DE29912832U1 - Spring joint for the artificial foot of a prosthetic leg - Google Patents
Spring joint for the artificial foot of a prosthetic legInfo
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Titel:Title:
Sprungfedergelenk für den Kunstfuß einer Beinprothese Spring joint for the artificial foot of a leg prosthesis
Die Erfindung betrifft ein Sprungfedergelenk für den Kunstfuß einer Beinprothese mit einem für den Anschluß an den Unterschenkel der Beinprothese eingerichteten Schaft sowie einem mit dem Schaft verbundenen und sich in Längsrichtung des Kunstfußes erstreckenden Federelement.The invention relates to a spring joint for the artificial foot of a leg prosthesis with a shaft designed for connection to the lower leg of the leg prosthesis and a spring element connected to the shaft and extending in the longitudinal direction of the artificial foot.
Ein Sprungfedergelenk der eingangs genannten Art ist z.B. aus der EP 600 A2 bekannt. Dabei ist das sich in Längsrichtung des Fußes er-A spring joint of the type mentioned above is known, for example, from EP 600 A2. The spring joint, which is located in the longitudinal direction of the foot,
streckende Federelement an seinem hinteren, im Fersenbereich gelegenen Ende mit dem unteren Ende einer C-förmigen Feder verbunden, deren oberes Ende wiederum einen Adapter zur Verbindung mit der Beinprothese aufweist. Ähnliche Sprungfedergelenke sind auch aus der EP 0 884 033 A2 und der EP 0 884 034 A2 bekannt, in denen ein mindestens zweischichtiger Aufbau der verwendeten Blattfedern und eine Druckkissen zur Einstellung der Federelastizität vorgeschlagen wird. Die genannten Sprungfedergelenke haben somit einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau. The stretching spring element is connected at its rear end, located in the heel area, to the lower end of a C-shaped spring, the upper end of which in turn has an adapter for connection to the leg prosthesis. Similar spring joints are also known from EP 0 884 033 A2 and EP 0 884 034 A2, in which a structure of at least two layers of the leaf springs used and a pressure pad for adjusting the spring elasticity are proposed. The spring joints mentioned therefore have a relatively complicated structure.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sprungfedergelenk der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß es bei einem einfachen Aufbau ein gutes Abrollverhalten mit einer guten Energieausnutzung und einer Stabilisierung des Beines zeigt.The invention is based on the object of improving an ankle joint of the type mentioned at the beginning in such a way that it has a simple structure and exhibits good rolling behavior with good energy utilization and stabilization of the leg.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved by the features specified in claim 1.
Demnach weist das Sprungfedergelenk für den Kunstfuß einer Beinprothese in bekannter Weise einen für den Anschluß an den Unterschenkel der Beinprothese eingerichteten Schaft sowie ein mit dem Schaft verbundenes und sich in Längsrichtung des Kunstfußes erstreckendes Federelement auf. Das Sprungfedergelenk ist dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement mindestens drei Abschnitte enthält, nämlich einen im Vorfuß angeordneten Vorderabschnitt, einen im Mittelfuß angeordneten Mittelabschnitt und einen in der Ferse angeordneten Fersenabschnitt. Die genannten Abschnitte weisen dabei unterschiedliche elastische Eigenschaften auf.Accordingly, the spring joint for the artificial foot of a leg prosthesis has, in a known manner, a shaft designed for connection to the lower leg of the leg prosthesis and a spring element connected to the shaft and extending in the longitudinal direction of the artificial foot. The spring joint is characterized in that the spring element contains at least three sections, namely a front section arranged in the forefoot, a middle section arranged in the midfoot and a heel section arranged in the heel. The sections mentioned have different elastic properties.
Durch den dreiteiligen Aufbau des Federelementes werden insgesamt verbesserte und an die jeweilige Abrollphase des Fußes optimal angepaßteThe three-part structure of the spring element provides improved overall support and is optimally adapted to the respective rolling phase of the foot.
Eigenschaften des Sprungfedergelenkes erzielt. Die Kraftaufnahme des Beines beim Aufsetzen des Fußes, die Energiespeicherung im Federelement beim Abrollen und das Abheben des Fußes können jeweils durch die Auswahl des Übergangsortes zwischen den Abschnitten des Federelementes und durch deren elastische Eigenschaften optimiert werden.Properties of the ankle joint. The force absorption of the leg when putting the foot down, the energy storage in the spring element when rolling and the lifting of the foot can each be optimized by selecting the transition point between the sections of the spring element and by their elastic properties.
Gemäß Anspruch 2 ist der Mittelabschnitt dabei vorzugsweise aus einem unidirektional kohlefaserverstärkten Epoxid-Gießharz hergestellt. Dieses vorzugsweise als Laminat vorliegende Material erlaubt ein Spannungsaufnahme fast ohne Hysterese, d.h. bei nur ca. 0,5 % Energieverlust.According to claim 2, the middle section is preferably made of a unidirectional carbon fiber reinforced epoxy casting resin. This material, which is preferably in the form of a laminate, allows voltage absorption with almost no hysteresis, i.e. with only about 0.5% energy loss.
Die Elastizitätsverhältnisse zwischen den drei Abschnitten des Federelementes sind nach Anspruch 3 vorzugsweise so, daß der Vorderabschnitt und/oder der Fersenabschnitt eine geringere Biegesteifigkeit als der Mittelabschnitt aufweisen. Der Fuß kann damit die Krafteinleitung beim Aufsetzen abdämpfen, und es ist ein Abknicken des Vorfußes beim Abheben des Beines möglich.According to claim 3, the elasticity ratios between the three sections of the spring element are preferably such that the front section and/or the heel section have a lower bending stiffness than the middle section. The foot can thus dampen the introduction of force when putting the foot down, and it is possible for the forefoot to bend when the leg is lifted.
Dabei bestehen gemäß Anspruch 4 der Vorderabschnitt und/oder der Fersenabschnitt des Federelementes vorzugsweise aus Vulkollan oder einem ähnlichen Material. Homogenes Vulkollan ist ein Beispiel für ein Elastomer mit stark verzerrter Hysterese. Durch Verwendung eines Materials dieser Eigenschaften wird die Vorfußspitze beim Durchschwingen des Schwungbeines verzögert zurückführt, so daß während der Schwungphase eine Bodenfreiheit entsteht. Die Vulkollan-Teile haben zusätzlich die Aufgabe, durch eine spezielle chemomechanische Behandlung eine intensive, feste Verbindung zwischen dem Kunstfuß und der Fußmechanik herzustellen.According to claim 4, the front section and/or the heel section of the spring element are preferably made of Vulkollan or a similar material. Homogeneous Vulkollan is an example of an elastomer with a highly distorted hysteresis. By using a material with these properties, the tip of the forefoot is delayed when the swing leg swings through, so that ground clearance is created during the swing phase. The Vulkollan parts also have the task of creating an intensive, firm connection between the artificial foot and the foot mechanics through a special chemo-mechanical treatment.
Nach Anspruch 5 ist der Übergang zwischen Vorderabschnitt und Mittelabschnitt des Federelementes bei 25 bis 35 %, vorzugsweise bei 28 %, der Gesamtlänge des Kunstfußes angeordnet. In der Wissenschaft wirdAccording to claim 5, the transition between the front section and the middle section of the spring element is arranged at 25 to 35%, preferably at 28%, of the total length of the artificial foot. In science,
die Schrittlänge vom Fersenauftritt bis zum Abheben der Zehenspitzen als 100% Schrittlänge eines Beines unterteilt. Innerhalb dieser Schrittlänge werden beim Auftritt der Ferse große Bodenreaktionskräfte in die Fußkonstruktion eingeleitet. Nach einem lokalen Minimum, d.h. einem Absinken der vertikalen Reaktionskraft in der mittleren Standphase, steigert sich die Abrollbelastung bis zu einem zweiten Maximum zum Ende der Schrittlänge, also kurz vor dem Abheben der Zehenspitze. Im vorderen Teil des Fußes, dem 28 %-Bereich, entsteht durch die Verbindung zwischen dem Vorderabschnitt und dem Mittelabschnitt des Federelementes eine Abrollverdickung, die den Belastungspunkt für die eingeleitete Kraft darstellt. Der Vorfuß von 28% der Länge verhindert dabei durch seine große Abrollelastizität eine Schubkraft vom Fuß her auf das Becken.the stride length from heel strike to toe lift is divided into 100% of the stride length of a leg. Within this stride length, large ground reaction forces are introduced into the foot structure when the heel strikes. After a local minimum, i.e. a drop in the vertical reaction force in the middle stance phase, the rolling load increases to a second maximum at the end of the stride length, i.e. shortly before the toe lifts. In the front part of the foot, the 28% area, the connection between the front section and the middle section of the spring element creates a rolling thickening that represents the load point for the introduced force. The forefoot, which is 28% of the length, prevents a thrust force from the foot onto the pelvis due to its high rolling elasticity.
Die Fersenlänge vom Ende des Kunstfußes bis zur Achse des Schaftes beträgt gemäß Anspruch 6 ca. 5,5 bis 7 cm, vorzugsweise 6,4 cm. Der resultierende verhältnismäßig kurze Mittelfußhebel bringt genügend Abrollenergie in das biomechanische System der Beinprothese.The heel length from the end of the artificial foot to the axis of the shaft is approximately 5.5 to 7 cm, preferably 6.4 cm, according to claim 6. The resulting relatively short metatarsal lever brings sufficient rolling energy into the biomechanical system of the leg prosthesis.
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 ist am unteren Ende des Schaftes in Verbindung zum Mittelabschnitt eine Abrollkufe angeordnet. Bei der Abrollkufe handelt es sich um eine konvex (nach oben) gewölbte Fläche, die unter Beanspruchung einen wandernden Kontaktpunkt bzw. eine wandernde Kontaktlinie zum Federelement herstellt. Hierdurch verändert sich der bei der Abrollbewegung wirksame Hebelarm in vorteilhafter Weise. Zwischen der Abrollkufe und dem Federelement kann ein Zwischenbelag zur Verringerung der Rollreibung angeordnet sein.In a further development of the invention according to claim 7, a rolling runner is arranged at the lower end of the shaft in connection with the middle section. The rolling runner is a convex (upward) curved surface which, under stress, creates a moving contact point or a moving contact line with the spring element. This advantageously changes the lever arm effective during the rolling movement. An intermediate coating can be arranged between the rolling runner and the spring element to reduce rolling friction.
Die Abrollkufe ist nach Anspruch 8 vorzugsweise so ausgestaltet, daß sie eine Dorsalflexion des Sprungfedergelenkes um ca. 20 bis 25° ermöglicht. Hierdurch wird der Kniedrehpol in günstiger Weise nach vorne verlagert.According to claim 8, the rolling runner is preferably designed in such a way that it enables a dorsal flexion of the ankle joint by approximately 20 to 25°. This shifts the knee pivot point forward in a favorable manner.
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Nach Anspruch 9 ist der Schaft monozentrisch am Mittelabschnitt des Federelementes befestigt. Auf diese Weise wird das elastische Verhalten des Federelementes am wenigsten beeinflußt und ein definierter Punkt für die Krafteinleitung festgelegt.According to claim 9, the shaft is attached monocentrically to the middle section of the spring element. In this way, the elastic behavior of the spring element is influenced as little as possible and a defined point for the introduction of force is established.
Dabei kann gemäß Anspruch 10 die Befestigung des Mittelabschnittes am Schaft über eine Schraubverbindung erfolgen, wobei an der dem Schaft gegenüberliegenden Seite des Mittelabschnittes ein Keilelement zwischen der Schraubverbindung und dem Mittelabschnitt angeordnet ist, welches sich vorzugsweise über die gesamte Breite des Mittelabschnittes erstreckt. Das Keilelement garantiert, daß die eingeleiteten Biegekräfte auf die gesamte Federbreite übertragen werden. Darüber hinaus sorgt es für einen erforderlichen Neigungsausgleich zwischen Schaft und Federelement.According to claim 10, the middle section can be attached to the shaft via a screw connection, with a wedge element being arranged between the screw connection and the middle section on the side of the middle section opposite the shaft, which wedge element preferably extends over the entire width of the middle section. The wedge element guarantees that the bending forces introduced are transferred to the entire width of the spring. In addition, it ensures the necessary inclination compensation between the shaft and the spring element.
Weiterhin kann der Schaft nach Anspruch 11 einen Hohlraum mit Befestigungsmitteln zur Befestigung des Kunstfußes an der Beinprothese aufweisen. Bei den Befestigungsmitteln kann es sich insbesondere um ein Innengewinde handeln. Hierdurch wird es möglich, das erfindungsgemäße Sprungfedergelenk an verschiedenen anderen Konstruktionselementen zu befestigen und somit eine große Einsatzbreite zu erzielen.Furthermore, the shaft according to claim 11 can have a cavity with fastening means for fastening the artificial foot to the leg prosthesis. The fastening means can in particular be an internal thread. This makes it possible to fasten the spring joint according to the invention to various other construction elements and thus achieve a wide range of applications.
Die Flexibilität des Einsatzes des Sprungfedergelenkes wird nach Anspruch 12 dadurch erhöht, daß das Ende des Schaftes durch eine Justierpyramide zur justierbaren Befestigung des Kunstfußes am Unterschenkel gebildet wird. Über die Justierpyramide kann das individuell für den Patienten erforderliche Abrollmoment durch Verkleinerung des Winkels zwischen Prothesenrohr und Vorfußhebel einjustiert werden.The flexibility of the use of the spring joint is increased according to claim 12 in that the end of the shaft is formed by an adjustment pyramid for adjustable fastening of the artificial foot to the lower leg. The rolling moment required individually for the patient can be adjusted via the adjustment pyramid by reducing the angle between the prosthetic tube and the forefoot lever.
Die Formgebung des Kunstfußes kann nach Anspruch 12 aus Polyurethan (PU)-Schaum mit Innenbereichen aus Leichtschaumstoff erreicht wer-The shape of the artificial foot can be achieved according to claim 12 from polyurethane (PU) foam with inner areas made of lightweight foam.
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den. Während der PU-Schaum eine ausreichende Stabilität garantiert, kann mit Hilfe des Leichtschaumstoffes an statisch unkritischen Stellen Gewicht eingespart werden.While the PU foam guarantees sufficient stability, the lightweight foam can be used to save weight in statically non-critical areas.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur beispielhaft erläutert. Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen Kunstfuß mit einem erfindungsgemäßen Sprungfedergelenk 100.The invention is explained below using the figure as an example. The figure shows a cross section through an artificial foot with an inventive spring joint 100.
Die Formmasse des Kunstfußes besteht im wesentlichen aus PU-Schaum 1. In Bereichen, in denen kein stabiles Material erforderlich ist, kann der PU-Schaum 1 Aussparungen enthalten, die mit einem Leichtschaumstoff 9 ausgefüllt sind.The molding compound of the artificial foot consists essentially of PU foam 1. In areas where no stable material is required, the PU foam 1 can contain recesses that are filled with a lightweight foam 9.
Die Mechanik des Sprungfedergelenkes besteht aus zwei wesentlichen Elementen. Dies ist zum einen der Schaft 11, welcher mit dem natürlichen oder künstlichen Unterschenkel des Patienten verbunden ist. Zum anderen ist es das Federelement, welches parallel zur Fußsohle in Längsrichtung des Fußes verläuft und aus drei Teilabschnitten besteht.The mechanics of the ankle joint consist of two main elements. Firstly, the shaft 11, which is connected to the patient's natural or artificial lower leg. Secondly, there is the spring element, which runs parallel to the sole of the foot in the longitudinal direction of the foot and consists of three sections.
Der im Vorfuß V gelegene Abschnitt des Federelementes ist der Vorderabschnitt 3. Er besteht aus homogenem Vulkollan, einem Elastomer mit stark verzerrter Hysterese. Hierdurch wird die Vorfußspitze beim Durchschwingen des Schwungbeines verzögert zurückgeführt, so daß eine Bodenfreiheit während der Schwungphase entsteht. Der Vorderabschnitt 3 erstreckt sich über eine Länge V von ca. 28% der Gesamtfußlänge L.The section of the spring element located in the forefoot V is the front section 3. It is made of homogeneous Vulkollan, an elastomer with a highly distorted hysteresis. This delays the return of the forefoot tip when the swing leg swings through, so that ground clearance is created during the swing phase. The front section 3 extends over a length V of approximately 28% of the total foot length L.
An den Vorderabschnitt 3 schließt sich der Mittelabschnitt 2 an, welcher durch eine Kohlefaserfeder aus unidirektional Kohlefaser-verstärktem Epoxid-Gießharz gebildet wird. Vorzugsweise hat dieser Abschnitt einen lamellaren Aufbau.The front section 3 is followed by the middle section 2, which is formed by a carbon fiber spring made of unidirectional carbon fiber reinforced epoxy cast resin. This section preferably has a lamellar structure.
Am anderen Ende des Mittelabschnittes 2 ist dieser mit dem Fersenabschnitt 8 des Federelementes verbunden. Dieser ist wiederum aus VuI-kollan hergestellt und erstreckt sich über die Ferse des Kunstfußes 100, deren Länge F vorzugsweise 6,4 cm beträgt. Beim Fersenauftritt soll die eingeleitete Vertikalkraft zerstörungsfrei zwischen Schaumstoff und auslaufender Feder aufgenommen werden.At the other end of the middle section 2, this is connected to the heel section 8 of the spring element. This is in turn made of VuI-kollan and extends over the heel of the artificial foot 100, the length F of which is preferably 6.4 cm. When the heel strikes, the vertical force introduced should be absorbed non-destructively between the foam and the extending spring.
Der Mittelabschnitt 2 ist in seinem fersenseitigen Endbereich monozentrisch mittels einer Schraubverbindung 6 mit dem Schaft 11 verbunden. Die Schraubverbindung 6 geht dabei auf der unteren Seite des Mittelabschnittes 2 durch ein die ganze Feder in Querrichtung abdeckendes, keilförmiges Ausgleichsstück 7 hindurch. Hierdurch werden die eingeleiteten Biegekräfte auf die gesamte Federbreite übertragen.The middle section 2 is connected monocentrically to the shaft 11 in its heel-side end area by means of a screw connection 6. The screw connection 6 passes on the lower side of the middle section 2 through a wedge-shaped compensation piece 7 that covers the entire spring in the transverse direction. As a result, the introduced bending forces are transferred to the entire width of the spring.
Die zum Mittelabschnitt 2 gerichtete Unterseite des Schaftes 11 wird durch eine Abrollkufe 4 gebildet. Diese ist aus Aluminium gefertigt und in der Abrollkurve so gehalten, daß bei maximaler Abrollbelastung ein Vorfußfederweg im Punkt F1 entsteht, der zwischen 30 und 40 mm liegt. Zwischen der Abrollkufe 4 und dem Mittelabschnitt 2 liegt eine Gleitscheibe 5, die vorzugsweise aus Polyethylen besteht. Diese Gleitscheibe hat die Aufgabe, die Abrollkräfte zwischen Aluminium und Kunstharzfeder reibungsfrei abzubauen. The underside of the shaft 11, which faces the middle section 2, is formed by a rolling runner 4. This is made of aluminum and is held in the rolling curve in such a way that, at maximum rolling load, a forefoot spring travel of between 30 and 40 mm is created at point F 1. Between the rolling runner 4 and the middle section 2 there is a sliding disk 5, which is preferably made of polyethylene. This sliding disk has the task of reducing the rolling forces between the aluminum and the synthetic resin spring without friction.
Der Schaft 11 weist einen axial angeordneten und oben offenen Hohlraum 10 auf, der unterschiedliche Konstruktionsvarianten in dem Fußteil aufnehmen kann. Zu diesem Zweck hat er an seinem oberen Ende innen ein Feingewinde, in welches passende Konstruktionselemente eingeschraubt werden können. In der Figur dargestellt ist ein Justierelement zur Verbindung mit anderen Prothesenelementen, bestehend aus einer Justierkalotte 13 und einer Justierpyramide 14. Dabei ist unter der Justier-The shaft 11 has an axially arranged cavity 10 that is open at the top and can accommodate different construction variants in the foot part. For this purpose, it has a fine thread on the inside at its upper end, into which suitable construction elements can be screwed. The figure shows an adjustment element for connection to other prosthetic elements, consisting of an adjustment cap 13 and an adjustment pyramid 14. The adjustment
kalotte 13 ein Schraubtiefenanschlag 12 aus gering elastischem Material angeordnet, mit dem es möglich ist, die Justierpyramide in eine bestimmte Position zu bringen und dann in dieser Position mechanisch zu sichern.A screw depth stop 12 made of slightly elastic material is arranged on the cap 13, with which it is possible to bring the adjustment pyramid into a certain position and then to mechanically secure it in this position.
In den letzten 35 Jahren prothetischer Forschung und Entwicklung haben sich die Erkenntnisse über Fußkonstruktionen und Fußfunktionen grundlegend geändert. In der 2. Hälfte der 60er Jahre veröffentlichte J. Prahl eine Arbeit über Konstruktionskriterien unter Berücksichtigung der Biomechanik des Beins (Orthopädie-Technik 1971, 209). Hierin wurde erstmalig die Bedeutung der Plantarflexion in den bestehenden Fußkonstruktionen in Frage gestellt. 1994 erschien eine vergleichbare Arbeit, wo ebenfalls die Plantarflexion als mechanisch und biomechanisch verzichtbares Konstruktionsmerkmal angesehen wurde (Blumentritt et al., Med.Orth.Tech. 114 (1994), 287-292).In the last 35 years of prosthetic research and development, the knowledge about foot construction and foot functions has changed fundamentally. In the second half of the 1960s, J. Prahl published a paper on construction criteria taking into account the biomechanics of the leg (Orthopädie-Technik 1971, 209). In this, the importance of plantar flexion in existing foot constructions was questioned for the first time. In 1994, a similar paper was published, in which plantar flexion was also considered a mechanically and biomechanically dispensable design feature (Blumentritt et al., Med.Orth.Tech. 114 (1994), 287-292).
Wissenschaftliche Veröffentlichungen unterteilen die Schrittlänge vom Fersenauftritt bis zum Abheben der Zehenspitzen als 100% Schrittlänge eines Beines. Innerhalb dieser Schrittlänge werden beim Auftritt der Ferse große Bodenreaktionskräfte in die Fußkonstruktion eingeleitet. Nach einem lokalen Minimum, d.h. einem Absinken der vertikalen Reaktionskraft in der mittleren Standphase, steigert sich die Abrollbelastung bis zu einem zweiten Maximum zum Ende der Schrittlänge, also kurz vor dem Abheben der Zehenspitze (vgl. z.B. Blumentritt a.a.O., Abb. 3, Figur a).Scientific publications divide the stride length from heel strike to toe lift as 100% of the stride length of a leg. Within this stride length, large ground reaction forces are introduced into the foot structure when the heel strikes. After a local minimum, i.e. a decrease in the vertical reaction force in the middle stance phase, the rolling load increases to a second maximum at the end of the stride length, i.e. shortly before the toe lifts (see e.g. Blumentritt, op. cit., Fig. 3, Figure a).
Bei dem erfindungsgemäßen Sprungfedergelenk 100 ist ein Vorderfuß von ca. 28% der Gesamtlänge L berücksichtigt, ein Mittelfuß bis zur Unterschenkelrohr-Befestigung, und ein Rückfuß von der Unterschenkelrohr-Befestigung bis zur Fersenanlage von ca. 6,4 cm. Der Vorfuß von 28% der Fußlänge L verhindert dabei durch seine große Abrollelastizität eine Schubkraft vom Fuß her auf das Becken, der kurze Mittelfußhebel A bringt genügend Abrollenergie in das biomechanische System Beinprothese.The ankle joint 100 according to the invention takes into account a forefoot of approximately 28% of the total length L, a midfoot up to the lower leg tube attachment, and a rear foot from the lower leg tube attachment to the heel attachment of approximately 6.4 cm. The forefoot of 28% of the foot length L prevents a thrust force from the foot onto the pelvis due to its high rolling elasticity, the short midfoot lever A brings sufficient rolling energy into the biomechanical system of the leg prosthesis.
Von immer größerer Bedeutung wurde die Tatsache, daß Fußbewegungen über einen bestimmten Widerstand abgewickelt werden müssen, ohne daß hierbei ungewollt Bewegungsenergie in Pufferelementen verbraucht wird. So wurde z.B. ein Puffer in der Dorsalflexion durch die Abrollkraft zusammengedrückt, der Puffer selbst verformt und ein Teil der Verformungsenergie als Rückstoß in die Prothesenbewegungen zurückgebracht. Abrollkraft bzw. Verformungsenergie sind Restenergie, die als Rückstoß zur Einsparung von Bewegungsenergie verfügbar ist. Die verlorene Energie der Pufferverformung ist die sogenannte Hysterese, die letztlich auch zur Zerstörung der Pufferelemente führte.The fact that foot movements must be carried out over a certain resistance without unintentionally consuming kinetic energy in buffer elements has become increasingly important. For example, a buffer in dorsal flexion was compressed by the rolling force, the buffer itself was deformed and part of the deformation energy was returned to the prosthesis movements as recoil. Rolling force or deformation energy is residual energy that is available as recoil to save kinetic energy. The energy lost from the buffer deformation is the so-called hysteresis, which ultimately led to the destruction of the buffer elements.
Bei dem erfindungsgemäßen Sprungfedergelenk werden primär Kohlefaserfedern in den Abrollprozeß des Prothesenfußes integriert, um die Abrollenergie zur Prothesensteuerung energiesparend bzw. energiebilanzierend einzusetzen. Die neue Fußentwicklung benutzt dabei nur die Abrollseite zur Kohlefaserfeder als Fußbewegungselement.In the spring joint according to the invention, carbon fiber springs are primarily integrated into the rolling process of the prosthetic foot in order to use the rolling energy to control the prosthesis in an energy-saving or energy-balancing manner. The new foot development only uses the rolling side of the carbon fiber spring as a foot movement element.
Die Justierpyramide mit der Justierkalotte ist ein integraler Bestandteil des erfindungsgemäßen Fußes. Über die Fußanschluß-Pyramide wird das individuell für den Patienten erforderliche Abrollmoment durch Verkleinerung des Winkels zwischen Prothesenrohr und Vorfußhebel einjustiert. Die Abrollbelastung während der Standphase, die mathematisch bei 28% der Vorfußlänge in den Vorfußhebel A eingeleitet wird, ermöglicht eine Winkelverkleinerung zwischen Unterschenkel und Bodenauftrittsfläche. Die Dorsalflexion entsteht über die definierte Elastizität der kohlefaserarmierten Epoxid-Feder.The adjustment pyramid with the adjustment cap is an integral part of the foot according to the invention. The rolling moment required individually for the patient is adjusted via the foot connection pyramid by reducing the angle between the prosthetic tube and the forefoot lever. The rolling load during the stance phase, which is mathematically introduced into the forefoot lever A at 28% of the forefoot length, enables a reduction in the angle between the lower leg and the surface where the foot is treading on the ground. Dorsiflexion is created by the defined elasticity of the carbon fiber-reinforced epoxy spring.
Geht man davon aus, daß ca. 20 - 25° Dorsalflexion in der Abrollbelastung entstehen, so wird hierdurch der Kniedrehpol nach vorn verlagert. Eine Knieflexion kann vom Energieaufwand her als abgeschlossen angesehenIf we assume that approximately 20 - 25° of dorsal flexion occurs during rolling, the knee pivot point is shifted forward. Knee flexion can be considered complete in terms of energy expenditure.
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werden, wenn der Drehpol selbst die Belastungslinie nach vorne überschreitet. Eine Dorsalflexion reduziert für den Patienten die Abrollbelastung. Da bei abnehmender Abrollbelastung dieser Federweg zurückläuft, wird die Dorsalflexionsenergie in eine Plantarbewegung umgewandelt und stabilisiert die Sicherheit im Kniegelenk. D.h., bis zur Einleitung der Kniebewegung (Beugung) wird der Energieeinsatz reduziert, nach Entlastung der Prothese, Einleitung der Kniebewegung, wird durch eine Rückbewegung des Kniedrehpols die Sicherheit im Kniegelenk stabilisiert. Diese Funktion verzögert den kritischen Punkt, das Überschreiten der vertikalen Belastungslinie.when the pivot point itself crosses the load line forwards. Dorsiflexion reduces the rolling load for the patient. As this spring travel returns when the rolling load decreases, the dorsalflexion energy is converted into a plantar movement and stabilizes the safety in the knee joint. This means that the energy input is reduced until the knee movement (flexion) is initiated. After the prosthesis is relieved and the knee movement is initiated, the safety in the knee joint is stabilized by a backward movement of the pivot point of the knee. This function delays the critical point, the crossing of the vertical load line.
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Claims (13)
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| DE29912832U DE29912832U1 (en) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | Spring joint for the artificial foot of a prosthetic leg |
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