ES2559831T3

ES2559831T3 - Una prótesis o una ortosis y un método para controlar una prótesis o una ortosis

Info

Publication number: ES2559831T3
Application number: ES12762024.3T
Authority: ES
Inventors: Hugh Gill
Original assignee: Touch Bionics Ltd
Current assignee: Touch Bionics Ltd
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: US9278012B2; WO2013038143A1; EP2755606A1; US20140288665A1; GB201116060D0; EP2755606B1; DK2755606T3

Abstract

Una prótesis o una ortosis que comprende: una pluralidad de componentes móviles pudiendo cada componente ser movido por un respectivo motor (7); y un dispositivo de control que controla el movimiento de los componentes móviles y almacena valores de corriente predeterminados para los respectivos motores (7), caracterizada por que la prótesis o la ortosis comprende además un circuito de medida de corriente que mide la corriente obtenida por los respectivos motores (7), en la que el dispositivo de control compara la corriente medida por el circuito de medida de corriente con el valor de corriente predeterminado almacenado por un primer motor (7) de manera que se determina cuándo el movimiento de al menos un primer componente movible por el primer motor es detenido cuando el al menos primer componente se apoya contra una superficie; y el dispositivo de control mueve uno o más componentes adicionales por medio del respectivo uno o más motores adicionales (7) de manera que cada componente posterior es movido después de determinar que el movimiento del componente precedente es detenido cuando el componente precedente se apoya contra una superficie.

Description

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DESCRIPCION

Una protesis o una ortosis y un metodo para controlar una protesis o una ortosis Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a una protesis o una ortosis que comprende componentes moviles y a un metodo correspondiente para controlar los componentes moviles de una protesis o una ortosis. La tecnica anterior mas reciente es en documento US-A-4955918, que define el preambulo de la reivindicacion 1.

Antecedentes de la invencion

Son conocidas manos prosteticas con dedos accionados con motor. Por ejemplo, el documento WO 2007/063266 describe una prostesis con un dedo accionado mecanicamente que es movido mediante un motor electrico. En las protesis del documento WO 2007/063266 el motor electrico esta situado dentro del dedo. Deficiencias con las protesis conocidas que tienen dedos accionados por motor, tales como las protesis del documento WO 2007/063266 son tratadas en el documento WO2010/149967 que proporciona un metodo para controlar un dedo mecanicamente operable para mejorar el agarre del dedo sobre un objeto. El presente inventor ha apreciado una necesidad adicional de mejorar las protesis conocidas que tienen dedos accionados por motor, tales como las protesis de los documentos WO 2007/063266 y/o WO2010/149967.

Exposicion de la invencion

La presente invencion esta definida en las reivindicaciones 1 a 15.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona una protesis o un ortosis como estan definidas en la reivindicacion 1.

Preferiblemente, los componentes son dedos de una protesis de mano. La superficie puede, por ejemplo, ser una superficie de un objeto que va a ser agarrado entre el dedo y otro dedo, tal como el dedo pulgar.

El control de los componentes moviles de las protesis u ortosis para mover en secuencia permite que el nivel de agarre aplicado por el usuario sea variado y controlado, al contrario que en las disposiciones conocidas en las que cuando una protesis agarra algo, todos los dedos se mueven y se acopan al objeto al mismo tiempo. Con el metodo de control de la presente invencion, el usuario puede detener el proceso en cualquier momento, con lo que se controla el nivel de agarre teniendo uno o menos dedos agarrando el objeto.

Preferiblemente, el dispositivo de control es operativo para determinar cuando los movimientos de un primer componente y un segundo componente son detenidos cuando el primer y el segundo componentes se apoyan contra una superficie. Preferiblemente, uno del primer y segundo componentes comprende un pulgar de una protesis de mano y el otro comprende un dedo, preferiblemente, pero no se limita al mismo, un dedo mdice.

Preferiblemente, el dispositivo de control es operativo para mover uno o mas de los componentes adicionales por medio del respetivo uno o mas motores adicionales despues de que un intervalo de tiempo predeterminado haya transcurrido desde la determinacion de que el movimiento del componente precedente esta detenido cuando el componente precedente se apoya contra una superficie. Por ejemplo, uno o mas componentes adicionales comprenden un dedo.

Preferiblemente, el dispositivo de control es operativo para mover por medio de respectivos motores todos los componentes adicionales de la protesis u ortosis.

En una variacion, el dispositivo de control es operativo para mover por medio de respectivos motores cada componente posterior linealmente, es decir, en el mismo orden que el orden en el que los componentes estan situados en la protesis u ortosis. Alternativamente o adicionalmente, el dispositivo de control es operativo para mover por medio de respectivos motores cada componente posterior de forma no lineal, es decir independientemente del orden en el que los componentes estan situados en la protesis u ortosis.

En una modificacion, el dispositivo de control es operativo para mover el uno o mas componentes adicionales por medio de respectivos motores de manera que el movimiento secuencial de los componentes se produce automaticamente, es decir, el movimiento secuencial continua hasta que se realiza una serial de control para parar el movimiento secuencial. Alternativamente o adicionalmente, el movimiento de cada componente posterior es controlado por una serial de control separada. El control puede realizarse por medios conocidos, tales como, por ejemplo, movimiento de dedo o muneca residuales, resistencias sensibles a la presion o senales derivadas de la actividad electromiografica de las acciones musculares residuales.

Preferiblemente, la protesis u ortosis comprende medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento al respectivo motor de algunos o todos los componentes dependiendo de la determinacion de que el movimiento del componente es detenido, para con ello accionar el motor de manera que el componente se apoye contra la superficie con una fuerza mayor.

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Preferiblemente, los medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento estan configurados para proporcionar el al menos uno pulso electrico de accionamiento al respectivo motor de algunos o todos los componentes secuencialmente. Preferiblemente, los medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento estan configurados para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento al respectivo motor de los componentes moviles de la protesis u ortosis que han sido causados para apoyar una superficie de un objeto. En una variacion, los medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento estan configurados para repetir de nuevo, tantas veces como sea necesario, la provision secuencial del al menos un pulso electrico de accionamiento a los respectivos motores de los componentes moviles relevantes despues de la finalizacion de la provision secuencial del al menos un pulso electrico de accionamiento a los respectivos motores de los componentes moviles relevantes.

Preferiblemente, los medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento estan configurados para proporcionar el al menos un pulso electrico de accionamiento al respetivo motor de algunos o todos los componentes en un orden que se corresponde con el orden en el que se produce el movimiento secuencial de los componentes. En una variacion, los medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento estan configurados para proporcionar el al menos un pulso electrico de accionamiento al respectivo motor linealmente, es decir, en el mismo orden que el orden en el que los componentes estan situados en la protesis u ortosis y, preferiblemente siguiendo el orden de acoplamiento de los componentes con un objeto. Alternativamente o adicionalmente, los medios para proporcionar al menos un pulso electrico estan configurados para proporcionar el al menos un pulso electrico de accionamiento al respectivo motor no linealmente, es decir, independientemente del orden en el que los componentes estan situados en la protesis u ortosis, pero preferiblemente, siguiendo el orden de acoplamiento de los componentes con un objeto.

El proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento a los respectivos motores hace que los componentes (por ejemplo, los dedos de la protesis) se apoyen contra la superficie con mayor fuerza. De este modo, por ejemplo, proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento al motor puede hacer que la fuerza de agarre entre el dedo y el pulgar aumente. El inventor ahora ha descubierto que proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento a los respectivos motores de los componentes restantes (por ejemplo los dedos) aumenta considerablemente mas la fuerza de agarre y, al mismo tiempo, aumenta el grado de flexibilidad del control sobre el agarre. Proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento a los respectivos motores en el mismo orden que el del movimiento secuencial de los componentes aumenta adicionalmente la calidad del agarre.

La protesis u ortosis de la presente invencion puede encontrar aplicacion en particular con disposiciones en las que el tamano y de este modo la potencia motriz de los motores esten restringidos. Mas espedficamente, los motores pueden estar contenidos en los componentes que son movidos.

Preferiblemente, los medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento estan configurados para proporcionar el al menos un pulso electrico de accionamiento al respectivo motor cuando el movimiento del respectivo componente se ha parado totalmente. Mas preferiblemente, el dispositivo de control es operativo para determinar cuando el movimiento del componente es detenido, determinando cuando el movimiento del componente esta sustancialmente parado.

Alternativamente o de forma adicional, la protesis u ortosis de la presente invencion puede comprender una disposicion de movimiento contrario para detener el movimiento de un componente en una direccion opuesta a la direccion en la que el componente es movido por el respectivo motor.

Mas concretamente, la disposicion de movimiento contrario puede comprender primer y segundo componentes que estan configurados de manera que cuando ellos engranan entre sf, presentan una mayor resistencia al movimiento uno con relacion al otro en una direccion que en otra.

Mas concretamente, uno del primer y el segundo componentes de engranaje puede comprender una pluralidad de dientes siendo cada uno de los dientes asimetricos. Por lo tanto, cada una de la pluralidad de dientes puede ajustarse a un angulo menor de 90 grados desde una superficie del mayor componente desde el que se extienden los dientes.

Alternativamente o de manera adicional, el primer componente de engranaje puede comprender una rueda dentada y el segundo componente de engranaje puede comprender un tornillo sinfm. El tornillo sinfm puede comprender una pluralidad de dientes que se extienden en un angulo mayor que 2 grados desde una lmea que se extiende perpendicularmente al eje de rotacion del tornillo sinfm. Mas concretamente, la pluralidad de dientes se puede extender en un angulo de sustancialmente de 6,34 grados hasta la lmea se extiende perpendicularmente.

Alternativamente o de manera adicional, el componente puede estar mecanicamente acoplado al respectivo motor mediante un acoplamiento mecanico de manera que, en uso, el componente es movido por el motor por medio del acoplamiento mecanico. Mas concretamente, el acoplamiento mecanico comprende al menos una de una caja de engranajes, primer y segundo engranajes conicos, y una rueda dentada y un tornillo sinfm.

Alternativamente o de manera adicional, el al menos un pulso electrico de accionamiento puede tener una amplitud

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positiva de entre sustancialmente 3 voltios y sustancialmente 12 voltios. Mas concretamente, el pulso electrico de accionamiento puede tener una amplitud positiva de entre sustancialmente 5 voltios y sustancialmente 9 voltios. Mas concretamente, el pulso electrico de accionamiento puede tener una amplitud positiva de aproximadamente 7 voltios, tal como sustancialmente 7,2 voltios.

Alternativamente o de manera adicional, los pulsos electricos de accionamiento que mueven el componente pueden tener una amplitud positiva de entre sustancialmente 3 voltios y sustancialmente 12 voltios. Mas concretamente, los pulsos electricos de accionamiento que mueven el componente pueden tener una amplitud positiva de entre sustancialmente 5 voltios y sustancialmente 9 voltios. Mas concretamente, los pulsos electricos de accionamiento que mueven el componente pueden tener una amplitud positiva de aproximadamente 7 voltios, tal como sustancialmente 7,2 voltios.

Alternativamente o de manera adicional, la rueda dentada puede estar unida a un miembro de soporte de la protesis u ortosis de manera que la rueda dentada no gira con respecto al miembro de soporte y el tornillo sinfm puede estar en acoplamiento con la rueda dentada de manera que cuando el respectivo motor es accionado, el componente se mueve alrededor de la rueda dentada. Alternativamente o de manera adicional, el respectivo motor puede estar acoplado a una caja de engranajes.

Alternativamente o de manera adicional, el respetivo motor puede comprender un motor de corriente continua (d.c.). Mas concretamente, el motor puede comprender un motor de corriente continua (d.c.) de iman permanente.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo para controlar los componentes moviles de una protesis u ortosis como estan definidos en la reivindicacion 15.

Mas concretamente, determinar cuando el movimiento del componente es detenido comprende comparar la senal electrica medida con un valor umbral. El al menos un pulso electrico de accionamiento es proporcionado al motor dependiendo de la comparacion. Por ejemplo, si la senal electrica medida es corriente obtenida por el motor, el al menos un pulso electrico de accionamiento puede ser proporcionado al motor cuando la corriente obtenida exceda un valor umbral de corriente. El exceder un valor umbral de corriente puede indicar que el movimiento del componente esta detenido. Mas concretamente, el valor umbral puede estar comprendido sustancialmente entre 500 mA y 1 mA. Mas concretamente, el valor umbral puede ser sustancialmente de 700 mA.

Alternativamente o de manera adicional, la etapa de determinar cuando el movimiento del componente es detenido puede comprender determinar cuando el movimiento es detenido despues de un periodo durante el cual el componente es movido por el respectivo motor.

Alternativamente o de manera adicional, la etapa de proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento puede comprender proporcionar una pluralidad de pulsos electricos de accionamiento.

Mas concretamente, la pluralidad de pulsos electricos de accionamiento puede ser proporcionada al respectivo motor durante un periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo, seleccionado de un rango comprendido entre 0,5 segundos y 1 segundo.

Los pulsos electricos de accionamiento pueden tener un periodo predeterminado, por ejemplo, seleccionados a partir de un rango comprendido entre 1 segundo y 2 mS.

Alternativamente o de manera adicional, el pulso electrico de accionamiento puede comprender una parte constante y una parte de disminucion o decaimiento, siendo la parte constante sustancialmente un mismo voltaje en el tiempo y la parte de decaimiento cambiando en el tiempo desde el nivel de la parte constante hasta sustancialmente cero.

Mas concretamente, la parte constante puede ser sustancialmente del 50% del pulso electrico de accionamiento en el tiempo y la parte de disminucion puede ser sustancialmente el 50% del pulso electrico de accionamiento en el tiempo.

Las realizaciones del segundo aspecto de la presente invencion pueden comprender una o mas caractensticas del primer aspecto de la presente invencion y viceversa.

Breve descripcion de los dibujos

La presente invencion se describira a modo de ejemplo solo con referencia a los siguientes dibujos, en los que:

la Figura 1 es una vista parcialmente seccionada de un miembro de dedo de una protesis de acuerdo con la presente invencion;

la Figura 2 es un diagrama de flujo de las etapas del procedimiento de movimiento de dedos realizado por la protesis; y

la Figura 3 es una representacion de un diagrama de flujo de las etapas del proceso de aplicacion de pulsos electricos a un motor realizado por la protesis.

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Descripcion especifica

La Figura 1 muestra una vista parcialmente seccionada de una protesis de mano 1 que tiene un dedo 3 (que constituye un componente o dedo). La protesis 1 esta fijada de forma segura en uso a un munon de mano del paciente (no mostrado) de una manera generalmente conocida por medio de un cuerpo principal (no mostrado). El cuerpo principal tiene un eje 4 en el que esta fijamente montada una rueda dentada 5. La rueda dentada 5 es de perfil aproximadamente semicircular. El dedo 3 se extiende generalmente de forma tangencial con respecto a la rueda dentada 5. El dedo 3 tiene un alojamiento generalmente tubular 6, en el que esta montado un motor 7 que tiene un sistema de caja de engranajes 23. El sistema de caja de engranajes 23 proporciona diferente par - relaciones de velocidad de accionamiento de salida que van a ser seleccionadas de un rango de diferentes relaciones. Una cabeza de engranaje planetaria GP A de 10 mm de diametro de 0,01 a 0,15 Nm (n° de orden 218417) de Maxon Motor UK Limited, Maxon House, Hogwood Lane, Finchampstead, Berkshire RG40 4QW, UK se utiliza en una forma; esta cabeza de engranaje tiene una relacion de reduccion de 64:1. Unas orejetas (no mostradas) penden del lado exterior del alojamiento tubular 6 y estan montadas de manera giratoria en el eje para permitir la rotacion del dedo 3 con relacion al eje 4 y la rueda dentada 5. El centro 8 del eje 4 define un eje (que constituye un eje de rueda dentada) alrededor del cual gira el dedo 3. El alojamiento 6 que contiene el motor 7 corresponde con la falange proximal de un dedo y la articulacion formada entre el eje 4 y las orejetas que penden del alojamiento 6 corresponden con la metacarpofalangeal (MCP) o la articulacion del nudillo de un dedo.

Un vastago de accionamiento 9 se extiende desde el motor 7 y el sistema de caja de engranajes 23. Un primer engranaje conico 10 esta montado en el extremo distal del vastago de accionamiento 9. Un segundo engranaje conico 11 esta montado dentro de la protesis 1 de manera que el eje de rotacion del segundo engranaje conico 11 esta sustancialmente a 90 grados del eje de rotacion del primer engranaje conico 10. La relacion de engranaje del primer y segundo engranajes conicos 10, 11 es sustancialmente de 1 a 1, aunque la relacion de engranajes se puede cambiar facilmente mediante medios conocidos. El segundo engranaje conico 12 esta montado en el mismo vastago 12 que un tornillo sinfm 13. El tornillo sinfm 13 esta situado de manera que se acopla con un borde periferico curvado, dentado de la rueda dentada 5. Como se puede ver en la Figura 1, el tornillo sinfm 13 se extiende lateralmente en el alojamiento 6 en un angulo de aproximadamente 90 grados. El tornillo sinfm y la rueda dentada tienen una relacion de reduccion de 25:1.

Se ha de observar que el tornillo sinfm 13 esta situado en la protesis de manera que esta fuera del alojamiento 6. De este modo, el tornillo sinfm esta situado dentro de la mano de la protesis y no del dedo 3 incluso aunque la protesis este estructurada de manera que el tornillo sinfm 13 se mueva con el alojamiento 6 durante el funcionamiento del dedo 3, como se describira mas adelante.

El motor 7 es un motor de DC de iman permanente que tiene una relacion sustancialmente lineal entre el par y la corriente de accionamiento. Un motor Maxon RE 10 de 10 mm de diametro, de escobillas de metal precioso, de 1,5 Watt (N° de orden 118392, 118394 o 118396) de Maxon Motor UK Limited, Maxon House, Hogwood Lane, Finchampstead RG40 4QW, UK es utilizado cuando se requiere un motor ffsicamente mayor y mas potente. Un motor Maxon RE 10 de 10 mm de diametro, de escobillas de metal precioso, de 0,75 Watt (N° de orden 118383, 118385 o 118386) de Maxon Motor UK Limited, es utilizado cuando se requiere un motor ffsicamente mas pequeno y menos potente. En el uso normal, el motor gira a 21.000 rpm. El motor es alimentado por pequenas batenas recargables 14, que pueden estar montadas remotamente en la prostesis. El motor esta controlado por medio de conmutadores 15, que son accionados por medios conocidos, por ejemplo el movimiento residual del dedo residual o el movimiento de la muneca. Alternativamente o de manera adicional, el control puede ser por medio de resistencias sensibles a la presion o senales enviadas de la actividad electromiografica de las acciones musculares residuales. En las formas de la invencion en las que la protesis comprende una pluralidad de otros dedos, es decir, un dedo pulgar y uno o mas de otros dedos, el control por medios conocidos proporciona independencia del movimiento de los dedos o grupos de dedos. En el caso de un dedo o un pulgar, el motor 7 tiene caractensticas de baja velocidad y par elevado.

El dedo 3 tiene una parte de punta de dedo 16 que se corresponde con las falanges media y distal de un dedo (y que constituye un segundo miembro de dedo), que forma con el extremo distal del alojamiento 6 una articulacion proximal 17 que se corresponde con una articulacion falangeal intermedia proximal (PIP) de un dedo. La flecha 24 representa el movimiento del dedo 3 alrededor del eje 8 (es decir, la articulacion MCP) y la flecha 26 representa el movimiento de la parte de punta de dedo 16 alrededor de la articulacion PIP 17. Una cinta no extensible o cordel 18 esta unida en un primer extremo a la rueda dentada 5 en una abertura 19 dispuesta en la rueda dentada 5, pasa sobre un saliente 20 formado en la rueda dentada 5 y esta unida en un segundo extremo a la parte de punta de dedo 16. Un muelle helicoidal 22 esta conectado en un extremo al extremo del alojamiento 6 y en un segundo extremo opuesto a la parte de punta de dedo 16. La protesis se lleva de manera conocida con una superposicion 21 de goma de silicona o similar para proporcionar una apariencia esteticamente aceptable que es similar a una mano normal.

Una disposicion de motor similar a la mostrada en la Figura 1 esta dispuesta para el movimiento de cada dedo de la protesis de la invencion.

La protesis de mano 1 comprende ademas una placa de circuito (no mostrada) que contiene el circuito electronico (que constituye un dispositivo de control), que es operativo para controlar el funcionamiento del motor como se

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describe con mas detalle mas adelante. Los circuitos electricos comprenden un TMS320F2808ZGMA, que es un controlador de senal digital de 32 bit de Texas Instruments, y una memoria temporal IC. El diseno de los circuitos basado en y alrededor del controlador de senal digital y la memoria temporal estaran facilmente dentro del alcance de las capacidades de diseno ordinarias de una persona experta. Los procesos de control descritos mas adelante se encarnan en un firmware, que esta almacenado en y ejecutado en el controlador de senal digital y la memoria temporal IC. Los circuitos electronicos comprenden tambien un puente en H, que se utiliza para proporcionar un accionamiento bidireccional del motor, y un circuito de medida de corriente, tal como un MAX4073 de Maxim Integrated Products, que esta configurado para medir la corriente obtenida a traves del puente en H. El puente en H sera bien conocido para los expertos en la tecnica y el diseno de los circuitos en base al puente en H y el circuito de medida de corriente estan facilmente dentro del alcance de las capacidades ordinarias de diseno de las personas expertas.

En uso el usuario acciona el dedo mediante uno de los medios descritos anteriormente, por ejemplo, mediante la actividad electromiografica de las acciones musculares residuales. El funcionamiento del motor 7 como respuesta a la actuacion produce la rotacion del primer engranaje conico 10, que hace girar el segundo engranaje conico 11 junto con el tornillo sinfm 13. A medida que el tornillo sinfm 13 gira, progresa alrededor de la superficie periferica de la rueda dentada fija 5 o bien en sentido horario o bien en sentido anti horario dependiendo de la direccion de rotacion del motor 7. Esto mueve el dedo 3 alrededor del eje 8 en la direccion indicada por la flecha 24. Cuando el dedo 3 se mueve alrededor del eje 8 en una direccion hacia abajo, la distancia entre el punto de union de la cinta 18 en la abertura 19 de la rueda dentada de tornillo sinfm 5 y la articulacion proximal 17 se reduce. Esto es debido a que la abertura 10 esta desplazada del eje de la rueda dentada como se muestra en la Figura 1. Cuando la distancia se reduce, la cinta de longitud fija 18 tira de la parte de punta de dedo 16 contra la carga electrica del muelle helicoidal 22 para girar la parte de punta de dedo 18 en sentido horario con relacion al resto del dedo 3. En la inversa de la direccion de rotacion del dedo 3 alrededor del eje, es decir, el movimiento del dedo 3 hacia arriba, la tension se libera sobre la cinta 18 y el muelle 22 ejerce una carga elastica sobre la parte de punta de dedo 16 para hacer volver a la parte de punta de dedo a la posicion extendida mostrada en la Figura 1.

El funcionamiento adicional de la protesis se describira con referencia a la Figura 3, que es una representacion de diagrama de flujo 100 de las etapas del proceso realizadas por la protesis. El movimiento del dedo 3 (que constituye un componente de una protesis u ortosis) por medio del motor 7 en una primera direccion puede, dependiendo de como esten siendo utilizadas las protesis, hacer que la parte de punta de dedo 16 se apoye contra una superficie, tal como una superficie de un objeto que va ser sujeto entre el dedo 7 y un pulgar prostetico. El movimiento del dedo se consigue mediante la aplicacion de una senal de voltaje motriz de pulso de anchura modulada (PWM) al motor 102 (que constituye una pluralidad de pulsos motrices electricos separados). La marca para la relacion espacio de la senal de voltaje motriz PWM es variada dependiendo del nivel de potencia electrica que se requiere que sea suministrado al motor. La senal de voltaje motriz PWM tiene una frecuencia de 41,6 kHz. Cuando la parte de punta de dedo 16 agarra un objeto (que constituye un apoyo contra una superficie), el movimiento del dedo es detenido. Cuando el movimiento del dedo es detenido, hay un progresivo incremento de la corriente obtenida por el motor 7 a traves del puente en H. El aumento progresivo de la corriente obtenida por el motor 7 se muestra en la Figura 3, que muestra el nivel de corriente obtenida por el motor a lo largo del tiempo. La corriente obtenida por el motor 7 se mide mediante el circuito de corriente 104 y se compara con un valor predeterminado de corriente almacenado en el controlador de senal digital. Como se puede observar en la Figura 3, el nivel de corriente predeterminado es sustancialmente de 700 mA. Cuando el nivel de corriente predeterminado es excedido 106, el controlador de senal digital inicia un retraso de 500 mS. Despues del retraso de 500 mS, una senal de voltaje de accionamiento de pulso de anchura modulada (PWM) (que constituye una pluralidad de pulsos electricos de accionamiento) es aplicada 110 al motor 7. En otra forma, no se aplica un retraso de 500 mS y la senal de voltaje de accionamiento de pulso de anchura modulada (PWM) se aplica cuando el valor de corriente predeterminado se excede. La seleccion entre aplicar de un retraso y no aplicar el retraso es realizada por el usuario dependiendo de sus preferencias o requisitos. La seleccion por el usuario es a traves de una Interfaz de Usuario Grafica (GUI) en un Ordenador Personal (PC), teniendo la protesis u ortosis un puerto de comunicaciones que proporciona comunicacion de datos de configuracion con el PC. El diseno del hardware y firmware de comunicaciones necesario y el diseno de un GUI residente del PC estaran facilmente dentro del alcance de las capacidades de diseno ordinarios de un experto en la tecnica.

El inventor ha encontrado que la aplicacion de la senal de voltaje de accionamiento PWM al motor aumenta la fuerza ejercida por el dedo mas alla del nivel que se puede conseguir mediante la aplicacion de la senal de voltaje motriz PWM sola. La mayor duracion de la aplicacion de pulso, es decir, el mayor numero de pulsos aplicado, aumenta progresivamente la fuerza aplicada por el dedo. Por ejemplo, la aplicacion de la senal de voltaje de accionamiento PWM durante 3 segundos hace que el dedo ejerza una fuerza de sustancialmente 3,5 kg mientras que la aplicacion de la senal de voltaje motriz PWM sola consigue una fuerza de 1 kg.

El movimiento contrario del dedo antes, durante y despues de la aplicacion de la senal de voltaje de accionamiento PWM es resistido por la configuracion de la rueda dentada y el tornillo sinfm. Mas concretamente, los dietes del tornillo sinfm se extienden en un angulo de sustancialmente 6,34 grados desde una lmea que se extiende perpendicularmente al eje de rotacion del tornillo sinfm. Cuando los dientes de la rueda dentada y del tornillo sinfm engranan entre sf, el angulo de los distes del tornillo sinfm proporciona una mayor resistencia al movimiento del dedo en una direccion que se opone a la direccion en la que el dedo ejerce su fuerza que en la direccion en la que el

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dedo ejerce su fuerza.

El metodo para controlar los dedos de una protesis u ortosis de acuerdo con la invencion se describira con referencia a la Figura 2 que es una representacion de diagrama de flujo 500 de las etapas del proceso realizadas por la protesis. Inicialmente, en 502, los respectivos motores mueven dos dedos opuestos, normalmente, un pulgary un dedo mdice para agarrar un objeto. Cuando se ha determinado que el movimiento de los primeros dos dedos estan detenidos, es decir, cuando los dos dedos se apoyan contra una superficie, el usuario juzga si se requiere un dedo mas para agarrar, como en 504. Si es asf, uno o mas dedos adicionales son entonces movidos, como en 506, en secuencia por medio de respectivos motores adicionales. En la presente invencion, cada dedo posterior es movido solo cuando ha sido determinando que el movimiento del dedo anterior esta detenido, es decir, cuando el componente anterior se apoya contra una superficie.

Si no se requieren mas dedos, como en 510, el usuario puede detener el proceso en cualquier momento, de manera que solo algunos y no todos los dedos agarran el objeto ademas de los dos primeros. Esto hace posible que el usuario controle el nivel de agarre teniendo mas o menos dedos agarrando el objeto. Preferiblemente, el metodo de la invencion implica mover todos los dedos de la protesis u ortosis para agarrar un objeto.

Un dedo posterior es movido despues de que un intervalo de tiempo predeterminado haya transcurrido desde la determinacion de que el movimiento del dedo precedente es detenido cuando el dedo precedente se apoya contra una superficie. Por ejemplo, el intervalo de tiempo predeterminado comprende 100 mS.

En una variacion, los circuitos de control controlan los dedos para moverlos linealmente en secuencia, es decir en el mismo orden que el orden en el que los dedos estan situados en la protesis u ortosis. Alternativamente, o de manera adicional, los circuitos de control pueden estar adaptados para controlar los dedos para moverse de manera no lineal en secuencia, eEs decir independientemente del orden en el que los componentes estan situados en la protesis u ortosis, por ejemplo, para mover el dedo corazon primero, despues el dedo menique; despues el dedo anular.

Los circuitos de control pueden estar adaptados para controlar el movimiento secuencial de los dedos de manera que los dedos se mueven en secuencia automaticamente, es decir, de manera que el movimiento secuencial continua hasta que se hace una senal de control para parar el movimiento secuencial. Alternativamente o de forma adicional, los circuitos de control pueden estar adaptados de manera que se requiera una senal de control separada para controlar el movimiento de cada dedo posterior.

Como se ha descrito anteriormente, el control puede ser por medios conocidos, tales como, por ejemplo, movimiento de muneca o dedo residual, resistencias sensibles a la presion o senales enviadas desde la actividad electomiografica de acciones musculares residuales.

El metodo para controlar los dedos de una protesis u ortosis de acuerdo con la invencion incluye tambien proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento, tal como se ha descrito con referencia a la Figura 3, al respectivo motor de alguno o todos los dedos secuencialmente despues de la determinacion de que el movimiento de los dedos es detenido para, con ello, accionar el motor de manera que haga que el dedo se apoye contra la superficie con mayor fuerza. Preferiblemente, el al menos un pulso electrico de accionamiento es proporcionando al respectivo motor de todos los componentes moviles de la protesis u ortosis que han producido el apoyo contra una superficie de un objeto por el respectivo motor. Despues de completar la secuencia de proporcionar el al menos un pulso electrico de accionamiento a los respectivos motores de los componentes moviles relevantes, la secuencia de proporcionar el al menos un pulso electrico de accionamiento se repite de nuevo tantas veces como sea necesario. En uso, preferiblemente, la secuencia de pulsos de accionamiento se repite siempre y cuando el objeto este siendo agarrado.

El pulso electrico de accionamiento es proporcionado a los respectivos motores de los dedos en un orden que corresponde con el orden en el que el movimiento secuencial de los dedos se produce durante el agarre, es decir, el pulso electrico de accionamiento puede ser proporcionado al respectivo motor linealmente, es decir, en el mismo orden que el orden en el que los dedos estan situados en la protesis u ortosis, o de manera no lineal, independientemente del orden en el que los dedos estan situados en la protesis u ortosis, pero en cualquier caso siguiendo el orden de agarre de los dedos con un objeto.

El proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento a los motores de los dos primeros dedos, por ejemplo, el dedo mdice, y el pulgar, hace que los dedos de la protesis se apoyen contra la superficie del objeto con mayor fuerza. Proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento a los respectivos motores de los dedos restantes aumenta de forma mas considerable la fuerza de agarre y, al mismo tiempo, aumenta el grado de flexibilidad de control sobre el agarre.

Las etapas del proceso descritas anteriormente estan encarnadas en un firmware, que es residente y ejecutado en el controlador de senal digital. La creacion de tal firmware esta dentro de las capacidades de diseno ordinarias de los expertos en la tecnica.

Se apreciara que son posibles variaciones dentro del campo de la invencion como esta definida en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Una protesis o una ortosis que comprende:

una pluralidad de componentes moviles pudiendo cada componente ser movido por un respectivo motor (7); y

un dispositivo de control que controla el movimiento de los componentes moviles y almacena valores de corriente predeterminados para los respectivos motores (7), caracterizada por que la protesis o la ortosis comprende ademas un circuito de medida de corriente que mide la corriente obtenida por los respectivos motores (7),

en la que el dispositivo de control compara la corriente medida por el circuito de medida de corriente con el valor de corriente predeterminado almacenado por un primer motor (7) de manera que se determina cuando el movimiento de al menos un primer componente movible por el primer motor es detenido cuando el al menos primer componente se apoya contra una superficie; y el dispositivo de control mueve uno o mas componentes adicionales por medio del respectivo uno o mas motores adicionales (7) de manera que cada componente posterior es movido despues de determinar que el movimiento del componente precedente es detenido cuando el componente precedente se apoya contra una superficie.
2. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en la Reivindicacion 1, en la que el dispositivo de control compara la corriente medida por el circuito de medida de corriente con el valor de corriente predeterminado medido para el primer y segundo motores (7) de manera que se determina cuando los movimientos de un primer componente y un segundo componente son detenidos cuando el primer y el segundo componentes se apoyan contra una superficie.
3. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en la Reivindicacion 2, en la que uno del primer y segundo componentes comprende un pulgar de una protesis de mano (1) y el otro comprende un dedo (3).
4. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en cualquier reivindicacion precedente, en la que el dispositivo de control mueve uno o mas componentes adicionales (3) por medio de respectivos uno o mas motores adicionales (7) despues de que haya trascurrido un intervalo de tiempo predeterminado desde la determinacion de que el movimiento del componente precedente es detenido cuando el componente precedente se apoya contra una superficie.
5. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en la Reivindicacion 4, en la que el intervalo de tiempo predeterminado comprende 100 ms.
6. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en cualquier reivindicacion precedente, en la que el dispositivo de control mueve, por medio de respectivos motores (7), cada componente posterior (3) linealmente, es decir, en el mismo orden que el orden en el que los componentes estan situados en la protesis u ortosis.
7. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el dispositivo de control mueve, por medio de respectivos motores (7), cada componente posterior (3) de forma no lineal, es decir, independientemente del orden en el que los componentes estan situados en la protesis u ortosis.
8. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en cualquier reivindicacion precedente, en la que el dispositivo de control mueve el uno o mas componentes adicionales (3) por medio de respectivos motores (7) de manera que el movimiento secuencial del componente se produce automaticamente, es decir, el movimiento secuencial continua hasta que se hace una senal de control para parar el movimiento secuencial.
9. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en cualquier reivindicacion precedente, en la que el movimiento de cada componente posterior es controlado por una senal de control separada.
10. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en cualquier reivindicacion precedente, en la que la protesis o la ortosis comprenden medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento al respectivo motor (7) de algunos o todos los componentes (3) dependiendo de la determinacion de que el movimiento del componente este detenido para con ello accionar el motor de manera que haga que el componente se apoye contra la superficie con mayor fuerza.
11. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en la Reivindicacion 10, en la que los medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento estan configurados para proporcionar el al menos un pulso electrico de accionamiento al respectivo motor (7) de algunos o todos los componentes (3) secuencialmente.
12. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en la Reivindicacion 10 o la Reivindicacion 11, en la que los medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento estan configurados para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento al respectivo motor (7) de los componentes moviles (3) de la protesis u ortosis que han sido causados para apoyar contra la superficie de un objeto.

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13. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en la Reivindicacion 11, en la que los medios para proporcionar al menos un pulso electrico de accionamiento estan configurados para repetir de nuevo tantas veces como sea necesario la provision secuencial del al menos un pulso electrico de accionamiento a los respectivos motores (7) de los componentes moviles relevantes (3) despues de la finalizacion de la provision secuencial del al menos un pulso electrico de accionamiento a los respectivos motores de los componentes moviles relevantes.
14. Una protesis o una ortosis como la reivindicada en una cualquiera de las Reivindicaciones 10 a 13, en la que los medios para proporcionar el menos un pulso electrico de accionamiento estan configurados para proporcionar el al menos un pulso electrico de accionamiento al respetivo motor (7) de algunos o todos los componentes (3) en un orden que se corresponde con el orden en el que se produce el movimiento secuencial de los componentes.
15. Un metodo para controlar los componentes moviles de una protesis u ortosis, comprendiendo el metodo:

a) mover al menos un primer componente por medio de un primer motor (7);

b) medir la corriente obtenida por el motor (7);

c) comparar la corriente obtenida por el motor (7) con un valor de corriente almacenado para determinar cuando el movimiento del al menos el primer componente es detenido cuando el al menos primer componente se apoya contra una superficie; y

d) mover uno o mas componentes adicionales por medio de respectivos uno o mas motores adicionales (7) en donde cada componente es movido despues de determinar que el movimiento del componente precedente es detenido cuando el componente precedente se apoya contra una superficie.