WO2024121151A1 - Prosthetic or orthotic knee joint and method for the control thereof - Google Patents

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WO2024121151A1
WO2024121151A1 PCT/EP2023/084352 EP2023084352W WO2024121151A1 WO 2024121151 A1 WO2024121151 A1 WO 2024121151A1 EP 2023084352 W EP2023084352 W EP 2023084352W WO 2024121151 A1 WO2024121151 A1 WO 2024121151A1
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flexion
knee joint
prosthetic
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PCT/EP2023/084352
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Roland Pawlik
Ute Hantsch
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Otto Bock Healthcare Products Gmbh
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    • A61F2005/0169Additional features of the articulation with damping means

Definitions

  • the invention relates to a prosthetic knee joint or orthotic knee joint with an upper part and a lower part mounted on the upper part so as to be pivotable about a pivot axis and a resistance device between the upper part and the lower part, with which the pivotability of the upper part relative to the lower part can be influenced at least in the flexion direction, with a control device which is coupled to the resistance device and via which the resistance to flexion is changed depending on the position of the upper part in relation to the lower part.
  • the invention also relates to a method for controlling such a prosthetic knee joint or orthotic knee joint.
  • Prosthetic knee joints replace knee joints of a human body that are no longer present or do not exist and have an upper part and a lower part that are mounted so that they can be moved relative to one another about a pivot axis.
  • the pivot axis can be either stationary or non-stationary.
  • the prosthetic knee joint has a simple structure with a single, spatially defined pivot axis and is designed in the form of a hinge joint, with a resistance device being arranged between the upper part and the lower part, for example a linearly acting hydraulic damper, in order to influence the pivoting movement about the pivot axis.
  • the prosthetic knee joint can have a locking device with which the prosthetic knee joint is locked in the desired position, in particular in an extended position, so that a locking knee joint is formed.
  • Orthoses stabilize or guide the movement of the natural knee joint and can limit the angle of rotation, for example to prevent full extension or full flexion of the natural knee for medical reasons.
  • Orthotic knee joints are arranged in orthoses that span the natural knee joint when worn.
  • the orthotic knee joint also has an upper part and a lower part, on which rails or similar components are arranged, via which the orthotic knee joint is attached to the thigh or lower leg.
  • Knee orthoses usually have two orthotic knee joints, one of which is arranged medially and the other laterally to the natural knee joint.
  • resistance devices or dampers are arranged in or on the orthosis, which act between the upper and lower parts of the orthosis.
  • active drives can be arranged on an orthosis as well as on a prosthesis, which are designed, for example, as electric motors or energy storage devices to support flexion or extension in the respective situation.
  • the energy storage devices or drives can also be designed to counteract the respective movement and can be arranged on the orthosis or prosthesis.
  • the influence on the movement of the upper part relative to the lower part with the resistance device or the drive can be adapted to the respective situation or load. This is done, for example, via a control device that activates, deactivates or modulates an actuator on the basis of sensor values that is assigned to the resistance device or is part of the resistance device and changes parameters of the resistance device in order to provide the desired resistance in each case.
  • the actuator can, for example, be a relay that can be used to switch a switching valve between two states.
  • An electric motor can bring a control valve into the desired position in order to generate the required resistance, for example in a flow channel.
  • An electromagnet can generate the desired magnetic field to change the viscosity of a magnetorheological fluid to create the desired resistance to displacement.
  • the control device has a microprocessor or a data processing device with which the sensor data processed promptly, especially in real time, and used as the basis for control. With the resistance device it is also possible to completely prevent the pivoting or pivotability from the upper part to the lower part.
  • prosthetic knee joints and orthotic knee joints have a predetermined maximum pivot angle in both the extension direction and the flexion direction.
  • the problem can arise that the prosthetic components are brought to the mechanical end stop without braking or at high speed, which leads to a high impulse in the prosthetic knee joint or the orthotic knee joint.
  • This is unpleasant for the user of the artificial knee joint and can also lead to damage to the orthosis or prosthesis, in particular to the mechanical components of the prosthetic knee joint and orthotic knee joint.
  • mechanical dampers are provided, for example elastomer elements, which become effective shortly before the mechanical end stop is reached due to the solid-state damping and convert the kinetic energy.
  • Prostheses and orthoses are designed to make everyday movements easier for the user.
  • the main applications of prosthetic knee joints and orthotic knee joints are sitting, standing and walking and the transitions between them.
  • Looking after pets or small children also requires movements that can be challenging for users of prosthetic knee joints and orthotic knee joints. Instead of bending forward with the upper body, users of prostheses or orthoses often have to bend their knees. Since this is comparatively strenuous, compensatory movements are carried out or such activities are omitted, which limits the quality of life.
  • the object of the present invention is to provide a prosthetic knee joint or orthotic knee joint and a method for controlling such a knee joint, with which an increase in comfort and additional areas of application can be achieved for the user.
  • a prosthetic knee joint or orthotic knee joint with an upper part and a lower part mounted on the upper part so as to be pivotable about a pivot axis, and a resistance device between the upper part and the lower part, with which the pivotability of the upper part relative to the lower part can be influenced at least in the flexion direction, then a control device which is coupled to the resistance device and via which the resistance to flexion is changed depending on the position of the upper part and the lower part, wherein the control device is set up to block or to dampen a flexion movement at a locking angle at or before a mechanical end stop is reached.
  • the sensor-dependent activation, deactivation or modulation of the resistance device for blocking or increased damping of a flexion movement when a locking angle is reached before the mechanical end stop is reached either prevents the mechanical end stop from being reached or dampens the reaching of the mechanical end stop so much that the prosthetic knee joint or orthotic knee joint is not damaged or the mechanical loads are reduced.
  • Increased flexion resistance is provided even before the mechanical end stop is reached, but this can also be dimensioned so that the mechanical end stop is still reached, but at a reduced, in particular greatly reduced, speed.
  • the resistance against flexion by the resistance device is maximum, In particular, with the locking angle, the flexion movement is blocked before the mechanical end stop is reached.
  • the control device is designed to increase the flexion resistance over a defined angle range up to the locking before the locking angle is reached.
  • the locking angle is determined or calculated in the control device or the defined locking angle is monitored. If the joint angle of the upper part relative to the lower part exceeds a threshold value for the angle range, for example the lower part of a flexion movement approaches the locking angle within 15°, the resistance is increased before the locking angle is reached in order to achieve a gentle reduction in the flexion speed by increasing the flexion resistance over an angle range.
  • a threshold value for the angle range for example the lower part of a flexion movement approaches the locking angle within 15°
  • the closer the lower part approaches the locking angle the greater the flexion resistance advantageously becomes due to the resistance device.
  • control device is coupled to at least one sensor for detecting the joint angle between the upper part and the lower part or for detecting the orientation of the upper part in space and is also designed to change the resistance by the resistance device on the basis of the sensor values of the sensor or sensors. This change takes place in particular after a threshold value of the joint angle has been reached. In addition or alternatively, the change in the resistance takes place on the basis of the duration of an unchanged joint angle, a determined orientation of the upper part in space and/or a locking command. The change in particular causes the resistance to be increased until it is locked against flexion. As a result, the resistance can be increased to the maximum for any angular position based on a locking command and further flexion movement can be prevented.
  • Locking can also take place in a static state over a certain period of time, i.e. with an unchanged position from the upper part to the lower part.
  • the resistance is also increased for a predetermined orientation or when a predetermined joint angle is reached, possibly until it is locked. This allows the user to, for example, squat or perform kneeling activities more easily, as the user can place a load on the knee joint that is locked in the direction of flexion.
  • the locking mechanism creates a support or abutment, which means that it is no longer necessary to apply a knee-extending moment using the muscles.
  • support when standing up is also possible through active propulsion and/or the muscles of the healthy extremities.
  • the control device is coupled to at least one sensor for detecting an unlocking signal with which the lock is removed.
  • the unlocking signal can be a manual signal via a button, a switch or the like.
  • a certain movement, a certain force curve, a change in state or an orientation or a change in orientation of, for example, the upper part can lead to an unlocking of the prosthetic knee joint or orthotic knee joint. If, for example, the upper part is moved over a certain pivot angle in the extension direction relative to the lower part, this can be interpreted as a signal to unlock the resistance device against the flexion movement.
  • control device is designed to increase the flexion resistance as the flexion increases.
  • the increase in resistance is positively coupled with the change in the joint angle; the closer the joint angle approaches the locking angle, the greater the resistance becomes.
  • the coupling can be linear, progressive or degressive.
  • At least one control valve or an adjustment device is arranged in the resistance device, which is coupled to an actuator that is activated, deactivated or modulated via the control device.
  • Hydraulic or pneumatic damping devices often already exist in prosthetic knee joints and orthotic knee joints in order to influence the most frequent or most important movements.
  • the resistance device can be designed as a linear damper or a rotary damper, whereby in both embodiments the resistance device can be based on the hydraulic or pneumatic principle.
  • a magnetorheological resistance device can be arranged or assigned to the hydraulic resistance device.
  • the hydraulic resistance device can be operated with a magnetorheological fluid, the viscosity can also be changed as desired by a controllable electromagnet. In principle, it is also possible to use an active drive as a resistance device.
  • control device provides that parameters are stored in it that lead to the locking or increase of the flexion resistance, whereby the parameters for the locking can be set in the control device. This makes it possible to define resistance curves, signal durations for locking activations, unlocking signals and positions of the locking angles that are adapted to the patient.
  • the locking angle at which further flexion is blocked or maximum damping is provided by the resistance device is set between 2° and 40°, in particular between 5° and 30°, before the mechanical end stop. This also ensures that in the case of a permanent load on a hydraulic resistance device or a pneumatic resistance device, any leakage or delays in the action of the actuator do not lead to a hard stop in the mechanical end stop.
  • the flexion resistance before reaching the locking angle after reaching a threshold value of the joint angle with increasing flexion and/or at a constant joint angle, and/or constant orientation of the upper part in space over a specified period of time and/or when a blocking signal is given is given.
  • the resistance is increased linearly or progressively as the locking angle is approached. In one embodiment, the flexion resistance is increased over an angle range of more than 5° before the locking angle is reached in order to have a sufficient period of time or sufficient distance to increase the damping and reduce the flexion speed.
  • the control device is coupled to a foot part that is mounted on a lower leg tube in a prosthetic knee joint or a lower leg splint in an orthotic knee joint.
  • the prosthetic knee joint or orthotic knee joint is unlocked or locked based on the position and/or load of the foot part.
  • the prosthetic knee joint or orthotic knee joint is locked or unlocked.
  • sensors can be arranged on the lower part or the foot part, which are coupled to the control device and the locking or unlocking or increasing the resistance or reducing the flexion resistance is carried out on the basis of sensor data.
  • a further development of the method provides that the position of the body's center of gravity is recorded or determined relative to the treated leg and that during a movement, on the basis of the course of the body's center of gravity, a distinction is made between an increase in resistance or a blockage.
  • the body's center of gravity is determined or calculated, for example, relative to the foot point or the force introduction point of the ground reaction force, the pivot axis of the ankle joint or, for example, the knee joint. Based on the course of the body's center of gravity relative to the The respective reference value or reference position can be used to distinguish which movement the user of the orthosis or prosthesis is currently performing.
  • Figure 1 - a schematic representation of a prosthesis
  • Figure 2 - a schematic representation of an orthosis
  • Figure 3 another schematic representation in a bent position
  • FIG 1 shows a schematic representation of a prosthetic knee joint as part of a prosthesis and Figure 2 shows an orthotic knee joint as part of an orthosis.
  • the prosthetic knee joint has an upper part 10 and a lower part 20 which are pivotably mounted on one another about a pivot axis 15.
  • a prosthetic foot 60 is arranged on the distal end of the lower part 20.
  • the lower part 20 is designed as a lower leg splint on which no foot part is arranged, but on which an optional foot part 60 can be arranged, which is shown in the broken line.
  • a foot part 60 is arranged on the lower part 20 on which a foot can be placed. However, this can also be omitted to create a pure knee orthosis.
  • a prosthetic leg according to Figure 1 a prosthetic shaft or another device for receiving a thigh stump or for securing to a person is arranged or formed on the upper part 10.
  • the orthosis is secured to a leg via fastening means 101, 201, which are designed, for example, as straps, shells or the like, in order to removably secure the orthosis to the leg.
  • a resistance device 30 is arranged between the upper part 10 and the lower part 20 as a linearly acting hydraulic damper.
  • the hydraulic actuator 30 is designed with a hydraulic chamber or a cylinder which is arranged or formed in a housing or base body 31.
  • a piston 32 is displaceably mounted in the cylinder.
  • the piston 32 can be displaced along the longitudinal extent of the cylinder and is fastened to a piston rod 33 which protrudes from the housing or base body 31.
  • the piston 32 divides the cylinder into chambers which are fluidically connected to one another via a hydraulic line.
  • the base body 31 or the housing can be pivotably mounted on the lower part 20 at a fastening point 23 in order to prevent the piston 32 from tilting during a pivoting movement of the upper part 10 relative to the lower part 20.
  • the end of the piston rod 33 facing away from the piston 32 is attached to the upper part 10, in the embodiment shown on a boom to increase the distance to the pivot axis 15, at an upper fastening point 21.
  • the piston 32 is pressed downwards so that the volume of a flexion chamber decreases, and correspondingly the volume of an extension chamber increases, reduced by the volume of the retracting piston rod 33.
  • An electric motor can be arranged in the housing 31 to generate a pressure within one of the chambers, which drives a pump (not shown) in order to apply pressure to the hydraulic fluid within one of the two chambers and thereby move the piston 32 within the cylinder in one direction or the other. This causes a flexion movement or an extension movement of the orthopedic device in the form of the prosthetic leg.
  • the electric motor for driving the pump is an option that can be used in one embodiment in combination with the linear damper 30. In principle, a drive or motor is not required for a passive Prosthetic knee joint is not necessary.
  • An alternative design of the resistance device provides for a rotary damper, in particular a rotary hydraulic system, a magnetorheological resistance device or an electric motor, e.g. in generator mode, instead of a linear damper, in particular a linear hydraulic system.
  • a combination of several of the resistance devices mentioned is also implemented in one design.
  • An actuator 34 is arranged within the housing 31 or on the housing 31 and is coupled to at least one control valve 35, via which the hydraulic resistance in the resistance device 30 can be changed.
  • the actuator 34 is coupled to a control device 40, which activates, deactivates or modulates the actuator 34 on the basis of sensor values in order to be able to provide an adapted resistance and, if necessary, a hydraulic lock. If the resistance device 30 is designed as a magnetorheological resistance device, the resistances are changed by activating, deactivating or modulating a magnetic field, the actuator 34 is then the electromagnet or the magnetic coil.
  • At least one sensor 50 for detecting the spatial orientation of the lower part 20 or the upper part 10 is arranged on both the upper part 10 and the lower part 20.
  • the sensor 50 for detecting the spatial orientation is only arranged on the upper part 10.
  • This sensor 50 which can be designed as an IMU (inertial measurement unit), for example, is used to determine the solid angle or the absolute angle to a fixed spatial orientation, for example the direction of gravity, during use of the prosthetic knee joint or the orthotic knee joint.
  • the sensor 50 can also detect other status data, in particular status data relating to the artificial knee joint. In particular, positions, angular positions, speeds, accelerations, forces and their progressions or changes are recorded as status data.
  • the determined solid angle of the upper part 10 and/or the lower part 20 or another status variable is compared with a threshold angle.
  • a threshold value stored in a controller 40 for the respective sensor value or a value derived therefrom is reached or exceeded, the actuator 34 is modulated, activated or deactivated in order to otherwise change the flow resistance in the resistance device 30 in the design as a hydraulic damper, the viscosity, the braking force or the force counteracting the flexion movement.
  • the resistance device 30 in an artificial knee joint is usually used to modulate a flexion movement and an extension movement in order to generate or support an appropriate or desired movement sequence.
  • An extension movement is supported if necessary and advantageously braked shortly before reaching maximum extension in order to avoid a hard impact.
  • a flexion movement is braked or prevented in the stance phase and in the swing phase in order to ensure that the flexion is limited.
  • an energy storage device in particular in the form of an accumulator, is also assigned to the actuator 34.
  • the energy storage device can be arranged directly next to the actuator 34 or at another location in the orthopedic device where more space is available or where this appears advantageous due to the weight distribution.
  • a drive 70 is provided in which an electric motor 70 is coupled to a pulley, possibly via a gear.
  • a V-belt or toothed belt can then be used to bring about or support flexion or extension of the knee joint, depending on the direction of rotation of the motor 70.
  • the design with the drive with an electric motor 70 via a mechanical power transmission device and parallel damping via a hydraulic damper can also be used for a prosthetic knee joint.
  • the resistance device in an orthosis can also be designed as a motor, e.g. in generator mode.
  • the direct mechanical coupling of the electric motor as a resistance device 30 with the upper part 10 and the lower part 20 can be carried out via a power transmission device, for example via a spindle drive, so that instead of a piston rod 33, a spindle is driven out of the housing 31 by turning a spindle nut, which is driven by the electric motor. is retracted or extended.
  • the motor as a resistance device is coupled to the upper part 10 and the lower part 20 via a gear device, for example via a planetary gear, in order to cause or slow down and influence a displacement of the upper part 10 relative to the lower part 20.
  • control device 40 and at least one angle detection device as a sensor 50 are arranged on the prosthesis or orthosis.
  • the angle detection device 50 detects the angle between the upper part 10 and the lower part 20 and is designed, for example, as a direct angle sensor that detects the angle directly.
  • the angle between the upper part 10 and the lower part 20 can be determined by evaluating the sensor data from two spatial position sensors 50. Both methods can also be used simultaneously or in addition to one another. All sensors arranged on the prosthesis or orthosis are coupled to a control device 40, and their sensor values serve as the basis for controlling the actuator 34 of the resistance devices 30 if this is designed as a damper, or as input signals for a motor control if the resistance device 30 is designed as a motor.
  • the sensor values are used to control the magnetic field or its change.
  • the actuator 34 is controlled, for example to activate, deactivate or modulate the electric motor 70, for example to reduce or increase a swivel resistance, to limit an end stop and/or to generate or support a relative movement between the upper part 10 and the lower part 20.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a prosthetic knee joint or orthotic knee joint with an upper part 10, a lower part 20 and a resistance device 30 between the upper part 10 and the lower part 20 in a bent position.
  • the upper part 10 can be pivoted relative to the lower part 20 about the pivot axis 15 against the resistance of the resistance device 30.
  • a Joint angle ß changes.
  • the joint angle ß is measured on the back between the upper part 10 and the lower part 20.
  • the joint angle ß In a fully extended position, the joint angle ß is 180°; with increasing flexion, the joint angle ß decreases accordingly by the pivot angle.
  • the pivoting is mechanically limited by the mechanical end stop 80, which is shown schematically and can also be formed, for example, by reaching the maximum retracted position of the piston rod of the resistance device 30.
  • the joint angle ß2 is minimal. If the lower part 20 reaches predetermined positions before reaching the mechanical end stop 80 with the joint angle ß2, namely when the locking angle a is reached, the resistance in the resistance device 30 is increased in order to prevent further flexion movement or to dampen it more.
  • the joint angle ß is detected by one or more sensors, as described above.
  • the sensor values are transmitted to the control device 40, which in one embodiment is set up to increase the resistance in the resistance device 30 before the locking angle a is reached, namely from reaching a threshold value ß1, in order to prevent a hard impact on the mechanical end stop 80.
  • the flexion resistance can occur due to a fixed orientation of the upper part 10 in the room or, for example, due to an unchanged joint angle ß or another fixed movement pattern that is carried out over a certain period of time.
  • a locking command can be transmitted to the control device 40 shown in Figures 1 and 2 via an input device 90, for example a switch on the upper part 10 or via another input device, for example a remote control or a microphone with voice recognition, in order to either increase the resistance before the locking angle a is reached or to increase the resistance independently of reaching the locking angle a, in particular to increase it until the joint is locked.
  • an input device 90 for example a switch on the upper part 10 or via another input device, for example a remote control or a microphone with voice recognition
  • a foot part 60 is also arranged on the lower part 20, which can also be provided with or coupled to sensors 50, which in turn are coupled to the control device 40 and which detect a load on the foot part 60 or a pivoting or position of the foot part 60 in space or relative to the lower part 20. If, for example, a load on a forefoot part is detected in conjunction with a moment in the dorsal flexion direction, a kneeling position can be concluded if the position of the joint angle ß changes at the same time, so that automatic locking and blocking can take place via the resistance device 30. Alternatively, in a kneeling position, the artificial knee joint can be blocked by actuating the actuating device 90.
  • the loads detected in the position for example forces or moments about the pivot axis 15 and/or forces or moments on the foot part 60 or the positioning of the foot part 60 relative to the lower part, can serve to unlock the lock and allow further flexion.
  • a flexion movement lock that has been set can be lifted again.
  • the flexion lock can also be lifted when extension is detected, although extension can advantageously always be possible.
  • Figure 4 shows an artificial orthotic knee joint in the applied state on a person, in which a resistance device 30 is arranged on the upper part, which blocks a flexion movement at the joint angle ß shown.
  • the blocking can be initiated actively and arbitrarily by the user by actuating an actuating element, which is not shown.
  • the control system is set up so that the resistance device 30 automatically increases the flexion resistance before the mechanical end stop is reached and blocks the flexion before the mechanical end stop is reached or at least dampens it to such an extent that the lower part does not hit the mechanical end stop hard when the mechanical end stop is reached.
  • the automatic blocking can also take place if the user is in the kneeling position for a longer period of time, for example to pick up an object or to perform an activity in the kneeling position.
  • FIG. 4 shows that the flexion lock can be used both with a raised knee, the right knee in Figure 4, and with a raised, bent knee, the left knee in Figure 4.
  • the flexion lock can be used both with a raised knee, the right knee in Figure 4, and with a raised, bent knee, the left knee in Figure 4.
  • the automatic activation and adjustment in both the orthosis and the prosthesis is carried out in such a way that a hydraulic lock and an increase in the flexion resistance is effected before the mechanical end stop is reached.
  • the requirements for kneeling can be calculated and adapted to the respective patient, taking into account the course of the respective lever arm change during flexion.
  • the threshold value ß1 By selecting the appropriate threshold value ß1, it is also possible to make kneeling easier. If, for example, the evaluation of the sensors 50 detects that a patient wants to kneel down, the threshold value ß1 can be set relatively early before the locking angle a is reached and a controlled knee bending movement can be initiated once the threshold value ß1 is reached. In particular, this is done by arbitrarily triggering the corresponding function, i.e. by pressing a button, switch or, for example, a voice input.
  • the devices for this can be located on the prosthesis or orthosis, for example the prosthesis shaft or an orthosis splint itself, or can be arranged on or in a remote control.
  • the remote control can, for example, be wirelessly linked to the control device, for example as an app on a smart device, a smartphone or the like.
  • the control device for example as an app on a smart device, a smartphone or the like.
  • personal configuration via an app on the smart device on which an orthosis or prosthesis control is stored is also possible.
  • the speed at which the knee is then bent or can be bent can be individually adapted to the respective patient.
  • the locking angle a can also be adjusted depending on the detected situation as well as depending on a trigger command by an actuating device. Usually, when kneeling, joint angles ß of approx. 35° to 45° are reached, from which locking is sensibly possible. The locking angle a can therefore also be set to a joint angle ß of 45°, for example, if this is desired by the patient. Shortly before the locking angle a is reached, the flexion resistance is then increased and, if necessary, once the locking angle a is reached, further flexion is prevented. Unlike when sitting down, after a maximum resistance is reached to support the sitting down movement, the flexion resistance is not reduced to make sitting easier, but is increased further or a locking is initiated to divert the body weight or the loads via the orthosis or prosthesis.

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Abstract

The invention relates to a prosthetic or orthotic knee joint comprising an upper part (10) and a lower part (20) mounted on the upper part (10) such that it can pivot about a pivot axis (15), and a resistance unit (30) between the upper part (10) and the lower part (20), with which the pivotability of the upper part (10) relative to the lower part (20) can be influenced at least in the flexion direction, comprising a control unit (40) which is coupled to the resistance unit (30) and via which the resistance against a flexion is changed according to the position of the upper part (10) relative to the lower part (20), wherein the control unit (40) is designed to block or significantly inhibit a flexion movement at a blocking angle (a) when reaching or before reaching a mechanical end stop (80).

Description

Prothesen- oder Orthesenkniegelenk und Verfahren zu dessen Steuerung Prosthetic or orthotic knee joint and method for controlling it
Die Erfindung betrifft ein Prothesenkniegelenk oder Orthesenkniegelenk mit einem Oberteil und einem um eine Schwenkachse verschwenkbar an dem Oberteil gelagerten Unterteil und einer Widerstandseinrichtung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil, mit der die Verschwenkbarkeit des Oberteils relativ zu dem Unterteil zumindest in Flexionsrichtung beeinflussbar ist, mit einer Steuerungseinrichtung, die mit der Widerstandseinrichtung gekoppelt ist und über die in Abhängigkeit von der Stellung des Oberteils zu dem Unterteil der Widerstand gegen eine Flexion verändert wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Prothesenkniegelenkes oder Orthesenkniegelenkes. The invention relates to a prosthetic knee joint or orthotic knee joint with an upper part and a lower part mounted on the upper part so as to be pivotable about a pivot axis and a resistance device between the upper part and the lower part, with which the pivotability of the upper part relative to the lower part can be influenced at least in the flexion direction, with a control device which is coupled to the resistance device and via which the resistance to flexion is changed depending on the position of the upper part in relation to the lower part. The invention also relates to a method for controlling such a prosthetic knee joint or orthotic knee joint.
Prothesenkniegelenke ersetzen nicht mehr oder nicht vorhandene Kniegelenke eines menschlichen Körpers und weisen einen Oberteil und ein Unterteil auf, die um eine Schwenkachse zueinander verlagerbar gelagert sind. Die Schwenkachse kann entweder stationär oder instationär ausgebildet sein. Das Prothesenkniegelenk weist in einem einfachen Aufbau eine einzelne, räumlich definierte Schwenkachse auf und ist in Gestalt eines Scharniergelenkes ausgebildet, wobei zwischen dem Oberteil und dem Unterteil eine Widerstandseinrichtung angeordnet ist, beispielsweise ein linear wirkender Hydraulikdämpfer, um die Verschwenkbewegung um die Schwenkachse zu beeinflussen. Das Prothesenkniegelenk kann eine Verriegelungseinrichtung aufweisen, mit der das Prothesenkniegelenk in der gewünschten Stellung verriegelt wird, insbesondere in einer gestreckten Stellung, sodass sich ein Sperrkniegelenk ausbildet. i Orthesen stabilisieren oder führen die Bewegung des natürlichen Kniegelenkes und können den Verschwenkwinkel begrenzen, beispielsweise um aus medizinischen Gründen eine vollständige Streckung oder eine vollständige Beugung des natürlichen Knie es zu verhindern. Orthesenkniegelenke sind in Orthesen angeordnet, die das natürliche Kniegelenk im angelegten Zustand Überspannen. Auch das Orthesenkniegelenk weist ein Oberteil und ein Unterteil auf, an denen Schienen o. ä. Komponenten angeordnet sind, über die das Orthesenkniegelenk an dem Oberschenkel bzw. dem Unterschenkel festgelegt wird. In der Regel weisen Knieorthesen zwei Orthesenkniegelenke auf, von denen eines medial und das andere lateral zu dem natürlichen Kniegelenk angeordnet ist. Zur Beeinflussung der Verschwenkbewegung von Oberschenkel zu Unterschenkel sind Widerstandseinrichtungen oder Dämpfer in oder an der Orthese angeordnet, die zwischen dem Oberteil und dem Unterteil der Orthese wirken. Prosthetic knee joints replace knee joints of a human body that are no longer present or do not exist and have an upper part and a lower part that are mounted so that they can be moved relative to one another about a pivot axis. The pivot axis can be either stationary or non-stationary. The prosthetic knee joint has a simple structure with a single, spatially defined pivot axis and is designed in the form of a hinge joint, with a resistance device being arranged between the upper part and the lower part, for example a linearly acting hydraulic damper, in order to influence the pivoting movement about the pivot axis. The prosthetic knee joint can have a locking device with which the prosthetic knee joint is locked in the desired position, in particular in an extended position, so that a locking knee joint is formed. i Orthoses stabilize or guide the movement of the natural knee joint and can limit the angle of rotation, for example to prevent full extension or full flexion of the natural knee for medical reasons. Orthotic knee joints are arranged in orthoses that span the natural knee joint when worn. The orthotic knee joint also has an upper part and a lower part, on which rails or similar components are arranged, via which the orthotic knee joint is attached to the thigh or lower leg. Knee orthoses usually have two orthotic knee joints, one of which is arranged medially and the other laterally to the natural knee joint. To influence the pivoting movement from thigh to lower leg, resistance devices or dampers are arranged in or on the orthosis, which act between the upper and lower parts of the orthosis.
Zur Unterstützung der Bewegung können aktive Antriebe an einer Orthese ebenso wie an einer Prothese angeordnet sein, die beispielsweise als Elektromotoren oder Kraftspeicher ausgebildet sind, um eine Flexion oder Extension in der jeweiligen Situation zu unterstützen. Die Kraftspeicher oder Antriebe können auch der jeweiligen Bewegung entgegenwirkend ausgebildet und an der Orthese oder Prothese angeordnet sein. Die Beeinflussung der Bewegung des Oberteils relativ zu dem Unterteil mit der Widerstandseinrichtung bzw. dem Antrieb kann an die jeweilige Situation oder Belastung angepasst werden. Dies erfolgt beispielsweise über eine Steuerungseinrichtung, die auf der Grundlage von Sensorwerten einen Aktuator aktiviert, deaktiviert oder moduliert, der der Widerstandseinrichtung zugeordnet ist oder Teil der Widerstandseinrichtung ist und Parameter der Widerstandseinrichtung verändert, um den jeweils gewünschten Widerstand bereitzustellen. Der Aktuator kann beispielsweise ein Relais sein, über das ein Schaltventil zwischen zwei Zuständen umgeschaltet werden kann. Ein Elektromotor kann ein Stellventil in die gewünschte Stellung bringen, um den erforderlichen Widerstand beispielsweise in einem Strömungskanal zu erzeugen. Ein Elektromagnet kann das gewünschte Magnetfeld erzeugen, um eine magnetorheologische Flüssigkeit hinsichtlich ihrer Viskosität zu verändern, um dadurch den gewünschten Widerstand gegen eine Verlagerung zu erzeugen. Die Steuerungseinrichtung verfügt über einen Mikroprozessor oder einen Datenverarbeitungseinrichtung, mit der die Sensordaten zeitnah, insbesondere in Echtzeit, verarbeitet und der Steuerung zugrunde gelegt werden. Mit der Widerstandseinrichtung ist es grundsätzlich auch möglich, die Verschwenkung oder Verschwenkbarkeit von Oberteil zu Unterteil vollständig zu unterbinden. To support the movement, active drives can be arranged on an orthosis as well as on a prosthesis, which are designed, for example, as electric motors or energy storage devices to support flexion or extension in the respective situation. The energy storage devices or drives can also be designed to counteract the respective movement and can be arranged on the orthosis or prosthesis. The influence on the movement of the upper part relative to the lower part with the resistance device or the drive can be adapted to the respective situation or load. This is done, for example, via a control device that activates, deactivates or modulates an actuator on the basis of sensor values that is assigned to the resistance device or is part of the resistance device and changes parameters of the resistance device in order to provide the desired resistance in each case. The actuator can, for example, be a relay that can be used to switch a switching valve between two states. An electric motor can bring a control valve into the desired position in order to generate the required resistance, for example in a flow channel. An electromagnet can generate the desired magnetic field to change the viscosity of a magnetorheological fluid to create the desired resistance to displacement. The control device has a microprocessor or a data processing device with which the sensor data processed promptly, especially in real time, and used as the basis for control. With the resistance device it is also possible to completely prevent the pivoting or pivotability from the upper part to the lower part.
Prothesenkniegelenke und Orthesenkniegelenke weisen aufgrund des konstruktiven Aufbaus einen vorgegebenen maximalen Verschwenkwinkel sowohl in Extensionsrichtung als auch in Flexionsrichtung auf. Am Ende der maximalen Verschwenkbarkeit stehen mechanische Endanschläge, die eine weitere Bewegung von Oberteil und Unterteil in Extensionsrichtung oder Flexionsrichtung verhindern. Insbesondere bei schnellen Bewegungen kann die Problematik auftreten, dass die Prothesenkomponenten ungebremst oder mit einer hohen Geschwindigkeit in den mechanischen Endanschlag gebracht werden, was zu einem hohen Impuls in dem Prothesenkniegelenk bzw. dem Orthesenkniegelenk führt. Dies ist für den Nutzer des künstlichen Kniegelenkes unangenehm und kann zudem zu Schäden an der Orthese oder Prothese, insbesondere an den mechanischen Komponenten des Prothesenkniegelenkes und Orthesenkniegelenkes führen. Um ein hartes Anschlägen des Unterteils in den mechanischen Extensionsanschlag bzw. Flexionsanschlag zu verhindern, sind mechanische Dämpfer vorgesehen, beispielsweise Elastomerelemente, die aufgrund der Festkörperdämpfung kurz vor Erreichen des mechanischen Endanschlages wirksam werden und die Bewegungsenergie umwandeln. Due to their design, prosthetic knee joints and orthotic knee joints have a predetermined maximum pivot angle in both the extension direction and the flexion direction. At the end of the maximum pivoting range there are mechanical end stops that prevent further movement of the upper and lower parts in the extension direction or flexion direction. Particularly with fast movements, the problem can arise that the prosthetic components are brought to the mechanical end stop without braking or at high speed, which leads to a high impulse in the prosthetic knee joint or the orthotic knee joint. This is unpleasant for the user of the artificial knee joint and can also lead to damage to the orthosis or prosthesis, in particular to the mechanical components of the prosthetic knee joint and orthotic knee joint. In order to prevent the lower part from hitting the mechanical extension stop or flexion stop hard, mechanical dampers are provided, for example elastomer elements, which become effective shortly before the mechanical end stop is reached due to the solid-state damping and convert the kinetic energy.
Prothesen und Orthesen sollen dem Nutzer die Bewältigung von alltäglichen Bewegungen erleichtern. Bei Prothesenkniegelenken und Orthesenkniegelenken sind die Hauptanwendungen das Sitzen, das Stehen sowie das Gehen und die Übergänge dazwischen. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Tätigkeiten, die von diesen Zuständen oder Einsatzzwecken abweichen, beispielsweise Alltagsarbeiten im Haushalt, das Aufheben heruntergefallener Dinge, das Einkäufen oder dergleichen. Auch die Beschäftigung mit Haustieren oder Kleinkindern erfordert Bewegungen, die für Nutzer von Prothesenkniegelenken und Orthesenkniegelenken herausfordernd sein können. Statt sich mit dem Oberkörper nach vorne zu beugen, müssen Nutzer von Prothesen oder Orthesen häufig in die Knie gehen. Da dies vergleichsweise anstrengend ist, werden Kompensationsbewegungen ausgeführt oder solche Tätigkeiten unterlassen, was die Lebensqualität einschränkt. Prostheses and orthoses are designed to make everyday movements easier for the user. The main applications of prosthetic knee joints and orthotic knee joints are sitting, standing and walking and the transitions between them. In addition, there are a number of activities that deviate from these states or purposes, such as everyday household chores, picking up things that have fallen down, shopping or the like. Looking after pets or small children also requires movements that can be challenging for users of prosthetic knee joints and orthotic knee joints. Instead of bending forward with the upper body, users of prostheses or orthoses often have to bend their knees. Since this is comparatively strenuous, compensatory movements are carried out or such activities are omitted, which limits the quality of life.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Prothesenkniegelenk oder Orthesenkniegelenk sowie ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Kniegelenkes bereitzustellen, mit dem ein Komfortgewinn und zusätzliche Einsatzbereiche für den Anwender erzielt werden können. The object of the present invention is to provide a prosthetic knee joint or orthotic knee joint and a method for controlling such a knee joint, with which an increase in comfort and additional areas of application can be achieved for the user.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Prothesenkniegelenk oder Orthesenkniegelenk mit einem Oberteil und einem um eine Schwenkachse verschwenkbar an dem Oberteil gelagerten Unterteil und eine Widerstandseinrichtung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil, mit der die Verschwenkbarkeit des Oberteils relativ zu dem Unterteil zumindest in Flexionsrichtung beeinflussbar ist, dann Steuerungseinrichtung, die mit der Widerstandseinrichtung gekoppelt ist und über die in Abhängigkeit von der Stellung des Oberteils und dem Unterteil der Widerstand gegen eine Flexion verändert wird, wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, eine Flexionsbewegung bei oder vor Erreichen eines mechanischen Endanschlages einem Sperrwinkel zu sperren oder verstärkt zu dämpfen. Die sensorabhängige Aktivierung, Deaktivierung oder Modulierung der Widerstandseinrichtung zur Sperrung oder erhöhten Dämpfung einer Flexionsbewegung bei Erreichen eines Sperrwinkels, bevor der mechanische Endanschlag erreicht wird, verhindert entweder das Erreichen des mechanischen Endanschlages oder dämpft das Erreichen des mechanischen Endanschlages so stark ab, dass das Prothesenkniegelenk oder Orthesenkniegelenk nicht beschädigt wird bzw. die mechanischen Belastungen verringert werden. Es wird bereits vor dem Erreichen des mechanischen Endanschlages ein erhöhter Flexionswiderstand bereitgestellt, der allerdings auch so bemessen sein kann, dass der mechanische Endanschlag noch erreicht wird, allerdings mit verminderter, insbesondere stark verminderter Geschwindigkeit. This object is achieved by a prosthetic knee joint or orthotic knee joint with an upper part and a lower part mounted on the upper part so as to be pivotable about a pivot axis, and a resistance device between the upper part and the lower part, with which the pivotability of the upper part relative to the lower part can be influenced at least in the flexion direction, then a control device which is coupled to the resistance device and via which the resistance to flexion is changed depending on the position of the upper part and the lower part, wherein the control device is set up to block or to dampen a flexion movement at a locking angle at or before a mechanical end stop is reached. The sensor-dependent activation, deactivation or modulation of the resistance device for blocking or increased damping of a flexion movement when a locking angle is reached before the mechanical end stop is reached either prevents the mechanical end stop from being reached or dampens the reaching of the mechanical end stop so much that the prosthetic knee joint or orthotic knee joint is not damaged or the mechanical loads are reduced. Increased flexion resistance is provided even before the mechanical end stop is reached, but this can also be dimensioned so that the mechanical end stop is still reached, but at a reduced, in particular greatly reduced, speed.
Bei dem Sperrwinkel, der vorzugsweise vor dem mechanischen Endanschlag liegt, wird der Widerstand gegen eine Flexion durch die Widerstandseinrichtung maximal, insbesondere wird bei dem Sperrwinkel die Flexionsbewegung vor Erreichen des mechanischen Endanschlages gesperrt. At the locking angle, which is preferably in front of the mechanical end stop, the resistance against flexion by the resistance device is maximum, In particular, with the locking angle, the flexion movement is blocked before the mechanical end stop is reached.
Die Steuerungseinrichtung ist in einer Ausführungsform eingerichtet, den Flexionswiderstand vor dem Erreichen des Sperrwinkels über einen festgelegten Winkelbereich bis zu der Sperrung zu erhöhen. In der Steuerungseinrichtung wird der Sperrwinkel ermittelt oder ausgerechnet oder der festgelegte Sperrwinkel wird überwacht. Überschreitet der Gelenkwinkel des Oberteils relativ zu dem Unterteil einen Schwellwert für den Winkelbereich, beispielsweise nähert sich das Unterteil einer Flexionsbewegung näher als 15° an den Sperrwinkel an, wird bereits vor Erreichen des Sperrwinkels der Widerstand erhöht, um eine sanfte Verringerung der Flexionsgeschwindigkeit durch eine Erhöhung des Flexionswiderstandes über einen Winkelbereich zu erhöhen. Je näher sich das Unterteil dem Sperrwinkel annähert, desto größer wird vorteilhafterweise der Flexionswiderstand durch die Widerstandseinrichtung. In one embodiment, the control device is designed to increase the flexion resistance over a defined angle range up to the locking before the locking angle is reached. The locking angle is determined or calculated in the control device or the defined locking angle is monitored. If the joint angle of the upper part relative to the lower part exceeds a threshold value for the angle range, for example the lower part of a flexion movement approaches the locking angle within 15°, the resistance is increased before the locking angle is reached in order to achieve a gentle reduction in the flexion speed by increasing the flexion resistance over an angle range. The closer the lower part approaches the locking angle, the greater the flexion resistance advantageously becomes due to the resistance device.
Die Steuerungseinrichtung ist in einer Ausgestaltung mit zumindest einem Sensor zur Erfassung des Gelenkwinkels zwischen dem Oberteil und dem Unterteil oder zur Erfassung der Orientierung des Oberteils im Raum gekoppelt und darüber hinaus eingerichtet, auf der Grundlage der Sensorwerte des Sensors bzw. der Sensoren den Widerstand durch die Widerstandseinrichtung zu verändern. Diese Veränderung erfolgt insbesondere nach dem Erreichen eines Schwellwertes des Gelenkwinkels. Ergänzend oder alternativ erfolgt die Veränderung des Widerstandes auf der Grundlage der Dauer eines unveränderten Gelenkwinkels, einer festgestellten Orientierung des Oberteils im Raum und/oder eines Sperrbefehls. Die Veränderung bewirkt insbesondere, dass der Widerstand bis zu der Sperrung gegen eine Flexion erhöht wird. Dadurch kann bei einer beliebigen Winkelstellung aufgrund eines Sperrbefehls der Widerstand maximal erhöht und eine weitere Flexionsbewegung unterbunden werden. Ebenfalls kann bei einem statischen Zustand über einen gewissen Zeitraum, also bei einer unveränderten Stellung von Oberteil zu Unterteil, eine Verriegelung erfolgen. Auch bei einer vorbestimmten Orientierung oder bei dem Erreichen eines vorbestimmten Gelenkwinkels wird der Widerstand erhöht, gegebenenfalls bis zur Sperrung. Dadurch kann der Nutzer beispielsweise hockende oder kniende Tätigkeiten leichter ausführen, da der Nutzer das in Flexionsrichtung gesperrte Kniegelenk in Flexionsrichtung belasten kann durch die Sperrung eine Unterstützung bzw. ein Widerlager erzeugt wird, wodurch es nicht mehr notwendig ist, ein das Knie streckende Moment durch die Muskulatur aufzubringen. Zusätzlich ist auch eine Unterstützung beim Aufstehen durch einen aktiven Antrieb und/oder die Muskulatur der gesunden Extremitäten möglich. In one embodiment, the control device is coupled to at least one sensor for detecting the joint angle between the upper part and the lower part or for detecting the orientation of the upper part in space and is also designed to change the resistance by the resistance device on the basis of the sensor values of the sensor or sensors. This change takes place in particular after a threshold value of the joint angle has been reached. In addition or alternatively, the change in the resistance takes place on the basis of the duration of an unchanged joint angle, a determined orientation of the upper part in space and/or a locking command. The change in particular causes the resistance to be increased until it is locked against flexion. As a result, the resistance can be increased to the maximum for any angular position based on a locking command and further flexion movement can be prevented. Locking can also take place in a static state over a certain period of time, i.e. with an unchanged position from the upper part to the lower part. The resistance is also increased for a predetermined orientation or when a predetermined joint angle is reached, possibly until it is locked. This allows the user to, for example, squat or perform kneeling activities more easily, as the user can place a load on the knee joint that is locked in the direction of flexion. The locking mechanism creates a support or abutment, which means that it is no longer necessary to apply a knee-extending moment using the muscles. In addition, support when standing up is also possible through active propulsion and/or the muscles of the healthy extremities.
Um eine Entsperrung des gesperrten Kniegelenkes zu erreichen, ist die Steuerungseinrichtung mit zumindest einem Sensor zur Erfassung eines Entsperrsignals gekoppelt, mit dem die Sperrung aufgehoben wird. Das Entsperrsignal kann ein manuelles Signal über einen Taster, einen Schalter oder dergleichen sein. Alternativ kann eine bestimmte Bewegung, ein bestimmter Kraftverlauf, eine Zustandsänderung oder eine Orientierung oder eine Änderung einer Orientierung beispielsweise des Oberteils zu einer Entsperrung des Prothesenkniegelenkes oder Orthesenkniegelenkes führen. Wird beispielsweise das Oberteil über einen bestimmten Verschwenkwinkel in Extensionsrichtung relativ zu dem Unterteil bewegt, kann dies als ein Signal gedeutet werden, eine Entsperrung der Widerstandseinrichtung gegen die Flexionsbewegung zu bewirken. In order to unlock the locked knee joint, the control device is coupled to at least one sensor for detecting an unlocking signal with which the lock is removed. The unlocking signal can be a manual signal via a button, a switch or the like. Alternatively, a certain movement, a certain force curve, a change in state or an orientation or a change in orientation of, for example, the upper part can lead to an unlocking of the prosthetic knee joint or orthotic knee joint. If, for example, the upper part is moved over a certain pivot angle in the extension direction relative to the lower part, this can be interpreted as a signal to unlock the resistance device against the flexion movement.
In einer Ausgestaltung ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, bei zunehmender Flexion, den Flexionswiderstand zu erhöhen. Die Erhöhung des Widerstandes ist positiv mit der Veränderung des Gelenkwinkels gekoppelt, je stärker sich der Gelenkwinkel dem Sperrwinkel annähert, desto größer wird der Widerstand. Die Kopplung kann linear, progressiv oder degressiv erfolgen. In one embodiment, the control device is designed to increase the flexion resistance as the flexion increases. The increase in resistance is positively coupled with the change in the joint angle; the closer the joint angle approaches the locking angle, the greater the resistance becomes. The coupling can be linear, progressive or degressive.
Insbesondere bei einer pneumatischen oder hydraulischen Ausgestaltung der Widerstandseinrichtung ist in der Widerstandseinrichtung zumindest eine Stellventil oder eine Verstelleinrichtung angeordnet, das oder die mit einem Aktuator gekoppelt ist, der über die Steuerungseinrichtung aktiviert, deaktiviert oder moduliert wird. Häufig existieren in Prothesenkniegelenken und Orthesenkniegelenken bereits hydraulische oder pneumatische Dämpfereinrichtungen, um die häufigsten oder wichtigsten Bewegungen zu beeinflussen. Durch eine entsprechende Steuerungseinrichtung ist es möglich, das Stellventil oder eine Verstelleinrichtung dergestalt über einen Aktuator zu aktivieren, dass der gewünschte Widerstand eingestellt wird, insbesondere der Flexionswiderstand vor Erreichen des mechanischen Endanschlages erhöht wird, insbesondere eine Sperrung des Gelenkes in Flexionsrichtung vor Erreichen des mechanischen Endanschlages bewirkt wird. Die Widerstandeinrichtung kann als Lineardämpfer oder Rotationsdämpfer ausgebildet sein, wobei in beiden Ausführungsformen die Widerstandseinrichtung auf dem hydraulischen oder pneumatischen Prinzip beruhen können. Alternativ oder ergänzend kann eine magnetorheologische Widerstandseinrichtung bei der hydraulischen Widerstandseinrichtung angeordnet oder zugeordnet sein. Mit einem magnetorheologischen Fluid kann die hydraulische Widerstandseinrichtung betrieben werden, die Viskosität kann zusätzlich durch einen steuerbaren Elektromagneten wie gewünscht verändert werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, einen aktiven Antrieb als Widerstandseinrichtung einzusetzen. In particular, in the case of a pneumatic or hydraulic design of the resistance device, at least one control valve or an adjustment device is arranged in the resistance device, which is coupled to an actuator that is activated, deactivated or modulated via the control device. Hydraulic or pneumatic damping devices often already exist in prosthetic knee joints and orthotic knee joints in order to influence the most frequent or most important movements. Using a corresponding control device, it is possible to control the control valve or an adjustment device to activate via an actuator in such a way that the desired resistance is set, in particular the flexion resistance is increased before the mechanical end stop is reached, in particular a locking of the joint in the flexion direction is brought about before the mechanical end stop is reached. The resistance device can be designed as a linear damper or a rotary damper, whereby in both embodiments the resistance device can be based on the hydraulic or pneumatic principle. Alternatively or additionally, a magnetorheological resistance device can be arranged or assigned to the hydraulic resistance device. The hydraulic resistance device can be operated with a magnetorheological fluid, the viscosity can also be changed as desired by a controllable electromagnet. In principle, it is also possible to use an active drive as a resistance device.
Die Steuerungseinrichtung sieht in einer Ausgestaltung vor, dass in ihr Parameter abgelegt sind, die zur Sperrung oder zur Erhöhung des Flexionswiderstandes führen, wobei die Parameter zur Sperrung in der Steuerungseinrichtung einstellbar sind. Dadurch ist es möglich, an den Patienten angepasste Widerstandskurven, Signaldauern für Sperraktivierungen, Entsperrsignale und Positionen der Sperrwinkel zu definieren. In one embodiment, the control device provides that parameters are stored in it that lead to the locking or increase of the flexion resistance, whereby the parameters for the locking can be set in the control device. This makes it possible to define resistance curves, signal durations for locking activations, unlocking signals and positions of the locking angles that are adapted to the patient.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Sperrwinkel, bei dem eine weitere Flexion gesperrt wird oder eine maximale Dämpfung durch die Widerstandseinrichtung bereitgestellt wird, zwischen 2° und 40°, insbesondere zwischen 5° und 30° vor dem mechanischen Endanschlag eingestellt ist. Dadurch wird auch sichergestellt, dass bei einer dauerhaften Belastung einer hydraulischen Widerstandseinrichtung oder einer pneumatischen Widerstandseinrichtung die gegebenenfalls vorhandene Leckage oder Verzögerungen in der Wirkung des Aktuators nicht dazu führen, dass ein harter Anschlag in dem mechanischen Endanschlag erfolgt. One embodiment provides that the locking angle at which further flexion is blocked or maximum damping is provided by the resistance device is set between 2° and 40°, in particular between 5° and 30°, before the mechanical end stop. This also ensures that in the case of a permanent load on a hydraulic resistance device or a pneumatic resistance device, any leakage or delays in the action of the actuator do not lead to a hard stop in the mechanical end stop.
Bei dem Verfahren zur Steuerung eines solchen Prothesenkniegelenkes oder Orthesenkniegelenkes wird der Flexionswiderstand vor Erreichen des Sperrwinkels nach Erreichen eines Schwellwertes des Gelenkwinkels bei zunehmender Flexion und/oder bei einem gleichbleibenden Gelenkwinkel, und/oder gleichbleibender Orientierung des Oberteils im Raum über einen festgelegten Zeitraum und/oder bei einem Sperrsignal erhöht. In the method for controlling such a prosthetic knee joint or orthotic knee joint, the flexion resistance before reaching the locking angle after reaching a threshold value of the joint angle with increasing flexion and/or at a constant joint angle, and/or constant orientation of the upper part in space over a specified period of time and/or when a blocking signal is given.
Der Widerstand wird in einer Ausgestaltung des Verfahrens linear oder progressiv bei zunehmender Annäherung an den Sperrwinkel erhöht. Der Flexionswiderstand wird in einer Ausgestaltung über einen Winkelbereich von größer 5° vor dem Erreichen des Sperrwinkels erhöht, um einen ausreichenden Zeitraum oder ausreichenden Weg zur Erhöhung der Dämpfung sowie Verringerung der Flexionsgeschwindigkeit zu haben. In one embodiment of the method, the resistance is increased linearly or progressively as the locking angle is approached. In one embodiment, the flexion resistance is increased over an angle range of more than 5° before the locking angle is reached in order to have a sufficient period of time or sufficient distance to increase the damping and reduce the flexion speed.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist die Steuerungseinrichtung mit einem Fußteil gekoppelt, das an einem Unterschenkelrohr bei einem Prothesenkniegelenk oder einer Unterschenkelschiene bei einem Orthesenkniegelenk montiert ist. Eine Entsperrung oder eine Sperrung des Prothesenkniegelenkes oder Orthesenkniegelenkes erfolgt dabei auf der Grundlage der Stellung und/oder einer Belastung des Fußteils. Je nachdem, wie das Fußteil belastet wird, ob eine Vorfußlast vorhanden ist, ob eine Flexion vorliegt oder ob eine Biegung eines Sohlenteils oder eines Sohlenelementes vorhanden ist, wird eine Sperrung oder Entsperrung des Prothesenkniegelenkes oder Orthesenkniegelenkes ausgeführt. Dazu können Sensoren an dem Unterteil oder dem Fußteil angeordnet sein, die mit der Steuerungseinrichtung gekoppelt sind und auf der Grundlage von Sensordaten die Sperrung oder Entsperrung bzw. Erhöhung des Widerstandes oder Verringerung des Flexionswiderstandes ausgeführt wird. In one embodiment of the method, the control device is coupled to a foot part that is mounted on a lower leg tube in a prosthetic knee joint or a lower leg splint in an orthotic knee joint. The prosthetic knee joint or orthotic knee joint is unlocked or locked based on the position and/or load of the foot part. Depending on how the foot part is loaded, whether there is a forefoot load, whether there is flexion or whether there is a bend in a sole part or a sole element, the prosthetic knee joint or orthotic knee joint is locked or unlocked. For this purpose, sensors can be arranged on the lower part or the foot part, which are coupled to the control device and the locking or unlocking or increasing the resistance or reducing the flexion resistance is carried out on the basis of sensor data.
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Position des Körperschwerpunktes relativ zu dem versorgten Bein erfasst oder ermittelt wird und dass während einer Bewegung auf der Grundlage des Verlaufs des Körperschwerpunktes eine Unterscheidung über eine Erhöhung des Widerstandes bzw. eine Sperrung getroffen wird. Der Körperschwerpunkt wird beispielsweise relativ zu dem Fußpunkt oder dem Krafteinleitungspunkt der Bodenreaktionskraft, der Schwenkachse des Knöchelgelenkes oder beispielsweise des Kniegelenkes ermittelt oder errechnet. Anhand des Verlaufes des Körperschwerpunktes relativ zu der jeweiligen Bezugsgröße bzw. Bezugsposition kann eine Unterscheidung darüber getroffen werden, welche Bewegung der Nutzer der Orthese oder Prothese gerade ausführt. Bleibt der Körperschwerpunkt beispielsweise während einer Flexion des Kniegelenkes stets hinter der Kniegelenksachse ebenso wie hinter der Knöchelgelenksachse, ist davon auszugehen, dass der Nutzer sich hinsetzt oder zumindest keine kniende Bewegung ausführt oder sich hinknien möchte. Anhand dieser Information, die zusätzlich zu anderen Informationen der Steuerungseinrichtung übermittelt wird, wird dann eine Unterscheidung darüber getroffen, ob eine Sperrung oder eine Erhöhung des Widerstandes eingeleitet oder nicht eingeleitet wird oder eine andere Veränderung des Widerstandes initiiert wird. A further development of the method provides that the position of the body's center of gravity is recorded or determined relative to the treated leg and that during a movement, on the basis of the course of the body's center of gravity, a distinction is made between an increase in resistance or a blockage. The body's center of gravity is determined or calculated, for example, relative to the foot point or the force introduction point of the ground reaction force, the pivot axis of the ankle joint or, for example, the knee joint. Based on the course of the body's center of gravity relative to the The respective reference value or reference position can be used to distinguish which movement the user of the orthosis or prosthesis is currently performing. If, for example, the body's center of gravity remains behind the knee joint axis as well as the ankle joint axis during flexion of the knee joint, it can be assumed that the user is sitting down or at least is not performing a kneeling movement or wants to kneel down. Based on this information, which is transmitted in addition to other information from the control device, a distinction is then made as to whether a blocking or an increase in resistance is initiated or not initiated, or whether another change in resistance is initiated.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen: In the following, embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the attached figures. They show:
Figur 1 - eine schematische Darstellungen einer Prothese; Figure 1 - a schematic representation of a prosthesis;
Figur 2 - eine schematische Darstellung einer Orthese; Figure 2 - a schematic representation of an orthosis;
Figur 3 - eine weitere Schemadarstellung in eingebeugter Stellung; sowie Figure 3 - another schematic representation in a bent position; and
Figur 4 - ein Anwendungsbeispiel. Figure 4 - an application example.
In der Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung ein Prothesenkniegelenk als Teil einer Prothese und in der Figur 2 als Teil einer Orthese ein Orthesenkniegelenk dargestellt. Das Prothesenkniegelenk weist ein Oberteil 10 und ein Unterteil 20 auf, die um eine Schwenkachse 15 schwenkbar aneinander gelagert sind. An dem Unterteil 20 ist bei einer Ausgestaltung als Prothese ein Prothesenfuß 60 an dem distalen Ende angeordnet, bei der Ausgestaltung des künstlichen Kniegelenkes als ein Orthesenkniegelenk, wie in Figur 2 gezeigt, ist das Unterteil 20 als Unterschenkelschiene ausgebildet, an der kein Fußteil angeordnet ist, aber an dem ein optionales Fußteil 60 angeordnet werden kann, das in der unterbrochenen Linie dargestellt ist. Für den Fall einer KAFO ist an dem Unterteil 20 ein Fußteil 60 angeordnet, auf dem ein Fuß aufgesetzt werden kann. Dieses kann aber zur Realisierung einer reinen Knieorthese auch weggelassen werden. In der Ausgestaltung als Prothesenbein gemäß Figur 1 ist an dem Oberteil 10 ein Prothesenschaft oder eine andere Einrichtung zur Aufnahme eines Oberschenkelstumpfes oder zur Festlegung an einer Person angeordnet oder ausgebildet. Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 2 erfolgt eine Festlegung der Orthese an einem Bein über Befestigungsmittel 101 , 201 , die beispielsweise als Gurte, Schalen oder dergleichen ausgebildet sind, um die Orthese abnehmbar an dem Bein festzulegen. Figure 1 shows a schematic representation of a prosthetic knee joint as part of a prosthesis and Figure 2 shows an orthotic knee joint as part of an orthosis. The prosthetic knee joint has an upper part 10 and a lower part 20 which are pivotably mounted on one another about a pivot axis 15. In a design as a prosthesis, a prosthetic foot 60 is arranged on the distal end of the lower part 20. In the design of the artificial knee joint as an orthotic knee joint, as shown in Figure 2, the lower part 20 is designed as a lower leg splint on which no foot part is arranged, but on which an optional foot part 60 can be arranged, which is shown in the broken line. In the case of a KAFO, a foot part 60 is arranged on the lower part 20 on which a foot can be placed. However, this can also be omitted to create a pure knee orthosis. In the In the embodiment as a prosthetic leg according to Figure 1, a prosthetic shaft or another device for receiving a thigh stump or for securing to a person is arranged or formed on the upper part 10. In the embodiment according to Figure 2, the orthosis is secured to a leg via fastening means 101, 201, which are designed, for example, as straps, shells or the like, in order to removably secure the orthosis to the leg.
Zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 ist eine Widerstandseinrichtung 30 als ein linear wirkender Hydraulikdämpfer angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der hydraulische Aktuator 30 mit einer Hydraulikkammer oder einem Zylinder ausgebildet, der in einem Gehäuse oder Grundkörper 31 angeordnet oder ausgebildet ist. In dem Zylinder ist ein Kolben 32 verschieblich gelagert. Der Kolben 32 ist entlang der Längserstreckung des Zylinders verlagerbar und an einer Kolbenstange 33 befestigt, die aus dem Gehäuse oder Grundkörper 31 hinausragt. Der Kolben 32 unterteilt den Zylinder in Kammern, die über eine Hydraulikleitung in strömungstechnischer Verbindung miteinander stehen. Der Grundkörper 31 oder das Gehäuse kann verschwenkbar an dem Unterteil 20 an einer Befestigungsstelle 23 gelagert sein, um eine Verkantung des Kolbens 32 bei einer Verschwenkbewegung des Oberteils 10 relativ zu dem Unterteil 20 zu verhindern. Das dem Kolben 32 abgewandte Ende der Kolbenstange 33 ist an dem Oberteil 10, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Ausleger zur Vergrößerung des Abstandes zu der Schwenkachse 15, an einer oberen Befestigungsstelle 21 befestigt. Bei einer Flexion wird der Kolben 32 nach unten gedrückt, sodass sich das Volumen einer Flexionskammer verkleinert, korrespondierend dazu vergrößert sich das Volumen einer Extensionskammer, verringert um das Volumen der einfahrenden Kolbenstange 33. In dem Gehäuse 31 kann zur Erzeugung eines Druckes innerhalb einer der Kammern ein Elektromotor angeordnet sein, der eine nicht dargestellte Pumpe eintreibt, um das Hydraulikfluid innerhalb einer der beiden Kammern mit einem Druck zu beaufschlagen und dadurch den Kolben 32 innerhalb des Zylinders in die eine oder andere Richtung zu bewegen. Dadurch wird eine Flexionsbewegung oder eine Extensionsbewegung der orthopädietechnischen Einrichtung in Gestalt des Prothesenbeines bewirkt. Der Elektromotor zum Antreiben der Pumpe ist eine Option, die in einer Ausführungsform in Kombination mit dem Lineardämpfer 30 eingesetzt werden kann. Grundsätzlich ist ein Antrieb oder Motor bei einem passiven Prothesenkniegelenk nicht notwendig. Eine alternative Ausgestaltung der Widerstandseinrichtung sieht statt eines Lineardämpfers, insbesondere einer Linearhydraulik, einen Rotationsdämpfer, insbesondere eine Rotationshydraulik, eine magnetorheologische Widerstandseinrichtung oder einen Elektromotor, z.B. im Generatorbetrieb vor. Auch eine Kombination mehrerer der genannten Widerstandseinrichtungen ist in einer Ausgestaltung verwirklicht. A resistance device 30 is arranged between the upper part 10 and the lower part 20 as a linearly acting hydraulic damper. In the exemplary embodiment shown, the hydraulic actuator 30 is designed with a hydraulic chamber or a cylinder which is arranged or formed in a housing or base body 31. A piston 32 is displaceably mounted in the cylinder. The piston 32 can be displaced along the longitudinal extent of the cylinder and is fastened to a piston rod 33 which protrudes from the housing or base body 31. The piston 32 divides the cylinder into chambers which are fluidically connected to one another via a hydraulic line. The base body 31 or the housing can be pivotably mounted on the lower part 20 at a fastening point 23 in order to prevent the piston 32 from tilting during a pivoting movement of the upper part 10 relative to the lower part 20. The end of the piston rod 33 facing away from the piston 32 is attached to the upper part 10, in the embodiment shown on a boom to increase the distance to the pivot axis 15, at an upper fastening point 21. During flexion, the piston 32 is pressed downwards so that the volume of a flexion chamber decreases, and correspondingly the volume of an extension chamber increases, reduced by the volume of the retracting piston rod 33. An electric motor can be arranged in the housing 31 to generate a pressure within one of the chambers, which drives a pump (not shown) in order to apply pressure to the hydraulic fluid within one of the two chambers and thereby move the piston 32 within the cylinder in one direction or the other. This causes a flexion movement or an extension movement of the orthopedic device in the form of the prosthetic leg. The electric motor for driving the pump is an option that can be used in one embodiment in combination with the linear damper 30. In principle, a drive or motor is not required for a passive Prosthetic knee joint is not necessary. An alternative design of the resistance device provides for a rotary damper, in particular a rotary hydraulic system, a magnetorheological resistance device or an electric motor, e.g. in generator mode, instead of a linear damper, in particular a linear hydraulic system. A combination of several of the resistance devices mentioned is also implemented in one design.
Innerhalb des Gehäuses 31 oder an dem Gehäuse 31 ist ein Aktuator 34 angeordnet, der mit zumindest einem Stellventil 35 gekoppelt ist, über das oder die der hydraulische Widerstand in der Widerstandseinrichtung 30 verändert werden kann. Der Aktuator 34 ist mit einer Steuerungseinrichtung 40 gekoppelt, die auf der Grundlage von Sensorwerten den Aktuator 34 aktiviert, deaktiviert oder moduliert, um so einen angepassten Widerstand und gegebenenfalls eine hydraulische Verriegelung bereitstellen zu können. Bei einer Ausgestaltung der Widerstandseinrichtung 30 als eine magnetorheologische Widerstandseinrichtung erfolgt die Veränderung der Widerstände durch Aktivierung, Deaktivierung oder Modulierung eines Magnetfeldes, der Aktuator 34 ist dann der Elektromagnet oder die Magnetspule. An actuator 34 is arranged within the housing 31 or on the housing 31 and is coupled to at least one control valve 35, via which the hydraulic resistance in the resistance device 30 can be changed. The actuator 34 is coupled to a control device 40, which activates, deactivates or modulates the actuator 34 on the basis of sensor values in order to be able to provide an adapted resistance and, if necessary, a hydraulic lock. If the resistance device 30 is designed as a magnetorheological resistance device, the resistances are changed by activating, deactivating or modulating a magnetic field, the actuator 34 is then the electromagnet or the magnetic coil.
Sowohl an dem Oberteil 10 als auch an dem Unterteil 20 ist zumindest ein Sensor 50 zur Erfassung der Raumorientierung des Unterteils 20 bzw. des Oberteils 10 angeordnet. Insbesondere ist der Sensor 50 zur Erfassung der Raumorientierung nur an dem Oberteil 10 angeordnet. Über diesen Sensor 50, der beispielsweise als IMU (inertial measurement unit) ausgebildet sein kann, wird während der Benutzung des Prothesenkniegelenkes oder des Orthesenkniegelenkes der Raumwinkel oder der Absolutwinkel zu einer festen Raumorientierung, beispielsweise der Gravitationsrichtung, ermittelt. Statt in einer Ausbildung als IMU zur Erfassung von Raum lagen kann der Sensor 50 auch andere Zustandsdaten erfassen, insbesondere Zustandsdaten, die das künstliche Kniegelenk betreffen. Als Zustandsdaten werden insbesondere Positionen, Winkelstellungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Kräfte sowie deren Verläufe oder Änderungen erfasst. Der ermittelte Raumwinkel des Oberteils 10 und/oder des Unterteils 20 oder eine andere Zustandsgröße wird mit einem Schwellwinkel verglichen. Bei Erreichen oder Überschreiten eines Schwellwertes, der in einer Steuerung 40 für den jeweiligen Sensorwert oder einer daraus abgeleiteten Größe abgelegt ist, wird der Aktuator 34 moduliert, aktiviert oder deaktiviert, um den Strömungswiderstand in der Widerstandseinrichtung 30 in der Ausgestaltung als Hydraulikdämpfer, die Viskosität, die Bremskraft oder die der Flexionsbewegung entgegenwirkende Kraft anderweitig zu verändern. At least one sensor 50 for detecting the spatial orientation of the lower part 20 or the upper part 10 is arranged on both the upper part 10 and the lower part 20. In particular, the sensor 50 for detecting the spatial orientation is only arranged on the upper part 10. This sensor 50, which can be designed as an IMU (inertial measurement unit), for example, is used to determine the solid angle or the absolute angle to a fixed spatial orientation, for example the direction of gravity, during use of the prosthetic knee joint or the orthotic knee joint. Instead of being designed as an IMU for detecting spatial positions, the sensor 50 can also detect other status data, in particular status data relating to the artificial knee joint. In particular, positions, angular positions, speeds, accelerations, forces and their progressions or changes are recorded as status data. The determined solid angle of the upper part 10 and/or the lower part 20 or another status variable is compared with a threshold angle. When a threshold value stored in a controller 40 for the respective sensor value or a value derived therefrom is reached or exceeded, the actuator 34 is modulated, activated or deactivated in order to otherwise change the flow resistance in the resistance device 30 in the design as a hydraulic damper, the viscosity, the braking force or the force counteracting the flexion movement.
Die Widerstandseinrichtung 30 in einem künstlichen Kniegelenk dient üblicherweise dazu, eine Flexionsbewegung und eine Extensionsbewegung zu modulieren, um einen angemessenen oder gewünschten Bewegungsablauf zu erzeugen oder zu unterstützen. Eine Extensionsbewegung wird ggf. unterstützt und vorteilhafterweise kurz vor Erreichen einer maximalen Streckung abgebremst, um ein hartes Anschlägen zu vermeiden. Eine Flexionsbewegung wird in der Standphase und in der Schwungphase abgebremst oder unterbunden, um eine Begrenzung der Einbeugung zu gewährleisten. Um den Aktuator 34 antreiben zu können, ist ebenfalls ein Energiespeicher insbesondere in Gestalt eines Akkumulators dem Aktuator 34 zugeordnet. Der Energiespeicher kann unmittelbar neben dem Aktuator 34 oder auch an einer anderen Stelle der orthopädietechnischen Einrichtung angeordnet sein, wo mehr Raum zur Verfügung steht oder wo dies aufgrund der Gewichtsverteilung vorteilhaft erscheint. The resistance device 30 in an artificial knee joint is usually used to modulate a flexion movement and an extension movement in order to generate or support an appropriate or desired movement sequence. An extension movement is supported if necessary and advantageously braked shortly before reaching maximum extension in order to avoid a hard impact. A flexion movement is braked or prevented in the stance phase and in the swing phase in order to ensure that the flexion is limited. In order to be able to drive the actuator 34, an energy storage device, in particular in the form of an accumulator, is also assigned to the actuator 34. The energy storage device can be arranged directly next to the actuator 34 or at another location in the orthopedic device where more space is available or where this appears advantageous due to the weight distribution.
Ein Unterschied zwischen der Ausgestaltung gemäß der Figur 1 und der Ausgestaltung gemäß der Figur 2 ist, dass gemäß der Figur 2 ein Antrieb 70 vorgesehen ist, bei dem ein Elektromotor 70, gegebenenfalls über ein Getriebe, mit einer Riemenscheibe gekoppelt ist. Über einen Keilriemen oder Zahnriemen kann dann je nach Drehrichtung des Motors 70 eine Flexion oder Extension des Kniegelenkes bewirkt bzw. unterstützt werden. Die Ausführung mit dem Antrieb mit einem Elektromotor 70 über eine mechanische Kraftübertragungseinrichtung sowie eine parallele Dämpfung über einen Hydraulikdämpfer kann auch bei einem Prothesenkniegelenk angewendet werden. Wie bereits zu der Figur 1 ausgeführt, kann auch bei einer Orthese die Widerstandseinrichtung durch einen Motor, z.B. im Generatorbetrieb, ausgebildet sein. One difference between the design according to Figure 1 and the design according to Figure 2 is that according to Figure 2, a drive 70 is provided in which an electric motor 70 is coupled to a pulley, possibly via a gear. A V-belt or toothed belt can then be used to bring about or support flexion or extension of the knee joint, depending on the direction of rotation of the motor 70. The design with the drive with an electric motor 70 via a mechanical power transmission device and parallel damping via a hydraulic damper can also be used for a prosthetic knee joint. As already explained in relation to Figure 1, the resistance device in an orthosis can also be designed as a motor, e.g. in generator mode.
Die direkte mechanische Kopplung des Elektromotors als Widerstandseinrichtung 30 mit dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 kann über eine Kraftübertragungseinrichtung erfolgen, beispielsweise über einen Spindelantrieb, so dass statt einer Kolbenstange 33 eine Spindel durch das Verdrehen einer Spindelmutter, die durch den Elektromotor angetrieben wird, aus dem Gehäuse 31 eingefahren bzw. ausgefahren wird. Der Motor als Widerstandseinrichtung ist in einer anderen Ausführungsform über eine Getriebeeinrichtung mit dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 gekoppelt, beispielsweise über ein Planetengetriebe, um eine Verlagerung des Oberteils 10 relativ zu dem Unterteil 20 zu bewirken bzw. abzubremsen und zu beeinflussen. The direct mechanical coupling of the electric motor as a resistance device 30 with the upper part 10 and the lower part 20 can be carried out via a power transmission device, for example via a spindle drive, so that instead of a piston rod 33, a spindle is driven out of the housing 31 by turning a spindle nut, which is driven by the electric motor. is retracted or extended. In another embodiment, the motor as a resistance device is coupled to the upper part 10 and the lower part 20 via a gear device, for example via a planetary gear, in order to cause or slow down and influence a displacement of the upper part 10 relative to the lower part 20.
Weiterhin sind an der Prothese oder Orthese die Steuerungseinrichtung 40 sowie zumindest eine Winkelerfassungseinrichtung als Sensor 50 angeordnet. Die Winkelerfassungseinrichtung 50 erfasst den Winkel zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 und ist beispielsweise als direkter Winkelsensor ausgebildet, der unmittelbar den Winkel detektiert. Alternativ kann der Winkel zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 über eine Auswertung der Sensordaten zweier Raumlagesensoren 50 ermittelt werden. Beide Verfahren können auch gleichzeitig oder einander ergänzend eingesetzt werden. Alle an der Prothese oder Orthese angeordneten Sensoren sind mit einer Steuerungseinrichtung 40 gekoppelt, und deren Sensorwerte dienen als Grundlage zur Steuerung des Aktuators 34 der Widerstandseinrichtungen 30, wenn dieser als Dämpfer ausgebildet ist, bzw. als Eingangssignale für eine Motorsteuerung, wenn die Widerstandseinrichtung 30 als Motor ausgebildet ist. Für den Fall einer magnetorheologischen Dämpfung dienen die Sensorwerte zur Steuerung des Magnetfeldes bzw. dessen Veränderung. Auf der Grundlage der Sensordaten, insbesondere der Raumlagen und/oder Winkelpositionen ebenso wie Positionsdaten und Daten zur Belastung, Orientierung, Beschleunigung und/oder Deformation weiterer Komponenten wird der Aktuator 34 angesteuert, beispielsweise um den Elektromotor 70 zu aktivieren, deaktivieren oder zu modulieren, beispielsweise um einen Verschwenkungswiderstand zu verringern oder zu vergrößern, einen Endanschlag zu begrenzen und/oder um eine Relativbewegung zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 zu erzeugen oder zu unterstützen. Furthermore, the control device 40 and at least one angle detection device as a sensor 50 are arranged on the prosthesis or orthosis. The angle detection device 50 detects the angle between the upper part 10 and the lower part 20 and is designed, for example, as a direct angle sensor that detects the angle directly. Alternatively, the angle between the upper part 10 and the lower part 20 can be determined by evaluating the sensor data from two spatial position sensors 50. Both methods can also be used simultaneously or in addition to one another. All sensors arranged on the prosthesis or orthosis are coupled to a control device 40, and their sensor values serve as the basis for controlling the actuator 34 of the resistance devices 30 if this is designed as a damper, or as input signals for a motor control if the resistance device 30 is designed as a motor. In the case of magnetorheological damping, the sensor values are used to control the magnetic field or its change. On the basis of the sensor data, in particular the spatial positions and/or angular positions as well as position data and data on the load, orientation, acceleration and/or deformation of other components, the actuator 34 is controlled, for example to activate, deactivate or modulate the electric motor 70, for example to reduce or increase a swivel resistance, to limit an end stop and/or to generate or support a relative movement between the upper part 10 and the lower part 20.
In der Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines Prothesenkniegelenkes oder Orthesenkniegelenkes mit einem Oberteil 10, einem Unterteil 20 und einer Widerstandseinrichtung 30 zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 in einer eingebeugten Stellung dargestellt. Das Oberteil 10 lässt sich relativ zu dem Unterteil 20 um die Schwenkachse 15 gegen den Widerstand der Widerstandseinrichtung 30 verschwenken. Dabei wird zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 ein Gelenkwinkel ß verändert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Gelenkwinkel ß auf der Rückseite zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 gemessen. In einer vollständig gestreckten Position beträgt der Gelenkwinkel ß 180°, bei einer zunehmenden Beugung verringert sich der Gelenkwinkel ß entsprechend um den Verschwenkwinkel. Die Verschwenkung wird mechanisch begrenzt durch den mechanischen Endanschlag 80, der schematisch dargestellt ist und beispielsweise auch durch das Erreichen der maximal eingefahrenen Position der Kolbenstange der Widerstandseinrichtung 30 ausgebildet werden kann. Bei Erreichen des maximalen mechanischen Endanschlages 80 ist der Gelenkwinkel ß2 minimal. Erreicht das Unterteil 20 vorab festgelegte Positionen vor Erreichen des mechanischen Endanschlages 80 mit dem Gelenkwinkel ß2, nämlich bei Erreichen des Sperrwinkels a, wird der Widerstand in der Widerstandseinrichtung 30 erhöht, um eine weitere Flexionsbewegung zu unterbinden oder verstärkt zu dämpfen. Die Erfassung des Gelenkwinkels ß erfolgt über einen oder mehrere Sensoren, wie oben beschrieben. Die Sensorwerte werden der Steuerungseinrichtung 40 übermittelt, die in einer Ausgestaltung dazu eingerichtet ist, bereits vor Erreichen des Sperrwinkels a den Widerstand in der Widerstandseinrichtung 30 zu erhöhen, nämlich ab Erreichen eines Schwellwertes ß1 , um ein hartes Anschlägen in den mechanischen Endanschlag 80 zu verhindern. Alternativ oder ergänzend zu einer automatischen Erhöhung des Flexionswiderstandes bei Erreichen entweder des Sperrwinkels a oder eines Schwellwertes ß1 vor dem Sperrwinkel a, kann der Flexionswiderstand aufgrund einer festgelegten Orientierung des Oberteils 10 in dem Raum oder z.B. aufgrund eines unveränderten Gelenkwinkels ß oder eines anderen festgelegten Bewegungsmusters, der oder das über einen bestimmten Zeitraum ausgeführt wird, erfolgen. Figure 3 shows a schematic representation of a prosthetic knee joint or orthotic knee joint with an upper part 10, a lower part 20 and a resistance device 30 between the upper part 10 and the lower part 20 in a bent position. The upper part 10 can be pivoted relative to the lower part 20 about the pivot axis 15 against the resistance of the resistance device 30. In this case, a Joint angle ß changes. In the exemplary embodiment shown, the joint angle ß is measured on the back between the upper part 10 and the lower part 20. In a fully extended position, the joint angle ß is 180°; with increasing flexion, the joint angle ß decreases accordingly by the pivot angle. The pivoting is mechanically limited by the mechanical end stop 80, which is shown schematically and can also be formed, for example, by reaching the maximum retracted position of the piston rod of the resistance device 30. When the maximum mechanical end stop 80 is reached, the joint angle ß2 is minimal. If the lower part 20 reaches predetermined positions before reaching the mechanical end stop 80 with the joint angle ß2, namely when the locking angle a is reached, the resistance in the resistance device 30 is increased in order to prevent further flexion movement or to dampen it more. The joint angle ß is detected by one or more sensors, as described above. The sensor values are transmitted to the control device 40, which in one embodiment is set up to increase the resistance in the resistance device 30 before the locking angle a is reached, namely from reaching a threshold value ß1, in order to prevent a hard impact on the mechanical end stop 80. Alternatively or in addition to an automatic increase in the flexion resistance when either the locking angle a or a threshold value ß1 before the locking angle a is reached, the flexion resistance can occur due to a fixed orientation of the upper part 10 in the room or, for example, due to an unchanged joint angle ß or another fixed movement pattern that is carried out over a certain period of time.
Darüber hinaus kann über eine Eingabeeinrichtung 90, beispielsweise einen Schalter an dem Oberteil 10 oder über eine andere Eingabeeinrichtung, beispielsweise eine Fernsteuerung oder ein Mikrofon mit Spracherkennung, ein Sperrbefehl an die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Steuerungseinrichtung 40 übermittelt werden, um entweder den Widerstand vor Erreichung des Sperrwinkel a zu erhöhen oder den Widerstand unabhängig von dem Erreichen des Sperrwinkel a zu erhöhen, insbesondere bis zur Sperrung des Gelenkes zu erhöhen. In addition, a locking command can be transmitted to the control device 40 shown in Figures 1 and 2 via an input device 90, for example a switch on the upper part 10 or via another input device, for example a remote control or a microphone with voice recognition, in order to either increase the resistance before the locking angle a is reached or to increase the resistance independently of reaching the locking angle a, in particular to increase it until the joint is locked.
In der Figur 3 ist darüber hinaus ein Fußteil 60 an dem Unterteil 20 angeordnet, das ebenfalls mit Sensoren 50 versehen oder gekoppelt sein kann, die wiederum mit der Steuerungseinrichtung 40 gekoppelt sind und die eine Belastung auf das Fußteil 60 oder eine Verschwenkung oder Position des Fußteils 60 im Raum oder relativ zu dem Unterteil 20 erfassen. Wird beispielsweise eine Belastung eines Vorderfußteils in Verbindung mit einem Moment in Dorsalflexionsrichtung detektiert, kann bei gleichzeitiger veränderter Position des Gelenkwinkels ß gegebenenfalls auf eine kniende Position geschlossen werden, sodass eine automatische Verriegelung und Sperrung über die Widerstandseinrichtung 30 erfolgen kann. Alternativ kann in einer knienden Position eine Sperrung des künstlichen Kniegelenkes durch eine Betätigung der Betätigungseinrichtung 90 gesperrt werden. Die in der Stellung erfassten Belastungen, beispielsweise Kräfte oder Momente um die Schwenkachse 15 und/oder Kräfte oder Momente auf das Fußteil 60 bzw. die Lagerung des Fußteils 60 relativ zu dem Unterteil, können dazu dienen, eine Entsperrung der Verriegelung zu bewirken und eine weitere Flexion zuzulassen. Durch die Erfassung der entsprechenden Sensorwerte und die Zuordnung der erfassten Werte zu bestimmten Situationen oder angenommenen Situationen kann eine einmal eingenommene Sperrung der Flexionsbewegung wieder aufgehoben werden. Eine Aufhebung der Flexionssperre kann auch bei einer detektierten Extension erfolgen, wobei eine Extension vorteilhafterweise immer möglich sein kann. In Figure 3, a foot part 60 is also arranged on the lower part 20, which can also be provided with or coupled to sensors 50, which in turn are coupled to the control device 40 and which detect a load on the foot part 60 or a pivoting or position of the foot part 60 in space or relative to the lower part 20. If, for example, a load on a forefoot part is detected in conjunction with a moment in the dorsal flexion direction, a kneeling position can be concluded if the position of the joint angle ß changes at the same time, so that automatic locking and blocking can take place via the resistance device 30. Alternatively, in a kneeling position, the artificial knee joint can be blocked by actuating the actuating device 90. The loads detected in the position, for example forces or moments about the pivot axis 15 and/or forces or moments on the foot part 60 or the positioning of the foot part 60 relative to the lower part, can serve to unlock the lock and allow further flexion. By recording the corresponding sensor values and assigning the recorded values to specific situations or assumed situations, a flexion movement lock that has been set can be lifted again. The flexion lock can also be lifted when extension is detected, although extension can advantageously always be possible.
In der Figur 4 ist ein künstliches Orthesenkniegelenk im angelegten Zustand bei einer Person gezeigt, bei der an dem Oberteil eine Widerstandseinrichtung 30 angeordnet ist, die eine Flexionsbewegung bei dem dargestellten Gelenkwinkel ß sperrt. Die Sperrung kann durch den Nutzer aktiv und willkürlich durch eine Betätigung eines Betätigungselementes, das nicht dargestellt ist, eingeleitet werden. Alternativ oder ergänzend ist in der Steuerung eingerichtet, dass die Widerstandseinrichtung 30 automatisch den Flexionswiderstand vor Erreichen des mechanischen Endanschlages erhöht und die Flexion vor Erreichen des mechanischen Endanschlages sperrt oder zumindest so weit abdämpft, dass bei Erreichen des mechanischen Endanschlages kein harter Anschlag des Unterteils in den mechanischen Endanschlag erfolgt. Die automatische Sperrung kann auch dann erfolgen, wenn sich der Nutzer beispielsweise längere Zeit in der knienden Position befindet, beispielsweise um einen Gegenstand aufzuheben oder in der knienden Stellung eine Tätigkeit zu verrichten. Befindet sich dann der Körperschwerpunkt hinter der Schwenkachse 15, kann sich der Nutzer bei einer gesperrten Widerstandseinrichtung 30 auf der Orthese abstützen. Das entsprechende Verhalten wird auch bei einer Anwendung bei einem Prothesenkniegelenk erreicht. In der Figur 4 ist zu erkennen, dass die Flexionssperre sowohl bei einem aufgesetzten Knie, in der Figur 4 das rechte Knie, als auch bei dem aufgestellten, eingebeugten Knie, in der Figur 4 das linke Knie, eingesetzt werden kann. Insbesondere über eine Erfassung der Position des Unterschenkels und damit des Unterteils oder der Belastung an einem Fußteil kann unterschieden werden, ob und welches Gelenk wie manipuliert wird, also welcher Flexionswiderstand erhöht und eine Sperrung eingesetzt wird oder nicht. Figure 4 shows an artificial orthotic knee joint in the applied state on a person, in which a resistance device 30 is arranged on the upper part, which blocks a flexion movement at the joint angle ß shown. The blocking can be initiated actively and arbitrarily by the user by actuating an actuating element, which is not shown. Alternatively or additionally, the control system is set up so that the resistance device 30 automatically increases the flexion resistance before the mechanical end stop is reached and blocks the flexion before the mechanical end stop is reached or at least dampens it to such an extent that the lower part does not hit the mechanical end stop hard when the mechanical end stop is reached. The automatic blocking can also take place if the user is in the kneeling position for a longer period of time, for example to pick up an object or to perform an activity in the kneeling position. If the body's center of gravity is then behind the pivot axis 15, the user can Resistance device 30 is supported on the orthosis. The corresponding behavior is also achieved when used with a prosthetic knee joint. Figure 4 shows that the flexion lock can be used both with a raised knee, the right knee in Figure 4, and with a raised, bent knee, the left knee in Figure 4. In particular, by recording the position of the lower leg and thus the lower part or the load on a foot part, it is possible to distinguish whether and which joint is manipulated in what way, i.e. which flexion resistance is increased and a lock is used or not.
Die automatische Aktivierung und Einrichtung sowohl in der Orthese als auch in der Prothese erfolgt dergestalt, dass vor dem Erreichen des mechanischen Endanschlages eine hydraulische Sperrung und ein Anheben des Flexionswiderstand bewirkt wird, darüber hinaus kann entsprechend der Anforderungen an das Knien unter Berücksichtigung des Verlaufes der jeweiligen Hebelarmveränderung während des Einbeugens berechnet und an den jeweiligen Patienten angepasst werden. The automatic activation and adjustment in both the orthosis and the prosthesis is carried out in such a way that a hydraulic lock and an increase in the flexion resistance is effected before the mechanical end stop is reached. In addition, the requirements for kneeling can be calculated and adapted to the respective patient, taking into account the course of the respective lever arm change during flexion.
Durch eine geeignete Auswahl des Schwellwertes ß1 ist es auch möglich, das Hinknien zu erleichtern. Wird beispielsweise durch die Auswertung der Sensoren 50 erkannt, dass sich ein Patient hinknien möchte, kann bereits vergleichsweise frühzeitig vor Erreichen des Sperrwinkels a der Schwellwert ß1 festgelegt und ab Erreichen des Schwellwertes ß1 eine kontrollierte Kniebeugebewegung eingeleitet werden. Insbesondere erfolgt dies durch eine willkürliche Auslösung der entsprechenden Funktion, also durch Betätigung eines Knopfes, Schalters oder beispielsweise eine Spracheingabe. Die Einrichtungen hierfür können sich an der Prothese oder Orthese, beispielsweise dem Prothesenschaft oder eine Orthesenschiene selbst befinden oder an bzw. in einer Fernbedienung angeordnet sein. Die Fernbedienung kann beispielsweise drahtlos mit der Steuerungseinrichtung gekoppelt sein, beispielsweise als eine App auf einem Smart Device, einem Smartphone oder dergleichen. Auch die persönliche Konfiguration über eine App auf dem Smart Device, auf der eine Orthesen- oder Prothesensteuerung abgelegt ist, ist möglich. Die Geschwindigkeit, mit der dann das Knie eingebeugt wird bzw. eingebeugt werden kann, ist an den jeweiligen Patienten individuell anpassbar. Eine Unterscheidung dahingehend, ob der Patient sich hinknien möchte oder eine andere Tätigkeit ausführt, beispielsweise sich hinsetzen möchte, kann über die Ermittlung des Körperschwerpunktes relativ zu dem versorgten Bein erfolgen. Während beim Hinsetzen sich der Schwerpunkt ab Erreichen eines gewissen Verschwenkwinkels ß nach hinten verlagert, bleibt beim Hinknien der Schwerpunkt im Bereich der Krafteinleitung des Bodenreaktionskraftvektors im Fußteil bzw. in Richtung davor. Beispielsweise dadurch kann eine Unterscheidung erfolgen, ob sich der Patient hinknien oder hinsetzen möchte. By selecting the appropriate threshold value ß1, it is also possible to make kneeling easier. If, for example, the evaluation of the sensors 50 detects that a patient wants to kneel down, the threshold value ß1 can be set relatively early before the locking angle a is reached and a controlled knee bending movement can be initiated once the threshold value ß1 is reached. In particular, this is done by arbitrarily triggering the corresponding function, i.e. by pressing a button, switch or, for example, a voice input. The devices for this can be located on the prosthesis or orthosis, for example the prosthesis shaft or an orthosis splint itself, or can be arranged on or in a remote control. The remote control can, for example, be wirelessly linked to the control device, for example as an app on a smart device, a smartphone or the like. Personal configuration via an app on the smart device on which an orthosis or prosthesis control is stored is also possible. The speed at which the knee is then bent or can be bent can be individually adapted to the respective patient. A distinction as to whether the patient wants to kneel down or another If the patient is carrying out an activity, for example if he wants to sit down, this can be done by determining the body's center of gravity relative to the leg being treated. While when sitting down the center of gravity shifts backwards once a certain pivot angle ß is reached, when kneeling the center of gravity remains in the area of the force introduction of the ground reaction force vector in the foot part or in the direction in front of it. For example, this can be used to distinguish whether the patient wants to kneel down or sit down.
Der Sperrwinkel a kann auch in Abhängigkeit von der detektierten Situation ebenso wie in Abhängigkeit von einem Auslösebefehl durch eine Betätigungseinrichtung angepasst werden. Üblicherweise werden beim Hinknien Gelenkwinkel ß von ca. 35° bis 45° erreicht, ab denen eine Sperrung sinnvollerweise möglich ist. Der Sperrwinkel a kann somit auch auf beispielsweise einen Gelenkwinkel ß von 45° eingestellt werden, wenn dies von dem Patienten so gewünscht wird. Kurz vor dem Erreichen des Sperrwinkels a wird dann der Flexionswiderstand erhöht und gegebenenfalls ab Erreichen des Sperrwinkels a wird dann eine weitere Flexion verhindert. Anders als beim Hinsetzen wird nach Erreichen eines maximalen Widerstandes zur Unterstützung der Hinsetzbewegung im Anschluss daran nicht der Flexionswiderstand verringert, um das Sitzen zu erleichtern, sondern weiter erhöht oder eine Sperrung eingeleitet, um das Körpergewicht oder die Belastungen über die Orthese oder Prothese abzuleiten. The locking angle a can also be adjusted depending on the detected situation as well as depending on a trigger command by an actuating device. Usually, when kneeling, joint angles ß of approx. 35° to 45° are reached, from which locking is sensibly possible. The locking angle a can therefore also be set to a joint angle ß of 45°, for example, if this is desired by the patient. Shortly before the locking angle a is reached, the flexion resistance is then increased and, if necessary, once the locking angle a is reached, further flexion is prevented. Unlike when sitting down, after a maximum resistance is reached to support the sitting down movement, the flexion resistance is not reduced to make sitting easier, but is increased further or a locking is initiated to divert the body weight or the loads via the orthosis or prosthesis.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Prothesen- oder Orthesenkniegelenk mit einem Oberteil (10) und einem um eine Schwenkachse (15) schwenkbar an dem Oberteil (10) gelagerten Unterteil (20) und einer Widerstandseinrichtung (30) zwischen dem Oberteil (10) und dem Unterteil (20), mit der die Verschwenkbarkeit des Oberteils (10) relativ zu dem Unterteil (20) zumindest in Flexionsrichtung beinflussbar ist, mit einer Steuerungseinrichtung (40), die mit der Widerstandseinrichtung (30) gekoppelt ist und über die in Abhängigkeit von der Stellung des Oberteils (10) zu dem Unterteil (20) der Widerstand gegen eine Flexion verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (40) eingerichtet ist, eine Flexionsbewegung bei oder vor Erreichen eines mechanischen Endanschlages (80) bei einem Sperrwinkel (a) zu sperren oder verstärkt zu dämpfen. 1. Prosthetic or orthotic knee joint with an upper part (10) and a lower part (20) mounted on the upper part (10) so as to be pivotable about a pivot axis (15), and a resistance device (30) between the upper part (10) and the lower part (20), with which the pivotability of the upper part (10) relative to the lower part (20) can be influenced at least in the flexion direction, with a control device (40) which is coupled to the resistance device (30) and via which the resistance to flexion is changed depending on the position of the upper part (10) to the lower part (20), characterized in that the control device (40) is set up to block or to dampen a flexion movement to a greater extent at a locking angle (a) when or before a mechanical end stop (80) is reached.
2. Prothesen- oder Orthesenkniegelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (40) eingerichtet ist, den Flexionswiderstand vor Erreichen des Sperrwinkels (a) über einen festgelegten Winkelbereich bis zu der Sperrung zu erhöhen. 2. Prosthetic or orthotic knee joint according to claim 1, characterized in that the control device (40) is arranged to increase the flexion resistance before reaching the locking angle (a) over a predetermined angle range up to the locking.
3. Prothesen- oder Orthesenkniegelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (40) mit zumindest einem Sensor (50) zur Erfassung des Gelenkwinkels (ß) zwischen dem Oberteil (10) und dem Unterteil (20) oder der Orientierung des Oberteils (10) im Raum gekoppelt ist und eingerichtet ist, auf der Grundlage der Sensorwerte den Widerstand durch die Widerstandseinrichtung (30) zu verändern, insbesondere ab Erreichen eines Schwellwertes (ß1 ) des Gelenkwinkels (ß) und/oder der Dauer (t1 ) eines unveränderten Gelenkwinkels (ß) oder einer Orientierung des Oberteils (10) und/oder eines Sperrbefehls den Widerstand bis zur Sperrung zu erhöhen. 3. Prosthetic or orthotic knee joint according to claim 1 or 2, characterized in that the control device (40) is coupled to at least one sensor (50) for detecting the joint angle (ß) between the upper part (10) and the lower part (20) or the orientation of the upper part (10) in space and is set up to change the resistance by the resistance device (30) on the basis of the sensor values, in particular to increase the resistance until locking when a threshold value (ß1 ) of the joint angle (ß) and/or the duration (t1 ) of an unchanged joint angle (ß) or an orientation of the upper part (10) and/or a locking command is reached.
4. Prothesen- oder Orthesenkniegelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (40) mit zumindest einem Sensor (50) zur Erfassung eines Entsperrsignals gekoppelt ist, mit dem die Sperrung aufgehoben wird. 4. Prosthetic or orthotic knee joint according to claim 1 or 2, characterized in that the control device (40) is coupled to at least one sensor (50) for detecting an unlocking signal with which the locking is canceled.
5. Prothesen- oder Orthesenkniegelenk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (40) eingerichtet ist, bei zunehmender Flexion den Flexionswiderstand zu erhöhen. 5. Prosthetic or orthotic knee joint according to claim 2 or 3, characterized in that the control device (40) is arranged to increase the flexion resistance with increasing flexion.
6. Prothesen- oder Orthesenkniegelenk nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Widerstandseinrichtung (30) zumindest ein Stellventil (32) oder eine Verstelleinrichtung (36) angeordnet ist, das oder die mit einem Aktuator (34) gekoppelt ist, der über die Steuerungseinrichtung (40) aktiviert, deaktiviert oder moduliert wird. 6. Prosthetic or orthotic knee joint according to one of the preceding claims, characterized in that at least one control valve (32) or an adjustment device (36) is arranged in the resistance device (30), which is coupled to an actuator (34) which is activated, deactivated or modulated via the control device (40).
7. Prothesen- oder Orthesenkniegelenk nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung (30) als Lineardämpfer oder Rotationsdämpfer, insbesondere als Hydraulik, Pneumatik, magnetorheologische Widerstandseinrichtung oder Antrieb ausgebildet ist. 7. Prosthetic or orthotic knee joint according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance device (30) is designed as a linear damper or rotational damper, in particular as a hydraulic, pneumatic, magnetorheological resistance device or drive.
8. Prothesen- oder Orthesenkniegelenk nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Parameter zur Sperrung in der Steuerungseinrichtung (40) einstellbar sind. 8. Prosthetic or orthotic knee joint according to one of the preceding claims, characterized in that parameters for locking can be set in the control device (40).
9. Prothesen- oder Orthesenkniegelenk nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrwinkel (a) zwischen 2° und 40°, insbesondere zwischen 5° und 30° vor dem mechanischen Endanschlag (80) eingestellt ist. 9. Prosthetic or orthotic knee joint according to one of the preceding claims, characterized in that the locking angle (a) is set between 2° and 40°, in particular between 5° and 30°, in front of the mechanical end stop (80).
10. Verfahren zur Steuerung eines Prothesen- oder Orthesenkniegelenkes nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flexionswiderstand vor Erreichen des Sperrwinkels (a) nach Erreichen eines Schwellwertes (ß1 ) eines Gelenkwinkels (ß) mit zunehmender Flexion und/oder bei gleichbleibendem Gelenkwinkel (ß) oder gleichbleibender Orientierung des Oberteils (10) im Raum über einen festgelegten Zeitraum und/oder einem Sperrsignal erhöht wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand linear oder progressiv erhöht wird. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Flexionswiderstand über einen Winkelbereich von größer 5° vor Erreichen des Sperrwinkels (a) erhöht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (40) mit einem Fußteil (60) gekoppelt ist und eine Sperrung und/oder Entsperrung auf der Grundlage der Stellung und/oder Belastung des Fußteiles (60) erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Körperschwerpunktes relativ zu dem versorgten Bein erfasst oder ermittelt wird und während einer Bewegung auf der Grundlage des Verlaufes des Körperschwerpunktes eine Unterscheidung über eine Erhöhung des Widerstandes bzw. eine Sperrung getroffen wird. 10. Method for controlling a prosthetic or orthotic knee joint according to one of the preceding claims, characterized in that the flexion resistance before reaching the locking angle (a) after reaching a threshold value (ß1 ) of a joint angle (ß) with increasing flexion and/or with a constant joint angle (ß) or constant orientation of the Upper part (10) in space is increased over a defined period of time and/or a blocking signal. Method according to claim 10, characterized in that the resistance is increased linearly or progressively. Method according to claim 10 or 11, characterized in that the flexion resistance is increased over an angular range of greater than 5° before the blocking angle (a) is reached. Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the control device (40) is coupled to a foot part (60) and blocking and/or unlocking takes place on the basis of the position and/or load of the foot part (60). Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that the position of the body's center of gravity relative to the treated leg is detected or determined and during a movement a distinction is made between an increase in resistance and a blocking on the basis of the course of the body's center of gravity.
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