專利名稱：手指假肢以及手假肢的制作方法
手指假肢以及手假肢
本發(fā)明涉及一種手指假肢，該手指假肢具有一個基本元件，該基本元 件被構造用于承受力和力矩并且可設置有一個用于獲得自然外觀的彈性覆 層。此外，本發(fā)明還涉及一種手假肢，該手假肢具有基架和設置在該基架 上的手指假肢。
由現有技術公知了一些手指和手假肢，在這些手指和手假肢中，手指 假肢具有金屬芯，該金屬芯或者構造成單件式的或者由多個與指節(jié)相應的、 彼此鉸接連接的部件構造。手指假肢鉸接地設置在基架上并且可通過促動裝置運動，由此可模擬握持運動。在US 2004/0015240 Al中描述了手指假 肢的單件式結構的例子。
機械上復雜的手指假肢除了繞手指掌指關節(jié)的擺動之外還在至少一個 另外的手指關節(jié)中提出手指假肢的彎曲。例如在US 2005/0021154 Al中描述了這種構型。
為了給手指或手假肢提供盡可能自然的感覺，在機械結構上罩上一個 呈手形狀的橡膠覆層，該橡膠覆層除了用于機械部件的保護功能之外還提 供緩沖和近似自然手的視覺感覺。這種覆層要費事地制造，難于套在機械 部件上并且與自然手僅相對弱地在觸覺上類似。
本發(fā)明的任務在于，提供一種手指假肢和一種手假肢，該手指假肢和 手假肢具有改善的自然感覺，可更廉價地制造并且可更容易地使用。
根據本發(fā)明，該任務通過具有權利要求1的特征的手指假肢以及通過 具有權利要求13的特征的手假肢來解決。本發(fā)明的有利構型和進一步構型 在從屬權利要求中描述。
根據本發(fā)明的手指假肢具有一個基本元件，該基本元件被構造用于承 受力和力矩并且可設置有一個用于獲得自然外觀的彈性覆層，該手指假肢 規(guī)定基本元件構造成形狀穩(wěn)定的芯，該芯在與自然手指上的軟體部位相 對應的部位上具有一些凹部，這些凹部在形成自然的手指輪廓的情況下填 充有彈性體材料。由此，除了硬的基本原件或芯之外還例如在指尖的區(qū)域或指節(jié)的朝手心指向的面的區(qū)域中提供了高彈性的區(qū)域，以便提供盡可能 自然的觸覺。在電動驅動的手指假肢中由此可實現改善的握持，因為與所握持的物體的接觸如在自然手中那樣在可彈性變形的區(qū)域中進行，由此除了提高的握持可靠性之外還得到自然的握持運動。
本發(fā)明的一個進一步構型提出，基本元件構造成空心體，以便簡單地 構造整個手指結構。優(yōu)選基本元件用塑料尤其是熱塑性塑料或用復合材料構造，以便進一步降低手指假肢的重量，而不必容忍在強度方面受限制。 作為替換方案，基本元件也可用金屬材料尤其是輕金屬或金屬合金構造。 也可使用塑料和金屬的組合。
優(yōu)選基本元件和彈性體材料用雙組分注塑方法一起加工，由此，手指假肢已經具有最終輪廓或形狀并且同時具有設置在假肢上的手指假肢的功能特性。通過相應的顏色造型，手指假肢可構造得近似自然手指，其中， 在手指假肢上在一些在自然手指情況下撓曲的部位上構造有相應軟的區(qū)域。這使得手指假肢的制造方法簡化和便宜。
一個進一步構型提出，基本元件具有一穿通的結構，由此，彈性體材 料可延伸穿過基本原件?；驹诖酥辽賲^(qū)域地完全嵌入在彈性體材料中，由此，在彈性體材料的相應材料選擇的情況下可提供高彈性和大變形移位。
在基本原件中以及作為替換方案或作為補充在彈性體材料中可構造有用于纜線或傳感器的通道或接收區(qū)域，例如以便獲得關于各個指節(jié)相對位置以及由此關于手指彎曲程度的反饋。
在基本元件上可構造有用于關節(jié)軸的支承裝置，該關節(jié)軸用于在假肢 基架上固定，其中，該支承裝置可構造成彈性的。優(yōu)選支承裝置允許相對 于轉動軸垂直的移位，以便實現近似手指自然運動性的感覺。通過手指假 肢的這種"軟的"支承裝置可實現手指假肢的側向移位性和附加撓曲性， 其中， 一個剛性的轉動軸處于軟的接收部中或軟的支承裝置中。由此附加 地減少剛性的不自然的技術機構的印象并且獲得握持的自然感覺。為了可承受手指假肢和支承裝置的非常高的取值可達50Nm的負荷，在手指掌指 關節(jié)的區(qū)域中設置有用金屬制成的用于增強支承裝置的嵌入件。
為了可實現所施加的握持力的反饋而提出，在指尖的區(qū)域中設置有傳
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感器，尤其是注射到、壓入或粘入到彈性體材料中。傳感器可構造成握持 力傳感器、溫度傳感器、滑動傳感器或加速度傳感器。
為了實現進一步近似自然手指，在基本元件和彈性體材料上設置有呈 皮膚形態(tài)的可更換的塑料覆層，該塑料覆層在顏色和結構上與自然手指相 適應。該塑料覆層可構造得非常薄，由此，該塑料覆層可非常廉價地制造。 塑料覆層可非常容易地繃緊在手指假肢或整個手假肢上并且尤其是覆蓋彼 此鉸接連接的區(qū)域。在塑料覆層損壞或不可逆地污染的情況下，該塑料覆 層也可容易地由假肢使用者如手套那樣更換。
根據本發(fā)明的手假肢設置有一個基架和至少一個如上所述的手指假 肢。手指假肢優(yōu)選鉸接地和/或彈性地支承在基架上。以便通過軟的支承裝 置獲得自然感覺。
下面借助于附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。附圖表示


圖1 一個手假肢；
圖2 —個手指假肢的部分剖面視圖3 —個手指假肢根據圖2的剖切平面III的部分剖面視圖；以及
圖4 一個手指假肢根據圖2的剖切平面IV的橫向剖面視圖。
圖1中示出了一個手假肢1,該手假肢具有一個手基架2和一些鉸接地 設置在該手基架上的手指假肢10。在整個手假肢1上繃緊一個呈皮膚形態(tài) 的、用彈性材料制成的、呈手套形狀的塑料覆層70。至少三個手指即拇指、 食指和中指鉸接地并且可被驅動地支承在基架2上，因為用這三個手指可 實施大部分日常握持工作。
圖2中示出了一個手指假肢10的結構，該手指假肢具有一個基本元件 20，該基本元件已經具有自然手指的基本輪廓?；驹?0用形狀穩(wěn)定的 材料尤其是塑料或復合材料構造并且在與指節(jié)和指尖相應的區(qū)域中具有凹 部30。這些凹部30設置在在自然手指情況下存在軟組織的部位上。在此這 樣構造基本元件20的結構，使得凹部30不損害機械穩(wěn)定性，由此，作用 在手指假肢10上的力仍可被可靠地承受和傳遞。在當前情況下，凹部30 構造得相對于手指假肢10的運動平面垂直。
圖3中以部分剖面視圖示出了手指假肢10的結構。基本元件20在此 基本上在整個手指長度上延伸，其中，凹部30構造成穿通部，彈性體材料
40可穿過這些穿通部，由此，在確定的區(qū)域中，構造成空心體的基本元件 20可被彈性體材料40透過。相應于自然手指的結構，在指尖ll的區(qū)域中 一個相對大的凹部或一個相對大的區(qū)域填充有彈性體材料40。在指尖中嵌 入一個握持力傳感器12，以便給用于控制待施加的握持力的控制單元發(fā)送 回答信號。作為對握持力傳感器12的替換方案或補充，可設置一個溫度傳 感器、 一個加速度傳感器或一個滑動傳感器，該滑動傳感器測定手指假肢 與所握持的物體之間的相對運動?；瑒觽鞲衅骺晒鈱W地工作，其中，傳感 器的布置并不局限在指尖上，而是這些傳感器可隨便在手指假肢中固定在 合適的部位上。
在手指假肢10中在手指掌指關節(jié)的區(qū)域中設置有一個支承裝置60，它 在軟的支承裝置中具有一個剛性軸，以便可實現相對于繞手指掌指關節(jié)的 轉動軸垂直的側向移位性。這種移位性在承受負荷時保護部件和支承裝置， 這種負荷例如可在碰撞到堅硬物體上時產生。除了手指假肢10的剛性的且 單件式的構型，該手指假肢除了手指掌指關節(jié)之外還可設置有至少一個另 外的關節(jié)。
在圖4中在橫向剖面視圖中可看到，基本元件20構造成空心體，該空 心體的壁設置有呈穿通部構型的凹部30，這些穿通部填充有彈性體材料40。 在基本元件20內部可構造一個通道50，該通道可接收驅動裝置、纜線或傳 感器。作為替換方案，空心室可填充有彈性體材料40，如圖3中在指尖區(qū) 域中所示?；驹?0有利地用雙組分注塑方法與彈性體材料40 —起加 工，由此，手指假肢的輪廓在注塑過程結束之后完全存在?？煞艞墝嫵?該輪廓的塑料覆層進行費事的制造。
不僅在單個手指假肢IO上而且在整個手假肢1上可繃緊一個可構造得 壁非常薄的彈性的塑料覆層，以便可實現手指假肢10的皮膚結構化和自然 的顏色造型。
通過根據本發(fā)明的手指假肢10，假肢在正確的部位上硬和軟，同時手 指假肢10非常輕，可簡單地制造并且通過將彈性體材料40成形在基本元 件20的傳遞力的結構上而具有近似自然形態(tài)的功能、觸覺和外觀。如果在 手假肢1中不是全部手指假肢IO被驅動，則不被驅動的手指可完全用彈性 體構造，因為這些手指通常不必傳遞力。
權利要求
1.手指假肢，具有一個基本元件，該基本元件被構造用于承受力和力矩并且可設置有一個用于獲得自然外觀的彈性覆層，其特征在于該基本元件(20)構造成形狀穩(wěn)定的芯，該芯在與自然手指上的軟體部位相對應的部位上具有一些凹部(30)，這些凹部在形成自然的手指輪廓的情況下填充有彈性體材料(40)。
2. 根據權利要求1的手指假肢，其特征在于該基本元件(20)構造成 空心體。
3. 根據權利要求1或2的手指假肢，其特征在于該基本元件(20)用 塑料尤其是熱塑性塑料或復合材料或金屬尤其是輕金屬構造。
4. 根據上述權利要求中一項的手指假肢，其特征在于該基本元件(20) 和該彈性體材料(40)用雙組分注塑方法一起加工。
5. 根據上述權利要求中一項的手指假肢，其特征在于該基本元件(20) 具有一穿通的結構。
6. 根據上述權利要求中一項的手指假肢，其特征在于在該基本元件(20)中和/或該彈性體材料(40)中構造有用于纜線和傳感器的通道(50) 和接收部。
7. 根據上述權利要求中一項的手指假肢，其特征在于在該基本元件(20)上構造有用于關節(jié)軸的支承裝置(60)。
8. 根據權利要求7的手指假肢，其特征在于該支承裝置(60)構造成 彈性的。
9. 根據權利要求7或8的手指假肢，其特征在于在手指掌指關節(jié)的區(qū) 域中設置有用金屬制成的用于增強該支承裝置(60)的嵌入件。
10. 根據上述權利要求中一項的手指假肢，其特征在于在該手指假肢(10)中、尤其是在指尖(11)的區(qū)域中設置有傳感器(12)。
11. 根據上述權利要求中一項的手指假肢，其特征在于在該基本^;件 (20)和該彈性體材料(40)上設置有呈皮膚形態(tài)的可更換的塑料覆層(70)。
12. 根據上述權利要求中一項的手指假肢，其特征在于該彈性體材料 (40)施加在該基本元件(20)的外側上并且至少區(qū)域地包圍該基本元件。
13. 手假肢(1)，具有一個基架(2)和至少一個根據上述權利要求中一 項的手指假肢(10)。
14. 根據權利要求13的手假肢，其特征在于至少一個手指假肢(10) 鉸接地和/或彈性地支承在該基架(2)上。
15. 根據權利要求13或14的手假肢，其特征在于在該基架(2)和所 述手指假肢(10)上設置有呈皮膚形態(tài)的可更換的塑料覆層(70)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種手指假肢(10)，該手指假肢具有一個基本元件(20)，該基本元件被構造用于承受力和力矩并且可設置有一個用于獲得自然外觀的彈性覆層。該基本元件(20)構造成形狀穩(wěn)定的芯，該芯在與自然手指上的軟體部位相對應的部位上具有一些凹部(30)，這些凹部在形成自然的手指輪廓的情況下填充有彈性體材料(40)。本發(fā)明也涉及一種手假肢(1)，該手假肢具有一個基架(2)，這種手指假肢(10)設置在該基架上。
文檔編號B25J15/08GK101346107SQ200680048498
公開日2009年1月14日 申請日期2006年12月12日 優(yōu)先權日2005年12月20日
發(fā)明者G·普奇哈默 申請人:奧托·博克保健Ip兩合公司