用于控制人造矫形器或假肢膝关节的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于控制人造矫形器或假肢膝关节(2)的方法，小腿组件(3)被布置在所述人造矫形器或假肢膝关节(2)上并且阻力装置(5)被配属于所述人造矫形器或假肢膝关节，在所述阻力装置(5)中，屈曲阻力(R)根据传感器数据被改变，所述传感器数据在所述矫形器或假肢膝关节的使用过程中通过至少一传感器(11,12,31)被求取到，其中，所述小腿组件(3)的线性加速度(aF)被求取到，所述被求取到的线性加速度(aF)与至少一阈值比较并且在所述小腿组件(3)的线性加速度(aF)达到一阈值时所述屈曲阻力(R)被改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制人造矫形器或假肢膝关节的方法，小腿组件被布置在所述人造矫形器或假肢膝关节上并且阻力装置被配属于所述人造矫形器或假肢膝关节，在所述阻力装置中，屈曲阻力根据传感器数据被改变，所述传感器数据在所述矫形器或假肢膝关节的使用过程中通过至少一个传感器被求取。
技术介绍
假肢或矫形器膝关节代替或者支持天然膝关节的功能。为了达到所述人造膝关节尽可能最佳的功能性，市场上存在众多结构，这些结构影响膝关节在站立阶段和迈步阶段过程中的表现。已知机电膝关节，在这些机电膝关节中，运动情况通过多个不同传感器来检测并且阻力装置基于传感器数据被控制，屈曲阻力或伸展阻力通过所述阻力装置变化。根本问题在于，可能的运动情况的庞大数量很难归纳成简单的规则。因此，采用所谓的状态机器控制致动器和制动器，所述状态机器极为复杂并构成很多不同的活动。这里的缺点在于长的研发时间和昂贵构件的使用。文献EP1237513B1涉及一种代替肢体的存在或功能的由至少两个通过人造关节彼此连接的部件和控制装置组成的支持装置。所述支持装置包括传感器，所述传感器检测参照与所述关节连接的部件的重力线的倾斜角度并且与所述控制装置耦合。所述控制装置这样地布置，从而使得它基于由所述传感器传送的倾斜角度数据影响所述关节。在一种设计方案中，所述倾斜角度传感器作为假肢膝关节被布置在管腿上，为了补充数据情况，可在小腿上布置第二传感器。文献DE102008027639A1涉及一种用于支持组织膝关节的矫形器关节，具有关节上部和关节下部，所述关节上部和所述关节下部可弯曲地彼此连接。设置用于所述矫形器关节在任意位置自动解锁和锁定的封闭元件，同样设置用于所述封闭元件的操纵元件和用于检测所述解锁和锁定用的相关信息的传感器器件。同样设有用于分析处理已检测的信息和用于将这些信息传送至用于所述操纵元件的控制和/或调节单元的分析处理单元。所述传感器器件具有来自倾斜传感器、转动角传感器、加速度传感器或陀螺仪组的至少两个传感器用于感应信息，所述至少两个传感器描述人的运动和/或静止状态。可以选择同类的两个传感器或者不同类型的各一个传感器。这些传感器被布置在组织关节、尤其是膝关节下游。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供一种用于控制人造矫形器或假肢膝关节的方法，借助该方法能够使用少的控制成本达到可靠的运动表现。根据本专利技术，该任务通过具有独立权利要求特征的方法得以解决。本专利技术有利的设计方案和改进方案在从属权利要求、说明书以及附图中公开。所述用于控制人造矫形器或假肢膝关节的方法，小腿组件被布置在所述人造矫形器或假肢膝关节上并且阻力装置被配属于所述人造矫形器或假肢膝关节，在所述阻力装置中，屈曲阻力根据传感器数据被改变，所述传感器数据在所述矫形器或假肢膝关节的使用过程中通过至少一个传感器被求取，设置的是，所述小腿组件的线性加速度被求取到，并且，在超过所述小腿组件线性加速度的临界值时，所述屈曲阻力被改变(尤其是被减少)。借助所介绍的方法，可以仅通过简单的传感器实现膝关节(所述膝关节被理解成不仅矫形器膝关节而且假肢膝关节)的控制，而无须进行昂贵和易受影响的力测量。通过这种方式，尤其是DMS应用程式的使用变得多余。本专利技术的一改进方案设置，假肢或矫形器的伸展的步态位置借助假肢或矫形器膝关节被求取，并且，当存在所述伸展的步态位置时，所述屈曲阻力被减少。当所述膝角度为0°或者所述膝关节稍屈曲时(即具有在±5°范围内的屈曲角度时)，存在所述伸展的步态位置。如果存在所述伸展的步态位置，可认为，所述膝关节的使用者处于站立末期(起步阶段)，从而能够进行阻力减少。为了探测到站立末期，还能够求取所述小腿组件的绝对角度，并且，在超过针对所述小腿组件的绝对角度预先求取到的临界值时，减少所述屈曲阻力。通过所述小腿组件相对于竖直线的倾斜角度，可推导出有关步态中各阶段的说服力十足的论断，从而使得所述绝对角度是改变(尤其是减少)所述屈曲阻力用的良好指示。所述小腿组件的绝对角度能够由大腿组件的绝对角度和已知的(譬如测得的)膝角度求取到，或者直接借助惯性角度传感器被测量，所述惯性角度传感器被固定在所述小腿组件上。此外可设置，所述膝角度还通过膝角度传感器被求取，并且，当超过膝角度临界值时，屈曲阻力被减少，因为所述膝角度允许有关腿或假肢的伸展状态进而有关步态周期内相应阶段的结论。所述膝角度也能够由大腿和小腿的惯性角度被求取。如果存在多个特征参量(譬如，超过小腿组件绝对角度的临界值、低于膝角度临界值、和低于小腿组件加速度的临界值)，则能够以较高可靠性地认为，所述屈曲阻力应被改变(尤其是被减少)，以实现迈步阶段激活。借助所介绍的方法，可以仅通过简单的传感器实现膝关节的可靠控制。大多数微处理器控制的假肢和矫形器系统采用借助应变仪的力和力矩测量用以控制，其中，从站立阶段中高屈曲阻力进入迈步阶段中低屈曲阻力的切换(并且反之亦然)是膝关节安全的决定性方面。这种切换也被称为迈步阶段激活(Schwungphasen-Freischaltung)。除了算出脚踝高度中的弯曲力矩或者算出膝力矩，为了激活迈步阶段，必须超过由应变仪算出的值的阈值。此外，通常只有从一定的向前倾斜开始才实现迈步阶段激活，从而使得以小步伐的行走变得困难。根据本专利技术的方法设置，仅使用膝角度传感器和惯性传感器用于膝关节的控制，从所述膝角度传感器和惯性传感器的数据能够算出必要的参量或辅助参量。通过所述惯性传感器求取到所述小腿组件的绝对角度，即所述小腿组件纵向延伸相对于竖直线的倾斜。所述绝对角度必须超过最小参量，以探测所述小腿组件的向前倾斜，即在向前行走方向上的倾斜。只有从向前倾斜的一定角度开始才能认为，应当进行向前方向上的步伐。通过膝角度传感器求取到膝角度。如果低于膝角度的临界值，则这是一个信号，表示用户处于站立末期(terminaleStandphase)，从而展现所述迈步阶段的激活进而所述屈曲阻力的减少。此外，所述小腿组件的加速度被求取。如果低于加速度临界值，则可认为，足组件(譬如足板或假肢足)仍处于地面上，从而确保病人处于步态的站立末期和从而能够进行屈曲阻力的减少。本专利技术的一改进方案设置，膝角速度被求取，并且，只有当超过膝角速度临界值时，所述屈曲阻力才被减少。应存在最小膝角速度，因为否则可能存在如下站立情况：在所述站立情况中，可能所述屈曲阻力的减少是不被期望的。通过小的或相对小的膝角速度附加地确保病本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制人造矫形器或假肢膝关节(2)的方法，小腿组件(3)布置在所述人造矫形器或假肢膝关节上，并且，所述人造矫形器或假肢膝关节配属有阻力装置(5)，在所述阻力装置中，根据传感器数据来改变屈曲阻力R，所述传感器数据在所述矫形器或假肢膝关节的使用期间通过至少一个传感器(11,12,31)求取，其中，求取所述小腿组件(3)的线性加速度aF，将已求取的线性加速度aF与至少一个阈值进行比较，并且，当所述小腿组件(3)的线性加速度aF达到阈值时，改变所述屈曲阻力R。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.22 DE 102013013810.81.一种用于控制人造矫形器或假肢膝关节(2)的方法，小腿组件(3)布置
在所述人造矫形器或假肢膝关节上，并且，所述人造矫形器或假肢膝关节配属有
阻力装置(5)，在所述阻力装置中，根据传感器数据来改变屈曲阻力R，所述传感
器数据在所述矫形器或假肢膝关节的使用期间通过至少一个传感器(11,12,31)求
取，其中，求取所述小腿组件(3)的线性加速度aF，将已求取的线性加速度aF与至少一个阈值进行比较，并且，当所述小腿组件(3)的线性加速度aF达到阈值
时，改变所述屈曲阻力R。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，求取具有假肢或矫形器膝关节
的假肢或矫形器的伸展的步态位置，并且，当存在所述伸展的步态位置时，减少
所述屈曲阻力R。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了探测到站立末期，求
取所述小腿组件(3)的绝对角度并且，当超过针对所述小腿组件(3)的绝
对角度预先确定的临界值时，减少所述屈曲阻力R。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述小腿组件(3)的绝对角度
由大腿组件的绝对角度和膝角度测得或者直接借助惯性角度传感器(31)测
得。
5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，通过膝角度传感器(11)
求取到膝角度并且，当超过针对所述膝角度预先确定的临界值时，减少所
述屈曲阻力R。
6.根据前述权利要求任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·奥贝热，M·赛伊，D·塞弗特，C·曼德尔，H·迪特尔，
申请(专利权)人：奥托·博克保健产品有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT