矫形外科技术上的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矫形外科技术上的装置，其用于患者的矫形供给或假肢供给，其具有:膝关节，该膝关节具有近中上部件和可绕膝盖轴摆动地布置在该上部件上的远中下部件；具有踝关节轴的踝关节；远中地布置在踝关节上的、可绕踝关节轴摆动的足部件；布置在踝关节和膝关节之间的小腿部件。该装置是可以通过近中地布置在膝盖关节上的大腿部件能固定在患者身体上。
【背景技术】
[0002]矫形器的任务是用于引导或支持现有肢体的运动或支撑和支持肢体，假肢代替不存在的肢体。腿部假肢存在于不同的实施形式中，所谓的KAFO(膝踝足矫形器(英文:kneeangle foot orthosis))既支撑足又支撑踝关节和膝关节。通常把足放在足板上，一个或多个小腿夹板平行于小腿延伸，大约在膝盖轴的区域内设置膝关节，在一个或多个大腿夹板上安装固定装置，它们用于将假肢固定在大腿上。同样可以在小腿夹板以及足板上设置固定装置，以便可以将矫形器固定在对应的腿上。
[0003]具有假膝关节的假肢装置具有假足，该假足通过小腿管固定在假膝关节上。相对于假膝关节近中地设置一个用于假肢的固定装置，该假肢通常构造成大腿筒，大腿残端可以插入该大腿筒中。作为假膝关节可以使用不同的构造形式，其中包括单轴假膝关节、具有阻尼装置的多中心膝关节、电脑控制或驱动的主动假膝关节。假足可以刚性或铰接地固定在小腿管上，假足也可以马达式驱动。
[0004]FR 2，549，719 Al涉及一种假肢，其具有假膝关节和铰接固定在小腿管上的假足。相对于踝关节轴后侧布置一连接杆，该连接杆通过杠杆机构与假膝关节耦合。如果假膝关节弯曲，那么假足抬起并造成背侧屈曲。
[0005]US 2008/0269913 Al涉及一种人造腿，其具有假膝关节和假足。一个连接杆相对于膝盖轴前侧地铰接在假膝关节上，从而使得在膝盖屈曲时连接杆在小腿管中的一个导向件中移动。运动通过牵拉元件导向假足，从而使得足尖在膝盖屈曲时抬起。
[0006]US 2009/0265018 Al涉及一种受驱动的腿假肢和一种用于控制该腿假肢的方法，以实现近乎自然的步态。假肢膝关节和踝关节都设有独立的马达式驱动装置。通过传感器在不同内模式控制程序的基础上执行实时控制。
[0007]EP O 041 052 BI涉及一种用于下肢的假肢，其中大腿筒和小腿通过啮合关节相互耦合。一个弹簧加载的活塞杆在膝盖屈曲时抬起足趾。
[0008]DE 47 53 03 BI涉及一种人造腿，其中小腿部件和大腿部件通过两个铰接杆彼此相连，用于在假膝关节弯曲时造成背侧屈曲。
[0009]在具有膝关节和踝关节功能分离的假肢装置中，在运动期间经常布置阻尼，从而使得动能转换成热能。如果存在膝关节和踝关节的功能连接，那么膝关节的运动能被引导到踝关节上。
【发明内容】
[0010]本发明的任务在于在结构耗费尽可能少的情况下实现膝关节和踝关节之间的耦合，通过这种耦合，膝盖的运动能可以用于踝运动，该踝运动造成近乎自然的步态并且在站立阶段结束时将身体重心的竖直运动最小化。
[0011]根据本发明，这通过一种具有主权利要求特征的矫形外科技术上的装置来解决。本发明的有利的设计方案和改进方案在从属权利要求、说明书以及附图中公开。
[0012]根据本发明的矫形外科技术上的装置用于患者的矫形供给或假肢供给，该装置具有:膝关节，该膝关节具有近中上部件和可摆动地、尤其是可绕固定或瞬时的膝盖轴摆动地布置在该上部件上的远中下部件；和踝关节，该踝关节尤其是具有固定或瞬时的踝关节轴；远中地布置在踝关节上的、可摆动的足部件；和布置在踝关节和膝关节之间的小腿部件，该装置布置:膝关节的上部件或固定在其上的大腿部件与足部件通过力传递装置耦合，该力传递装置在膝盖屈曲时造成足部件的足底屈曲。通过将膝关节的上部件或近中地布置在膝关节上的、例如大腿夹板或大腿筒的大腿部件与足部件通过力传递装置耦合可以将膝盖的运动能用于踝运动，其中，该大腿部件可以固定在患者身体上，该力传递装置在膝盖屈曲时造成足部件的足底屈曲。在自然步态中在站立阶段结束时进行足底屈曲，以延长膝盖弯曲时的腿长，类似于该自然步态，通过力传递装置使足部件足底地变化。由此延长了足部件地面接触的持续时间，从而将身体重心的竖直运动最小化。通过膝盖屈曲与足部件足底屈曲的能量耦合，在低设备耗费的情况下实现高能效。如果在摆动阶段期间扩展膝关节，那么可以进行运动反转，从而使得引发足部件的背侧屈曲。同样可以在达到预先确定的弯曲角度后进行假足的激发的转换，从而使得在达到弯曲角度后执行背侧屈曲，以便缩短有效腿长并在摆动阶段中，尤其是在腿前置时避免绊倒或挂在障碍物上。足底屈曲在此是指这样的运动，在该运动中，足部件朝地面方向摆动，从而使得小腿部件和足部件之间的角度增大。背侧屈曲是相反方向的运动，在该运动中足背或脚面朝胫骨或小腿部件的方向运动并且足背或脚面与小腿部件之间的角度减小。各个部件之间的可摆动连接可以通过一个唯一的固定轴来实现，即一个只允许转动运动的并且位态稳定地固定在至少一个部件上的轴。替换地可以在多中心关节上实现可位移的瞬时转动轴，该瞬时转动轴基于多导杆式关节上的多中心支承没有相对于至少一个部件位置固定，而是在摆动运动过程中游走。因此产生一个虚拟转动轴，上部件相对于下部件或小腿部件相对于足部件绕该转动轴摆动。也可能的是，两个部件彼此的可摆动连接通过弹性体关节进行，从而使得不存在固定限定的转轴动，而是在弹形体关节之内在不同负载情况下形成不同的转动轴，例如在不同的横向力或在扭转力的情况下绕一个在近中-远中方向上延伸的轴。
[0013]力传递装置可以构造成液压系统，从而使得通过活塞杆、液压线路和阀可以进行非常节省空间的、简单的从膝关节到足部件的力传递。同样可以非常容易地通过一个转换阀执行从足底屈曲到背侧屈曲的转换，该转换阀可以机械式或电操控。替换或补充地可以设置一机械耦合装置，该耦合装置可以构造得传递拉力和/或压力。机械耦合装置具有构造方式牢固的优点，其具有高可用性和简单的维修可能性。基于机械耦合装置中的运动部件可能擦到或夹住衣服或假肢外套。
[0014]机械耦合装置可以支承在相对于膝盖轴背侧或腹侧伸出的第一支承部位上并且支承在相对于踝关节轴的腹侧或背侧的第二支承部位上，其中，这些支承部位位于膝盖轴和踝关节轴之间的所述一条连接线的不同侧上。在一个背侧突出的第一支承部位上，耦合装置在膝盖屈曲的情况下负载压力并且将膝盖屈曲时的力在站立阶段结束时传递到相对于踝关节轴腹侧放置的第二支承部位上，从而使得绕踝关节轴产生力矩。当第一支承部位反转布置时，即相对于膝盖轴腹侧布置，力矩产生通过传递拉力的耦合装置实现。
[0015]机械耦合装置可以构造成铰接杆或牵拉器件，这取决于耦合装置在上部件和足部件上的布置是如何构造的。在作为铰接杆的设计中可能的是，铰接杆允许压力传递或拉力传递，直到一定的膝盖角度，从达到预先确定的膝盖角度开始，铰接杆在关节中弯折，从而使得不再能进行实质性力传递或进行了力方向反转。铰接杆弯折所处的膝关节角度由耦合装置的上部的铰接点和下部的铰接点之间的几何关系以及在必要情况下由关节的预夹紧决定。铰接杆从起始位置出发只能在一个方向上弯折，从而使得在到达预先确定的膝盖角度之前一直可以安全地力传递并且可以安全地进行回归到起始位置中。踝关节可以在朝背侧屈曲方向的预夹紧作用下站立，以便能够在取消通过耦合装置或液压系统的力导入的情况下没有力方向反转地造成背侧屈曲。
[0016]为了可以对患者的愿望及其身体状况进行调节，至少所述第一支承部位构造得可调节，从而使得第一支承部位与膝关节轴或踝关节轴的距离可以调节。除距离外，与对应轴的位置也可以可调节地设计，以便可以根据膝盖屈曲调节足部件的足底屈曲或位移的程度。根据杠杆比的不同可以调节较大或较小的足底屈曲。
[0017]在液压力传递装置的情况下可以设置一控制装置和在必要情况下至少一个切换阀，以便能够实现或中断力传递。力传递的中断或实现可以在传感器值、角度位置和/或特别负载状况的基础上进行，例如根据膝盖角度、踝关节角度或测得的力或力矩。控制装置可以机械或电控制。在机械控制的情况下可以例如在膝关节上连接一控制装置并且该控制装置例如构造成控制盘、控制凸轮或类似物，从而使得根据达到的膝盖角度导入一定的液压反应。可以为踝关节设置相应的设计方案。从达到一定的角度开始然后可以中断力传递或通过转换