[发明专利]用于控制人造矫形外科或假肢关节的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制下肢的人造矫形或假肢关节的方法和设备，具有阻抗装置，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和/或伸张阻抗。这种方法和这种设备特别适合于控制下肢的关节即髋关节、膝关节或踝关节。但是原则上也可以将这种设备和这种方法用来运行其他假肢人造关节或矫形人造关节，例如肘关节或假肢手中的关节。

背景技术

人造关节越来越多地配备有阻抗装置，所述阻抗装置在屈曲阻抗或伸展阻抗方面可改变。阻抗的可改变性具有的优点是，可在运动过程中将阻抗适配于不同的要求。为了例如在一个步子的不同阶段期间尽可能以天然方式表现或支持不同的要求，设置可控制的阻抗装置，所述阻抗装置提供适配的可改变的屈曲阻抗和伸展阻抗。通过屈曲阻抗可调节：小腿筒或大腿轨相对于大腿筒或小腿轨在施加力的情况下以何种程度向后迈步。伸展阻抗制动小腿筒或小腿轨的前进运动并且特别是形成伸张止挡。

由DE 10 2008 008 284 A1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，给小腿部配置多个传感器，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 10 2006 021 802 A1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 10 2007 053 389 A1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，其用于识别不同于在平面上行走的状态下。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。

US RE 39,961E描述了一种用于假肢的计算机控制的液压阻抗装置，具有压力传感器。不仅在高压侧而且在低压侧通过弹簧加载的磁体和磁激励的电子传感器检测压力并且在闭合的调整回路中通过微处理器对其进行处理，以便自动地补偿该设备中的变化和液压液的粘度。所述补偿基于压力测量的结果。

在人造膝关节假肢或矫形器方面已经发现，关节在站立期在行走期间或在站立期间提供高屈曲阻抗，其中，关节不被完全锁止。在该情况下通过以下方式防止关节在站立时的缓慢屈曲，即，力矢量处于关节轴线前面并且由此将关节压到伸张止挡中。力矢量是否处于关节轴线前面，通过假肢或矫形器的结构来确定。

关节在上述状况中不完全锁止事实提供的优点是，关节的使用者还可以干预关节运动。如果使用者例如应在楼梯上行走并且失去平衡，则该使用者通过锁止的关节会不受控制地跌倒，而使用者借助于残肢力尚能够以高屈曲阻抗使关节屈曲。由此避免跌倒的后果或者可完全防止跌倒。同样，高屈曲阻抗简化了关节在狭小空间内的灵活操作或者坐下。同样，高屈曲阻抗的一个大使用性是可向下交替地在斜坡和楼梯上行走。在此，关节的阻抗承担身体支撑功能并且从而使得对面侧也就是健康腿卸载。健康侧的卸载直接表达由阻抗装置消散的能量，所述能量可导致阻抗装置非常强烈地变热。当所述阻抗装置在迈步期中将腿的迈步制动到期望的值上时或者当佩戴者在站立期间在抵抗高阻抗的情况下使关节屈曲和伸张时，所述变热也可在平面中行走时出现。原则上，阻抗装置的变热也可在其他关节例如踝关节或髋关节或者其他关节装置(例如当那里出现高载荷时)中进行。

温度升高可导致阻抗性能改变并且必要时也可导致关节装置的部件的损坏。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供一种方法和一种设备，利用其能够降低或防止所述问题。

根据本发明，该任务通过具有独立权利要求特征的方法和具有并列权利要求特征的设备来解决。本发明的有利的构型和进一步方案在从属权利要求中予以描述。