[发明专利]用于控制人造矫正-或者假膝关节的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制人造矫正-或者假膝关节的方法，在该人造矫正-或者假膝关节上设置小腿组件，并且所述人造矫正-或者假膝关节配备具有至少一个执行器的阻力装置，通过所述执行器使弯曲阻力根据传感器数据被改变，所述传感器数据在利用该矫正或假膝关节期间通过至少一个传感器求取。

背景技术

假肢-或者矫正膝关节替代或者支持正常膝关节的功能。为了实现人造膝关节的尽可能最优的功能性，在市场上有多种设计，这些设计影响膝关节在站立期和迈步期期间的行为。已知以下机电式膝关节：在所述机电式膝关节中通过多个不同传感器来检测运动情况并且基于传感器数据来控制一阻力装置，通过所述阻力装置使弯曲阻力或者伸展阻力变化。根本问题在于，难以以简单的规则来表达多种多样可能的运动情况。因此，为了控制执行器和制动器具有所谓的状态机，所述状态机是高度复杂并且描绘多种不同的动作。其不利的是长的研发时间和耗费的构件的应用。

文献EP 1 237 513 B1涉及一种替代四肢的存在或者功能的支持装置，该支持装置由至少两个通过人造关节相互连接的部分和一控制装置组成。支持装置包括传感器，该传感器检测到参照与关节连接的部分的重心线的倾斜角度并且耦合到所述控制装置上。所述控制装置如此设置，使得该控制装置基于由传感器传送的倾斜角度数据来影响所述关节。倾斜角度传感器在构造为假膝关节的情况下设置在管式腿上，为了补充数据情况可以在小腿上设置第二传感器。

文献DE 10 2008 027 639 A1涉及一种矫正关节，用于支持具有关节上部分和关节下部分的人体结构上的膝关节，所述关节上部分和关节下部分铰接式相互连接。设有一用于在任意的位置中自动地解锁和锁定所述矫正关节的闭锁元件，以及用于所述闭锁元件的操纵元件和用于检测针对解锁和锁定的重要信息的传感器机构。同样存在一用于分析处理所检测到的信息并且用于转送该信息至用于操纵元件的控制-和/或调节单元的分析处理单元。传感器机构具有以下组中的至少两个传感器：倾斜传感器、旋转角度传感器、加速度传感器或者用于检测信息的陀螺仪，所述信息描述了人的运动状态和/或静止状态。可以选择一个类型的两个传感器或者不同类型的各一个传感器。所有传感器从人体结构上的关节(尤其是膝关节)朝下地设置。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于控制人造矫正-或者假膝关节的方法，利用该方法可以通过简单和成本有利的方式和方法来实现假肢或者矫正器的安全和舒适的行走性能。

根据本发明，该任务通过具有独立权利要求所述特征的方法解决。本发明有利的构型和改进方案在从属权利要求、说明书以及附图中公开。

设定了用于控制人造矫正-或者假膝关节的方法，在该人造矫正-或者假膝关节上设置小腿组件，并且所述人造矫正-或者假膝关节配备具有至少一个执行器的阻力装置，通过所述执行器使弯曲阻力根据传感器数据改变，所述传感器数据在利用该矫正-或者假膝关节期间通过至少一个传感器来求取，仅仅通过至少一个惯性传感器来求取所述小腿组件的绝对角度，并且将求取到的角度与至少一个阈值相比较并且在达到(特别是超过)所述阈值时改变(特别是减小)弯曲阻力。由此可以省去用于控制算法的传感器数据，所述传感器数据检测不同的测量参量(例如扭矩、力和角度)，这些测量参量然后必须相对耗费地处理。对所述绝对角度的应用的限制是一种简单并同时令人惊讶的可靠的方式和方法，所述绝对角度通过一个或多个惯性传感器来测量，其中，求取所述小腿组件的绝对角度，如阻力变化的控制可以在人造矫正-或者假膝关节中在阻力-或者阻尼装置中实现。在此也设定了，确定多个阈值，所述阈值在被达到或者在被超过或者被低于时触发所述弯曲阻力的适配。由此可以实现阻尼曲线，该阻尼曲线适配于病人并且能够实现协调的步态。

本发明的一个改进方案设定，由惯性传感器的传感器数据计算出小腿组件的角速度，并且仅仅当角速度不等于零时(也就是小腿组件沿着伸张-或者屈曲方向运动时)才减小弯曲阻力。通过这种方式确保了，仅仅在行走期间根据小腿组件的绝对角度来执行阻力改变。绝对角度与用于探测迈步期进而用于确定何时弯曲阻力从站立期阻尼减小到迈步期阻尼的时刻的角速度的组合也在缓慢的行走速度的情况下证实为可靠的。通过绝对角度与角速度的组合也可以可靠地求取行走期间的运动的其它期，从而可以在一范围内改变弯曲阻力或者伸展阻力，使得产生协调的步态并且病人获得安全且有效的支持。