CN101346110A - 用于调节腿假肢和检验该调节的方法以及用于测量腿假肢中的力或力矩的装置 - Google Patents

用于调节腿假肢和检验该调节的方法以及用于测量腿假肢中的力或力矩的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于检验假膝关节的调节的方法，该假膝关节使一个小腿杆可绕关节轴线摆动地与一个用于将该假膝关节固定在大腿残肢上的大腿杆相连接，在该小腿杆上固定着一个假脚，其中，该大腿杆可相对于该关节轴线移位。通过一些传感器来测量在假肢使用时的膝力矩及在该小腿杆中起作用的轴向力。由这些参量计算出一个合成力矢量与一个在该大腿杆上的作用点。另外，计算该合成力矢量相对于该关节轴线的水平距离和位置并且检验该合成力矢量在矢状面中是位于该关节轴线的前面还是位于该关节轴线的后面以及位于该关节轴线的前面或后面多远。此外，本发明还涉及一种尤其是用于实施该方法的装置，其中，假关节上部分与大腿杆之间的连接装置可在矢状面中移动地支承在该上部分上并且在一个连接适配器或该上部分上安置有一些用于检测膝力或力矩的装置。

Description

用于调节腿假肢和检验该调节的方法以及用于测量腿假肢中的力或力矩的装置
本发明涉及一种用于调节腿假肢和检验该调节的方法，该腿假肢具有一个假膝关节，该假膝关节使一个用于将该腿假肢固定在腿假肢穿戴者上的上侧连接件、尤其是大腿杆和一个小腿杆可摆动地彼此连接，在该小腿杆上固定着一个假脚，其中，该上侧连接件或该大腿杆可相对于关节轴线移位。本发明还涉及用于测定腿假肢、例如髋关节离断假肢或大腿假肢中的力及力矩的装置。
大腿杆与实际的假膝关节之间的相对位置对于假肢使用的功能性及舒适性具有重要意义。该相对位置对于防止在站立时相中假肢无意向内弯曲的安全性及对于大腿杆与大腿残肢之间的反作用力具有很强的影响。在此特别重要的是假肢在矢状面中的取向，这也被描述为“结构”。
在任何假肢结构中必须在站立时相中足够的安全性与行走时尽可能少的力投入之间寻求折中。站立时相中的安全性愈高，在行走时力投入就愈大。如果在行走时力投入减到最小，则可导致假膝关节的不稳定的结构，这必须通过主动使用髋部肌肉系统来平衡。这对于假肢使用者是不利的。
站立时相中的安全性原则上通过假膝关节或关节轴线相对于大腿杆后移来实现。由此保证在站立时假肢穿戴者的源于身体的重力矢量在假膝关节的关节轴线的前面延伸，由此使假肢保持在伸展位置中。
在走步期间假肢要向内弯曲到摆动时相中，为此，重力矢量必须在假膝关节的关节轴线的后面延伸。这由患者通过引入髋力矩来实现。为此要施加的体力如上所述与假膝关节的结构极其相关。如果该结构过于安全，则摆动时相中的触发与大的力投入相联系。这导致过早疲劳或也导致大腿残肢疼痛。
现在，假膝关节相对于大腿杆的定位静态地并且基于经验值来进行。动态的效果、例如在行走期间该系统或大腿杆的变形不予考虑。
DE 101 39 333 A1描述了一个传感器装置及一个具有传感器装置的假肢，其中，该传感器装置设置在人造膝关节下方的一个滑动部分中。该传感器装置提出一个构造得环形闭合的外体及两个使外体的对置的内侧相连接的具有传感器元件的内体，传感器元件用于测量在连接轴线的方向上起作用的力。通过该传感器装置可测定用于行走分析的地面反作用力。
本发明的任务在于，提供一种方法及装置，通过该方法及该装置可改善大腿假肢的假肢结构并且尤其是可测定和调节对于行走的站立时相有利的假肢结构。
根据本发明，该任务通过具有权利要求1及17的特征的方法及具有权利要求19的特征的装置来解决。本发明中有利的构型及进一步构型在从属权利要求中描述。
根据本发明的方法提出，通过一些传感器来测量在假肢使用时的膝力矩及在小腿杆中起作用的轴向力。这通过优选设置在假膝关节中和小腿杆中的传感器来实现。由膝力矩并且由轴向力计算出一个合成力矢量以及该力矢量与关节轴线或膝轴线在轴向力法向上的距离。该力矢量可具有一个作用在上部连接件、尤其是大腿杆上的作用点。计算相对于与轴向力具有相同方向的假肢纵向轴线的法向距离以及合成力矢量相对于关节轴线的位置和取向并且基于法向距离来检验合成力矢量在矢状面中是位于关节轴线的前面还是位于该关节轴线的后面以及位于该关节轴线的前面或后面多远。如果合成力矢量位于关节轴线的前面，则膝关节是稳定的，如果合成力矢量位于关节轴线的后面，则称其为不稳定的假膝关节。也提出，在一个步态周期的过程中测定最远地位于臀部上的力矢量，以便可考察在该步态周期的过程中出现的最不稳定的状况。因此除稳定状况与不稳定状况之间的区别外还作出关于不稳定性程度的陈述。在此总体上假定：力矢量平行于轴向力延伸，在修复学中绝大多数是该情况。上侧连接可通过一个设置在大腿残肢上的大腿杆或与骨组合的适配器来实现。在髋关节离断的情况下，从膝关节到髋关节的连接部分被视为上侧连接件。
在一个进一步构型中提出，通过一个踝力矩传感器来检测假脚与小腿杆之间的踝力矩并且在将踝力矩及小腿杆长度考虑在内的情况下确定合成力矢量。由此可将地面反作用力的水平分量加入到合成力矢量的位置的计算中。在此可由踝力矩与小腿杆中的轴向力的商来计算合成力矢量在脚上的力作用点。由此即使在轴向力相对于力矢量不平行取向时也可求得力矢量的位置，由此可实现计算时的精确度提高。
为了在测定及优化结构时能够考虑在使用大腿假肢时的动态效果，本发明提出：在行走期间测量膝力矩及轴向力，必要时也测量踝力矩，并且基于在步幅上的、即在步持续时间的意义上的力及力矩分析来求得膝力矩或合成力矢量，由此在行走期间的任何时刻可作出关于结构是稳定还是不稳定的陈述。因此可确定在行走期间的站立时相中假肢结构的稳定性，以便由此在评估假肢结构时可一起考虑动态效果。由传感器数据可求得轴向力、膝力矩及踝力矩，由此再求得在矢状面中地面反作用力的矢量。为了在惯性坐标系中更好地检验结果及将相应值精确地配置给一个步的各个时相，本发明提出，在测定当前膝角度的情况下求得合成力矢量，例如通过一个膝角度传感器或一个大腿角度传感器来测定，这些传感器测定相对于铅垂线的绝对角度。在大腿角度已知的情况下可进行从与假肢固定的坐标系到惯性坐标系的转换。但对于结构分析，考察与假肢固定的坐标系就已足够，这种考察可在不考虑当前膝角度的情况下进行，其中，摆动时相的识别可通过轴向力测定来进行。如果轴向力值为零或测量出拉力而非压力，则可假定存在摆动时相。膝角度尤其是可用于估计髋力矩。
此外还提出，测定小腿杆与假脚之间的角度，以便检测脚的跖屈与小腿杆的关系。这是必要的，因为马蹄足调节对假膝关节的稳定性或不稳定性具有很强的影响。通过增大马蹄足角度可在假膝关节内产生过伸展的并且由此起稳定作用的力矩，由此通过改变马蹄足角度可部分地补偿差的后移调节。马蹄足调节尤其是对膝力矩及踝力矩的变化曲线具有大的影响，其中，在马蹄足角度变小时，触发摆动时相所需的伸展力矩变小并且开始建立伸展力矩较晚。马蹄足角度愈大，假脚的脚后跟的负载愈小。
如果要确定出：在行走时的站立时相中合成力矢量在假膝关节的关节轴线的后面移动，即在站立时相中涉及不稳定的结构，则本发明提出，调整或移动关节轴线，直到合成力矢量在关节轴线的前面延伸或直到关节轴线设置在合成力矢量的后面。除膝关节轴线外也可移动假脚的关节轴线，以便达到稳定的假肢结构。作为补充或作为替换方案，也可改变、尤其是同步地改变膝关节的伸展止挡及脚关节的伸展止挡、即背侧止挡。如果脚关节的背侧止挡及膝关节的伸展止挡被彼此相反地调整，则可改变上侧连接件或大腿杆的挠曲，这与转动轴线的移动相比较不导致彼此相对应的结果。大腿杆的挠曲对于静态结构不是理想的，但可考虑用来在站立与行走之间作出区分。因此为了确定结构可进行迭代评估过程，在该迭代评估过程中确定合成力矢量相对于关节轴线的位置并且一直改变假肢结构，直到在行走周期过程中的站立时相中达到足够稳定的结构。如果患者期望动态的结构，则这样调节假肢，使得力矢量直接在关节轴线的前面延伸。但该方法及结构调节系统指示出力矢量在何处延伸，由此可进行假膝关节的合格的且定量检测的、必要时有记录的调节。
尤其是在电子控制的膝关节或脚关节中可有效使用关节轴线的移动或伸展止挡或背侧止挡的变化，其方式是在行走与站立之间作出区分。在行走期间力图尽可能小的后移，以便使力投入降到最小，而在站立时力图安全的后移，以便保证稳定的假肢结构及安全的站立。通过踝力矩传感器及膝力矩传感器来测定当前有效的力矩。可调节的止挡、例如具有相应致动器的可闭锁的液压缸根据所测量的力矩及所测定的矢量位置来调节关节轴线或止挡的最佳位置，其中，借助于经验数据或假肢使用者的个人喜好来预给定待占据的位置。
因为通过改变结构、尤其是通过移动一个或多个关节轴线或止挡来改变假脚的取向，所以本发明提出，在移动关节轴线之前对假脚相对于小腿杆的相对位置作出标记并且在关节轴线移动之后恢复假脚相对于小腿杆的相对位置。由此保证通过调整关节轴线改变的几何关系对脚取向无影响。
用于标记及恢复原来的假脚调节的一个简单方法提出，测定假脚相对于小腿杆的相对位置，其方式是将一个激光指示器固定地设置在大腿杆上。将一个激光束指向假脚并且对投射点作出标记。在关节轴线移位之后在激光指示器未改变的情况下这样调整假脚，使得标记再与激光束重合。取代激光指示器也可使用尤其是光学的其它标记装置。
在关节轴线移动及假脚取向之后也可校正假脚的跖屈调节。为此提出，在关节轴线移动之前从小腿杆起直到假脚画出一个参考线并且在关节轴线移动之后使假脚这样取向，使得该参考线再重合，由此保证假脚如原来那样站立在水平面上。只要参考线与处于膝关节假肢与假脚之间的校准芯的轴线、即在踝区域中重叠，就可在很大程度上避免杆预屈曲方面的错误。参考线可被布置得通过假膝关节的远中的校准轴线。
该方法的一个进一步构型提出，在求得合成力矢量并且给定假肢几何特征的情况下求得当前的髋力矩。在理想情况下，假脚在站立时或站立时相期间仅应具有很小的髋力矩。如果不是这样的情况，则两个髋关节中的力矩不相同，由此出现水平力。
用于调节腿假肢的方法，该腿假肢具有一个假膝关节，该假膝关节使一个用于将腿假肢固定在腿假肢穿戴者上的上侧连接件和一个小腿杆可摆动地彼此连接，在该小腿杆上固定着一个假脚，其中，上侧连接件可相对于假膝关节的关节轴线移位和/或假脚的位置可相对于小腿杆移位，该方法提出：通过一些传感器来测量在假肢使用时的膝力矩及轴向力，由该膝力矩及该轴向力计算出一个合成力矢量；计算合成力矢量到关节轴线的法向距离和相对于关节轴线的位置，检验合成力矢量在矢状面中是位于关节轴线的前面还是位于关节轴线的后面以及位于关节轴线的前面或后面多远并且根据合成力矢量的所测定的位置进行上侧连接件相对于假膝关节轴线的和/或用于该假膝关节的伸展止挡的和/或假脚关节的调整。
这样调节膝关节轴线、脚关节轴线和/或伸展止挡，使得在站立时相期间合成力矢量位于膝关节轴线的前面。
根据本发明的用于测量腿假肢中的、尤其是大腿假肢或髋关节离断假肢中的力或力矩的装置具有一个用于调节假肢结构或检验该调节的假膝关节，该装置提出：存在一个用于与上侧连接件、尤其是大腿杆相连接的上部分及一个与上部分铰接地相连接的下部分，其中，设置有用于将上部分固定在上侧连接件上的连接装置，其中，连接装置优选具有一个可在矢状面中移动地支承在上部分上的适配器并且在连接装置或上部分上安置有一些用于检测膝力或膝力矩的装置。通过本发明装置可检测假膝关节内的起作用的力及力矩并且还可优选通过调节连接装置这样测定或改变关节轴线相对于大腿杆的位置，使得可获得最佳的假肢结构。适配器在此可通过一个夹紧装置固定在上部分上。作为对此的替换方案，设置有例如呈丝杠构型的可从外部接近的调节螺钉，通过这些调节螺钉舒适地使关节轴线相对于上部分或上侧连接件、尤其大腿杆移动，以便可改变假肢结构并且可直接在实践中检验由此获得的关于假肢结构的知识。
本发明的一个构型提出，在上部分与适配器之间设置有一个桥元件和/或承载件，该适配器可移动地支承在其上。在此，桥或承载件优选对力矩刚性地固定在上部分上并且在直接设置在大腿杆上的适配器与上部分之间构成一个中间件，该中间件被相应地装备用于测定在膝关节中起作用的力及力矩。在桥上可构造一个测量梁，在施加以力矩或力时该测量梁在这样的程度上变形，使得例如可通过应变片以大的测量信号来单义地测定起作用的膝力及膝力矩。因此形成双向测量单元的一个便宜的构型。但必须这样确定测量梁的尺寸，使得桥不会失效并且即使达到最大负荷值时也保持其构造。优选这样构造适配器或适配器连同桥及承载件，使得安装高度相应于在假肢结构调节之后所使用的连接装置的安装高度。在该方案中还提出，在测定出最佳假肢结构之后将本发明装置除去并且由一个常规的连接装置来代替。
下面借助于附图来详细描述本发明的实施例。附图表示：
图1一个带有设置在其中的传感器的腿假肢的示意性视图；
图2在根据图1的结构中作用力的视图；
图3力矩和力情况以及角度的立体视图；
图4图3的一个示意性视图；
图5膝力矩变化曲线与后移量之间的关系；
图5a调节伸展止挡的示意性视图；
图6恢复脚位置的示意性视图；
图7恢复跖屈的示意性视图；
图8在组装好的状态中根据本发明的装置的一个实施例；
图9图8的一个变型方案的转动了的视图；
图10该装置的一个俯视图；及
图11沿图10的A-A的一个剖面视图。
图1中示出了一个具有大腿杆2的腿假肢1，该大腿杆可固定在一个未示出的大腿残肢上。在大腿杆2上固定着一个膝关节3，该膝关节可绕一个膝轴线31摆动地被支承着。在假膝关节3上固定着一个小腿杆4，该小腿杆使膝关节3与一个假脚6通过一个耦合部位5相连接。在膝关节3中安置有一个用于测量膝力矩MK的传感器10，其中，传感器10的测量轴线31相应于膝3的关节轴线。膝角度Φ既可通过传感器10也可通过另一个例如处于小腿杆4中的传感器来测定。作为大腿杆2替换方案，也可设置一个与骨组合的上侧连接件，该上侧连接件使膝关节3与大腿残肢相连接。在髋关节离断的情况下不存在大腿残肢，由此，从膝关节3到髋关节的连接部分被视为上侧连接件。
为了确定踝力矩MT，在小腿杆4与假脚6之间的连接区域中设置有一个传感器11，该传感器用于测量在小腿杆4内部起作用的轴向力FAX及踝力矩MT，传感器11的测量轴线51平行于膝轴线31。
图2中绘入了高度和长度以及力和力矩的取向，踝力矩传感器11或传感器轴线51的高度用HS标记。
膝轴线31到踝力矩传感器11的测量轴线51的距离用LT标记。踝力矩MT与膝力矩MK一样逆时针为正地绘入，同样，小腿杆4中的轴向力FAX向上作用、即在朝膝关节3的方向上假定为正。
图3中以立体视图示出了其它作用力，其中，一个接触力FK被假定为地面反作用力FGRF，该地面反作用力根据图4中的坐标系总是被视为在y方向上为正地起作用。如果大腿杆2逆时针摆动一个角度Φ，则一个合成力FR与接触力FK相反作用，其中，由作为力矢量FR与膝轴线31的法向距离的距离λ可导出：假膝关节3的瞬态结构是稳定还是不稳定。该模型的陈述适用于任何考察的坐标系，即也适用于与小腿固定的坐标系。只要对髋的情况估计不是必需的或不是感兴趣的，就不需要膝角度信息。
在图4中所示的脚后跟以假肢纵向轴线与铅垂线之间的角度ξ踩踏的状况中λ为负，由此，合成力矢量FR在矢状面中位于关节轴线31的后面。假膝关节3由此应是稳定的。为了可提供一个稳定的假肢结构，关节轴线31在矢状面中必须在负的x方向上移位。由此，关节轴线31的后移对于膝力矩、踝力矩及轴向力的变化曲线具有重要影响。
在稳定的假肢结构中，膝力矩在站立时相中在给定时刻基于当前的机械特征、即基于当前的杠杆长度而应与后移量线性相关。如果假肢结构非常不稳定，则假肢穿戴者必须通过施加髋伸展力矩来主动防止假肢在其下面向外弯曲。这在理论上起到减小站立时相中的最大膝力矩的作用。原则上应这样构造假肢，使得可实现站立时相屈曲，因为由此减小假肢置于地面上时的接触冲击。出于该原因，假肢结构不应过远地后移，以便可实现一定的屈曲力矩，但不迫使假肢穿戴者主动防止假肢进一步向内弯曲。但在一种假肢结构中应接受假肢使用者的个体愿望。在站立时相中允许的屈曲力矩很强地服从于个体差别，这种个体差别也经受动态的影响，由此，关节轴线的最佳取向通常不能以静态状态中的取向来进行，而是迄今必须通过一系列麻烦的试验来测定。通过根据本发明的方法及根据本发明的装置可显著缩短这种调节过程。
图5中示例性地示出了在一个步态周期上膝力矩变化曲线与后移量之间的关系。时间在此被归一化为按百分比计算的步幅，其中，100％相应于一个完整的步态周期。在第二水平轴线上以毫米为单位示出了关节轴线相对于一个安装基准线、即从小腿杆中心到假脚心的连接线的后移量。当膝力矩为零时存在从一个稳定的假肢结构到一个不稳定的假肢结构的过渡。在正的膝力矩的情况下获得不稳定的假肢结构。在从稳定的结构到不稳定的结构过渡时获得一个稳定边界值，该稳定边界值是用于从站立时相屈曲起调节假肢结构的有意义的标准值。如果该稳定边界值的位置已知，则可容易地接受假肢使用者的个体要求，其方式是在期望的稳定结构的情况下使假肢后移，在期望的动态结构的情况下可进行前移。
对假肢结构稳定性有影响的另一个参数是马蹄足调节量。通过以更大的跖屈增大马蹄足角度来在膝中产生过伸展的并且由此起稳定作用的力矩。原则上可通过改变马蹄足调节量来补偿次最佳的后移调节，其中，在马蹄足角度大的情况下假膝关节很早就过伸展。触发摆动时相所需的伸展力矩则很大并且必须被施加相对长的时间。马蹄足角度愈小，触发摆动时相所需的伸展力矩则愈小，其中，开始建立伸展力矩也较晚。并且马蹄足角度对假肢承受负荷期间的膝力矩变化曲线具有影响，其中，马蹄足角度调节的目的在于：提供尽可能均匀的膝力矩变化曲线。
为了可以在使用期间检验假膝关节的调节，需要在站立时相期间的任何时刻或检测时刻求得合成力矢量FR与膝轴线31的法向距离λ。为了获得法向距离λ，需要求得合成力矢量FR或地面反作用力FK的取向及作用点。因为为了评价在站立时相中是存在假肢结构的稳定状态还是不稳定状态仅需考察在矢状面内部的移位，所以存在一个面的问题。由踝力矩传感器11及用于测定轴向力FAX的传感器和用于测定膝力矩MK的传感器10以及先前测定的长度HS和LT可求得合成力矢量FR或对应的接触力FK的位置及取向。在此情况下，在膝关节3上方所发生的全部可归结为合成力FR，这尤其意味着：不考虑主动施加的髋力矩MH并且可忽略地面反作用力FGRF的水平分量对踝力矩MT的影响。当假肢结构不是极其不稳定时，可正确地作出髋力矩MH可被忽略的假设。为了可考虑髋力矩MH，必须设置至少一个另外的传感器，这使得投入过高。
为了可估计髋力矩MH，可通过髋关节上的力矩平衡在求得了接触力FK的情况下用MH＝L2*FK及关系式L2＝LF·sin(Φ-α)+λ来进行计算，其中，LF作为所测量的大腿长度，L2作为合成力矢量与髋力矩MH的作用点在膝角度Φ下的距离。为了可计算踝力矩传感器5的高度上的有效的杠杆长度L1，由所测量的踝力矩MT和小腿杆中的轴向力FAX来构成商。杠杆长度L1描述力引入点与踝关节在踝力矩传感器11的高度上的距离。踝关节上的力矩平衡表达为MT＝-L1×FK。
为了明确计算接触力FK的垂直分量，对方程式MT＝FAX·L1-FKX·HS相应求解。膝力矩MK相应于法向距离λ与接触力FK的负乘积。由小腿杆4上的力平衡FKcos(α)+FAX＝0及几何关系sin(α)＝(λ-L1)/LT得到一个非线性方程组，由该非线性方程组可计算出所需要的值。
在此，角度α是力矢量与假肢纵向轴线之间的角度。FKX及FKY是X方向及Y方向上的接触力分量。在一个计算机中进行所需的参量FKX、FKY、L1及λ的计算，将几何参量和尺寸以及所测量的力矩、角度及力输入到该计算机中。当前的测量值可通过一个接口发送到计算机中，所述尺寸可手动地输入。地面反作用矢量FGRF或接触力矢量FK与膝轴线31的法向距离λ可在站立时相的任何时刻计算，由于该事实，也可在站立时相的任何时刻测定：是存在稳定的假肢结构还是存在不稳定的假肢结构。存在稳定的结构还是存在不稳定的结构可由所测定的距离与一个用于稳定的结构或不稳定或者说动态的结构的确定距离比较来进行。
为了进一步优化假肢结构，必须这样选择马蹄足调节量，使得在站立时力矢量延伸通过脚心。这可通过一个摇摆装置来实现，装带假肢的人这样站立在该摇摆装置上，使得板中心位于假脚的期望的负荷引导位置上。借助于板上的一个标记可使脚心放置到转动点上，其中，脚后跟及足尖必须于该标记相同远地间隔开。在放松地站立时一直改变跖屈，直到板处于平衡并且在一个安置在标记下方的棒上摇摆。一达到平衡，力原点就位于脚心中。
在实施了跖屈调节及测量假肢内部的力矩和力并且测定假肢结构特性之后，使关节轴线在矢状面中向前或向后移动一个数值λ′。可计算在站立时相屈曲时在膝关节3中达到用M′表示的目标力矩所需的移动量λ′。作为替换方案，可通过伸展止挡反向变化arctan(λ′/LT)来进行移动。
图5a中示出了一个腿假肢的示意性视图，在该腿假肢中，大腿杆2通过具有关节轴线31的假膝关节与小腿4相连接。小腿4在其远中端部上承载一个假脚6，该假脚可通过关节轴线61摆动并且必要时可调节地固定在小腿杆4上。在小腿杆4与大腿杆2之间存在一个可调节的伸展止挡24，该伸展止挡由一个箭头指示。该伸展止挡24可变化，例如这样变化，使得假脚6进一步前移。于是假脚6位于虚线所示的位置6′中，而小腿杆4′在行走方向上向前摆动。膝关节3的于是被占据的伸展止挡24′已被适配来根据合成力矢量的所测定的位置实现稳定的或动态的结构。同时，或者可同步地调节假脚6的背侧止挡46。于是存在的背侧止挡46′引起脚位置的适配。伸展止挡24、46的调整可被电子控制地通过致动器、例如可锁止的液压缸来实现。由此可与不同的假肢使用者或不同的使用条件来适配。也可在小腿4相对于关节轴线31移动时自动地校正假脚位置，由此可按照假肢使用者的意见根据实际存在的假肢结构、使用条件及假肢在假肢使用者上的位置来实现一个假肢结构。
为了在通过膝轴线3的调整来适配后移之后如以往那样对脚位置取向，如图6中所示，在调整之前通过一个固定在大腿杆2上的激光指示器7在假脚6的上侧上施加一个光斑并且对其作出标记。接着使关节轴线3移动计算出的数值λ′。在移动之后一直转动假肢，直到所投影的点又与标记重叠。
在后移之前也应检查假脚6的马蹄足调节或跖屈。这有利地在如上所述假脚取向之后通过激光指示器来进行。在原来的跖屈恢复时松开踝棱锥9上的螺钉，假肢穿戴者舒适地站立，以便可使该系统下沉并且使鞋底紧密贴靠在地面上。然后再拧紧螺钉。作为替换方案，也可使用上述摇摆件来调节跖屈或在后移之前在杆4及假脚6上画出一个连续的参考线9。在后移之后使可能情况下彼此错位的线部分彼此对准地取向，由此使原来的马蹄足调节恢复。在第一次后移、假脚6取向及跖屈校正之后，假肢结构重新在多个步态周期上在一个平面上得到评估并且必要时得到校正。
最后检查所出现的最大负荷。只要达到了令人满意的调节，就可通过一个调节得适合的移动适配器来代替假膝关节3中的力矩传感器。
在此有利地根据图8来构造力矩传感器，在该力矩传感器中设置有一个用于安置到大腿杆中的棱锥接收器30。棱锥接收器30通过一个在图10中详细示出的夹紧装置32在期望位置中固定在一个承载件34上。棱锥接收器30如通过双箭头所指示的那样可沿箭头轴线移动，其中，棱锥接收器30通过一个楔形导向装置在纵向轴线上保持不可变化。在棱锥接收器30上设置有一个用于激光指示器7的保持件17。激光指示器7及保持件17设置在腹侧，其中，保持件17可绕一个转动轴线摆动地支承在一个横向面中。激光指示器7绕一个轴线的扭转也被支承在矢状面中。夹紧装置32通过一些可通过位于矢状面中的孔33被接近的夹紧螺钉39′松开和锁止，由此，棱锥接收器30可移位地可固定在承载件34上。棱锥接收器30、承载件34及桥元件35构成用于固定未示出的假膝关节上部分与大腿杆的连接装置。
在该承载件34上固定着一个桥元件35，该桥元件又固定在膝关节的未示出的上部分上。在该桥元件35上施加有如图9中所示的应变片37，以便测定作用在假膝关节3上的力及力矩。应变片37在图8中由一个保护覆盖装置36保护。桥元件35构成测量梁，出于位置原因以张开的腿朝远中取向。为了实现桥元件35或测量梁尽可能均匀地变形，该测量梁铰接地与假肢上部分相连接。为此在与假肢上部分的连接部分上构造有一个转动铰链38及一个滑动铰链38′，其中，转动铰链38允许由于弹性变形引起的扭转，而滑动铰链38′允许纵向补偿并且由此防止纵向应力。在上部分上的支承装置设置在转动轴线31下方。
图9以后视图示出了带有应变片37的力矩传感器，这些应变片设置在关节轴线31与滑动铰链38′或转动铰链38之间。
图10中以带有部分剖面的俯视图示出了夹紧装置32，该夹紧装置通过夹紧螺钉39′来使一个夹紧楔39移动。如果配置给激光指示器7的夹紧螺钉39′被旋入，则通过夹紧楔39在朝冠状面的方向上施加一个力，由此使在此构造成移动适配器的棱锥接收器30固定在承载件34上。通过夹紧螺钉39′的反向转动运动使夹紧楔39在另一个方向上移动并且与此相应地使夹紧松开。在此这样构造夹紧螺钉39′，使得可从两侧接近。通过夹紧螺钉39′的相应支承可实现：所述固定或夹紧的打开以及闭合都可从两侧实现。
在保持件34的上侧上构造有插接器40或接口，这些插接器或接口可实现读出传感器数据和传送给一个分析处理装置、例如计算机。在图11中示出了一个剖面A-A，该剖面构造在冠状面中。在其中可看到承载件34中的棱锥接收器30的楔形导向装置，也可看到带有夹紧螺钉39′及与PC的接口40的夹紧装置32。
在成功评估假肢结构之后，可通过用于将假膝关节3固定在大腿杆2上的传统适配器来替换具有棱锥接收器30、承载件34、桥元件35及应变片37的用于检测膝力矩的整个装置。为此，该装置的尺寸构造得与传统适配器的尺寸一样。也可持续地使用所述的装置，其中，测量值持续地由计算机分析处理并且必要时为了控制减振装置而被分析处理。在预设置的替换中，数据通过接口40传输给一个计算机，该计算机计算棱锥适配器3相对于关节轴线31的移位必须进行多少距离，以便获得稳定的、中性的或动态的结构。调整的尺度或当前的安装状态可在一个显示器上输出。
作为所述实施形式的替换方案，也可设置及使用其它膝力矩传感器。

Claims (26)

1.用于检验腿假肢的调节的方法，该腿假肢具有一个假膝关节，该假膝关节使一个用于将该腿假肢固定在腿假肢穿戴者上的上侧连接件和一个小腿杆可摆动地彼此连接，在该小腿杆上固定着一个假脚，其中，该上侧连接件可相对于该假膝关节的关节轴线移位，其特征在于：通过一些传感器来测量在假肢使用时的膝力矩及轴向力，由该膝力矩及该轴向力计算出一个合成力矢量；计算该合成力矢量到该关节轴线的法向距离和相对于该关节轴线的位置，检验该合成力矢量在矢状面中是位于该关节轴线的前面还是位于该关节轴线的后面以及位于该关节轴线的前面或后面多远。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：计算该合成力矢量与作用在该上侧连接件上的作用点。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：确定该合成力矢量到该关节轴线的法向距离。
4.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：通过一个踝力矩传感器来检测踝力矩；在将该踝力矩、该膝力矩、该轴向力及小腿杆长度考虑在内的情况下确定该合成力矢量。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于：由该踝力矩与该小腿杆中的轴向力的商来计算该合成力矢量的力作用点。
6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：在行走期间测量该膝力矩及该轴向力。
7.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：在得知相对于铅垂线的当前膝角度和/或大腿角度的情况下求得该合成力矢量。
8.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：求得该小腿杆与该假脚之间的角度并且在检测所求得的角度的基础上计算该膝力矩和/或该踝力矩。
9.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：由传感器数据求得轴向力、膝力矩及踝力矩并且由该轴向力、该膝力矩及该踝力矩求得在矢状面中地面反作用力的矢量。
10.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：当在站立时相中合成力矢量处于该关节轴线的后面时，将该关节轴线一直移动到该合成力矢量的后面。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于：在移动该关节轴线之前对该假脚相对于该小腿杆的相对位置作出标记，在该关节轴线移动之后恢复该假脚相对于该小腿杆的相对位置。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于：确定该假脚的所述相对位置，其方式是通过一个固定地设置在该大腿杆上的激光指示器将一个激光束指向假脚，对投射点作出标记并且在该关节轴线移位之后使该假脚上的标记再与该激光束重合。
13.根据权利要求10至12中一项的方法，其特征在于：在关节轴线移动之后校正该假脚的跖屈调节。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于：为了校正假脚跖屈调节，在关节轴线移动之前从该小腿杆起在该假脚及该小腿杆上画出一个参考线并且在该关节轴线移动之后使该假脚这样取向，使得该参考线再重合。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于：将该参考线布置得通过该假膝关节的校准轴线。
16.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：在求得该合成力矢量并且给定假肢几何特征的情况下求得当前的髋力矩。
17.用于调节腿假肢的方法，该腿假肢具有一个假膝关节，该假膝关节使一个用于将该腿假肢固定在腿假肢穿戴者上的上侧连接件和一个小腿杆可摆动地彼此连接，在该小腿杆上固定着一个假脚，其中，该上侧连接件可相对于该假膝关节的关节轴线移位和/或该假脚的位置可相对于该小腿杆移位，其特征在于：通过一些传感器来测量在假肢使用时的膝力矩及轴向力，由该膝力矩及该轴向力计算出一个合成力矢量；计算该合成力矢量到该关节轴线的法向距离和相对于该关节轴线的位置，检验该合成力矢量在矢状面中是位于该关节轴线的前面还是位于该关节轴线的后面以及位于该关节轴线的前面或后面多远并且根据该合成力矢量的所求得的位置进行该上侧连接件相对于该假膝关节轴线的调节和/或用于该假膝关节的伸展止挡的调节和/或假脚关节的调节。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于：这样调节该膝关节轴线、该脚关节轴线和/或这些伸展止挡，使得在站立时相期间该合成力矢量位于该膝关节轴线的前面。
19.用于测量腿假肢中的力或力矩的装置，该腿假肢具有一个假关节，该假关节具有一个用于与上侧连接件相连接的上部分及一个与该上部分铰接地相连接的下部分，该上侧连接件用于固定在假肢穿戴者上，其中，在该上部分上设置有用于将该上部分固定在该上侧连接件上的连接装置，其特征在于：在所述连接装置(30，34，35)或该上部分上安置有一些用于检测膝力或膝力矩的装置(37)。
20.根据权利要求19的装置，其特征在于：所述连接装置(30，34，35)具有一个可在矢状面中移动地支承在该上部分上的适配器(30)。
21.根据权利要求19或20的装置，其特征在于：该适配器(30)通过一个夹紧装置(32)固定在一个保持件(34)上。
22.根据权利要求19至21中一项的装置，其特征在于：在该上部分与该适配器(30)之间设置有一个承载件(34)和/或桥元件(35)，该适配器(30)可移动地支承在该承载件和/或该桥元件上并且该承载件和/或该桥元件固定在该上部分上。
23.根据权利要求19至22中一项的装置，其特征在于：在该桥元件(35)上安置有一些用于测定起作用的膝力及膝力矩的应变片(37)。
24.根据权利要求19至23中一项的装置，其特征在于：该适配器(30)或该适配器(30)连同该承载件(34)和/或该桥元件(35)具有一个安装高度，该安装高度相应于在假肢结构调节之后所使用的连接装置的安装高度。
25.根据权利要求19至24中一项的装置，其特征在于：在所述连接装置(34，35)上固定着一个用于标记装置、尤其激光指示器(7)的承载件(17)。
26.根据权利要求19至25中一项的装置，其特征在于：该上侧连接件构造成大腿杆。
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