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Künstlicher Oberarm mit Vorrichtung zum Bewegungsantrieb seiner Einzelteile.
Die Erfindung betrifft einen künstlichen Oberarm mit Vorrichtung zum Bewegungsantrieb
seiner Einzelteile.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das hin und her gehende
Antriebselement der Vorrichtung durch Drehung des Oberarmstumpfes bewegt wird, während
der Steuernockenträger durch ein von der Schulter beeinflußtes Zugmittel verstellbar
ist.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung (Abb. i bis 7) in einer Ausführungsform
beispielsweise dargestellt.
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Die Verbindung des Oberarmstumpfes 15 (Abb. i) mit der Antriebsvorrichtung
erfolgt mittels der die Bewegungen des Oberarmstumpfes mitmachenden, Hülse 90q.,
welche das untere Ende des Stumpfes 15 umfaßt und mit einem gezahnten Kranz goo
versehen ist. Damit die Hülse goq, von dem um seine Längsachse schwingenden Oberarmstumpf
15 sicher mitgenommen wird, ist es notwendig, daß das Ende des Oberarmstumpfes einen
nicht kreisrunden Querschnitt aufweist. Für diese zweckmäßige Form des Stumpfendes
ist auch bei der Amputation, bzw. nachträglich (etwa durch Anheften der Muskel-
und Sehnenreste an das Knochenende oder durch exzentrische Anpflanzung eines Knochensplitters)
Sorge zu tragen.
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Bei der Stellung der Einzelteile nach
Abb. i würde
der Stumpf 15 um seine Längsachse schwingen können, ohne die Antriebsvorrichtung
zu, beeinflussen, da dabei der Kranz goo seiner Hülse 904 im oberen Teile des Zahnrades
914 frei über dem Kupplungsriegel n herschwingt.
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Wird aber nun durch Schulterstoß das Zugmittel 35 (Abb. 6,
4 und i) gespannt, so wird die Schwinge go6 (Abb.4, rechts), welche bisher von einer
(nicht gezeichneten) Feder gegen einen (nicht gezeichneten) unteren Anschlag gedrückt
wurde, bis zu ihrem oberen (ebenfalls nicht gezeichneten) Anschlag (um 72°) gedreht.
Die Schwinge go6 bewegt dann mittels der Klinke 907 das Sperrad go8 und die mit
ihm verbundenen Nockenscheiben 152, 151, 912, 149, 150, 148 (Abb.
4. und i) um denselben Winkel. Hierbei hört die Einwirkung des Nockens 149 (Abb.4)
auf den Büge1353 auf, so daß der Hebel 364 (Abb. i) unter Einwirkung einer Feder
den Kegel 337 (nach rechts) zurückschiebt und so dem Bügel 7 ermöglicht,
unter dem Einflusse der Feder 924 hochzuschnellen und mit dem mitgeführten, in einem
Längsschlitz des Kegelrades 914 gleitenden Kupplungsriegel 8 zwischen die Zähne
des Kranzes goo zu. gelangen. Gleichzeitig drückt der Nocken 151 (Abb. 4) den Hebel
365 (Abb. i und .4) hoch, so daß unter Vermittelung der Gelenkstangen 169 (Abb.
4) und der Ringe 170, 171 ein Querstift 9 (Abb. i) nach unten bewegt wird und den
ihn berührenden, mit konischem Ende versehenen Sperrbolzen 347 von dem Hohlkegel
des Rohres 4 abdrückt.
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Der Einfluß der Schulter auf das Zugmittel 35 kann dann aufhören.
Die Schwinge 9o6 (Abb. 4) kehrt dann unter dem Einflusse ihrer Feder in ihre Ausgangsstellung
nach Abb. 4 wieder, das Sperrrad go8 mitsamt den Nockenscheiben in der eben gewonnenen
Lage zurücklassend.
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Wenn der Armträger jetzt seinen Oberarmstumpf 15 (Abb. i) nebst Hülse
904 und Kranz goo um die Längsachse dreht, so -bewirkt diese Drehung mittels des
nunmehr zwischen den Zähnen des Kranzes goo liegenden Kupplungsriegels B auch eine
Drehung des Kegelrades 914. Die Bewegung des Kegefrades 914 überträgt sich dann
auf das um die Ellenbogenachse 6 lose drehbare Kegelrad gis und weiter, mittels
des Kettentriebes Sog, 916, gio und des Kegelräderpaares g-i i, 9i.7 auf das sowohl
im Unterarm i als auch im Handkörper 235 drehbar gelagerte Rohr 4. Letzteres Rohr
4 dreht sich dann (infolge -der Lüftung des Sperrkonus 347) in der Hand mit und
bewegt mit Hilfe schraubenartiger Kurvenschlitze einen in der Längsrichtung des
Handkörpers.a35 geführten Querbolzen 325, welcher dann mittels Gelenkstange a93
und Hebel 29o die Finger gegenüber dem Daumen I schließt oder öffnet.
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Wird nun das Zugmittel 35 durch Schulterstoß von neuem angezogen,
so wird das Sperrad go8 (Abb. 4) mitsamt den Nockenscheiben. 152, 154 912, 149,
150, 148 mittels der Schwinge go6 und Klinke 907 um einen weiteren
(72°) Winkel gedreht. Hierbei gleitet die Scheibe 149 mit dem konzentrischen Teil
ihres Umfanges im Bügel 353,
so daß dieser seine Lage beibehält, welche, wie
eben beschrieben, die Verbindung des Kupplungsstiftes 8 (Abb. i) mit dem Kranz goo
bedingt. Gleichzeitig verläßt der Nocken der Scheibe 151 den Hebel 365, so daß der
Sperrbolzen 347 (Abb. i), welcher bis dahin in gelüfteter Stellung niedergehalten
wurde, unter dem Einflusse der Feder 366 hochgehoben wird und die Sperrlage gegenüber
dem Rohre 4 wieder einnimmt. Schließlich drückt die Scheibe 152 (Abb. ,4) mit ihrem
Nocken auf den Riegel 355, so daß sein hackenförmiges Ende, welches die Pro-und
Supinationsbewegung der Hand sperrt, aus den entsprechenden Sperrlöchern des Handkörpers
235 (Abb. 5) herausgehoben wird.
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Die Einwirkung der Schulter auf das Zugrrittel35 kann wiederum aufhören,
ohne daß dadurch die neue Stellung der Nockenscheiben geändert wird.
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Wenn jetzt der Armträger seinen Oberarmstumpf 15 (Abb. i) um die Längsachse
dreht, so bewegt der sich mitdrehende Kranz goo mittels des Kupplungsstiftes 8 wiederum
das Rad 914 und weiter, mit Hilfe des Rades g i 5, des Kettentriebes Sog, g16, 9io
und des Räderpaares gii, 917 das Rohr 4 im Unterarme i. Letzteres Rohr 4 dreht dann
den in Sperrlage befindlichen Sperrbolzen 347 mit, dieser drückt auf den in Längsschlitzen
des Handkörpers 235 endenden Querbolzen 325 und bedingt so eine Drehung der Hand
im Sinne der Pro-und Supination.
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Beim dritten Anziehen des Zugmittels 35 und -der hierbei -erfolgenden
Drehung der Nockenscheiben um weiteren -(72°) Winkel gleitet die Scheibe 149 (Abb.
4) "immer noch mit ihrem konzeutrischenTeil im Bügel 353, so daß der Kupplungsriegel-8
seine Stellung zwischen den Zähnen des Kranzes _90o noch weiterbehält. Desgleichen
gleitet .die Scheibe 151 mit ihrem 'konzentrischen "Teil am Hebel 365 vorbei, so
daß die "Sperrlage des Bolzens 347 gegenüber clem 'Rohre.4 -beibehalten bleibt.
Dagegen verläßt nunmehr der Nocken der Scheibe 152 den -Sperrhebel 3-55, so daß
dieser unter dem Ein£iusse
einer Feder in die Öffnungen des HandkQrPers
235 wieder einschnappt und eine .Sperrung der Handdrehung gegenüber dem Unterarme
i von neuem herbeiführt. Schließlich drückt der Nocken der Steuerscheibe 148 den
Bügel 354 (Abb. 4 und i) nieder, so daß der mit ihm zusammenhängende Riegel 343
(Abb x), welcher die Ellenbogenbewegung des Unterarmes i gegenüber dem Oberarme
sperrt, aus den Schlitzen der Oberarmsehignen (Abb. 2) herausgezogen wird.
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Nun kann wiederum der Zug auf das Zugmittel 35 aufhören, ohne daß
die neu gewonnene Lagre der Nockenscheiben verändert wird.
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Wenn jetzt der Armträger eine Drehung mit seinem Oberarmstumpf 15
(Abb. x) ausfehrt, so überträgt sich die Einwirkung mittels des Kupplpngsriegels
8 von neuem auf die Räder g14. und gis: und von da durch die Antriebsteile gog,
gib, 910, 911, 917 auf das Rohr 4. Hierbei kann aber das Rohr 4 infolge der
Sperrstellung sowohl des Bolzens 3d.7 - als auch des Riegels 355 keine der laeiden
möglichen Drehungen, weder im Bandkörper 235 noch im Unterarme i, ausf,ibren; dagegen
bewirkt der Einfluß des (sich um seine Längsachse drehenden) Obergrmstumpfes 15
auf das Rad gis infolge der ausgehobenen Stellung des Ellenbogensperrri,e@els 343
- eine Drehung des gesamten Unteraxmes mit Hand um das künstliche I#tenbogengelenk
6 im Sinne der Beugung -.und der Streckung.
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Hierbei gleiten die ggbelföFmigen Enden der Winkelhebel 364 und 3,67
(Abb. 1 und q.) lose in den konzentrischen Rillen des Kegels 337 bzw. der Muffe
.des weiter unten erwähnten i@iegels 34q., ohne die-letzteren Teile .bztv. die Ellgnbogenbewegung
zu beeinßussen, anderseits auch .ohne in der eigenen ,Beeinflußbarkeit seitens .der
zugehörigen Nockenscheiben beeinträchtigt z _u sein.
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Wird nun das- Zugmittel 35 zum. vierten Vale angespannt, so vollführen
die Nockens,cheilien eine vierte (72°) Drehung. Hierbei gleitet die Scheibe 14.9
(Abb. 4) immer noch mit dem konzentrischen Teil ihres Umfanges jrn Bügel 353, so
daß die Kupplungslage des Z@upplungsriegels 8 (Ahb. i) zwischen den Zähnen des Kranzes
goo beibehalten bleibt. Desgleichen ;gleitet die -Scheibe iSi (Abb. 4) mit dem kopzentrischen
Teil ihres -Umfanges am Hebel ,365 .vorbei, so daß auch dessen Lage und somit die
Sperrlage des Bolzens 347 unverändert bleibt. Ferner gleitet auch die Scheibe 152
mit ihrem konzentrischen Teile am Riegel 355 vorbei, diesen in seiner Sperrlage
belassend. Gleichzeitig verläßt der Nocken der Scheibe 1.48 das Joch des Bügels
354, so daß der Sperriegel 343 (Abb. i) unter dem Einflusse seiner Feder in die
die Ellenbogenbewegung sperrende Lage (Abb. 2) zurückkehrt. Schließlich drückt der
Nocken der Scheibe i 5o (Abb. 4) seinen Bügel 356 (Abb. 4 und - i) nieder, zieht
somit mit -Hilfe des gegabelten Winkelhebels 367 die um das Ellenbogengelenk (bzw.
um die Nabe des Kegelrades 9i5, Abb. i) , lose angeordnete Muffe mit Riegel 344
zurück (nach rechts), so daß die Verriegelung der Oberarmhülse 2 mit ihrer Außenhülse
3 aufgehoben wird.
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Die Spannung des Zugmittels 35 kann wieder aufhören, ohne daß die
neu gewonnene Lage der Nockenscheiben eine Änderung erfährt.
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Wenn jetzt der Armträger eine Drehung seines Oberarmstumpfes 15 um
die Längsachse ausführt, so wird der Druck, welcher dann mittels des Kranzes goö,
des Kupplungsriegels 8 und des Rades 914 auf das Rad gis einwirkt, infolge der Sperrstellung
der drei Riegel 347, 355, 343 (Abb. t) und der gleichzeitig entriegelten Stellung
der Sperre 34g. einzig eine Bewegung der' Oberarmhülse 2 mitsamt Unterarm und Hand
uin die Längsachse der Armhülse 3 herbeführen.
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Wird endlich das Zugmittel 35 zum fünften -Male angezogen, so vollführen
die Nockenscheiben (Abb.4) ihre fünfte Drehung (um 72°). Hierbei drückt der Nocken
der Scheibe 149 seinen Bügel 353 nieder, so daß dieser unter Vermittelung des gegabelten
Winkelhebels 164 den um das Ellenbogengelenk bzw. die Nabe des Kegelrades _g15 lose
angeordneten Kegel 337 (Abb. 1) .(nach links) verschiebt, wodurch der entsprechend
geführte Büge17 (Abb. 3 und i) -nach unten gedrückt ,wird und den Kupplungsriegel
8 aus dem Bereiche der Zähne des Kranzes goö herauszieht. Anderseits hört die Einwirkung
des Nockens der Scheibe i5o (Abb. 4) auf den Bügel 356 auf, so daß unter dem E_
influsse einer- Federung der Winkelhebel 367 (Abb. i) zurückgeschwenkt wird und
der Riegel 344 seine Sperrlage wieder einnimmt. Die andern Nockenscheiben 148, 151,
152 (Abb. 4) gleiten gleichzeitig mit den könzeiitrischen Teilen ihrer Umfänge an
den.von ihnen berührten Teilen der zugehörigen Verriegelungen (so -daß diese in
ihren gesperrten Lagen unbeeinflußt bleiben), und nehmen .die Urstellung nach Abb.
4 von neuem ein.
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Der Zug auf das Zugmittel 35 kann wieder aufhören, ohne daß die Steuernockenscheiben
ihre -eben neu gewonnene Urstellung verändern.
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Der Armträger kann jetzt eine Drehung seines Oberarmstumpfes 15 um
dessen Längsachse wieder frei ausführen, ohne die Antriebsvorrichtung
zu
beeinflussen, da nunmehr der mitbewegte Kranz goo (Abb. i) oberhalb des Kupplungsriegels
8 frei hin und her schwingt.
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Bei Wiederholung der Anspannung des Zugmittels 35 wiederholen sich
auch die beschriebenen Stellungen der Nockenscheiben und die verschiedenen Bewegungsmöglichkeiten
der Einzelteile des künstlichen Oberarmes.
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Damit nun der Armträger bei Anspannung des Zugmittels 35 die jeweils
kommende Steuerstellung der Nockenscheiben (Abb. q.) im voraus bestimmen könnte,
ist den erwähnten Nockenscheiben eine weitere Scheibe 9i2 (Abb. i und q.) angeschlossen,
welche mit Einsenkungen am konzentrischen Umfange versehen ist und gleichzeitig
mit den Nockenscheiben mitbewegt wird. Die Anzahl der Einsenkungen in den nacheinanderfolgenden
Segmenten ist dabei verschieden. Bei der Verstellung der Nockenscheiben und der
damit verbundenen Verstellung der Scheibe gi2 laufen nun die Einsenkungen der letzteren
Scheibe 912 an einer federbelasteten Kugel 913 (Abb. q.) vorbei, so daß der
Armträger beim j edesinaligen Verstellen der Nockenscheiben durch Schulterzug eine
verschiedeneAnzahl leichter Widerstandsänderungen empfindet und aus der Anzahl dieser
Widerstandsänderungen, nach einiger Übung die jeweils herbeigeführte Steuerstellung
zu erkennen vermag.
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Es ist nun ersichtlich, daß ein Oberarmamputierter mit Hilfe vorliegender
Antriebsvorrichtung willkürlich die künstlichenFinger aktiv öffnen- und schließen,
die künstliche Hand um die U nterarmlängsachse aktiv hin und her drehen, den künstlichen
Unterarm um das Ellenbogengelenk aktiv beugen und strecken und schließlich den künstlichen
Unterarm auch um die Längsachse des Oberarmes hin und her schwenken kann.
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An Einzelheiten ist noch der Anschluß der den gesamten künstlichen
Oberarm tragenden Außenhülse 3 (Abb. i und 7) an den Körper des Amputierten hervorzuheben.
Der Außenhülse 3 (Abb. 7) sind zwei Parallellenker 921 und 923 angelenkt, wobei
die Gelenkebene möglichst genau durch den Mittelpunkt des natürlichen Schultergelenkes
gehend angeordnet ist; dieselben Parallellenker 92i, 923 sind außerdem mit einem
dritten Querlenker 922 gelenkig verbunden, und letzterer Querlenker 922 hängt mittels
einesKugelgelenkes92o (oderKardangelenkes) mit der von der Schulter des amputierten
Armes getragenen Kappe 926 zusammen. Die Kappe 926 ist mittels Riemens 927 mit einem
unter der Achsel der zweiten Schulter geführten (nicht gezeichneten) Brückenstück
verbunden.
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Infolge beschriebener Anordnung kann der Armträger durch Druck seitens
des Oberarmstumpfes 15 (Abb. i) auf die Gürtel goi, 9o2, 903, 905
(welche ihn lose berührend überbrücken) seinen künstlichen Arm um das Schultergelenk
beliebig schwenken, ohne daß dabei nennenswerte Längsverschiebungen des künstlichen
Oberarmes gegenüber dem Stumpf 15 erfolgen;- außerdem werden hierbei sämtliche
in, der Richtung der Längsachse des Oberarmstumpfes 15 auftretenden Kräfte einzig
von dem Querlenker 922 aufgenommen.