專利名稱：一個人造假腳的腳部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一個人造假腳的具有彈簧彈性的腳部件，該腳部件帶有至少一個決定人造假腳彈簧剛度的彈簧元件和一個用于改變這個彈簧元件的彈簧剛度的適應裝置。
從DE-A-4205900可知一個這樣的實施形式。這里，腳部件由3個板簧組成，其中一個扁平彎曲的板簧被安置在腳跟區域，并在前腳區域以其前端與一個彎曲的前腳彈簧連接。該前腳彈簧以其一個端部向上伸展到假腳的連接區域中，并在此與一個適應器螺紋連接，而另一彈簧端則深入到前腳區域中。對于這個前腳彈簧又配置了第二個且稍許短一點的板簧，此板簧在其在連接器連接區域中的上端上與前腳彈簧的上端螺紋連接，并與后者一起構成一個向前增大的楔形容納空間的邊界，在該容納空間中，安置了一個充氣的壓力軟墊，該墊以其上側面和下側面分別支撐在兩個上面已述的板簧上。病人可以通過改變壓力軟墊中的空氣壓力來改變這個腳部件的彈性張力數據。借助于一個手動操作的手動泵可使壓力軟墊鼓起，一個閥門裝置可使壓力軟墊放氣而降低其內壓。
本發明的任務是，改進在前面所述的腳部件的攜帶舒適性。
根據本發明，這一任務是以如下方式解決的，即，適應裝置的加載是由裝上人造假腳的病人以與腳部件的每個負荷相關的方式來進行的。
在一個優選的實施例中，彈簧元件是一個前腳彈簧，并且通過腳跟負荷調節的腳部件中的腳跟偏轉被用作為強迫調節適應裝置的輸入量。
這樣，根據本發明，腳部件的剛度調節是作為病人的行走動力的函數而被調節的。因為通常腳跟的彈簧行程都被調節得遠比前腳的彈簧行程小，所以腳跟行程對于行走形態的影響也就較小。因此，根據本發明，就使用腳跟偏轉來控制前腳剛度。
在一個進一步的實施例中有利的是，可調的彈簧元件是一個充氣的壓力軟墊以及適應裝置是一個空氣泵，該空氣泵由腳跟偏轉來驅動，從而在腳跟負荷增高時壓力軟墊中的空氣壓力也提高，而在腳跟負荷降低時壓力軟墊中的空氣壓力也減小，在此，對于壓力軟墊(11)配置一個形成一個恒定過壓泄漏的安全閥，以便在一個預先給定的時間間隔內減低空氣壓力。
在此，由于一個空氣彈簧的非線性的力一行程特性，對于允氣的壓力軟墊配置一個輪廓接觸面是有好處的。該接觸面的在壓力軟墊上的投影面在接觸面壓入壓力軟墊中時如此與由于壓力軟墊體積的減小而形成的壓力增加的過程相適應，使得形成壓力軟墊的一個至少近似線性的力一行程特性。這樣的線性化也可通過這兩個對它們之間的壓力軟墊加載的接觸面的漸減的接近而實現。
病人的行走動力學既是他的日常形態的函數，也是其實際活動的函數。盡管一個通過遞增適應系統(如同在上面所述的借助于一個空氣軟墊)而實現對日常形態的適應的函數是完全可以想象的，對于即時的職業活動(如在工作場所)則部分地必須很快地、實際上是從一步到下一步進行適應。但是，一個氣動系統是難以實現如此快速的適應的。
為了實現人造假腳對于病人的實際行走動力學的一個快速并自動的適應，本發明建議，那個可調節的彈簧元件是一個以板簧形式構成的并至少在前腳區域伸展的前腳彈簧，而適應裝置是一個剛性的、在縱向相對于前腳彈簧可移動的且決定前腳彈簧的彈簧剛度的襯墊件，該襯墊件的縱向移動通過一個機械式的調節裝置實現，該調節裝置的運動與腳跟偏轉相聯系，該腳跟偏轉在最大的偏轉時引起襯墊件向前腳彈簧的前端方向的一個最大移動，而在前腳卸荷時引起襯墊件向其超始位置的一個返回運動。
在這樣的實施例中，當病人快步地腳跟牢固落地時，襯墊件將進一步向前移動，在之后所產生的前腳負荷的作用下，襯墊件的位置被固定住，從而病人可借助于剛性前腳杠桿走出比他在軟的前腳杠桿場合下能走出的更大的步子。在前腳負荷消失時，這一固定也不再存在，襯墊件可返回到其起始位置。一個這樣的配置能夠實現前腳彈簧硬度對每一步的適應，這在變化多端的活動中是有好處的。
本發明進一步的特征描述在從屬權利要求中，并在下面借助于實施例并與本發明的進一步的優點相結合地予以深入說明。
在附圖中作為例子示出一些實施形式。其中
圖1示出帶有縱向可移動配置的襯墊件的機械式自適應人造假腳的側視圖。
圖2示出對于圖1所示的作稍許改變的實施例的局部圖。
圖3示出帶有彈簧彈性的壓力緩沖器的一個前腳彈簧在矢狀面中的縱剖面。
圖4示出對于圖1所示實施例變型的實施形式。
圖5示意示出圖4的一個局部。
圖6示出對于圖1所示實施例變型的實施形式。
圖7示出了對于圖1所示實施例變型的實施形式。
圖8示出對于圖1所示實施例的另一個變型實施形式。
圖1示出一個具有彈簧彈性的腳部件，該腳部件具有一個以C形彈簧形式構造的腳跟彈簧2，該彈簧以其上腿2a與一個前腳彈簧3的后端部分B相連接。C形彈簧2的上腿2a與連接器4(Adapter)螺紋連接，通過該連接器假腳可與一個假腿相連接。
前腳彈簧3由兩個并聯的板簧元件9,10組成，這兩個板簧元件9,10彼此相鄰地配置，并在它們的兩個端部區域A,B中被力矩剛性地彼此相連接。在此，只是在后端部分B中在兩個板簧元件9,10之間設置一個距離元件8。在兩個端部區域A,B之間，兩個板簧元件9,10彼此之間有一個小的間距7，在該間距中伸入一個機械式適應裝置。C形彈簧2的下自由腿的端部通過一個推桿14與一個剛性的襯墊件13在運動學意義下相連接。推桿14指向前面的端部在一個側向座落在襯墊件13上的帶槽元件15中縱向可移動地被導向，而在背面以一個撥動件16靠在帶槽元件15上，并且推桿以其自由端通過一個彈簧17支撐在帶槽元件15上。當病人快步而牢固地腳跟落地時，C形彈簧2的變形(腳跟偏轉)就導致推桿14的一個滑動，推桿14通過其撥動件16進一步向前移動襯墊件13，在隨之產生的前腳負荷的作用下，襯墊件13就被固定在該前部。彈簧17能夠使腳跟彈簧進行一個回彈，而不改變襯墊件13的位置。在前腳卸載后，襯墊件13的固定也不復存在，緊接著襯墊件13在弱彈簧17的作用下又返回到其起始位置。
這樣，在根據圖1的解決方案中，就實現了假腳對于病人的實際行走動力學的快速且自動的適應，在此，那個有兩個腿的前腳彈簧3的剛度由一個在縱向滑動的、機械式的襯墊件13來調節，通過腳跟落地的強度來控制襯墊件13。
圖2示出一個可與圖1相比較的前腳彈簧3，它的剛性的襯墊件13可通過一個絲杠19控制縱向滑動，襯墊件13由一個在圖中沒有進一步示出的絲杠螺母在絲杠19上來導引。絲杠19以其后端從前腳彈簧3的后端區域B伸出并在這里連接在一個沒有進一步示出的機械式調節裝置上，該調節裝置與C形彈簧腳跟偏轉進行運動連接。
圖3示出一個前腳彈簧3，該彈簧在其兩個板簧元件之間的小間距7內容納一個彈性壓力軟墊11，如同箭頭18所示，該壓力軟墊11或者通過根據圖1或圖2的一個機械式裝置例如與腳跟負荷相關地可在前腳彈簧3的縱向方向移動，或者可由一個與腳跟負荷相關的控制在所示的位置被充氣。
在圖4所示的無關節的人造假腳具有一個用點劃線示出的整容外殼1，該外殼1環繞一個形式為一個充氣的壓力軟墊11的具有彈簧彈性的腳部件。壓力軟墊11位于一個可偏斜的、同樣也是以板簧形式構成的且一直展延到前腳內的基底彈簧21之上。該基底彈簧21以其后端可偏斜地鉸接在C形彈簧2的上部區域中。壓力軟墊11在其上側面由腳部件的一個剛性構造的腿22來加載。這個剛性腿22的接觸面23是以一定輪廓構成。充氣的壓力軟墊11連接在一個空氣泵元件12的壓力套管上，該空氣泵元件12安置在由C形彈簧2所包圍的空間中并且可以依照與病人的體重和/或病人的活動相關的方式被操作。在腳跟負荷的作用下，C形彈簧被稍微壓縮，這樣，由此而被調節了的2個C形彈簧腿2a,2b之間的距離變化就確定了一個腳跟偏移，該腳跟偏移就成為空氣泵元件12的驅動。
圖5要示出，輪廓接觸面23的在壓力軟墊11上的投影面C在接觸面23壓入壓力軟墊11中時是如此與由于壓力軟墊體積的減小而形成的壓力增加的過程相適應，使得形成壓力軟墊11的一個至少是近似線性的力-行程特性，在此，面C是在所示的力F方向的投影。
因為空氣彈簧通常是具有一個非線性的力-行程特性，根據本發明如此設計接觸面23的輪廓，使得產生一個線性化的特性曲線。在等溫情況下，這樣的充氣壓力軟墊的力-行程關系是相鄰的、在力方向投影面C以及在壓力軟墊中剩余體積V的倒數的函數，壓力軟墊的內壓P由比值F/C給出。
在襯墊件和其與C形彈簧的運動學連接上看，根據圖6的實施形式對應于根據圖1的解決建議，但是在這里，構成前腳彈簧3的兩個板簧元件9,10只是在它們的后端B相互間力矩剛性地聯接。
在圖7中所示的腳部件的特征在于一個幾乎在腳部件全長范圍內展延的前腳彈簧3和一個扁平的、以正弦曲線形式構成的腳跟彈簧24，該腳跟彈簧24以其前腿端24a在前腳彈簧3的中間長度區域固定在前腳彈簧3的下側面上。適應裝置還是由一個空氣泵元件12構成，該空氣泵元件12被安置在腳跟彈簧24的后腿端24b和前腳彈簧3的后端之間。所以，這里涉及的還是一個氣動適應結構，其優點在于，前腳的一個較大的彎曲會導致適應裝置的一個較大的總行程。這樣，當使用一個空氣泵作為適應裝置時，較多的空氣被吸入，或者將較多的空氣充入到充氣壓力軟墊11中，從而也充入到前腳中。在卓有成效的適應中，由于較大的彈簧剛性，前腳的彎曲就會減弱，從而空氣泵又壓入通常確定數量的空氣。
圖8所示的腳部件由一個幾乎在腳部件的全長范圍內展延的基底彈簧21和一個在腳跟區域安置的C形彈簧2組成，該彈簧2以其上C形腿2a承受假腿的負荷并以其下C形腿2b壓在一個由基底彈簧21的后端所形成的、向后高聳的鞍座25上。后者又支撐在腳跟楔26上。在上C形腿2a和一個被安置在其后的支承座27之間設置了一個形式上是一個氣缸28但沒有進一步示出的束縛件。該氣缸28有一個步進式的力一行程特性曲線。此外，在上C形腿2a和支承座27之間鉸接了一個空氣泵12，該泵的壓力套管12a連接在氣缸28上。
這樣，氣缸28被用作為改變腳部件的彈簧特性的束縛件。一個前腳負荷通過由其產生的力矩導致C形彈簧2擴張。在此所出現的力應通過該束縛件傳到基礎固定件上。但是，該束縛件應在C形彈簧2變形的兩個方向上，即既在向下彎曲又在向上彎曲時起作用。在此，在開始時應盡可能柔和地進行C形彈簧2的向下彎曲，而在進一步的變形中束縛件對于C形彈簧2變形的有限度的作用應增大。這樣的漸進在病人身上就體現出前腳的一個輕松的行走，因為，可以將一個由這樣的束縛件輔助的C形彈簧構造得更柔和些。這樣，在站立時踝骨力矩變化過程中，病人可感覺到的小的前腳阻力也顯著減小。為了使安裝上假腳的病人能夠主動地、與腳部件的每個負荷相關地自動控制這個漸進，作為適應裝置，設置了一個與氣缸并聯的空氣泵12，該空氣泵12以其壓力套管與氣缸28相連接。后者在圖8中沒有示出，它位于空氣泵12的后面。但是，在此，保持空氣泵12的截面小于氣缸的截面可能是適宜的。若空氣泵12將一些補充的空氣量壓入氣缸28，氣缸28的基本壓力就增高，從而其剛性也增高。氣缸的減壓依然可以通過放氣來實現。
那個后面的、安置在支承座27上的束縛支座主要處于跟腱區域。前束縛支座或者說上束縛支座可以直接連接在連接器4上。
總之，對于根據圖8的解決方案可總結如下束縛件與C形彈簧2在前發生的對應于腳跟負荷的向下彎曲相關地控制C形彈簧2的向上彎曲限制。因為前腳剛性是通過串聯的C形彈簧2和基底彈簧21決定的，所以產生一個漸進特性曲線，該特性曲線由束縛件漸進的行程限制來控制。這樣，本解決方案的優點是，通過影響束縛件特性就可影響前腳剛性以及其特性曲線。一個柔和且漸進的特性曲線就使腳的行走來得容易一些，但是它只容許有限度的行走動力和能量返回，與此相反，一個更硬的線性的特性曲線容許更高的行走動力，但在低速行走時不舒服。
權利要求
1．一個人造假腳的具有彈簧彈性的腳部件，帶有至少一個決定人造假腳彈簧剛度的彈簧元件(11；3,13；21,13)和一個用來改變此彈簧元件的彈簧剛度的適應裝置，其特征為，由安裝人造假腳的病人與腳部件的每個負荷相關地對適應裝置加載。
2．按照權利要求1所述的腳部件，其特征為，該彈簧元件是一個前腳彈簧(3)，并且腳部件中由腳跟負荷調節的腳跟偏轉被用作為強迫調節適應裝置的輸入量。
3．按照權利要求2所述的腳部件，其特征為，可調節的彈簧元件是一個充氣的壓力軟墊(11)，適應裝置是一個空氣泵(12)，該空氣泵(12)由腳跟偏轉驅動，從而當腳跟負荷增高時提高壓力軟墊(11)內的空氣壓力，而當腳跟負荷減小時降低壓力軟墊(11)內的空氣壓力，并且對于壓力軟墊(11)配置形成一個恒定超壓泄漏的安全閥，以便在一個給定的時間間隔內降低空氣壓力。
4．按照權利要求3所述的腳部件，其特征為，適應裝置包括一個中間存儲器，該存儲器記錄下腳跟偏轉的實際量，在此，當腳跟偏轉增大時更多的空氣被泵入到壓力軟墊(11)中，而當腳跟偏轉減小時壓力軟墊(11)內的空氣壓力則降低。
5．按照權利要求3或4所述的腳部件，其特征為，對于充氣的壓力軟墊(11)配置一個輪廓接觸面(23)，該接觸面(23)在壓力軟墊(11)上的投影面(C)在接觸面(23)壓入到壓力軟墊(11)中時如此與由于壓力軟墊(11)中的容積減小而導致的壓力增高過程相適應，使得形成壓力軟墊(11)的一個至少近似線性的力-行程特性。
6．按照權利要求3到5之一所述的腳部件，其特征為，充氣的壓力軟墊(11)座落在一個可偏轉的、以板簧形式構成的并一直伸展到前腳中的基底彈簧(21)上，并且在壓力軟墊(11)的上側面由腳部件的一個剛性構成的腿(22)來對壓力軟墊(11)加載。
7．按照權利要求1所述的腳部件，其特征為，可調節的彈簧元件是一個以板簧形式構成的并至少在前腳區域伸展的前腳彈簧(3)，而適應裝置是一個剛性的、在縱向相對于前腳彈簧(3)可移動的、并且決定彈簧剛度的襯墊件(13)，該襯墊件(13)的縱向移動通過一個機械式的調節裝置(14,15,16,17；19,20)進行，該調節裝置在運動學意義下與腳跟偏轉相連，該腳跟偏轉在最大的偏轉時引起襯墊件(13)向前腳彈簧(3)的前端方向產生一個最大移動，而在前腳卸荷時引起襯墊件(13)向其起始位置的一個返回運動。
8．按照權利要求1或2所述的腳部件，其特征為，具有一個幾乎在腳部件的全長范圍內伸展的前腳彈簧(3)和一個扁平的、以正弦曲線形式構成的腳跟彈簧(24)，該腳跟彈簧(24)以其前腿端(24a)在前腳彈簧(3)的中間長度區域固定在前腳彈簧(3)的下側面上，其中，該適應裝置或者說它的驅動機構被安置在腳跟彈簧(24)的后腿端(24b)和前腳彈簧(3)的后端之間。
全文摘要
本發明涉及人造假腳的一個具有彈簧彈性的腳部件,該腳部件帶有至少一個決定人造假腳彈簧剛度的彈簧元件和一個用來改變此彈簧元件的彈簧剛度的適應裝置。為了改善和簡化腳部件對于每種情況的適應,本發明建議由安裝人造假腳的病人與腳部件的負荷相關地對適應裝置加載。
文檔編號A61F2/50GK1231880SQ9910556
公開日1999年10月20日 申請日期1999年4月12日 優先權日1998年4月11日
發明者呂德爾·莫斯勒, 馬丁·普施 申請人:奧托·博克矯形工業兩合公司