EP3547969A1 - Device and method for supplementing muscle strength - Google Patents

Device and method for supplementing muscle strength

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EP3547969A1
EP3547969A1 EP17840550.2A EP17840550A EP3547969A1 EP 3547969 A1 EP3547969 A1 EP 3547969A1 EP 17840550 A EP17840550 A EP 17840550A EP 3547969 A1 EP3547969 A1 EP 3547969A1
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EP
European Patent Office
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muscle strength
tension member
actuator unit
force
support structure
Prior art date
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Pending
Application number
EP17840550.2A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Weidner
Jens Peter WULFSBERGER
Zhejun Yao
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.)
Exoiq GmbH
Original Assignee
Exoiq GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • A61H2230/605Muscle strain, i.e. measured on the user, e.g. Electromyography [EMG] used as a control parameter for the apparatus

Definitions

  • the present invention relates to devices and methods for assisting muscular strength.
  • the invention relates to a device and a method for supporting the hand muscles.
  • US Pat. No. 7,573,577 B2 discloses a flexible orthopedic glove which has spring elements on the outside of the hand which support the stretching of the fingers.
  • the glove can be used to train the grip force.
  • the documents US 8029414 B2 and US 9067325 B2 in turn show gloves that are equipped with traction elements and motors for grip reinforcement, especially in the power grip, or coupled. These devices thus focus mainly on a support of the power grip, in particular the variant of the power grip, in which all fingers and the thumb surround the object.
  • a device that can support the variety of all possible handles and hand movements is not known in the art.
  • the present invention provides a biomimetic device according to claim 1 which replicates the function of the muscles and connective tissue of the muscles of a human body part (and in particular a hand) in the form of an attractible (textile) garment.
  • the inventive muscle power assist device comprises a flexible support structure adapted to be worn on the body of a user during use of the device and an actuator unit configured to apply a tensile force to a first force support muscle force upon movement of a first body part To exert tension member of the flexible support structure, wherein the first tension member along a first path through a guide band of the flexible support structure to the actuator unit which limits a portion of the first web in a direction transverse to the web longitudinal direction, the first tension member is set during use of the device by means a first fastener to be attached to the body part and the guide tape is positioned along the power transmission direction after the first fastener.
  • the flexible support structure may be configured to be slipped over a limb, particularly over one or more fingers of a user's hand.
  • the actuator unit may be adapted to be connected to the user by means of a cuff or an arm or leg strap.
  • the flexible support structure may comprise a plurality of tension elements fastened in particular on a palm side and a back side of the support structure, wherein the tension elements are guided along different paths in the support structure to the actuator unit and the actuator unit is adapted to exert tensile forces on the tension elements.
  • the flexible support structure may be provided on the inside and / or outside at least partially with a polymer layer.
  • the flexible support structure may comprise an outer layer (eg a polymer layer) covering the tension elements.
  • flexible elements eg. Textile elements
  • actuator unit as used in the description and the claims, is to be understood in particular as a unit which is set up, under the control of electrical signals, to apply a force to elements which are connected to the actuator unit ,
  • the tension elements can thus be moved relative to the sleeve or relative to the arm or foot band.
  • the relative movement can initiate or support a movement of the limb or parts of the limb.
  • cuff as used in the description is to be understood as meaning, in particular, an expandable element (which, during use of the device) is an arm, a leg or another body part that frictionally wraps around it Bandes (ie as a bracelet, leg band or band or belt around a body part) may be formed.
  • the cuff may for example be formed of an elastic material, which is wound around the arm or the leg during use of the device in a stretched state and is connected by the restoring force of the elastic material frictionally with the arm or the leg.
  • the term "palm side / back of the back of the support structure” is to be understood in particular as an element which is adapted to divert a force applied by the actuator unit to a connection point (for example a wire, a thread, a leash, a cable, a band, or a rubber band).
  • a connection point for example a wire, a thread, a leash, a cable, a band, or a rubber band.
  • web as used in the description and the claims, in particular a (straight or curved) trajectory to understand along which a corresponding tension element during use of the device (sliding) can be moved.
  • the term “trajectory” should be understood broadly and also include defined deviations from an "ideal line” transverse to the direction of displacement, which may occur, for example, in a guide with play and / or of elastic material.
  • adjectives such as "first / first / first, second / second / second, third / third / third, etc.” as used in the specification and claims are primarily intended to express terms to delimit the terms designated elements from each other.
  • a reference to a "third tension member” does not mean that the invention requires a first and a second tension member, but merely serves to simplify the reference to a particular tension member with respect to embodiments that include more than one tension member.
  • adjectives such as "first / first / first, second / second / second, third / third / third, etc.” as used in the specification and claims should not be construed as necessarily being different Features is because embodiments may exist in which different functions can be effected by different (same) features but also by a single feature.
  • the flexible support structure is formed as a glove, wherein the one or more fingers of the user's hand are enclosed by one or more finger cots of the glove.
  • a glove is considered, the only certain areas of the one or more fingers and the carpal during use in tightly encloses stretched state.
  • each tension member is secured to a band-shaped loop of the flexible support structure, wherein at least one loop of the flexible support structure is adapted to loop around a finger bone of the hand, and at least one loop of the flexible support structure is adapted to loop around metacarpal bones of the hand.
  • the loop connected to the tension element can be pulled in the direction of the web or in the direction of a web section to the actuator unit.
  • the looped finger bone is bent along the palm side during a course of the lane and stretched along the back of the hand during a course of the lane, or the arched middle hand is further arched.
  • the number of loops of the flexible support structure that are configured to be wrapped around a single finger is greater than or equal to the number of finger phalanges (phalanges) of the single finger.
  • At least one loop may be provided per finger bone of a finger, which loop wraps around it at the distal end or in the region of the distal end during use of the device.
  • the at least one loop of the flexible support structure adapted to loop around the metacarpal bones of the hand is further adapted to run along a muscle ridge in the area of the palm side of a metacarpus on the thumb and the little finger.
  • the entangled metacarpal for example, can be supported in the power grip by the metacarpal bone of the thumb is guided towards the palm.
  • the tension elements are guided by loops of the flexible support structure.
  • the actuator unit comprises a plurality of traction units, which in particular comprise elements made of a shape memory alloy.
  • shape memory alloy as used in the description and the claims, in particular an alloy to understand that in the solid state by changing physical parameters (eg. By heating) targeted in a particular shape and thereby to Performing work can be used.
  • the elements of a shape memory alloy are formed spirally.
  • the flexible support structure includes an arm portion adapted to be slipped over a forearm of the user and a pulling direction of the actuator unit extends along the forearm.
  • the actuator unit can be set in a flexible and adaptive manner, which prevents hand movements from being obstructed by the actuator unit or prevents or prevents the hand-surrounding part of the device from accessing objects that are difficult to access or from objects that are difficult to access.
  • the first track is configured to pass over a hinge of the body which connects a bone of the first body part to a bone of a second body part.
  • the first track is arranged to run, at least in sections, parallel to a tendon and / or a muscle of the body, which allow a voluntary muscle force to be exerted on the first body part.
  • the first pulling element preferably has a first fastening element (for example a loop) which is set up to completely or partially enclose the first body part during use of the device.
  • a first fastening element for example a loop
  • the device further comprises a second pulling element, which is guided along a second path to the actuator unit and arranged to be attached to the first body part during use of the device by means of the first fastening element.
  • a second pulling element which is guided along a second path to the actuator unit and arranged to be attached to the first body part during use of the device by means of the first fastening element.
  • the actuator unit is adapted to exert tensile forces independently of each other on the first tension element and the second tension element.
  • the device further comprises a third pulling element which is guided along a third track to the actuator unit and arranged to be attached to a third body part during use of the device, wherein a third fastening element of the third pulling element is formed as the guide band.
  • the guide band is arranged to enclose a second body part.
  • the guide strip and the / the fastener (s) may, for example, consist of a flexible material or a combination of materials, which are transversely to the tensile direction but flexible in the pulling direction in view of the expected tensile forces substantially inelastic.
  • the guide band is adapted to be worn on the skin or over a garment during use of the device and provided with a polymer layer.
  • the guide tape can be provided with a slip-resistant silicone layer.
  • the first fastener is adapted to be worn on the skin or over a garment during use of the device and provided with a polymer layer.
  • the fastening element can be provided with a slip-resistant silicone layer.
  • the guide band has a channel and the first tension element is guided through the channel.
  • the device further comprises a control system with a sensor unit, wherein the control system is adapted to control the first traction.
  • the sensor unit comprises sensors for detecting a force, a movement, a stretching, a bending, a muscle activity, a pulse rate and / or a metabolic rate.
  • control system is arranged to minimize user energy costs.
  • the actuator unit preferably has a helical element made of a shape memory alloy to which the first tension element is fastened.
  • the actuator unit may also include an electric motor, a pneumatic or hydraulic actuator, or artificial muscles of polymer fibers or carbon nanotubes.
  • the flexible support structure is formed at least as part of a textile garment.
  • the flexible support structure may include a sleeve, vest, pants, trouser leg, stocking, or sock.
  • the guide band and / or the fastening elements can be incorporated into the textile garment.
  • the device is applied to a person's body, voluntary movements of the hand are monitored, and tensile forces are exerted on the tension elements based on the monitored voluntary movements.
  • Fig. 1 shows a schematic view of the palm side (left) and a schematic view of the back of the hand (right) of a device 10 for muscle strength support.
  • the device 10 comprises a flexible support structure 12 in the form of a finger glove and a forearm cuff 14 connected to the support structure 12. Attached to the forearm cuff 14 is an actuator unit 16 comprising a plurality of pulling units 18.
  • the traction units 18 may each comprise a plurality of helical elements 18a made of a shape memory alloy and whose length may be shortened by means of a control signal from a controller (not shown).
  • the invention with respect to the traction units 18 is not limited to spiral shape memory alloy elements 18a; Rather, the required tractive forces can be provided by any artificial muscles (for example by artificial muscles made of twisted plastic fibers or carbon nanotubes) or by electric motors.
  • the traction units 18 are connected at their proximal end to the forearm cuff 14 and at their distal end to a plurality of tension members 20 (for clarity) along their tracks, partly using solid lines and partly are shown using dashed lines.
  • the tension members 20 are formed as ropes or (monofilament) cords, the distal end of each is attached to a fastener in the form of a band-shaped loop 22.
  • the band-shaped loops 22 are integrated / incorporated into the finger glove, so that slipping of the slings 22 in the distal or proximal direction (substantially) is prevented.
  • the tension elements 20 stretch around the looped finger bones, and act upon the looped finger bones with a force. It should be noted that the force is exerted by means of the tension members 20 opposite portions of the loops 22 on the finger bones.
  • the loops 22 are for this purpose preferably transversely to the pulling direction flexible but nevertheless (essentially) not stretchable.
  • the loops 22 that are exciting around the finger bones adapt to the user's finger shape without impairing the transmission of the tensile forces.
  • the webs of the tension members 20a, 20b and 20c on the palm side extend along the center lines of the index finger, the middle finger, the ring finger and the small finger and are adapted to bend the respective finger.
  • the trajectories of the traction elements 20a are modeled on the trajectories of the tendons of the M. flexor digitorum profundus (FDP) and support the diffraction of the distal Phan GmbH directly and the diffraction of the intermedial phalanges and the proximal phalanges indirectly.
  • the trajectories of the traction elements 20b are modeled on the orbits of the tendons of the M.
  • the tracks of the tension members 20c are the tracks of the tendons of the Mm. Interossei (IOs) and support the flexion of the proximal phalanges.
  • the flexion of the thumb can be assisted by the tension members 20d and 20e while the tension member 20f assists in spreading the thumb. While the tracks of the tension members 20a-20c extend across the midline of the fingers, the tracks of the tension members 20d-20f do not extend beyond the midline of the thumb, but offset from the centerline across the palm of the hand to the wrist. This trajectory improves the power flow of the traction elements 20d-20f and allows a precise force-supporting guidance of the metacarpal bone of the thumb.
  • the extension of the phalanges of the index finger, the middle finger, the ring finger and the little finger can be assisted by the tension members 20g and 20h.
  • the tension members 20g and 20h at the level of the distal ends of the metacarpals each split into two strands, which extend offset to the center line of the phalanges.
  • the tension member 20i assists the extension and positioning of the thumb at rest.
  • the tension members 20j, 20k, 20l and 20m are intended for the movements of the wrist and arranged to be actuated independently of the tension members 20a-20i acting directly on the phalanges, i. H. to be charged or tensioned with a force.
  • the tension elements 20j and 20k thereby assist the flexion of the palm, while the tension elements 20l and 20m support the extension of the palm.
  • the abduction and adduction of the palm can be supported by the tension elements 20j and 20l and by the tension elements 20k and 20m, respectively.
  • the alignment of the wrist can also be supported.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a guide of a tension element 20 along an inner side of the flexible support structure 12.
  • the band-shaped guide straps 24 are provided with guide elements in the form of channels 24a, through which the tension elements 20 extend.
  • the tension element 20 can also be guided between the upper or lower arm and the guide belt 24 through the guide belt 24.
  • the channels 24a restrict the trajectory of the traction elements 20 transversely to the direction of displacement and thereby form a guide which guides the traction elements 20 along defined tracks.
  • curved channels 24a may also be provided.
  • a continuous (textile) protective layer may be provided, so that direct contact between tension members 20 and the skin is avoided.
  • loops 22 serving as guide straps 24 may be provided not only in the region of the distal ends of the phalanges for bending the fingers, but also in the region of the proximal ends of the phalanges, for example in the region of the proximal ends of the phalanges proximal phalanges in order to achieve a defined and close-fitting guidance of the tension elements 20, even with bent phalanges.
  • the flexible support structure 12 includes a tension member 20 having a fastener in the form of a loop 22 surrounding a user's forearm.
  • the tension element 20 is guided through channels 24a of the guide bands 24 surrounding the lower and upper arms, which effect a close-to-the-body guidance of the tension element 20 even when the forearm is bent.
  • the tension element 20 can also be guided between the upper or lower arm and the guide belt 24 through the guide belt 24.
  • Fig. 5 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a flexible support structure 12 of another device 10 according to the invention for supporting the movement of the legs and trunk of the user.
  • the flexible support structure 12 comprises tension members 20 having fastening elements in the form of loops 22 surrounding a user's lower legs.
  • the tension elements 20 are guided by the thigh surrounding guide bands 24, which cause a close-to-body guidance of the tension members 20, even with bent lower legs.
  • the flexible support structure 12 comprises tension members 20 which enclose the upper body and the lower body of the user and by which the stretching of the spine can be assisted.
  • Fig. 6 outlines the use of the device 10 in a method for muscle strength support.
  • a body part such as. The hand, z.
  • tensile forces may be applied to a portion of the traction elements 20 to assist the musculature, i. H. to reduce the force to be provided by the musculature in a given situation by providing it through the device 10.
  • Fig. 7 outlines the use of the device 10 in a further method for muscle strength support.
  • a body part such as. The hand
  • z. B. monitored by electromyography (EMG) or by force sensors.
  • EMG electromyography
  • force sensors When a voluntary movement is detected or a sensed force value exceeds a predetermined threshold, tensile forces may be applied to a portion of the traction elements 20 to assist the musculature, i. H. to reduce the force to be provided by the musculature in a given situation by providing it through the device 10.
  • the tensile forces to be exerted by the device 10 on a part of the tension elements 20 are determined on the basis of a control strategy which is optimized until the energy costs of the user, ie. H. the sum of energy to be spent by the user over a given time horizon is minimal.
  • the illustrated device 10 is thus designed as a portable support system that supports or relieves corresponding muscles of the user.
  • the device 10 shown modified according to the changed anatomical conditions for the force support of all body parts, such. As the arms, the legs, the feet, or even the back can be used by the function of the human muscles and the cooperating connective tissue is adequately replicated by the device 10.
  • the replication of the function of the human muscles and of the connective tissue interacting therewith by the device 10 is thereby, as described in connection with FIGS. 1-7 by way of example, achieved by the interaction of the actuator unit 16, the tension elements 20 and the guide straps 24.
  • the actuator unit 16 can also be directly or indirectly connected to the tension elements 20 and configured such that the tension elements 20 and the actuator unit 16 can be integrated separately into the flexible support structure 12 during application 28 of the device 10 or attached to the forearm cuff 14 can.

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Abstract

A device is described for supplementing muscle strength. The device comprises a flexible supporting structure configured to be worn on the body of a user during use of the device, and an actuator unit configured to apply a tensile force to a first tensile element of the flexible supporting structure in order to supplement muscle strength when a first body part is moved. The first tensile element extends to the actuator unit along a first path through a guide band of the flexible supporting structure, the actuator unit delimiting a section of the first path transversely to the longitudinal direction of the path. The first tensile element is further configured to be fastened to the first body part during use of the device.

Description

    VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR MUSKELKRAFTUNTERSTÜTZUNGDEVICE AND METHOD FOR MUSCLE POWER SUPPORT Technisches GebietTechnical area
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Unterstützung der Muskelkraft. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterstützung der Handmuskulatur.The present invention relates to devices and methods for assisting muscular strength. In particular, the invention relates to a device and a method for supporting the hand muscles.
  • Stand der TechnikState of the art
  • Manuelle Tätigkeiten, insbesondere solche die auf repetitiven und kraftintensiven Handbewegungen basieren, können zu Erkrankungen am menschlichen Muskelskelettsystem führen. Dies kann in Folge zu verringerter Muskelkraft und Bindegewebsproblemen führen. Bspw. können betroffene Personen die Fähigkeit verlieren, eine ausreichende Greifkraft bzw. eine ausreichende Fingerkraft aufzubringen, wodurch sich Probleme beim Halten und Betätigen von Gegenständen einstellen können oder durch anhaltende Überlastungsschmerzen oder Abnutzungserscheinungen in ihrer Beweglichkeit schmerzbedingt beeinträchtigt sein.Manual activities, especially those based on repetitive and vigorous hand movements, can lead to diseases of the human musculoskeletal system. This can result in reduced muscle strength and connective tissue problems. For example. For example, affected persons may lose the ability to apply sufficient gripping force or sufficient finger force, which may lead to problems in holding and manipulating objects, or may be impaired in their mobility due to persistent overload pain or signs of wear and tear.
  • Neben besagten Erkrankungen am menschlichen Muskelskelettsystem kann eine verringerte bzw. eine (in einer gegebenen Situation) zu geringe Muskelkraft auch durch die Verwendung hinderlicher (Schutz-) Handschuhe, schlechte Zugänglichkeit oder die Notwendigkeit schwere oder schwergängige Gegenstände zu halten oder zu betätigen, gegeben sein.In addition to said disorders on the human musculoskeletal system, reduced or (in a given situation) underdeveloped muscular strength may also be due to the use of cumbersome (protective) gloves, poor accessibility or the need to hold or manipulate heavy or stiff objects.
  • Zur Unterstützung der Muskelkraft bzw. zur Rehabilitation bei Erkrankungen an der Hand sind aus dem Stand der Technik verschiedene tragbare Vorrichtungen bekannt. In den Druckschriften US 3707963 A, EP 2436358 A1, WO 2014/033613 A2 und WO 2014/068509 A2 werden bspw. aus rigiden Elementen aufgebaute selbsttragende Vorrichtungen gezeigt, über die Bewegungen einer Hand geführt und unterstützt werden können. Vorrichtungen dieser Art müssen idealer Weise so ausgelegt sein, dass ihre Drehpunkte mit den Drehachsen der menschlichen Gelenke übereinstimmen. Ansonsten können die Abweichungen zu Beschwerden und Verletzungen des Nutzers sowie zu Einschränkungen der menschlichen Bewegungen führen. Um diese Anforderung zu erfüllen, erfordert eine harte Struktur zusätzlichen Bauraum, was im Handbereich oftmals schwer zu realisieren ist.To support muscle strength or to rehabilitate diseases of the hand various portable devices are known from the prior art. The documents US 3707963 A, EP 2436358 A1, WO 2014/033613 A2 and WO 2014/068509 A2, for example, show self-supporting devices constructed from rigid elements, via which movements of one hand can be guided and supported. Devices of this type must ideally be designed so that their pivot points coincide with the axes of rotation of the human joints. Otherwise, the deviations can lead to complaints and injuries of the user as well as to restrictions of the human movements. To meet this requirement, a hard structure requires additional space, which is often difficult to achieve in the hand area.
  • Ferner ist aus der Druckschrift US 7537577 B2 ein flexibler orthopädischer Handschuh bekannt, der an der Handaußenseite Federelemente aufweist, die das Strecken der Finger unterstützen. Zudem kann der Handschuh zum Training der Griffkraft eingesetzt werden. Die Druckschriften US 8029414 B2 und US 9067325 B2 wiederrum zeigen Handschuhe, die mit Zugelementen und Motoren zur Griffverstärkung, insbesondere beim Kraftgriff, ausgestattet bzw. gekoppelt sind. Diese Vorrichtungen fokussieren sich somit hauptsächlich auf eine Unterstützung des Kraftgriffs, insbesondere der Variante des Kraftgriffs, bei der alle Finger und der Daumen das Objekt umschließen. Eine Vorrichtung, die die Vielfalt aller möglichen Griffarten und Handbewegungen unterstützen kann, ist nach bestem Wissen der Erfinder aus dem ermittelbaren Stand der Technik jedoch nicht bekannt.Furthermore, US Pat. No. 7,573,577 B2 discloses a flexible orthopedic glove which has spring elements on the outside of the hand which support the stretching of the fingers. In addition, the glove can be used to train the grip force. The documents US 8029414 B2 and US 9067325 B2 in turn show gloves that are equipped with traction elements and motors for grip reinforcement, especially in the power grip, or coupled. These devices thus focus mainly on a support of the power grip, in particular the variant of the power grip, in which all fingers and the thumb surround the object. However, to the best of the inventors' knowledge, a device that can support the variety of all possible handles and hand movements is not known in the art.
  • Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Konzepte zur Unterstützung menschlicher Bewegungen zu verbessern.It is the object of the present invention to improve the concepts known from the prior art for assisting human movements.
  • Die vorliegende Erfindung stellt dazu eine biomimetische Vorrichtung nach Anspruch 1 bereit, die die Funktion der Muskeln und des mit den Muskeln zusammenwirkenden Bindegewebes eines menschlichen Körperteils (und insbesondere einer Hand) in Form eines anziehbaren (textilen) Kleidungsstücks repliziert.The present invention provides a biomimetic device according to claim 1 which replicates the function of the muscles and connective tissue of the muscles of a human body part (and in particular a hand) in the form of an attractible (textile) garment.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Muskelkraftunterstützung, umfasst eine flexible Stützstruktur, welche eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung am Körper eines Benutzers getragen zu werden und eine Aktoreinheit, welche eingerichtet ist, zur Unterstützung der Muskelkraft bei einer Bewegung eines ersten Körperteils eine Zugkraft auf ein erstes Zugelement der flexiblen Stützstruktur auszuüben, wobei das erste Zugelement entlang einer ersten Bahn durch ein Führungsband der flexiblen Stützstruktur zur Aktoreinheit verläuft, welches einen Abschnitt der ersten Bahn in einer Richtung quer zur Bahnlängsrichtung begrenzt, das erste Zugelement eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung mittels eines ersten Befestigungselements an dem Körperteil befestigt zu sein und das Führungsband entlang der Kraftübertragungsrichtung nach dem ersten Befestigungselement positioniert ist.The inventive muscle power assist device comprises a flexible support structure adapted to be worn on the body of a user during use of the device and an actuator unit configured to apply a tensile force to a first force support muscle force upon movement of a first body part To exert tension member of the flexible support structure, wherein the first tension member along a first path through a guide band of the flexible support structure to the actuator unit which limits a portion of the first web in a direction transverse to the web longitudinal direction, the first tension member is set during use of the device by means a first fastener to be attached to the body part and the guide tape is positioned along the power transmission direction after the first fastener.
  • Die flexible Stützstruktur kann dazu eingerichtet sein, über eine Gliedmaße, insbesondere über einen oder mehrere Finger einer Hand eines Benutzers gestülpt zu werden.The flexible support structure may be configured to be slipped over a limb, particularly over one or more fingers of a user's hand.
  • Die Aktoreinheit kann dazu eingerichtet sein, mittels einer Manschette oder eines Arm- oder Beinbandes an den Benutzer angebunden zu werden.The actuator unit may be adapted to be connected to the user by means of a cuff or an arm or leg strap.
  • Die flexible Stützstruktur kann eine Vielzahl von insbesondere an einer Handflächenseite und einer Handrückenseite der Stützstruktur befestigten Zugelementen umfassen, wobei die Zugelemente entlang unterschiedlicher Bahnen in der Stützstruktur zur Aktoreinheit geführt sind und die Aktoreinheit dazu eingerichtet ist, Zugkräfte auf die Zugelemente auszuüben.The flexible support structure may comprise a plurality of tension elements fastened in particular on a palm side and a back side of the support structure, wherein the tension elements are guided along different paths in the support structure to the actuator unit and the actuator unit is adapted to exert tensile forces on the tension elements.
  • Die flexible Stützstruktur kann auf der Innen- und/oder Außenseite zumindest teilweise mit einer Polymerschicht versehen sein.The flexible support structure may be provided on the inside and / or outside at least partially with a polymer layer.
  • Bspw. kann die flexible Stützstruktur eine die Zugelemente bedeckende äußere Schicht (bspw. eine Polymerschicht) aufweisen.For example. For example, the flexible support structure may comprise an outer layer (eg a polymer layer) covering the tension elements.
  • Dabei ist unter dem Begriff „flexible Stützstruktur“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere eine Struktur zu verstehen, die flexible Elemente umfasst, bspw. textile Elemente, über die Kraft auf einen Körperteil wie bspw. eine Gliedmaße bzw. auf Abschnitte oder Bereiche einer Gliedmaße ausgeübt werden kann. Durch die Flexibilität der Stützstruktur kann dabei insbesondere erreicht werden, dass die Kraft nicht nur im Wesentlichen punktuell, sondern über einen bestimmten Bereich (gleichmäßig) verteilt an dem Körperteil angreift. Ferner ermöglicht die Flexibilität der Stützstruktur dem Benutzer, die Kraftrichtung in bestimmten Grenzen zu beeinflussen bzw. von einer gegebenen Kraftrichtung in bestimmten Grenzen abzuweichen, was einen natürlicheren Bewegungsablauf ermöglicht.Here, the term "flexible support structure", as used in the description and the claims, in particular a structure to understand that includes flexible elements, eg. Textile elements, on the force on a body part such as, a limb or on sections or areas of a limb can be exercised. Due to the flexibility of the support structure, it can be achieved, in particular, that the force acts not only substantially punctiformly but also over a specific area (evenly distributed) on the body part. Furthermore, the flexibility of the support structure allows the user to influence the force direction within certain limits or to deviate from a given direction of force within certain limits, allowing a more natural movement.
  • Ferner ist unter dem Begriff „Aktoreinheit“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere eine Einheit zu verstehen, die dazu eingerichtet ist, gesteuert durch elektrische Signale, Elemente, die mit der Aktoreinheit verbunden sind, mit einer Kraft zu beaufschlagen. Dadurch, dass die Aktoreinheit während der Verwendung der Vorrichtung mittels einer Manschette oder eines Arm- oder Beinbandes an den Benutzer angebunden sein kann, können die Zugelemente somit relativ zur Manschette bzw. relativ zum Arm- oder Fußband bewegt werden. Durch die Relativbewegung kann eine Bewegung der Gliedmaße bzw. Teile der Gliedmaße initiiert oder unterstützt werden.Furthermore, the term "actuator unit" as used in the description and the claims, is to be understood in particular as a unit which is set up, under the control of electrical signals, to apply a force to elements which are connected to the actuator unit , The fact that the actuator unit can be connected to the user during use of the device by means of a cuff or an arm or leg strap, the tension elements can thus be moved relative to the sleeve or relative to the arm or foot band. The relative movement can initiate or support a movement of the limb or parts of the limb.
  • Des Weiteren ist unter dem Begriff „Manschette“, wie er in der Beschreibung verwendet wird, insbesondere ein (während der Verwendung der Vorrichtung) einen Arm, ein Bein bzw. einen anderen Körperteil kraftschlüssig umschlingendes dehnbares Element zu verstehen, welches bspw. in Form eines Bandes (d. h. als Armband, Beinband oder Band bzw. Gürtel um ein Körperteil) ausgebildet sein kann. Die Manschette kann bspw. aus einem elastischen Material gebildet sein, welches während der Verwendung der Vorrichtung in gedehntem Zustand um den Arm bzw. das Bein geschlungen ist und durch die Rückstellkraft des elastischen Materials kraftschlüssig mit dem Arm bzw. dem Bein verbunden ist.Furthermore, the term "cuff" as used in the description is to be understood as meaning, in particular, an expandable element (which, during use of the device) is an arm, a leg or another body part that frictionally wraps around it Bandes (ie as a bracelet, leg band or band or belt around a body part) may be formed. The cuff may for example be formed of an elastic material, which is wound around the arm or the leg during use of the device in a stretched state and is connected by the restoring force of the elastic material frictionally with the arm or the leg.
  • Ferner ist unter der Formulierung „Handflächenseite/Handrückenseite der Stützstruktur“, wie sie in der Beschreibung verwendet wird, insbesondere ein an der Palmarseite bzw. der Dorsalseite der Hand anliegender bzw. gegenüberliegender Bereich der Stützstruktur zu verstehen. Zudem ist unter dem Begriff „Zugelement“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere ein Element zu verstehen, welches dazu eingerichtet ist, eine durch die Aktoreinheit aufgebrachte Kraft an einen Anbindungspunkt umzuleiten (bspw. ein Draht, ein Faden, eine Leine, ein Kabel, ein Band, oder ein Gummiband). In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff „Bahn“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere eine (gerade oder gekrümmte) Trajektorie zu verstehen, entlang derer ein entsprechendes Zugelement während der Verwendung der Vorrichtung (gleitend) verschoben werden kann. Dabei soll der Begriff „Trajektorie“ breit verstanden werden und auch definierte Abweichungen von einer „Ideallinie“ quer zur Verschiebungsrichtung miteinschließen, welche bspw. bei einer Führung mit Spiel und/oder aus elastischem Material auftreten können.Furthermore, by the phrase "palm side / back of the back of the support structure", as used in the description, in particular a on the palmar side or the dorsal side of the hand fitting or opposite region of the support structure to understand. In addition, the term "tension element" as used in the description and the claims is to be understood in particular as an element which is adapted to divert a force applied by the actuator unit to a connection point (for example a wire, a thread, a leash, a cable, a band, or a rubber band). In this context, the term "web", as used in the description and the claims, in particular a (straight or curved) trajectory to understand along which a corresponding tension element during use of the device (sliding) can be moved. The term "trajectory" should be understood broadly and also include defined deviations from an "ideal line" transverse to the direction of displacement, which may occur, for example, in a guide with play and / or of elastic material.
  • Zudem ist anzumerken, dass Adjektive wie „erste/erster/erstes, zweite/zweiter/zweites, dritte/dritter/drittes, etc.“, wie sie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, primär dazu dienen, Begriffe bzw. die durch die Begriffe bezeichneten Elemente voneinander abzugrenzen. So bedeutet bspw. eine Bezugnahme auf ein „drittes Zugelement“ nicht, dass die Erfindung ein erstes und ein zweites Zugelement erfordert, sondern dient nur der Vereinfachung der Bezugnahme auf ein bestimmtes Zugelement in Hinblick auf Ausführungsformen, die mehr als ein Zugelement umfassen. Des Weiteren sollen Adjektive wie „erste/erster/erstes, zweite/zweiter/zweites, dritte/dritter/drittes, etc.“, wie sie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, nicht so verstanden werden, dass es sich zwangsläufig um unterschiedliche Merkmale handelt, da Ausführungsformen existieren können, in denen verschiedene Funktionen durch verschiedene (gleiche) Merkmale aber auch durch ein einzelnes Merkmal bewirkt werden können.In addition, it should be noted that adjectives such as "first / first / first, second / second / second, third / third / third, etc." as used in the specification and claims are primarily intended to express terms to delimit the terms designated elements from each other. For example, a reference to a "third tension member" does not mean that the invention requires a first and a second tension member, but merely serves to simplify the reference to a particular tension member with respect to embodiments that include more than one tension member. Furthermore, adjectives such as "first / first / first, second / second / second, third / third / third, etc." as used in the specification and claims should not be construed as necessarily being different Features is because embodiments may exist in which different functions can be effected by different (same) features but also by a single feature.
  • Vorzugsweise ist die flexible Stützstruktur als ein Handschuh ausgebildet, wobei der eine oder die mehreren Finger der Hand des Benutzers durch einen bzw. mehrere Fingerlinge des Handschuhs umschlossen werden.Preferably, the flexible support structure is formed as a glove, wherein the one or more fingers of the user's hand are enclosed by one or more finger cots of the glove.
  • Dabei ist unter dem Begriff „Handschuh“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere ein textiles Kleidungsstück zu verstehen, welches den einen oder die mehrere Finger der Hand des Benutzers, die Mittelhand und oftmals auch die Handwurzel umschließt, wobei der Ausdruck „umschlossen“ breit zu verstehen ist und Handschuhe mit einer oder mehreren Aussparungen, bspw. zur Belüftung, mitumfasst sein sollen. Zudem ist neben einem elastischen, den einen oder die mehreren Finger und die Handwurzel der Hand während der Verwendung (in gedehntem Zustand) kraftschlüssig umschließenden Handschuh auch ein Handschuh angedacht, der nur bestimmte Bereiche des einen oder der mehreren Finger und der Handwurzel während der Verwendung in gedehntem Zustand kraftschlüssig umschließt.Here, the term "glove", as used in the description and the claims, in particular a textile garment to understand, which encloses the one or more fingers of the user's hand, the metacarpus and often the carpal, wherein the The expression "enclosed" is to be understood broadly and gloves with one or more recesses, for example for ventilation, should be included. In addition, in addition to an elastic, the one or more fingers and the carpal of the hand while using (in the stretched state) non-positively enclosing glove, a glove is considered, the only certain areas of the one or more fingers and the carpal during use in tightly encloses stretched state.
  • Vorzugsweise ist jedes Zugelement an einer bandförmigen Schlinge der flexiblen Stützstruktur befestigt, wobei zumindest eine Schlinge der flexiblen Stützstruktur dazu eingerichtet ist, einen Fingerknochen der Hand zu umschlingen, und zumindest eine Schlinge der flexiblen Stützstruktur dazu eingerichtet ist, Mittelhandknochen der Hand zu umschlingen.Preferably, each tension member is secured to a band-shaped loop of the flexible support structure, wherein at least one loop of the flexible support structure is adapted to loop around a finger bone of the hand, and at least one loop of the flexible support structure is adapted to loop around metacarpal bones of the hand.
  • Durch Beaufschlagen eines Zugelements mit einer Zugkraft durch die Aktoreinheit kann die mit dem Zugelement verbundene Schlinge in Richtung der Bahn bzw. in Richtung eines Bahnabschnitts zur Aktoreinheit gezogen werden. Dadurch wird der umschlungene Fingerknochen bei einem Verlauf der Bahn entlang der Handflächenseite gebeugt und bei einem Verlauf der Bahn entlang der Handrückenseite gestreckt bzw. die umschlungene Mittelhand weiter gewölbt.By applying a tension element with a tensile force through the actuator unit, the loop connected to the tension element can be pulled in the direction of the web or in the direction of a web section to the actuator unit. As a result, the looped finger bone is bent along the palm side during a course of the lane and stretched along the back of the hand during a course of the lane, or the arched middle hand is further arched.
  • Vorzugsweise ist die Anzahl an Schlingen der flexiblen Stützstruktur, die dazu eingerichtet sind, um einen einzelnen Finger geschlungen zu werden, größer als die oder gleich zu der Anzahl der Fingerknochen (Phalangen) des einzelnen Fingers.Preferably, the number of loops of the flexible support structure that are configured to be wrapped around a single finger is greater than or equal to the number of finger phalanges (phalanges) of the single finger.
  • Dadurch kann jeder Fingerknochen einzeln angesprochen und somit komplexe Handbewegungen unterstützt werden. Bspw. kann je Fingerknochen eines Fingers mindestens eine Schlinge vorgesehen sein, die diesen während der Verwendung der Vorrichtung an dessen distalen Ende bzw. im Bereich des distalen Endes umschlingt.This allows each finger bone individually addressed and thus complex hand movements are supported. For example. For example, at least one loop may be provided per finger bone of a finger, which loop wraps around it at the distal end or in the region of the distal end during use of the device.
  • Vorzugsweise ist die zumindest eine Schlinge der flexiblen Stützstruktur, die dazu eingerichtet ist, die Mittelhandknochen der Hand zu umschlingen, ferner dazu eingerichtet, entlang einer Muskelwulst im Bereich der Handflächenseite einer Mittelhand am Daumen und am kleinen Finger zu verlaufen.Preferably, the at least one loop of the flexible support structure adapted to loop around the metacarpal bones of the hand is further adapted to run along a muscle ridge in the area of the palm side of a metacarpus on the thumb and the little finger.
  • Dadurch kann die umschlungene Mittelhand bspw. beim Kraftgriff unterstützt werden, indem der Mittelhandknochen des Daumens in Richtung Handfläche geführt wird.Thus, the entangled metacarpal, for example, can be supported in the power grip by the metacarpal bone of the thumb is guided towards the palm.
  • Vorzugsweise sind die Zugelemente durch Schlingen der flexiblen Stützstruktur geführt.Preferably, the tension elements are guided by loops of the flexible support structure.
  • Dadurch wird eine körpernahe flache Führung ermöglicht, die eine definierte Relativbewegung der einzelnen Fingerglieder zueinander ermöglicht.As a result, a body-near flat guide is made possible, which allows a defined relative movement of the individual finger members to each other.
  • Vorzugsweise umfasst die Aktoreinheit eine Vielzahl an Zugeinheiten, die insbesondere Elemente aus einer Formgedächtnislegierung umfassen.Preferably, the actuator unit comprises a plurality of traction units, which in particular comprise elements made of a shape memory alloy.
  • Dabei ist unter dem Begriff „Formgedächtnislegierung“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere eine Legierung zu verstehen, die im festen Zustand durch Änderung von physikalischen Parametern (bspw. durch Aufheizen) gezielt in eine bestimmte Form strebt und dadurch zur Verrichtung von Arbeit verwendet werden kann.Here, the term "shape memory alloy" as used in the description and the claims, in particular an alloy to understand that in the solid state by changing physical parameters (eg. By heating) targeted in a particular shape and thereby to Performing work can be used.
  • Vorzugsweise sind die Elemente aus einer Formgedächtnislegierung spiralförmig ausgebildet.Preferably, the elements of a shape memory alloy are formed spirally.
  • Durch die Verwendung federartiger Elemente aus einer Formgedächtnislegierung kann eine elastische Anbindung der Zugelemente an die Aktoreinheit realisiert und die Aktoreinheit kompakt ausgebildet werden.By using spring-like elements made of a shape memory alloy, an elastic connection of the tension elements to the actuator unit can be realized and the actuator unit can be made compact.
  • Vorzugsweise umfasst die flexible Stützstruktur einen Armabschnitt, der dazu eingerichtet ist, über einen Unterarm des Benutzers gestülpt zu werden und erstreckt sich eine Zugrichtung der Aktoreinheit entlang des Unterarms.Preferably, the flexible support structure includes an arm portion adapted to be slipped over a forearm of the user and a pulling direction of the actuator unit extends along the forearm.
  • Dadurch kann die Aktoreinheit flexible und anpassend angesetzt werden, wodurch vermieden wird, dass Handbewegungen durch die Aktoreinheit behindert oder der die Hand umgebende Teil der Vorrichtung den Zugriff auf schlecht zugängliche Gegenstände bzw. die Betätigung von schlecht zugänglichen Gegenständen be- oder verhindert.As a result, the actuator unit can be set in a flexible and adaptive manner, which prevents hand movements from being obstructed by the actuator unit or prevents or prevents the hand-surrounding part of the device from accessing objects that are difficult to access or from objects that are difficult to access.
  • Vorzugsweise ist die erste Bahn eingerichtet, über ein Gelenk des Körpers zu verlaufen, welches einen Knochen des ersten Körperteils mit einem Knochen eines zweiten Körperteils verbindet.Preferably, the first track is configured to pass over a hinge of the body which connects a bone of the first body part to a bone of a second body part.
  • Dadurch kann durch die Zugkraft eine Beugung, Streckung, Abduktion, Adduktion oder Drehung des Gelenks kraftmäßig unterstützt werden.As a result, can be supported by the tensile force diffraction, extension, abduction, adduction or rotation of the joint by force.
  • Vorzugsweise ist die erste Bahn eingerichtet, zumindest abschnittsweise parallel zu einer Sehne und/oder einem Muskel des Körpers zu verlaufen, welche es erlauben eine gewillkürte Muskelkraft auf den ersten Körperteil auszuüben.Preferably, the first track is arranged to run, at least in sections, parallel to a tendon and / or a muscle of the body, which allow a voluntary muscle force to be exerted on the first body part.
  • Dies ermöglicht eine an natürliche Bewegungsabläufe angepasste Muskelkraftunterstützung.This allows for adapted to natural movements muscle strength support.
  • Vorzugsweise weist das erste Zugelement ein erstes Befestigungselement (bspw. eine Schlinge) auf, das eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung den ersten Körperteil vollständig oder teilweise zu umschließen.The first pulling element preferably has a first fastening element (for example a loop) which is set up to completely or partially enclose the first body part during use of the device.
  • Die reduziert die Abhängigkeit der Kraftübertragung von der Position des ersten Körperteils.This reduces the dependence of the force transmission on the position of the first body part.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner ein zweites Zugelement, welches entlang einer zweiten Bahn zur Aktoreinheit geführt und eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung mittels des ersten Befestigungselements an dem ersten Körperteil befestigt zu sein.Preferably, the device further comprises a second pulling element, which is guided along a second path to the actuator unit and arranged to be attached to the first body part during use of the device by means of the first fastening element.
  • Dies vergrößert die Möglichkeiten hinsichtlich der unterstützten Bewegungsrichtung(en) in Hinblick auf den ersten Körperteil.This increases the possibilities with regard to the supported movement direction (s) with regard to the first body part.
  • Vorzugsweise ist die Aktoreinheit eingerichtet, Zugkräfte unabhängig voneinander auf das erste Zugelement und das zweite Zugelement auszuüben.Preferably, the actuator unit is adapted to exert tensile forces independently of each other on the first tension element and the second tension element.
  • Dadurch können antagonistische Bewegungen des ersten Körperteils unterstützt werden.As a result, antagonistic movements of the first body part can be supported.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner ein drittes Zugelement, welches entlang einer dritten Bahn zur Aktoreinheit geführt und eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung an einem dritten Körperteil befestigt zu sein, wobei ein drittes Befestigungselement des dritten Zugelements als das Führungsband ausgebildet ist.Preferably, the device further comprises a third pulling element which is guided along a third track to the actuator unit and arranged to be attached to a third body part during use of the device, wherein a third fastening element of the third pulling element is formed as the guide band.
  • Dadurch kann die Komplexität des Aufbaus der Stützstruktur reduziert werden.This can reduce the complexity of the structure of the support structure.
  • Vorzugsweise ist das Führungsband eingerichtet, einen bzw. den zweiten Körperteil zu umschließen.Preferably, the guide band is arranged to enclose a second body part.
  • Das Führungsband und das/die Befestigungselement(e) können bspw. aus einem flexiblen Material oder einer Materialkombination bestehen, die quer zur Zugrichtung biegsam aber in Zugrichtung in Hinblick auf die zu erwartenden Zugkräfte im Wesentlichen unelastisch sind.The guide strip and the / the fastener (s) may, for example, consist of a flexible material or a combination of materials, which are transversely to the tensile direction but flexible in the pulling direction in view of the expected tensile forces substantially inelastic.
  • Vorzugsweise ist das Führungsband eingerichtet, während der Verwendung der Vorrichtung auf der Haut oder über einem Kleidungsstück getragen zu werden und mit einer Polymerschicht versehen.Preferably, the guide band is adapted to be worn on the skin or over a garment during use of the device and provided with a polymer layer.
  • Bspw. kann das Führungsband mit einer rutschhemmenden Silikonschicht versehen sein.For example. The guide tape can be provided with a slip-resistant silicone layer.
  • Vorzugsweise ist das erste Befestigungselement eingerichtet, während der Verwendung der Vorrichtung auf der Haut oder über einem Kleidungsstück getragen zu werden und mit einer Polymerschicht versehen.Preferably, the first fastener is adapted to be worn on the skin or over a garment during use of the device and provided with a polymer layer.
  • Bspw. kann das Befestigungselement mit einer rutschhemmenden Silikonschicht versehen sein.For example. the fastening element can be provided with a slip-resistant silicone layer.
  • Vorzugsweise weist das Führungsband einen Kanal auf und das erste Zugelement ist durch den Kanal geführt.Preferably, the guide band has a channel and the first tension element is guided through the channel.
  • Dadurch kann ein Kontakt zwischen Zugelement und Haut vermieden werden.As a result, contact between the tension element and the skin can be avoided.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung ferner ein Steuersystem mit einer Sensoreinheit auf, wobei das Steuersystem zur Steuerung der ersten Zugkraft eingerichtet ist.Preferably, the device further comprises a control system with a sensor unit, wherein the control system is adapted to control the first traction.
  • Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit Sensoren zur Erfassung einer Kraft, einer Bewegung, einer Dehnung, einer Biegung, einer Muskelaktivität, einer Pulsrate und/oder einer Stoffwechselrate.Preferably, the sensor unit comprises sensors for detecting a force, a movement, a stretching, a bending, a muscle activity, a pulse rate and / or a metabolic rate.
  • Vorzugsweise ist das Steuersystem eingerichtet, Energiekosten des Benutzers zu minimieren.Preferably, the control system is arranged to minimize user energy costs.
  • Vorzugsweise weist die Aktoreinheit ein spiralförmiges Element aus einer Formgedächtnislegierung auf, an dem das erste Zugelement befestigt ist.The actuator unit preferably has a helical element made of a shape memory alloy to which the first tension element is fastened.
  • Die Aktoreinheit kann jedoch ebenfalls einen elektrischen Motor, einen pneumatischen oder hydraulischen Aktor oder künstliche Muskeln aus Polymerfasern oder aus Kohlenstoff-Nanoröhren umfassen.However, the actuator unit may also include an electric motor, a pneumatic or hydraulic actuator, or artificial muscles of polymer fibers or carbon nanotubes.
  • Vorzugsweise ist die flexible Stützstruktur zumindest als Teil eines textilen Kleidungsstücks ausgebildet.Preferably, the flexible support structure is formed at least as part of a textile garment.
  • Bspw. kann die flexible Stützstruktur einen Ärmel, eine Weste, Hosen, ein Hosenbein, einen Strumpf oder eine Socke umfassen. Ferner können das Führungsband und/oder die Befestigungselemente in das textile Kleidungsstück eingearbeitet sein.For example. For example, the flexible support structure may include a sleeve, vest, pants, trouser leg, stocking, or sock. Furthermore, the guide band and / or the fastening elements can be incorporated into the textile garment.
  • Vorzugsweise wird die Vorrichtung an den Köper eines Menschen angelegt, es werden gewillkürte Bewegungen der Hand überwacht und es werden auf Basis der überwachten gewillkürten Bewegungen Zugkräfte auf die Zugelemente ausgeübt.Preferably, the device is applied to a person's body, voluntary movements of the hand are monitored, and tensile forces are exerted on the tension elements based on the monitored voluntary movements.
  • Dadurch können verschiedenste Handbewegungen einer Person kraftmäßig unterstützt werden.As a result, a variety of hand movements of a person can be supported by force.
  • Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
  • Die Erfindung wird nachfolgend in der detaillierten Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei auf Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
    • Fig. 1 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • Fig. 2 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausgestaltung einer Zugeinheit;
    • Fig. 3 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausgestaltung eines Teils der flexiblen Stützstruktur;
    • Fig. 4 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausgestaltung einer flexiblen Stützstruktur einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • Fig. 5 schematische Ansichten einer beispielhaften Ausgestaltung einer flexiblen Stützstruktur einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • Fig. 6 ein Verfahren zur Muskelkraftunterstützung; und
    • Fig. 7 ein weiteres Verfahren zur Muskelkraftunterstützung zeigt.
    The invention will be explained in more detail in the detailed description on the basis of exemplary embodiments, reference being made to drawings in which:
    • 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a device according to the invention;
    • FIG. 2 is a schematic view of an exemplary embodiment of a tractor unit; FIG.
    • 3 is a schematic view of an exemplary embodiment of part of the flexible support structure;
    • 4 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a flexible support structure of a further device according to the invention;
    • 5 shows schematic views of an exemplary embodiment of a flexible support structure of a further device according to the invention;
    • 6 shows a method for muscle strength support; and
    • Fig. 7 shows another method for muscle strength support.
  • Dabei sind in den Zeichnungen gleiche und funktional ähnliche Elemente durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.The same and functionally similar elements are indicated by the same reference numerals in the drawings.
  • Weg(e) zur Ausführung der ErfindungWay (s) for carrying out the invention
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht der Handflächenseite (links) und eine schematische Ansicht der Handrückenseite (rechts) einer Vorrichtung 10 zur Muskelkraftunterstützung. Die Vorrichtung 10 umfasst eine flexible Stützstruktur 12 in Form eines Fingerhandschuhs und eine mit der Stützstruktur 12 verbundene Unterarmmanschette 14. An der Unterarmmanschette 14 ist eine Aktoreinheit 16 befestigt, welche eine Vielzahl an Zugeinheiten 18 umfasst. Wie in Fig. 2 gezeigt können die Zugeinheiten 18 jeweils eine Vielzahl an spiralförmigen Elementen 18a umfassen, die aus einer Formgedächtnislegierung bestehen und deren Länge sich mittels eines Steuersignals einer Steuerung (nicht gezeigt) verkürzen lässt. Es sei jedoch angemerkt, dass die Erfindung hinsichtlich der Zugeinheiten 18 nicht auf spiralförmige Elemente 18a aus einer Formgedächtnislegierung beschränkt ist; vielmehr können die benötigten Zugkräfte durch beliebige künstliche Muskeln (bspw. durch künstliche Muskeln aus verdrillten Kunststofffasern oder aus Kohlenstoff-Nanoröhren) oder auch durch elektrische Motoren bereitgestellt werden.Fig. 1 shows a schematic view of the palm side (left) and a schematic view of the back of the hand (right) of a device 10 for muscle strength support. The device 10 comprises a flexible support structure 12 in the form of a finger glove and a forearm cuff 14 connected to the support structure 12. Attached to the forearm cuff 14 is an actuator unit 16 comprising a plurality of pulling units 18. As shown in Figure 2, the traction units 18 may each comprise a plurality of helical elements 18a made of a shape memory alloy and whose length may be shortened by means of a control signal from a controller (not shown). It should be noted, however, that the invention with respect to the traction units 18 is not limited to spiral shape memory alloy elements 18a; Rather, the required tractive forces can be provided by any artificial muscles (for example by artificial muscles made of twisted plastic fibers or carbon nanotubes) or by electric motors.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Zugeinheiten 18 an ihrem proximalen Ende mit der Unterarmmanschette 14 und an ihrem distalen Ende mit einer Vielzahl an Zugelementen 20 verbunden, die (der besseren Übersicht wegen) entlang ihrer Bahnen teils unter Verwendung von durchgezogenen Linien und teils unter Verwendung von gestrichelten Linien dargestellt sind. Die Zugelemente 20 sind als Seile oder (monofile) Schnüre ausgebildet, deren distales Ende jeweils an einem Befestigungselement in Form einer bandförmigen Schlinge 22 befestigt ist. Die bandförmigen Schlingen 22 sind in den Fingerhandschuh integriert/eingearbeitet, so dass ein Verrutschen der Schlingen 22 in distaler oder proximaler Richtung (im Wesentlichen) unterbunden wird. Durch Verschieben der Zugelemente 20 spannen sich die Schlingen 22 um die umschlungenen Fingerknochen, und beaufschlagen die umschlungenen Fingerknochen mit einer Kraft. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Kraft mittels der den Zugelementen 20 gegenüberliegenden Abschnitte der Schlingen 22 auf die Fingerknochen ausgeübt wird.As shown in Fig. 1, the traction units 18 are connected at their proximal end to the forearm cuff 14 and at their distal end to a plurality of tension members 20 (for clarity) along their tracks, partly using solid lines and partly are shown using dashed lines. The tension members 20 are formed as ropes or (monofilament) cords, the distal end of each is attached to a fastener in the form of a band-shaped loop 22. The band-shaped loops 22 are integrated / incorporated into the finger glove, so that slipping of the slings 22 in the distal or proximal direction (substantially) is prevented. By moving the tension elements 20, the loops 22 stretch around the looped finger bones, and act upon the looped finger bones with a force. It should be noted that the force is exerted by means of the tension members 20 opposite portions of the loops 22 on the finger bones.
  • Die Schlingen 22 sind dazu vorzugsweise quer zur Zugrichtung flexibel aber trotzdem (im Wesentlichen) nicht dehnbar ausgebildet. So passen sich die um die Fingerknochen spannenden Schlingen 22 an die Fingerform des Benutzers an, ohne die Übertragung der Zugkräfte zu beeinträchtigen. Ferner können, wie in Fig. 1 gezeigt, jeweils ein an einer Handflächenseite und ein an einer Handrückenseite geführtes Zugelement 20 paarweise und zueinander versetzt mit einer Schlinge 22 verbunden sein, so dass eine Unterstützung einer Bewegung in verschiedene Richtungen und insbesondere ein Unterstützen des Beugens und Streckens der Handknochen möglich ist.The loops 22 are for this purpose preferably transversely to the pulling direction flexible but nevertheless (essentially) not stretchable. Thus, the loops 22 that are exciting around the finger bones adapt to the user's finger shape without impairing the transmission of the tensile forces. Further, as shown in Fig. 1, each one on a palm side and a back of the hand guided tension member 20 pairs and offset from each other with a sling 22 be connected, so that a support movement in different directions and in particular a supporting the bending and Stretching the hand bone is possible.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, verlaufen die Bahnen der Zugelemente 20a, 20b und 20c auf der Handflächenseite entlang der Mittellinien des Zeigefingers, des Mittelfingers, des Ringfingers und des kleinen Fingers und sind zum Beugen des jeweiligen Fingers eingerichtet. Die Bahnen der Zugelemente 20a sind dabei den Bahnen der Sehnen des M. Flexor Digitorum Profundus (FDP) nachempfunden und unterstützen die Beugung der distalen Phanlangen direkt und die Beugung der intermedialen Phalangen und der proximalen Phalangen indirekt. Die Bahnen der Zugelemente 20b sind den Bahnen der Sehnen des M. Flexor Digitorum Superficialis (FDS) nachempfunden und unterstützen die Beugung der intermedialen Phalangen direkt und der proximalen Phalangen indirekt. Die Bahnen der Zugelemente 20c sind den Bahnen der Sehnen des Mm. Interossei (IOs) nachempfunden und unterstützen die Beugung der proximalen Phalangen.As shown in Fig. 1, the webs of the tension members 20a, 20b and 20c on the palm side extend along the center lines of the index finger, the middle finger, the ring finger and the small finger and are adapted to bend the respective finger. The trajectories of the traction elements 20a are modeled on the trajectories of the tendons of the M. flexor digitorum profundus (FDP) and support the diffraction of the distal Phanlangen directly and the diffraction of the intermedial phalanges and the proximal phalanges indirectly. The trajectories of the traction elements 20b are modeled on the orbits of the tendons of the M. flexor digitorum superficialis (FDS) and indirectly support the diffraction of the intermedial phalanges directly and the proximal phalanges. The tracks of the tension members 20c are the tracks of the tendons of the Mm. Interossei (IOs) and support the flexion of the proximal phalanges.
  • Die Beugung bzw. Opposition des Daumens kann durch die Zugelemente 20d und 20e unterstützt werden, während das Zugelement 20f das Abspreizen des Daumens unterstützt. Während die Bahnen der Zugelemente 20a-20c über die Mittellinie der Finger verlaufen, verlaufen die Bahnen der Zugelemente 20d-20f nicht über die Mittellinie des Daumens, sondern versetzt zur Mittellinie über die Handfläche zum Handgelenk. Dieser Bahnverlauf verbessert den Kraftfluss der Zugelemente 20d-20f und ermöglicht eine präzise kraftunterstützende Führung des Mittelhandknochens des Daumens.The flexion of the thumb can be assisted by the tension members 20d and 20e while the tension member 20f assists in spreading the thumb. While the tracks of the tension members 20a-20c extend across the midline of the fingers, the tracks of the tension members 20d-20f do not extend beyond the midline of the thumb, but offset from the centerline across the palm of the hand to the wrist. This trajectory improves the power flow of the traction elements 20d-20f and allows a precise force-supporting guidance of the metacarpal bone of the thumb.
  • Die Streckung der Phalangen des Zeigefingers, des Mittelfingers, des Ringfingers und des kleinen Fingers kann durch die Zugelemente 20g und 20h unterstützt werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, spalten sich die Zugelemente 20g und 20h auf Höhe der distalen Enden der Mittelhandknochen jeweils in zwei Stränge auf, die zur Mittellinie der Phalangen versetzt verlaufen. Dadurch kann der Tragekomfort verbessert werden. Ferner unterstützt das Zugelement 20i die Streckung und die Positionierung des Daumens in Ruhestellung.The extension of the phalanges of the index finger, the middle finger, the ring finger and the little finger can be assisted by the tension members 20g and 20h. As shown in Fig. 1, the tension members 20g and 20h at the level of the distal ends of the metacarpals each split into two strands, which extend offset to the center line of the phalanges. As a result, the wearing comfort can be improved. Further, the tension member 20i assists the extension and positioning of the thumb at rest.
  • Die Zugelemente 20j, 20k, 20l und 20m sind für die Bewegungen des Handgelenks vorgesehen und dazu eingerichtet, unabhängig von den direkt auf die Phalangen wirkenden Zugelementen 20a-20i betätigt, d. h. mit einer Kraft beaufschlagt bzw. gespannt zu werden. Die Zugelemente 20j und 20k unterstützen dabei die Flexion der Handfläche, während die Zugelemente 20l und 20m die Extension der Handfläche unterstützen. Die Abduktion und Adduktion der Handfläche kann jeweils durch die Zugelemente 20j und 20l bzw. durch die Zugelemente 20k und 20m unterstützt werden. Durch eine aufeinander abgestimmte Beaufschlagung der Zugelemente 20j-20l mit Kraft kann ferner die Ausrichtung des Handgelenks unterstützt werden.The tension members 20j, 20k, 20l and 20m are intended for the movements of the wrist and arranged to be actuated independently of the tension members 20a-20i acting directly on the phalanges, i. H. to be charged or tensioned with a force. The tension elements 20j and 20k thereby assist the flexion of the palm, while the tension elements 20l and 20m support the extension of the palm. The abduction and adduction of the palm can be supported by the tension elements 20j and 20l and by the tension elements 20k and 20m, respectively. By a coordinated loading of the tension elements 20j-20l with force, the alignment of the wrist can also be supported.
  • Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung einer Führung eines Zugelements 20 entlang einer Innenseite der flexiblen Stützstruktur 12. Dabei sind die bandförmigen Führungsbänder 24 mit Führungselementen in Form von Kanälen 24a versehen, durch die die Zugelemente 20 verlaufen. Alternativ kann das Zugelement 20 auch zwischen Ober- bzw. Unterarm und dem Führungsband 24 durch das Führungsband 24 geführt sein. Die Kanäle 24a beschränken die Bahn der Zugelemente 20 quer zur Verschiebungsrichtung und bilden dadurch eine Führung aus, welche die Zugelemente 20 entlang definierter Bahnen gleitend führt. Wie in Fig. 3 gezeigt, können neben geradlinigen Kanälen 24a auch gekrümmte Kanäle 24a vorgesehen sein. Ferner kann zum Schutz der menschlichen Haut zwischen den Zugelementen 20 und der Hautoberfläche eine durchgängige (textile) Schutzschicht vorgesehen sein, so dass ein direkter Kontakt zwischen Zugelementen 20 und der Haut vermieden wird.3 shows an exemplary embodiment of a guide of a tension element 20 along an inner side of the flexible support structure 12. The band-shaped guide straps 24 are provided with guide elements in the form of channels 24a, through which the tension elements 20 extend. Alternatively, the tension element 20 can also be guided between the upper or lower arm and the guide belt 24 through the guide belt 24. The channels 24a restrict the trajectory of the traction elements 20 transversely to the direction of displacement and thereby form a guide which guides the traction elements 20 along defined tracks. As shown in FIG. 3, in addition to rectilinear channels 24a, curved channels 24a may also be provided. Furthermore, to protect the human skin between the tension members 20 and the skin surface, a continuous (textile) protective layer may be provided, so that direct contact between tension members 20 and the skin is avoided.
  • Als Führungsbänder 24 dienende Schlingen 22 können ferner, wie in Fig. 1 gezeigt, nicht nur im Bereich der distalen Enden der Phalangen zum Beugen der Finger, sondern auch im Bereich der proximalen Enden der Phalangen vorgesehen sein, bspw. im Bereich der proximalen Enden der proximalen Phalangen, um eine definierte und körpernahe Führung der Zugelemente 20 auch bei gebeugten Phalangen zu erzielen.As shown in FIG. 1, loops 22 serving as guide straps 24 may be provided not only in the region of the distal ends of the phalanges for bending the fingers, but also in the region of the proximal ends of the phalanges, for example in the region of the proximal ends of the phalanges proximal phalanges in order to achieve a defined and close-fitting guidance of the tension elements 20, even with bent phalanges.
  • Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausgestaltung einer flexiblen Stützstruktur 12 einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Unterstützung der Bewegung (insbesondere des Beugens) eines Unterarms des Benutzers. Wie in Fig. 4 gezeigt, umfasst die flexible Stützstruktur 12 ein Zugelement 20, welches ein Befestigungselement in Form einer einen Unterarm eines Benutzers umschließenden Schlinge 22 aufweist. Das Zugelement 20 ist durch Kanäle 24a der den Unter- und Oberarm umschließenden Führungsbänder 24 geführt, welche eine körpernahe Führung des Zugelement 20 auch bei gebeugtem Unterarm bewirken. Alternativ kann das Zugelement 20 auch zwischen Ober- bzw. Unterarm und dem Führungsband 24 durch das Führungsband 24 geführt sein.4 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a flexible support structure 12 of a further device 10 according to the invention for assisting the movement (in particular bending) of a forearm of the user. As shown in FIG. 4, the flexible support structure 12 includes a tension member 20 having a fastener in the form of a loop 22 surrounding a user's forearm. The tension element 20 is guided through channels 24a of the guide bands 24 surrounding the lower and upper arms, which effect a close-to-the-body guidance of the tension element 20 even when the forearm is bent. Alternatively, the tension element 20 can also be guided between the upper or lower arm and the guide belt 24 through the guide belt 24.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausgestaltung einer flexiblen Stützstruktur 12 einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Unterstützung der Bewegung der Beine und des Rumpfes des Benutzers. Wie in Fig. 5 gezeigt, umfasst die flexible Stützstruktur 12 Zugelemente 20, welche Befestigungselemente in Form von, die Unterschenkel eines Benutzers umschließenden Schlingen 22 aufweisen. Die Zugelemente 20 sind durch den Oberschenkel umschließende Führungsbänder 24 geführt, welche eine körpernahe Führung der Zugelemente 20 auch bei gebeugten Unterschenkeln bewirken. Ferner umfasst die flexible Stützstruktur 12 Zugelemente 20, die den Oberkörper und den Unterkörper des Benutzers umschließen und durch die das Strecken der Wirbelsäule unterstützt werden kann.Fig. 5 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a flexible support structure 12 of another device 10 according to the invention for supporting the movement of the legs and trunk of the user. As shown in Fig. 5, the flexible support structure 12 comprises tension members 20 having fastening elements in the form of loops 22 surrounding a user's lower legs. The tension elements 20 are guided by the thigh surrounding guide bands 24, which cause a close-to-body guidance of the tension members 20, even with bent lower legs. Further, the flexible support structure 12 comprises tension members 20 which enclose the upper body and the lower body of the user and by which the stretching of the spine can be assisted.
  • Fig. 6 skizziert die Verwendung der Vorrichtung 10 in einem Verfahren zur Muskelkraftunterstützung. Dabei werden nach dem Anlegen 28 der Vorrichtung 10 gewillkürte Bewegungen eines Körperteils, wie bspw. der Hand, z. B. mittels Elektromyografie- (EMG) oder mittels Kraftsensoren überwacht 30. Wird eine gewillkürte Bewegung erfasst oder überschreitet ein erfasster Kraftwert eine vorgegebene Schwelle, können Zugkräfte auf einen Teil der Zugelemente 20 ausgeübt 32 werden, um die Muskulatur zu unterstützen, d. h. eine in einer bestimmten Situation durch die Muskulatur bereitzustellende Kraft zu reduzieren, indem diese durch die Vorrichtung 10 bereitgestellt wird.Fig. 6 outlines the use of the device 10 in a method for muscle strength support. In this case, after the application 28 of the device 10 will gewillkürte movements of a body part, such as. The hand, z. If a voluntary movement is detected or a sensed force value exceeds a predetermined threshold, tensile forces may be applied to a portion of the traction elements 20 to assist the musculature, i. H. to reduce the force to be provided by the musculature in a given situation by providing it through the device 10.
  • Fig. 7 skizziert die Verwendung der Vorrichtung 10 in einem weiteren Verfahren zur Muskelkraftunterstützung. Dabei werden nach dem Anlegen der Vorrichtung 10 gewillkürte Bewegungen eines Körperteils, wie bspw. der Hand, z. B. mittels Elektromyografie- (EMG) oder mittels Kraftsensoren überwacht. Wird eine gewillkürte Bewegung erfasst oder überschreitet ein erfasster Kraftwert eine vorgegebene Schwelle, können Zugkräfte auf einen Teil der Zugelemente 20 ausgeübt werden, um die Muskulatur zu unterstützen, d. h. eine in einer bestimmten Situation durch die Muskulatur bereitzustellende Kraft zu reduzieren, indem diese durch die Vorrichtung 10 bereitgestellt wird. Dabei werden die durch die Vorrichtung 10 auf einen Teil der Zugelemente 20 auszuübenden Zugkräfte auf Basis einer Steuerungsstrategie ermittelt, die solange optimiert wird, bis die Energiekosten des Benutzers, d. h. die Summe der durch den Benutzer über einen bestimmten Zeithorizont aufzuwenden Energie, minimal ist.Fig. 7 outlines the use of the device 10 in a further method for muscle strength support. In this case, after applying the device 10 gewillkürte movements of a body part, such as. The hand, z. B. monitored by electromyography (EMG) or by force sensors. When a voluntary movement is detected or a sensed force value exceeds a predetermined threshold, tensile forces may be applied to a portion of the traction elements 20 to assist the musculature, i. H. to reduce the force to be provided by the musculature in a given situation by providing it through the device 10. In this case, the tensile forces to be exerted by the device 10 on a part of the tension elements 20 are determined on the basis of a control strategy which is optimized until the energy costs of the user, ie. H. the sum of energy to be spent by the user over a given time horizon is minimal.
  • Die gezeigte Vorrichtung 10 ist somit als tragbares Unterstützungssystem ausgelegt, das entsprechende Muskeln des Benutzers unterstützt bzw. entlastet. In diesem Zusammenhang sei jedoch darauf hingewiesen, dass die gezeigte Vorrichtung 10 (entsprechend den veränderten anatomischen Gegebenheiten abgewandelt) zur kraftmäßigen Unterstützung aller Körperteile, wie z. B. der Arme, der Beine, der Füße, oder auch des Rückens eingesetzt werden kann, indem die Funktion der menschlichen Muskeln sowie des damit zusammenwirkenden Bindegewebes durch die Vorrichtung 10 adäquat repliziert wird.The illustrated device 10 is thus designed as a portable support system that supports or relieves corresponding muscles of the user. In this context it should be noted, however, that the device 10 shown (modified according to the changed anatomical conditions) for the force support of all body parts, such. As the arms, the legs, the feet, or even the back can be used by the function of the human muscles and the cooperating connective tissue is adequately replicated by the device 10.
  • Das Replizieren der Funktion der menschlichen Muskeln sowie des damit zusammenwirkenden Bindegewebes durch die Vorrichtung 10 wird dabei, wie in Zusammenhang mit Fig. 1-7 beispielhaft beschrieben, durch das Zusammenwirken der Aktoreinheit 16, der Zugelemente 20 und der Führungsbänder 24 erreicht. Die Aktoreinheit 16 kann ferner direkt oder indirekt mit den Zugelementen 20 verbunden sein und so ausgebildet sein, dass die Zugelemente 20 und die Aktoreinheit 16 beim Anlegen 28 der Vorrichtung 10 getrennt in die flexible Stützstruktur 12 integriert werden können bzw. an der Unterarmmanschette 14 befestigt werden kann.The replication of the function of the human muscles and of the connective tissue interacting therewith by the device 10 is thereby, as described in connection with FIGS. 1-7 by way of example, achieved by the interaction of the actuator unit 16, the tension elements 20 and the guide straps 24. The actuator unit 16 can also be directly or indirectly connected to the tension elements 20 and configured such that the tension elements 20 and the actuator unit 16 can be integrated separately into the flexible support structure 12 during application 28 of the device 10 or attached to the forearm cuff 14 can.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 10 Vorrichtung
    12 Stützstruktur
    14 Manschette
    16 Aktoreinheit
    18 Zugeinheit
    18a Element
    20 Zugelement
    22 Befestigungselement/Schlinge
    24 Führungsband
    24a Kanal
    26 Gelenk
    28-32 Prozessschritte
    10 device
    12 support structure
    14 cuff
    16 actuator unit
    18 train unit
    18a element
    20 tension element
    22 fastener / loop
    24 guide band
    24a channel
    26 joint
    28-32 process steps

Claims (17)

  1. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung, umfassend:A muscle strength support apparatus (10) comprising:
    eine flexible Stützstruktur (12), welche eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung (10) am Körper eines Benutzers getragen zu werden; unda flexible support structure (12) configured to be worn on the body of a user during use of the device (10); and
    eine Aktoreinheit (16), welche eingerichtet ist, zur Unterstützung der Muskelkraft bei einer Bewegung eines ersten Körperteils eine Zugkraft auf ein erstes Zugelement (20) der flexiblen Stützstruktur (12) auszuüben; wobeian actuator unit (16) arranged to exert a pulling force on a first pulling element (20) of the flexible supporting structure (12) in order to support the muscular force during a movement of a first body part; in which
    das erste Zugelement (20) entlang einer ersten Bahn durch ein Führungsband (24) der flexiblen Stützstruktur (12) zur Aktoreinheit (16) verläuft, welches einen Abschnitt der ersten Bahn in einer Richtung quer zur Bahnlängsrichtung begrenzt;the first tension member (20) extends along a first path through a guide band (24) of the flexible support structure (12) to the actuator unit (16) defining a portion of the first path in a direction transverse to the web longitudinal direction;
    das erste Zugelement (20) eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung (10) mittels eines ersten Befestigungselements (22) an dem ersten Körperteil befestigt zu sein; undthe first tension member (20) is adapted to be attached to the first body part during use of the device (10) by means of a first fastening element (22); and
    das Führungsband (24) entlang der Kraftübertragungsrichtung nach dem ersten Befestigungselement (22) positioniert ist.the guide band (24) is positioned along the power transmission direction after the first fastener (22).
  2. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach Anspruch 1, wobei die erste Bahn eingerichtet ist, über ein Gelenk des Körpers zu verlaufen, welches einen Knochen des ersten Körperteils mit einem Knochen eines zweiten Körperteils verbindet.The muscle strength support apparatus (10) of claim 1, wherein the first track is configured to pass over a hinge of the body that connects a bone of the first body portion to a bone of a second body portion.
  3. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Bahn eingerichtet ist, zumindest abschnittsweise parallel zu einer Sehne und/oder einem Muskel des Körpers zu verlaufen, welche es erlauben eine gewillkürte Muskelkraft auf den ersten Körperteil auszuüben.The muscle strength support device (10) according to claim 1 or 2, wherein the first track is arranged to run at least in sections parallel to a tendon and / or a muscle of the body which allow to apply a voluntary muscular force to the first body part.
  4. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Zugelement (20) ein erstes Befestigungselement (22) aufweist, das eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung (10) den ersten Körperteil vollständig oder teilweise zu umschließen.The muscle strength support device (10) of any one of claims 1 to 3, wherein the first tension member (20) includes a first fastener (22) configured to completely or partially enclose the first body portion during use of the device (10).
  5. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach Anspruch 4, ferner umfassend:The muscular assist device (10) of claim 4, further comprising:
    ein zweites Zugelement (20), welches entlang einer zweiten Bahn zur Aktoreinheit (16) geführt und eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung (10) mittels des ersten Befestigungselements (22) an dem ersten Körperteil befestigt zu sein.a second tension member (20) guided along a second path to the actuator unit (16) and adapted to be attached to the first body portion during use of the apparatus (10) by means of the first attachment member (22).
  6. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach Anspruch 5, wobei die Aktoreinheit (16) eingerichtet ist, Zugkräfte unabhängig voneinander auf das erste Zugelement (20) und das zweite Zugelement (20) auszuüben.Muscle force support device (10) according to claim 5, wherein the actuator unit (16) is arranged to exert tensile forces independently of each other on the first tension member (20) and the second tension member (20).
  7. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, ferner umfassend:The muscular assist device (10) of any one of claims 4 to 6, further comprising:
    ein drittes Zugelement (20), welches entlang einer dritten Bahn zur Aktoreinheit (16) geführt und eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung (10) an einem dritten Körperteil befestigt zu sein, wobei ein drittes Befestigungselement (22) des dritten Zugelements (20) als das Führungsband (24) ausgebildet ist.a third tension member (20) guided along a third track to the actuator unit (16) and adapted to be attached to a third body portion during use of the device (10), a third attachment member (22) of the third tension member (20 ) is formed as the guide band (24).
  8. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Führungsband (24) eingerichtet ist, einen bzw. den zweiten Körperteil zu umschließen.The muscle strength support device (10) according to any one of claims 1 to 7, wherein the guide band (24) is arranged to enclose a second body part.
  9. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Führungsband (24) einen Kanal aufweist und das erste Zugelement (18) durch den Kanal geführt ist.The muscle strength support device (10) according to any one of claims 1 to 8, wherein the guide band (24) has a channel and the first tension member (18) is passed through the channel.
  10. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend:The muscular assist device (10) of any one of claims 1 to 9, further comprising:
    ein Steuersystem mit einer Sensoreinheit, wobei das Steuersystem zur Steuerung der ersten Zugkraft eingerichtet ist; unda control system having a sensor unit, wherein the control system is configured to control the first draft; and
    das Steuersystem eingerichtet ist, während der Verwendung der Vorrichtung (10) die Energiekosten des Nutzers zu minimieren.the control system is arranged to minimize the energy costs of the user while using the device (10).
  11. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach Anspruch 10, wobei die Sensoreinheit Sensoren zur Erfassung einer Kraft, einer Bewegung, einer Dehnung, einer Biegung, einer Muskelaktivität, einer Pulsrate und/oder einer Stoffwechselrate umfasst.The muscle strength support apparatus (10) of claim 10, wherein the sensor unit comprises sensors for detecting a force, a movement, a stretch, a bend, a muscle activity, a pulse rate, and / or a metabolic rate.
  12. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Aktoreinheit ein spiralförmiges Element (18a) aus einer Formgedächtnislegierung aufweist, an dem das erste Zugelement (20) befestigt ist.The muscle strength support device (10) according to any one of claims 1 to 11, wherein the actuator unit comprises a shape memory alloy spiral shaped member (18a) to which the first tension member (20) is attached.
  13. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die flexible Stützstruktur (12) zumindest als Teil eines textilen Kleidungsstücks ausgebildet ist.The muscle strength support device (10) according to any one of claims 1 to 12, wherein the flexible support structure (12) is formed at least as part of a textile garment.
  14. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die flexible Stützstruktur (12) auf der Innen- und/oder Außenseite zumindest teilweise mit einer Polymerschicht versehen ist.The muscle strength support device (10) according to any one of claims 1 to 13, wherein the flexible support structure (12) on the inside and / or outside is at least partially provided with a polymer layer.
  15. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach Anspruch 13 und 14, wobei die flexible Stützstruktur (12) als ein Handschuh ausgebildet ist und einer oder mehrere Fingerlinge des Handschuhs eingerichtet sind, einen bzw. mehrere Finger der Hand des Benutzers zu umschließen.The muscular assist device (10) of claims 13 and 14, wherein the flexible support structure (12) is formed as a glove and one or more finger cots of the glove are configured to enclose one or more fingers of the user's hand.
  16. Vorrichtung (10) zur Muskelkraftunterstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die flexible Stützstruktur (12) einen Armabschnitt umfasst, der dazu eingerichtet ist, über einen Unterarm des Benutzers gestülpt zu werden und sich eine Zugrichtung der Aktoreinheit (16) entlang des Unterarms erstreckt.Muscle force assisting apparatus (10) according to any one of claims 1 to 15, wherein the flexible support structure (12) comprises an arm portion adapted to be slipped over a forearm of the user and a pulling direction of the actuator unit (16) along the forearm extends.
  17. Verfahren zur Muskelkraftunterstützung, umfassend:Method for assisting muscle strength, comprising:
    Anlegen (28) einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16;Applying (28) a device (10) according to one of claims 1 to 16;
    Überwachen (30) gewillkürter Bewegungen; undMonitoring (30) voluntary movements; and
    Ausüben (32) einer Zugkraft auf das erste Zugelement (20) auf Basis der überwachten gewillkürten Bewegungen.Applying (32) a tensile force to the first tension member (20) based on the monitored voluntary movements.
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