DE102023000095A1 - Controlling a prosthesis - Google Patents

Controlling a prosthesis Download PDF

Info

Publication number
DE102023000095A1
DE102023000095A1 DE102023000095.7A DE102023000095A DE102023000095A1 DE 102023000095 A1 DE102023000095 A1 DE 102023000095A1 DE 102023000095 A DE102023000095 A DE 102023000095A DE 102023000095 A1 DE102023000095 A1 DE 102023000095A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hand
prosthesis
orthosis
movement
finger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023000095.7A
Other languages
German (de)
Inventor
wird später genannt Erfinder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vincent Systems GmbH
Original Assignee
Vincent Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vincent Systems GmbH filed Critical Vincent Systems GmbH
Priority to DE102023000095.7A priority Critical patent/DE102023000095A1/en
Publication of DE102023000095A1 publication Critical patent/DE102023000095A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68Operating or control means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802Sensor mounted on worn items
    • A61B5/6811External prosthesis
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/014Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54Artificial arms or hands or parts thereof

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

Verfahren zum Steuern einer Prothese der oberen Extremität (2, 30), wobei die Position der Hand (10), die der Prothese gegenüber liegt und/oder eines Teiles der Hand, erkannt wird und die Prothese (2,30) in Anspruch auf die Position der Hand (10) gesteuert wird.

Figure DE102023000095A1_0000
Method for controlling a prosthesis of the upper extremity (2, 30), wherein the position of the hand (10) opposite the prosthesis and/or of a part of the hand is detected and the prosthesis (2, 30) is controlled in relation to the position of the hand (10).
Figure DE102023000095A1_0000

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Steuern einer Prothese nach dem Oberbegriff des ersten unabhängigen Anspruchs und einer Prothese nach dem Oberbegriff des beigeordneten unabhängigen Anspruchs.The present invention relates to a method for controlling a prosthesis according to the preamble of the first independent claim and a prosthesis according to the preamble of the attached independent claim.

Einführungintroduction

Prothesen dienen dazu Körperteile zu ersetzen und/oder diese Körperteile zu unterstützen. So werden unter Prothesen im Weiteren Exoprothesen aber auch Orthesen und Exoskelette verstanden. Insbesondere werden unter Prothesen Bein-, Beinteil- und/oder Fußprothesen und/oder Arm-, Armteil-, Hand- und/oder Fingerprothesen verstanden.Prostheses are used to replace body parts and/or to support these body parts. Prostheses are understood to include exoprostheses but also orthoses and exoskeletons. In particular, prostheses are understood to include leg, leg part and/or foot prostheses and/or arm, arm part, hand and/or finger prostheses.

Prothesen können über Schalter, die an der Prothese angebracht sind oder über Elektroden, die elektrische Muskelpotenziale von Muskeln erfassen, gesteuert werden.Prostheses can be controlled by switches attached to the prosthesis or by electrodes that detect electrical muscle potentials from muscles.

AufgabeTask

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein weiteres Verfahren zur Steuerung einer Prothese bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a further method for controlling a prosthesis.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach dem ersten unabhängigen Anspruch und eine Prothese nach dem beigeordneten unabhängigen Anspruch.This problem is solved by a method according to the first independent claim and a prosthesis according to the associated independent claim.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen. Die Ansprüche sollen zur besseren Lesbarkeit hiermit in die Beschreibung einbezogen sein.Further advantageous embodiments can be found in the subclaims. The claims are hereby included in the description for better readability.

Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Steuern einer Prothese der oberen Extremität, wobei die Position einer Hand, die der Prothese gegenüber liegt und/oder eines Teils der Hand, erkannt wird und die Prothese in Anspruch auf die Position der gegenüberliegenden Hand gesteuert wird. Als Hand oder gegenüberliegende Hand werden im Folgenden die natürliche Hand des Prothesennutzers bezeichnet, die seiner künstlichen Prothesenhand gegenübersteht.In particular, the object is achieved by a method for controlling a prosthesis of the upper extremity, wherein the position of a hand that is opposite the prosthesis and/or of a part of the hand is detected and the prosthesis is controlled based on the position of the opposite hand. In the following, the term hand or opposite hand refers to the natural hand of the prosthesis user that is opposite his artificial prosthetic hand.

Unter einer Hand können im Weiteren auch ein Handteil, ein Armteil oder ein Arm verstanden werden, die der Prothese gegenüber angeordnet sind.A hand can also be understood to mean a hand part, an arm part or an arm that is arranged opposite the prosthesis.

Es wurde also erkannt, dass eine Prothese der oberen Extremitäten gesteuert werden kann durch das Erkennen der Position, welche die der Prothese gegenüberliegende Hand einnimmt. Insbesondere kann die Prothese dadurch gesteuert werden, dass bestimmte Gesten der Hand, die durch Hand- und oder Armbewegung erzeugt werden, erkannt werden. So kann durch die Gesten ein Betätigen eines Reglers oder Schalters simuliert werden und so die Prothese gesteuert werden. Auch können durch die Gesten der Hand, die der Prothese gegenüberliegt, verschiedene Bewegungsmodi und Zustände, wie Ein oder Aus, der Prothese ausgewählt werden.It was therefore recognized that a prosthesis of the upper extremities can be controlled by recognizing the position of the hand opposite the prosthesis. In particular, the prosthesis can be controlled by recognizing certain hand gestures that are generated by hand and/or arm movements. The gestures can simulate the operation of a controller or switch and thus control the prosthesis. Different movement modes and states, such as on or off, of the prosthesis can also be selected using the gestures of the hand opposite the prosthesis.

Die Position kann dabei die Position der Hand und/oder Teile der Hand und/oder des Arms im Raum und/oder die Position der Hand und/oder Teile der Hand relativ zu einem anderen Körperteil des Verwenders umfassen. Insbesondere kann die Position zumindest eine Handgeste umfassen.The position can include the position of the hand and/or parts of the hand and/or the arm in space and/or the position of the hand and/or parts of the hand relative to another body part of the user. In particular, the position can include at least one hand gesture.

Die Prothese kann eine Arm-, Armteil-, Hand-, Handteil- oder Fingerprothese sein.The prosthesis can be an arm, arm part, hand, hand part or finger prosthesis.

Die Position kann eine Bewegung der Hand und/oder des Handteils und/oder des Arms umfassen. Die Position kann auch eine oder mehrere Gesten umfassen.The position may include a movement of the hand and/or the handle and/or the arm. The position may also include one or more gestures.

Insbesondere kann die Prothese so gesteuert werden, dass sie die Position und/oder Bewegung der Hand und/oder des Handteils und/oder des Arms nachahmt und/oder gespiegelt nachahmt.In particular, the prosthesis can be controlled to mimic and/or mirror the position and/or movement of the hand and/or the handle and/or the arm.

Dabei kann die Prothese so gesteuert werden, dass die Bewegung der Prothese gegenüber der Bewegung der Hand verkleinert oder vergrößert sind.The prosthesis can be controlled in such a way that the movement of the prosthesis is reduced or increased compared to the movement of the hand.

Auch kann die Bewegung der Prothese zeitlich versetzt gegenüber der Bewegung der Hand sein.The movement of the prosthesis can also be delayed compared to the movement of the hand.

Auch ist es möglich, die oben genannten Steuerungsarten zu kombinieren. So kann die Bewegung der Prothese zum Beispiel gegenüber der Bewegung der Hand verkleinert und zeitversetzt und/oder gespiegelt sein.It is also possible to combine the above-mentioned types of control. For example, the movement of the prosthesis can be reduced in size compared to the movement of the hand and can be delayed and/or mirrored.

So kann leicht und/oder intuitiv die Position und/oder Bewegung der Prothese gesteuert werden.This allows the position and/or movement of the prosthesis to be controlled easily and/or intuitively.

Durch eine Position und/oder Bewegung der Hand und/oder eines weiteren Körperteils kann die Nachahmung des Körperteils durch die Prothese begonnen und/oder beendet werden.By positioning and/or moving the hand and/or another body part, the imitation of the body part by the prosthesis can be started and/or stopped.

So kann anstatt und/oder zusätzlich zu weiteren Steuerungsmitteln, die Prothese gesteuert werden.In this way, the prosthesis can be controlled instead of and/or in addition to other control devices.

Die Prothese kann ein Mittel zum Erfassen der Position der Hand und/oder des Arms und/oder eines Armteils und/oder eines Handteils umfassen, welche der Prothese gegenüber liegt, wobei das Mittel zum Erfassen der Position mit einem Steuerungsmittel der Prothese zur Signalübertragung zumindest funktionell verbunden ist.The prosthesis may comprise a means for detecting the position of the hand and/or the arm and/or an arm part and/or a hand part which is opposite the prosthesis, wherein the means for detecting the position is at least functionally connected to a control means of the prosthesis for signal transmission.

Das Mittel zum Erfassen der Position der Hand und/oder eines Handteils von der Prothese aus, kann zumindest eine Kamera umfassen.The means for detecting the position of the hand and/or a hand part from the prosthesis may comprise at least one camera.

Auch kann an der der Prothese gegenüberliegende Hand und/oder Handteil und/oder Arm und/oder Armteil ein Mittel zum Erfassen der Position dieser Hand angeordnet sein, wobei das Mittel zum Erfassen der Position mit einem Steuerungsmittel der Prothese zur Signalübertragung zumindest funktionell verbunden ist. Dieses Mittel zum Erfassen der Position der Hand und/oder eines Handteils kann zumindest einen Beschleunigungssensor und/oder ein Gyroskop umfassen.A means for detecting the position of this hand can also be arranged on the hand and/or hand part and/or arm and/or arm part opposite the prosthesis, wherein the means for detecting the position is at least functionally connected to a control means of the prosthesis for signal transmission. This means for detecting the position of the hand and/or a hand part can comprise at least one acceleration sensor and/or a gyroscope.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform mittels der Figuren weiter erläutert.The invention is further explained below using an embodiment with the aid of the figures.

Dabei zeigt:

  • 1 einen Prothesenträger mit einer Prothese,
  • 2 ein Flussdiagramm, welches das Verfahren zur Steuerung darstellt.
  • 3 einen Orthesenträger mit einer Orthese und eine Person, die ein Exoskelett trägt.
It shows:
  • 1 a prosthesis wearer with a prosthesis,
  • 2 a flow chart illustrating the control procedure.
  • 3 a person wearing an orthosis and a person wearing an exoskeleton.

1 zeigt eine Prothesenvorrichtung 1 umfassend eine Handprothese 2 und einen Fingerring 3. Der Fingerring 3 ist dabei auf einen Finger 9 einer Hand 10 des Prothesenverwenders 7 gesteckt. Der Fingerring 3 ist dabei über eine drahtlose Verbindung, wie Bluetooth, mit der Handprothese 2, insbesondere einem Steuergerät 11, verbunden. 1 shows a prosthetic device 1 comprising a hand prosthesis 2 and a finger ring 3. The finger ring 3 is placed on a finger 9 of a hand 10 of the prosthesis user 7. The finger ring 3 is connected to the hand prosthesis 2, in particular to a control device 11, via a wireless connection, such as Bluetooth.

Das Steuergerät 11 kann dabei mit einem oder mehreren Elektromotoren funktionell verbunden sein, die die Prothese, zum Beispiel die Handgelenksprothese 13, das Daumenelement 14 und/oder ein Fingerelement 15, 16, 17, 18, bewegen. Auch eine Anwendung auf den Ellenbogen oder das Schultergelenk und andere Bewegungsachsen des Arms sind möglich.The control unit 11 can be functionally connected to one or more electric motors that move the prosthesis, for example the wrist prosthesis 13, the thumb element 14 and/or a finger element 15, 16, 17, 18. Application to the elbow or shoulder joint and other axes of movement of the arm is also possible.

Die Handprothese 2 umfasst einen Prothesenschaft 8, der die Handprothese 2 mit einem Unterarm 6 des Prothesenverwenders 7 verbindet. Der Prothesenschaft 8 weist proximal eine Öffnung 12 auf, durch welche der Unterarm 6 in den Prothesenschaft 8 geschoben werden kann. Dabei umschließt der Prothesenschaft 8 den Unterarm 6 zumindest teilweise axial.The hand prosthesis 2 comprises a prosthesis shaft 8, which connects the hand prosthesis 2 to a forearm 6 of the prosthesis user 7. The prosthesis shaft 8 has a proximal opening 12 through which the forearm 6 can be pushed into the prosthesis shaft 8. The prosthesis shaft 8 encloses the forearm 6 at least partially axially.

Weiter weist die Handprothese 2 eine Handgelenksprothese 13 auf, wobei die Handgelenksprothese 13 proximal mit dem Prothesenschaft 8 und distal mit einem Handprothesengrundelement 5 verbunden ist. Das Handprothesengrundelement 5 entspricht dabei zumindest teilweise in der Form und/oder der Funktion dem Handteller. An dem Handprothesengrundelement 5 ist seitlich ein Daumenelement 14 und distal vier Fingerelemente 15, 16, 17, 18 angeordnet.The hand prosthesis 2 also has a wrist prosthesis 13, wherein the wrist prosthesis 13 is connected proximally to the prosthesis shaft 8 and distally to a hand prosthesis base element 5. The hand prosthesis base element 5 corresponds at least partially in shape and/or function to the palm of the hand. A thumb element 14 is arranged laterally on the hand prosthesis base element 5 and four finger elements 15, 16, 17, 18 are arranged distally.

Der Fingerring 3 kann den Finger 9 des Prothesenverwenders 7 umschließen. Dabei kann der Fingerring 3 auf dem proximalen Fingerglied des Fingers 9 getragen werden.The finger ring 3 can enclose the finger 9 of the prosthesis user 7. The finger ring 3 can be worn on the proximal phalanx of the finger 9.

In einer Ausführungsform kann der Prothesenverwender 7 eine Smartwatch 4 und/oder ein elektronisches Gerät am Handgelenk 19 tragen, wobei die Smartwatch 4 eine funktionale Verbindung zu dem Fingerring 3 aufweisen kann. Die funktionale Verbindung kann dabei geeignet sein, um Daten vom Fingerring 3 zur Smartwatch 4 und/oder Daten von der Smartwatch 4 zum Fingerring 3 zu senden.In one embodiment, the prosthesis user 7 can wear a smartwatch 4 and/or an electronic device on the wrist 19, wherein the smartwatch 4 can have a functional connection to the finger ring 3. The functional connection can be suitable for sending data from the finger ring 3 to the smartwatch 4 and/or data from the smartwatch 4 to the finger ring 3.

Dabei kann die Datenverbindung zwischen dem Fingerring 3 und der Smartwatch 4 einerseits auf einer Kabelverbindung zwischen dem Fingerring 3 und der Smartwatch 4 beruhen oder kabellos sein. Im Falle einer kabellosen Verbindung können Datenprotokolle wie das WLAN-Protokoll oder Bluetooth verwendet werden.The data connection between the finger ring 3 and the smartwatch 4 can be based on a cable connection between the finger ring 3 and the smartwatch 4 or it can be wireless. In the case of a wireless connection, data protocols such as the WLAN protocol or Bluetooth can be used.

Weiter kann die Smartwatch 4 auch mit der Handprothese 2, insbesondere einem Steuerelement 11 der Handprothese 2 funktionell mittels zumindest einer kabellosen Datenleitung verbunden sein.Furthermore, the smartwatch 4 can also be functionally connected to the hand prosthesis 2, in particular a control element 11 of the hand prosthesis 2, by means of at least one wireless data line.

Weiter kann der Prothesenverwender 7 ein Smartphone 20 bei sich tragen, welches funktional mit dem Fingerring 3 und/oder der Smartwatch 4 und/oder der Handprothese 2 verbunden ist. Auf dem Smartphone 20 können zum Beispiel Parameter des Fingerrings 3 und/oder der Smartwatch 4 und/oder der Handprothese 2 abgebildet und/oder aufgezeichnet werden.Furthermore, the prosthesis user 7 can carry a smartphone 20 with him, which is functionally connected to the finger ring 3 and/or the smartwatch 4 and/or the hand prosthesis 2. For example, parameters of the finger ring 3 and/or the smartwatch 4 and/or the hand prosthesis 2 can be displayed and/or recorded on the smartphone 20.

2 zeigt ein Flussdiagramm, welches das Verfahren zum Steuern der Prothese und/oder Orthese abbildet. 2 shows a flow chart illustrating the procedure for controlling the prosthesis and/or orthosis.

In Schritt S1 wird über einen Positionssensor die Position der Hand erfasst, die sich gegenüber der Prothese und/oder Orthese befindet. Dabei kann der Positionssensor zum Beispiel eine Kamera sein, die ein oder mehrere Bilder der Hand aufnimmt. Die Kamera kann dabei an der Prothese und/oder Orthese oder separat am Körper des Prothesen- oder Orthesenverwenders angeordnet sein und/oder sich in einer Uhr, einem Smartphone oder ähnlichen befinden. Eine solche Kamera kann auch im Infrarotbereich Bilder erfassen. Auch ist eine Radarsende- und /oder - Empfangseinheit möglich.In step S1, the position of the hand opposite the prosthesis and/or orthosis is detected via a position sensor. The position sensor can be, for example, a camera that takes one or more pictures of the hand. The camera can be attached to the prosthesis and/or orthosis or separately on the body of the prosthesis or orthosis user and/or be located in a watch, smartphone or similar. Such a camera can also capture images in the infrared range. A radar transmitter and/or receiver unit is also possible.

Auch kann der Positionssensor ein Beschleunigungssensor und/oder ein Gyroskop sein. Diese Sensoren ermöglichen, die Lage und Lageränderung eines Fingers oder eines Fingerglieds oder eines Handteils zu erfassen. Die Sensoren können dazu am Unterarm und/oder an der Hand und/oder an einem oder mehreren Fingern platziert werden, an der zu erfassenden Hand, die der Prothese und/oder Orthese gegenüber liegt. Die Sensoren können sich dabei in einem Armband oder einer Uhr oder einem Fingerring befinden.The position sensor can also be an acceleration sensor and/or a gyroscope. These sensors make it possible to record the position and change in position of a finger or a finger joint or part of the hand. The sensors can be placed on the forearm and/or on the hand and/or on one or more fingers on the hand to be recorded, which is opposite the prosthesis and/or orthosis. The sensors can be located in a bracelet or a watch or a finger ring.

Auch ist es möglich an den Fingern oder an Handteilen, der Hand, die der Prothese und/oder Orthese gegenüberliegt, Sender zu platzieren, so dass die Lage und/oder die Bewegung der Sender durch einen oder mehrere Empfänger erkannt werden kann.It is also possible to place transmitters on the fingers or on parts of the hand opposite the prosthesis and/or orthosis, so that the position and/or movement of the transmitters can be detected by one or more receivers.

Erkennt der Positionssensor und/oder Bewegungssensor oder ein dem Positionssensor und/oder Bewegungssensor nachgeschaltetes Auswertemittel eine bestimmte Position und/oder Bewegung oder eine bestimmte Geste der Hand (S2), wie zum Beispiel eine kurze, schnelle Rotation des Handgelenks, gefolgt von einer kurzen schnellen Rotation des Handgelenks in die Gegenrichtung, so wird an das Steuerelement der Prothese und/oder Orthese ein oder mehrere Signale gesandt, sodass die Prothese und/oder Orthese auf nachfolgende Bewegungssignale der gegenüberliegenden Hand reagiert. So kann ein elektromotorisches Handgelenk der Prothese in der Folge in der gleichen Weise gespiegelt rotierend bewegt werden, wie die steuernde Hand bewegt wird, deren Position und/oder Bewegung im Raum oder relativ zur Prothese und/oder Orthese erfasst wird (S3).If the position sensor and/or motion sensor or an evaluation device connected downstream of the position sensor and/or motion sensor detects a specific position and/or movement or a specific gesture of the hand (S2), such as a short, rapid rotation of the wrist followed by a short, rapid rotation of the wrist in the opposite direction, one or more signals are sent to the control element of the prosthesis and/or orthosis so that the prosthesis and/or orthosis reacts to subsequent movement signals from the opposite hand. An electromotor wrist of the prosthesis can then be rotated in a mirrored manner in the same way as the controlling hand is moved, the position and/or movement of which in space or relative to the prosthesis and/or orthosis is detected (S3).

Ein solches Startsignal kann auch durch Betätigen eines Schalters, der zum Beispiel an einem Fingerring befestigt ist, gegeben werden.Such a start signal can also be given by pressing a switch that is attached to a finger ring, for example.

Die Position der Prothese und/oder Orthese und/oder die Gesten und/oder die Griffarten und/oder das Öffnen und Schließen der Prothese und/oder Orthese werden dabei so lange der Position und/oder den Bewegungsbefehlen und/oder den Griffumschaltbefehlen der gegenüberliegenden Hand nachgebildet oder interpretiert oder übersetzt, solange kein Abbruchsignal erkannt wird (S4).The position of the prosthesis and/or orthosis and/or the gestures and/or the types of grip and/or the opening and closing of the prosthesis and/or orthosis are modeled or interpreted or translated according to the position and/or the movement commands and/or the grip switching commands of the opposite hand as long as no abort signal is detected (S4).

Die Prothese und/oder Orthese kann dabei entsprechend der Bewegung der gegenüberliegenden Hand, Teilhand, Arms, und/oder Teilarms bewegt werden oder spiegelverkehrt dazu oder die Bewegungen werden verkleinert oder vergrößert ausgeführt im Vergleich zu der Bewegung der gegenüberliegenden Hand, Teilhand und/oder Arms. Auch kann die Bewegung der Prothese und/oder Orthese zeitversetzt zu der Bewegung der Hand, Teilhand, Arms und/oder Teilarms sein,The prosthesis and/or orthosis can be moved in accordance with the movement of the opposite hand, part of the hand, arm and/or part of the arm, or in a mirror image, or the movements can be made smaller or larger compared to the movement of the opposite hand, part of the hand and/or arm. The movement of the prosthesis and/or orthosis can also be delayed in relation to the movement of the hand, part of the hand, arm and/or part of the arm.

Auch sind Kombinationen der Bewegung möglich.Combinations of movements are also possible.

Wird ein Abbruchsignal erkannt (S5), so verbleibt die Prothese und/oder Orthese in der letzten Position und kann weiter durch Elektroden und/oder Schalter und/oder weitere Eingabemittel gesteuert werden. Das Abbruchsignal kann dabei dem Startsignal entsprechen oder das Betätigen eines weiteren Schalters oder eine andere Geste sein.If a termination signal is detected (S5), the prosthesis and/or orthosis remains in the last position and can continue to be controlled by electrodes and/or switches and/or other input devices. The termination signal can correspond to the start signal or be the actuation of another switch or another gesture.

3 zeigt einen Menschen 7 mit einer Orthese bzw. einem Exoskelett 30. Die Orthese 30 kann unter anderem zur Unterstützung des Ellenbogengelenks 31 dienen. 3 shows a person 7 with an orthosis or an exoskeleton 30. The orthosis 30 can serve, among other things, to support the elbow joint 31.

Die Orthese 30 weist eine Ellenbogenorthese 47 mit einem Ellenbogenscharnier 32, dass die Bewegung der Orhese 30 gemäß der Bewegung des Ellenbogengelenks 31 erlaubt, eine Handgelenksorthese 40, eine Daumenorthese 41, eine erste Fingerorthese 42, eine zweite Fingerorthese 43, eine dritte Fingerorthese 44 und eine vierte Fingerorthese 45 auf, . Das Ellenbogenscharnier 32 wird durch einen Elektromotor 33 bewegt. Das Ellenbogenschanier 32 verbindet dabei ein proximales Orthesenteil 34 mit einem distalen Orthesenteil 35. Dabei weist das proximale Orthesenteil 34 einen Schulterriemen 46 und eine erste Halterung 36 auf, die das proximale Orthesenteil 34 mit einem Oberarm 37 und/oder der Schulter des Orthesenträgers 7 verbindet. Der distale Orthesenteil 35 weist eine zweite Halterung 38 auf, die das distale Orthesenteil 35 mit einem Unterarm des Anwenders 7 verbindet.The orthosis 30 has an elbow orthosis 47 with an elbow hinge 32 that allows the movement of the orthosis 30 according to the movement of the elbow joint 31, a wrist orthosis 40, a thumb orthosis 41, a first finger orthosis 42, a second finger orthosis 43, a third finger orthosis 44 and a fourth finger orthosis 45. The elbow hinge 32 is moved by an electric motor 33. The elbow hinge 32 connects a proximal orthosis part 34 to a distal orthosis part 35. The proximal orthosis part 34 has a shoulder strap 46 and a first holder 36 that connects the proximal orthosis part 34 to an upper arm 37 and/or the shoulder of the orthosis wearer 7. The distal orthosis part 35 has a second holder 38 which connects the distal orthosis part 35 to a forearm of the user 7.

Der Elektromotor 33 kann dabei mit einem Steuermittel 39 funktionell, zum Beispiel durch eine drahtgebundene und/oder drahtlose Verbindung, verbunden sein. Das Steuermittel kann dabei in der Orthese 30 integriert sein und/oder auf der Orthese 30 angeordnet sein und/oder beabstandet von der Orthese 30 angeordnet sein. Das Steuermittel 39 kann dabei aus einer Einheit oder aus mehreren Einheiten bestehen, die auch verteilt angeordnet sein können.The electric motor 33 can be functionally connected to a control means 39, for example by a wired and/or wireless connection. The control means can be integrated in the orthosis 30 and/or arranged on the orthosis 30 and/or arranged at a distance from the orthosis 30. The control means 39 can consist of one unit or of several units, which can also be arranged in a distributed manner.

Das Steuermittel 39 ist dabei so ausgeführt, dass es Steuersignale an den zumindest einen Elektromotor 33 leitet. Der Elektromotor 33 kann dabei den distalen Orthesenteil 35 gegenüber den proximalen Orthesenteil 34 um das Ellenbogenschanier 32 schwenken. Es ist möglich, dass noch weitere Gelenke, wie ein Handgelenkselement und/oder Daumen- und Fingergelenke, in der Orthese integriert sind und entweder vom Prothesenträger 7 oder durch den Elektromotor 33 und/oder durch weitere Elektromotoren bewegt werden.The control means 39 is designed in such a way that it sends control signals to the at least one electric motor 33. The electric motor 33 can the distal orthosis part 35 pivots relative to the proximal orthosis part 34 about the elbow hinge 32. It is possible that further joints, such as a wrist element and/or thumb and finger joints, are integrated in the orthosis and are moved either by the prosthesis wearer 7 or by the electric motor 33 and/or by further electric motors.

Das Steuermittel 39 kann dabei funktionell mit einem Positionserfassungsmittel verbunden sein, welches ein Signal, das in Anspruch auf die Position des Arms und/oder der Hand des Orthesenverwenders 7 gebildet ist, an das Steuermittel 39 leitet.The control means 39 can be functionally connected to a position detection means which transmits a signal, which is formed in relation to the position of the arm and/or the hand of the orthosis user 7, to the control means 39.

Die Handgelenksorthese 40 kann ebenfalls mit einem Elektromotor bewegt werden, jedoch ist in der Zeichnung die Handgelenksorthese 40 in einer passiven Ausführung gezeigt. Dabei wird die Handgelenksorthese 40 durch zum Beispiel durch den gegenüberliegenden Arm bewegt.The wrist orthosis 40 can also be moved with an electric motor, but the drawing shows the wrist orthosis 40 in a passive version. The wrist orthosis 40 is moved, for example, by the opposite arm.

Der Daumenorthese 41 und die Fingerorthesen 42, 43, 44, 45 werden durch einen Elektromotor 48, der auf dem Handrücken der Handorthese angeordnet ist, bewegt. Dabei kann der Elektromotor 48 auch aus mehreren Einzelmotoren bestehen, wobei die Einzelmotoren den jeweiligen Daumen und/oder Fingerorthesen zur Bewegung zugeordnet sein können. Der Elektromotor 48 kann dabei über das Steuermittel 39 gesteuert werden.The thumb orthosis 41 and the finger orthoses 42, 43, 44, 45 are moved by an electric motor 48, which is arranged on the back of the hand orthosis. The electric motor 48 can also consist of several individual motors, whereby the individual motors can be assigned to the respective thumb and/or finger orthoses for movement. The electric motor 48 can be controlled via the control means 39.

Das Positionserfassungsmittel kann dabei zum Beispiel eine Smartwatch, die an dem der Orthese 30 gegenüberliegenden Handgelenk des Ortthesenverwenders 7 angeordnet ist und/oder einen Ring 3 mit einer Positionserkennung, der an einem Finger 9 der Hand 10, welches der Orthese 30 gegenüberliegt, umfassen. Der Ring 3 kann dabei mit der Smartwatch 4, die sich am Handgelenk 19 befindet über eine drahtlose Verbindung verbunden sein.The position detection means can, for example, comprise a smartwatch that is arranged on the wrist of the orthosis user 7 opposite the orthosis 30 and/or a ring 3 with a position detection device that is arranged on a finger 9 of the hand 10 that is opposite the orthosis 30. The ring 3 can be connected to the smartwatch 4 that is located on the wrist 19 via a wireless connection.

Das Positionserfassungsmittel kann dabei die Position der Hand 10, des Arms oder Teile des Arms erfassen und aufgrund der Position die Ellenbogenorthese 47, die Daumenorthese 41 oder die Fingerorthesen 42, 43, 44, 45 steuern. Dies gilt auch für die Handgelenksorthese 40, wenn diese aktiv bewegt werden kann. So kann die Orthese 30 so gesteuert werden, dass die Bewegung/Position des Arms und/oder eines Teils des Arms und/oder der Hand 10 und/oder eines Teils der Hand 10 nachgeahmt, evtl. spiegelverkehrt nachgeahmt wird.The position detection means can detect the position of the hand 10, the arm or parts of the arm and control the elbow orthosis 47, the thumb orthosis 41 or the finger orthoses 42, 43, 44, 45 based on the position. This also applies to the wrist orthosis 40 if it can be actively moved. The orthosis 30 can thus be controlled in such a way that the movement/position of the arm and/or part of the arm and/or the hand 10 and/or part of the hand 10 is imitated, possibly imitated in mirror image.

BezugszeichenReference symbols

11
ProthesenvorrichtungProsthetic device
22
HandprotheseHand prosthesis
33
FingerringFinger ring
44
SmartwatchSmartWatch
55
HandprothesengrundelementHand prosthesis base element
66
Unterarmforearm
77
Prothesen-/OrthesenverwenderProsthesis/Orthosis users
88th
ProthesenschaftProsthetic stem
99
Fingerfinger
1010
Handhand
1111
SteuergerätControl unit
1212
Öffnungopening
1313
HandgelenksprotheseWrist prosthesis
1414
DaumenelementThumb element
1515
FingerelementFinger element
1616
FingerelementFinger element
1717
FingerelementFinger element
1818
FingerelementFinger element
1919
Handgelenkwrist
2020
Smartphone Smart phones
3030
Orthese/ExoskelettOrthosis/Exoskeleton
3131
EllenbogengelenkElbow joint
3232
EllenbogenschanierElbow hinge
3333
ElektromotorElectric motor
3434
Proximaler OrthesenteilProximal orthosis part
3535
Distaler OrthesenteilDistal orthosis part
3636
Erste HalterungFirst bracket
3737
Oberarmupper arm
3838
Zweite HalterungSecond bracket
3939
SteuermittelTax funds
4040
HandgelenkortheseWrist orthosis
4141
DaumenortheseThumb orthosis
4242
FingerortheseFinger orthosis
4343
FingerortheseFinger orthosis
4444
FingerortheseFinger orthosis
4545
FingerortheseFinger orthosis
4646
SchulterriemenShoulder strap
4747
EllenbogenortheseElbow orthosis
4848
ElektromotorElectric motor
S1S1
erster Schrittfirst step
S2S2
zweiter Schrittsecond step
S3S3
dritter SchrittThird step
S4S4
vierter Schrittfourth step
S5S5
fünfter Schrittfifth step

Claims (10)

Verfahren zum Steuern einer Prothese (2, 30) der oberen Extremität, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Hand (10), die der Prothese (2, 30) gegenüber liegt und/oder eines Teiles der Hand, erkannt wird und die Prothese (2, 30) in Anspruch auf die Position der Hand (10) gesteuert wird.Method for controlling a prosthesis (2, 30) of the upper extremity, characterized in that the position of the hand (10) which is opposite the prosthesis (2, 30) and/or of a part of the hand is detected and the prosthesis (2, 30) is controlled in relation to the position of the hand (10). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Hand (10) und/oder Teile der Hand (10) im Raum und/oder die Position der Hand (10) und/oder Teile der Hand (10) relativ zu einem anderen Körperteil des Verwenders (7) erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the hand (10) and/or parts of the hand (10) in space and/or the position of the hand (10) and/or parts of the hand (10) relative to another body part of the user (7) is detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prothese (2,30) eine Arm-, Armteil-, Hand-, Handteil- oder Fingerprothese ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the prosthesis (2,30) is an arm, arm part, hand, hand part or finger prosthesis. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position eine Bewegung der Hand (10) und/oder des Handteils umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position comprises a movement of the hand (10) and/or the handle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prothese (2, 30) so gesteuert wird, dass sie die Position und/oder Bewegung der Hand (10) und/oder des Handteils nachahmt und/oder gespiegelt nachahmt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the prosthesis (2, 30) is controlled such that it imitates and/or mirrors the position and/or movement of the hand (10) and/or the hand part. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Position und/oder Bewegung der Hand (10) und/oder eines weiteren Körperteils die Bewegung und/oder die Nachahmung des Körperteils durch die Prothese (2, 30) begonnen und/oder beendet werden kann.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the movement and/or the imitation of the body part by the prosthesis (2, 30) can be started and/or ended by a position and/or movement of the hand (10) and/or another body part. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Position kontaktlos erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the detection of the position is carried out contactlessly. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Position über einen Beschleunigungssensor und /oder einen Gyroskopsensor erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position is detected via an acceleration sensor and/or a gyroscope sensor. Prothese der oberen Extremitäten (2, 30), dadurch gekennzeichnet, dass die Prothese (2, 30) ein Mittel zum Erfassen der Position der Hand (10) und/oder eines Handteils umfasst, welche der Prothese (2, 30) gegenüber liegt, wobei das Mittel zum Erfassen der Position mit einem Steuerungsmittel (11, 39) der Prothese zumindest zur Signalübertragung zumindest funktionell verbunden ist.Prosthesis of the upper extremities (2, 30), characterized in that the prosthesis (2, 30) comprises a means for detecting the position of the hand (10) and/or a hand part which is opposite the prosthesis (2, 30), wherein the means for detecting the position is at least functionally connected to a control means (11, 39) of the prosthesis at least for signal transmission. Prothese (2, 30) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erfassen der Position der Hand und/oder eines Handteils zumindest eine Kamera und/oder ein Gyroskop und/odereinen Positionssensor und/oder einen Bewegungssensor umfasst.Prosthesis (2, 30) according to the preceding claim, characterized in that the means for detecting the position of the hand and/or a hand part comprises at least one camera and/or a gyroscope and/or a position sensor and/or a motion sensor.
DE102023000095.7A 2023-01-13 2023-01-13 Controlling a prosthesis Pending DE102023000095A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023000095.7A DE102023000095A1 (en) 2023-01-13 2023-01-13 Controlling a prosthesis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023000095.7A DE102023000095A1 (en) 2023-01-13 2023-01-13 Controlling a prosthesis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023000095A1 true DE102023000095A1 (en) 2024-07-18

Family

ID=91667653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023000095.7A Pending DE102023000095A1 (en) 2023-01-13 2023-01-13 Controlling a prosthesis

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102023000095A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2429459B1 (en) * 2009-04-13 2016-07-20 DEKA Products Limited Partnership System, method and apparatus for control of a prosthetic device
US20170296363A1 (en) * 2016-04-15 2017-10-19 Board Of Regents, The University Of Texas System Systems, apparatuses and methods for controlling prosthetic devices by gestures and other modalities
US11287886B1 (en) * 2020-09-15 2022-03-29 Apple Inc. Systems for calibrating finger devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2429459B1 (en) * 2009-04-13 2016-07-20 DEKA Products Limited Partnership System, method and apparatus for control of a prosthetic device
US20170296363A1 (en) * 2016-04-15 2017-10-19 Board Of Regents, The University Of Texas System Systems, apparatuses and methods for controlling prosthetic devices by gestures and other modalities
US11287886B1 (en) * 2020-09-15 2022-03-29 Apple Inc. Systems for calibrating finger devices

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3515371B1 (en) Prosthesis that can be actuated by external force
DE69821640T2 (en) ARTIFICIAL SENSITIVITY
Došen et al. Cognitive vision system for control of dexterous prosthetic hands: experimental evaluation
Capsi-Morales et al. Comparison between rigid and soft poly-articulated prosthetic hands in non-expert myo-electric users shows advantages of soft robotics
Roche et al. A structured rehabilitation protocol for improved multifunctional prosthetic control: a case study
Wheeler Device control using gestures sensed from EMG
Zhu et al. Development of sense of self-location based on somatosensory feedback from finger tips for extra robotic thumb control
Pakalapati et al. A prosthetic hand control interface using ESP8266 Wi-Fi module and Android application
KR102251364B1 (en) Control system for hand motion of myoelectric hand and control method thereof
DE102023000095A1 (en) Controlling a prosthesis
Mohammadi et al. Grasp specific and user friendly interface design for myoelectric hand prostheses
KR102326552B1 (en) Control system for hand motion of myoelectric hand and control method thereof
DE102005022005B4 (en) Method and device for facilitating the movement control of body parts
WO2021259986A1 (en) Prosthetic device having a prosthetic hand and method for operating a prosthetic device
Lee et al. Body-machine interface for control of a screen cursor for a child with congenital absence of upper and lower limbs: a case report
Gibson et al. Object discrimination using optimized multi-frequency auditory cross-modal haptic feedback
Kovalev et al. The smart prosthesis as the personal agent in the amputee tactile perception process
DE102023000094A1 (en) Controlling a prosthesis
Gibson et al. Neural closed-loop control of a hand prosthesis using cross-modal haptic feedback
Anwar et al. EMG signal based knee joint torque estimation
EP3448321B1 (en) Prosthesis
KR20220065162A (en) Virtual reality feeling type rehabilitation exercise apparatus
EP4138740B1 (en) Method for transmitting data
Earley et al. The effect of wrist position and hand-grasp pattern on virtual prosthesis task performance
Fougner Robust, Coordinated and Proportional Myoelectric Control of Upper-Limb Prostheses

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R001 Refusal decision in preliminary proceedings
R125 Request for further processing filed
R126 Request for further processing allowed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R125 Request for further processing filed
R126 Request for further processing allowed