DE3416873A1 - Vorrichtung zur erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen ganges bei ganzer oder teilweiser einschraenkung der bewegungsfunktionen - Google Patents

Vorrichtung zur erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen ganges bei ganzer oder teilweiser einschraenkung der bewegungsfunktionen

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DE3416873A1
DE3416873A1 DE19843416873 DE3416873A DE3416873A1 DE 3416873 A1 DE3416873 A1 DE 3416873A1 DE 19843416873 DE19843416873 DE 19843416873 DE 3416873 A DE3416873 A DE 3416873A DE 3416873 A1 DE3416873 A1 DE 3416873A1
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Günter Dr. 7758 Daisendorf Hoff
Rüdiger Dipl.-Ing. 5204 Lohmar Scheunemann
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036—Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36003—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of motor muscles, e.g. for walking assistance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4519—Muscles

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Description

  • Beschreibung
  • Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen Die Erfindung betrifft ein System, daß gekennzeichnet ist durch die Kombination von Sensoren zur Erzielung des Gleichgewichts, von einem Rechnersystem zur Steuerung und Regelung von Muskeln und Nerven zur Verarbeitung der Sensorsignale und für Rückmeldungen aus den erregten Muskeln und implantierbaren Stimulatoren für Nerven und Muskeln.
  • Erst die Kombination dieser Elemente ermöglicht einen aufrechten, freien, vom Bewegungsablauf weitgehend natürlichen Gang.
  • Zentrales Element der Erfindung ist die Nutzung preiswerter und einfacher Sensoren zur Erlangung des Gleichgewichts beim Stand und Gehen durch Einsatz von Druckmeßplatten, zum Beispiel einer piezoelektrischen Wandler-Matrix zur Messung der Druckverteilung an den Fußsohlen und gegebenenfalls am Gesäß.
  • Hierdurch wird einerseits die Bestimmung der Orientierung der Hörperachse im Raum (Schwerpunkt) gemessen, andererseits werden die Informationen aus der piezo-elektrischen Wandler-Matrix im Rechner verarbeitet und in Befehle an die implantierten Muskel-oder Nervenstimulatoren zur Wiederherstellung des Gleichgewichts weitergeleitet.
  • In Ergänzung zur piezo-elektrischen Wandler-Matrix wird zur Lagemeßung der Hörperachse ein fluiddynamisches Lagemeßsystem mit optoelektronischer Abtestung (Prinzip Wasserwaage) eingesetzt.
  • Durch die Kombination beider Systeme wird der Gang auf der schiefen Ebene und über Unebenheiten im Boden ermöglicht.
  • Der Rechner nimmt einen ständigen Soll-Ist-Vergleich vor zwischen Stimulationebefehlen an Nerven und Muskeln und der jeweils erreichten Muakelkontraktion.
  • Bei Abweichungen vom Soll-Wert wird automatisch das elektrische Steuersignal angepaßt.
  • Der Rechner übernimmt die zeitliche Koordination der Befehle an die verschiedenen Muskeln und Muskelgruppen, um einen weitgehend natürlichen Bewegungsab lauf zu erzielen.
  • Der Rechner ist fest programmierbar für oft wiederholbare Schrittfolgen. Die Steuerung der Positionsänderung, der Ganggeschwindigkeit und Richtungsänderung sowie Treppensteigen kann manuell oder durch Stimmeingabe erfolgen.
  • Für die Muskel / Nervenstimulation wird das bekannte ermüdungsfreie Prinzip der Karussellstimulation verwand, Es ist bekannt, daß zur Behebung von Querschnittslähmungen die Muskel / Nervenstimulation verwendet wird: Bei implantierten Stimulatoren allerdings auf rein manuelle Steuerung des Behinderten beruht.
  • (Münchener Medizinische Wochenschrift, Seite 462/464 vom 13.04.84, Arbeitsgruppe Wien, Funktionelle Elektrostimulation).
  • In Neu Scientist vom 3. November 1983, Seite 344 wird über ein System berichtet, mit dem Querschnittsgelähmte durch Einsatz prothetischer Hilfsmittel stehen und sich in einem Rollstuhl fortbewegen können, Die bisher realisierten Lösungen beinhalten prothetische Hilfakonstruktionen, die dem Behinderten keinen aufrechten, freien und natürlichen Gang ermöglichen und keine Verbesserung gegenüber dem Rollstuhl bedeuten.
  • Die bisher implantierten Systeme mit Handsteuerung und ohne künstliches Gleichgewichtasystem ermöglichen keinen freien Gang.
  • Die Versuche in Dayton, Ohio USA, wurden mit hautseitig angebrachten Muskelstimulatoren durchgeführt unter Verwendung von Computern. Die erreichten Lösungen sind nicht befriedigend.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die hekannten vorhandenen Systeme mit optimaler Lösung der Schnittstellen zu integrieren und damit den aufrechten, freien Gang für Behinderte zu realisieren.

Claims (15)

  1. Patentanspruche: 1. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Betaisgungsfunktionen Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen ohne prothetischer Hilfsmittel durch Kombination eines oder mehrerer künstlicher Gleichgewichtssysteme mit einem Rechner und elektrischer;Nerven-und/oder Muskelstimulatoren mit halbautomatischer und automatischer Regelung und Steuerung, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des Gleichgewichts, (z.B. Balance und Orientierung der Hö#perachse im Raum und zur Auftrittsfläche) sowie Positionsänderungen (z,8, Aufstehen, Hinsetzen, Hinlegen, Fortbewegung durch Gehen und Laufen mit verschiedenen Geschwindigkeiten, beliebigen Richtungsänderungen, Treppensteigen und Gehen auf schiefer Ebene) mit Hilfe eines Systems zur kontinuierlichen Messung und Überwachung des Gleichgewichts, bestehend aus einer Druckmeßplatte, zum Beispiel einer piezo-elektrischen Wandler-Matrix zur Messung der Druckverteilung an den Fußsohlen und am Gesäß, eines fluiddynamischen Lagemeßsystew mit opto-elektronischer Abtastung (Prinzip der Wasserwaage) und eines Rechners zur phasenrichtigen Aussteuerung der Muskeln oder Nerven beziehungsweise Muskelgruppen über Muskel- und/oder Nervenstimulatoren mit automatischer oder halbautomatischer Steuerung.
  2. 2. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das System zur Messung und Überwachung des Gleichgewichts und der Schwerpunktslage entweder durch eine Druckmeßplatte, zum Beispiel eine piezo-elektrischer Wandler-Matrix, oder aus einer Kombination mit einem fluiddynamischen Lagemeßsystem mit opto-elektronischer Abtastung (Prinzip der Wasserwaage) besteht.
  3. 3. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System zur Erlangung des Gleichgewichts zusätzlich oder ausschließlich aus Trägheitslenksyseemen und/oder Lageregelungssystemen besteht.
  4. 4. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung und Regelung der Muskeln derart erfolgt, daß beim freien Stand, beim freien Einbeinstand und beim freien Gehen der Schwerpunkt immer über der Unterstützungefläche liegt.
  5. 5. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Rückmeldung der Muskelstellung der Bewegungsvorgang kontrolliert wird.
  6. 6. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abweichungen vom Sollwert der Muskelleistung vom Rechner durch Änderung der Erregungsspannung automatisch kompensiert werden.
  7. 7. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß#bei Verlust der Gleichgewichtsposition, zum Beispiel stolpern, umkippen, Hindernisse,automatisch durch Ausfallschritte das Gleichgewicht wieder hergestellt wird.
  8. 8. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schrittweite, Schritthöhe, Laufrichtung und Laufgeschwindigkeit durch manuelle oder sprachliche Befehiseingabe gesteuert werden.
  9. 9. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß häufig sich wiederholende Bewegungsabläufe fest einprogrammierbar sind.
  10. 10. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner und die gesamte Stimulationselektronik einschließlich der Energieversorgung implantierbar sind, und daß der Rechner von außen programmierbar ist, und die Batterie für die Energieversorgung von außen nachladbar ist.
  11. 11. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner und die Energieversorgung extrakorporal angeordnet sind und zur Vermeidung von Hautdurchbrüchen über kapazitive und induktive Kopplung die implantierten Stimulatoren erregt werden.
  12. 12. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch manuelle oder akustische Eingabe ein Notstop ausgelöst wird.
  13. 13. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich über das Gesamtsystem die Kontinenzorgane angesteuert werden.
  14. 14. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über Druckgeber der Blasendruck gemessen und das Erreichen der kritischen Größe signalisiert wird.
  15. 15. Vorrichtung zur Erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen Ganges bei ganzer oder teilweiser Einschränkung der Bewegungsfunktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über Druckgeber oder durch Messung der Dehnung des Enddarmes der Darmfüllungsgrad bestimmt und bei Erreichen einer kritischen Große signalisiert wird.
DE19843416873 1984-05-08 1984-05-08 Vorrichtung zur erzielung eines aufrechten, freien und harmonischen ganges bei ganzer oder teilweiser einschraenkung der bewegungsfunktionen Withdrawn DE3416873A1 (de)

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