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Künstliches Fußgelenk
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf künstliche
Fußgelenke für Beinprothesen mit einem quer zur Laufrichtung gestellten Scharnier.
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Jede Prothese sucht in ihrer Bauweise sich der natürlichen Form und
der natürlichen Wirkungsweise des menschlichen Fußes anzunähern. Beim Fußgelenk
ist eine solche Annäherung technisch besonders schwierig, weil sie Bewegungen um
drei senkrecht aufeinanderstehende Achsen ausführen soll, zwecks Gewichtsersparnis
kein oder nur wenig Metall verwendet werden darf, ferner weil sich die Prothese
den Umrißformen des natürlichen Fußes bzw. den Ausmaßen des Schuhes einfügen muß,
ohne daß das linöchelholz oder der Mittelfußbaustoff zu sehr geschwächt wird. Jeder
Teil des Gelenkes muß olule WillellsimE) llls in die jeweilige Grundstellung oder
Ausgangslage zurückkehren, und die ganze Einrichtung sollte auf einfache Weise gegen
vorhandene, um nur eine Achse verschwenkbare künstliche Gelenke ausgewechselt werden
können. Schließlich muß auch dafür gesorgt sein, daß die Teile einstellbar und auswechselbar
sind.
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Man hat versucht, diese Aufgaben in ihrer Gesamtheit dadurch zu lösen,
daß man die Fußprothese mit der Unterschenkelprothese durch ein Kugelgelenk zu verbinden
suchte. Diese Bauweise hat zwar den Vorteil allseitiger Bewegungsmöglichkeit für
sich und gestattet auch, jede einzelne Drehung oder Schwenkung durch Puffer od.
dgl. zu begrenzen, indessen fehlt ihr die Möglichkeit der Zurückstellung der Prothesenteile
in die Grundlage ohne Anstoß oder Einwirkung von außen. Man könnte versucht sein,
die
Rücklauffunktion durch den natürlichen Sehnen und Muskeln entsprechende Bänder od.
dgl. zu bewirken, verfügt aber noch nicht über geeignete Materialien, die bei hinreichender
Stabilität zum Abfangen des Körpergewichtes die Kontraktionsfähig keit der natürlichen
Muskeln besäßen.
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Bisher hat man sich deshalb damit begnügt, das um eine Querachse
schwingende Gelenk durch Gummi, Spiral- oder Blattfedern in engen Grenzen seitlich
nachgiebig zu machen. Diese Maßnahmen erleichtern zwar dem Prothesenträger das Gehen,
erreichen aber bei weitem nicht die natürliche Beweglichkeit des Fußes im Gelenk,
die für alle drei Raumachsen bei durchschnittlich 25 Winkelgraden Abweichung von
jeder Hauptrichtung liegt. Indessen schwanken die Abweichungen zwischen 15 und 300.
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Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, die Kugel oder ein dieser
entsprechendes Gelenkstück mit mindestens einem zweckmäßig abwärts gerichteten,
in eine Scheibe oder Kugel auslaufenden Zapfen zu \versehen, der in seinem Ausschlag
durch ein in einer Hülse geführtes Schraubenfederpaar beidseitig gepuffert und begrenzt
wird. Hierzu ist die den beiden Schraubenfedern gemeinsame Führungshülse zweckmäßig
mit einem Längsschlitz versehen, durch den der Kugelzapfen in den Hülseninnenraum
greift.
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Der Längsschlitz kann gegen die Kippachse etwas seitlich versetzt
sein. Dadurch wird die Kippbewegung unter verschieden großen Abweichungswinkeln
nach rechts und links bzw. oben und unten oder hin und her begrenzt.
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Um das Angreifen der Schraubenfedern zu verbessern, ist zwischen
Kugelzapfen und den inneren B'indungen der Schraubenfedern je ein Verschiebekolben
eingebaut. Um ein Ausweichen der Schraubenfedern zu verhüten und ihre Spannung bzw.
Vorspannung regulieren zu können, ist die Hülse durch mit Stützzapfen versehene
einschraubbare Stellbuchsen beidseitig abgeschlossen.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist in gleicher Weise sowohl
für Fußhängelager als auch für das sogenannte stehende Berliner Lager anwendbar.
Sie kann sinngemäß auf jede der drei Hauptrichtungen Anwendung finden. Indessen
hat sich gezeigt, daß aus einem querachsigen Scharnier und einer kippenden Rechts
Links - Ausweichbewegung jede gewünschte Fußstellung bzw. Abkippung auf unebenem
Boden resultiert, während die Verschwenkung der Fußspitze nach innen und namentlich
nach außen zum Schutz gegen Umfallen nach vorwärts auswärts hilfsweise durch Verdrehen
des Oberschenkelstumpfes erwirkt werden kann. l)ie Anpassung des erfindungsgemäßen
Gelenkes an die vorhandenen Haupt typen von Gelenken, nämlich das stehende Berliner
Lager einerseits und das hänwende Fußhängelager anderseits, bedingt eine etwas unterschiedliche
Bauweise der beiden Gelenke, ohne den Sinn und das Prinzip der Erfindung zu verlassen.
l)ie sich hieraus ergebenden hauptsächlichsten Unterschiede in der Bauweise der
Gelenke gemäß der Erfindung sind folgende: Beim Berliner Lager verlaufen die quer
gestellte I lauptscllwenkachse und die Federhülsenachse parallel zueinander in einer
senkrechten Ebene, wobei die die Querbewegungen ermöglichende Kippachse zweckmäßig
unterhalb der Hauptachse liegt. Beim Fußhängelager können die Hauptachse und Führungshülsenseele
zusammenfallen. Das Segment schwenkt mit der Federhülse in Lagern, während die Kippachse
zweckmäßig oberhalb der Haupt achse rechtwinklig zu dieser verläuft.
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In der Zeichnung sind je ein Ausführungsbeispiel für jede dieser
Hauptarten dargestellt, und zwar bedeuten Abb. I bis 3 ein Fußhängelager und Abb.
4 bis 6 ein Berliner Lager mit der erfindungsgemäßen Querschwenkeinrichtung.
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Insbesondere bedeuten Abb. I und 2 zwei Ansichten eines Hängelagers
und Abb. 3 einen Vertikalschnitt nach Linie A-B der Abb. 2, Abb. 4 und 5 zwei Ansichten
eines stehenden Berliner Lagers und Abb. 6 einen Teilschnitt nach Linie C-D der
Abb. 5.
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Nach dem Ausführungsbeispiel eines Fußhängelagers mit Querschwenkeinrichtung
in Abb. I bis 3 ist ein Gelenkstück I mit einem Kugelzapfen 2 versehen, der in seinem
Ausschlag durch ein in einer Hülse 3 geführtes Schraubenfederpaar 4 und 5 beidseitig
gepuffert und begrenzt ist. Die den beiden die Kugel teilweise umgreifenden Federn
gemeinsame Führungshülse 3 ist mit einem Längsschlitz 3" versehen, durch den der
Kugelzapfen 2 in den Hülseninnenraum greift. Dabei ist der Längsschlitz gegen die
Kippachse etwas seitlich versetzt, so daß die Kippbewegung entsprechend der natürlichen,
unterschiedlichen Begrenzung der Fußkippbewegung unter verschieden großen Abweichungswinkeln,
z. B. 18" rechts und 27° links, abgefangen wird.
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Zwischen Kugelzapfen 2 und den inneren Windungen der Schraubenfedern
4, 5 ist je ein verschiebbarer Kolben 6 und 7 angeordnet. Die Hülse 3 ist beidseitig
durch einschraubbare Stellbuchsen 8 und 9 verschlossen, die ein Regulieren der Federspannung
bzw. Vorspannung der Federn gestatten.
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Das Gelenkstück I ist um ein in Lagerklötzen 10a und Iob (den Flanken
des U-förmigen Segmentes Io) gehaltenes Kipprohr II innerhalb der durch den Kugelzapfen
und den Hülsenlängsschlitz gegebenen Grenzen seitlich kippbar. Das U-förmige Segment
10 ist mitsamt den aus seinen Flanken gebildeten Lagerklötzen Ioa, Iob (Abb. 2)
um das durch die Hülse 3 gebildete, seinerseits doppelt gelagerte Scharnierrohr
schwenkbar. Das Scharnierrohr, also die Hülse 3, ist in an sich bekannter Weise
in einsetzbaren Lagerschellen I3, 14 am Hackenholz drehbeweglich gehalten.
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Die Schellen I3, 14 werden im Hackenholz der Fußprothese, der Stiel
des Gelenkstückes I wird im Unterschenkelholz der Beinprothese befestigt.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (Abb. 4 bis 6) ist ein Gelenkstück
I' kreuzrohrförmig ausgebildet, indem ein quer zur Laufrichtung gestelltes Haupt-oder
Scharnierrohr mit einem in Laufrichtung gestellten Kipprohr ein festes Stück bildet.
Das Kipprohr ist in einschraubbaren Lagerschellen I3' und I4' doppelt gelagert,
und die Schellen stecken in Bohrungen einer Stützplatte I6'. Die Stützplatte ist
ihrerseits mit der Führungshülse 3' aus einem Stück gearbeitet,
und
die Teile stehen nun so zueinander, daß der Kugel zapfen 2' des Gelenkstückes I'
durch einen Längsschlitz in die Hülse 3' greift (Abb. 6).
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An den Kugelzapfen greifen verschiebbare Kolben (1', , auf denen
die Schraubenfedern 4', 5' auf sitzen, die ihrerseits durch die Hülse abschließende
Stellbuchsen 8', 9'unterstützt werden. Hierbei ist zu beachten, daß die quer gestellte
Hauptachse 21' und die Seele der Führungshülse 3' parallel zueinander in einer senkrechten
Ebene x-y (Abb. 5) liegen müssen.
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Die l. agerschellen sind aus Zweckmäßigkeitsgründen bei diesem Ausführungsbeispiel
in Abweichung von der sonst üblichen Bauweise nicht nebeneinander, sondern voreinander
angeordnet.
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Die Lagerschellen werden in das Absatzstück (den Hacken) der Fußprothese
eingebaut, und um das Querschwenkrohr werden die Ösen oder Schellen von mit der
Unterschenkelprothese versehene ; Verbindungsstücken gelegt.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen ergibt sich eine Kippbeweglichkeit
des künstlichen Fußes auf unebenem Gelände, die durch die Doppelfederpufferung abgefangen
wird. In beiden Ausführungsbeispielen wurden Doppelgelenke dargestellt, die ähnlich
einem Kardangelenk die Freibeweglichkeit eines Kugel gelenkes erreichen, jedoch
mit dem Unterschied, daß durch die beschriebenen Kugelzapfen eine Begrenzung in
richtigen u inkeln erreicht wird. Die Stellbuchsen gestatten eine Einstellung oder
Nachstellung der Federspannung sowie ein Füllen der innerhalb der Führungshülse
zwischen Stellbuchsen und Kolben gebildeten Räume mit Fett, so daß die Federn ständig
in Ö1 oder Fett laufen, nicht quietschen und nicht brechen. Nötigentalls kann eine
Feder auch ausgewechselt werden.