專利名稱：用于設(shè)定控制的方法和矯形外科技術(shù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于設(shè)定矯形外科技術(shù)裝置的控制的方法，所述矯形外科技術(shù)裝置佩戴在患者的身體部分上并且與傳感器連接，所述傳感器接收患者的生物計量數(shù)據(jù)，本發(fā)明還涉及矯形外科技術(shù)裝置的控制裝置以及這種矯形外科技術(shù)裝置。
背景技術(shù)：
被驅(qū)動的矯形外科技術(shù)裝置、例如假肢或矯形器需要控制信號來使馬達驅(qū)動器按照期望工作。所述控制信號例如通過導(dǎo)體電極產(chǎn)生，所述導(dǎo)體電極接收肌電信號，所述肌電信號在必要時所需的通過控制裝置放大之后用作用于激活驅(qū)動器的脈沖。通常的將肌電信號與相應(yīng)的驅(qū)動器對應(yīng)的方式和方法在于給各個肌肉或肌肉群配置一個電極并且給由所述肌肉群產(chǎn)生的每個肌電信號配置一個用于激活或去激活驅(qū)動器的指令。為了能夠正確地操作矯形外科技術(shù)裝置、例如假肢，通常需要非常高的訓(xùn)練耗費，以便使矯形外科技術(shù)裝置的使用者通過激活恰當(dāng)?shù)募∪饣蚣∪馊簛懋a(chǎn)生正確的控制指令。原則上可比的方法是使用植入的電極，其中，利用植入的電極可實現(xiàn)更高數(shù)量的信號并且從而實現(xiàn)更高數(shù)量的控制通道。這在假肢應(yīng)用時將導(dǎo)致為了實施特定的指令必須激活下述肌肉或肌肉群，所述肌肉或肌肉群在肢體健康的情況下將不被激活。為了閉合手所需的肌肉群絕大部分位于前臂中，如果不再存在前臂肌肉，則必須通過其他的肌肉群來產(chǎn)生相應(yīng)的信號，這對于使用者意味著基本的重新學(xué)習(xí)，這極其耗費時間并且需要大量練習(xí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于設(shè)定矯形外科裝置的控制的方法和一種用于矯形外科技術(shù)裝置的控制裝置以及這種矯形外科技術(shù)裝置，利用它們可使該矯形外科技術(shù)裝置通過由傳感器接收的生物計量數(shù)據(jù)更快并且更容易地工作。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過具有主權(quán)利要求特征的方法、具有權(quán)利要求9特征的方法以及具有權(quán)利要求10特征的矯形外科技術(shù)裝置來解決。本發(fā)明的有利構(gòu)型和進一步方案在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中描述。根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于設(shè)定矯形外科技術(shù)裝置的控制的方法，所述矯形外科技術(shù)裝置佩戴在患者的身體部分上并且與接收患者的生物計量數(shù)據(jù)的傳感器連接，本發(fā)明提出首先輸出肢體操控的表達，以便由此要求患者實施該操控。即主動地督促患者去實施特定的、可由矯形外科技術(shù)裝置實施的運動。然后患者虛擬地實施所述運動，也就是說，患者激活下述肌肉群，所述肌肉群對于通過患者實施天然的運動應(yīng)個別地收縮或松弛。肌電信號、例如肌肉收縮或神經(jīng)束中的電脈沖(其由患者按照所述要求作為故意的、任意的反應(yīng)產(chǎn)生)通過所述傳感器檢測并且與實施過的操控相對應(yīng)。該對應(yīng)在此針對下述操控進行，患者被要求實施所述操控。所產(chǎn)生的信號與實施過和待實施的操控的信號對應(yīng)被存儲。所述控制利用本發(fā)明的方法不再一成不變地設(shè)定——其中患者必須恰好激活那個與相應(yīng)的操控對應(yīng)的肌肉，而是進行信號與相應(yīng)操控的個別對應(yīng)。所述方法考慮下述問題即，肌電信號樣式可隨著時間例如由于肌肉萎縮或肌肉組織中的其他改變而改變。在傳統(tǒng)的方法中需要患者重新訓(xùn)練從而過濾出恰好一個肌肉或肌肉激活信號以實施恰好一個指令或功能。利用本發(fā)明的方法可以執(zhí)行信號樣式識別，所述信號樣式識別以多個傳感器值為基礎(chǔ)，從而使得與傳統(tǒng)方法相比，通過所述樣式識別可總體上控制更大數(shù)量的功能。所述方法優(yōu)選提出，所述矯形外科技術(shù)裝置佩戴在患者的身體部分上以便在設(shè)定控制裝置時產(chǎn)生盡可能切合實際的狀況。原則上也可以的是，僅僅將傳感器佩戴在相應(yīng)的身體部分上，而例如構(gòu)造為假肢、矯形器、訓(xùn)練器材或刺激裝置的所述矯形外科技術(shù)裝置遠離患者。除了彌補術(shù)或矯形術(shù)之外，所述方法也可以在康復(fù)的框架內(nèi)、在事故或手術(shù)或運動器官的其他損傷后采用。也可以在電刺激的框架內(nèi)運用并且替代或附加于驅(qū)動器的激活地也可以通過附加的脈沖來激活肌肉。根據(jù)本發(fā)明提出，待實施的操控的表達的輸出聲學(xué)地、觸覺地和/或在顯示器上進行。一個表達的每個輸出模式具有特別的優(yōu)點。待實施的操控的聲學(xué)表達可在光照度有限的情況下或者也可在患者視覺能力受限的情況下被毫無問題地察覺到。觸覺的輸出允許輸出大量復(fù)雜的信號以將相應(yīng)的信息傳送給使用者。除了振動或振動樣式之外也可以通過電脈沖刺激使用者的皮膚。同樣也可以例如通過加熱或冷卻輸出溫度信號。所述信號可以非常不引人注目地輸出。顯示器上的顯示裝置允許將信息不引人注目地傳送給患者，從而使得控制裝置的設(shè)定也可以在公開場合不太引人注目地實施。此外提出，可選擇表達類型。同樣提出，將所有的表達類型彼此組合，從而除了光學(xué)表達之外還可以進行待實施的操控的觸覺表達和/或聲學(xué)表達。光學(xué)表達要么能夠以文本消息的形式要么通過所述操控的可視化進行，例如通過表達一正在閉合的手、手轉(zhuǎn)動或小腿的屈曲或伸張來進行。當(dāng)然，在假肢應(yīng)用的情況下，患者不能實施這種操控，因為假肢用作缺失的肢體的替代品。代替實際的運動地，患者實施肌肉收縮或神經(jīng)脈沖，所述神經(jīng)脈沖按照患者的觀點及其運動記憶相應(yīng)于下述運動所述運動必須被實施以進行操控。由此得到一個信號樣式，所述信號樣式通過傳感器檢測，而不必實施實際的運動。本發(fā)明的一個進一步方案提出，由布置在皮膚表面上或植入到患者中的傳感器接收數(shù)據(jù)。所述矯形外科技術(shù)裝置的激活可通過使一個或多個驅(qū)動器投入運行來進行，從而使得假肢、矯形器、訓(xùn)練器材或康復(fù)裝置在調(diào)用存儲的信號樣式之后在所述矯形外科技術(shù)裝置的一個工作模式中實施期望的運動或?qū)嵤┢谕牟倏?。對于通過一些驅(qū)動器或通過一個驅(qū)動器來激活替代或附加地提出，所述激活通過電刺激與所述操控關(guān)聯(lián)的肌肉進行。由此可以將特定的運動樣式與特定的肌肉動作相關(guān)聯(lián)并且由此學(xué)習(xí)運動流程或者改善或保持同等能力。所述方法此外提出，相繼地輸出不同的操控，從而使得例如相繼地預(yù)給定并且完成一個操控譜。將每個預(yù)給定的操控(所述操控通過輸出裝置輸出給患者)與一個特定的信號或一個特定的信號樣式對應(yīng)。如果所述信號或信號組足夠明確(單義)，則輸出下一個操控。在此可以的是，每個操控被多次輸出，以獲得所述信號或所述信號樣式的確認。同樣提出，在從對應(yīng)的信號中多次輸出所述操控的情況下形成一個信號范圍，在所述信號范圍內(nèi)必須存在一激活信號以觸發(fā)對應(yīng)的操控的激活。通過這種方式可以即使在信號不清晰的情況下也能觸發(fā)所述矯形外科技術(shù)裝置的期望的操控。要實施操控的所述要求的多次前后相繼地實施的輸出提高了所述信號對應(yīng)的明確性，因為通過接收到更大數(shù)量的生物計量信號可實現(xiàn)所述信號的統(tǒng)計學(xué)方面的平均，由此不會過度地考慮單個的非特征點。本發(fā)明還涉及一種用于控制矯形外科技術(shù)裝置的方法，在該方法中，首先按照上述的方式和方法設(shè)定控制裝置，所述方法提出，在設(shè)定了控制裝置之后將由傳感器檢測到的傳感器信號與存儲的信號對應(yīng)進行比較，并且所述矯形外科技術(shù)裝置在發(fā)現(xiàn)檢測到的信號與存儲的信號對應(yīng)足夠一致時被激活以實施與所述信號對應(yīng)的操控。通過這種方式和方法可以使矯形外科技術(shù)裝置工作，其方式是，使控制裝置適配于患者的實時需求和情況。由此可考慮運動姿態(tài)的或肌肉激活姿態(tài)的實時改變、剩下的肌肉或與傳感器對應(yīng)的生物計量參數(shù)。代替將患者訓(xùn)練到確定的控制裝置地，使控制裝置與相應(yīng)的患者相適配。通過大量傳感器可檢測最不同的傳感器信號樣式，從而可通過啟動部分地復(fù)雜的虛擬運動進行控制，所述運動必須在例如截肢的情況下對于待進行的操控?zé)o實際影響。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行按照上述權(quán)利要求之一所述方法的矯形外科技術(shù)裝置，具有一些用于固定在身體部分上的固定機構(gòu)、至少一個執(zhí)行機構(gòu)、至少一個傳感器裝置和控制裝置，本發(fā)明提出，在所述矯形外科技術(shù)裝置上設(shè)置一輸出裝置，所述輸出裝置輸出待由患者或矯形外科技術(shù)裝置實施的操控的表達。所述輸出裝置可固定地安裝在所述矯形外科技術(shù)裝置上或者可拆卸地固定在該矯形外科技術(shù)裝置上。原則上也可以的是，僅僅在需要時才將所述矯形外科技術(shù)裝置與所述輸出裝置例如通過電纜或無線電連接，以便能夠盡可能輕便并且小巧地設(shè)計這種矯形外科技術(shù)裝置。所述輸出裝置優(yōu)選構(gòu)造為顯示器、傳感器式刺激器和/或擴音器并且可要么作為固定的要么作為臨時的構(gòu)件布置在所述矯形外科技術(shù)裝置上。對于傳感器式刺激器應(yīng)理解為這樣一種裝置，利用該裝置可產(chǎn)生感官感覺，例如觸覺激勵器，其產(chǎn)生振動樣式或者壓力或者壓力樣式。也可以將熱和冷、電脈沖或其他表面反饋用作輸出裝置。原則上提出，將輸出裝置構(gòu)造為矯形外科技術(shù)裝置例如假肢、矯形器、功能性織物、康復(fù)器材或訓(xùn)練器材的組成部分。所述執(zhí)行機構(gòu)可構(gòu)造為馬達和/或刺激肌肉的裝置。在假肢或下述裝置的情況下設(shè)置馬達驅(qū)動器，在所述裝置中肌肉絕不會或只能發(fā)揮很小的力，可設(shè)置替代的或附加的刺激肌肉的電極形式的裝置(其導(dǎo)致相應(yīng)肌肉的收縮)以產(chǎn)生或增強訓(xùn)練效果或者以實現(xiàn)治療成效。用于檢測生物計量數(shù)據(jù)的傳感器可構(gòu)造為導(dǎo)體電極和/或刺激電極，同樣也可以的是，設(shè)置體內(nèi)電極并且通過這種方式和方法檢測生物計量數(shù)據(jù)。


下面借助于附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。附圖中圖1是矯形外科技術(shù)裝置的第一實施方式的透視示意圖；以及圖2是圖1中實施方式的變型方案。
具體實施例方式在圖1中示出前臂假肢1的透視示意圖，其具有前臂筒10并且在所述前臂筒10的遠中端部上具有假肢手11。在所述前臂筒10內(nèi)部可設(shè)置控制裝置、能量儲存器以及用于操縱假肢手11的馬達驅(qū)動器，也可以將這些裝備的至少部分布置在所述假肢手11中。所述假肢手11可整體在腕關(guān)節(jié)的區(qū)域中運動，其中，所述假肢手11不僅可以外旋而且可以內(nèi)旋以及屈曲和伸張。同樣，所述假肢手11的手指也可以構(gòu)造為可操縱的，特別是大拇指以及食指和中指，以便能夠?qū)嵤┲饕淖ノ展δ?。在所示的實施方式中，在假肢?0上在所述假肢筒10的近中的敞開端部上設(shè)置導(dǎo)體電極12。通過所述傳感器12接收生物計量數(shù)據(jù)、在本例中接收肌電信號并且將其傳送給未示出的用于控制所述驅(qū)動器的控制電子裝置。原則上也可以設(shè)置其他傳感器，其信號則通過電纜或無線電路段發(fā)送給控制電子裝置。在圖1中，在假肢筒10的外側(cè)上設(shè)置一個擴音器形式的輸出裝置2，通過所述擴音器，假肢使用者被要求產(chǎn)生確定的生物計量數(shù)據(jù)信號的樣式。所述要求這樣地進行，即再現(xiàn)假肢裝置1的待實施的操控，例如通過聲表達“手閉合”或“手打開”。在輸出待通過假肢實施的操控之后，在學(xué)習(xí)模式中接收所述傳感器信號或多個傳感器的所述信號樣式(Signalmuster)并且將其與相應(yīng)的操控對應(yīng)。該過程對于每個操控這樣頻繁地重復(fù)，直到存在所述傳感器信號或所述傳感器信號樣式的足夠的明確性為止。如果將所有可能的或期望的操控與一個傳感器信號或傳感器信號樣式對應(yīng)，則學(xué)習(xí)模式結(jié)束。在激活模式中，當(dāng)由傳感器12檢測到與相應(yīng)操控對應(yīng)的信號樣式并且在控制單元中進行分析處理時則通過假肢手實施所述操控。通過這種方式和方法在每次設(shè)定控制時、例如在每次重新佩戴假肢1時通過所述傳感器信號進行所述控制與相應(yīng)患者的個別適配。由此，可以容易地實現(xiàn)患者的改變，從而使得所述控制適配于患者而不是患者必須適配于所述控制。所述聲學(xué)的輸出裝置2構(gòu)造為語言模塊或擴音器，其可與所述假肢筒10固定地連接，替代地，所述輸出裝置2也可以可取下地布置在所述假肢筒10上。在圖2中示出本發(fā)明的一個變型方案，其中，該假肢裝置1的基本結(jié)構(gòu)與圖1中的一致。代替擴音器作為輸出裝置2地在所述假肢筒1中設(shè)置顯示器3，從而代替所述操控的聲學(xué)表達地進行光學(xué)表達。所述表達例如可通過文本表達或通過圖像或影視表達來實施。這里也提出，可將顯示器3可取下地固定在假肢筒10上。原則上也可以將聲學(xué)或光學(xué)的輸出裝置2、3彼此組合，也可以在不同的顯示類型之間轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種用于設(shè)定矯形外科技術(shù)裝置的控制的方法，所述矯形外科技術(shù)裝置佩戴在患者的身體部分上并且與傳感器連接，所述傳感器接收患者的生物計量數(shù)據(jù)，所述方法具有下述步驟輸出肢體操控的表達作為要求患者實施該操控的要求；檢測生物計量信號，所述生物計量信號由所述患者根據(jù)所述要求作為任意的反應(yīng)產(chǎn)生；將所產(chǎn)生的信號與實施過的操控進行信號對應(yīng)；存儲所述信號對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述矯形外科技術(shù)裝置(1)佩戴在患者的身體部分上并且構(gòu)造為假肢、矯形器、訓(xùn)練器材或刺激裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述表達的輸出聲學(xué)地、觸覺地和/或在顯示器上進行。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，由布置在皮膚表面上或植入患者中的傳感器接收數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過使一個或多個驅(qū)動器投入運行來激活所述矯形外科技術(shù)裝置。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述激活通過電刺激與所述操控關(guān)聯(lián)的肌肉進行。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，相繼地輸出不同的操控。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，多重地輸出每個操控并且由對應(yīng)的信號形成一信號范圍，在所述信號范圍中必須存在一激活信號以觸發(fā)對應(yīng)操控的激活。
9.用于控制矯形外科技術(shù)裝置的方法，其中，該控制根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項來設(shè)定，其特征在于，在設(shè)定之后將檢測到的傳感器信號與存儲的信號對應(yīng)進行比較，并且所述矯形外科技術(shù)裝置(1)在發(fā)現(xiàn)檢測到的信號與存儲的信號對應(yīng)一致時被激活以實施與所述信號對應(yīng)的操控。
10.用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述方法的矯形外科技術(shù)裝置，具有一些用于固定在身體部分上的固定機構(gòu)、至少一個執(zhí)行機構(gòu)、至少一個傳感器裝置和控制裝置，其特征在于，在所述矯形外科技術(shù)裝置(1)上設(shè)置一輸出裝置0，3)，所述輸出裝置輸出待由患者或所述矯形外科技術(shù)裝置實施的操控的表達。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的矯形外科技術(shù)裝置，其特征在于，所述輸出裝置構(gòu)造為顯示器( 、傳感器式刺激器和/或擴音器(2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的矯形外科技術(shù)裝置，其特征在于，所述執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)造為馬達和/或刺激肌肉的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12之一所述的矯形外科技術(shù)裝置，其特征在于，所述矯形外科技術(shù)裝置構(gòu)造為矯形器、假肢、功能性織物或訓(xùn)練器材。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13之一所述的矯形外科技術(shù)裝置，其特征在于，所述傳感器構(gòu)造為導(dǎo)體電極和/或刺激電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于設(shè)定控制的方法以及一種用于矯形外科技術(shù)裝置的控制裝置和這種矯形外科技術(shù)裝置，通過輸出裝置(2，3)預(yù)給定所述矯形外科技術(shù)裝置(1)的操控，通過傳感器(12)接收生物計量信號并且將所述信號與相應(yīng)的操控進行對應(yīng)。
文檔編號A61F2/72GK102573707SQ201080037062
公開日2012年7月11日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者H·迪特爾 申請人:奧托·博克保健產(chǎn)品有限公司