专利名称：用于设定控制的方法和矫形外科技术装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于设定矫形外科技术装置的控制的方法，所述矫形外科技术装置佩戴在患者的身体部分上并且与传感器连接，所述传感器接收患者的生物计量数据，本发明还涉及矫形外科技术装置的控制装置以及这种矫形外科技术装置。
背景技术：
被驱动的矫形外科技术装置、例如假肢或矫形器需要控制信号来使马达驱动器按照期望工作。所述控制信号例如通过导体电极产生，所述导体电极接收肌电信号，所述肌电信号在必要时所需的通过控制装置放大之后用作用于激活驱动器的脉冲。通常的将肌电信号与相应的驱动器对应的方式和方法在于给各个肌肉或肌肉群配置一个电极并且给由所述肌肉群产生的每个肌电信号配置一个用于激活或去激活驱动器的指令。为了能够正确地操作矫形外科技术装置、例如假肢，通常需要非常高的训练耗费，以便使矫形外科技术装置的使用者通过激活恰当的肌肉或肌肉群来产生正确的控制指令。原则上可比的方法是使用植入的电极，其中，利用植入的电极可实现更高数量的信号并且从而实现更高数量的控制通道。这在假肢应用时将导致为了实施特定的指令必须激活下述肌肉或肌肉群，所述肌肉或肌肉群在肢体健康的情况下将不被激活。为了闭合手所需的肌肉群绝大部分位于前臂中，如果不再存在前臂肌肉，则必须通过其他的肌肉群来产生相应的信号，这对于使用者意味着基本的重新学习，这极其耗费时间并且需要大量练习。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于设定矫形外科装置的控制的方法和一种用于矫形外科技术装置的控制装置以及这种矫形外科技术装置，利用它们可使该矫形外科技术装置通过由传感器接收的生物计量数据更快并且更容易地工作。根据本发明，该任务通过具有主权利要求特征的方法、具有权利要求9特征的方法以及具有权利要求10特征的矫形外科技术装置来解决。本发明的有利构型和进一步方案在相应的从属权利要求中描述。根据本发明，提出了一种用于设定矫形外科技术装置的控制的方法，所述矫形外科技术装置佩戴在患者的身体部分上并且与接收患者的生物计量数据的传感器连接，本发明提出首先输出肢体操控的表达，以便由此要求患者实施该操控。即主动地督促患者去实施特定的、可由矫形外科技术装置实施的运动。然后患者虚拟地实施所述运动，也就是说，患者激活下述肌肉群，所述肌肉群对于通过患者实施天然的运动应个别地收缩或松弛。肌电信号、例如肌肉收缩或神经束中的电脉冲(其由患者按照所述要求作为故意的、任意的反应产生)通过所述传感器检测并且与实施过的操控相对应。该对应在此针对下述操控进行，患者被要求实施所述操控。所产生的信号与实施过和待实施的操控的信号对应被存储。所述控制利用本发明的方法不再一成不变地设定——其中患者必须恰好激活那个与相应的操控对应的肌肉，而是进行信号与相应操控的个别对应。所述方法考虑下述问题即，肌电信号样式可随着时间例如由于肌肉萎缩或肌肉组织中的其他改变而改变。在传统的方法中需要患者重新训练从而过滤出恰好一个肌肉或肌肉激活信号以实施恰好一个指令或功能。利用本发明的方法可以执行信号样式识别，所述信号样式识别以多个传感器值为基础，从而使得与传统方法相比，通过所述样式识别可总体上控制更大数量的功能。所述方法优选提出，所述矫形外科技术装置佩戴在患者的身体部分上以便在设定控制装置时产生尽可能切合实际的状况。原则上也可以的是，仅仅将传感器佩戴在相应的身体部分上，而例如构造为假肢、矫形器、训练器材或刺激装置的所述矫形外科技术装置远离患者。除了弥补术或矫形术之外，所述方法也可以在康复的框架内、在事故或手术或运动器官的其他损伤后采用。也可以在电刺激的框架内运用并且替代或附加于驱动器的激活地也可以通过附加的脉冲来激活肌肉。根据本发明提出，待实施的操控的表达的输出声学地、触觉地和/或在显示器上进行。一个表达的每个输出模式具有特别的优点。待实施的操控的声学表达可在光照度有限的情况下或者也可在患者视觉能力受限的情况下被毫无问题地察觉到。触觉的输出允许输出大量复杂的信号以将相应的信息传送给使用者。除了振动或振动样式之外也可以通过电脉冲刺激使用者的皮肤。同样也可以例如通过加热或冷却输出温度信号。所述信号可以非常不引人注目地输出。显示器上的显示装置允许将信息不引人注目地传送给患者，从而使得控制装置的设定也可以在公开场合不太引人注目地实施。此外提出，可选择表达类型。同样提出，将所有的表达类型彼此组合，从而除了光学表达之外还可以进行待实施的操控的触觉表达和/或声学表达。光学表达要么能够以文本消息的形式要么通过所述操控的可视化进行，例如通过表达一正在闭合的手、手转动或小腿的屈曲或伸张来进行。当然，在假肢应用的情况下，患者不能实施这种操控，因为假肢用作缺失的肢体的替代品。代替实际的运动地，患者实施肌肉收缩或神经脉冲，所述神经脉冲按照患者的观点及其运动记忆相应于下述运动所述运动必须被实施以进行操控。由此得到一个信号样式，所述信号样式通过传感器检测，而不必实施实际的运动。本发明的一个进一步方案提出，由布置在皮肤表面上或植入到患者中的传感器接收数据。所述矫形外科技术装置的激活可通过使一个或多个驱动器投入运行来进行，从而使得假肢、矫形器、训练器材或康复装置在调用存储的信号样式之后在所述矫形外科技术装置的一个工作模式中实施期望的运动或实施期望的操控。对于通过一些驱动器或通过一个驱动器来激活替代或附加地提出，所述激活通过电刺激与所述操控关联的肌肉进行。由此可以将特定的运动样式与特定的肌肉动作相关联并且由此学习运动流程或者改善或保持同等能力。所述方法此外提出，相继地输出不同的操控，从而使得例如相继地预给定并且完成一个操控谱。将每个预给定的操控(所述操控通过输出装置输出给患者)与一个特定的信号或一个特定的信号样式对应。如果所述信号或信号组足够明确(单义)，则输出下一个操控。在此可以的是，每个操控被多次输出，以获得所述信号或所述信号样式的确认。同样提出，在从对应的信号中多次输出所述操控的情况下形成一个信号范围，在所述信号范围内必须存在一激活信号以触发对应的操控的激活。通过这种方式可以即使在信号不清晰的情况下也能触发所述矫形外科技术装置的期望的操控。要实施操控的所述要求的多次前后相继地实施的输出提高了所述信号对应的明确性，因为通过接收到更大数量的生物计量信号可实现所述信号的统计学方面的平均，由此不会过度地考虑单个的非特征点。本发明还涉及一种用于控制矫形外科技术装置的方法，在该方法中，首先按照上述的方式和方法设定控制装置，所述方法提出，在设定了控制装置之后将由传感器检测到的传感器信号与存储的信号对应进行比较，并且所述矫形外科技术装置在发现检测到的信号与存储的信号对应足够一致时被激活以实施与所述信号对应的操控。通过这种方式和方法可以使矫形外科技术装置工作，其方式是，使控制装置适配于患者的实时需求和情况。由此可考虑运动姿态的或肌肉激活姿态的实时改变、剩下的肌肉或与传感器对应的生物计量参数。代替将患者训练到确定的控制装置地，使控制装置与相应的患者相适配。通过大量传感器可检测最不同的传感器信号样式，从而可通过启动部分地复杂的虚拟运动进行控制，所述运动必须在例如截肢的情况下对于待进行的操控无实际影响。本发明还涉及一种用于执行按照上述权利要求之一所述方法的矫形外科技术装置，具有一些用于固定在身体部分上的固定机构、至少一个执行机构、至少一个传感器装置和控制装置，本发明提出，在所述矫形外科技术装置上设置一输出装置，所述输出装置输出待由患者或矫形外科技术装置实施的操控的表达。所述输出装置可固定地安装在所述矫形外科技术装置上或者可拆卸地固定在该矫形外科技术装置上。原则上也可以的是，仅仅在需要时才将所述矫形外科技术装置与所述输出装置例如通过电缆或无线电连接，以便能够尽可能轻便并且小巧地设计这种矫形外科技术装置。所述输出装置优选构造为显示器、传感器式刺激器和/或扩音器并且可要么作为固定的要么作为临时的构件布置在所述矫形外科技术装置上。对于传感器式刺激器应理解为这样一种装置，利用该装置可产生感官感觉，例如触觉激励器，其产生振动样式或者压力或者压力样式。也可以将热和冷、电脉冲或其他表面反馈用作输出装置。原则上提出，将输出装置构造为矫形外科技术装置例如假肢、矫形器、功能性织物、康复器材或训练器材的组成部分。所述执行机构可构造为马达和/或刺激肌肉的装置。在假肢或下述装置的情况下设置马达驱动器，在所述装置中肌肉绝不会或只能发挥很小的力，可设置替代的或附加的刺激肌肉的电极形式的装置(其导致相应肌肉的收缩)以产生或增强训练效果或者以实现治疗成效。用于检测生物计量数据的传感器可构造为导体电极和/或刺激电极，同样也可以的是，设置体内电极并且通过这种方式和方法检测生物计量数据。
下面借助于附图对本发明的实施例进行详细说明。附图中图1是矫形外科技术装置的第一实施方式的透视示意图；以及图2是图1中实施方式的变型方案。
具体实施例方式在图1中示出前臂假肢1的透视示意图，其具有前臂筒10并且在所述前臂筒10的远中端部上具有假肢手11。在所述前臂筒10内部可设置控制装置、能量储存器以及用于操纵假肢手11的马达驱动器，也可以将这些装备的至少部分布置在所述假肢手11中。所述假肢手11可整体在腕关节的区域中运动，其中，所述假肢手11不仅可以外旋而且可以内旋以及屈曲和伸张。同样，所述假肢手11的手指也可以构造为可操纵的，特别是大拇指以及食指和中指，以便能够实施主要的抓握功能。在所示的实施方式中，在假肢筒10上在所述假肢筒10的近中的敞开端部上设置导体电极12。通过所述传感器12接收生物计量数据、在本例中接收肌电信号并且将其传送给未示出的用于控制所述驱动器的控制电子装置。原则上也可以设置其他传感器，其信号则通过电缆或无线电路段发送给控制电子装置。在图1中，在假肢筒10的外侧上设置一个扩音器形式的输出装置2，通过所述扩音器，假肢使用者被要求产生确定的生物计量数据信号的样式。所述要求这样地进行，即再现假肢装置1的待实施的操控，例如通过声表达“手闭合”或“手打开”。在输出待通过假肢实施的操控之后，在学习模式中接收所述传感器信号或多个传感器的所述信号样式(Signalmuster)并且将其与相应的操控对应。该过程对于每个操控这样频繁地重复，直到存在所述传感器信号或所述传感器信号样式的足够的明确性为止。如果将所有可能的或期望的操控与一个传感器信号或传感器信号样式对应，则学习模式结束。在激活模式中，当由传感器12检测到与相应操控对应的信号样式并且在控制单元中进行分析处理时则通过假肢手实施所述操控。通过这种方式和方法在每次设定控制时、例如在每次重新佩戴假肢1时通过所述传感器信号进行所述控制与相应患者的个别适配。由此，可以容易地实现患者的改变，从而使得所述控制适配于患者而不是患者必须适配于所述控制。所述声学的输出装置2构造为语言模块或扩音器，其可与所述假肢筒10固定地连接，替代地，所述输出装置2也可以可取下地布置在所述假肢筒10上。在图2中示出本发明的一个变型方案，其中，该假肢装置1的基本结构与图1中的一致。代替扩音器作为输出装置2地在所述假肢筒1中设置显示器3，从而代替所述操控的声学表达地进行光学表达。所述表达例如可通过文本表达或通过图像或影视表达来实施。这里也提出，可将显示器3可取下地固定在假肢筒10上。原则上也可以将声学或光学的输出装置2、3彼此组合，也可以在不同的显示类型之间转换。
权利要求
1.一种用于设定矫形外科技术装置的控制的方法，所述矫形外科技术装置佩戴在患者的身体部分上并且与传感器连接，所述传感器接收患者的生物计量数据，所述方法具有下述步骤输出肢体操控的表达作为要求患者实施该操控的要求；检测生物计量信号，所述生物计量信号由所述患者根据所述要求作为任意的反应产生；将所产生的信号与实施过的操控进行信号对应；存储所述信号对应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矫形外科技术装置(1)佩戴在患者的身体部分上并且构造为假肢、矫形器、训练器材或刺激装置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述表达的输出声学地、触觉地和/或在显示器上进行。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，由布置在皮肤表面上或植入患者中的传感器接收数据。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过使一个或多个驱动器投入运行来激活所述矫形外科技术装置。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述激活通过电刺激与所述操控关联的肌肉进行。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，相继地输出不同的操控。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，多重地输出每个操控并且由对应的信号形成一信号范围，在所述信号范围中必须存在一激活信号以触发对应操控的激活。
9.用于控制矫形外科技术装置的方法，其中，该控制根据以上权利要求中任一项来设定，其特征在于，在设定之后将检测到的传感器信号与存储的信号对应进行比较，并且所述矫形外科技术装置(1)在发现检测到的信号与存储的信号对应一致时被激活以实施与所述信号对应的操控。
10.用于执行根据上述权利要求之一所述方法的矫形外科技术装置，具有一些用于固定在身体部分上的固定机构、至少一个执行机构、至少一个传感器装置和控制装置，其特征在于，在所述矫形外科技术装置(1)上设置一输出装置0，3)，所述输出装置输出待由患者或所述矫形外科技术装置实施的操控的表达。
11.根据权利要求10所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述输出装置构造为显示器( 、传感器式刺激器和/或扩音器(2)。
12.根据权利要求10或11所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述执行机构构造为马达和/或刺激肌肉的装置。
13.根据权利要求10至12之一所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述矫形外科技术装置构造为矫形器、假肢、功能性织物或训练器材。
14.根据权利要求10至13之一所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述传感器构造为导体电极和/或刺激电极。
全文摘要
本发明涉及一种用于设定控制的方法以及一种用于矫形外科技术装置的控制装置和这种矫形外科技术装置，通过输出装置(2，3)预给定所述矫形外科技术装置(1)的操控，通过传感器(12)接收生物计量信号并且将所述信号与相应的操控进行对应。
文档编号A61F2/72GK102573707SQ201080037062
公开日2012年7月11日 申请日期2010年6月11日 优先权日2009年6月23日
发明者H·迪特尔 申请人:奥托·博克保健产品有限公司