Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterschenkelorthese, eine Feder für eine Unterschenkelorthese, ein Anschlusselement zur Verbindung der Feder mit einer Fuss-, und Unterschenkelschale der Unterschenkelorthese, eine Form zur Herstel- lung des Anschlusselements sowie ein Werkzeug zur Positionierung des Anschlusselements auf der Unterschenkelschale und/oder einer Fussschale der Unterschenkelorthese.

STAND DER TECHNIK

Diverse Hersteller von orthopädietechnischen Hilfsmitteln bieten konfektionierte Orthesen oder Passteile zur individuellen Anfertigung einer Orthese an. Die konfektionierten Orthesen sind kostengünstig, aber auch in einer allgemein passenden Form und Stabilität angefertigt. Eine anwenderspezifische Auswahl bezieht sich in der Regel nur auf die Fusslänge, dadurch werden weitere, massgebliche Parameter wie Körpergrösse und Gewicht sowie Aktivitätsgrad nicht oder ungenügend be- rücksichtigt. Der Grad der Unterstützung kann demnach nicht optimal gewählt werden. Die Lebensdauerdieser Produkte ist zu oft ungenügend und diese müssen häufig frühzeitig ersetzt werden. Das Angebot an Passteilen kann den Ansprüchen betreffend Ästhetik und Energieeffizienz nicht gerecht werden. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, mindestens einen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteil zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierte

5 Erfindung gelöst.

Bei der erfindungsgemässen Unterschenkelorthese handelt es sich um eine sogenannte Nicht-Gelenk-Unterschenkelorthese, die abzugrenzen ist von Gelenk-Un- terschenkelorthesen. Ferner ist zu unterscheiden zwischen konfektionierten Unter- schenkelorthesen und individuell angefertigten Unterschenkelorthesen. Darüber0 hinaus zu erwähnen sind Mischformen, bei welchen einzelne Teile für den Benutzer durch das Orthopädieunternehmen individuell angepasst und vorgefertigte Teile zugekauft und dann zur gewünschten Unterschenkelorthese verbaut werden. Aus Sicht des Orthopädieunternehmens, handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine solche Mischform.

Die primäre Zielgruppe der erfindungsgemässen Unterschenkelorthese sind Patienten mit einer "Fusssenker Problematik", d.h. einer Schwächung des Musculus triceps surae (hinterer Wadenmuskel). Zum Ausgleich dieser Schwächung oder beim Ersatz des Musculus triceps surae wird eine stabile Unterschenkelorthese mit mit federnden und gleichzeitig dynamischen Eigenschaftenbenötigt. Patienten mit ei¬0 nem solchen Krankheitsbild können den Fuss nicht absenken. Eine Plantarflexion, d.h. eine Beugung des Fusses oder der Zehen in Richtung der Fusssohle ist nicht möglich. Resultierend daraus ist der Zehenstand nicht möglich sowie ein langes Stehen schwierig. Das Gehen in der Ebene wird ebenfalls stark beeinflusst, da der notwendige Widerstand gegen eine Dorsalextension (d.h. die Beugung des Fusses in

5 Richtung des Fussrückens) ab der mittleren Standphase (MDS) des Gangzyklus sowie keine oder nur eine minimierte Energierückgabe in einer Schwungphasenvorbereitung (PSW) des Gangzyklus stattfindet.

Die erfindungsgemässe Unterschenkelorthese kompensiert zu einem grossen Teil die fehlende Energierückgabe ab der mittleren Standphase (MDS) bis zur0 Schwungphasenvorbereitung (PSW). Ein schnelles Gehen kann dadurch ermöglicht werden.

Generell unterstützt die erfindungsgemässe Unterschenkelorthese den Patienten über den ganzen Gangzyklus. Unter Gangzyklus ist der Gangzyklus nach Perry zu verstehen. Mit der erfindungsgemässen Unterschenkelorthese erfolgt eine Ener¬5 gierückgabe und eine Unterstützung der Fusssenkung, Fusshebung und Kniestreckung. Durch die resultierende Energierückgabe und die Verminderung kompensatorischer Bewegungsmuster wird die Ausdauer des Patienten verbessert und es können längere Gehstrecken zurückgelegt werden. Die erfindungsgemässe Unterschenkelorthese dient zu dem zur Knie-, und Hüftgelenksicherung in der mittleren0 Standphase und stabilisiert das Knie bei der Streckung. Ferner begrenzt die erfindungsgemässe Unterschenkelorthese in der mittleren Standphase einen Unter- schenke! Vorschub. Zusätzlich ermöglicht die erfindungsgemässe Unterschenke- lorthese eine seitliche Stabilisierung des Sprunggelenks, jedoch mit einer notwendigen seitlichen Flexibilität.

Die Fussschale und die Unterschenkelschale werden, auf Basis eines Positivmodels des Unterschenkels des Patienten, individuell gefertigt. Die Federn selbst sowie die Formen zur Herstellung von sogenannten Anschlusselementen, die die Feder mit der Fussschale und der Unterschenkelschale später verbinden, werden vom orthopädietechnischen Betrieb extern bezogen. Länge und Stärke der Feder richten sich aber wiederum nach dem individuellen Bedürfnis des Patienten, wobei die Feder- länge abgestimmt ist auf dessen Körpergrösse und die Federstärke sich nach dem

Patientengewicht, der Beschaffenheit und der Topographie des Untergrunds richtet, auf welchem sich der Patient mehrheitlich bewegt.

Die erfindungsgemässe Unterschenkelorthese umfasst daher eine auswechselbare Feder. Der Orthopädietechniker oder der Patient selbst kann diese Feder austau- sehen und daher entsprechend an seine Aktivität (z.B. Gehen auf unebenem Untergrund) individuell anpassen. Weitere Gründe für eine Anpassung können sein, Veränderungen in der Körpergrösse, insbesondere bei Kindern und im Körpergewicht oder im Krankheitsverlauf. Die erfindungsgemässe Unterschenkelorthese bietet hier eine einfache, rasch umsetzbare manuell handhabbare Lösung. Die erfindungsgemässe Unterschenkelorthese umfasst eine Unterschenkelschale, eine Fussschale, eine Feder sowie erste und zweite Vorspannelemente. An der Unterschenkelschale ist ein erstes Anschlusselement und an der Fussschale ein zweites Anschlusselement vorgesehen. Die Feder umfasst ein erstes und ein zweites Feder¬

5 endstück und ein bogenförmiges Mittelstück, welches zwischen den beiden Federendstücken angeordnet ist. Das bogenförmige Mittelstück verläuft in einer Richtung von der Seite gesehen posterior zu den beiden Federendstücken. Die Anordnung des bogenförmigen Mittelstücks zu den beiden Federendstücken kann auch als posterior in Richtung der üblichen Fortbewegung (d.h. einer Bewegung nach0 vorne) gesehen, beschrieben werden.

Die beiden Vorspannelemente verbinden die Feder über die beiden Federendstücke mit den beiden Anschlusselementen der Fussschale und der Unterschenkelschale formschlüssig und kraftschlüssig.

Die Feder, welche die beiden Federendstücke und das bogenförmige Mittelstück aufweist, verfügt über eine geschwungene Neutrallinie um sicherzustellen, dass die Dehnungen welche unter Durchbiegung auftreten bestmöglichüber die gesamte Federlänge verteilt sind.

Die erfindungsgemässe Unterschenkelorthese verbessert das Gehen auf nicht waagerechten Ebenen. Das Zusammenspiel zwischen der Feder in Verbindung mit der0 Fussschale weist hierbei, beim Fersenauftritt ein schwächeres Rückstellmoment auf als beim Zehenauftritt. Man spricht auch von einer nichtlinearen Kennlinie. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die Fussschale Zonen unterschiedlicher Bauteilsteifigkeit aufweist. Die Fussschale umfasst einen Vorfussteil, einen Mittelteil und einen Rückfusssteil, wobei die Steifigkeit des Bauteils, im Bereich des Vorfussteils um bis zu fünfmal grösser ist als im Rückfussteil. Vorzugsweise besteht die Fussschale aus einem Faserverbundwerkstoff.

Für die form-, und kraftschlüssige Verbindungen weisen die beiden Federendstücke und die beiden Anschlusselemente je zwei Kontaktflächen auf. Die zwei Kontaktflächen des ersten respektive des zweiten Federendstückes berühren die Kontaktflächen des ersten respektive des zweiten Anschlusselements. Vorzugsweise resultiert der Form-, und Kraftschluss zwischen diesen Kontaktflächen angeordnet an den Federendstücken und den Anschlusselementen.

Ferner weisen die beiden Federendstücke und die beiden Anschlusselemente je eine dritte Fläche auf. Sind die Federendstücke mit den Anschlusselementen verbunden, so ist die dritte Fläche die am ersten bzw. am zweiten Federendstück angeordnet ist von der dritten Fläche des ersten bzw. des zweiten Anschlusselements beab- standet angeordnet. Es resultiert ein Spalt. Der Abstand d beträgt ca. 0.5 mm.

In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt das erste und/oder das zweite Federendstück über eine trapezförmige Querschnittsfläche, vorzugsweise handelt es sich um ein gleichschenkeliges Trapez. Vergleichbares gilt für eine Ausnehmung die am ersten und/oder zweiten Anschlusselement angeordnet ist und zur Aufnahme der Federendstücke dient. In dieser bevorzugten Ausführungsform bilden, im Querschnitt gesehen, die zwei Kontaktflächen angeordnet am ersten und am zweiten Federendstück bzw. an der Ausnehmung des ersten und zweiten Anschlusselements die Schenkel der trapezförmigen Querschnittsfläche. Der Form-, und der Kraftschluss resultiert zwischen den Kontaktflächen verlaufend entlang der beiden Schenkel des trapezförmigen Federendstücks und den Kontaktflächen, verlaufend entlang der beiden Schenkel der trapezförmigen Ausnehmung des Anschlusselements. Die dritten Flächen stellen am ersten und am zweiten Federendstück im Querschnitt gesehen eine Grundseite des Trapezes dar. Vergleichbares gilt für die dritten Flächen am ersten und am zweiten Anschlusselement. Diese bilden, im Querschnitt gesehen, ebenfalls eine Grundseite in diesem Fall der trapezförmigen Querschnittsfläche der Ausnehmung.

Die Feder, welche bevorzugt bei der erfindungsgemässen Unterschenkelorthese zum Einsatz kommt, weist über Ihre gesamte Länge eine in ihrer Grösse konstante Querschnittsfläche auf. Diese Voraussetzung vereinfacht den Herstellungsprozess, besonders in Hinsicht auf eine Massenproduktion. Im Falle der Fertigung der Feder aus faserverstärktem Material, lässt die konstante Querschnittsfläche zu, dass beispielsweise unidirektionale Fasern ohne Unterbrechung vom Anfang der Feder zum Ende der Feder verlaufen.

Bevorzugt, ist die Geometrie der Querschnittsfläche der beiden Federendstücke identisch und die Geometrie der Querschnittsfläche des bogenförmigen Mittelstücks, verglichen zur Geometrie der Querschnittsfläche der Federendstücke, unterschiedlich. Die Feder weist in einer Ansicht von vorne im Bereich der beiden Federendstücke eine geringere Breite auf, als im Bereich des bogenförmigen Mittelstücks. In einer Ansicht von der Seite hat die Feder im Bereich der beiden Federendstücke eine grössere Breite als im Bereich des bogenförmigen Mittelstücks. Durch diese Ausführung werden Spannungsspitzen, insbesondere an den Federendstücken bei Durchbiegung der Feder vermieden.

Eine Feder-Familie umfasst beispielsweise drei Federn. Diese drei Federn (starke Feder, mittel starke Feder, schwache Feder) sind gleich lang, sprich sie weisen eine konstante Länge auf, haben aber unterschiedliche Querschnitte. Bei der starken Feder sind verglichen mit der schwachen Feder die beiden Federendstücke sowie die Breite des bogenförmigen Mittelstücks in einer Ansicht von vorne gesehen dicker ausgeführt als bei einer schwachen Feder. Die Federendstücke weisen bevorzugt eine Querschnittsfläche in Form eines gleichschenkeligen Trapezes auf. Bei Federendstücken einer starken Feder ist eine Höhe h der trapezförmigen Querschnittsflächen grösser («dicker») als eine Höhe h der trapezförmigen Querschnittsflächen einer schwachen Feder. Unabhängig ob starke, mittel-starke oder schwache Feder bleiben die Innenwinkel der trapezförmigen Querschnittsfläche gleich.

Die Länge der Feder wird durch die Grösse des Patienten bestimmt.

Die Feder, welche die Fussschale mit der Unterschenkelschale verbindet, ist in einer Ansicht von vorne bezüglich einer vertikalen Ebene gekrümmt. Die Feder kann so nah an den Gliedmaßen des Patienten geführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Feder aus unidirektionalen Fasern und einem Gewebe aufgebaut, vorzugsweise aus einer Lage unidirektionaler Faser und einer Lage Gewebe. Das Gewebe ist, in Bezug auf die unidirektionalen Fasern, in einem Winkel kleiner als 45° ausgerichtet, vorzugsweise beträgt dieser Winkel 5 20° bis 35°.

In einer bevorzugten Ausführungsform, ist neben der Feder auch die Fussschale sowie vorzugsweise auch die Unterschenkelschale aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt. Die Fussschale umfasst einen Vorfussteil, einen Mittelteil und einen Rückfusssteil, wobei die Steifigkeit des Bauteils, im Bereich des Vorfussteils um biso zu fünfmal grösser ist als im Rückfussteil.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Unterschenkelor- these verläuft die Feder bezogen auf eine anatomische Medianebene in Verbindung mit der Fuss-, und Unterschenkelschale lateral oder medial.

Ob die Feder lateral oder medial verläuft, richtet sich auch danach ob der Patient5 die erfindungsgemässe Orthese am linken oder rechten Bein trägt. Ist die erfindungsgemässe Orthese für den rechten Unterschenkel ausgewählt worden und verläuft die Feder lateral, so kann die gleiche Feder auch für eine Orthese am linken Unterschenkel eingesetzt werden. Die Feder verläuft dann medial. Fussschale und Unterschenkelschale sind entsprechend anzupassen. Ist die erfindungsgemässe Orthese für den linken Unterschenkel ausgewählt worden und verläuft die Feder lateral, so kann die gleiche Feder auch für den rechten Unterschenkel benutzt werden. Die Feder verläuft dann entsprechend medial. Fussschale und Unterschenkelschale sind entsprechend anzupassen.

5 Fuss-, und Unterschenkelschale sind für die Anwendung am linken Unterschenkel bzw. am rechten Unterschenkel unterschiedlich ausgebildet.

Durch mediale oder laterale Anordnung der Feder, welche die Unterschenkelschale mit der Fussschale verbindet, entsteht keine konstruktive Verlängerung des Fußes. Somit können normale Schuhe, die ein genügend grosses Volumen für Orthese und0 Fuss aufweisen verwendet werden.

Das Anschlusselement zur Verbindung der Feder mit einer Fuss-, und/oder Unterschenkelschale hat eine Ausnehmung mit zwei Kontaktflächen, wobei die Kontaktflächen zur form-, und kraftschlüssigen Verbindung mit den Federendstücken eingerichtet sind. Die Ausnehmung hat die Form eines trapezförmigen Prismas, vorzugsweise ist die Querschnittsfläche ein gleichschenkeliges Trapez.

Die Form zur Herstellung des Anschlusselements gibt ein Negativ der Ausnehmung angeordnet am Anschlusselement wieder, vorzugsweise ein trapezförmiges Prisma, besonders bevorzugt hat dieses trapezförmige Prisma eine Querschnittsfläche eines gleichschenkeligen Trapezes. Die Form dient zur Aufnahme eines Ver¬0 bundmaterials, vorzugsweise eines Prepreg-Materials. Die Schalen werden von Orthopädietechnikern individuell für die Patienten hergestellt, es kommt vorzugsweise ebenfalls karbonfaserverstärkter Kunststoff (z.B. Prepreg) zur Anwendung. Die Anschlusselemente werden mit Hilfe einer Form separat vorgeformt. Die vorgeformten Anschlusselemente werden dann mit der Fussschale und der Unterschenkelschale verbunden, sprich die Anschlusselemente werden auf die Schalen laminiert. Zur Positionierung der beiden Anschlusselemente auf der Fussschale und der Unterschenkelschale ist ein spezielles Werkzeug vorgesehen. Dieses Werkzeug umfasst einen Stab und ein längliches Positionierungselement mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei beide Enden eine trapezförmige Querschnittsgeometrie aufweisen. Diese trapezförmige Querschnittsgeometrie korrespondiert, mit der trapezförmigen Querschnittsgeometrie der Ausnehmungen angeordnet an den beiden Anschlusselementen. Die beiden Enden des Positionierungselements geben die Position der Anschlusselemente auf der Unterschenkelschale und der Fussschale vor. An einem Ende des Positionierungselements ist eine Öffnung zu Aufnahme des Stabs vorgesehen. Eine weitere Aufnahme für den Stab ist im Positivmodell integriert. Diese Aufnahmeöffnung verläuft durch die Fussgelenkachse. Das Werkzeug kann so ausgerichtet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Anhand der in den nachfolgenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Beschreibung werden Aspekte der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die erfindungsgemässe Unterschenkelorthese in einer Seitenansicht, angeordnet an einem Positivmodell in einer ersten Ausführungsform für den rechten Unterschenkel mit lateraler Anordnung der Feder;

Fig. 2 eine iso-perspektivische Ansicht von vorne, der erfindungsgemässen Unterschenkelorthese, ohne Positivmodell in der ersten Ausführungsform für den rechten Unterschenkel mit lateraler Anordnung der Feder;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von schräg hinten der erfindungsgemässen Unterschenkelorthese, ohne Positivmodell in der ersten Ausführungsform für den rechten Unterschenkel mit lateraler Anordnung der Feder; Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch die Unterschenkelschale im Bereich des ersten Anschlusselements, wobei das Anschlusselement und das Federendstück teilweise im Querschnitt gezeigt werden;

Fig. 5 eine Detail Darstellung des Schnitts aus Fig. 4;

Fig. 6 eine Darstellung der Feder von der Seite und schematisch die laterale Positionierung anhand des Positivmodels;

Fig. 7 eine Darstellung der Feder von vorne und schematisch die laterale Positionierung anhand des Positivmodels; Fig. 8 eine Explosionsdarstellung der Feder, der Anschlusselemente und der Vorspannelemente (hier: Schrauben);

Fig. 9 eine Seitenansicht auf das Positivmodell mit Werkzeug zur Positionierung der ersten und zweiten Anschlusselemente, lateral auf der Unter- schenkelschale und der Fussschale mit ins Positivmodell eingeführtem

Stab;

Fig. 10 eine Explosionsdarstellung des Werkzeugs gemäss Fig. 9 und eine perspektivische Darstellung der Unterschenkelschale und der Fussschale mit den Anschlusselementen sowie dem Positivmodell; Fig. 1 1 eine Explosionsdarstellung des Werkzeugs alleine mit nicht eingeführtem Stab;

Fig. 1 2 eine Explosionsdarstellung des Werkzeugs alleine mit eingeführtem Stab;

Fig. 1 3 schematische Darstellung einer Anordnung Gewebe und unidirektionale Faser für die Herstellung der Feder für die laterale Anordnung zwischen

Unterschenkelschale und Fussschale;

Fig. 14 eine perspektivische Darstellung der Form zur Herstellung der Anschlusselemente; Fig. 1 5 ein Schnitt durch die Form gemäss Fig. 14;

Fig. 1 6 eine schematische Darstellung der wirkenden Momente und die resultierende Biege-Drill Kopplung.

WEGE ZUR AUSFUEHRUNG DER ERFINDUNG

5 Figur 1 zeigt die erfindungsgemässe Unterschenkelorthese 1 in einer Ansicht von der Seite, angeordnet an einem Positivmodell. Die Unterschenkelorthese 1 umfasst eine Unterschenkelschale 1 1 und eine Fussschale 1 2 mit einem Vorfussteil 1 2/1 einem Rückfussteil 1 2/2 und einem Mittelteil 1 2/3. Die Unterschenkelschale 1 1 und die Fussschale 1 2 sind über eine Feder 1 3 miteinander verbunden. Die Feder0 1 3 umfasst ein erstes Federendstück 1 6 und ein zweites Federendstück 1 7. An der Unterschenkelschale 1 1 ist ein erstes Anschlusselement 19 angeordnet und an der Fussschale 1 2 das zweite Anschlusselement 20. Die beiden Federendstücke 16, 1 7 sind form-, und kraftschlüssig mit den beiden Anschlusselementen 1 9, 20 verbunden. Mit Hilfe von Vorspannelementen 21 , 22, in der gezeigten Darstellung Schrauben, werden die Federendstücke 1 6, 1 7 in die Anschlusselemente 19, 20 gedrückt. Die Federendstücke 1 6, 1 7 und die Anschlusselemente 1 9, 20 weisen zur Aufnahme der Vorspannelemente 21 , 22 Öffnungen auf. Die Feder 13 ist austauschbar und kann entweder vom Orthopädietechniker oder vom Patienten selbst bei Bedarf gegen eine andere Feder (in Figur 1 nicht dargestellt) ausgetauscht wer¬0 den. Die Feder 1 3 verfügt über ein bogenförmiges Mittelstück 18. Dieses Mittel- stück 18 verläuft zwischen den beiden Federendstücken 1 6 und 1 7. Das bogenförmigen Mittelstück 18 verläuft, in einer Richtung von der Seite gesehen posterior bezüglich der beiden Federendstücke 1 6, 1 7. In der gezeigten Ausführungsform verläuft die Feder 1 3 lateral, d.h. an der von der anatomischen Medianebene ab¬

5 gewendeten Seite des Positivmodells des Unterschenkels Die gezeigte Ausführungsform ist für die Anwendung am rechten Fuss vorgesehen. Bei entsprechender Anpassung der Fussschale kann diese Ausführungsform auch für den linken Unterschenkel verwendet werden. Die Feder 1 3 verläuft dann medial.

Figur 2 und Figur 3 zeigen die Ausführungsform aus der Figur 1 in einer perspekti¬0 vischen Ansicht von schräg vorne (Figur 2) und von schräg hinten (Figur 3) ohne das Positivmodell. Gleiche Merkmale wurden mit gleichen Bezugszeichen benannt. In beiden Figuren sichtbar ist die Fussschale 1 2 mit dem Vorfussteil 1 2/1 , einem Mittelteil 1 2/3 und dem Rückfussteil 1 2/2. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steifigkeit des Vorfussteils 1 2/1 um bis zu fünfmal grösser als die des Rück¬5 fussteils 1 2/2.

Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Unterschenkelschale 1 1 im Bereich des ersten Anschlusselements 19 mit eingesetztem ersten Federendstück 16. Das erste Federendstück 1 6 ist über ein Vorspannelement 21 , hier gezeigt eine Schraube mit dem Anschlusselement 1 9 angeordnet an der Unterschenkelschale0 1 1 verbunden. Figur 5 zeigt die Verbindung des ersten Federendstücks 16 mit dem ersten Anschlusselement 1 9, in einer Schnittdarstellung. Der Schnitt ist in einem Bereich gelegt, in welchem das Vorspannelement 21 nicht sichtbar ist. Das Federendstück 16 weist einen Querschnitt in Form eines Trapezes auf, vorzugsweise eines gleichschenkeligen Trapezes. Das erste Anschlusselement 1 9 umfasst eine Ausnehmung 23/1 . Diese Ausnehmung hat ebenfalls einen trapezförmigen Querschnitt, vorzugsweise ein gleichschenkeliges Trapez und korrespondiert, wie in Figur 5 dargestellt, mit der trapezförmigen Querschnittsfläche des Federendstücks 16. Die Kontaktflächen 16/ 1 und 1 6/2 angeordnet am Federendstück 1 6 bilden, mit den Kontaktflächen 231 /1 , 231 / 2 angeordnet in der ersten Ausnehmung einen Formschluss und einen Kraftschluss infolge von Reibung. Zwischen einer dritten Fläche 1 6/3 angeordnet am Federendstück 1 6 und der dritten Fläche 231 /3 angeordnet an der Ausnehmung 23/1 ist ein Abstand d vorgesehen. Das Federendstück 1 6 liegt nicht vollständig, sprich nicht bündig in der Ausnehmung 23/ 1 des Anschlusselements 19 auf. Es ist ein Spalt d zu verzeichnen. Mit Hilfe eines Vorspannelements 21 (in Figur 5 nicht sichtbar) wird das Federendstück 1 6 in die Ausnehmung gedrückt. Entsprechend hohe Kräfte wirken dabei auf die Kontaktflächen 16/1 , 231 /2 und 1 6/2 und 231 /1 (siehe Doppelpfeil).

In der ersten Ausführungsform ist die Verbindung des zweiten Federendstücks 17 zum zweiten Anschlusselement 20, angeordnet an der Fussschale 1 2 gleich ausgeführt, wie in Figur 5 für das erste Federendstück 1 6 mit dem ersten Anschlusselement 1 9 erläutert ist. Figur 6 zeigt eine Darstellung der Feder von der Seite und schematisch die laterale Positionierung anhand des Positivmodels. Nicht dargestellt sind: die Unterschenkelschale 1 1 , die Fussschale 1 2 und die Anschlusselemente 1 9, 20 angeordnet auf den Schalen zur Verbindung der Feder 1 3 mit diesen. In Figur 6 gut sichtbar ist die Geometrie der Feder 1 3. Die Feder 13 weist über Ihre gesamte Länge hinweg eine konstante Querschnittsfläche mit einer variierenden geometrischen Form auf. In Figur 6 dargestellt, ist die Variation der Breite der Feder 13. Die beiden Federendstücke 16, 1 7 weisen dabei die gleiche Breite b2/2 auf, die in der Seitenansicht grösser ist als die Breite B2/2 des Mittelstücks 18.

Figur 7 zeigt die Darstellung aus Figur 6 in einer Ansicht von vorne. Die Breite b1 /1 der Feder 13, im Bereich der Federendstücke 16, 1 7 ist schmaler ausgeführt als die Breite B1 /1 des Mittelstücks 18. Ferner in der Figur 7 eingezeichnet ist die Ebene Aq (Nähere Erläuterung zu Aq, siehe Fig. 1 6), die vertikal verläuft. Die Feder 13 ist, bezogen auf die Eben Aq gekrümmt ausgeführt, sprich sie verläuft nicht parallel zu dieser Ebene.

In der Darstellung der Figuren 6 und 7 ist die Feder 1 3 lateral und damit von der anatomischen Medianebene abgewendet, angeordnet. Figur 8 zeigt eine Explosionsdarstellung der Feder, der Anschlusselemente und der Vorspannelemente. Bei der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Vorspannelementen um Schrauben 21 , 22. In dieser Ausführungsform sind an den Federendstücken 16, 1 7 und an den Anschlusselementen 19, 20 beispielsweise zwei Öffnungen 24/1 , 24/2 zur Aufnahme der Schrauben 21 , 22 vorgesehen. Bei der Montage der Feder 13 in den Anschlusselementen 19, 20, werden die Federendstücke 16 und 1 7 in die Anschlusselement 19 und 20 gedrückt und mit den Vorspannelementen 21 , 22 fixiert. Hinsichtlich dem resultierenden Kraft-, und Formschluss wird auf die Beschreibung der Figur 4 und der Figur 5 verweisen.

5 Die Feder 1 3 kann vom Patienten oder vom Orthopädietechniker ausgetauscht werden. Die fürdie erfindungsgemässe Unterschenkelorthese 1 eingesetzten Feder aus Figur 8 stellt eine Ausführungsform einer Feder 1 3 dar. Weitere Ausführungsformen der Federn, weisen an den Federendstücken alle eine trapezförmige Querschnittsgeometrie auf, die wie in Figur 4 und Figur 5 erläutert, mit den Anschlus¬0 selementen an der Fussschale und an der Unterschenkelschale form-, und kraftschlüssig Zusammenwirken. Die Anschlusselemente sind fix mit den beiden Schalen verbunden und müssen nicht ausgetauscht werden. Die In Figur 8 dargestellte Feder 1 3 weist im Bereich des Mittelstücks 18 eine Breite B1 /1 .

In einer weiteren Ausführungsform, beispielsweise eine Feder die stärker als jene5 der Figur 8 ausgeführt ist, ist die Breite im Bereich des bogenförmigen Mittelstücks grösser ausgeführt als die Breite B1 /1 des bogenförmigen Mittelstücks 18 der Feder 1 3. Das Gleiche gilt für die Breite B2/2 (siehe Fig. 6)

In einer weiteren Ausführungsform, beispielsweise eine Feder die schwächer als jene der Figur 8 ausgeführt ist, ist die Breite im Bereich des bogenförmigen Mittel¬0 stücks kleiner ausgeführt als die Breite B1 /1 der Feder 1 3. Figur 9 zeigt eine Seitenansicht auf ein Positivmodell 10 des Unterschenkels mit einem Werkzeug 3 zur Positionierung der ersten und zweiten Anschlusselemente 1 9, 20 auf der Unterschenkelschale 1 1 und der Fussschale 1 2 mit ins Positivmodell 10 eingeführtem Stab 31 . Die Anschlusselemente 1 9, 20 werden in der gezeigten Ausführungsform mit der Form 4 (in Figur 14 und Figur 1 5 sichtbar) vorlaminiert, mit Hilfe des Werkzeugs 3 auf der Unterschenkelschale 1 1 und der Fussschale 1 2 positioniert, auflaminiert und gemeinsam mit den Schalen und dem Werkzeug 3 ausgehärtet. Man spricht hier von Preforming. Das Werkzeug 3 umfasst ein längliches Positionierungselement 32. Dieses Positionierungselement 32 verfügt über ein erstes Ende 33 und ein zweites Ende 34 sowie ein Zwischenstück 35 (siehe Figur 1 1 ), welches zwischen diesen beiden Enden verläuft. Die Enden 33, 34 verfügen auf jener Seite die den Anschlusselementen 1 9, 20 zugewandt ist, über ein trapezförmiges Element T1 , T2, z.B. ein Prisma welches dem Positiv der im Querschnitt trapezförmigen Ausnehmung in den Anschlusselementen 19, 20 entspricht. Das Werkzeug 3 gibt die Position der Anschlusselemente 19, 20 auf den Schalen 1 1 und 1 2 vor. Das Werkzeug 3 selbst wird wiederum über den Stab 31 welcher durch eine Fussgelenkachse A verläuft ausgerichtet.

Figur 10 zeigt die Darstellung der Figur 9 ein einer Explosionsansicht. Ferner sichtbar ist die Unterschenkelschale 1 1 und der Fussschale 1 2 mit den Anschlusselementen 1 9, 20 und dem Positivmodell 10 des Unterschenkels. Gut sichtbar in die- ser Ansicht ist der Stab 31 , welcher im eingeführten Zustand in der Fussgelenksachse A verläuft und mit Hilfe dessen die Ausrichtung des Werkzeugs 3 am Positivmodell bzw. an den Schalen 1 1 , 1 2 erfolgt.

Figur 1 1 und Figur 1 2 geben das Werkzeug 3 aus der Figur 9 und der Figur 10 wieder, ohne die Darstellung seiner Positionierung an den Anschlusselementen der Unterschenkel bzw. Fussschale. In beiden Darstellungen gut sichtbar ist das trapezförmige Element T 1 und T2, welches dem Positiv der trapezförmigen Ausnehmung an den Anschlusselementen entspricht, welche später mit den Federendstücken verbunden werden. Gleiche Merkmale wurden mit gleichen Bezugszeichen benannt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Feder 1 3 aus einem textilen Faser- Matrix Halbzeug hergestellt, welches mit einem Reaktionsharz vorimprägniert wurde. In Figur 13 ist ein Aufbau eines solchen Halbzeugs dargestellt. Die Fasern F sind unidirektional ausgerichtet. Ein Gewebe G welches, gemäss Figur 13 unter den unidirektionalen Fasern F liegt, ist bezogen auf die unidirektionalen Faser F um einen Winkel a (alpha) < (kleiner) 45° ausgerichtet. Die Länge L, der Fasern F entspricht der Länge der Feder. Die unidirektionalen Fasern F sind in Richtung der Feder, also entlang einer Feder-Sehne S gerichtet. Das textile Faser Matrix Halbzeug umfasst eine Schicht unidirektionale Fasern F sowie eine Schicht Gewebe G und wird zur Herstellung der Feder im Anschluss um die Feder - Sehne S gerollt und in einer Form, welche die Endgeometrie der Feder wieder gibt ausgehärtet (in Figur 1 3 nicht dargestellt). Die Rollrichtung ist in Bezug auf Figur 1 3 von links nach rechts. Es wird um die Unidirektionalen Fasern gerollt. Die Unidirektionalen Fasern liegen somit in Richtung der Feder-Sehne S. Der gemäss Figur 1 3 dargestellt Aufbau des Halbzeugs betrifft eine Feder 1 3, welche in einer in Fig. 1 , 2, 3 dargestellten Anordnung zur Anwendung kommt.

Der Aufbau eines Halbzeugs zur Herstellung einer Feder, welche medial d.h. an der von der anatomischen Medianebene zugewandten Seite des Positivmodells verläuft und am rechten Unterschenkel zum Einsatz kommt, unterscheidet sich vom in der Figur 13 gezeigten Aufbau. Ein Gewebe G, welches beispielsweise unter einer Schicht unidirektionaler Fasern F liegt, ist bezogen auf die unidirektionalen Faser F um einen Winkel a (alpha) > (grösser) 45° ausgerichtet.

Wie bei einer Feder die für den lateralen Verlauf in einer rechten Unterschenkelor- these vorgesehenen ist, entspricht die Länge L, der Fasern F der Länge der Feder. Die unidirektionalen Fasern F sind in Richtung der Feder, also entlang einer Feder- Sehne S gerichtet. Das textile Faser Matrix Halbzeug umfasst eine Schicht unidirek- tionale Fasern F und eine Schicht Gewebe G, wird zur Herstellung der Feder im Anschluss um die Feder - Sehne S gerollt und in einer Form, welche die Endgeometrie der Feder wieder gibt ausgehärtet (in Figur 1 3 nicht dargestellt).

Figur 14 zeigt eine perspektivische Ansicht von der Seite, einer Form 4 zur Herstellung der Anschlusselemente 19, 20. Gut sichtbar ist ein im Querschnitt im wesentlichen trapezförmige Element 41 . In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Anschlusselemente 1 9, 20 aus einem textilen Faser- Matrix Halbzeug hergestellt, welches mit einem Reaktionsharz vorimprägniert wurde (auch Prepreg genannt). Das Prepreg Material wird in einzelnen Schichten in die Form 4 eingelegt. Das Element 41 gibt das Negativ der trapezförmigen Ausnehmung angeordnet am

5 Anschlusselement 19, 20 wieder.

Figur 1 5 zeigt die Form aus Figur 14 in einer Seitenansicht. Ebenso das Element 41 , welches das Negativ der Ausnehmung am Anschlusselement darstellt.

Figur 16 zeigt eine Unterschenkelorthese gemäss Figur 1 , 2 und 3. Näher dargestellt ist, die Ebene A _q , in welcher eine Querkraft, die sogenannte Bodenreaktions¬0 kraft F _r , die eine Durchbiegung der Feder 13 bewirkt, dargestellt ist. Die Bodenreaktionskraft resultiert in der Ebene A _q aufgrund einer Auslenkung gamma. Die Bodenreaktionskraft F _r wird von der Fussschale 1 2 über die Feder 13 und der Unterschenkelschale 1 1 in den Unterschenkel eingeleitet.

Aufgrund der lateral positionierten Feder 1 3, wirkt die Querkraft (Bodenreaktionskraft Fr) nicht in einer Feder-Ebene A _F . Die Feder-Ebene A _F ist um die Distanz d zur Ebene der Querkräfte A _q verschoben. Dadurch entsteht ein Torsionsmoment M _t . Die In Figur 16 dargestellt Feder 1 3 ist gemäss Figur 13 aufgebaut. Wie in Figur 13 sichtbar, ist das Gewebe G in Bezug auf die unidirektionalen Fasern F (und auch in Bezug auf die Feder Neutrale Linie) in einem Winkel a (alpha) kleiner 45° ausge¬0 richtet. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt dieser Winkel 20-35 °. Durch diese Anordnung resultiert beim Durchbiegen der Feder 13 eine Biege-Drill Kopplung und damit ein Biege-Drill Moment Mbd. Wie in Figur 1 6 dargestellt, gleicht das Biege-Drill Moment im Idealfall das Torsionsmoment M _t aus. Anders ausgedrückt, Mbd. wirkt einer Verdrehung der Feder (und somit der unteren Extremitäten des Patienten) entgegen und verbessert somit das Gangbild. Bei einer Ausführungsform für eine Unterschenkelorthese mit einer lateral verlaufenden Feder, welche bei einem linken Unterschenkel zum Einsatz kommt, unterscheidet sich der Aufbau der Feder vom Aufbau der Feder 13. Das Gewebe G, welches beispielsweise unter einer Schicht unidirektionaler Fasern F liegt, ist bezogen auf die unidirektionalen Faser F um einen Winkel a (alpha) > (grösser) 45° ausge- richtet. Der vorgängig beschriebene Mechanismus bezüglich Biege-Drill Moment und Torsionsmoment, welcher der bei der Durchbiegung der Feder entsteht, resultiert vergleichbar auch in dieser Ausführungsform.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

I Unterschenkelorthese

I I Unterschenkelschale

1 2 Fussschale

5 1 2/1 Vorfussteil

1 2/2 Rückfussteil

1 2/3 Mittelteil

1 3 Feder

1 6 erstes Federendstück 0 1 6/1 , 1 6/2, 1 7/1 , 1 7/2 Kontaktflächen am Federendstück

1 6/3, 1 7/3 dritte Fläche am Federendstück

1 7 zweites Federendstück

1 8 Mittelstück

1 9 erstes Anschlusselement

20 zweites Anschlusselement

21 erstes Vorspannelement

22 zweites Vorspannelement

23/ 1 Ausnehmung angeordnet an einem ersten Anschlusselement

23/2 Ausnehmung angeordnet an einem zweiten Anschlusselement0 231 /1 , 231 /2 Kontaktflächen angeordnet in der ersten Ausnehmung

232/1 , 232/2 Kontaktflächen angeordnet in der zweiten Ausnehmung

231 /3 dritte Fläche erstes Anschlusselement 232/3 dritte Fläche zweites Anschlusselement

24/1 Öffnung(en) in der Feder

24/2 Öffnung(en) im Anschlusselement

3 Werkzeug

5 31 Stab

32 längliches Positionierungselement

33 erstes Ende des länglichen Positionierungselements

34 zweites Ende des länglichen Positionierungselements

35 Zwischenstück 0

4 Form

41 Negativ d Abstand zwischen Anschlusselement und Federendstück F

F Unidirektionale Faser

G Gewebe b1 /1 , B1 /1 Federbreite in der Vorderansicht b2/2, B2/2 Federbreite in der Seitenansicht

S Feder-Sehne 0