DE19752184A1 - Beinprothese - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Beinprothese mit einer
fluidgesteuerten Knieeinheit für eine oberhalb des Knies an
gesetzte oder angeordnete Beinprothese und insbesondere eine
Knieeinheit der beschriebenen Art, die in einer Ausführungs
form der Erfindung für eine Schwungbewegungssteuerung und in
einer anderen Ausführungsform der Erfindung für eine Hal
tungs- oder Stellungssteuerung betreibbar ist.
Bei einer oberhalb des Knies angesetzten Beinprothese
wird die Schwungbewegung des Knies und des Beinschafts bzw.
des Unterschenkelteils gesteuert, um die Funktion eines nor
malen Knies nachzuahmen bzw. nachzubilden, die durch den
vierköpfigen Schenkelmuskel bzw. den Quadrizeps und die
Kniesehnenmuskelgruppe während der Schwungphase beim Gehen
ausgeführt wird. Die Stellungssteuerung wird verwendet, um
die Beinprothese zu blockieren und eine Beugung zu verhin
dern, wenn der Fersenabschnitt auf eine Gehfläche auftrifft,
und die Blockierung der Beinprothese aufzuheben, wenn das
Gewicht einer amputierten Person vom Fersenabschnitt auf den
Fußspitzen- oder Zehenabschnitt verlagert wird.
Eines der primären Probleme bei der Herstellung einer
geeigneten, oberhalb des Knies angesetzten Beinprothese be
trifft die Schwungbewegungssteuerung, die so ausgeführt wer
den sollte, daß die Bewegung des Amputierten bei verschiede
nen Geschwindigkeiten bequem bzw. geeignet ausgeführt werden
kann. Dies kann durch fluid- oder reibungsgesteuerte Systeme
erreicht werden. Fluidgesteuerte Systeme sind diesbezüglich
vorteilhaft, weil bei reibungsgesteuerten Systemen die Ar
beits- oder Funktionsweise des Systems bezüglich der Ge
schwindigkeit konstant bzw. gleichbleibend ist, so daß der
Amputierte die Beinprothese je nach Erfordernis einstellen
oder abgleichen muß, um die Bewegungsgeschwindigkeit zu ver
ändern.
Die Funktionsweise fluidgesteuerter Systeme kann dage
gen durch die Viskosität oder den Widerstand der Fluidströ
mung beeinträchtigt sein, und wird in hohem Maße durch Tem
peraturänderungen und durch Fluidverlust nachteilig beein
flußt. Durch die geeignete Auswahl eines Fluids und einer
Dichtungsanordnung, die durch die vorliegende Erfindung er
halten werden, werden diese und andere normalerweise bei
fluidgesteuerten Systemen auftretenden Probleme minimiert.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine fluidgesteu
erte Knieeinheit für eine oberhalb des Knies angesetzte
Beinprothese mit einer Kolbenanordnung, einer Ventilanord
nung und einer Balganordnung bereitgestellt. Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung wird eine Schwungbewegungs
steuerung der Beinprothese ausgeführt, und gemäß einer ande
ren Ausführungsform der Erfindung wird eine Haltungs- oder
Stellungssteuerung ausgeführt.
Für eine Schwungbewegungssteuerung wird die Kolbenan
ordnung bei Verwendung der Beinprothese verstellt, woraufhin
ein Fluid durch die Ventilanordnung, die ein einstellbares
Durchflußregelungs- oder Strom- bzw. Mengenventil und ein
Absperrventil aufweist, zur Balganordnung strömt. Durch die
Kolbenanordnung wird eine vollständige Fluiddichtung bei mi
nimaler Reibung erhalten, und die Kolbenanordnung ist
selbsteinstellend, um eine maximale Abdichtung während einer
Verstellung zu erhalten.
Die Balganordnung wird durch das Fluid beeinflußt, um
die gesamte Energie zu speichern, die zum Ausführen einer
Streckfunktion der Beinprothese während einer Streckphase
erforderlich ist, und stellt außerdem eine Vorspannung und
einen Beugungswiderstand für die Knieeinheit bereit. Der
Streckgrad der Beinprothese wird durch Einstellen des Ab
sperrventildrucks und des Drucks innerhalb der Balganordnung
gesteuert. Zu diesem Zweck weist die Balganordnung ein Ven
til auf, das verwendet wird, um einen einstellbaren Balgwi
derstand, einen geeigneten Beugungswiderstand und eine ge
eignete Streckfunktion zu erhalten. Durch Verwendung der
Balganordnung ist außerdem keine komplexe Anordnung zum Auf
nehmen des während der Beugungsphase verdrängten Fluids er
forderlich.
Während der Streckphase der Beinprothese wird durch die
Druckregelung für die Balganordnung und das Absperrventil
eine exakte Streckvorspannungssteuerung der Knieeinheit er
halten. Außerdem ist die Balganordnung eine unter Druck ste
hende Anordnung, durch die vorteilhaft verhindert wird, daß
Luft in die Kolbenkammer eindringen kann.
Für die Stellungssteuerung ist ein Stellungsventil in
Kombination mit dem Durchflußregelungs- oder Strom- bzw.
Mengenventil angeordnet, und wird durch ein Verbindungs
glied, das durch ein wellen- oder stangenförmiges Verbin
dungselement mit einem Hebel verbunden ist, oder alternativ
durch einen elektrischen Schalter und einen Servomechanismus
betätigt. Die Anordnung ist derart, daß, wenn in verschiede
nen Phasen oder Stufen des Gangzyklus der Beinprothese Ge
wicht auf den Fersenabschnitt ausgeübt wird, das Stellungs
ventil durch den Hebel betätigt wird, wodurch, je nach Er
fordernis, die Beugung der Knieeinheit verhindert oder er
möglicht wird. Dadurch wird die erforderliche Stabilität
beim Auftreffen des Fersenabschnitts und über die Mittel
stellungsphase des Gangzyklus erhalten, um eine sichere und
effiziente Gehbewegung der amputierten Person zu erhalten.
Die Anordnung ist derart, daß durch das Ventil eine Beugung
des Knies während Phasenabschnitten des Gangzyklus ermög
licht wird, in denen der Fersenabschnitt angehoben wird, der
Zehenabschnitt angehoben wird bzw. die Schwungbewegung aus
geführt wird.
Fig. 1 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen, oberhalb des Knies angesetzten
Beinprothese;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausfüh
rungsform der Erfindung, wobei eine Knieeinheit für eine er
findungsgemäße Schwungsteuerung vorgesehen ist;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausfüh
rungsform der Erfindung, wobei eine Knieeinheit für eine er
findungsgemäße Haltungs- oder Stellungssteuerung vorgesehen
ist;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausfüh
rungsform einer Steuerungsanordnung für die in Fig. 3 dar
gestellte Steuereinheit; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer anderen
Ausführungsform einer Steuerungsanordnung für die in Fig. 3
dargestellte Steuereinheit.
Fig. 1 zeigt eine allgemein durch das Bezugszeichen 2
dargestellte, oberhalb des Knies angesetzte Beinprothese.
Die Beinprothese 2 weist einen Aufnahme- oder Flanschab
schnitt 4 aus einem geeigneten Material, wie beispielsweise
Kunststoff, zum Aufnehmen eines Beinstumpfs 5 einer ampu
tierten Person auf, wobei der Aufnahme- oder Flanschab
schnitt 4 durch eine herkömmliche Einrichtung mit der Ober
seite eines Kniegehäuses oder -gestells 6 verbunden ist. Das
Kniegehäuse oder -gestell 6 hält eine Kniesteuereinheit 7,
die zur Schwung- oder Phasensteuerung dient, wie nachstehend
beschrieben wird. Ein Trägerelement 8 ist durch eine her
kömmliche Einrichtung mit der Unterseite des Kniegehäuses
oder -gestells 6 und durch eine ähnliche herkömmliche Ein
richtung über ein Pyramidenverbindungselement 10 mit einer
Fußprothese 12 verbunden.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Kniesteuereinheit
7A für eine Schwungsteuerung. Eine Drehhalterting 16, die die
Einheit 7A mit dem Gehäuse oder Gestell 6 verbindet (Fig.
1), ist durch eine Stellmutter 19 für eine Längeneinstellung
mit einer Kolbenstange 20 verbunden. Die Kolbenstange 20 er
streckt sich über eine Durchführung bzw. eine Buchse 24
durch eine Kolbenabdeckung 22 in einen Kolbenzylinder 26.
Ein Plungerblock 28 im Zylinder 26 ist mit einem Kolben 30
verbunden. Im Kolbenzylinder 26 ist ein geeignetes Fluid 31
angeordnet, das beispielsweise ein Silikonöl sein kann. Ein
Ventilkörper 32 ist mit dem Zylinder 26 verbunden und halt
über eine Dichtung 36 ein Durchflußregelungs- oder Strom- bzw.
Mengenventil 34.
Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Balgzylinder. Ein
Balg 40 ist im Balgzylinder 38 angeordnet und weist ein
Balgventil 42 auf. Eine Abdeckung 44 und eine Abdeckungs
dichtung 46 sind mit dem Balgzylinder 38 verbunden. Eine
Ventilmutter 48 steht in Gewindeeingriff mit einem Ventilge
häuse 50.
Ein Befestigungsaufnahmeelement 52 ist mit dem Balgzy
linder 38 verbunden. Ein Balgabschlußelement oder -stopfen
54 ist im Balg 40 angeordnet, und Balghalteringe 56 halten
den Balg 40 im Balgzylinder 38. Das Befestigungsaufnahmeele
ment 52 verbindet die Einheit 7A mit dem Gehäuse oder Ge
stell 6 (Fig. 1).
Eine Dichtung 58 ist zwischen dem Balgzylinder 38 und
dem Ventilkörper 32 angeordnet. Der Ventilkörper 32 hält ein
Absperrventil 60.
Eine Dichtung 62 ist zwischen dem Kolbenzylinder 26 und
dem Ventilkörper 32 angeordnet. Der Ventilkörper 32 hält ein
Auslaßventil 64. Eine Dichtung 66 ist zwischen der Kolbenab
deckung 22 und dem Kolbenzylinder 26 angeordnet.
Bei der beschriebenen Anordnung strömt, wenn die Kol
benstange 20 in Richtung eines Pfeils (a) verstellt wird,
wenn eine amputierte Person die Beinprothese 2 verwendet,
Fluid 31 durch das im Ventilkörper 9 angeordnete, einstell
bare Durchflußregelungs- oder Strom- bzw. Mengenventil 34.
Das Absperrventil 60 verhindert den Fluiddurchfluß durch
seine Öffnung bzw seinen Anschluß, während die Kniesteuer
einheit 7A gebeugt ist, und ermöglicht eine Fluidströmung
nur durch das Durchflußregelungs- oder Strom- bzw. Mengen
ventil 34. Hierbei sind für die Kolbenanordnung keine
O-Ring-Dichtungen vorgesehen. Für Fachleute ist ersichtlich,
daß diese Dichtungen eine Quelle für übermäßige Reibung,
Fluidverlust und Verschleiß sein können. Durch die beschrie
bene Anordnung mit der Kolbenstange 20 und dem Plungerblock
28 wird eine gleichmäßige und zuverlässige Abdichtung bei
minimaler Reibung erhalten, und während der Beugungsphase
wird eine selbsteinstellende Funktion für maximale Abdich
tung erhalten, wie nachstehend erläutert wird.
Die Anordnung des Balges 40 und seiner zugeordneten
Komponenten ist sehr wesentlich. Der Balg 40 wird aus
schließlich durch die Funktion der Ventile 34, 60 und 64 be
einflußt, wie vorstehend erwähnt, und komprimiert oder zu
sammengedruckt, um die gesamte Energie zu speichern, die zum
Durchführen einer Streckfunktion oder -phase der Kniesteuer
einheit 7A erforderlich ist, und erzeugt außerdem die erfor
derlich Vorspannung und den erforderlichen Beugungswider
stand für die Kniesteuereinheit. Der Streckgrad während der
Streckphase kann durch eine Kombination von Einstellungen
des Absperrventils 60, d. h. einer Druckeinstellung, und des
Drucks im Balg gesteuert werden. Das Ventil 42 ist einstell
bar, um den Balgkompressionsgrad, den Beugungswiderstand und
die für die Streckphase bereitgestellte Energie zu verän
dern.
Durch Verwendung des Balgs 40 müssen außerdem keine
Fluidkanäle und keine Druckspeicherkammer vorgesehen sein,
um während der Beugungsphase verdrängtes Fluid aufzunehmen.
Während der Streckphase wird durch den Balg 40 und die durch
das Absperrventil 60 erhaltene Druckeinstellung eine exakte
Streckvorspannungssteuerung der Knieeinheit erreicht. Wenn
zu Beginn eine schnelle Kniestreckung erwünscht ist, wird
das Absperrventil so eingestellt, daß eine minimale Feder
kraft erzeugt wird, so daß der Absperrventilkanal als zu
sätzlicher Kanal zum Steuern der Streckphase verwendet wird.
Nachdem das Absperrventil 60 geschlossen ist, strömt weiter
hin Fluid durch das Druckregelungs- oder Strom- bzw. Mengen
ventil 34, bis die Streckphase abgeschlossen ist. Ein weite
rer Vorteil der Balganordnung ist, daß permanent ein unter
Druck stehendes System bereitgestellt wird, so daß keine
Luft in die Kolbenkammer eindringen kann.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Kniesteuereinheit
7B zur Haltungs- oder Stellungssteuerung. Viele der Kompo
nenten der Einheit 7B sind ähnlich aufgebaut und arbeiten
ähnlich wie die Komponenten der Einheit 7A, die vorstehend
unter Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde. Der einzige Un
terschied zwischen den in den Fig. 2 und 3 dargestellten
Steuereinheiten ist die Ventilanordnung, und dieser Unter
schied wird nachstehend beschrieben.
Nachstehend wird besonderer Bezug genommen auf Fig. 3.
Wenn die Beinprothese 2 (Fig. 1) im Gangzyklus nach vorne
bewegt wird, zwingt der Kolbenplunger 68A Fluid 31A gegen
ein in einem Ventilkörper 72 angeordnetes Absperrventil 70.
Das Ventil 70 ist vor einem Durchflußregelungs- oder Strom- bzw.
Mengenventil 76 angeordnet und normalerweise offen, so
daß Fluid durch das Absperrventil um einen Ventilkurvenkör
per bzw. eine Ventilnocke 74 durch das Durchflußregelungs- oder
Strom- bzw. Mengenventil 76 strömen und den Balg 84 zu
sammendrücken oder komprimieren kann. Dadurch wird Energie
im Balg gespeichert, und die gebeugte Beinprothese 2 wird
durch die Energie gestreckt, wodurch das Bein für die näch
ste Phase des Gangzyklus vorbereitet wird. Der Ventilkörper
72 hält das Absperrventil 96 und das Auslaßventil 98 für die
vorstehend unter Bezug auf die in Fig. 2 dargestellten Ven
tile 60 und 64 dargestellten Zwecke.
Der Gangzyklus der Beinprothese 2 besteht aus fünf Stu
fen oder Phasen: die Auftreffphase des Fersenabschnitts, die
Flachfußphase, die Mittelstellungsphase, die Abhebephase des
Fersenabschnitts und die Abhebephase des Fußspitzen- oder
Zehenabschnitts.
Bei der Auftreffphase des Fersenabschnitts wird durch
den Fersenabschnitt 12A der Fußprothese 12 (Fig. 1) ein An
fangskontakt mit einer Gehfläche 13 (Fig. 1) hergestellt.
Zu diesem Zeitpunkt ist eine wesentliche Stabilität erfor
derlich, um eine Beugung der Knieeinheit 7B zu verhindern.
Bei einer Person mit zwei gesunden Beinen wird durch die
Wirkung der vierköpfigen Schenkelmuskeln bzw. der Quadri
zepsmuskeln verhindert, daß das Knie sich in dieser Phase
des Gangzyklus beugt. Bei einer hierin betrachteten ampu
tierten Person muß dies auf mechanische Weise erreicht wer
den, weil die vierköpfigen Schenkelmuskeln bzw. Quadri
zepsmuskeln und das Knie nicht vorhanden sind.
Die Stabilität der Kniesteuereinheit 7B wird durch
Schließen des Absperrventils 70 erreicht. Wenn der Fersenab
schnitt 12A auf die Oberfläche 13 auftrifft und das Gewicht
auf den Fersenabschnitt verlagert wird, ist die Anordnung
der Fußprothese 12 derart, daß der Fersenabschnitt 12A zum
Zeitpunkt des Auftreffens des Fersenabschnitts komprimiert
wird. Durch diese Wirkung wird die Gewichtslinie nach vorne
verlagert, um die Stabilisierung der Kniesteuereinheit 7B zu
unterstützen. Diese Kompression des Fersenabschnitts wird
verwendet, um einen mechanisch oder elektrisch betätigten
Ventilhebel 100 zu bewegen, wie nachstehend näher beschrie
ben wird. Dadurch wird die Stellungsventilnocke 74 verscho
ben, wodurch das Ventil 70 abdichtet und der Durchfluß des
Fluids 31A verhindert und die Knieeinheit 7B blockiert wird,
so daß eine Beugung der Knieeinheit verhindert und die er
forderliche Stabilität erhalten wird.
Die Flachfußphase des Gangzyklus beginnt unmittelbar
nachdem der Fersenabschnitt 12A auf die Gehfläche 13 auf
trifft, und dauert bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Fuß
prothese 12 flach auf der Gehfläche angeordnet ist. Es ist
wichtig, daß die Kniesteuereinheit 7B sich zu diesem Zeit
punkt nicht beugt. Wenn die Kniesteuereinheit sich beugen
würde, könnte die amputierte Person das Gewicht zur Stutzung
nicht auf die Beinprothese 2 verlagern. Zu diesem Zeitpunkt
dichtet das Ventil 70 und ist die Knieeinheit 7B blockiert.
Die Mittelstellungsphase beginnt an dem Zeitpunkt des
Gangzyklus, an dem die Beinprothese 2 senkrecht zur Fußpro
these 12 und zur Gehfläche 13 ausgerichtet ist. Zu diesem
Zeitpunkt trägt oder hält die Beinprothese 2 das Körperge
wicht der amputierten Person. Das Körpergewicht wird durch
den im Aufnahme- oder Flanschabschnitt 4 (Fig. 1) aufgenom
menen Reststumpf 5, durch die Knieeinheit 7B und durch den
Unterschenkelprothesenabschnitt in die und durch die Fußpro
these 12 auf die Gehfläche 13 übertragen. Die Knieeinheit 7B
muß in dieser Phase des Gangzyklus blockiert sein, was durch
Schließen des Ventils 70 erreicht wird.
In der Abhebephase des Fersenabschnitts des Gangzyklus
wird das Gewicht auf das gesunde Bein verlagert, und die
Beinprothese 2 ist für eine Vorwärtsbewegung für die nächste
Phase des Gangzyklus vorbereitet. Die Fersenabschnitt 12A
wird vom Boden angehoben, wodurch die mechanisch bzw. elek
trisch betätigte Stellungssteuerungsventilanordnung dem Ven
til 70 ermöglicht, in seine normale offene Position zurück
zukehren. Dadurch wird eine freie oder ungehinderte
Fluidströmung durch die Einheit 7B ermöglicht, so daß die
Kniesteuereinheit 7B sich beugen kann.
Während der Abhebephase des Zehenabschnitts des Gangzy
klus bereitet die amputierte Person sich vor, den Schenkel
in die Schwungphase vorwärtszubewegen, wenn der Zehenab
schnitt den Boden verläßt, woraufhin die Beinprothese an der
Kniesteuereinheit 7B gebeugt wird und die Hüfte gebeugt
wird, um den erforderlichen Abstand von der Gehfläche zu er
halten, so daß die Fußprothese 12 von der Fläche 13 freige
halten werden kann, während sie sich in der Schwungphase be
findet. Zu diesem Zeitpunkt wird offensichtlich kein Gewicht
auf den Fersenabschnitt 12A ausgeübt, und das Stellungs
steuerungsventil 70 ist auf seine normale offene Position
eingestellt, wodurch das Fluid 31A frei oder ungehindert
strömen kann und eine Beugung der Kniesteuereinheit 7B er
möglicht wird. Die vorstehend beschriebene Schwungphase be
ginnt, wenn die Beinprothese 2 in Vorbereitung für einen er
neuten Beginn des Gangzyklus nach vorne bewegt wird.
Nachstehend wird weiterhin Bezug genommen auf Fig. 3.
Das Ventil 70 ist im Weg des Durchflußregelungs- oder Strom- bzw.
Mengenventils 76 angeordnet und wird durch den an der
Stellungsventilnocke 74 befestigten Ventilhebel 100 betä
tigt. Die Anordnung ist derart, daß der Hebel 100 die Ven
tilnocke 74 betätigt, um eine Fluidströmung durch das Ventil
70 und das Durchflußregelungs- oder Strom- bzw. Mengenventil
74 zu blockieren oder zu ermöglichen, um den Balg 84 zu be
einflussen (zu komprimieren). Daher kann der Hebel 100 be
wegt werden, um die Strömung durch das Durchflußregelungs- oder
Strom- bzw. Mengenventil 74 zu verhindern und dadurch
die Fluidströmung zum Balg zu verhindern, wodurch eine Ver
stellung des Kolbens 68A und dadurch eine Beugung der Knie
einheit 7B verhindert wird.
Der Hebel 100 wird mechanisch durch ein am Hebel befe
stigtes wellen- oder stangenförmiges Verbindungselement oder
durch einen elektronischen Schalter und eine Servoanordnung
gesteuert, wie nachstehend beschrieben wird.
Gemäß Fig. 4 ist ein Verbindungselement 102 an seinem
proximalen Ende an einem Stellungsventilhebel 100 und an
seinem distalen Ende an der Unterseite bzw. am unteren Teil
des Fersenabschnitts 12A der Fußprothese 12 befestigt. Wenn
in verschiedenen Phasen des Gangzyklus, wie vorstehend er
wähnt, Gewicht auf den Fersenabschnitt 12a ausgeübt wird,
drückt das Verbindungselement auf den Hebel 100, um das
Stellungsventil 70 zu betätigen und die Fluidströmung zu
blockieren, wie unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben, wodurch
eine Beugung der Kniesteuereinheit 7B verhindert wird.
Alternativ kann für den beschriebenen Zweck eine elek
trische Anordnung unter Verwendung eines Schalters 104 ver
wendet werden, der über einen elektrischen Verbinder 106 mit
einem Servomechanismus 108 verbunden ist, wie in Fig. 5
dargestellt. Jede der in den Fig. 4 bzw. 5 dargestellten
Anordnungen ist zum exakten Schließen des Ventils 70 geeig
net, wenn eine Kniestreckstabilität erforderlich ist. Da
durch wird die Stabilität bereitgestellt, die beim Auftref
fen des Fersenabschnitts und während der Mittelstellungspha
se des Gangzyklus erforderlich ist, um eine sichere und ef
fiziente Gehbewegung der amputierten Person zu gewährlei
sten.
Die Ventilnocke 74 ist so angeordnet, daß durch das
Ventil 70 eine permanente Fluidströmung ermöglicht wird,
wenn keine Gewichtskraft auf die Ferse der Fußprothese aus
geübt wird. Dadurch kann das Knie während der Abhebephase
des Fersenabschnitts, der Abhebephase des Zehenabschnitts
und der Schwungphase des Gangzyklus gebeugt werden.
Aufgrund der Einfachheit der beschriebenen Anordnung
können die Größe und das Gewicht der Kniesteuereinheiten 7A
und 7B minimal gehalten werden. Für die Herstellung ist kei
ne besondere Ausrüstung und sind keine besonderen Werkzeuge
erforderlich, wodurch keine wesentlichen oder unlösbaren
Probleme auftreten. Die Herstellungskosten der beschriebenen
Steuereinheiten können vorteilhaft ähnlicherweise minimal
gehalten werden.
Claims (10)
1. Beinprothese mit:
einem Oberschenkelprothesenelement;
einem Unterschenkelprothesenelement;
einem Arbeitszylinder mit einem darin beweglich angeordneten Kolben;
wobei das Oberschenkelprothesenelement mit dem Kolben verbunden ist;
einem flexiblen Balg mit mindestens einem Außenab schnitt, wobei der Balg in einem Balgzylinder angeord net ist und der Arbeitszylinder durch einen stabilen zwischenabschnitt vom Balgzylinder getrennt ist;
einer im stabilen Zwischenabschnitt angeordneten Ventilanordnung, durch die eine Fluidströmung durch den stabilen Zwischenabschnitt zwischen dem Balgzylinder und der zweiten Arbeitskammer des Arbeitszylinders ermöglicht und gesteuert wird;
wobei der Kolben auf die Bewegung der Beinprothese anspricht und Fluid in verdichteter Form vom Arbeitszy linder über die Ventilanordnung zum Balgzylinder ablei tet, während das auf den Außenabschnitt wirkende ver dichtete Fluid im Balgzylinder den Balg zusammendrückt, um die zum Bewegen der Beinprothese erforderliche Ener gie zu speichern und eine Vorspannung und einen Beu gungswiderstand für die Beinprothese zu erzeugen.
einem Oberschenkelprothesenelement;
einem Unterschenkelprothesenelement;
einem Arbeitszylinder mit einem darin beweglich angeordneten Kolben;
wobei das Oberschenkelprothesenelement mit dem Kolben verbunden ist;
einem flexiblen Balg mit mindestens einem Außenab schnitt, wobei der Balg in einem Balgzylinder angeord net ist und der Arbeitszylinder durch einen stabilen zwischenabschnitt vom Balgzylinder getrennt ist;
einer im stabilen Zwischenabschnitt angeordneten Ventilanordnung, durch die eine Fluidströmung durch den stabilen Zwischenabschnitt zwischen dem Balgzylinder und der zweiten Arbeitskammer des Arbeitszylinders ermöglicht und gesteuert wird;
wobei der Kolben auf die Bewegung der Beinprothese anspricht und Fluid in verdichteter Form vom Arbeitszy linder über die Ventilanordnung zum Balgzylinder ablei tet, während das auf den Außenabschnitt wirkende ver dichtete Fluid im Balgzylinder den Balg zusammendrückt, um die zum Bewegen der Beinprothese erforderliche Ener gie zu speichern und eine Vorspannung und einen Beu gungswiderstand für die Beinprothese zu erzeugen.
2. Beinprothese nach Anspruch 1, wobei der Balgzylinder in
der Nähe des Unterschenkelprothesenelements angeordnet
ist, und wobei die Ventilanordnung gebildet wird durch:
einen im stabilen Zwischenabschnitt angeordneten Ventilkörper;
ein im Ventilkörper angeordnetes Mengenventil; und
ein im Ventilkörper angeordnetes Absperrventil, durch das die Fluidströmung durch das Mengenventil ver hindert wird, um den Balg von außen zusammenzudrücken, wenn die Beinprothese während der Streckphase der Bein prothese gebeugt wird.
einen im stabilen Zwischenabschnitt angeordneten Ventilkörper;
ein im Ventilkörper angeordnetes Mengenventil; und
ein im Ventilkörper angeordnetes Absperrventil, durch das die Fluidströmung durch das Mengenventil ver hindert wird, um den Balg von außen zusammenzudrücken, wenn die Beinprothese während der Streckphase der Bein prothese gebeugt wird.
3. Beinprothese nach Anspruch 2, ferner mit:
einem Balgventil, das im flexiblen Balg angeordnet ist und einstellbar ist, um die Kompressibilität des flexiblen Balgs zu steuern, um eine Streckvorspannungs steuerung der Beinprothese zum Steuern des Beugungswi derstandes und der Streckphase der Beinprothese zu er halten, wobei das Mengenventil einstellbar ist, um die Fluiddurchflußmenge durch das Mengenventil bei einer Beugung des Knies während des Streckzyklus der Beinpro these zu steuern, und das Absperrventil einstellbar ist, um die Fluiddurchflußmenge durch das Mengenventil zu steuern und dadurch den Streckgrad der Beinprothese während der Streckphase zu steuern.
einem Balgventil, das im flexiblen Balg angeordnet ist und einstellbar ist, um die Kompressibilität des flexiblen Balgs zu steuern, um eine Streckvorspannungs steuerung der Beinprothese zum Steuern des Beugungswi derstandes und der Streckphase der Beinprothese zu er halten, wobei das Mengenventil einstellbar ist, um die Fluiddurchflußmenge durch das Mengenventil bei einer Beugung des Knies während des Streckzyklus der Beinpro these zu steuern, und das Absperrventil einstellbar ist, um die Fluiddurchflußmenge durch das Mengenventil zu steuern und dadurch den Streckgrad der Beinprothese während der Streckphase zu steuern.
4. Beinprothese nach Anspruch 2, wobei der Kolben den Ar
beitszylinder in eine erste und eine zweite Arbeitskam
mer trennt, wobei die zweite Arbeitskammer angrenzend
an den stabilen Zwischenabschnitt angeordnet ist, und
der Kolben im Betrieb das Fluid in verdichteter Form
von der zweiten Arbeitskammer zum Balgzylinder ableitet
und das Absperrventil einstellbar ist, um eine exakte
Streckvorspannungssteuerung der Beinprothese zu erhal
ten, indem das Absperrventil so eingestellt wird, daß
außer der durch das Mengenventil bereitgestellten
Fluidströmung eine zusätzliche Fluidströmung erzeugt
wird, um die Streckphase der Beinprothese zu steuern.
5. Beinprothese mit:
einem Oberschenkelprothesenelement;
einem Unterschenkelprothesenelement;
einem Arbeitszylinder mit einem darin beweglich angeordneten Arbeitszylinder;
wobei das Oberschenkelprothesenelement mit dem Kolben verbunden ist;
einem flexiblen Balg mit mindestens einem Außenab schnitt, wobei der Balg innerhalb eines Balgzylinders angeordnet ist und der Arbeitszylinder durch einen sta bilen Zwischenabschnitt vom Balgzylinder getrennt ist;
einer im stabilen Zwischenabschnitt angeordneten Ventilanordnung, durch die eine Fluidströmung durch den stabilen Zwischenabschnitt zwischen dem Balgzylinder und der zweiten Arbeitskammer des Arbeitszylinders er möglicht und gesteuert wird;
wobei der Kolben auf die Bewegung der Beinprothese anspricht und das Fluid in verdichteter form vom Ar beitszylinder über die Ventilanordnung zum Balgzylinder ableitet, während das auf den Außenabschnitt wirkende verdichtete Fluid im Balgzylinder den Balg zusammen drückt, um die zum Bewegen der Beinprothese erforderli che Energie zu speichern und eine Vorspannung und einen Beugungswiderstand für die Beinprothese zu erzeugen; und
einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Ventilanordnung, so daß die Ventilanordnung auf die Ge wichtskraft anspricht, die in verschiedenen Phasen ei nes Gangzyklus der Beinprothese auf einen Fersenab schnitt der Beinprothese ausgeübt wird, wobei durch ei ne von außen ausgeübten Druck auf den flexiblen Balg eine Beugung der Beinprothese ermöglicht oder verhin dert wird, um in verschiedenen Phasen des Gangzyklus eine Stabilität bereit zustellen, um eine Stellungs steuerung zu erhalten.
einem Oberschenkelprothesenelement;
einem Unterschenkelprothesenelement;
einem Arbeitszylinder mit einem darin beweglich angeordneten Arbeitszylinder;
wobei das Oberschenkelprothesenelement mit dem Kolben verbunden ist;
einem flexiblen Balg mit mindestens einem Außenab schnitt, wobei der Balg innerhalb eines Balgzylinders angeordnet ist und der Arbeitszylinder durch einen sta bilen Zwischenabschnitt vom Balgzylinder getrennt ist;
einer im stabilen Zwischenabschnitt angeordneten Ventilanordnung, durch die eine Fluidströmung durch den stabilen Zwischenabschnitt zwischen dem Balgzylinder und der zweiten Arbeitskammer des Arbeitszylinders er möglicht und gesteuert wird;
wobei der Kolben auf die Bewegung der Beinprothese anspricht und das Fluid in verdichteter form vom Ar beitszylinder über die Ventilanordnung zum Balgzylinder ableitet, während das auf den Außenabschnitt wirkende verdichtete Fluid im Balgzylinder den Balg zusammen drückt, um die zum Bewegen der Beinprothese erforderli che Energie zu speichern und eine Vorspannung und einen Beugungswiderstand für die Beinprothese zu erzeugen; und
einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Ventilanordnung, so daß die Ventilanordnung auf die Ge wichtskraft anspricht, die in verschiedenen Phasen ei nes Gangzyklus der Beinprothese auf einen Fersenab schnitt der Beinprothese ausgeübt wird, wobei durch ei ne von außen ausgeübten Druck auf den flexiblen Balg eine Beugung der Beinprothese ermöglicht oder verhin dert wird, um in verschiedenen Phasen des Gangzyklus eine Stabilität bereit zustellen, um eine Stellungs steuerung zu erhalten.
6. Beinprothese nach Anspruch 5, wobei der Balgzylinder in
der Nähe des Unterschenkelprothesenelements angeordnet
ist, und wobei die Ventilanordnung gebildet wird durch:
einen im stabilen Zwischenabschnitt angeordneten Ventilkörper;
eine im Ventilkörper angeordnete Nocke, wobei das nockenbetätigte Ventil der Betätigungsvorrichtung zuge ordnet ist und eine Blockiervorrichtung aufweist, die zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position betreibbar ist, so daß die Fluidströmung durch das nockenbetätigte Ventil in der geschlossenen Position blockiert ist und das Fluid in der offenen Position durch das nockenbetätigte Ventil strömen kann; und
ein im Ventilkörper angeordnetes Absperrventil, durch das verhindert wird, daß Fluids durch das Ab sperrventil strömt, und durch das ermöglicht wird, daß Fluid durch das nockenbetätigte Ventil strömen kann, wenn die Blockiervorrichtung auf die offene Position eingestellt ist.
einen im stabilen Zwischenabschnitt angeordneten Ventilkörper;
eine im Ventilkörper angeordnete Nocke, wobei das nockenbetätigte Ventil der Betätigungsvorrichtung zuge ordnet ist und eine Blockiervorrichtung aufweist, die zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position betreibbar ist, so daß die Fluidströmung durch das nockenbetätigte Ventil in der geschlossenen Position blockiert ist und das Fluid in der offenen Position durch das nockenbetätigte Ventil strömen kann; und
ein im Ventilkörper angeordnetes Absperrventil, durch das verhindert wird, daß Fluids durch das Ab sperrventil strömt, und durch das ermöglicht wird, daß Fluid durch das nockenbetätigte Ventil strömen kann, wenn die Blockiervorrichtung auf die offene Position eingestellt ist.
7. Beinprothese nach Anspruch 6, ferner mit einem am Balg
angeordneten Balgventil, das einstellbar ist, um die
Kompressibilität des Balgs zu verändern, einem Auslaß
ventil und einem Mengenventil, das einstellbar ist, um
die Durchflußmenge des das Mengenventil durchströmenden
Fluids zu verändern, wobei das Mengenventil hinter dem
nockenbetätigten Ventil angeordnet ist, so daß das Ab
sperrventil einstellbar ist, um außer der durch das
Mengenventil bereitgestellten Fluidströmung eine zu
sätzliche Fluidströmung bereitzustellen;
wobei das nockenbetätigte Ventil normalerweise of fen ist, das Fluid durch das nockenbetätigte Ventil strömt, wenn die Beinprothese im Gangzyklus vorwärtsbe wegt wird und um die Blockiervorrichtung strömt, und eine Fluidströmung durch mindestens das nockenbetätigte Ventil ermöglicht, und der Balg von außen zusammenge drückt wird und Energie speichert, um die gebeugte Beinprothese zu strecken und den Gangzyklus fortzuset zen.
wobei das nockenbetätigte Ventil normalerweise of fen ist, das Fluid durch das nockenbetätigte Ventil strömt, wenn die Beinprothese im Gangzyklus vorwärtsbe wegt wird und um die Blockiervorrichtung strömt, und eine Fluidströmung durch mindestens das nockenbetätigte Ventil ermöglicht, und der Balg von außen zusammenge drückt wird und Energie speichert, um die gebeugte Beinprothese zu strecken und den Gangzyklus fortzuset zen.
8. Beinprothese nach Anspruch 7, wobei der Kolben den Ar
beitszylinder in eine erste und eine zweite Arbeitskam
mer trennt, wobei die zweite Arbeitskammer in der Nähe
des stabilen Zwischenabschnitts angeordnet ist und der
Kolben während des Betriebs das Fluid in verdichteter
Form von der zweiten Arbeitskammer zum Balgzylinder ab
leitet, und eine Anordnung in Kombination mit dem
nockenbetätigten Ventil und der Beinprothese vorgesehen
ist, die die Fluidströmung durch das nockenbetätigte
Ventil blockiert oder ermöglicht, wobei die Anordnung
dazu dient, die Fluidströmung zu blockieren, wenn der
Fersenabschnitt der Fußprothese einer Beinprothese auf
eine Gehfläche auftritt, so daß eine Beugung der Bein
prothese verhindert wird, und
wobei am Fersenabschnitt der Fußprothese eine Be tätigungsanordnung angeordnet ist, die mit dem nocken betätigten Ventil und der Beinprothese zusammenwirkt, um die Fluidströmung durch das nockenbetätigte Ventil zu ermöglichen, wenn der Fersenabschnitt von der Geh fläche abgehoben wird.
wobei am Fersenabschnitt der Fußprothese eine Be tätigungsanordnung angeordnet ist, die mit dem nocken betätigten Ventil und der Beinprothese zusammenwirkt, um die Fluidströmung durch das nockenbetätigte Ventil zu ermöglichen, wenn der Fersenabschnitt von der Geh fläche abgehoben wird.
9. Beinprothese nach Anspruch 8, wobei die Betätigungsan
ordnung aufweist:
eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen des nockenbetätigten Ventils;
eine Verbindungseinrichtung, die an ihrem proxima len Ende mit einer Öffnungs- und Schließanordnung und an ihrem distalen Ende mit der Unterseite des Fersenab schnitts der Fußprothese verbunden ist;
wobei die Verbindungseinrichtung dazu dient, die Öffnungs- und Schließvorrichtung zu betätigen, um die Vorrichtung zu schließen und die Fluidströmung zu un terbrechen, wenn durch eine amputierte Person eine Kraft auf die Unterseite des Fersenabschnitts der Fuß prothese ausgeübt wird, und die Vorrichtung zu öffnen und die Fluidströmung zu ermöglichen, wenn die Kraft freigegeben wird.
eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen des nockenbetätigten Ventils;
eine Verbindungseinrichtung, die an ihrem proxima len Ende mit einer Öffnungs- und Schließanordnung und an ihrem distalen Ende mit der Unterseite des Fersenab schnitts der Fußprothese verbunden ist;
wobei die Verbindungseinrichtung dazu dient, die Öffnungs- und Schließvorrichtung zu betätigen, um die Vorrichtung zu schließen und die Fluidströmung zu un terbrechen, wenn durch eine amputierte Person eine Kraft auf die Unterseite des Fersenabschnitts der Fuß prothese ausgeübt wird, und die Vorrichtung zu öffnen und die Fluidströmung zu ermöglichen, wenn die Kraft freigegeben wird.
10. Beinprothese nach Anspruch 8, wobei die Betätigungsan
ordnung aufweist:
eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen des nockenbetätigten Ventils;
einen an der Unterseite des Fersenabschnitts der Fußprothese angeordneten Schalter; und
eine Servoanordnung, die mit dem Schalter elek trisch verbunden und mit der Öffnungs- und Schließvor richtung verbunden ist, um die Vorrichtung zu schließen und die Fluidströmung zu unterbrechen, wenn durch eine amputierte Person Kraft auf den Schalter ausgeübt wird, und die Vorrichtung zu öffnen und die Fluidströmung zu ermöglichen, wenn die Kraft freigegeben wird.
eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen des nockenbetätigten Ventils;
einen an der Unterseite des Fersenabschnitts der Fußprothese angeordneten Schalter; und
eine Servoanordnung, die mit dem Schalter elek trisch verbunden und mit der Öffnungs- und Schließvor richtung verbunden ist, um die Vorrichtung zu schließen und die Fluidströmung zu unterbrechen, wenn durch eine amputierte Person Kraft auf den Schalter ausgeübt wird, und die Vorrichtung zu öffnen und die Fluidströmung zu ermöglichen, wenn die Kraft freigegeben wird.
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