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Gelenk für künstliche glieder od. dgl.
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Die Erfindung betrifft ein Gelenk für künstliche Glieder od. dgl.,
das aus einem oberen und einem unteren Teilglied, z. B. einem Oberarmteil und einem
Unterarmteil, besteht, wobei das eine oder beide Teilglieder als Manschette für
die Befestigung des Tefigliedes ausgebildet sein können.
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Teilglieder dieser Art sind durch ein oder mehrere, üblicherweise
zwei, gleichachsige Gelenke miteinander verbunden, die eine Bewegung der Teilglieder
gegeneinander gestatten. Ein solches Gelenk enthält zwei gegeneinander bewegliche
Teile, die entweder kraft- oder formschlüssig miteinander verbunden sind. Mindestens
eines der Gelenke kann vom Prothesenträger so geschaltet werden, daß es entweder
in einer bestimmten, wählbaren Stellung festgestellt und die Relativbewegung der
Teilglieder gegeneinander verhindert oder entsperrt wird, so daß die Teilglieder
frei beweglich sind.
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Das Gelenk findet in erster Linie bei künstlichen Armen als Ellbogengelenk
Anwendung, kann aber auch vorteilhaft bei anderen orthopädischen Hilfseinrichtungen
verwendet werden.
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Künstliche Arme, bestehend aus Oberarm- und Unterarmteil, die durch
ein Ellbogengelenk mit-
einander verbunden sind, sind meist rnit
einem Schaltwerk ausgerüstet, mit dessen Hilfe der Prothesenträger die Verriegelung
oder Entriegelung vornehmen kann. Dieses Schaltwerk wird gewöhnlich mittels eines
Bandes betätigt, während der Unterarm mit Hilfe einer zweiten Randanordnung bewegt
wird.
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Das Ellbogengelenk besteht gewöhnlich aus einem Drehzapfen, der quer
am unteren Ende des Oberarmteiles angeordnet ist. Der Unterarmteil hat zwei im Abstand
voneinander angeordnete Ansätze, die durch die Enden des Drehzapfens aneinander
gelenkt sind. Mitunter weist.der Unterarmteil nur einen mit dem Drehzapfen gelenkig
verbundenen Ansatz auf. Zwischen den aneinander gelenkten Teilen oder um sie ist
ein mit dem Drehbolzen und dem Unterarmteil verbundenes Schaltwerk angeordnet. Solche
Gelenke benötigen den größten Teil des innerhalb des Ellbogengelenkes verfügbaren
Raumes und sind meist ziemlich kompliziert und verhältnismäßig schwer.
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Insbesondere ist eine Feststelleinrichtung für die Gelenke künstlicher
Glieder mit Walzen- oder Rollenlagern bekanntgeworden, bei der ein herausziehbarer
Sperrteil zwischen die Walzen oder Rollen eingreift und die Streck- und Beugebewegung
der Glieder gegeneinander hemmt. Da eine solche Feststelleinrichtung jedoch ein
verhältnismäßig hohes Gewicht aufweist, kommt sie praktisch nur für- Knie- oder
Fußgelenke in Frage.
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Um den zur Aufnahme des Armstumpfes zur Verfügung stehenden Innenraum
der Prothese nicht durch eine durchgehende Gelenkwelle od. dgl. zu beeinträchtigen,
hat man ferner ein Gelenk für eine künstliche Hand geschaffen, deren Teile durch
die Drehung einer aus der Prothese herausragenden, an ihrem Ende mit einem Drehgriff
versehenen Welle über eine an dem anderen Ende der Welle angeordnete Scheibe und
einem mit dieser verbundenen Hebelsystem gegeneinander geschwenkt werden. Eine solche
Ausbildung des Gelenkes ist aber infolge der verschiedenartigen Übertragungsmittel
recht kompliziert und damit besonders störungs-anfäflig. Außerdem läßt sich ein
derartiger unmittelbar von der anderen Hand des Prothesenträgers zu bedienender
Drehgriff zur Betätigung des Gelenkes nur bei Handgelenken verwenden.
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Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein besonders einfaches,
nicht nach außen erkennbares Ellbogengelenk zu schaffen, bei dem der zur Aufnahme
des Armstumpfes zur Verfügung stehende Innenraum der Prothese frei gehalten ist,
ohne daß dabei auf eine kräftige und leicht zu schaltende Ausführung verzichtet
wird.
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Raumgewinn im Ellbogengelenk bringt den wesentlichen Vorteil mit
sich, daß bei Amputationen im Ellbogengelenk oder unmittelbar darüber ein künstlicher
Arm besser angepaßt werden kann, da das künstliche Ellbogengelenk die normale Stellung
einnehmen kann und nicht zur Anpassung an den Stumpf verdreht zu werden braucht.
Ferner kann dadurch die orthopädische Vorrichtung besonders wirksam mit Bandzug,schaltung
ausgestattet werden.
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Diese am künstlichen Arm auftretenden, bereits erwähnten Schwierigkeiten
können auch an Gelenken anderer orthopädischer Vorrichtungen auftreten.
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Ein zweiteiliges vom Träger zu betätigendes Ellbogengelenk gemäß
der Erfindung für künstliche Arme besteht-aus zwei zusammengepaßten und zusammenarbeitenden
Teilen.
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Der eine Teil ist als flaches zylindrisches Gehäuse ausgebildet,
das Verriegelungsteile sowie deren Schaltmittel enthält und dessen Außenfläche das
Lager für einen ringförmigen, Aussparungen für den Eintritt der Verriegelungsteile
aufweisenden zweiten Teil bildet. Ferner sind die vom Träger des künstlichen Arms
zu betätigenden Schaltmittel so ausgeführt, daß die Verriegelungsteile wahlweise
mit den Aussparungen des zweiten Teiles in oder außer Eingriff gebracht werden können
und durch die Schaltmittel in der einen oder anderen Stellung gehalten werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. I eine schaubildliche Darstellung des Gelenkes
in Anwendung auf einen künstlichen Arm, Fig. 2 eine Draufsicht auf die beiden Hauptteile
der auseinandergenommenen Vorrichtung, Fig. 3 einen Schnitt nach der LinieIII-III
der Fig. 2, Fig. 4 eine Draufsicht ähnlich der Fig. 2 bei abgenommener Deckplatte,
die die beiden Hauptteile und die Schaltmittel zeigt, Fig. 5 eine Draufsicht nach
Fig. 4 bei einer anderen Stellung der Teile, Fig. 6 eine Ansicht der Federbolzen,
Fig. 7 die Rückseite der beiden miteinander verbundenen Hauptteile bei abgenommener
Deckplatte und die Inrieneinrichtung, Fig. 8 eine Draufsicht auf die Federspannplatte,
Fig. g eine Untersicht der Platte nach Fig. 8, Fig. Io eine Seitenansicht der Platte
nach Fig. 9, Fig. II eine Draufsicht auf die Schaltmittel, Fig. I2 einen Schnitt
nach der Linie XII-XII der Fig. II.
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Wie aus Fig. I ersichtlich, besteht der Kunstarmaus einem Oberarmteil
I und einem Unterarmteil 2, die auf jeder Seite durch zwei Stahlschienen 3 und 4
bzw. 5 und 6 miteinander verbunden sind.
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Jede Stahlschiene 3, 5 bzw. 4, 6 ist auf dem größten Teil ihrer Länge
am Unterarmteil I bzw. am Oberarmteil 2 befestigt und ragt über den zugeordneten
Teil nach unten bzw. oben hinaus. Die vorstehenden Teile der Stahlschienen sind
paarweise miteinander zu gleichachsigen, aufeinander entgegengesetzten Seiten des
Armes angeordneten Gelenken verbunden.
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Die vorstehenden Enden der Schienen 3 und 4 sind zu Lagerflächen
verbreitert und weisen ein Gehäuse für das Schaltwerk auf. Auf diese Weise können
ein Paar Stahlschienen und das Schaltwerk des Ellbogengelenkes als eine Einheit
vollständig unabhängig vom Arm hergestellt werden, an dem sie durch Befestigung
der Schienen angebracht werden kann. Es können auch zwei Einheiten mit
einem
gemeinsamen Betätigungsglied an einem Arm befestigt werden. Gewöhnlich genügt jedoch
ein mit Schaltwerk versehenes Gelenk, das andere ist dann einfach ohne Schaltwerk
(Fig. I).
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Das hervorstehende Ende der Oberarms-chiene 4 ist mit einem zylindrischen
Gehäuse 7 versehen oder zu einem solchen ausgebildet, das durch eine obere und eine
untere Deckplatte 8 und 9 verschlossen ist.
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Die'Achse des Gehäuses 7 ist gleichzeitig Achse des ganzen Ellbogengelenks.
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Das Gehäuse 7 weist einen nach innen abgesetzten Teil 10 mit geringerem
Durchmesser auf, der als Lager für eine ringförmige Erweiterung oder einen am hervorstehenden
Ende der Stahlschiene 3 befestigten Ringll dient. Der Innendurchmesser des Ringes
ist gleich dem Außendurchmesser des Absatzes 10 des Gehäuses 7. Der Außendurchmesser
des Ringes II ist gleich dem Außendurchmesser des Gehäuses 7. Der Ring II wird durch
die Deckplatte 8 festgehalten, die den Absatz 10 umgreift. Dadurch ist die untere
Stahlschiene 3 gegenüber der oberen Stalhlschiene 4 schwenkbar, d. h., der Unterarm
kann gegenüber dem Oberarm bezeugt werden.
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Der Ring II ist mit 4 Paaren radial angeordneter Aussparungen 12
versehen. Die paarweise zusammengehörigen Aussparungen sind diametral einander gegenüber
angeordnlet. Der Absatz 10 ist mit einem Paar entsprechender Aussparungen 13 versehen.
Durch Drehung des Ringes II kann jedes Paar Aussparungen 12 des Ringes mit den Aussparungen
I0 des Gehäuses zur Deckung gebracht werden. In den Aussparungen I3 sind Federbolzen
I4 beweglich angeordnet, die durch eine gemeinsame Druckfeder I5, deren Enden in
Bohrungen I6 der inneren Teile der Federbolzen 14 sitzen, nach außen verschoben
werden können. Wenn die entsprechenden Aussparungen zur Deckung gebracht sind, werden
die Federbolzen, falls sie nicht zurückgehalten werden, in die Aussparungen 12 geschoben,
wodurch eine Drehung des Ringes II gegen das Gehäuse 7 verhindert und der Unterarm
festgestellt wird. Da vier Paar Aussparungen I2 im Ring II vorgesehen - sind, kann
der Unterarm in vier verschiedenen Stellungen festgehalten werden.
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Man kann aber auch mehr als vier Paare oder auch weniger vorsehen.
Die Federbolzen 14 sitzen im Oberteil, und zwar auf dem Absatz 10.
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Auf der Innenseite des Gehäuses 7 ist eine Eindrehung I7 vorgesehen,
in der eine Scheibe I8 drehbar angeordnet ist, an deren Umfang das eine Ende einer
flachen Rollenkette 19 befestigt, die durch einen Schlitz 20 des Gehäuses 7 geführt
ist und deren anderes Ende mit einer Gleitstange 21 versehen ist, die in einer Gabel
22 geführt ist. Die Gleitstange ist mit dem vom Träger zu betätigenden Band 23 verbunden.
Zwischen dem Schlitz 20 und ihrem an der Scheibe I8 befestigten Ende liegt die Kette
19 zwischen der Unterfläche der Scheibe I8 und der unteren Deckplatte g und läuft
um eine Rundführung tgA. Wenn die Kette 19 angezogen wird, dreht sich die Scheibe
I8 entgegen der Wirkung einer Spiralfeder 24, deren äußeres Ende an der Scheibe
r8 befestigt ist und deren inneres Ende in einen Schlitz eines Knopfes 25 gehalten
wird, der in der Mitte einer Platte 26 sitzt, die zur Einstellung der Spannung dient.
Wird die Kette freigegeben, dann wird die Scheibe I8 durch die Spiralfeder 24 zurückgedreht.
Die Schwenkung des Gehäuses 7 ist nach beiden Richtungen auf einen Winkel von go°t
beschränkt durch die zugelassene Bewegung der Gleitstange 21, deren Länge entsprechend
eingestellt werden muß.
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Fig. 8, 9 und 10 zeigen, daß die Federspannplatte 26 mit in Abständen
angeordneten Öffnungen 27 versehen ist und mit dem geschlitzten Knopf 25 aus einem
Stück besteht. Die Innenseite der unteren Deckplatte 9 ist, wie Fig. 7 zeigt, mit
einem sehr kleinen Zapfen 28 versehen. Beim Zusammenbau wird zur Einstellung der
Spannung der Feder 24 die Platte 26 mit Hilfe des Knopfes 26A gedreht.
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Ist die gewünschte Spannung erreicht, wird die Deckplatte g eingedrückt,
so daß der Zapfen 28 in eine der Aussparungen 27 einrastet und die Feder durch die
Scheibe 26 und den Knopf 25 festgelegt wird.
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Die Drehung der Scheibe 18 dient der Betätigung einer Klinke 29 und
eines Sperrades 30, das seinerseits ein Nockenpaar 3I, 32 betätigt. Diese Nocken
ziehen entweder die Federbolzen 14 zurück oder geben diese zum Einrasten in die
Aussparungen 12 frei.
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Die obere Fläche der Scheibe 18 ist mit einem ringförmigen erhabenen
Rand 33 (Fig. II und I2) versehen und trägt die kleine Klinke 29, die in einer zur
Ebene der Scheibe 18 parallelen Ebene schwenkbar ist und deren Spitze nach innen
in die Zähne des Sperrades 30 einrastet. Die Klinke ist an der Scheibe 18 schwenkbar
befestigt. Eine kleine Blattfeder ist an der Innenseite der ringförmigen Erhebung
33 befestigt und drückt die Klinke 29 in das Sperrad 30. Die Unterseite des Sperrrades
30 liegt an der oberen Fläche der Scheibe8. Wird die Scheibe I8 mit Hilfe der Kette
19 in der einen Richtung gedreht, nimmt die Klinke 29 das Sperrrad 30 mit. Dreht
sich die Scheibe 18 unter- der Wirkung der Spiralfeder 24 in der anderen Richtung,
bleibt das Sperrad 30 stehen, und da die Bewegung der Scheibe 18 auf einen Winkel
von go0 beschränkt ist, kann das Sperrad 30 um etwa go° nur in einer Richtung bewegt
werden.
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Eine Nockenscheibe bildet ein Stück mit dem Sperrad 30, die genügend
tief ist, daß in ihrer Oberfläche eine längliche Vertiefung eingepreßt werden kann.
Die einander gegenüberstehenden Wände oder Kanten der Vertiefung sind so gekrümmt,
daß sie die Nocken 31, 32 bilden. Die Oberseite der Nockenscheibe liegt an der Innenseite
des Absatzes 10 und unmittelbar an der Unterfläche der Federbolzen 14.
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Am inneren Ende jedes Federbolzens 14 ist auf der Unterseite je ein
kleiner Zapfen 14A angebracht.
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Diese Zapfen greifen in die längliche Vertiefung der Nockenscheibe
so ein, daß jeder Zapfen I4A in Berührung mit einem der konkaven Nocken 3I, 32 ist,
die so geformt sind, daß bei Bewegung der
Nockenscheibe die Federbolzen
14 nach innen gezogen oder zur Bewegung radial nach außen freigegeben werden.
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Die Federbolzen. 14 werden in ihrer äußeren, den Unterarm blockierenden
Stellung durch die gemeinsame Druckfeder I5 und in ihrer inneren Freigabestellung
durch die Nocken 31, 32 gehalten. In der letztgenannten Stellung halten die Nocken
die Federbolzen T4 so, daß sie die Innenseite des Ringes II nicht berühren, der
sich dadurch frei bewegen kann. Wenn das Zugband 23 eine Bewegung der Federbolzen
14 nach außen zuläßt, wenn sie nicht mit einem Paar Aussparungen 12 des Ringes II
in Deckung sind, genügt eine kleine Bewegung des Unterarms, um die Deckung zu erreichen
und die Federbolzen 14 in die Aussparungen 12 eintreten zu lassen. -Die Wirkungsweise
eines mit dem Gelenk versehenen künstlichen Armes ist folgende: Bei frei beweglichem
Unterarm werden die Federbolzen 14 durch die Nocken 3I, 32 zurückgehalten. Will
der Prothesenträger den Unterarm in einer der möglichen Stellungen feststellen,
bringt er denselben ungefähr in die gewünschte, dem Grad der Beugung des Armes entsprechende
Stellung und betätigt das Band 23. Dieses dreht die Nockenschei.be, so daß sich
die Zapfen I4A unter dem Einfluß der Feder 15 längs der Nocken 31, 32 bewegen. Sie
treten in Aussparungen I2 des Ringes 11 ein, wenn sie mit diesen in Deckung sind,
oder sobald sie durch eine leichte Bewegung des Unterarms in Deckung kommen. Um
den Unterarm von einer blockierten Stellung in eine andere zu bewegen, muß zweimal
am Band gezogen werden. Zuerst werden die Federbolzen 14 zurückgezogen, so daß der
Unterarm bewegt werden kann; dann werden mit dem zweiten Zug die Federbolzen 14
zum Einrasten in das nächste Paar Aussparungen 12 freigegeben. Zweckmäßig werden
die Nocken so gestaltet, daß nur ein kurzer Zug für die Bewegung von einer Stellung
in die andere nötig ist. Durch diesen kurzen Zug wird die Nockenscheibe um weniger
als go'0, aber genügend weit bewegt, die Federbolzen 14 aus einem Paar Aussparungen
12 herauszuziehen. Das Band 23 wird dann in dieser Stellung gehalten, während der
Unterarm beweg wird, und bei Freigabe des Bandes 23 dreht die Spiralfeder 15 die
Nockenscheibe und gibt die Federbolzen 14 zum Einrasten frei.
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Anstatt der Zapfen- und Nockenanordnung zur Steuerung der Federbolzen
14 können auch andere Anordnungen getroffen werden, um die Drehbewegung in eine
geradlinige Bewegung umzuwandeln.
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Die Kette kann durch einen Hebel und die Spiralfeder durch eine andere
Rückholfeder ersetzt werden. Auch der Schwenkwinkel der Scheibe braucht nicht go°
zu betragen. Die Klinke kann weggelassen und das Sperrad mittels des einen Endes
der Blattfeder arretiert werden. Ferner können die Stahlschienen vertauscht werden,
so daß die Steuerung vom Unterarmteil auf den Oberarmteil übertragen wird. In beiden
Fällen kann eine der Stahlschienen durch eine Kappe od. dgl. ersetzt werden, die
dem Querschnitt des.entsprechenden Gliedteiles angepaßt ist.
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Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, daß das Ellbogengelenk
dadurch sehr zusammen--gedrängt ist, daß es in einem Gehäuse untergebracht ist,
das das Gelenklager bildet. Das Gelenk reicht nicht in den Bereich des Armes selbst
hinein. Es hat mit Schaltwerk einen Durchmesser von weniger als etwa 31 mm und eine
Höhe von weniger als 12,7 mm.
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Eine ähnliche gedrängte Anordnung gemäß der Erfindung kann auch bei
künstlichen Beinen für das Kniegelenk angewendet werden.