CN110621225B - 用于确定在假肢的结构中的错位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于设置假肢和/或矫形装置或者用于确定下肢的假肢或者矫形装置的结构中的错位的方法，其具有以下步骤：a.采集至少一个传感器的第一测量数据，该至少一个传感器固定在人的身体部分上，其中，所述第一测量数据对应于人的第一运动状态，b.采集至少一个传感器的第二测量数据，该至少一个传感器固定在人的身体部分上，其中，所述第二测量数据对应于人的第二运动状态，和c.评估所述第一测量数据和第二测量数据。

Description

用于确定在假肢的结构中的错位的方法

技术领域

本发明涉及一种用于设置假肢和/或矫形装置和/或用于确定在假肢和/或矫形装置的结构中的错位的方法以及一种具有至少一个传感器和电子数据处理装置的系统，所述电子数据处理装置设置用于执行这类方法。

背景技术

假肢、尤其腿假肢的构造必须谨慎地实施并且尤其个性化地与相应的病人相匹配。这不但适合用于大腿截肢者(经股骨，transfemoral)，而且适合用于小腿截肢者(经胫骨，transtibial)，所述小腿截肢者还具有在要照料的腿上的自然膝关节。这自然也适用于其它假肢。在此，假肢构造必须实现为使得例如产生尽可能自然的步态，使得假肢的穿戴者不必作出不舒服的、不习惯的或者不自然的运动，以控制假肢。同时，必须确保在尽可能多的情形下通过假肢帮助其穿戴者获得尽可能高的安全性。

按传统地实施一种在站立的病人身上实施的静态构造和一种在病人步行期间的动态假肢构造。对于静态构造存在着给实施构造的矫形外科技术人员提供客观的测量数据的系统和平台，通常还基于非常主观的数据实施动态的构造，主管的矫形外科技术人员例如在观察步态时自己求取所述非常主观的数据。尤其不利的是，例如由于空间上的狭窄，外科矫形技术人员不能占据所需要的角度并且例如不能在步行期间从侧面观察病人。

为了改进动态的假肢构造的质量，有利的是，能够提供一种系统，其中能够将能采集所需要的测量值的不同传感器固定在病人身体的不同位置上和/或假肢的不同位置上。相应的传感器能够例如测量惯性数据(例如绝对角或相对角，例如膝关节角、加速度或速度)，所述惯性数据提供关于步态和现有的假肢构造的客观消息。为了产生可靠的数据必要的是，尽可能准确地了解传感器在身体或假肢上的取向并且实现这种取向和/或定位在步行和动态分析期间尽可能少地改变、优选完全不改变。

从DE 10 2012 009 507 A1已知例如用于确定下肢的假肢结构中的错位的一种系统和一种方法，其中，将被照料的肢体的惯性测量数据和由此得出的尺寸与未被照料的肢体的相应尺寸相比较并且以此方式尤其识别出对称性并且必要时能够提高对称性。从US2010/0131113 A1已知一种方法，其中，采集测量数据，其方式是能够拍摄病人。接着将这些数据优选实时地与存放在数据库中的数据比较，将例如可能的错位和它们对运动的影响存放在数据库中。因此，将被采集的测量值与设定值比较，以发现错位。

发明内容

然而，经验表明，尽管存在着这些方法，却不能实现或只能困难地实现优化的假肢构造。此外，尤其是在将所采集的测量值与存放在数据库中的数据比较的情况下，与病人的身体上的实际情况的个性化匹配变得困难或者变得不可能。

因此，基于本发明的任务是：说明一种方法和一种系统，借助所述系统能够更好地、更客观地和更全面地揭示并且因此相应地补偿在假肢的结构中的错位。在此，错位尤其理解为矫形装置和/或假肢的所有非优化地调整的参数。这能够是单个的构件相对彼此或者相对于人的身体的位置、运动区域(例如关节的摆动区域)、减振、运动阻抗，但是也能够是单个的构件(例如人造的脚或膝关节)的、可能对于被相应观察的人的非优化选择。

本发明通过一种用于设置假肢或者矫形装置或者用于确定下肢的假肢或者矫形装置的结构中的错位的方法解决，该方法具有以下步骤：a)采集至少一个传感器的第一测量数据，该至少一个传感器固定在人的身体部分上，其中，第一测量数据对应于人的第一运动状态，b)采集至少一个传感器的第二测量数据，该至少一个传感器固定在人的身体部分上，其中，第二测量数据对应于人的第二运动状态，和c)评估第一测量数据和第二测量数据。

基于本发明的认识是，对于优化的假肢构造通常必要的是在不同的运动状态下采集并且同时评估传感器的测量数据。在此，第一运动状态和第二运动状态相互不同。以此方式获得信息，所述信息不能通过对两种运动状态中的仅一种的测量数据的简单评估获得。在此，自然必要的是，两种运动状态相互不同。

根据本发明的方法能够完全地由计算机或者电子数据处理装置执行，只要所述计算机或者电子数据处理装置具有对所采集的第一和第二测量数据的访问权。所采集的第一和第二测量数据由相应的至少一个传感器传送给电子数据处理装置并且有利地存储在电子数据存储器中。

在一种优选的构型中，以第一测量数据为基础选择第二运动状态。优选地，首先评估第一测量数据。在此，已经能够求取存在错位的证据，所述错位能够通过在第二运动状态中的测量证实、确认或者反驳。因此，通常有利的是，首先选择第一测量数据，以选择优化的第二运动状态，从而能够借助第二测量数据解开来自第一测量数据的、还存在的不清楚和/或多义性。

对此替代地，自然也可行的是，所选择的第一运动状态对应于固定的第二运动状态。如果第一运动状态为例如向上爬楼梯，则能够有意义的是，对应向下爬楼梯或者在斜的平面上(即在向上或者向下的斜坡上)行走。通过这类固定对应关系能够由测量数据求取多个不同的错位。当第一运动状态仅能够对应于唯一的第二运动状态时，固定对应关系是有意义的。一旦在这里出现多义性并且对于来自第一测量数据的评估的不同评估结果会随之产生不同的第二运动状态，则这类的固定对应关系不再是有意义的。

此外，对于确定的假肢和/或病人来说有意义的是，使用多于两个运动状态并且在这些多个运动状态的每个中采集单独的测量数据。在这种情况下有利的是，选择固定顺序的不同运动状态并且使相应采集的测量数据对应于相应当前的运动状态。

优选地，所选择的第二运动状态通过通信装置、尤其通过音频信号和/或触觉信号和/或视觉信号显示。因此，能够用以执行方法的设备具有通信装置、例如显示屏或者显示装置，所述显示装置例如能够以不同的彩色的LED、灯或者另外的显示元件的形式存在。自然也能够存在扬声器，通过所述扬声器能够发射音频信号，例如所说的话语。优选地，通信装置还具有麦克风，从而能够语音输入指令或者指示。在对第一测量数据评估并且基于这种评估求取第二运动状态之后，设备的使用者、例如矫形外科技术人员通过通信装置被告知第二运动状态是哪个。然后，例如通过通信装置或者通过矫形外科技术人员要求病人占据下一个运动状态并且例如爬楼梯、更快速地或者更缓慢地行走、站着或者坐下。然而，在此要注意，所述方法能够无关于不同运动状态的实际实施而由人执行。与第二运动状态实际上是否被占据并且恰当地实施无关地，将根据要求由通信装置求取的测量数据对应于第二运动状态。如已经阐述地，所述方法能够完全地由具有对至少一个传感器所采集的测量数据的访问权的计算机执行。

有利地，由第一测量数据识别出第一运动状态和/或由第二测量数据识别出第二运动状态。这能够例如通过下述方式实现：将确定的测量数据变化曲线、例如在行走时的膝关节角变化曲线存放在电子数据存储器中。接着，将所采集的测量数据与一系列这些不同的运动模型和数据变化曲线比较直至找到一致为止。相应的运动状态被识别为第一运动状态或者第二运动状态并且相应地对应于测量数据。

优选地，在对第一测量数据和第二测量数据评估之后求取校正措施并且优选借助于通信装置将其输出。这种校正措施涉及假肢构造并且能够例如在于脚部相对于小腿和/或相对于膝关节的移动或者在于假肢的单个构件相对彼此的另外的定位。然而，这种校正措施至少也能够在于或者仅仅能够在于：用另外的构件替换在矫形装置或者假肢中所使用的构件并且例如用另外的假肢脚部替换在腿假肢中使用的假肢脚部。由此能够确保，假肢或者矫形装置的穿戴者不仅得到和能够使用优化地构造的假肢或者矫形装置，而且也得到和能够使用由单个构件的尽可能优化的组合组成的假肢或者矫形装置。

优选地，将校正措施通过通信装置向假肢或者矫形装置的构件传送。这能够有线地或者无线地(例如通过无线电、WiFi或者蓝牙)进行。矫形装置或者假肢的构件优选设置用于：转化相应的信号并且实施包含在其中的校正措施作为对所接收的信号的反应。这能够例如通过弯屈阻抗的提高或者降低、构件位置的改变或者减振的调整来实现。对安全性有关的改变和/或校正措施优选由人、例如矫形外科技术人员确认。

校正措施优选尽可能是具体的，从而所述矫正措施能够被矫形外科技术人员轻易地实施。校正措施能够例如包括下述指示：哪个螺钉或者哪个调整机构应向哪个方向转动多远或者以哪种方式调整。

对校正措施附加地或者替代地，也能够输出训练建议，以便使人获得具有假肢或者矫形装置的优化的情况。

优选地，在评估第一测量数据和第二测量数据时，考虑矫形装置或者假肢的技术特性和/或界限和/或人的运动范围和/或限制。如果例如所使用的假肢膝关节不能够实现站立阶段弯屈，则在评估测量数据时考虑这一点。在这种情况下，自然没有意义的是，通过校正措施尝试实现站立阶段弯屈。然而，如果所述站立阶段弯曲被认为是有利的和/或必要的，则校正措施取而代之地包括膝关节的替换。也优选地考虑人的运动限制、例如受限的运动范围，以便通过所述方法实现假肢或者矫形装置的尽可能优化的和个性化确定的构造。这些数据优选存放在数据库中并且能够例如手动地输入。应理解，电子数据处理装置对所述数据库具有访问权。

所使用的构件或者病人的这类界限优选在执行该方法之前查询并且存放在数据库中，电子数据处理装置对所述数据库具有访问权。对此替代地，所述界限也能够通过数据传输例如被存储器介质录入和存储或者在线地录入和存储。

有利的是，存放具有矫形装置或者假肢的人的生物力学模型并且根据第一测量数据和/或第二测量数据对其给定参数，然后使用该模型，以便由运动学的数据计算出动力学的数据。

有利地，第一测量数据和/或第二测量数据至少也来自固定在人的不被照料的肢体上的传感器。优选地，一部分固定在人的健康的(即不被照料的)身体部分上，而另一部分固定在被照料的身体部分上，即固定在假肢自身上。优选地，由第一测量数据和第二测量数据求取步态的对称性。在本发明的框架下，布置在假肢上的传感器也被视为固定在人的身体部分上。在此，身体部分不但理解为人的自然身体部分而且理解为人穿戴的矫形装置或者假肢的构件。

合适的传感器是例如角度传感器、惯性传感器、压力传感器、力传感器和/或力矩传感器、视频传感器或者图像传感器。通过不同的传感器和/或不同的运动状态的数据组合获得在没有这种组合的情况下不能获得的新的知识。优选使不同来源的数据合并。

以此方式，不但能够采集被照料的而且能够采集不被照料的肢体的测量数据并且将其相互比较。这尤其对于对称性考虑和对称性测量有很大优点。这涉及例如步长或者双步长以及步伐持续时间或者双步伐持续时间的测量。也能够以此方式对两个肢体求取行走速度、在站立阶段期间的最大膝关节角或者在推进阶段期间的最大膝关节角并且根据对称性将其相互比较。如果在此应识别出不对称性，这能够是相应的校正措施的标志。由至少一个传感器能够求取的另外的量是例如由病人实施的环转类型、在步伐的推进阶段中的最大离地间隙、在站立阶段中的最小膝关节角以及站立阶段和/或推进阶段在步态周期中的百分比的比例，其中，尤其考虑持续时间。自然也能够求取终止、路段长度和例如膝关节角速度这样的其它参数。在评估测量数据期间，能够由这样所求取的直接来自传感器的原始测量数据求取另外的被推导的量、尤其时间导数或者相对角。优选将所有这些数据和测量数据作为评估的基础，以确保尽可能优化的假肢构造。

优选地，第一运动状态或者第二运动状态为站立、缓慢行走、快速行走、向上或者向下爬楼梯、沿着斜坡向上或者向下行走、站或者坐、站起或者坐下或者就地小跑(腿交替地抬起)。加速度也是这类的运动状态。有利地，第一运动状态和第二运动状态也在地面状况或仅仅在地面状况方面不同。在此，第一运动状态的运动(例如在平地上行走)与第二运动状态的运动相比在不同的地面铺层上实施。这些运动能够例如在硬的地面(例如石块、混凝土或者木材)上执行，或者在软的地面(例如沙子、森林地面、草地或者地毯地)上执行。

在评估第一测量数据和第二测量数据时，优选将它们与所存放的参考数据相比较，所述参考数据优选存放在电子数据存储器中。这能够涉及另外的人的数据，例如具有相同疾病或者障碍和/或相同的矫形装置或假肢的另外的病人的数据。

此外，本发明借助具有用于固定在人的身体部分上的至少一个传感器和电子数据处理装置的系统解决所提出的任务，所述电子数据处理装置设置用于执行在这里所说明的方法，其中，该系统优选具有通信装置，所述通信装置尤其构造为显示屏。在此也适用的是，布置在假肢或者假肢的构件上的传感器被视为人的身体部分上的传感器。

电子数据处理装置优选地设置用于自主地求取和执行合适的功能测试。已知的测试是例如“行走计时测试(Timed up and go test，TUG)”、“功能性伸展试验(functionalreach test，FRT)”、“2分钟步行测试(2minutes walk test，2MWT)”或者“四方步测试(foursquare step test，FSST)”。

由在构成第一运动状态的行走时和在构成第二运动状态的小跑时所采集的测量数据能够确定脚部的平行度(脚部相对彼此的位置)以及步长对称性和站立阶段持续时间的对称性。如果所有这些参数(所述参数不能从仅一种运动状态的数据而全部获得)已知，则能够例如判断屈肌收缩。

为了能够判断推进阶段伸展和推进阶段弯屈，优选采集在缓慢行走(第一运动状态)时和加速(第二运动状态)时的测量数据。

如果在第一运动状态期间确定人通过另外的运动尝试补偿错位，则第二运动状态也能够是相同的运动(例如行走)的“放松的”执行。

优选地，通过一种方法识别出在其上固定有至少一个传感器的身体部分。该方法构成独立的发明或者能够与其它在此所说明的特征组合地使用。

该任务通过一种方法解决，其中，至少一个传感器固定在人的身体部分上，所述至少一个传感器将包括测量数据和个性化的传感器标志的信号发射到电子数据处理装置上，并且电子数据处理装置确定在其上已布置或者能布置传感器的身体部分，并且所述至少一个传感器的测量数据对应于该身体部分。这种对应优选自动地进行。为此，优选电子数据处理装置识别出个性化的传感器标志。

在此，身体部分不但理解为人的自然身体部分而且理解为人穿戴的矫形装置或者假肢的构件。

通过所述方法使由传感器发射出的、尤其包括测量数据的信号对应于其上具有传感器的正确的身体部分。以此方式实现一种客观的测量值检测，所述客观的测量值检测允许客观的动态假肢构造并且因此将导致不同的假肢的更好质量。此外，至少一个传感器能够对应于不同的身体部分，这通过电子数据处理装置识别出或者能够求取，从而相应的传感器能够在不同的病人身上使用在不同的身体部分上。因此，尤其对于将多个传感器布置不同的身体部分上的情况，一方面省去了对单个的身体部分维持大的数量的传感器的必要性，并且另一方面省去了复杂化的和费事的方法：借助所述方法必须确保相应的传感器总是固定在为此所设置的身体部分上。这一方面对于矫形外科技术人员是费事的和不切实际的并且另一方面是易出错的。这些缺点通过根据本发明的方法避免。

在一种优选的构型中，至少一个传感器在要求之后才发射个性化的传感器标志。这种要求优选通过相应的控制信号进行，所述控制信号由电子数据处理装置发射并且由至少一个传感器探测。如果使用多个传感器，则控制信号优选包括关于使哪个传感器响应并且应传送其个性化的传感器标志的信息。

替代地，至少一个传感器也能够具有操纵装置，例如按钮。如果操纵装置被操纵，则传感器发射其个性化的传感器标志，所述个性化的传感器标志由电子数据处理装置探测。

在本方法的一种优选的构型中，电子数据处理装置配有至少一个探测器，所述至少一个探测器探测传感器的信号的至少一部分，其中，电子数据处理装置由所探测的信号、尤其由方向或者位置(个性化的传感器标志从所述方向或者位置发射)或者由测量数据的时间变化曲线确定身体部分。

传感器标志能够例如通过可见光发射。这能够有利地通过至少一个LED、优选多个LED实现，所述LED特别优选地发射出不同色彩的光。在此，个性化的传感器标志能够包括(由闪光频率、色彩、强度和/或模型组成的)组合、确定的顺序或者由这些参数中的一个或者多个组成的代码。如果所述个性化的传感器标志由传感器发射，则其能够被相应的探测器检测，所述相应的探测器配属于数据处理装置并且在所提到的实施例中能够是摄像机。自然也能够设想其它的光敏传感器。对此替代地或者附加地，传感器标志也能够包括不可见的电磁辐射(例如红外范围内的电磁辐射)和/或可听到和/或不可听到的声学信号(例如超声范围内的声学信号)。相应地，探测器必须能探测该个性化的传感器标志的至少一部分，所述至少一部分使得电子数据处理装置能够根据个性化的传感器标志的所探测的部分识别出该传感器。有利地，至少一个探测器能够探测完整的传感器标志。

然而有利地，配属于数据处理装置的至少一个探测器不仅能够探测个性化的传感器标志，而且也能够探测另外信息，由所述另外信息得出进行发射的传感器的位置。这能够例如是发射出发射机标志的方向，使得电子数据处理装置能确定传感器布置在其上的身体部分。接着，电子数据处理装置将进行发射的传感器的个性化传感器标志优选分配给相应的身体部分，从而在使用传感器时，所发射的测量数据也能够被识别为来自该传感器并且对应于相应的身体部分。

有利地，在相应的传感器固定在身体部分上之前，向该相应的传感器传送个性化的传感器标志。对此替代地，当发射机已经固定在人的身体部分上时，也能够向该发射机传送标志。至少一个传感器有利地从为此而与电子数据处理装置连接的发射装置接收其个性化的标志并且优选能够通过电子数据处理装置的合适的通信协议传送确认。电子数据处理装置能够由有利地包括个性化的传感器标志的这种确认或者由在其它情况下所传送的信号有利地推断出位置和/或方向(传感器位于所述位置上和/或方向上)并且因此推断出人的身体部分。

对这种方式替代地或者附加地，电子数据处理装置也能够由所探测的信号、例如测量数据的时间变化曲线推断出传感器位于其上的身体部分。为此有利的是，在电子数据处理装置中存放：测量数据的所探测的时间变化曲线属于哪个运动过程(例如在平地上行走、在倾斜的平地上行走、爬楼梯、坐下、奔跑或者站起)。电子数据处理装置能够通过与所存储的测量数据的时间变化曲线的比较识别出这些探测的测量数据所属的传感器位于哪个身体部分上。

对与所存放的测量数据的时间变化曲线的比较替代地或者附加地，也能够使用其它的分类算法。这能够是例如根据阈值的简单分类或者能够包括复杂的进行自主决定的神经网络。

优选地，传感器的信号包括关于身体部分的附加信息，传感器固定在所述身体部分上。能够以极不同的方式设置或者求取所述信息。在一种特别优选的构型中，传感器或者壳体(传感器位于所述壳体中)具有调整装置、例如转动调节器或者滑动调节器。通过这种调整装置的调整给包括在传感器的信号中的、关于身体部分的信息编码。例如滑动调节器或者转动调节器的单个的调整可能性对应于人的不同的身体部分，从而(将传感器已固定或者固定在身体部分上的)人相应地调整所述调整装置。对此替代地或者附加地，传感器能够借助于保持装置固定在身体部分上，所述身体部分影响由传感器发射的信号。保持装置优选与人的相应的身体部分相匹配。自然地，用于例如应布置在人的躯干上的传感器的保持装置构型为不同于用于应布置在上臂上、手关节上或者膝盖上的传感器的保持装置。因为不同的保持装置必须用于不同的身体部分，在保持装置中例如能够通过导电的开关回路或者RFID芯片适配由传感器发射的有关身体部分的信号。可能有利的是，在这种情况下在保持装置上设置开关或者调整装置，借助所述调整装置能够编码：保持装置布置在左边的身体部分上还是右边的身体部分上。

在一种特别简单的构型中，传感器能够从相应的保持装置得知关于身体部分的信息。

优选地，保持装置求取在其上固定该保持装置的身体部分。这能够例如通过身体部分的周长测量实现。如果保持装置例如具有可拉出的或者在长度上可调节的皮带，则能够由皮带的长度(所述长度需要用于包围和/或围住身体部分)求取涉及哪种类型的身体部分。在这种情况下，例如仅必须附加地确定：如果身体部分存在多个，是否涉及身体部分(例如腿或者臂)的右边的或者左边的实施方式。对此替代地，能够使用盖印的条形码或者其它的代码、取向标志、字形或者其它的元件。

优选地，保持装置设置用于识别出固定在其上的传感器的类型。关于身体部分和/或传感器的信息能够由保持装置求取并且所述信息或者由保持装置自身发射到电子数据处理装置上或者通过传感器发送。

优选地，传感器具有调整装置，通过所述调整装置调整关于身体部分的信息。由此，例如能够涉及可手动地操纵的元件、例如转动调节器或者滑动调节器。根据身体部分(传感器布置在所述身体部分上)将这些调整元件置入确定的位置和/或状态中，由此调整关于身体部分的信息，所述信息包括传感器的这个位置。

优选地，只有当至少一个传感器获得相应的查询信号时，其才向电子数据处理装置发射信号。以此方式能够确保电子数据处理装置仅接收单个的传感器的信号，并且固定在人的不同身体部分上的不同传感器的多个信号不相互重叠并且必要时能够不评估。

优选地，至少两个传感器固定在不同的身体部分上。

在一种优选的构型中，这至少两个传感器设置用于求取关于在这些传感器中的相应两个之间的间距的信息并且将这些信息在所发射的信号中发射到电子数据处理装置。在这种情况下，电子数据处理装置能够由间距的所存放的模型推断出传感器所固定的单个位置和身体部分。

为了求取关于两个传感器之间的间距的信息，有利的是，传感器中的至少一个、优选所有的传感器能例如以振动、电磁辐射或者声的形式发射相应的测试信号，所述测试信号能够被相应另外的传感器探测到。被证实有利的是，接收相应的测试信号的传感器发射相应的回复信号。通过测试信号和相应的回复信号的传播时间能够推断出不同的传感器相互间的间距并且因此推断出传感器相对彼此的布置。因为已知可能的身体部分(传感器能够固定在所述可能的身体部分上)，由所述身体部分能够求取哪个传感器布置在哪个身体部分上的信息。此外，如果测试信号由最初进行发射的传感器在确定的方向上或者在确定的空间区域中定向地发射，则在右边的和左边的身体部分(例如腿或者臂)之间也能够区分。

对此替代地或者附加地，传感器能够发射测试信号，所述测试信号能够被另外的传感器探测。然后，关于这样探测的信号的信息(尤其探测时间点)或者能够被进行探测的传感器传送到电子数据处理装置或者以回复信号形式传送到进行发射的传感器。优选地，对此替代地或者附加地，所述信息由电子数据处理装置接收。

有利地，传感器能够确定离另外的对象、例如地面的间距。这能够例如通过朝地面的方向发射的超声信号进行。能够探测反射的超声信号，并且能够由要由此确定的传播时间和已知的声速度推断出离地面的距离。以此方式能够例如确定传感器是否布置在膝关节、大腿或者肩膀上。自然也能够求取另外的身体部分，只要它们具有离地面不同的间距。对此替代地或者附加地，也能够使用精确地工作的定位系统、例如全球定位系统(GPS)，以便尽可能准确地确定单个的传感器的位置并且因此确定传感器布置在哪个身体部分上。

为了确定单个的传感器相对彼此或者相对于在穿戴者的身体上的确定的点的位置，也能够使用从人发出的身体信号。能够使用例如脉搏、心率、相应的血压和/或EKG，以确定例如传感器离人的心脏的间距。自然允许所有其它的从身体发射出的生物信号和位置确定和/或间距确定，也能够单独地或者与其它在这里所举出的信号组合地使用。

一种替代方案构成下述方法：其中，至少一个传感器固定在人的身体部分上，所述至少一个传感器将包括测量数据的信号发射到电子数据处理装置上并且所述电子数据处理装置发射控制信号到所述至少一个传感器上，并且至少一个传感器发射能够由人探测的回复信号作为对所述控制信号的反应。这种回复信号(例如音频信号、触觉信号和/或光学信号)被人、例如矫形外科技术人员探测，接着，这个人优选将相应的传感器的位置通知给电子数据处理装置。为此，所述电子数据处理装置具有接口，人能够通过所述接口将相应的数据输入到数据处理装置中。

对于这样的方法，优选使用一种具有至少一个传感器和电子数据处理装置的系统，所述电子数据处理装置设置用于执行这类的方法。

所述至少一个传感器自然必须固定在假肢或者矫形装置上。然后，这些元件优选地构成具有矫形装置和/或假肢和用于将传感器布置在对象上的保持装置的系统，其中，保持装置具有用于将保持装置固定在对象上的至少两个固定元件(所述固定元件由至少一个间距元件相互间隔开)和用于将传感器固定在保持装置上的至少一个传感器固定元件，其中，至少一个间距元件在第一方向上比在垂直于第一方向的第二方向上具有更小的弯曲刚度。

这样的系统构成独立的发明或者能够与其它在这里所说明的特征组合地使用。这也适用于这样的系统的保持装置。

通常传感器通过围绕身体部分或者假肢部分环置的皮带固定在相应的身体部分或者假肢部分上。在此，通常传感器能够相对于身体部分、例如大腿扭转，为了优化地评估由传感器求取的测量数据而必须识别出所述扭转并且也必须将其定量化。此外，由于在行走时产生的颤动和加速度而会发生传感器相对于身体部分或者相对于假肢部分的移动或者打滑。

在此，身体部分不但理解为人的自然的身体部分而且理解为人穿戴的矫形装置或者假肢的构件。

由根据本发明所设置的、能够例如以围绕相应的身体部分或者假肢部分环置的两个皮带的形式存在的两个固定元件确定存在于两个固定元件之间的间距元件的取向。该元件仅还在非常受限的框架下能够相对于身体部分或者假体部分、例如相对于大腿的旋转或者移动，优选完全不再能够旋转或者移动。由此确定并且不能够改变或者能够仅可忽略地改变至少间距元件相对于对象、即尤其相对于身体部分或者相对于假肢部分的取向。传感器自身通过传感器固定元件固定在保持装置上、特别优选固定在间距元件上。通过例如设置在传感器上或者设置在传感器壳体(传感器位于所述传感器壳体中)上的标志能够容易地读出和有利地调整传感器壳体或者传感器相对于间距元件的相对取向。以此方式已经能够确定和确认传感器在对象上(即优选在身体部分上或者在假肢部分上)的固定、传感器相对于该对象的方位和取向。

通过具有各向异性的弯曲刚度的间距元件的特别构型能够确保：保持对传感器优化的取向并且还能够在另外的方向上运动。传感器能够是例如加速度传感器或者角度传感器，所述加速度传感器或者角度传感器应以预先已知的、位置固定地存在于传感器上的纵轴线例如平行于对象(例如大腿)地定向，以便获得优化的测量数据。

这通过根据本发明的保持装置简单地实现。两个固定元件在两个由间距元件相互间隔开的位置处固定在大腿上。在此能够确保：间距元件平行于大腿、例如平行于大腿骨地延伸。因此，优选已经固定在保持装置上或者在后来能够固定在其上的传感器具有相对于间距元件和因此相对于大腿的预先已知的优选能调整的定向。大腿的假想纵轴线和传感器的相应地要确认的方向平行地延伸并且因此撑开一平面。现在，间距元件在两个不同的方向上具有不同的弯曲刚度，所述弯曲刚度有利地设置为使得弯曲刚度对于间距元件的下述弯曲是特别高的：所述弯曲使预先确定的传感器方向从与大腿的对称轴线共同地撑开的平面出来地运动，从而会改变取向和因此降低测量数据的质量的这样的运动只能困难地实现或者优选完全不能实现。相反地，在与其垂直的方向上(有利地，该方向不把传感器的预先确定的方向从与大腿的对称轴线共同地撑开的平面中引出)明显更容易地实现，因为在这里弯曲刚度降低。

这自然不限于传感器固定在人的大腿上的实施例。

有利地，至少一个间距元件是压力传递元件。由此确保两个固定元件总是具有相同的间距并且间距元件是抗压力的。

在一种优选的构型中，至少一个间距元件具有并排地延伸的至少两个单个元件，尤其接片、夹钳、棒或者管。以此方式特别简单地实现：达到不同的弯曲刚度，因为单个元件自身会具有各向同性的、即在所有方向上相同的弯曲刚度并且仅通过不同的单个元件并排地定位实现间距元件的希望的不同弯曲刚度。

被证实特别有利的是，单个元件相互一体地构造。特别优选地，整个间距元件、特别优选地整个保持装置一体地构造。所述保持装置能够是例如塑料元件，所述塑料元件例如从塑料板剪下、锯下或者切下。替代地也能够使用3D打印构件或者金属构件。在一种优选的构型中，单个元件由塑料或者纤维复合材料、尤其碳纤维复合材料或者玻璃纤维复合材料制造。尤其有利的是，单个元件和间距元件不一体地构造。在这种情况下，能够使用碳纤维棒或者玻璃纤维棒，所述碳纤维棒或玻璃纤维棒容易地制造、具有高的弯曲刚度并且还具有小的自重。

优选地，至少一个传感器固定元件布置在至少一个间距元件上。在此被证实特别优选的是，传感器固定元件在两个固定元件之间布置在中间。

有利地，传感器固定元件可松脱地布置在(优选夹紧在或者夹紧到)所述至少一个间距元件上。以此方式能够例如特别容易地替换所使用的传感器，只要这由于所需要的测量数据是必要的或者对于传感器的维护和/或修理是必要的。此外能够实现：传感器固定元件能够沿着间距元件的纵向延伸以能移动的方式布置，从而后续能够调整传感器在对象上(即例如在身体部分上或者假肢部分上)的位置并且能够带到优化的位置上。同时，不会由此影响所述至少一个传感器的取向。

优选地，对象具有纵方向并且尤其为假肢构件、矫形装置构件或者人的身体的部分。优选地，保持装置构造为使得当保持装置布置在对象上时，至少两个固定元件在一个方向上相互间隔开，该方向相应于纵方向或者与其平行地延伸。有利地，该方向相应于间距元件的延伸方向。如果保持装置例如布置在假肢构件上或者人的身体部分上，以此方式确保：确定保持装置的取向和由此优选也确定传感器相对于对象的取向，从而防止或者至少减少有错误的操作和由此产生的不准确的或者错误的测量值。

至少一个传感器优选具有惯性传感器、尤其电磁空间位置传感器、角度传感器、加速度传感器、用于探测人的身体生物信号(例如EKG、血压、脉搏或者类似的)的传感器和/或电磁跟踪器。

由这类保持装置以及固定在至少一个传感器固定元件上的传感器组成的系统也构成独立的发明，所述独立的发明也能够与另外的在这里所说明的特征组合地使用。有利地，至少一个传感器固定元件和至少一个传感器构造为使得传感器仅仅能够以少量(优选两个、特别优选仅仅一个)取向固定在传感器固定元件上。以此方式确保传感器仅能够以确定的取向固定，从而不必探测、检验和必要时调整传感器相对于保持装置和因此相对于间距元件或者相对于传感器固定元件的取向，此外所述取向不是测量误差或者其它不准确性的来源。

如果要动态地检查假肢构造，有利的是，传感器能够布置在人的不同位置和身体部分上。在此，电子数据处理装置优选能使尤其也包括个性化的传感器标志的测量数据和信号对应于相应传感器固定在其上的身体部分。

附图说明

接下来，借助于附图更详尽地解释本发明的实施例。其示出了：

图1根据本发明的第一实施例用于执行方法的、具有多个传感器的系统，所述传感器能够检测关于运动、位置和/或取向的信息，

图2另一系统的示意性示图，

图3具有两个根据本发明的一个实施例的保持装置的腿的示意性示图，

图4根据本发明的一个实施例的保持装置的示图，

图5保持装置的示图，

图6和7图5的保持装置的示意性细节图，

图8和9固定元件的示意性示图，

图10另一保持装置的示意性示图，和

图11方法的示意性示图。

具体实施方式

图1示出人2，在该人的身体上固定有多个传感器4。传感器4求取测量值(例如绝对角、相对角、速度或者加速度)并且能够将所述测量值有利地无线地传送到电子数据处理装置6上。为了能够在电子数据处理装置6中恰当地评估由传感器4求取的测量值，必须首先使传感器对应于身体部分8。由于更好的清楚性，仅仅标记一个身体部分8、即在图1中左边示出的人2的上臂。

为了能够实现传感器4对不同的身体部分8的对应，在所示出的实施例中，电子数据处理装置6发射信号10，借助所述信号刺激布置在身体部分8上的传感器4，用于发射传感器信号或者答复信号。

图2示出另一构型，在所述另一构型中，人2仅仅在臂的区域中具有传感器4。尤其是，在上臂和下臂的传感器能够通过根据本发明的在接下来更详尽地说明地示出的实施例的保持装置布置在上臂和下臂上。在图2中右上方，在上臂上示出的传感器4发射信号10，所述信号能够被其它的传感器4探测。通过确定传播时间能够确定所述传感器4之间的间距并且因此通过与预先确定的、计算出的或者测量的模型的比较确定在身体部分8上的单个的传感器4的布置。

图3示意性地示出腿12，在所述腿上布置有两个传感器4。这通过保持装置14实现，所述保持装置能够根据本发明地构型并且在图3中仅仅示意性地示出。

图4示出这样的保持装置14。该保持装置具有两个固定元件16，所述固定元件通过间距元件18相互分开。两个固定元件16具有缝隙20，例如固定皮带能够穿过所述缝隙导向，从而能够将保持装置14固定在相应的身体部分8上。

在所示出的实施例中，间距元件18具有两个单个元件22，所述单个元件并排地布置。由此实现：间距元件18在第一方向上的弯曲刚度比在第二方向上的弯曲刚度明显更小。

图5示出保持装置14的另一构型。该保持装置也具有两个固定元件16，间距元件18位于所述固定元件之间，间距元件又具有两个单个元件22。传感器固定元件24位于所述单个元件22上，在所示出的实施例中，传感器固定元件以能沿着单个元件22并因此沿着间距元件18移动的方式构造。

图6从固定元件16的另一角度示出放大的示图。可见两个开口26，单个元件22插入到所述开口中。皮带28位于固定元件16上，所述皮带能够围绕肢体环置。在所示出的实施例中，尼龙搭扣元件30位于皮带28的自由端部上，所述尼龙搭扣元件能够固定在皮带28的外侧32上，从而皮带28闭锁，并且固定元件16布置在身体部分8上。在所示出的实施例中，防滑的涂层34位于固定元件16的面向身体部分8的侧上，应通过所述涂层防止固定元件16相对于身体部分8打滑并且因此防止保持装置14打滑。

图7示出传感器固定元件24并仅虚线地示出的单个元件22。传感器固定元件24具有两个夹紧臂36，所述夹紧臂如所示出地至少部分地包围单个元件22并且因此将传感器固定元件24固定在单个元件22上。在所示出的实施例中，防滑的涂层34位于单个元件22和传感器固定元件24的夹紧臂36之间，通过所述涂层防止传感器固定元件24相对于间距元件18和其单个元件22的无意的移动和打滑。

图8和9示出呈皮带28形式的固定元件16。调整装置38位于所述皮带上，所述调整装置具有转动调节器40。传感器借助所述固定元件16布置在身体部分8上，能够根据所述身体部分来调整转动调节器。相应的标志在小的显示屏42上示出。此外，在所示出的实施例中，通过滑动调节器44能够调整：布置在装有这类固定元件16的保持装置14上的传感器4是布置在右边的身体侧上还是布置在左边的身体侧上。

通过转动调节器40和滑动调节器44的调整能够例如调整一信号，该信号由相应的传感器4根据请求信号10(例如这在图1中示意性地示出)发射。以此方式，能够将相同的传感器对于例如不同的病人用在不同的位置和身体部分8上，而不必调整传感器或者电子数据处理装置。

图10示出固定元件16的另一构型，所述固定元件又具有皮带28。此外，以侧视图示出间距元件18，在所示出的实施例中，所述间距元件构造为使得传感器4能够直接地布置在间距元件18上。在此，不但间距元件18而且传感器4具有电子组件46，所述电子组件通过传感器4在间距元件18上的布置产生导电接触。以此方式修正传感器4发射至电子数据处理装置6的信号，使得电子数据处理装置能够得知关于传感器4的类型和/或传感器4的位置和取向的信息、即尤其身体部分8的信号信息。

图11示出根据本发明的一个实施例的方法的示意性的流程。在当前的方法中，应检验假肢脚部是否在前面-后面方向上正确地定位或者其必须朝向前面还是后面的方向移动。为此，在以“缓慢行走”表示的第一方法步骤中采集第一测量数据。这优选涉及膝关节角、即在大腿和小腿之间的角度。这能够例如通过两个惯性角度传感器实现，所述惯性角度传感器测量大腿相对于垂直线的角度和小腿相对于垂直线的角度。在此，垂直线为沿着重力的方向。接着，如下地评估这样采集的第一测量数据：是否存在站立阶段弯屈。如果不是这种情况，则在以“快速行走”表示的进一步的方法步骤中采集第二测量数据。在此，快速行走构成第二运动状态。在此，缓慢行走和快速行走首先不限于行走的确定的速度范围。仅通过名称分别表示第一运动状态“缓慢行走”比第二运动状态“快速行走”具有更小的前进速度。在此，行走本身在下述平面上发生：所述平面优选垂直于竖直线，即沿着水平线存在。有利地，该平面不具有斜度。

因此，也检查这样接收的第二测量数据：是否存在着站立阶段弯屈。站立阶段弯屈涉及膝关节在步态周期的站立阶段的第一半部期间的弯屈。在此，在脚跟着地之后发生膝关节角的短时间减小、即发生膝关节的弯屈。如果这在两种运动状态下(即在两种所采集的测量数据中)不存在，则提出，使假肢脚部朝向后面的方向移动。接着，在静态的结构中应设置跖屈。然而，如果能够由第一测量数据和/或第二测量数据探测到站立阶段弯屈，则必须检验所述站立阶段弯屈是否在所测量的速度范围内发生并且具有足够的强度。太快速的站立阶段弯屈或者太强的站立阶段弯屈也可归因于在假肢结构中的错位，所述错位必须被校正。为了做这件事提出：使脚部向前面移动并且接着优选静态地调整跖屈。实施这种方法直至满足弯屈标准并且充分地确定假肢脚部的前面-后面的定向。这种方法优选在截去胫骨因此而具有自然的膝关节的病人身上执行。

附图标记列表

2 人

4 传感器

6 电子数据处理装置

8 身体部分

10 信号

12 腿

14 保持装置

16 固定元件

18 间距元件

20 缝隙

22 单个元件

24 传感器固定元件

26 开口

28 皮带

30 尼龙搭扣元件

32 外侧

34 防滑的涂层

36 夹紧臂

38 调整装置

40 转动调节器

42 显示屏

44 滑动调节器

46 电子组件。

Claims (19)

1.一种用于设置假肢和/或矫形装置或者用于确定下肢的假肢和/或矫形装置的结构中的错位的方法，其具有以下步骤：

a.采集至少一个传感器的第一测量数据，该至少一个传感器固定在假肢或矫形装置上或者固定在人的装备有假肢或矫形装置的身体部分上，其中，所述第一测量数据对应于该人的第一运动状态，所述第一运动状态为缓慢行走、快速行走、爬楼梯、沿着斜坡行走或站立，

b.采集至少一个传感器的第二测量数据，该至少一个传感器固定在假肢或矫形装置上或者固定在人的装备有假肢或矫形装置的身体部分上，其中，所述第二测量数据对应于该人的第二运动状态，其中所述第二运动状态为缓慢行走、快速行走、爬楼梯、沿着斜坡行走或站立，其中，第一运动状态和第二运动状态相互不同，

c.评估所述第一测量数据和第二测量数据，从而根据所述测量数据的评估求取校正措施，所述校正措施涉及假肢构造或矫形装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述第一测量数据为基础选择所述第二运动状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所选择的第二运动状态通过通信装置显示。

4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由所述第一测量数据识别出所述第一运动状态和/或由所述第二测量数据识别出所述第二运动状态。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，借助于通信装置输出校正措施。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过所述通信装置将所述校正措施传送到所述矫形装置和/或假肢的构件上，所述构件设置用于执行所述校正措施作为对所传送的信号的反应。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在评估所述第一测量数据和第二测量数据时，考虑所述矫形装置或者假肢的技术特性和/或界限和/或人的运动范围和/或限制。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，通过多个传感器采集所述第一测量数据和/或所述第二测量数据。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一测量数据和/或所述第二测量数据也来自固定在人的不被照料的肢体上的传感器。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一运动状态与所述第二运动状态至少也在地面状况方面不同。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在评估所述第一测量数据和所述第二测量数据时，将所述第一测量数据和/或第二测量数据与参考数据相比较。

12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所选择的第二运动状态音频信号和/或触觉信号和/或视觉信号显示。

13.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述校正措施至少也能够是替换所述矫形装置或者假肢的至少一个构件。

14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对于所述第一测量数据和所述第二测量数据使用相同的传感器。

15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，由所述第一测量数据和所述第二测量数据求取步态的对称性。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述参考数据存放在电子数据存储器中。

17.一种具有用于固定在人的身体部分上的至少一个传感器和电子数据处理装置的系统，所述电子数据处理装置设置用于执行根据以上权利要求中任一项所述的方法。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述电子数据处理装置设置用于确定固定有所述传感器的身体部分。

19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，该系统具有至少一个通信装置，所述通信装置构造为显示器。

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