DE202013009698U1

DE202013009698U1 - Menschliche nicht redundante Parallelkinematik für eine Orthese oder ein Exoskelett mit seitlichen Kopplungsstellen

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Publication number: DE202013009698U1
Application number: DE201320009698
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-02
Filing date: 2013-11-02
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2023-11-03

Abstract

Parallelkinematik für eine Orthese oder ein Exoskelett für die Fixierung, Bewegungsmessung, Kraftinteraktion oder Bewegungsinteraktion von menschlichen Extremitäten wie Arm, Bein etc. dadurch gekennzeichnet, dass die idealisierte Bewegungsachsen der menschlichen Extremität (z. B. Oberarmrotation 2 oder Unterarm Pronation/Supination 3) nicht koaxial zu den Gelenkachsen der Orthese (Gelenk 6 und 8) bzw. des Exoskeletts verlaufen und so die Extremität beim Tragen nicht im Gelenk platziert sein muss. In diesem Fall ist die Kopplungsstelle von Extremität und Orthese/Exoskelett 11, 12 und 13 seitlich zugänglich, da das Orthesengelenk 6 für die Oberarmrotation und das Orthesengelenk 8 für die Unterarm Pronation/Supination außerhalb der Extremität liegen kann.

Description

Menschliche nicht redundante Parallelkinematik für eine Orthese oder ein Exoskelett, welche seitlich zugängliche Kopplungsstellen ermöglicht.
Orthesen und Exoskelette der eingangs genannten Art dienen zur Fixierung, Bewegungsmessung oder Kraft bzw. Bewegungsinteraktion der menschlichen Extremitäten wie Arm oder Bein. Dies umfasst den medizinischen Einsatz wie auch die Verwendung als Mensch-Maschine-Schnittstelle.
Orthesen und Exoskelette sind direkt an den menschlichen Körper gekoppelt und müssen in ihrer Kinematik, die parallel zur menschlichen Kinematik des Bewegungsapparates ist, den anatomischen Freiheitsgraden der Extremität entsprechen. Wenn die Gelenkachsen der Orthese koaxial zur menschlichen Bewegungsachse verlaufen, ist die seitliche Zugänglichkeit zur Kopplungsstelle versperrt und die entsprechende Extremität muss durch das Orthesengelenk gelegt werden, oder die seitliche Zugänglichkeit ist nur mit komplexen mechanischen Aufwand realisierbar. Diese Probelmatik tritt z. B. bei der Armextremität im Oberarm verbunden mit der Oberarmrotation und dem Unterarm verbunden mit der Pronation/Supination auf. Diese Problematik ist noch gravierender bei bewegungseingeschränkten Patienten und kann dazu führen, dass die Orthese nicht angelegt werden kann.
Dieses Problem wird durch die Gelenkanordnung der Orthesenkinematik mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Mit der Erfindung wird erreicht, dass die Kopplungsstellen seitlich frei zugänglich sind und so das Anlegen oder Ablegen der Orthese wesentlich erleichtert wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 1 dargestellt. Die nicht Koaxialität der Gelenkachsen von Orthese und Mensch ermöglicht den seitlichen Zugang der Kopplungsstellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 bis 2 erläutert. Es zeigen:
1 Bewegungsachsen des menschlichen rechten Arms
2 Freiheitsgrade und Achsen einer Orthese des rechten Arms nach Schutzanspruch 1.
In der 1 sind die Bewegungsachsen des Menschen mit Schulter Abduktion/Adduktion 1, Oberarmrotation 2, Unterarm Pronation/Supination 3 und Radialadduktion/Palmarflexion bzw. Ulna Abduktion des Handgelenkes 4 dargestellt.
Entsprechend der Freiheitsgrade des Menschen sind in 2 die Freiheitsgrade einer Orthese nach Schutzanspruch 1 mit Schultergelenk 5, Oberarmrotationsgelenk 6, Ellenbogengelenk 7, Unterarmgelenk für Pronation/Supination 8, Handgelenksgelenk für Radialadduktion/Palmarflexion 9 und Handgelenksgelenk für Ulna Abduktion 10 sowie die Kopplungsstellen für Oberarm 11, Unterarm 12 und Hand 13 dargestellt.
Erfindungsgemäß ist die Achse der Längsrotation von Oberarm 2 oder Unterarm 3 nicht koaxial zur Gelenkachse der Orthese 6 und 8. Die Achse der Orthese und des Exoskeletts schneidet sich jedoch mit der idealisierten Längsrotationsachse der Extremität in einem Punkt. Dieser Schnittpunkt ist gleichzeitig der Schnittpunkt weiterer Gelenkachsen der Orthese für den Unterarm Gelenk 9 und 10.
Bei der Rotation der Extremität in der Längsachse wird die nicht Koaxialität des Orthesengelenks z. B. Unterarm Orthesengelenk 8 von diesen weiteren Gelenken 9 und 10 kompensiert (siehe 2). Diese Art der Gelenkanordnung ist eine Variante der Exoskelett- oder Orthesenkinematik mit nicht redundanten Freiheitsgraden, da die zur Kompensation der nicht Koaxialität erforderlichen Gelenke bereits Bestandteil der Kinematik der Orthese sind um den Gesamtbewegungsraumes der Extremität abbilden zu können.
Da die Längsrotationsachse und die Gelenkachse des Exoskeletts nicht mehr koaxial sind, muss bei dieser Art der Gelenkanordnung von Exoskeletten oder Orthesen die Extremität nicht durch das Orthesengelenk gelegt werden. Die Kopplungsstelle ist seitlich zugänglich. Dies erleichtert wesentlich den Anlegungsprozess der Orthese oder des Exoskeletts.

Claims

Parallelkinematik für eine Orthese oder ein Exoskelett für die Fixierung, Bewegungsmessung, Kraftinteraktion oder Bewegungsinteraktion von menschlichen Extremitäten wie Arm, Bein etc. dadurch gekennzeichnet, dass die idealisierte Bewegungsachsen der menschlichen Extremität (z. B. Oberarmrotation 2 oder Unterarm Pronation/Supination 3) nicht koaxial zu den Gelenkachsen der Orthese (Gelenk 6 und 8) bzw. des Exoskeletts verlaufen und so die Extremität beim Tragen nicht im Gelenk platziert sein muss. In diesem Fall ist die Kopplungsstelle von Extremität und Orthese/Exoskelett 11, 12 und 13 seitlich zugänglich, da das Orthesengelenk 6 für die Oberarmrotation und das Orthesengelenk 8 für die Unterarm Pronation/Supination außerhalb der Extremität liegen kann.