用于控制人造矫形外科或假肢关节的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于利用阻抗装置控制下肢的人造矫形或假肢关节的方法，给所述阻抗装置配置至少一个促动器，通过所述促动器根据传感器数据改变屈曲阻抗和/或伸张阻抗，其中，在使用关节期间通过传感器提供状态信息，本发明专利技术还涉及一种用于实施这种方法的设备。本发明专利技术提出，在站立期中，当求得小腿部的惰性角度朝垂线的方向减小并且同时前脚受载荷时提高或者不降低屈曲阻抗。

【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利用阻抗装置控制下肢的人造矫形或假肢关节的方法，给所述阻抗装置配置至少一个促动器，通过所述促动器根据传感器数据改变屈曲阻抗和/或伸张阻抗，其中，在使用关节期间通过传感器提供状态信息，本专利技术还涉及一种用于实施 这种方法的设备。本专利技术提出，在站立期中，当求得小腿部的惰性角度朝垂线的方向减小并且同时前脚受载荷时提高或者不降低屈曲阻抗。所述设备和方法除了在假肢膝关节中使用之外特别是还能够有意义地在髋假肢中采用。
技术介绍
在髋假肢的情况下在使用伸张辅助弹簧时存在的问题是，髋骨在卸载时屈曲，这在正常的行走过程中作为屈曲辅助是期望的，但是佩戴者在倒行时会被带入不期望的状况中。用于矫形器或假肢的人造关节、特别是膝关节具有上连接件和下连接件，它们通过关节装置彼此连接。在膝关节的情况下在上连接件上设置用于大腿残肢或大腿轨的接收部，而在下连接件上设置小腿筒或小腿轨。在最简单的情况下，上连接件通过单轴铰链与下连接件可枢转地彼此连接。这种布置仅仅在特殊情况下足以确保期望的效果，例如在矫形器中采用的情况下确保支撑或者在假肢中采用的情况下确保自然的步态形成。为了在一个步进的不同阶段期间或者在其他工作中尽可能自然地满足或支持不同的要求，设置阻抗装置，其提供屈曲阻抗或伸张阻抗。通过所述屈曲阻抗来调节下连接件相对于上连接件在屈曲方向上能够以何种程度枢转。因此，在膝关节的情况下，通过所述屈曲阻抗来调节小腿筒或小腿轨相对于大腿部或大腿轨在施加力的情况下以何种程度向后挥动。伸张阻抗对小腿筒或小腿轨的前进运动进行制动并且可构成伸张止挡。在其他关节类型的情况下例如髋关节或踝关节的情况下，这种实施方式根据运动学状况也适用。通过可调节的阻抗装置能够使得相应的屈曲阻抗和/或伸张阻抗适配于假肢装置或矫形器装置的使用者或者进入到不同的行走或运动状况，以便能够在条件改变的情况下提供适配的阻抗。由DE 102008008284A1公开了一种矫形外科技术的膝关节，其具有上部件和可枢转地布置在上部件上的下部件，给其配置多个传感器，例如屈曲角度传感器、加速度传感器、斜率传感器和/或力传感器。伸张止挡根据求得的传感器数据来调节。DE 102006021802A1描述了一种被动式假肢膝关节的控制，在伸展方向上具有可调节的阻尼以适配于假肢装置，所述假肢装置具有上侧的连接器件和通往人造脚的连接元件。与楼梯行走进行适配，其中，检测假肢脚的几乎无力矩的抬起并且将屈曲阻尼在抬起阶段中降低到一个对于在平面中行走合适的水平以下。屈曲阻尼可根据膝盖角度的变化并且根据作用在小腿上的轴向力升高。DE 102007053389A1描述了一种用于控制具有至少一个自由度的下肢的矫形外科关节的方法，具有可调节的促动器以适配于矫形外科装置，所述矫形外科装置具有连接至肢体的上侧连接器件和相对于所述连接器件远中地铰接布置的矫形外科关节，在不同于在平面上行走的行走状态下。在此通过传感器检测该矫形外科装置的多个参数，将检测到的参数与判据(所述判据借助于多个参数和/或参数变化曲线求得并且存放在计算单元中)相比较并且选出一个判据，所述判据根据求得的参数或参数变化曲线是合适的。基于所选出的判据调节屈曲阻抗、运动范围、驱动力和/或其变化曲线以控制不同于在平面中行走的特殊功能。矫形外科装置在一部分在空间中的倾翻角度和/或矫形外科装置的一部分的倾翻角度改变的变化曲线可用作参数。EP 1237513B1描述了一种假肢或矫形器，其具有控制装置和与控制装置耦合的传感器，所述传感器检测相对于与关节连接的部件的确定的线的倾斜角度。基于倾斜角度数据使关节的运动特性改变，即，制动或释放关节。此外，由现有技术公开了所谓的制动膝关节，其中，在轴向负载升高时以机械方式提高屈曲和伸展阻抗。在最简单的情况下这通过以下方式实现，即，设置两个制动面，所述制动面通过地面反作用力彼此压紧。这种方案不能在用于具有被控阻抗装置的现代假肢膝 关节的制动装置上采用。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供一种方法和一种设备，利用其能够使膝盖在倒行时自动地以增高的阻抗受载荷或者锁死，而不必故意激活或去活该模式。根据本专利技术，该任务通过独立权利要求所述的方法和并列权利要求所述的设备来解决。本专利技术的有利的构型和进一步方案在从属权利要求中予以描述。根据本专利技术，提出了一种用于利用阻抗装置控制下肢的人造矫形或假肢关节的方法，给所述阻抗装置配置至少一个促动器，通过所述促动器根据传感器数据改变屈曲阻抗和/或伸张阻抗，其中，在使用关节期间通过传感器提供状态信息，本专利技术提出，当求得小腿部的朝垂线的方向减小的惰性角度并且同时前脚受载荷时提高或者不降低站立期中的屈曲阻抗。通过将小腿部朝垂线方向减小的惰性角度的传感器参量与前脚载荷的存在相耦合能够可靠地检测倒行并且不触发迈步期，也就是不降低屈曲阻抗，以便如果在倒行时被照料的腿向后迈并且落在地上时避免膝关节不期望地屈曲。由此可使得被照料的腿在屈曲方向上在不弯曲的情况下承受载荷，从而使得用假肢或矫形器照料的患者在不必激活单独的锁止的情况下倒行。如果识别出倒行，则有利的是，提高或不降低屈曲阻抗，从而使得在任何情况下都禁止触发迈步期。本专利技术的一个进一步方案提出，当关节部的惰性角速度低于阈值时提高或者不降低阻抗，或者换句话说，当惰性角速度超过预给定的阈值时在降低屈曲阻抗的情况下启动迈步期。同样也可以的是，通过确定关节部特别是小腿部的惰性角度和关节部特别是小腿部的惰性角速度求得假肢使用者或矫形器使用者正在倒行并且需要锁止或强烈制动膝关节以抵抗屈曲。相应地，如果阻抗不足够高的话提高阻抗，从而必要时也锁死膝关节。此外可提出，当前脚载荷在小腿部的惰性角度减小的情况下降低时，则求得前脚载荷的变化曲线并且提高或者不降低阻抗。在前进运动时，当小腿部越过垂线向前摆动时在脚跟着地后前脚载荷才提高，而前脚载荷在倒行时在惰性角度减小的情况下降低，从而在存在这两种状况时——也就是惰性角度减小和前脚载荷降低时可推断出倒行。然后相应地将阻抗提高到用于倒行的值上。此外可提出，当膝盖角度小于15°时提高或者不降低阻抗。由此排除了在迈步期间并且在膝盖在相应角度或角速度的情况下屈曲时锁止膝关节并且使得其不再可屈曲。由此，只有当被照料的腿处于伸直或近似伸直状态中时才进行倒行。同样可提出，当膝盖角速度非常小或者存在静态时、也就是被照料的腿后移并且没有启动行走运动，尽管膝盖角度大于15°也提高或不降低阻抗。在该静止状态中难于识别是进行前进运动还是倒退运动。另一特征参量可以是膝盖力矩，所述膝盖力矩被检测并且用作是否提高或不降低阻抗的基础。当求得在屈曲方向上起作用的膝盖力矩时，也就是当假肢脚着地并且检测到膝盖中的屈曲力矩时，则存在一种状况，在该状况中，假定是倒行，从而使得屈曲锁止、也就是将阻抗提高到一个值上是有根据的，所述值不会容易地允许屈曲。小腿部的惰性角度可直接地通过设置在小腿部上的传感器装置来确定或者由其他连接件例如大腿部的惰性角度和同样求得的关节角度来确定。因为大腿部和小腿部之间 的关节角度也可以用于其他的控制信号，因此通过传感器的多重布置以及多重使用所述信号给出一个冗余，从而使得即使在一个传感器失效的情况下也仍然获得假肢或矫形器的功能性。关节部的惰性角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.13 DE 102009052895.41.一种用于利用阻抗装置控制下肢的人造矫形或假肢关节的方法，给所述阻抗装置配置至少一个促动器，通过所述促动器根据传感器数据改变屈曲阻抗和/或伸张阻抗，其中，在使用关节期间通过传感器提供状态信息，其特征在于，当求得小腿部的朝垂线的方向减小的惰性角度并且同时前脚受载荷时提高或者不降低站立期中的屈曲阻抗。2.根据权利要求I的方法，其特征在于，当关节部的惰性角速度低于阈值时提高或者不降低阻抗。3.根据权利要求I或2的方法，其特征在于，当前脚载荷在小腿部的惰性角度减小的情况下提高时，求得前脚载荷的变化曲线并且提高或者不降低阻抗。4.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，当膝盖角度小于15°时提高或者不降低阻抗。5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，检测膝盖力矩并且当求得在屈曲方向上起作用的膝盖力矩时提高或者不降低阻抗。6.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，要么直接地要么由其他连接件的惰性角度和一关节角度求得所述小腿部的惰性角度。7.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，直接通过陀螺仪或者由一关节部的惰性角度信号的微分或者由一连接件的惰性角度信号和一关节角度求得所述关节部的惰性角度的改变。8.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，当求得小腿部的相对于垂线增大的惰性角度时降低站立期中的阻抗。9.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，当小腿部相对于大腿部的运动不是屈曲时降低阻抗。10.根据上述权利要求之一...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·赛伊，R·帕弗利克，C·波普，P·肯帕斯，
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：