DE102014105387A1

DE102014105387A1 - Elastische Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung

Info

Publication number: DE102014105387A1
Application number: DE102014105387.7A
Authority: DE
Inventors: Ren-Jeng Wang
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2034-04-16
Also published as: TWI552743B; DE102014105387B4; US9592173B2; US20150173992A1; TW201524485A

Abstract

Eine elastische Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung beinhaltet eine Fixierungsbasis, eine Antriebseinheit, eine erste Einheit zum Stützen einer Extremität und eine zweite Einheit zum Stützen einer Extremität. Die Antriebseinheit weist einen Motor auf, der an der Fixierungsbasis angeordnet ist, sowie eine mit dem Motor verbundene Abtriebswelle. Die Abtriebswelle liegt in einer Gelenkbasis angeordnet vor und ist mit einer elastischen Einheit verbunden. Die erste Einheit zum Stützen einer Extremität weist ein erstes Stützelement, das an der Befestigungsbasis angeordnet ist, sowie einen ersten Sensor für elektromyographische Signale auf, der an dem ersten Stützelement angeordnet vorliegt. Die zweite Einheit zum Stützen einer Extremität weist ein zweites Stützelement, das an der Gelenkbasis angeordnet vorliegt, sowie einen zweiten Sensor für elektromyographische Signale auf, der an dem zweiten Stützelement angeordnet ist. Der Motor erzeugt eine geeignete Hilfskraft abhängig von dem Erfassungsergebnis des ersten und des zweiten Sensors für elektromyographische Signale, so dass sich das erste und das zweite Stützelement präzise zueinander bewegen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Rehabilitationshilfen und insbesondere eine nachgebende beziehungsweise elastische Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Patienten mit Schlaganfällen, Hirnschäden oder einer anderen neurologischen Verletzung durchlaufen für gewöhnlich für lange Zeit eine Rehabilitation, um die Funktion ihrer Muskeln und Gelenke wiederherzustellen und um einer muskulären Dystrophie und einem Verfall der Gelenke vorzubeugen.
Um Patienten aus der Abhängigkeit Dritter bei der Rehabilitation zu befreien, wurden herkömmliche Rehabilitationshilfen entworfen und auf den Markt gebracht. Beispielsweise offenbart die US 8,211,042 einen magnetorheologischen Dämpfer und eine Reibungsbremse zur Verwendung bei der Rehabilitation oder als prothetisches Gelenk. Jedoch fehlt es der US 8,211,042 an einer Antriebsquelle, weshalb sie dem Anwender nur einen geringen Nutzen bringt. Darüber hinaus offenbart die US 2008/0071386 einen Sensor für elektromyographische Signale als Verwendung bei der Entscheidungsfindung und somit als Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft. Allerdings weist dieser den Nachteil auf, dass die Höhe der Antriebskraft durch eine mathematische Berechnung gesteuert werden muss, die mittels einer virtuellen Federkonstante und einem virtuellen Dämpfungskoeffizienten durchgeführt wird, weshalb es nicht nur zu Signalverzögerungen kommt, sondern auch die Genauigkeit der Signalverarbeitung aufgrund äußerer Einflüsse gefährdet ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine nachgebende beziehungsweise elastische Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung bereitzustellen, die sich durch eine einfache Bedienung, schnelles Ansprechen und große Stabilität kennzeichnet.
Um diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine nachgebende beziehungsweise elastische Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung bereit, die eine Fixierungsbasis, eine Antriebseinheit, eine Gelenkbasis, eine elastische Einheit, eine erste Einheit zum Stützen einer Extremität, sowie eine zweite Einheit zum Stützen einer Extremität umfasst. Die Antriebseinheit weist einen Motor auf, der an der Fixierungsbasis angeordnet ist, einen an der Fixierungsbasis angeordneten und mit dem Motor verbundenen Hemmer, sowie eine Abtriebswelle, die mit dem Hemmer verbunden ist. Die Verbindungsbasis weist einen Ringbereich und einen Stützarm auf. Der Ringbereich ist drehbar an dem Hemmer der Antriebseinheit angeordnet und daran angepasst, die Abtriebswelle der Antriebseinheit festsitzend zu halten. Der Stützarm erstreckt sich radial und von der äußeren Randoberfläche des Ringbereichs nach außen. Die elastische Einheit weist eine Befestigungsbasis und mehrere elastische Elemente auf, die an der Befestigungsbasis angeordnet sind. Die Befestigungsbasis hält die Abtriebswelle der Antriebseinheit fest und verbindet sie mit einer inneren Randoberfläche des Ringbereichs der Gelenkbasis, so dass die elastische Einheit durch die Abtriebswelle angetrieben wird, die Gelenkbasis zum synchronen Drehen zu bewegen. Die erste Einheit zum Stützen einer Extremität weist ein erstes Stützelement, das an der Befestigungsbasis angeordnet ist, sowie einen ersten Sensor für elektromyographische Signale auf, der an dem ersten Stützelement angeordnet vorliegt. Die zweite Einheit zum Stützen einer Extremität weist ein zweites Stützelement und einen zweiten Sensor für elektromyographische Signale auf. Das zweite Stützelement ist an dem Stützarm der Gelenkbasis angeordnet. Der zweite Sensor für elektromyographische Signale liegt an dem zweiten Stützelement angeordnet vor.
Wie vorstehend bereits angedeutet, werden muskuläre Funktionen aus den elektromyographischen Signalen berechnet, die durch den ersten und den zweiten Sensor für elektromyographische Signale erfasst werden, so dass der Motor eine ausreichende Hilfskraft erzeugen und an die elastische Einheit abgeben kann. Daraufhin treibt die Befestigungsbasis der elastischen Einheit die Gelenkbasis zum synchronen arbeiten an, und die elastischen Elemente der elastischen Einheit deformieren sich, um einem Kraftsteuerzweck zu dienen. Dabei kann sich das zweite tragende Element relativ zu dem ersten tragenden Element präzise und stabil bewegen, wobei die Wirksamkeit der Rehabilitation für den Anwender verstärkt wird.
Vorzugsweise ist ein Drehdämpfer an der Endoberfläche des Ringbereichs der Gelenkbasis angeordnet. Der Drehdämpfer ist mit der Fixierungsbasis durch einen Verbindungsstab verbunden, um der Gelenkbasis einen Dämpfungseffekt bereitzustellen und um somit die Betriebsstabilität zu verbessern.
Vorzugsweise ist ein Drehwinkelgeber an dem Motor der Antriebseinheit angeordnet, um den Winkel zu erfassen, in dem sich eine Antriebswelle des Motors dreht. Ein Drehpotentiometer liegt in der Abtriebswelle der Antriebseinheit angeordnet vor. Ein Ende des Drehpotentiometers ist fest in einer Drehwelle des Hemmers angeordnet. Das andere Ende des Drehpotentiometers ist fest in dem Verbindungsstab angeordnet, um eine Winkeländerung zwischen der Drehwelle und dem Verbindungsstab zu erfassen.
Vorzugsweise weist das erste Stützelement eine erste Klemme und ein erstes Klemmband auf. Die erste Klemme liegt an der Fixierungsbasis angeordnet vor und kann in drei Achsen in ihrer Position relativ zu der Fixierungsbasis nach Bedarf angepasst werden. Die äußere Randoberfläche des ersten Klemmbandes liegt an der ersten Klemme angeordnet vor. Der erste Sensor für elektromyographische Signale liegt an der inneren Randoberfläche des ersten Klemmbands angeordnet vor.
Vorzugsweise weist das zweite Stützelement eine zweite Klemme und ein zweites Klemmband auf. Die zweite Klemme liegt an dem Stützarm der Verbindungsbasis angeordnet vor und kann in drei Achsen in ihrer Position relativ zu der Fixierungsbasis nach Bedarf angepasst werden. Die äußere Randoberfläche des zweiten Klemmbandes liegt an der zweiten Klemme angeordnet vor. Der zweite Sensor für elektromyographische Signale liegt an der inneren Randoberfläche des zweiten Klemmbands angeordnet vor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer nachgebenden beziehungsweise elastischen Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Teilexplosionsansicht der elastischen Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine ebene Ansicht einer Gelenkbasis und einer elastischen Einheit, die gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengesetzt sind.
4 ist eine Explosionsansicht einer ersten Einheit zum Stützen einer Extremität der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Explosionsansicht einer zweiten Einheit zum Stützen einer Extremität der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Ansicht von hinten auf die nachgebende beziehungsweise elastische Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung der vorliegenden Erfindung.
7 eine Teilschnittansicht der elastische Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung aus 6 entlang der Linie 7-7.
8 ist ein Blockdiagramm der elastischen Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung der vorliegenden Erfindung
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß den 1 und 2 umfasst eine nachgebende beziehungsweise elastische Orthesevorrichtung 10 mit Kraftrückkopplung der vorliegenden Erfindung eine Fixierungsbasis 20, eine Antriebseinheit 30, eine Gelenkbasis 40, eine elastische Einheit 50, eine erste Einheit 60 zum Stützen einer Extremität und eine zweite Einheit 70 zum Stützen einer Extremität.
Die Fixierungsbasis 20 weist eine erste Befestigungsplatte 21 und eine zweite Befestigungsplatte 22 auf. Das obere Ende der zweiten Befestigungsplatte 22 hat zwei parallele X-Achsen-Einstellschlitze 23. Das untere Ende der zweiten Befestigungsplatte 22 weist ein rechteckiges Loch 24 auf. Nach einem Zusammenbau sind die erste und die zweite Befestigungsplatte 21, 22 durch drei Stäbe 25 miteinander verbunden.
Die Antriebseinheit 30 weist einen Motor 31 und einen Hemmer 32 auf. Der Motor 31 ist an der inneren Oberfläche der ersten Befestigungsplatte 21 der Fixierungsbasis 20 angeordnet und weist eine Antriebswelle 312 auf. Die Antriebswelle 312 reicht durch die erste Befestigungsplatte 21, um mit einem ersten Übertragungsrad 33 verbunden zu werden. Der Hemmer 32 ist an der inneren Oberfläche der ersten Befestigungsplatte 21 der Fixierungsbasis 20 durch eine Drehwelle 34 befestigt. Ein Ende der Drehwelle 34 erstreckt sich durch die erste Befestigungsplatte 21, um mit einem zweiten Übertragungsrad 35 verbunden zu werden. Ein Übertragungsriemen 36 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Übertragungsrad 34, 35 gewunden angeordnet. Ferner weist die Antriebseinheit 30 eine Abtriebswelle 37 auf. Ein Ende der Abtriebswelle 37 ist mit dem Hemmer 32 verbunden und wird so mit dem Hemmer 32 synchron betrieben. Daher treibt die Antriebswelle 312 des Motors 31 wenn der Motor 31 seinen Betrieb beginnt das erste Übertragungsrad 33 zum Drehen an, woraufhin es der Übertragungsriemen 36 dem ersten Übertragungsrad 33 ermöglicht, das zweite Übertragungsrad 35 zum Drehen anzutreiben, und letztlich treibt das zweite Übertragungsrad 35 den Hemmer 32 durch die Drehwelle 34 an, so dass die Abtriebswelle 37 zusammen mit dem Hemmer 32 betrieben wird.
Die Gelenkbasis 40 weist einen Ringbereich 41 und einen Stützarm 42 auf. Der Ringbereich 41 ist drehbar mit einem Ende des Hemmers 32 verbunden und hält die Abtriebswelle 37 fest. Der Stützarm 42 erstreckt sich radial und von der äußeren Randoberfläche des Ringbereichs 41 nach außen.
Bezogen auf die 2 und 3 weist die elastische Einheit 50 eine Befestigungsbasis 51 auf. Die Befestigungsbasis 51 weist zwei erste Rahmen 52 und einen zweiten Rahmen 53 auf. Die ersten Rahmen 52 sind jeweils an einer inneren Randoberfläche des Ringbereichs 41 der Gelenkbasis 40 angeordnet. Der zweite Rahmen 53 ist zwischen den zwei ersten Rahmen 52 angeordnet und weist ein axiales Loch 532 zum festen Halten der Abtriebswelle 37 auf. Darüber hinaus ist die Höhe des zweiten Rahmens 53 größer als die jedes ersten Rahmens 52. Ein elastisches Element 54 liegt zwischen dem oberen Ende des zweiten Rahmens 53 und dem oberen Ende jedes ersten Rahmens 52 verbunden vor. Ein weiteres elastisches Element 54 liegt zwischen dem unteren Ende des zweiten Rahmens 53 und dem unteren Ende jedes ersten Rahmens 52 verbunden vor. Daher wird der zweite Rahmen 53 der Befestigungsbasis 51 durch die Abtriebswelle 37 zum Drehen angetrieben. Während seiner Drehung treibt der zweite Rahmen 53 der Befestigungsbasis 51 die ersten Rahmen 52 der Befestigungsbasis 51 durch die elastischen Elemente 54 an, so dass sich die Gelenkbasis 40 zusammen mit der Befestigungsbasis 51 dreht.
Um die Stabilität der Gelenkbasis 40 während ihrer Drehung zu gewährleisten, stellt die vorliegende Erfindung ferner einen Drehdämpfer 80 bereit. Der Drehdämpfer 80 entstammt dem Stand der Technik, weshalb sein Aufbau und sein Wirkungsprinzip hier aus Gründen der Länge der Beschreibung nicht weiter aufgeführt werden. Bezogen auf die 2 und 7 ist der Drehdämpfer nicht nur an der Endoberfläche des Ringbereichs 41 der Gelenkbasis 40 angeordnet, sondern ein Verbindungsstab 82 liegt auch durch das rechtwinkelige Loch 24 der zweiten Befestigungsplatte 22 der Fixierungsbasis 20 eingeführt vor, so dass der Drehdämpfer 80 angeordnet werden und dabei der Gelenkbasis 40 einen Dämpfungseffekt bereitstellen kann, wobei der Verbindungsstab 82 und die Drehwelle 34 des Hemmers 32 koaxial sind.
Bezogen auf die 2 und 4 weist die erste Einheit 60 zum Stützen einer Extremität ein erstes Stützelement 61. Das erste Stützelement 61 weist eine erste Klemme 62 auf. Die erste Klemme 62 weist eine erste querliegende Platte 63, zwei erste Befestigungselemente 64 für die querliegende Platte, eine erste vertikale Platte 65 und zwei erste Befestigungselemente 66 für die vertikale Platte. Die erste querliegende Platte 63 weist ein Y-Achsen-Einstellschlitz 632 auf. Die zwei ersten Befestigungselemente 64 für die querliegende Platte sind gleitbar in dem X-Achsen-Einstellschlitz 23 der zweiten Befestigungsplatte 22 der Fixierungsbasis 20 angeordnet und an einem Ende der ersten querliegenden Platte 63 befestigt, so dass die Position der ersten querliegenden Platte 63 nach vorne und nach hinten eingestellt werden kann. Die erste vertikale Platte 65 weist mehrere Z-Achsen-Positionierungslöcher 652 und mehrere erste Befestigungslöcher 654 auf, die sich mit den mehreren Z-Achsen-Positionierungslöchern 652 abwechseln. Die ersten Befestigungselemente 66 für die vertikale Platte sind gleitbar in dem ersten Y-Achsen-Einstellschlitz 632 der ersten querliegende Platte 63 angeordnet und wahlweise in einem der Z-Achsen-Positionierungslöcher 652 der ersten vertikalen Platte 65 fest angeordnet, so dass die Position der ersten vertikalen Platte 65 lateral und vertikal eingestellt werden kann. Darüber hinaus weist das erste Stützelement 61 ferner ein erstes Klemmband 67 zum Halten des Armes auf. Mehrere erste Sensoren 84 für elektromyographische Signale sind an einer inneren Randoberfläche des ersten Klemmbands 67 angeordnet. Ein Ende jedes ersten Sensors 84 für elektromyographische Signale reicht durch das erste Klemmband 67 und ist in einem entsprechenden ersten Befestigungsloch 654 der ersten vertikalen Platte 65 fest angeordnet, so dass das erste Klemmband 67 und die erste vertikale Platte 65 miteinander verbunden sind. Daher kann das erste Klemmband 67 in drei Achsen an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst werden.
Bezogen auf die 2 und 5 weist die zweite Einheit 70 zum Stützen einer Extremität ein zweites Stützelement 71 auf. Das zweite Stützelement 71 weist eine zweite Klemme 72 auf. Die zweite Klemme 72 weist einen Verlängerungsarm 73, einen Griff 74, eine L-förmige vertikale Platte 75, zwei zweite Befestigungselemente 76 für die vertikale Platte, eine zweite querliegende Platte 77 und ein zweites Befestigungselement 78 für die querliegende Platte auf. Der Verlängerungsarm 73 weist ein Ende auf, das mit dem Ende des Stützarms 42 der Gelenkbasis 40 verbunden ist, und ein anderes Ende, das mit dem Griff 74 verbunden ist. Die L-förmige vertikale Platte 75 weist einen zweiten Y-Achsen-Einstellschlitz 752 und zwei Z-Achsen-Einstellschlitze 754 auf. Die zweiten Befestigungselemente 76 für die vertikale Platte sind gleitbar in den zwei Z-Achsen-Einstellschlitzen 754 der vertikalen Platte 75 angeordnet und an dem Verlängerungsarm 73 befestigt, so dass die vertikale Position der L-förmigen vertikalen Platte eingestellt werden kann. Die zweite querliegende Platte 77 weist mehrere X-Achsen Positionierungslöcher 772 und mehrere zweite Befestigungslöcher 774 auf, die sich mit den mehreren X-Achsen Positionierungslöchern 772 abwechseln. Das zweite Befestigungselement 78 für die querliegende Platte liegt in dem zweiten Y-Achsen-Einstellschlitz 752 der L-förmigen vertikalen Platte 75 gleitbar angeordnet vor und ist wahlweise in einem der X-Achsen-Positionierungslöcher 772 der zweiten querliegende Platte 77 fest angeordnet, so dass die Position der zweiten querliegenden Platte 77 nach vorne, nach hinten und lateral eingestellt werden kann. Darüber hinaus weist das zweite Stützelement 71 ferner ein zweites Klemmband 79 zum Halten des Unterarmes auf. Mehrere zweite Sensoren 86 für elektromyographische Signale sind an einer inneren Randoberfläche des zweiten Klemmbands 79 angeordnet. Ein Ende jedes zweiten Sensors 86 für elektromyographische Signale reicht durch das zweite Klemmband 79 und ist in einem entsprechenden zweiten Befestigungsloch 774 der zweiten querliegenden Platte 77 fest angeordnet, so dass das zweite Klemmband 79 und die zweite querliegende Platte 77 miteinander verbunden sind. Daher kann das zweite Klemmband 79 in drei Achsen an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst werden.
Bezogen auf die 6 bis 8 wird der Motor 31 bei einem Anwender mit vollständiger Störung des Unterarmes durch eine Steuerung 12 angesteuert und somit im Uhrzeigersinn gedreht. An diesem Zeitpunkt wird eine Kraft von dem Motor 31 auf die Abtreibswelle 37 durch den Hemmer 32 und dann von der Abtriebswelle 37 zu der Befestigungsbasis 51 der elastischen Einheit 50 übermittelt, so dass die Gelenkbasis 40 durch die elastische Einheit 50 angetrieben wird, die zweite Einheit 70 zum Stützen einer Extremität anzutreiben, sich relativ zu der ersten Einheit 60 zum Stützen einer Extremität anzuheben. Nachdem die zweite Einheit 70 zum Stützen einer Extremität den Unterarm eine bestimmte Strecke angehoben hat, wird der Motor 31 durch die Steuerung 12 angesteuert, sich gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, so dass die zweite Einheit 70 zum Stützen einer Extremität den Unterarm loslässt. Die nacheinander stattfindende Drehung des Motors 31 im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn bewirkt eine Rehabilitation des nicht funktionierenden beziehungsweise eingeschränkten Unterarmes.
Bei einem Anwender mit einem teilweise eingeschränkten Unterarm wird der Motor 31 durch die Steuerung 12 so angesteuert, dass er in einem Hilfskraftmodus oder einem Widerstandsdruckmodus operiert. In dem Hilfskraftmodus muss der Unterarm des Anwenders die zweite Einheit 70 zum Stützen einer Extremität anheben, um den ersten und den zweiten Sensor 84, 86 für elektromyographische Signale dazu zu bringen, elektromyographische Signale von dem Arm und dem Unterarm aufzunehmen und die so aufgenommenen elektromyographischen Signale an die Steuerung 12 zur Auswertung zu senden. Stellt die Steuerung 12 fest, das der Unterarm des Anwenders zu schwach ist, die zweite Einheit 70 zum Stützen einer Extremität anzuheben, bringt die Steuerung 12 den Motor 31 dazu, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, so dass eine Kraft des Motors 31 den Unterarm des Anwenders durch die elastischen Elemente 54 der elastischen Einheit 50 beim Anheben der zweiten Einheit 70 zum Stützen einer Extremität unterstützt. Wird dies mehrfach wiederholt, dann ermöglicht diese Übung eine Rehabilitation des Unterarmes.
In dem Widerstandsdruckmodus bringt die Steuerung 12 den Motor 31 dazu, sich gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, so dass der Motor 31 eine Kraft erzeugt, die einen Widerstand auf die zweite Einheit 70 zum Stützen einer Extremität durch die elastischen Elemente 54 der elastischen Einheit 50 ausübt. An diesem Zeitpunkt muss der Anwender gegen die Widerstandskraft arbeiten, um den Unterarm zu heben, wodurch eine wirksame Rehabilitation des Unterarms erfolgt. Da die Steuerung 12 die Ausgangsleistung des Motors 31 in Echtzeit abhängig von den elektromyographischen Signalen einstellt, die durch den ersten und den zweiten Sensor 84, 86 für elektromyographische Signale erfasst werden, wird eine angemessene Widerstandskraft erzeugt.
Um es der durch den Motor 31 erzeugten Kraft zu ermöglichen, präzise an die Gelenkbasis 40 übertragen zu werden, stellt die vorliegende Erfindung ferner einen Drehwinkelgeber 90 und ein Drehpotentiometer 92 bereit. Wie in den 2 und 7 gezeigt ist, liegt der Drehwinkelgeber 90 an dem Motor 31 angeordnet vor und ist angepasst, den Winkel zu erfassen, in dem sich die Antriebswelle 312 des Motors 31 dreht. Das Drehpotentiometer 92 reicht durch die Abtriebswelle 37 und weist ein Ende auf, das fest in einer Drehwelle des Hemmers angeordnet ist, sowie ein anderes Ende, das fest in dem Verbindungsstab 82 angeordnet ist, um eine Winkeländerung zwischen der Drehwelle 34 und dem Verbindungsstab 82 zu erfassen. Somit vergleicht die Steuerung 12 die Messergebnisse des Drehwinkelgebers 90 mit den Messergebnissen des Drehpotentiometer 92 und korrigiert dann den Drehwinkel der Antriebswelle 312 des Motors 31 gemäß dem Unterschied zwischen den zwei vorstehend erwähnten Messergebnissen, um so die Genauigkeit der Funktion des Mechanismus in seiner Gesamtheit zu verbessern.
Zusammengefasst kennzeichnet sich eine nachgebende beziehungsweise elastische Orthesevorrichtung mit Kraftrückkopplung der vorliegenden Erfindung dadurch, dass
der Motor 31 eine Hilfskraft erzeugt und an die elastische Einheit 50 überträgt, so dass sich jedes elastische Element 54 deformieren kann, um die Kraft steuern zu können,
muskuläre Funktionen gemäß den elektromyographischen Signalen ausgewertet werden, die durch den ersten und den zweiten Sensor 84, 86 für elektromyographische Signale erfasst werden,
der Drehdämpfer 80 einen Dämpfungseffekt bewirkt,
wodurch ein Rehabilitationseffekt verbessert und ein stabiler Betrieb erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8211042 [0003, 0003]
US 2008/0071386 [0003]

Claims

Elastische Orthesevorrichtung (10) mit Kraftrückkopplung umfassend: Eine Fixierungsbasis (20); eine Antriebseinheit (30) mit einem Motor (31), der an der Fixierungsbasis (20) angeordnet vorliegt, einen an der Fixierungsbasis (20) angeordneten und mit dem Motor (31) verbundenen Hemmer (32), sowie eine Abtriebswelle (37), die mit dem Hemmer (32) verbunden vorliegt; eine Gelenkbasis (40) mit einem Ringbereich (41) und einem Stützarm (42), wobei der Ringbereich (41) drehbar an dem Hemmer (32) der Antriebseinheit (30) angeordnet ist und die Abtriebswelle (37) der Antriebseinheit (30) festsitzend hält, und wobei sich der Stützarm (42) radial und von der äußeren Randoberfläche des Ringbereichs (41) nach außen erstreckt; eine elastische Einheit (50) mit einer Befestigungsbasis (51) und mehreren elastischen Elementen (54), die an der Befestigungsbasis (51) angeordnet sind, wobei die Befestigungsbasis (51) die Abtriebswelle (37) der Antriebseinheit (30) fest hält und sie mit einer inneren Randoberfläche des Ringbereichs (41) der Gelenkbasis (40) verbindet; eine erste Einheit (60) zum Stützen einer Extremität mit einem ersten Stützelement (61), das an der Fixierungsbasis (20) angeordnet ist, sowie wenigstens einem ersten Sensor (84) für elektromyographische Signale, der an dem ersten Stützelement (61) angeordnet vorliegt; und eine zweite Einheit (70) zum Stützen einer Extremität mit einem zweiten Stützelement (71) und wenigstens einem zweiten Sensor (86) für elektromyographische Signale, wobei das zweite Stützelement (71) an dem Stützarm (42) der Gelenkbasis (40) angeordnet ist und der wenigstens eine zweite Sensor (86) für elektromyographische Signale an dem zweiten Stützelement (71) angeordnet vorliegt.
Elastische Orthesevorrichtung (10) mit Kraftrückkopplung nach Anspruch 1, worin der Motor (31) eine Antriebswelle (312) aufweist, der Hemmer (32) an der Fixierungsbasis (20) durch eine Drehwelle (34) angeordnet ist, die Antriebseinheit (30) ferner ein erstes Übertragungsrad (33), ein zweites Übertragungsrad (35) und einen Übertragungsriemen (36) aufweist, wobei das erste Übertragungsrad (33) mit der Antriebswelle (312) des Motors (31) verbunden ist, das zweite Übertragungsrad (35) mit einem Ende des Übertragungsriemen (36) verbunden ist und sich der Übertragungsriemen (36) um das erste und das zweite Übertragungsrad (34, 35) windet.
Elastische Orthesevorrichtung (10) mit Kraftrückkopplung nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Drehpotentiometer (92), das durch die Abtriebswelle (37) der Antriebseinheit (30) reicht, wobei ein Ende des Drehpotentiometers (92) fest in der Drehwelle (34) des Hemmers (32) angeordnet ist, und wobei ein anderes Ende des Drehpotentiometers (92) fest in dem Verbindungsstab (82) angeordnet ist.
Elastische Orthesevorrichtung (10) mit Kraftrückkopplung nach Anspruch 1, worin die Befestigungsbasis (51) der elastischen Einheit (50) zwei erste Rahmen (52) und einen zweiten Rahmen (53) aufweist, wobei die ersten Rahmen (52) jeweils an einer inneren Randoberfläche des Ringbereichs (41) der Gelenkbasis (40) angeordnet sind, und der zweite Rahmen (53) ist zwischen den zwei ersten Rahmen (52) angeordnet ist und ein axiales Loch (532) zum festen Aufnehmen der Abtriebswelle (37) aufweist, und eine Höhe aufweist, die größer als die jedes ersten Rahmens (52) ist, wobei eines der elastischen Elemente (54) zwischen einem oberen Ende des zweiten Rahmens (53) und einem oberen Ende jedes ersten Rahmens (52) verbunden vorliegt, und ein anderes der elastischen Elemente (54) zwischen einem unteren Ende des zweiten Rahmens (53) und dem unteren Ende jedes ersten Rahmens (52) verbunden vorliegt.
Elastische Orthesevorrichtung (10) mit Kraftrückkopplung nach Anspruch 1, worin das erste Stützelement (61) eine erste Klemme (62) und ein erstes Klemmband (67) aufweist, wobei die erste Klemme (62) an der Fixierungsbasis (20) angeordnet vorliegt und das erste Klemmband (67) eine äußere Randoberfläche aufweist, die an der ersten Klemme (62) angeordnet ist, sowie eine innere Randoberfläche, die mit dem ersten Sensor (84) für elektromyographische Signale bereitgestellt ist.
Elastische Orthesevorrichtung (10) mit Kraftrückkopplung nach Anspruch 5, worin die Fixierungsbasis (20) einen X-Achsen-Einstellschlitz (23) und die erste Klemme (62) eine erste querliegende Platte (63), ein erstes Befestigungselement (64) für die querliegende Platte, eine erste vertikale Platte (65) und ein erstes Befestigungselement (66) für die vertikale Platte aufweist, wobei die erste querliegende Platte (63) weist einen Y-Achsen-Einstellschlitz (632) aufweist, wobei das erste Befestigungselement (64) für die querliegende Platte gleitbar in dem X-Achsen-Einstellschlitz (23) der Fixierungsbasis (20) angeordnet und an einem Ende der ersten querliegenden Platte 63 befestigt, so dass die Position der ersten querliegenden Platte (63) befestigt ist, wobei die erste vertikale Platte (65) mit der äußeren Randoberfläche des ersten Klemmbandes (67) verbunden vorliegt und mehrere Z-Achsen-Positionierungslöcher (652) aufweist, wobei das erste Befestigungselement (66) für die vertikale Platte gleitbar in dem ersten Y-Achsen-Einstellschlitz (632) der ersten querliegende Platte (63) angeordnet ist und wahlweise in einem der Z-Achsen-Positionierungslöcher (652) der ersten vertikalen Platte (65) fest angeordnet ist.
Elastische Orthesevorrichtung (10) mit Kraftrückkopplung nach Anspruch 6, worin die erste vertikale Platte (65) ferner mehrere erste Befestigungslöcher (654) aufweist, die sich mit den ersten Befestigungslöchern (654) und den Z-Achsen-Positionierungslöchern (652) abwechseln, und wobei die ersten Sensoren (84) für elektromyographische Signale an der inneren Randoberfläche des ersten Klemmbandes (67) angeordnet sind und jeweils ein Ende aufweisen, das sich durch das erste Klemmband (67) erstreckt, um so fest in einem der ersten Befestigungslöcher (654) der vertikalen Platte (65) angeordnet zu werden.
Elastische Orthesevorrichtung (10) mit Kraftrückkopplung nach Anspruch 1, worin das zweite Stützelement (71) eine zweite Klemme (72) und ein zweites Klemmband (79) aufweist, wobei die zweite Klemme (72) an dem Stützarm (42) der Gelenkbasis (40) angeordnet ist, und das zweite Klemmband (79) weist eine äußere Randoberfläche auf, die an der zweiten Klemme (72) angeordnet vorliegt, sowie eine innere Randoberfläche, die mit dem zweiten Sensor (86) für elektromyographische Signale bereitgestellt ist.
Elastische Orthesevorrichtung (10) mit Kraftrückkopplung nach Anspruch 8, worin die zweite Klemme (72) einen Verlängerungsarm (73), einen Griff (74), eine L-förmige vertikale Platte (75), ein zweites Befestigungselemente (76) für die vertikale Platte, eine zweite querliegende Platte (77) und ein zweites Befestigungselement (78) für die querliegende Platte aufweist, wobei der Verlängerungsarm (73) ein Ende aufweist, das mit dem Ende des Stützarms (42) der Gelenkbasis (40) verbunden ist, und ein anderes Ende, das mit dem Griff (74) bereitgestellt ist, wobei die L-förmige vertikale Platte (75) einen zweiten Y-Achsen-Einstellschlitz (752) und einen Z-Achsen-Einstellschlitz (754) aufweist, wobei das zweite Befestigungselement (76) für die vertikale Platte gleitbar in dem Z-Achsen-Einstellschlitz (754) der L-förmigen vertikalen Platte (75) angeordnet und an dem Verlängerungsarm (73) befestigt ist, wobei die zweite querliegende Platte (77) mit der äußeren Randoberfläche des zweiten Klemmbands (79) verbunden ist und mehrere X-Achsen Positionierungslöcher (772) aufweist, und wobei das Befestigungselement für die zweite querliegende Platte (77) gleitbar in dem zweiten Y-Achsen-Einstellschlitz (752) der L-förmigen vertikalen Platte (75) angeordnet und wahlweise in einem der Positionierungslöcher (772) der zweiten querliegenden Platte (77) fest angeordnet ist.
Elastische Orthesevorrichtung (10) mit Kraftrückkopplung nach Anspruch 9, worin die zweite querliegende Platte (77) ferner mehrere zweite Befestigungslöcher (774) aufweist, die sich mit den X-Achsen Positionierungslöchern (772) abwechseln, und wobei die zweiten Sensoren (86) für elektromyographische Signale an der inneren Randoberfläche des zweiten Klemmbands (79) angeordnet sind und jeder ein Ende aufweist, das durch das zweite Klemmband (79) reicht und fest in einem der zweiten Befestigungslöcher (774) der zweiten querliegenden Platte (77) fest angeordnet ist.