die besondere Verwendung verlangte Federkonstante einstellen. Die drehgelenkige Montage des Stoßaufnehmers minimiert Drehmomente und ein Verbinden des Stoßaufnehmers. Da die Fußprothese über den oberen Adapter 30 an den Rest des Prothesenstumpfs und den Fuß des Benutzers montiert ist, und nicht insgesamt über den Stoßaufnehmer, ist jegliche Verkürzung der Prothese wegen der Kompression des Stoßaufnehmers zu dieser Zeit minimiert.
Da der Fuß von dem Auftreffen der Ferse zu dem Abheben der Zehe während jedem Schritt dreht, wird die Last allmählich von der Ferse zu der Zehe der Fußplatte 20 übertragen, was bewirkt, dass die Fußplatte sich verformt. Dieser Verformung der Fußplatte 20 wird durch die kontrollierte Biegeverformung der Zehenfedern widerstanden. Ein gleichzeitiges elastisches Zurückkehren des Stoßaufnehmers 50 treibt den Benutzer ebenfalls nach vorwärts und überträgt Energie zu den Zehenfedern 40 und bewirkt, dass diese sich weiter verformen. Die Rippen 44 verteilen die Biegelast entlang der Länge der Zehenfedern 40 und minimieren dabei das Risiko einer Delamination oder ein anderes Versagen der Feder. Die Schubspannungen werden ebenfalls durch den festen Griff der Zehenfedern gesteuert, die durch die Rippen auf der Schulter 25 und den Klemmplatten 38 bereitgestellt sind. Der Anschlag 32A beschränkt ebenfalls die Differentialbewegung der Verdichtungsseiten der Zehenfedern relativ zu den Spannungsseiten während der Biegung, was ebenfalls hilft, die Schubspannungen zu begrenzen.
Die getrennte Montage der Zehenfedern 40 an dem Zehenteil 26A und 26B gestattet, dass die Zehenfedern einzeln auf eine Einstülpung oder Ausstülpung des Fußes reagieren.
Zuletzt geht die Fußplatte 20 und die Zehenfedern 40 während des Abhebens der Zehe zurück, um eine Energieübertragung für den nächsten Schritt bereitzustellen. Da der Stoßaufnehmer 50 zu dieser Zeit vollständig zurückgekehrt ist, ist eine maximale Energieübertragung möglich.
Die Fußprothese dieser Konstruktion weist verschiedene Vorteile gegenüber bekannten Fußprothesen auf. Die verbundenen Schichten der vorgehärteten Verbundplattenkonstruktion der Zehenfeder, Fußplatte und Fersenblattfeder erhöht die Lebensdauer durch das Verteilen von Spannungen durch die Dicke dieser Elemente. Die Rippenkonstruktion der Zehenfedern erhöht deren Lebensdauer durch das Verteilen der Schubspannungen entlang der Länge der Zehenfedern. Da der Stoßaufnehmer zu der Zehenfeder parallel liegt und drehgelenkig verbunden ist, wird der Stoßaufnehmer nicht bei dem Abheben der Zehe komprimiert und somit gibt es keine Dämpfung der Rückkehr der Zehenfederenergie durch den Stoßaufnehmer. Die allgemein dreieckige Form der Prothese stellt eine kompakte Konstruktion bereit, verkürzt das Phänomen der Stumpfverkürzung und stellt eine gleichmäßigere Übertragung von Ferse zu Zehe bereit. Die Flexibilität des Fußes erleichtert ebenfalls einen "flachen Fuß", d.h. einen breiten Flächenbereichskontakt des Fußes mit dem Boden, was eine Stabilität verbessert. Die allgemein dreieckige Form der Prothese kann ebenfalls die Lebensdauer durch das inhärente Beschränken der maximalen Biegung der flexiblen Bestandteile erhöhen. Der Luftfederstoßaufnehmer stellt eine dynamischere Erwiderung als derzeit erhältliche Stoßaufnehmer bereit.
In der Variante der 2 ist die Fußprothese 10A identisch mit jener der 1 mit Ausnahme des im Folgenden dargelegten. Insbesondere wird der Stoßaufnehmer 50 durch eine Verbundblattfeder 150 ersetzt, die drehgelenkig sowohl mit der Fußplatte 20 als auch dem oberen Adapter 130 durch Achszapfen 152 und 154 verbunden ist. Die Blattfeder 150 kann ebenfalls auf gleiche Weise wie die Zehenfedern 40 gerippt sein. Die Blattfeder kann aus Schichten von vorgehärteten Verbundblättern hergestellt sein, die mit einem Kleber miteinander verbunden sind. Die Blattfeder kann gegen eine andere einer unterschiedlichen Federkonstante für unterschiedliche Aktivität ausgetauscht werden. Alternativ könnte eine Verbundblattfeder 150 durch ein beliebiges Federmaterial, wie z.B. Metall oder Polymer inklusive Urethan ersetzt werden.
Die Variante der 2 kann ebenfalls einen modifizierten oberen Adapter 130 einsetzen, der einen Mechanismus zum Ausgleichen des Zehenfederwinkels eingebaut aufweist, der zum Ausgleichen von verschiedenen Schuhfersenhöhen nützlich ist. Bei diesem Ende ist das die Schulter 136 ausbildende Teil nicht einstückig mit der oberen Platte 132 ausgebildet. Eher weist die obere Platte 132 eine konkave, gebogene, gerippte untere Fläche 133 auf, an der ein geripptes oberes Ende des Schulterteils 136 mittels einer Mutter oder einer anderen Einrichtung geklemmt ist. Durch das Auswählen des Klemmpunkts des Schulterteils 136 entlang der gebogenen Fläche 133 kann man den Anbringungswinkel der Zehenfedern an dem oberen Adapter einstellen.
Während der Mechanismus zum Ausgleichen des Zehenfederwinkels mit Bezug auf die Variante der 2 dargestellt ist, ist er gleichwertig auf den der 1 anwendbar. Jedoch kann die Konstruktion in 1 ebenfalls eine Fersenhöheneinstellung ausgleichen (z.B. für verschiedene Fußbekleidung durch das Einstellen des Fluiddrucks in dem Stoßaufnehmer).
Offensichtlich sind verschiedene Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung unter Betrachtung der obigen Lehren möglich. Es muss deswegen verstanden werden, dass innerhalb des Bereichs der angehängten Ansprüche, die Erfindung anders ausgeführt werden kann als insbesondere hierin beschrieben wurde.

Claims

Fußprothese (10, 10A) mit: einem Adapterelement (30, 130), das an einem übrig gebliebenen Körperglied befestigbar ist; einer Fußplatte (20) mit einem Fersenabschnitt und einem Zehenabschnitt, die entlang der Länge der Fußplatte voneinander getrennt sind; mindestens eine Zehenfeder (40), die zwischen dem Adapterelement (30, 130) und dem Zehenabschnitt der Fußplatte (20) eine Verbindung bereitstellt; einer Fersenfeder (50, 150), die zwischen dem Adapterelement (30, 130) und dem Fersenabschnitt eine Verbindung bereitstellt, wobei die Fersenfeder (50, 150) dazu ausgelegt ist, einen Stoß, der durch das anfängliche Auftreffen der Ferse bei jedem Schritt entsteht, zu absorbieren; dadurch gekennzeichnet, dass die Fersenfeder (50, 150) drehbar mit der Fußplatte (20) verbunden ist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die Fersenfeder (50, 150) drehbar mit dem Adapterelement (30, 130) verbunden ist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die Fersenfeder (150) eine Blattfeder ist.
Fußprothese nach Anspruch 3, wobei ein Ende der Blattfeder (150) drehbar mit dem Adapterelement (130) verbunden ist, und wobei ein anderes Ende der Blattfeder (150) drehbar mit der Fußplatte (20) verbunden ist.
Fußprothese nach Anspruch 3, wobei die Blattfeder (150) aus Schichten aus vorgehärteten Verbundwerkstofflagen gebildet ist, die mit einem Kleber miteinander verbunden sind.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei das Adapterelement (30, 130), die Fußplatte (20), die mindestens eine Zehenfeder (40) und die Fersenfeder (50, 150) zusammen eine im wesentlichen dreieckige Form bilden.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die Fußplatte (20) an ihrem mindestens einen Zehenabschnitt geteilt ist, um einen ersten und einen zweiten Zehenteil zu bilden, die in transversaler Richtung zu der Länge der Fußplatte (20) voneinander separiert sind, und wobei die mindestens eine Zehenfeder (40) zwei Zehenfedern umfasst, wobei jede der zwei Zehenfedern (40) an einem verschiedenen Zehenteil von dem ersten und dem zweiten Zehenteil befestigt ist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die Fußplatte (20) an ihrem mindestens einen Zehenabschnitt geteilt ist, um einen ersten und einen zweiten Zehenteil zu bilden, die in transversaler Richtung zu der Länge der Fußplatte (20) voneinander separiert sind, und wobei die mindesten eine Zehenfeder (40) gegabelt ist, um zwei Federteile zu bilden, wobei jeder der zwei Federteile an einem verschiedenen Zehenteil von dem ersten und dem zweiten Zehenteil befestigt ist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Zehenfeder (40) eine Vorrichtung aufweist, mit der die Biegespannungen entlang der Länge der mindestens einen Zehenfeder (40) verteilbar sind.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Zehenfeder (40) eine konkave Blattfeder ist, und wobei eine konkave Seite der mindestens einen Zehenfeder (40) eine Vielzahl von transversalen Rippen (44) aufweist.
Fußprothese nach Anspruch 10, wobei die Radien der transversalen Rippen (44) derart gewählt sind, dass die Biegespannungen entlang der Länge der mindestens einen Zehenfeder (40) verteilbar sind.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Zehenfeder (40) eine konkave Blattfeder ist, und wobei ein Material der konkaven Seite der mindestens einen Zehenfeder (40) von dem Material der konvexen Seite der mindestens einen Zehenfeder (40) verschieden ist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Zehenfeder (40) aus einer verstärkten Kunststofffaser gebildet ist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die entgegengesetzten Enden der mindestens einen Zehenfeder (40) entsprechend an dem Adapterelement (30, 130) bzw. dem Zehenabschnitt der Fußplatte (20) festgeklammert sind.
Fußprothese nach Anspruch 14, mit weiterhin einer Zehenfederklammer (42), die die mindestens eine Zehenfeder (40) an dem Zehenabschnitt der Fußplatte (20) anklammert, wobei die Zehenfederklammer (42) und der Zehenabschnitt der Fußplatte (20) eine hintere Aussparung definieren, die es ermöglicht, dass sich die Fußplatte (20) um die Zehenfederklammer (42) wölbt.
Fußprothese nach Anspruch 1, mit weiterhin einem Fersenverbinder (52), der an dem Fersenabschnitt der Fußplatte (20) angebracht ist und drehbar mit einem Ende der Fersenfeder (50, 150) verbunden ist, wobei der Fersenverbinder (52) und der Fersenabschnitt eine hintere Aussparung (52C) aufweisen, die es ermöglicht, dass sich die Fußplatte (20) um den Fersenverbinder (52) wölbt.
Fußprothese nach Anspruch 1, mit weiterhin einem Stoß absorbierenden Material an der distalen Fläche der Fußplatte (20).
Fußprothese nach Anspruch 1, mit weiterhin einem Material mit hoher Reibung an der distalen Fläche der Fußplatte (20).
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die Fersenfeder (150) aus einem flexiblen Polymer ist.
Fußprothese nach Anspruch 19, wobei ein Ende der Fersenfeder (150) drehbar mit dem Adapterelement (30, 130) verbunden ist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Zehenfeder (40) starr mit dem Adapterelement (30, 130) verbunden ist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei das Adapterelement (30, 130) in einer Vorder-Hinter-Richtung der Fußplatte (20) justierbar ist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei das Adapterelement (30, 130) um eine vertikale Achse drehbar justierbar ist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei das Adapterelement (30, 130) ein Ein
Wege
Luft
Ventil aufweist.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die Zehenfeder (40) aus Schichten aus vorgehärteten Verbundwerkstofflagen gebildet ist, die mit einem Kleber miteinander verbunden sind.
Fußprothese nach Anspruch 1, wobei die Fußplatte (20) aus Schichten aus vorgehärteten Verbundwerkstofflagen gebildet ist, die mit einem Kleber miteinander verbunden sind.
Fußprothese nach Anspruch 1, mit weiterhin einem Stoßdämpfer (50), der zwischen dem Adapterelement (30) und dem Fersenabschnitt eine Verbindung bereitstellt.
Fußprothese nach Anspruch 27, wobei die Fersenfeder und der Stoßdämpfer von einem Röhrenstoßdämpfer (50) mit einer darin angeordneten Fluidfeder umfasst sind.
Fußprothese nach Anspruch 28, wobei die Fluidfeder eine benutzerdefinierbare Federkonstante aufweist.
Fußprothese nach Anspruch 28, wobei ein Ende des Röhrenstoßdämpfers (50) drehbar mit dem Adapterelement (30) verbunden ist, und wobei das andere Ende des Röhrenstoßdämpfers (50) drehbar mit der Fußplatte (20) verbunden ist.
Fußprothese nach Anspruch 28, wobei das Fluid Luft ist.