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Diese
Erfindung betrifft einen Gelenkmechanismus für einen Gliedmaßschutz
für das
Gelenk eines menschlichen Gliedmaßes, das heißt einen Knie-
oder Ellenbogenschutz. Deshalb kann er eine betreffende Anwendung
als eine Knie- oder Ellenbogenmanschette haben.
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Hintergrund der Erfindung:
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Verletzungen
der Gliedmaße
und deren Gelenke treten aus mehreren Gründen einschließlich der
Teilnahme an Kontaktsportarten wie American Football, Eishockey,
an Individualsportarten wie Skifahren oder Motorradrennen oder in
der Tat an irgendeinem aktiven Sport auf. Zusätzlich treten Verletzungen
der Gliedmaße
und deren Gelenke bei aktiven Beschäftigungen wie den Streitkräften oder
bei irgendeinem Typ eines Unfalls auf.
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Nachdem
eine Verletzung auftrat, ist es oft wünschenswert, die Bewegung des
Gliedmaßes oder
des Gelenks entweder etwas zum Beispiel durch eine elastische Stütze zu begrenzen
oder die Bewegung des Glieds oder Gelenks stark durch gezahnte Schienen
oder gezahnte Manschetten, die den Grad der Bewegung des Gliedmaßes oder
Gelenks zum Beispiel durch gelenkige Knie- oder Ellenbogenmanschetten
(undrehbare Manschetten) begrenzen, zu begrenzen.
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Solche
Manschetten, die erhältlich
sind, um das Beugen eines Knies oder Ellbogens zu verhindern, können während Aktivitäten wie
Skifahren getragen werden und können
sowohl eine präventive sowie
schützende
Wirkung haben. Solche gelenkige Manschetten sind nach ihrer eigenen
Natur für
die Bewegung begrenzend und ermöglichen
nur das Vorwärtsbiegen
des Knies oder Ellbogens. Andere Manschetten, die das Knie gegen
einen Seitenstoß oder
frontalen Stoß schützen, aber
auch die Bewegung begrenzen (prophylaktische oder präventive Manschetten),
sind für
Sportarten wie American Football vorhanden. Dynamische Manschetten
sind auch mit exzentrisch angeordneten Gelenken vorhanden, um für einen
Schutz von zerrissenen Bändern zu
sorgen. Die vorliegende Erfindung betrifft steife gelenkige Manschetten.
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Stand der Technik:
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WO
94/18916 offenbart eine Vielzahl gelenkiger Manschetten, die zum
Schutz oder Stützen
eines beschädigten
oder potenziell beschädigbaren Gelenks
getragen werden sollen. Wenn die offenbarten Manschetten für ein Kniegelenk
verwendet werden, haben sie entsprechende obere und untere steife
Stützen,
die an dem Bein oberhalb und unterhalb des Knies angebracht sind
und die gelenkig miteinander verbunden sind, um das Biegen des Gelenks
zu ermöglichen.
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Aufgrund
der Art, auf welche das Gelenk des menschlichen Knies physikalisch
aufgebaut ist, kann das Biegen eines Gelenks um irgendeinen Punkt
innerhalb eines vorgegebenen Bereichs auftreten, der das Gelenk
umfasst, wenn das Gelenk von der Seite oder in einer Richtung, die
im Wesentlichen parallel zu der Drehachse des Gelenks ist, gesehen
wird.
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Der
genaue Punkt, um den sich das Gelenk dreht, hängt vom Aufbau des Gelenks,
beliebigen Verletzungen, die das Gelenk oder das Gliedmaß auf irgendeiner
Seite des Gelenks erlitten hat, oder dem Betrag ab, um den das Gliedmaß und deshalb
das Gelenk bereits gebogen wurde. Wenn beispielsweise das Gelenk,
das gedreht wird, das Knie ist, können die Punkte, um welche
die Drehung auftritt, auf irgendeiner Seite des Knorpels, der die
Schienbein- und Wadenbeinknochen auf der einen Seite und den Oberschenkelknochen
auf der anderen Seite des Kniegelenks trennt, oder auf beiden Seiten
des Knorpels sein. Dementsprechend ist das gelenkige Verbinden der
oberen und unteren Stützen
durch ein einfaches Gelenk unbefriedigend. Für bevorzugte Konstruktionen,
wie sie in den 5 und 16 der
WO 94/18916 gezeigt sind, ist stattdessen jede mit einem Zwischenelement
gelenkig verbunden, und die zwei Zwischenelemente sind relativ zueinander
gelenkig verbunden. Dies ermöglicht
es, die Drehachse relativ zu den Gelenken zu verändern, z.B. wäh rend einer Bewegung
vom vertikalen Stehen zum Biegen von den Knien.
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Die
Anordnung, die im WO 94/18916 gezeigt ist, ist sperrig, schwierig
zusammenzubauen und erfordert die Herstellung mehrerer teleskopischer Schalen,
die einfach übereinander
gleiten müssen, aber
ausreichend steif und stoßfest
sein müssen
(da solche Manschetten oft während
eines Kontaktsportspiels getragen werden, um das Spielen zu ermöglichen,
aber das Risiko einer weiteren Verletzung eines genesenen Gliedmaßes zu verringern),
um sicherzustellen, dass solch eine Bewegung ohne Blockierung beibehalten
werden kann. Diese Kriterien werden nicht einfach erfüllt.
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Ich
fand nun heraus, dass ein viel effektiverer und robusterer Gelenkmechanismus
geschaffen werden kann, der die Biegsamkeit der Bewegung, für die durch
die Konstruktionen gesorgt wird, die in WO 94/18916 gezeigt sind,
beibehalten wird, der aber nicht ihre Nachteile beinhaltet. Insbesondere
ermöglicht
er einen einfachen Zusammenbau und Auseinanderbau, und ist sehr
widerstandsfähig
gegen mechanischen Schaden.
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Eine
Kniemanschette gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist in der US-A-5168865 offenbart.
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Kurze Beschreibung der
Erfindung:
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Kniemanschette gemäß Anspruch 1 geschaffen, die einen
Gelenkmechanismus für
einen Gliedmaßschutz
umfasst, der eine erste und eine zweite Stütze einschließt, von
denen jede so eingerichtet ist, dass sie ein Teil eines Gliedmaßes auf
einer von beiden Seiten eines gebogenen Gelenkes aufnimmt. Der Gelenkmechanismus
ist drehbar mit beiden Stützen verbunden
und umfasst eine Basisplatte, einen Arm, der gelenkig zu der Platte
um eine Achse drehbar ist, die im Wesentlichen rechtwinklig dazu
ist und sich an einem Ende des Arms befindet, und Mittel, um die Stützelemente
drehbar mit dem anderen Ende des Arms und der Platte zu verbinden, wobei
alle drei Drehachsen der Gelenkverbindungen im Wesentlichen parallel
sind, und wobei zu jeder der Gelenkverbindungen Mittel gehören, um
den relativen Grad der Drehung der entsprechenden zwei Elemente
auf einen definierten Betrag zu begrenzen.
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Vorzugsweise
ist der Arm drehbar an einer kreisförmigen Muffe an der Platte
angebracht und sind an der Platte Stoppmittel ausgebildet, welche
die Winkeldrehung des Arms zum Beispiel auf maximal 60 Grad begrenzen.
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Vorzugsweise
ist die Winkeldrehung von jedem Stützelement relativ zu dem Ende
des Arms oder der Basisplatte durch einen durchgehenden Bolzen oder
Stab entlang eines gewölbten
Schlitzes begrenzt, der auf der Gelenkachse zentriert ist.
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Der
Stab befindet sich gewöhnlich
an der Basis oder dem Arm und der gewölbte Schlitz in dem Stützelement.
Die Ausdehnung des gewölbten
Schlitzes kann sich ändern,
ist aber gewöhnlich
im Bereich von 50 Grad bis 110 Grad.
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Durch
gelenkiges Verbinden der Stützen
unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Kniemanschette mit einem
Gelenkmechanismus werden alle drei Gelenke einen begrenzten Grad
der Drehung haben, wobei der Grad der Drehung von jeder der ersten,
zweiten und dritten Gelenkverbindung eingestellt werden kann, um
eine maximale Translations- und Drehbewegung zwischen den Knochen
des Gelenks, um welches die Manschette befestigt werden soll, vorzubestimmen.
Dies kann erreicht werden, indem Schlitze mit Längen vorgesehen werden, die
dem maximalen wahrscheinlich gewünschten
Grad der Drehbewegung z.B. 60 und 90 Grad entsprechen, und indem
dann der Grad der Drehung von einem von beiden oder beiden Schlitzen
beschränkt
wird, indem in den gewölbten
Schlitz Abstandshalter oder andere Mittel eingefügt werden, welche die Drehung verhindern,
so dass sich die betreffenden Bolzen oder Stäbe nur entlang eines Teils
des Schlitzes bewegen können.
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Der
Grad der Drehung, um den der Arm gedreht werden kann, kann beschränkt werden,
indem der Arm in einem ausgesparten Teil der Platte untergebracht
wird, das durch radiale Wände,
die zum Beispiel 60 Grad zueinander geneigt sind, eingegrenzt wird.
Um den Grad der Drehung weiter zu beschränken, können Abstandshalter oder andere
Mittel, um die Drehung zu verhindern, in der Aussparung befestigt
werden. Statt durch eine Aussparung mit Wänden kann der Betrag der Drehung
des Arms durch Stäbe definiert
werden, die an der Platte angebracht sind. Der erfindungsgemäße Gelenkmechanismus
kann aus irgendeinem geeigneten Werkstoff, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung,
bestehen, obwohl, falls erwünscht,
geeignete technische Kunststoffwerkstoffe verwendet werden können. Die
Stützelemente
bestehen gewöhnlich
aus einem gezahnten Werkstoff. Aufgrund einer Überbelastung solcher Werkstoffe dort,
wo sie mit dem Gelenkmechanismus verbunden sind, sind Verstärkungen
z.B. aus Metall angebracht. Insbesondere erwies es sich als nützlich,
die Kanten der gewölbten
Schlitze mit einer Metallplatte oder einem Einsatz zu verstärken.
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Die
Manschette hat einen Gelenkmechanismus auf einer von beiden Seiten
des Gelenks, um welches die Manschette angeordnet wurde.
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Das
Gelenk, das in der beanspruchten Kniemanschette verwendet wird,
kann auch für
alle gegenwärtig
bekannten Typen von Kniemanschetten verwendet werden, sobald diese
Kniemanschetten geeignet abgeändert
wurden. Insbesondere wird das Gelenk nützlich für Manschetten angewendet, die
in WO 94/18916 beschrieben sind, wobei die oben beschriebene Anordnung
die dort beschriebenen Frontplatten der gelenkigen Manschette ersetzt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
Erfindung ist beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
veranschaulicht, in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht der Kniemanschette zeigt, in der ein Gelenkmechanismus
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung integriert ist, und
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2 ein
Detail der Manschette aus 1 als Explosionsansicht
zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mit
Bezugnahme auf 1 besteht die Kniemanschette,
die auf ihrer Seite liegend und von hinten in den Zeichnungen veranschaulicht
ist, im Wesentlichen aus einer oberen und unteren hohlen Schale
oder Stützelementen 1 und 2,
die jeweils ausgebildet sind, um den Oberschenkel und die Wade des
Trägers
aufzunehmen. Die Elemente 1 und 2 sind durch die
Gelenkmechanismen 3 und 4, die unten genauer beschrieben
werden, verbunden und können
an den entsprechenden Teilen des Beins durch harte, gegossene, halbzylindrische
Teile 5 und 6 angebracht werden. Aus den Enden
der Teile 5 und 6 stehen Zapfen und Krampen zur
Lokalisierung hervor, die in die entsprechenden Öffnungen in den Elementen 1 und 2 über geeignete
Schnappverschlüsse passen,
von denen jeder zu den Elementen 1 beziehungsweise 2 geschoben
werden kann, um behaglich um den Oberschenkel beziehungsweise die Wade
zu passen.
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Im
Wesentlichen ist das gesamte Innere der Elemente 1 und 2, 5 und 6 mit
einem Schaumstoffpolster zur Bequemlichkeit gefüttert. In das Innere von jedem
der Elemente 1 und 2 sind kurze Metallstifte eingepasst,
die im Wesentlichen vertikal sind, wenn die Manschette getragen
wird und der Träger aufrecht
steht. Diese sind in der Zeichnung durch doppelseitige Klettverschlussstreifen 10, 11, 12 und 13 verdeckt.
Die Streifen 12 und 13 sind relativ kurz und ein
Ende von jedem endet in einem länglichen Kunststoffring 15 beziehungsweise 16,
durch welche das freie Ende des relativ längeren Streifens 10 und 11 durchlaufen
kann und dann zu sich selbst zurück gefaltet
werden kann, um jeden Streifen hinten um den unteren Oberschenkel
beziehungsweise die obere Wade anzuspannen. Die Mittelteile der
längeren
Strei fen 10 und 11 können für eine größere Bequemlichkeit mit einem
Textilwerkstoff oder Klettverschlusswerkstoff bezogen sein. Das
hohle Schalenelement 2 ist aus zwei Teilen aufgebaut, von
denen das linke, wie in der Zeichnung gezeigt, eine ringförmige auswärts gerichtete
Rille 20 hat und das andere rechte Teil in 1 eine
ringförmige
nach innen gerichtete Rippe 21 hat. Die Rippe 21 kann
in der ringförmigen
Rille zu einem gewissen Ausmaß gleiten, wodurch
ein beschränkter
Grad des Schwenkens zwischen dem Teil der Manschette, das an dem Oberschenkel
befestigt ist, und dem Teil, das an der Wade befestigt ist, möglich ist.
Dieses Schwenkmerkmal ist genauer in der Beschreibung der WO 94/18916
beschrieben. Das rechte Teil des Elements 2 ist mit dem
linken Teil mit Hilfe eines Paars anliegender T-Abschnittsstifte
befestigt, die durch zwei kurze Schlitze 25 und 26 laufen,
die sich am Boden der Rille 20 befinden.
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Erfindungsgemäß werden
die Elemente 1 und 2 durch zwei Gelenkmechanismen 3 und 4 zusammengehalten.
Jeder der Gelenkmechanismen 3 und 4 besteht aus
einer Basisplatte 40 beziehungsweise 41, die drehbar
direkt an dem Element 1 befestigt ist, und an dessen freiem
Ende ein Schwenkarm angebracht ist, an dem das Element 2 gelenkig
befestigt ist.
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Die
detaillierte Konstruktion des Schwenkmechanismusses 4 ist
in 2 gezeigt. Die Konstruktion des Gelenkmechanismusses 3 ist
abgesehen davon, dass er ein Spiegelbild des Gelenkmechanismusses 4 ist,
identisch. Nun mit Bezug auf 2 ist eine
Explosionsansicht des Gelenkmechanismusses gezeigt, wobei die zwei
Elemente 1 und 2 von der Basisplatte 41 gelöst sind
und der Arm hier für
eine verständliche
Erklärung
enthalten ist.
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Die
Basisplatte 41 hat zwei Gewindestifte auf ihrer Oberfläche, die
zum Gelenkmechanismus 3 gerichtet ist. Einer von diesen,
der in 2 mit 50 bezeichnet ist, wirkt als die
Gelenkverbindung zwischen der Basisplatte 41 und dem Element 1.
Aus diesem Grund kann ein blockierbarer Gewindebolzen 51 durch
eine Öffnung 52 im
Element 1 geführt
werden und in den Stift 50 geschraubt werden, der ein Innengewinde
hat.
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Wenn
dies geschieht, tritt ein aufrechter gewölbter Zapfen 54 in
den gewölbten
Schlitz 55 in dem Werkstoff des Elements 1 ein,
wobei der Schlitz 55 an der Öffnung 52 zentriert
ist. In der Zeichnung ist eine Metallverstärkung nicht gezeigt, die in
das Äußere des
Elements 1 eingegossen ist und eine Öffnung, die als Öffnung 52 bezeichnet
ist, und einen gewölbten
Schlitz hat, der als gewölbter
Schlitz 55 bezeichnet ist. Wenn das Element 1 dementsprechend
an der Basisplatte 41 angeordnet ist, kann es relativ zu ihr
gedreht werden, aber nur in dem Ausmaß, das durch die Bewegung des
Zapfens 54 im Schlitz 55 ermöglicht wird.
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Wenn
es wünschenswert
ist, den Bereich der Drehung des Elements 1 relativ zu
der Basisplatte 41 zu begrenzen, kann ein geeignetes Stoppelement
an einem oder beiden Enden des Schlitzes 55 eingefügt werden.
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An
der Basisplatte 41 ist ein Schwenkarm 60 angebracht.
Das linke Ende dieses Arms, der in 2 zu sehen
ist, hat eine Ringgestalt und läuft
um einen weiteren Gewindestab, der integriert an der Basisplatte 41 ausgebildet
ist und an der Stelle durch einen einschraubbaren Bolzen 61 gehalten
wird. Das kreisförmige
linke Ende des Arms 60 befindet sich in einer im Wesentlichen
kreisförmigen
Aussparung 62 in der Basisplatte 41. Die Aussparung
weist zwei radiale Abschnitte auf, von denen einer einen Radius hat,
der etwas größer als
der Radius des Rings an dem linken Arm von 60 ist, und
der andere einen vergrößerten Radius
hat, wodurch die zweiteilige zylindrische Wand der Aussparung 62 gebildet
wird, die an eine Schulter 64 stößt, die in einer radialen Ebene
relativ zu dem verdeckten Gewindestift liegt, um den der Arm 60 geschwenkt
werden kann. Auf einer Seite des im Wesentlichen ringförmigen Endes
des Arms 60 ist ein teilweise ringförmiger Flansch 66,
der, wenn sein Ende, wie links in 2 gezeigt,
an die Schultern 64 stößt, die
Drehung des Arms 60 im Uhrzeigersinn beschränkt. Die
Drehung gegen den Uhrzeigersinn wird durch das rechte Ende des Arms 60,
wie in 2 gezeigt, beschränkt, das gegen eine interne Wand 68 stößt, die
in dem Basiselement 41 ausgebildet ist. Der Arm 60 kann
somit um einen definierten Winkel geschwenkt werden, der durch Einfügen von Packelementen
zur Schulter 64 oder Wand 68, falls erwünscht, verringert
werden kann.
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Das
Element 2 ist mit dem rechten Ende des Arms 60 um
eine Achse, die im Wesentlichen senkrecht zu der Basisplatte ist,
mit Hilfe eines gewindeten Bolzens 70, der durch eine Öffnung 71 in
dem Element 2 und in einen gewindeten Stab 72 am
Ende des Arms 60 läuft,
drehbar verbunden. Der Arm 60 weist einen aufrechten Stab 64 auf,
der, wenn das Element 2 an dem Arm 60 angeordnet
ist, durch einen gewölbten
Schlitz in dem Element 2 läuft.
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Wiederum
kann das Ausmaß der
Drehung, das zwischen dem Arm 60 und dem Element 2 möglich ist,
durch Einfügen
von Stoppelementen in einem oder beiden Enden des gewölbten Schlitzes 76 verringert
werden.
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Der äußere Rand
der Basisplatte 41 kann so ausgebildet sein, dass ihre
Innenseite dicht an den Außenseiten
der Elemente 1 und 2 anliegt, wodurch der Eintritt
von Schmutz oder Verunreinigung verringert wird, wenn die Kniemanschette
getragen wird. Die Gelenkmechanismen 3 und 4 ermöglichen
das natürliche
Beugen des Beins des Trägers
mit den drei Gelenkverbindungen, wobei deren Drehachsen den gewindeten
Schäften
der Bolzen 51, 61 und 70 entsprechen,
die das Auftreten einer natürlichen
und bequemen Bewegung ermöglichen.
Die übermäßige Beugung
des Gelenks darüber
hinaus, was die medizinischen oder physiotherapeutischen Berater
des Trägers
empfehlen würden,
kann verhindert werden, indem der Bereich der Drehbewegung von einer, zwei
oder allen drei dieser Gelenkverbindungen durch Verwendung von Packelementen,
wie oben angedeutet, begrenzt wird. Die Stützelemente bestehen aus einem
steifen Kunststoff oder einer faserverstärkten Harzzusammensetzung.