用于控制人造矯形外科或假肢關節的方法和設備技術

本發明專利技術涉及一種用于控制下肢的人造矯形或假肢關節的方法和設備，具有阻抗裝置，給所述阻抗裝置配置至少一個促動器，通過所述促動器根據傳感器數據改變屈曲和/或伸張阻抗，其中，在使用關節期間通過傳感器提供狀態信息。本發明專利技術提出，測量大腿部的惰性角度并且當大腿部相對于垂線至少45°和/或膝蓋角度大于45°時降低阻抗。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于控制下肢的人造矯形或假肢關節的方法和設備，具有阻抗裝置，給所述阻抗裝置配置至少一個促動器，通過所述促動器根據傳感器數據改變屈曲和/或伸張阻抗，其中，在使用關節期間通過傳感器提供狀態信息。所述設備和方法特別是適合于控制矯形膝關節或假肢膝關節，但是本專利技術也能夠在髖關節或踝關節中采用。
技術介紹
用于矯形器或假肢的人造關節、特別是膝關節具有上連接件和下連接件，它們通過關節裝置彼此連接。在膝關節的情況下在上連接件上設置用于大腿殘肢或大腿軌的接收部，而在下連接件上設置小腿筒或小腿軌。在最簡單的情況下，上連接件通過單軸鉸鏈與下連接件可樞轉地彼此連接。這種布置僅僅在特殊情況下足以確保期望的效果，例如在矯形器中采用的情況下確保支撐或者在假肢中采用的情況下確保自然的步態形成。為了在一個步進的不同階段期間或者在其他工作中盡可能自然地滿足或支持不同的要求，設置阻抗裝置，其提供屈曲阻抗或伸張阻抗。通過所述屈曲阻抗來調節下連接件相對于上連接件在屈曲方向上能夠以何種程度樞轉。因此，在膝關節的情況下，通過所述屈曲阻抗來調節小腿筒或小腿軌相對于大腿筒或大腿軌在施加力的情況下以何種程度向后揮動。伸張阻抗對小腿筒或小腿軌的前進運動進行制動并且可構成伸張止擋。在其他關節類型的情況下例如髖關節或踝關節的情況下，這種實施方式根據運動學狀況也適用。通過可調節的阻抗裝置能夠使得相應的屈曲阻抗和/或伸張阻抗適配于假肢裝置或矯形器裝置的使用者或者進入到不同的行走或運動狀況，以便能夠在條件改變的情況下提供適配的阻抗。由DE 10 2008 008 284 Al公開了一種矯形外科技術的膝關節，其具有上部件和可樞轉地布置在上部件上的下部件，給其配置多個傳感器，例如屈曲角度傳感器、加速度傳感器、斜率傳感器和/或力傳感器。伸張止擋根據求得的傳感器數據來調節。DE 10 2006 021 802 Al描述了一種被動式假肢膝關節的控制，在伸展方向上具有可調節的阻尼以適配于假肢裝置，所述假肢裝置具有上側的連接器件和通往人造腳的連接元件。與樓梯行走進行適配，其中，檢測假肢腳的幾乎無力矩的抬起并且將屈曲阻尼在抬起階段中降低到一個對于在平面中行走合適的水平以下。屈曲阻尼可根據膝蓋角度的變化并且根據作用在小腿上的軸向力升高。DE 10 2007 053 389 Al描述了一種用于控制具有至少一個自由度的下肢的矯形外科關節的方法，具有可調節的促動器以適配于矯形外科裝置，所述矯形外科裝置具有連接至肢體的上側連接器件和相對于所述連接器件遠中地鉸接布置的矯形外科關節，在不同于在平面上行走的行走狀態下。在此通過傳感器檢測該矯形外科裝置的多個參數，將檢測到的參數與判據(所述判據借助于多個參數和/或參數變化曲線求得并且存放在計算單元中)相比較并且選出一個判據，所述判據根據求得的參數或參數變化曲線是合適的。基于所選出的判據調節屈曲阻抗、運動范圍、驅動力和/或其變化曲線以控制不同于在平面中、行走的特殊功能。矯形外科裝置在一部分在空間中的傾翻角度和/或矯形外科裝置的一部分的傾翻角度改變的變化曲線可用作參數。EP1237513 BI公開了具有控制裝置和與控制裝置耦合的傳感器的假肢或矯形器，所述傳感器檢測相對于與關節連接的部件的固定線的傾斜角度。基于所述傾斜角度使關節的運動特性改變，也就是制動或釋放所述關節。已經發現，膝關節在站立時在行走期 間或在站立期間提供高阻抗，其中，關節不被完全鎖止。在膝關節完全伸直的情況下通過以下方式防止該關節的屈曲，即，力矢量處于關節軸線前面并且由此將膝關節壓到伸張止擋中。關節在站立狀況下不鎖止的優點是，關節的使用者還可以干預關節運動。如果使用者例如應站立在樓梯上并且失去平衡，則該使用者通過鎖止的關節會不受控制地跌倒，而使用者借助于殘肢力尚能夠以高屈曲阻抗使關節屈曲，從而避免跌倒的后果或者可本身防止跌倒。同樣，所述阻抗簡化了關節在狹小空間內的靈活操作或者坐下。通過以下方式支持坐下，即，所述阻抗提供抵抗太快速地下沉的支持。在其他情況下，抵抗太快速下沉的阻抗必須通過不裝假肢的一側、也就是健康的腿施加。如果假肢或矯形器使用者處于坐姿中，則可出現這樣一種情況，即，屈曲阻抗和/或伸展阻抗被這樣高地調節，使得不能實現舒適的坐姿。在坐下期間常常需要并且舒適的是，存在關節的可自由活動性以便能夠毫無問題地實施在坐下時執行的小運動范圍。
技術實現思路
因此本專利技術的任務在于，提供一種方法和一種設備，利用其能夠識別坐下狀態并且與使關節的阻抗與坐姿相適配。根據本專利技術，該任務通過具有獨立權利要求特征的方法和具有并列權利要求特征的設備來解決。本專利技術的有利的構型和進一步方案在從屬權利要求中予以描述。本專利技術的方法提出，為了控制下肢的人造矯形或假肢關節，存在一個阻抗裝置，給所述阻抗裝置配置至少一個促動器，通過所述促動器根據傳感器數據改變屈曲阻抗和/或伸張阻抗。在此在使用關節期間通過傳感器提供狀態信息。測量大腿部的惰性角度并且當大腿部相對于垂線至少45°、特別是至少70°和/或膝蓋角度大于45°、是大于80°時降低阻抗。在此將地心引力方向視為垂線方向，而膝蓋角度是存在于膝關節的上連接件與下連接件之間的角度，從伸直的狀態中起算，在伸直狀態中膝蓋角度為0°。下連接件相對于上連接件屈曲程度越大，則所述膝蓋角度就越大。如果識別到坐姿，則當阻抗優選不僅在伸展方向上而且在屈曲方向上降低時，假肢或矯形器更容易操控，必要時阻抗裝置可這樣改變，使得附加的阻抗變為零。可通過測量大腿部的惰性角度(也就是大腿部相對于垂線的絕對角度)識別到坐下。如果大腿部的惰性角度基本上水平，也就是相對于垂線至少70°，則可認為存在坐下狀況或者處于要坐下的狀況前不久。此外，替代或補充地可將膝蓋角度用來評判坐姿。如要膝蓋角度大于80°，則可認為進入坐姿。所述膝蓋角度也可以本身用作用于控制的決定性參量，同樣，大腿部的惰性角度本身也可足以求得坐姿。本專利技術的一個變型方案提出，在達到或低于地面反作用力的閾值之后降低阻抗。為此規定，測量作用在假肢或矯形器上的地面反作用力。如果該地面反作用力達到或低于確定的閾值，因為由于坐姿，僅僅通常的重量的很少部分作用在所述部件例如小腿部、關節或假肢腳之一上，因此可使阻抗降低。也可以規定，在達到大腿部的惰性角度例如至少45°和/或膝蓋角度的閾值之后使阻抗隨著所述角度的增高而連續降低。這用作坐下輔助，從而使得假肢或矯形器使用者首先通過高屈曲阻抗不必通過未裝假肢的腿接收全部重量。如果例如大腿部相對于垂線處于45°的角度位置中，則連續地降低屈曲阻抗，從而可以更容易地坐下。所述大腿部的惰性角度可直接地例如通過大腿部上的相應傳感器裝置測量或者由小腿部的惰性角度以及一存在于小腿部與大腿部之間的關節角度計算出。本專利技術的一個進一步方案規定，只有當大腿部在預給定的時間間隔內處于傾斜位置中時、也就是從一個相對于垂線約45°、特別是70°的角度起才降低阻抗。由此防止在短時達到大腿部的近似水平的位置時進行所述屈曲阻抗和/或伸張阻抗的沖擊式或連續式降低。由此存在一個時間元件，所述時間元件只有在確定的時間過去之后才允許阻抗降低。所述阻抗根據大腿部的幾乎水平的位置的持續時間受時間控制地改變，這提供了附加的安全性。相應的受時間控本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.11.13 DE 102009052890.31.一種用于利用阻抗裝置控制下肢的人造矯形或假肢關節的方法，給所述阻抗裝置配置至少一個促動器，通過所述促動器根據傳感器數據改變屈曲阻抗和/或伸張阻抗，其中，在使用關節期間通過傳感器提供狀態信息，其特征在于，測量大腿部的惰性角度并且當大腿部相對于垂線至少45°和/或膝蓋角度大于45°時降低阻抗。2.根據權利要求I的方法，其特征在于，在達到或低于地面反作用力的閾值之后降低阻抗。3.根據權利要求I或2的方法，其特征在于，在達到大腿部的惰性角度和/或膝蓋角度的閾值之后使阻抗隨著所述惰性角度和/或膝蓋角度的增高而連續降低。4.根據上述權利要求之一的方法，其特征在于，直接地或者由小腿部的惰性角度以及一關節角度求得所述大腿部的惰性角度。5.根據上述權利要求之一的方法，其特征在于，當大腿部在預給定的時間間隔...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·賽伊，P·肯帕斯，S·扎利伶，
申請(專利權)人：奧托·博克保健產品有限公司，
類型：發明
國別省市：