CN102036627B - 矫形技术装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于下肢的矫形技术装置,设有至少一个用于肢体(14,18)的接收装置(12,16)、传感器(30)和与传感器(30)连接的、用于处理传感器(30)的数据的电学分析处理单元(34)。根据本发明提出,电学分析处理单元(34)被设置成用于执行具有以下步骤的方法:(i)转换到学习模式中;(ii)求得至少一个系统特征值(R,S,N,aW,阈值);(iii)存储系统特征值(R,S,N,aW,阈值);(iv)转换到工作模式中;并且(v)在工作模式中根据系统特征值(R,S,N,aW,阈值)修正或选出矫形技术装置的控制算法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于下肢的矫形技术装置,设有(a)至少一个用于肢体的接收装置、(b)传感器和(c)与所述传感器连接的用于处理所述传感器的数据的电学分析处理单元。
背景技术
由DE 39 09 672 A1公开了一种根据权利要求1前序部分所述的大腿假肢。这种大腿假肢的缺点是,它必须被费劲地教授。如果角度传感器例如被安装在错误的侧上,则不能实现教授。
由WO 99/44547公开了一种用于假肢的控制单元,它包括可动态地匹配的膝关节运动控制单元,该膝关节运动控制单元根据运动学参数的变化性来改变膝关节的弯曲和/或伸展。缺点也在于,该矫形技术装置必须被费劲地教授并且在传感器被粗劣地错误安装时不工作。
由DE 10 2005 051 496 A1已知一种用于执行人造肢体的功能分析的方法。该方法在矫形技术装置的初始设置之后被采用并且改善所进行的方法。在该文献中没有包含如何能够在传感器错误装配的情况下快速转弯的教导。
由DE 34 05 081 A1公开了一种用于跑步训练的运动鞋。该运动鞋的缺点是,它不适合作为矫形技术装置使用。
这种矫形技术装置可以例如是矫正器,它用于使具有残余肌肉活动(其肌力不足以正常行走)的患者能够行走。矫形技术装置(例如这样的矫正器)包括能够以批量方法制造的部件。然而,单独的部件必须相互装配起来,并且例如由矫形师个别地与应当佩戴矫形技术装置的患者匹配。
已知的矫形技术装置的缺点是,针对各个患者的设置是费劲的。此外可能发生部件的错误装配。这使患者对矫形技术装置的接受程度降低并且导致成本和由于错误操作导致错误调节的危险。这可能导致,在使用矫形技术装置即矫正器时例如过早或过晚地激活锁止和/或减振装置,这增加了事故的概率。
发明内容
本发明的任务在于将矫形技术装置设计成可更快地或更可靠地被设置。
本发明通过开头所述类型的矫形技术装置解决该问题,在该矫形技术装置中,电学分析处理单元被设置成用于执行具有以下步骤的方法:(i)转换到学习模式中;(ii)求得至少一个系统特征值;(iii)存储所述系统特征值;(iv)转换到工作模式中;和(v)在该工作模式中根据系统特征值(R,S,N,aW,阈值)来优化或选出该矫形技术装置的控制算法。
该矫形技术装置的优点是,它可以特别容易地与患者匹配。此外有利的是该矫形技术装置的简单且直观的可操作性。因此,对传感器在矫形技术装置上的装配仅提出了低的要求,使得培训较少的人员也适合来装配和匹配该装配。
另一个优点是,传感器可以安装在许多位置上,而不会影响到传感器的功能。这允许将传感器安装在对患者的干扰少的地方。这提高了矫形技术装置的可接受性。传感器也可以例如与接收装置间隔开地设置在踝骨上或者在脚底下方设置在对侧的侧面上。
该矫形技术装置的优点是,例如矫形师的装配误差不会影响到安全的工作。
在本说明书的范围内,传感器尤其理解为任何被配置和设置用于测量位置、方法、力和力矩的装置。对传感器的数据的处理尤其理解为将数据用于装置的控制和/或调节和/或存储数据以便稍后分析处理。例如,在应当没有力矩载荷的竖直站立的情况下,可以修正力矩值。
学习模式也可以称为标定功能。该标定功能不限于对传感器数据的稍后修正。变换地或附加地,可以选择与求得的系统特征值相应的分布。此外可能的是求得放大因子(增益)、位移系数(偏移量)、线性误差或阈值。变换地或附加地,此外可以求得与患者有关的特征值。
控制算法尤其被理解为一种程序,该程序存放在分析处理单元中并且读入由传感器测量的数据以及例如向矫形技术装置的致动器发出控制指令。特征“控制单元是用于执行给出的步骤的分析处理单元”尤其理解为,分析处理单元配有数字存储器,在该数字存储器中存放程序代码。该程序代码导致控制单元自动地执行给出的步骤。
根据一种优选的实施方式,电学分析处理单元被设置成用于执行具有以下步骤的方法:(i)转换到学习模式中;(ii)求得至少一个对传感器的装配误差进行编码的装配误差特征值;(iii)存储装配误差特征值;(iv)转换到工作模式中;和(v)根据至少一个装配误差特征值修正所述传感器的数据。
在此,装配误差特征值尤其理解为对传感器的给定位置和/或给定姿态与传感器的实际位置或实际姿态之间的偏差进行编码的量。该偏差例如源于矫形师没有将传感器安装在预给定的位置上,因为他没有认出正确的位置或者因为不可能安装到正确的位置上。该实际位置是传感器必须进入的位置,电学分析处理单元由此不需进一步修正就能正确地工作。
在一种优选的实施方式中,传感器是用于检测相对于垂线的倾斜度的角度传感器。角度传感器尤其理解为这样的装置,该装置被构造成和设置成用于检测它相对于水平线或相对于垂线的定向并且以信号的形式编码地输出该定向。例如,角度传感器是重力角度传感器,它总是提供相对于基准点即地心点的精确角度。此外,这样的重力角度传感器具有垂线检测单元。
此外,角度传感器可以包括产生电学倾斜度信号的电学分析处理单元。该角度传感器检测它相对于垂线或水平线的倾斜度,只有当该角度传感器被正确装配或者测量值根据装配误差特征值被修正时,该角度传感器的倾斜度才是实际要测量的接收装置相对于垂线或水平线的倾斜度。
锁止和/或减振装置尤其理解为任何能够进入至少两种转换状态(即激活和释放的转换状态)中的装置。在激活的转换状态中,大腿接收装置相对于小腿接收装置的偏转被锁止或者由于减振元件显著地变困难。在释放位置中,相应的偏转是可行的。锁止和/或减振装置可以例如液压地或纯机械地构造。
特征“根据装配误差特征值求得倾斜度信号”尤其理解为,在使用装配误差特征值的情况下修正对角度传感器相对于水平线或相对于垂线的倾斜度进行编码的原始测量值,使得该原始测量值随后对大腿接收装置相对于水平线或相对于垂线的倾斜度进行编码。在此,是对相对于水平线的位置还是对相对于垂线的位置进行编码是无关紧要,因为两种情况都含有等效信息,即大腿接收装置在空间中的位置。在传统的矫正器中,例如固定地给出这样的角度,锁止和/或减振装置在该角度下被打开或锁止。
在一种优选的实施方式中,在锁止和/或减振装置使大腿接收装置和小腿接收装置相对于彼此被锁止期间,求得装配误差特征值,其中,二者优选在伸展过度的位置中被锁止。有利地,该位置允许控制单元的特别无危险地且由此舒适的调节。
根据一种优选的实施方式,装配误差特征值是对倾斜度信号的最大值与最小值之间的差进行编码的径向误差特征值。如果角度传感器不是正好侧面地、而是正向地或背向地偏置地装配到大腿接收装置上,则倾斜度信号的最大值与最小值之间的差减小。通过测量该差和由此根据径向误差特征值允许将倾斜度信号标准化成预给定的给定差。
变换地或附加地,该方法优选包括以下步骤:当电学分析处理单元位于学习模式中时,求得对电学倾斜度信号的最小值或最大值进行编码的倾斜度误差特征值的步骤;和将倾斜度误差特征值存储在所述数字存储器中,其中,在电学分析处理单元的工作模式中根据倾斜度误差特征值求得倾斜度信号。这理解为,当倾斜度误差特征值改变时,倾斜度信号改变。例如,倾斜度误差特征值是数学计算式中的归一化因子。
变换地或附加地,求得对在大腿接收装置的前冲中倾斜度信号的变化的符号进行编码的侧面误差特征值,并且将侧面误差特征值存储在数字存储器中,其中,在工作模式中根据侧面误差特征值求得倾斜度信号。在此,大腿接收装置的前冲被理解为在矢状平面中在正向方向上的摆动运动。由此可以识别装配误差,该装配误差在于角度传感器被设置在大腿接收装置的错误侧上。也就是说,例如一个为左大腿接收装置设置的角度传感器被装配在右大腿接收装置上。
该矫形技术装置应当阻止患者在错误的时间点弯曲膝关节和由此跌倒。因此重要的是,当即将发生弯曲时,可靠地关闭锁止和/或减振装置。另一方面,当腿向前摆直时,应当打开锁止和/或减振装置,以实现舒适的佩戴。这些要求在开头类型的矫正器的电学分析处理单元被设置成用于执行具有以下步骤的方法时被特别好地满足:(i)求得所述倾斜度信号的最大值;(ii)求得比该最大值小的阈值;(iii)当倾斜度信号低于阈值时,将打开指令发送给锁止和/或减振装置;(iv)检测是否锁止和/或减振装置被释放;和(v)如果否的话,减小阈值;(vi)求得阈值直到阈值可能减小到锁止和/或减振装置被释放为止;和(vii)存储最后的阈值。该最后的阈值在此是装配误差特征值。所述的步骤在学习模式中执行。当低于或超过该阈值时,在运行模式中锁止或释放锁止和/或减振装置。
第一阈值例如通过以下方式求得,即求得最大值与最小值之间的差。接着将该差分成许多个尤其相同大小的区段,例如分成十个或更多个区段。在第一种情况下,第十个区段相当于最大值,第零个区段相当于最小值。作为第一阈值例如确定第九级。可行的是,设置比十更多的级。也可行的是,这些级不等距离地选择。
特别适合获得佩戴舒适的矫正器的阈值通过以下方式生成,即:求得是否在预给定的数量的打开指令和患者以矫正器走过相应的步数的情况下释放锁止和/或减振装置。在此,对于保持不变的阈值这么长地重复以下步骤:求得阈值直到阈值可能减小到锁止和/或减振装置在预给定的数量的打开指令的情况下被释放。在此之后才存储最后的阈值。这保证了,锁止和/或减振装置以足够高的概率始终及时地被释放和锁止。这样求得的阈值是大腿接收装置相对于水平线的倾斜度的尺度,在该倾斜度下锁止和/或减振装置打开。
当角度传感器被构造成用于根据该装配误差特征值或这些装配误差特征值由重力角度传感器的垂线检测装置的原始测量值计算出倾斜度信号时,得到可模块化的矫正器。在这种情况下,该倾斜度信号可以例如是大腿接收装置相对于水平线或相对于垂线定向的倾斜角度的直接指示。这种倾斜度信号可以被电学分析处理单元特别容易地使用,以控制锁止和/或减振装置的锁止和释放。
优选地,电学分析处理单元被设置成用于执行具有以下步骤的方法:发出预给定一个节拍的信号、尤其声学或光学信号,矫形技术装置的使用者应当以该节拍通过矫形技术装置行走。
变换地或附加地,电学分析处理单元被设置成用于输出关于由使用者执行的步伐的反馈。该反馈可以经由语音输出或通过显示器给出。尤其地,该反馈可以是由使用者执行的运动过程或步态模型的指示,即例如更慢地、更快地、匀速地、上楼梯、上斜坡或者呈圆形地行走的指示。
此外,本发明通过用于设置根据本发明的矫正器的方法解决该问题,该方法具有以下步骤:(a)将矫正器转换到学习模式中;(b)使大腿接收装置运动到向前迈步位置中;(c)将一个状态信息输入到分析处理单元中,该状态信息对大腿接收装置位于向前迈步位置中这一状态进行编码,使得由矫正器的电学分析处理单元可求得倾斜度信号的最大值或最小值;(d)使大腿接收装置运动到直立位置中,从而由矫正器的电学分析处理单元可相应地求得倾斜度信号的最小值或最大值;(e)将一个状态信息输入到分析处理单元中,该状态信息对大腿接收装置位于直立位置中这一状态进行编码;和(f)在必要时将一个状态信息输入到分析处理单元中,该状态信息对输入已结束这一状态进行编码。
附图说明
下面根据示例性的实施例详细地阐述本发明。在此示出:
图1示出根据本发明的矫正器,
图2以三个分图2a、2b和2c示出角度传感器相对于根据图1的矫正器的大腿接收装置的三种可能的装配误差,
图3示出在向前迈步位置中的根据图1的矫正器,
图4示出在迈步结束位置中的矫正器,和
图5示出一个给出与时间有关的倾斜度信号的图表。
具体实施方式
图1示出矫正器10,该矫正器包括形式为用于大腿14的大腿接收装置12的用于肢体的第一接收装置、形式为用于接收小腿18的小腿接收装置16的第二接收装置和形式为用于接收脚22的脚接收装置20的第三接收装置。大腿接收装置12和小腿接收装置16通过膝关节24可摆动地相互固定。脚接收装置20通过脚关节26可摆动地固定在小腿接收装置16上。
膝关节24包括形式为锁止装置28的锁止和/或减振装置,该锁止装置被构造成用于由于通过电学控制信号的电学控制来激活对膝关节24的锁止或者释放对脚关节24的锁止。锁止装置28与角度传感器30形式的传感器电连接,该角度传感器侧面地安装在大腿接收装置12的近侧端部上。
角度传感器30是重力角度传感器,它被构造成用于发出电学倾斜度信号aW。该倾斜度信号aW对角度传感器30相对于垂线V呈现的倾斜角度αW进行编码。变换地,倾斜度信号aW是角度传感器30相对于水平线H呈现的倾斜角度。当角度传感器30被正确地装配到大腿接收装置12上时,倾斜角度αW正好与在大腿接收装置12的零位和垂线V之间的倾斜角度α0一致。
在行走中,大腿接收装置12与垂线V之间的倾斜角度α0在如图3所示的最大角度α0,max和如图4所示的最小角度α0,min之间变化。只要角度传感器被正确地装配,则角度传感器30持续地测量倾斜角度α0,其方式是角度传感器测量倾斜角度αW并且将电学倾斜度信号aW发送给锁止装置28的示意性绘出的电学分析处理单元34,该电学倾斜度信号aW例如以数字形式对倾斜角度αW进行编码。
电学分析处理单元34将形式为对倾斜角度αW编码的数字的倾斜度信号aW与代表所属的倾斜角度αW,阈值的阈值aW,阈值比较,并且因此锁止该锁止装置28或者释放该锁止装置。由此确保,当患者对他的腿用力时,大腿接收装置12和小腿接收装置16不可相对转动地相互连接。
在装配该角度传感器30时,可以区分三种误差源。第一种误差源在图2的分图2a中示出。以实线示出的角度传感器30设置在正确的位置中,即平行于矢状平面E设置,而以虚线示出的角度传感器30’以误差角度错误地被设置。这在行走运动中导致由角度传感器30测量的倾斜度信号aW在最大倾斜角度αW,max和最小倾斜角度αW,min之间波动,其中,这些角度在数值上小于大腿接收装置12与垂线V之间的最大角度α0,max或α0,min。下面会说明如何才能求得径向误差特征值R,借助该径向误差特征值消除误差角度的影响。
图2的分图2b示出以下情况,角度传感器30以正确的位置被装配在大腿接收装置12上,而以虚线绘出的角度传感器30’以误差角度相对于正向平面F装配。该角度传感器30发送与正确的倾斜角度α0相差误差角度的倾斜角度αW。同样在下面描述借助倾斜度误差特征值N对该错误的修正。
根据本发明的矫正器10如下面所述的那样被设置。首先,将电学分析处理单元34转换到学习模式中。这可以例如通过以下方式实现,即压下该分析处理单元34的一个相应的旋钮。变换地,该分析处理单元34包括例如一个红外线或者超声波接收器并且以远程操作发出相应的红外线或超声波信号,该红外线或超声波信号使分析处理单元34转换到学习模式中。
随后,将一个对应当转换到侧面误差识别模式这一状态进行编码的状态信息输出到该分析处理单元34中。然后使大腿接收装置12在矢状平面E中正向地偏转。这可以例如通过以下措施实现,即患者向前摆动他的大腿14。在该状态下,一个对大腿接收装置12位于向前迈步位置中这一状态进行编码的状态信息被输入到该分析处理单元34中。
接下来将大腿接收装置12带入到在图1中所示的直立位置中或者在图4中所示的迈步结束位置中,例如其方式是患者相应地运动它的大腿14。一旦到达那里,则向分析处理单元34输入一个对大腿接收装置12位于直立位置或迈步结束位置中这一状态进行编码的状态信息。结束数据的输入向分析处理单元34发出可以开始分析处理的指示。
在输入期间,角度传感器30例如采集到在图5中所示的变化过程。在图5中,角度传感器与垂线之间的倾斜角度αW以数字单位(Digits)作为αW被编码地输出。采样号n是时间标度。在采样号37处输入已到达向前迈步位置的状态消息。在采样号62处输入已到达迈步结束位置。由此看出,角度传感器30被左右侧正确地设置。如果角度传感器被安装在错误侧上,则向前迈步位置在1630数字(Digits)处被测量并且迈步结束位置在1250处被测量。因此,分析处理单元34将侧面误差特征值S存储在数字存储器中,该侧面误差特征值S对不存在侧面误差这一状态进行编码。
随后,电学分析处理单元34求得倾斜度信号的最大值aW,max和倾斜度信号aW的最小值aW,min,它们可以被换算成所属的倾斜角度αW,max和αW,min。由该最大值aW,max和最小值aW,min计算出差Δa,在当前情况下Δa=1660-1250=410。
可行的是,差Δa随后被标定为预给定的值。为此,特别有利的是,大腿接收装置12在迈步结束位置(图4)和向前迈步位置(图3)中的倾斜角度α0被调节到预给定的值,例如其方式是使用外部测角器。该差Δa是可能的径向误差特征值R。该径向误差特征值R允许将倾斜度信号aW标准化为给定差。
接下来分析处理单元34将信号最大值aW,max和信号最小值aW,min存储到数字存储器中。随后求得一个阈值,在该阈值处分析处理单元34锁止或打开膝关节24。
为此,通过以下方式求得一个阈值aW,阈值,1,即该阈值被选择为aW,阈值,1=aW,min+0.95×Δa。患者现在用矫正器行走并且分析处理单元34试图在达到与倾斜角度α阈值,1相对应的倾斜角度α阈值,1时打开膝关节24。如果在该时间点在膝关节24上仍有负荷,则膝关节24不能被释放,因为锁止装置28构造得不够强到释放该膝关节。分析处理单元34检测膝关节24是否已经被释放。如果膝关节没有被释放,则使阈值下降,例如降到aW,阈值,2=aW,min+0.9×Δa。
该方法一直重复,直到电学分析处理单元34第一次能够释放膝关节24为止。如果是该情况,则保持当前阈值不变,直到膝关节在nG数量的行走周期、例如nG=10个行走周期期间每次都正确地打开。如果是这种情况,则相应的阈值aW,阈值,2被分析处理单元34写入数字存储器中。如果不是这种情况,则使阈值aW,阈值下降,直到找到正确的阈值aW,阈值。
可行的是,与膝23绝不可能被释放的情况相比,当膝关节偶发地被打开时,阈值以更小的数值下降。如果找到了阈值aW,阈值,则分析处理单元34自动地转换到工作模式中。变换地或附加地,分析处理单元34通过相应的信号、例如通过击键力或者远程操作被告知:学习模式已结束。分析处理单元34随后转换到工作模式中。
在角度传感器30被正确装配时并且在自然行走中,期望得到阈值aW,正 常和差Δa正常。因此,根据以上方法求得的阈值aW,阈值和差Δa表示倾斜度误差特征值N或径向误差特征值R。
附图标记清单
10 矫正器
12 大腿接收装置
14 大腿
16 小腿接收装置
18 小腿
20 脚接收装置
22 脚
24 膝关节
26 脚关节
28 锁止装置
30 角度传感器
32 电导线
34 分析处理单元
αW 角度传感器/垂线的倾斜角度
α0 大腿接收装置/垂线的倾斜角度
αW,max最大角度
αW,min最小角度
aW 对倾斜角度αW编码的倾斜度信号
aW,阈值阈值
E 矢状平面
F 正向平面
H 水平线
R 径向误差特征值
S 侧面误差特征值
N 倾斜度误差特征值
nG 行走周期的数量
V 垂线
Claims (16)
1.用于下肢的矫形技术装置,设有:
(a)用于固定到大腿(14)上的大腿接收装置(12),
(b)角度传感器(30),用于检测相对于垂线(V)的倾斜度并且用于输出电学倾斜度信号(aW),
(c)与所述角度传感器(30)连接的、用于处理所述角度传感器(30)的数据的电学分析处理单元(34),
其特征在于,
(d)所述电学分析处理单元(34)被设置成用于执行具有以下步骤的方法:
(i)转换到学习模式中,
(ii)求得至少一个对所述角度传感器(30)的装配误差进行编码的装配误差特征值(R,S,N,aW,阈值),
(iii)存储所述装配误差特征值(R,S,N,aW,阈值),
(iv)转换到工作模式中,并且
(v)在所述工作模式中根据所述至少一个装配误差特征值(R,S,N,aW,阈值)修正所述角度传感器的数据。
2.根据权利要求1所述的矫形技术装置,其特征在于,设有
(a)用于固定到小腿(18)上的小腿接收装置(16),和
(b)用于对大腿接收装置(12)和小腿接收装置(16)相对于彼此的运动进行可释放地锁止和/或减振的锁止和/或减振装置(28)。
3.根据权利要求2所述的矫形技术装置,其特征在于,所述电学分析处理单元(34)具有数字存储器并且被构造成用于在所述工作模式中根据所述电学倾斜度信号(aW)控制所述锁止和/或减振装置(28)以激活和释放所述锁止和/或减振装置(28)以及用于执行具有以下步骤的方法:
(i)转换到学习模式中,
(ii)求得对所述角度传感器(30)的正确位置与所述角度传感器的实际位置(30’)之间的位置偏差进行编码的所述装配误差特征值(R,S,N,aW,阈值),
(iii)将所述装配误差特征值(R,S,N,aW,阈值)存储在所述数字存储器中,并且
(iv)在所述工作模式中根据所述装配误差特征值(R,S,N,aW,阈值)激活和释放所述锁止和/或减振装置(28)。
4.根据权利要求2所述的矫形技术装置,其特征在于,所述矫形技术装置是矫正器(10)。
5.根据权利要求4所述的矫形技术装置,其特征在于,设有用于将矫正器(10)转换到所述学习模式和/或所述工作模式中的操作装置。
6.根据权利要求2所述的矫形技术装置,其特征在于,所述电学分析处理单元(34)被设置成用于激活所述锁止和/或减振装置(28)以及用于在所述锁止和/或减振装置(28)使所述大腿接收装置(12)和所述小腿接收装置(16)相对于彼此被锁止或减振期间求得所述装配误差特征值(R,S,N)。
7.根据权利要求1所述的矫形技术装置,其特征在于,所述装配误差特征值是对所述电学倾斜度信号(aW)的最大值(aW,max)与最小值(aW,min)之间的差进行编码的径向误差特征值(R)。
8.根据权利要求3所述的矫形技术装置,其特征在于,所述电学分析处理单元被设置成用于执行具有以下步骤的方法:
(i)在转换到所述学习模式中之后,求得形式为倾斜度误差特征值(N)的装配误差特征值,该倾斜度误差特征值对所述电学倾斜度信号(aW)的最小值(aW,min)或最大值(aW,max)进行编码,并且
(ii)将所述倾斜度误差特征值(N)存储在所述数字存储器中,
(iii)其中,在所述工作模式中根据所述倾斜度误差特征值(N)激活和释放所述锁止和/或减振装置(28)。
9.根据权利要求3所述的矫形技术装置,其特征在于,所述电学分析处理单元被设置成用于执行具有以下步骤的方法:
(i)求得形式为侧面误差特征值(S)的装配误差特征值,该侧面误差特征值对在所述大腿接收装置(12)的前冲中所述电学倾斜度信号(aW)的变化的符号进行编码,所述大腿接收装置的前冲是指在矢状平面中在正向方向上的摆动运动,并且
(ii)将所述侧面误差特征值(S)存储在所述数字存储器中,
(iii)其中,在所述工作模式中根据所述侧面误差特征值(S)锁止和释放所述锁止和/或减振装置(28)。
10.根据权利要求2所述的矫形技术装置,其特征在于,所述装配误差特征值(aW,阈值)的求得包括以下步骤:
(i)求得所述电学倾斜度信号(aW)的最大值(aW,max),
(ii)求得比所述最大值(aW,max)小的阈值(aW,阈值),
(iii)当所述电学倾斜度信号(aW)低于所述阈值(aW,阈值)时,将一个打开指令发送给所述锁止和/或减振装置(28),
(iv)检测所述锁止和/或减振装置(28)是否被释放,并且
(v)如果否的话,减小所述阈值(aW,阈值),
(vi)执行步骤(ii)至(v),直到所述锁止和/或减振装置(28)被释放,并且
(vii)存储形式为最后的阈值(aW,阈值)的装配误差特征值。
11.根据权利要求10所述的矫形技术装置,其特征在于,所述电学分析处理单元被设置成用于执行具有以下步骤的方法:
-求得所述电学倾斜度信号(aW)的最小值(aW,min),
-当所述最后的阈值(aW,阈值)小于最大值(aW,max)与最小值(aW,min)之间的平均值的0.9倍时,存储所述最后的阈值(aW,阈值)。
12.根据权利要求10或11所述的矫形技术装置,其特征在于,所述电学分析处理单元(34)被设置成用于执行具有以下步骤的方法:
-求得在预给定数量(N)的打开指令的情况下所述锁止和/或减振装置(28)是否被释放,并且
-在存储所述最后的阈值(aW,阈值)之前,对于一个保持不变的阈值(aW,阈值)执行根据权利要求10的步骤(ii)至(v),直到所述锁止和/或减振装置(28)在预给定数量(nG)的打开指令的情况下被释放。
13.根据权利要求1至8中任一项,10或11所述的矫形技术装置,其特征在于,所述电学分析处理单元(34)被设置成用于执行具有以下步骤的方法:
-发出预给定一节拍的信号,所述矫形技术装置的使用者应当以该节拍通过所述矫形技术装置行走。
14.根据权利要求1所述的矫形技术装置,其特征在于,所述电学分析处理单元(34)被设置成用于向使用者发出以预给定的步态行走的指示。
15.用于设置根据前述权利要求中任一项所述的矫形技术装置的方法,具有以下步骤,
(i)转换到学习模式中,
(ii)使所述矫形技术装置这样地运动,使得可求得至少一个装配误差特征值(R,S,N,aW,阈值),
(iii)将第一状态信息输入到所述电学分析处理单元(34)中,该第一状态信息对应当存储所述装配误差特征值(R,S,N,aW,阈值)这一状态进行编码,并且
(iv)将第二状态信息输入到所述电学分析处理单元(34)中,该第二状态信息对应当转换到所述工作模式中这一状态进行编码。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,
所述方法具有以下步骤:
(a)使所述大腿接收装置(12)运动到向前迈步位置中,
(b)将第三状态信息输入到所述电学分析处理单元(34)中,该第三状态信息对所述大腿接收装置(12)位于向前迈步位置中这一状态进行编码,使得所述矫形技术装置的电学分析处理单元(34)可求得所述电学倾斜度信号(aW)的最大值(aW,max)或最小值(aW,min),
(c)使所述大腿接收装置(12)运动到直立位置中,使得所述矫形技术装置的所述电学分析处理单元(34)可相应地求得所述电学倾斜度信号(aW)的最大值(aW,max)或最小值(aW,min),
(d)将第四状态信息输入到所述电学分析处理单元中,该第四状态信息对所述大腿接收装置(12)位于所述直立位置中这一状态进行编码,并且
(e)将第五状态信息输入到所述电学分析处理单元(34)中,该第五状态信息对输入已结束这一状态进行编码。
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| ITFI20120129A1 (it) * | 2012-06-21 | 2013-12-22 | Scuola Superiore Di Studi Universit Ari E Di Perfe | Ausilio tecnologico per amputati transfemorali |
| WO2017185108A2 (de) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Medfit Beratungs-Und Beteiligunges.M.B.H | Dynamic ligament balancing system (dlb) |
| ES2663899B2 (es) | 2016-10-17 | 2018-09-11 | Universidade Da Coruña | Sistema para asistir a caminar |
| DE102017110762A1 (de) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | Ottobock Se & Co. Kgaa | Verfahren zum Bestimmen von Fehlstellungen im Aufbau einer Prothese |
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| US10512555B2 (en) * | 2017-08-03 | 2019-12-24 | Sam Emmanuel JOHN | Medical device for sensing and or stimulating tissue |
| DE102018128514B4 (de) * | 2018-11-14 | 2021-01-14 | Ottobock Se & Co. Kgaa | Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen eines Prothesenaufbaus |
| US11093038B2 (en) | 2019-05-14 | 2021-08-17 | Synchron Australia Pty Limited | Systems and methods for generic control using a neural signal |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3909672A1 (de) * | 1988-03-25 | 1989-10-19 | Kobe Steel Ltd | Oberschenkelprothese |
| DE19859931A1 (de) * | 1998-12-24 | 2000-07-06 | Biedermann Motech Gmbh | Beinprothese mit einem künstlichen Kniegelenk und Verfahren zur Steuerung einer Beinprothese |
| US20080139970A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-06-12 | Cyma Corporation | Lower-limb prosthesis force and moment transducer |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3405081A1 (de) * | 1984-02-13 | 1985-08-14 | Puma-Sportschuhfabriken Rudolf Dassler Kg, 8522 Herzogenaurach | Sportschuh fuer laufdisziplinen und verfahren zur informationsabgabe und/oder zum informationsaustausch ueber bewegungsablaeufe bei laufdisziplinen |
| GB9804611D0 (en) * | 1998-03-04 | 1998-04-29 | Blatchford & Sons Ltd | Lower limb prosthesis and control unit |
| DE10311189B4 (de) * | 2003-03-12 | 2007-02-22 | Otto Bock Healthcare Gmbh | Orthopädietechnisches Hilfsmittel mit einer Verriegelungsvorrichtung |
| DE102005051496A1 (de) * | 2005-10-26 | 2007-05-10 | Otto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Durchführung einer Funktionsanalyse an einer künstlichen Extremität |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3909672A1 (de) * | 1988-03-25 | 1989-10-19 | Kobe Steel Ltd | Oberschenkelprothese |
| DE19859931A1 (de) * | 1998-12-24 | 2000-07-06 | Biedermann Motech Gmbh | Beinprothese mit einem künstlichen Kniegelenk und Verfahren zur Steuerung einer Beinprothese |
| US20080139970A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-06-12 | Cyma Corporation | Lower-limb prosthesis force and moment transducer |
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