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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Steuereinheit für eine Prothese nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs 1 und einer Prothese nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Stand der Technik
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Prothesen, insbesondere Exoprothesen sind allgemein bekannt. Sie dienen dazu, natürliche Körperteile zu ersetzen oder zu unterstützen. So sind zum Beispiel Handprothesen bekannt, die fehlende Hände ersetzen sollen oder Armprothesen, welche einen Arm ersetzen.
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Auch werden hier unter Exoprothesen Orthesen verstanden, welche der Unterstützung und/oder dem Bewegen von Gliedmaßen oder anderen Körperteilen dienen.
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Solche Prothesen können starr sein oder durch den Benutzer bewegt werden. Auch sind Prothesen bekannt, die einen Antrieb, wie einen oder mehrere Elektromotoren aufweisen. Solche Antriebe werden zumeist über Aktionen des Benutzers gesteuert. So sind Prothesen bekannt, die zum Beispiel das elektrische Muskelpotential des Benutzers zur Steuerung der Prothese verwenden. Dabei können Elektroden auf der Haut des Benutzers aufgebracht, zum Beispiel über einem oder mehreren Muskeln der Unterarmmuskel oder der Oberarmmuskel platziert sein, so dass bei einer Aktivierung der entsprechenden Muskulatur durch die Muskulatur Aktionspotenziale erzeugt werden, welche durch die Elektroden empfangen und an ein oder mehrere Steuergeräte weitergeleitet werden.
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Aufgabe der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es eine neue und erfinderische Steuereinheit für eine Prothese bereitzustellen. Insbesondere kann es eine Aufgabe sein, eine Steuereinheit bereitzustellen, welche die Steuerung einer Prothese für den Benutzer bequemer gestaltet.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuereinheit nach Anspruch 1 und durch eine Prothese nach Anspruch 9. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
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Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Steuereinheit für eine Prothese, wobei die Steuereinheit zumindest einen Signaleingang zur Aufnahme von zumindest einem Steuereingangssignal umfasst und zumindest einen Signalausgang zur Ausgabe zumindest eines Steuerausgangssignals umfasst, wobei die Steuereinheit ein Steuermittel umfasst zur Steuerung des Steuerausgangssignals in Abhängigkeit des Steuereingangssignals.
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Hierbei wird unter einem Steuersignal ein Signal verstanden, welches zur Steuerung einer Prothese verwendet wird. Ein solches Steuersignal kann zum Beispiel ein von einer oder mehreren Elektroden aufgenommenes und eventuell verstärktes Muskelaktionspotenzial sein. Ein solches Steuersignal kann ebenfalls ein in Abhängigkeit von diesen Muskelaktionspotenzialen oder anderen Signalen, welche von dem Benutzer stammen, generiertes Signal sein.
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Unter einem Steuereingangssignal wird insbesondere ein Steuersignal verstanden, welches der Steuereinheit zugeführt wird. Unter einem Steuerausgangssignal wird insbesondere ein Steuersignal verstanden, welches durch die Steuereinheit ausgegeben wird. Insbesondere kann das Steuerausgangssignal einer weiteren Steuereinheit zugeführt werden, welche in Abhängigkeit von dem Steuerausgangssignal die Prothese, insbesondere die Motoren der Prothese steuert.
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Bevorzugt kann die Steuereinheit ein von der Prothese separates Gehäuse aufweisen. So muss die Steuereinheit kein integrales Bestandteil der Prothese sein, sondern kann benachbart, beabstandet und/oder flexibel relativ zur Prothese angeordnet werden. Insbesondere kann die Steuereinheit über einen flexiblen Leiter, wie zum Beispiel ein oder mehrere Kabel und/oder flexible Leiterplatte mit der Prothese, insbesondere einer zweiten Steuereinheit zum Beispiel in der Prothese verbunden sein. So kann die Steuereinheit so platziert werden, dass sie dem Benutzer ermöglicht, die Steuereinheit leicht zu erreichen, ohne dass die Steuereinheit unmittelbar sichtbar ist. So kann die Steuereinheit zum Beispiel am Handgelenk oder am Unterarm oder am Oberarm platziert werden, so dass sie zum Beispiel durch einen Ärmel eines Kleidungsstücks verdeckt werden kann, aber dennoch durch Zurückschieben des Ärmels für den Benutzer zugänglich ist.
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Das Gehäuse der Steuereinheit kann dabei aus einem Kunststoff und/oder Metall bestehen. So kann die Steuereinheit durch das Gehäuse die Steuereinheit vor mechanischen Einflüssen schützen. Auch kann das Gehäuse die Steuereinheit umschließen, insbesondere so umschließe, dass die Steuereiheit vor Feuchtigkeit und/oder Spritzwasser geschützt ist oder das Gehäuse wasserdicht ist.
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Auch kann das Gehäuse aus einem flexiblen Material, wie flexiblen Kunststoff bestehen. So kann sich das Gehäuse dem Körper des Anwenders anpassen. Auch kann das Gehäuse starr sein und einen verstärkten mechanischen Schutz bereitstellen.
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Insbesondere umfasst die Steuereinheit ein Bedienmittel zur Bedienung des Steuermittels. Ein solches Bedienmittel kann zum Beispiel ein Taster sein, welche ein oder mehrere Signale ausgibt, wenn er gedrückt und/oder entlastet wird. Auch kann ein solches Bedienmittel ein Drehknopf, ein Schieber, ein berührungsempfindlicher Bildschirm, ein Mikrofon, ein Beschleunigungssensor, ein Erdmagnetfeldsensor, ein Lichtsensor oder ähnliches sein. Ein solches Bedienmittel kann es dem Benutzer erlauben, die Steuereinheit in verschiedene Betriebszustände zu versetzen, zum Beispiel die Steuereinheit an und/oder auszuschalten und/oder die Verarbeitung des Steuereingangssignal zu verändern. So kann zum Beispiel in einem Betriebszustand eine Verstärkung des Steuereingangssignals aufgrund des Steuereingangssignals gewählt werden. Insbesondere kann durch die Steuereinheit ein oder mehrere Maxima des Steuereingangssignals erfasst werden und die Verstärkung so gewählt werden, dass die Maxima nicht die Grenze des maximalen möglichen Steuerausgangssignals erreichen. Auch kann über das Bedienmittel ein Betriebszustand gewählt werden, welcher eine manuelle Veränderung der Verstärkung des Steuereingangssignals erlaubt. Auch kann mit dem Bedienmittel die Verstärkung des Steuereingangssignals festgelegt werden.
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Auch kann die Steuereinheit ein Rückmeldungsmittel aufweisen, welches geeignet ist, dem Verwender eine Rückmeldung über das Steuereingangssignal, über das Steuerausgangssignal, über den Zustand der Steuereinheit und/oder über eine von dem Benutzer vorgenommenen Handlung zu geben. Das Rückmeldungsmittel kann dabei am Gehäuse der Steuereinheit angeordnet sein, insbesondere an einer Seite der Steuereinheit, welche in einem Verwendungszustand nicht durch den Verwender abgedeckt wird. Insbesondere kann dies eine Seite sein, welche dem Körper des Verwenders abgewandt ist.
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Ein solches Rückmeldungsmittel kann zum Beispiel ein Leuchtmittel, wie Glühlampe, eine LED usw., ein Bildschirm, ein Lautsprecher, ein Vibrationsmittel usw. sein. Das Rückmeldungsmittel kann dabei verwendet werden, um dem Verwender der Prothese die Bedienung der Steuereinheit zu erleichtern und zum Beispiel eine Rückmeldung über die Bedienung der Steuereinheit zu geben. Das Rückmeldungsmittel kann dabei auf oder an dem Gehäuse des Steuermittels angeordnet sein, insbesondere an einer Seite des Gehäuses, welches dem Körper des Verwenders abgewandt ist.
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Auch kann eine Seite des Gehäuses, insbesondere die Seite, die dem Verwender zugewandt ist, mit einem hautfreundlichen Material, wie Baumwolle, beschichtet sein.
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Insbesondere kann die Steuereinheit so ausgebildet sein, dass die Steuerung des Steuerausgangssignals eine Abschwächung und/oder Verstärkung des Steuereingangssignals umfasst. So kann die Steuereinheit einen Verstärker umfassen, welcher ein Steuereingangssignal verstärkt und/oder abschwächt und so das Steuerausgangssignal hervorbringt.
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Insbesondere kann die Verstärkung und/oder Abschwächung des Steuereingangssignals die Verstärkung und/oder Abschwächung um einen zeitlich konstanten, einstellbaren Faktor umfassen. So kann zur Verstärkung und/oder Abschwächung des Steuereingangssignals manuell oder automatisch ein Verstärkungsfaktor gewählt werden, welcher über längere Zeit, insbesondere einige Sekunden und/oder Minuten und/oder Stunden beibehalten wird.
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Insbesondere kann der konstante Faktor in Abhängigkeit von dem Steuereingangssignal, insbesondere der Amplitude des Steuereingangssignals ermittelt werden. Dies ermöglicht den Verstärkungsfaktor so zu wählen, dass sich das Steuerausgangssignal über den ganzen Signalbereich, der von der Steuereinheit ausgegeben werden kann, erstreckt.
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Insbesondere kann die Aufgabe auch gelöst werden durch eine Prothese, insbesondere Handprothese mit einem vorbeschriebenen Steuermittel.
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Figurenliste
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Im Weiteren wird die Erfindung näher beschrieben anhand einer Ausführungsformen unter Zuhilfenahme der Zeichnungen.
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Dabei zeigt:
- 1 eine Steuereinheit und
- 2 eine Handprothese.
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1 zeigt eine Steuereinheit 1 umfassend ein Gehäuse 2, welches die Steuereinheit 1 umschließt. Bevorzugt kann die Steuereinheit 1 durch das Gehäuse 2 wasser- und/oder staubdicht abgeschlossen sein. Die Steuereinheit 1 weist dabei drei Signaleingänge 3a, 3b, 3c auf, durch welche Steuereingangssignale der Steuereinheit 1 zugeführt werden können. Die Signaleingänge 3a, 3b, 3c können dabei als flexibler Leiter ausgebildet sein, welche mit EMG Elektroden 4a, 4b, 4c verbunden sind. Die EMG Elektroden 4a, 4b, 4c können dabei auf der Haut des Prothesennutzers angeordnet sein, zum Beispiel über dem Bizeps und/oder dem Trizeps. Insbesondere kann das Aktionspotenzial, welches durch die Muskelkontraktion entsteht durch die beiden Elektronen 4a und 4c erfasst werden, wobei die Elektrode 4b als Referenzelektrode dienen kann.
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Die Steuereingangssignale können einem Verstärker zugeführt werden, welcher Teil der Steuereinheit ist. Der Signalverstärker kann dabei über die drei Bedienmittel 5a, 5b, 5c manuell gesteuert werden. Auch kann die Steuereinheit durch das Betätigen der Bedienmittel 5a, 5b, 5c an und ausgeschaltet werden. So kann zum Beispiel durch ein langanhaltendes Drücken eines der Bedienmittel 5a, 5b, 5c die Steuereinheit eingeschalten und/oder ausgeschalteten werden. Auch kann über die Bedienmittel 5a, 5b, 5c der Operationsmodus der Steuereinheit geändert werden. So kann die Steuereinheit in einem ersten Modus die Signalstärke der Steuereingangssignale erfassen und dementsprechend die Verstärkung der Steuereingangssignale anpassen. In einem zweiten Operationsmodus kann die Verstärkung der Steuereingangssignale manuell über die Bedienmittel 5a, 5b, 5c durch den Verwender erfolgen.
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Im Weiteren umfaßt die Steuereinheit 1 ein Rückmeldungsmittel 6, wie einen Bildschirm oder eine LED Anzeige. Auf diesem Bildschirm 6 kann zum Beispiel das Steuereingangssignal, der Operationsmodus und/oder die Verstärkung angezeigt werden.
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Das Rückmeldungsmittel 6 und die Bedienmittel 5a, 5b, 5c können dabei auf einer Seite 7 des Gehäuses 2 angeordnet sein, welche in einem Verwendungszustand abgewandt vom Verwender ist.
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Über die Signalausgänge 8a, 8b, 8c können Steuerausgangssignale von der Steuereinheit 1 einer weiteren Steuereinheit 9, die sich insbesondere in einer Prothese befindet, zugeführt werden.
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2 zeigt eine Handprothese 10 umfassend eine Steuereinheit 1, welche ein Rückmeldungsmittel 6 aufweist. Das Rückmeldungsmittel 6 ist hierbei ein berührungsempfindlicher Bildschirm, welcher auch als Bedienmittel dient. Auf dem Rückmeldungsmittel 6 können Daten über die Prothese selbst, Daten über die Steuereinheit 1 etc. dargestellt werden. Das Rückmeldungsmittel 6 und die Steuereinheit 1 selbst sind hierbei fest relativ zu der Prothese 10 angeordnet. Insbesondere kann das Rückmeldungsmittel 6 an dem Handrücken 11 angeordnet sein.
