CN116322576A - 用于控制假体脚的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制假体脚的方法(10)，所述假体脚具有带有用于近端的假体部件(20)的固定元件(13)的上部分(11)以及能绕着摆动轴(15)摆动地被支承在所述上部分上的脚部分(12)，所述假体脚具有阻力装置(40)和控制装置(70)，借助所述阻力装置使能调设的阻力(Am)抵抗脚部分(12)相对于上部分(11)的摆动运动，所述控制装置与阻力装置(40)和至少一个传感器(60)耦合，并且通过所述控制装置根据传感器数据来调设抵抗摆动的阻力，其中，通过至少一个传感器(60)求得脚部分(12)与地面的地面接触，通过惯性测量单元(30)求得脚部分(12)的和/或上部分(11)的空间位置，并且根据地面接触的存在或不存在以及所求得的空间位置和/或所求得的空间位置曲线来改变抵抗摆动的阻力(Am)。

Description

用于控制假体脚的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制假体脚的方法，所述假体脚具有带有用于近端的假体部件的固定元件的上部分以及能绕着摆动轴摆动地被支承在所述上部分上的脚部分，所述假体脚具有阻力装置和控制装置，借助所述阻力装置使能调设的阻力抵抗脚部分相对于上部分的摆动运动，所述控制装置与阻力装置和至少一个传感器耦合，并且通过所述控制装置根据传感器数据来调设抵抗摆动的阻力。

背景技术

假体脚是假体护理的部分并且直接被支承在假肢筒上或者在小腿管上。除了具有装有软垫的脚跟区域的刚性的假体脚、所谓的SACH脚以外还存在复杂的假体脚，所述复杂的假体脚具有在假体脚内部的弹簧组件和阻尼器组件。调节装置可以设置在假体脚内部，以便改变涉及着地和滚动的特性。

除了刚性地布置在固定区段或固定装置上的假体脚以外还存在铰接地被支承在上部分上的、具有假体脚关节的假体脚，以实现通常绕着摆动轴摆动。为了影响着地和滚动行为而设置阻力装置，所述阻力装置可以基于传感器数据被调节。阻力装置例如是具有用于影响流动阻力的阀的流体阻尼器，阻力装置是基于磁流变装置的阻力装置，在所述磁流变装置中通过磁场中的改变来改变介质的粘度，阻力装置此外是制动装置或驱动装置，所述制动装置或驱动装置通过相应的连接来提供抵抗摆动的阻力运动。摆动从初始位态出发朝向脚底部的方向以所谓的跖屈进行并且沿着相反的方向在背屈的框架内进行，在所述背屈中脚尖朝向胫骨的方向运动。相应的阻力的调节基于传感器数据的评估进行。所述评估在控制装置中进行，所述控制装置与传感器耦合。控制装置引发适合的措施，以如同期望的那样调整阻力，例如调节所述阀，形成磁场或者使马达处于发电机运行中。

在WO 2014/079588 A1中公开了假体脚和控制装置的实例。在此，通过大腿部分的力传递装置在膝关节屈曲时引起脚部分的跖屈。力传递可以液压地进行，阀门组根据膝关节角度和跖屈角度被切换。设置位置传感器或力传感器或力矩传感器，以便确定空间中的位置、力或力矩并且使用其用于控制所述阀。

发明内容

本发明的任务在于，特别是在情况转变时、例如在站立阶段之后开始行走时提供对假体脚的阻力特性的有效的并且可靠的控制。

根据本发明，该任务通过具有独立权利要求的特征的方法来解决。本发明的有利的设计方案和进一步方案在从属权利要求、说明书和附图中被公开。

一种用于控制假体脚的方法，所述假体脚具有带有用于近端的假体部件的固定元件的上部分以及能绕着摆动轴摆动地被支承在所述上部分上的脚部分，所述假体脚具有阻力装置和控制装置，借助所述阻力装置使能调设的阻力抵抗脚部分相对于上部分的摆动运动，所述控制装置与阻力装置和至少一个传感器耦合，并且通过所述控制装置根据传感器数据来调设抵抗摆动的阻力，所述方法设置，通过至少一个传感器求得脚部分与地面的地面接触，此外通过惯性测量单元求得脚部分的和/或上部分的空间位置，并且根据地面接触的存在或不存在以及所求得的空间位置和/或所求得的空间位置曲线来改变抵抗摆动的阻力。基于不仅对空间位置而且对地面接触的存在的总体评估可能的是，基于传感器数据和由此推断出的假体使用者情况实现沿着跖屈方向和背屈方向对相应的阻力改善的调节。在此可以不仅首先仅仅基于地面接触数据计算改变而且基于空间位置数据计算改变并且将所述改变进行叠加，其中，调设相应的可靠的阻力值。

地面接触的存在或不存在可以通过检测地面反作用力求得，其中，地面反作用力通过在脚部分、上部分和/或近端的假体部件上的力传感器求得。地面反作用力可以例如通过接触开关、压力测量薄膜和/或电阻应变片求得。布置地面反作用力传感器以求得是否存在地面接触的状态，这是探测相应存在的运动状态的容易的并且可靠的可能性。原则上可以出现以下情况，从低于作用于假体脚的轴向负荷的阈值起不再存在站立阶段或者至少站立阶段应结束，也就是说，身体重量转移到对侧。如果还存在足够大的轴向力分量，则会出现地面接触，从而可以进行抵抗跖屈和/或背屈的相应的阻力控制。从低于阈值起可以出现以下情况，站立阶段已开始或者恰好开始，从而必要时可以沿着相应的运动方向调设不同的阻力。相应的力传感器或力矩传感器可以直接布置在脚部分上、在摆动轴近端的上部分上然而或者在近端的假体部件上，所述近端的假体部件与上部分连接并且由此也与下部分连接。也可以在假体脚或近端的假体部件上布置多个传感器用于通过地面反作用力或相应的力矩求得地面接触。替换地或补充地，地面接触的存在或不存在可以通过在脚部分、上部分和/或近端的假体部件上的至少一个加速度传感器求得。在站立阶段中通常不进行假体脚或者至少假体脚的部分相对于地面的运动，而在摆动阶段中假体脚运动、特别是加速。加速可以在此不仅沿着竖直方向而且沿着水平方向进行，同样可能的是，单独地求得竖直加速度或水平加速度。例如在上楼梯时通过垂直地抬起假体脚会产生纯竖直加速度。在抬起之后或者在几乎完全卸负荷之后，假体脚的几乎水平的加速度会通过向前运动而产生并且通过相应的加速度传感器求得。

本发明的一个进一步方案设置，求得脚部分相对于上部分的位态和/或脚部分相对于上部分的摆动运动，并且根据所求得的位态和/或所求得的摆动运动来改变抵抗摆动的阻力。踝关节角度或上部分与下部分之间的角度可以例如通过脚踝传感器或者通过求得上部分的空间位置数据和下部分的空间位置数据来求得。脚部分相对于上部分的摆动运动可以通过相同的传感器求得。由相应的位态如同踝关节中的位态改变那样能够推断出地面接触的存在或不存在或者确定的步态情况，从而所述传感器值同样在控制摆动运动的阻力时被考虑。

可以测量地面反作用力的大小，并且在达到或超过地面反作用力的阈值时可以增大摆动阻力或者阻止摆动。地面反作用力可以如同前面实施的那样直接通过至少一个接触开关、压力测量薄膜和/或至少一个DMS和/或通过弹性元件的变形求得。弹性元件的变形可以通过压力传感器、电容式传感器、长度测量装置、体积测量装置或阻力装置被检测，从而由此可以推断出地面反作用力。此外可以补充地或替换地通过两个彼此柔性地连接的部件或者脚部分与另外的部件的旋转相对位置和/或平移相对位置的检测求得，是否存在地面反作用力并且必要时所述地面反作用力多大。替换地或补充地，通过力矩传感器可以由力矩和假设的或所求得的力作用点计算相应的地面反作用力。同样存在的可能性是，例如当通过地面反作用力下降到阈值以下而识别出，摆动阶段已开始或从在平面上的行走转变到在上升的或向上的地面上的行走时，减小摆动阻力。同样可能的是，识别出假体使用者处于下述运动中，该运动表明从在平面或斜坡上的行走转变到在阶梯上的行走。

可以将地面作用力的阈值例如调设在患者的身体重量的5％和50％之间。如果地面反作用力的阈值例如低于患者的身体重量的一半，则可以由此推断出，站立阶段被取消并且摆动阶段应开始。如果假体使用者更长时间地处于站立阶段中，也就是说，使用者在更长时间段内站立，则可以由减小到阈值以下或者也由减小的速度推断出，是否存在进行沿着一个方向迈步的意图，也就是说，是否存在运动意图。结合上部分的空间位置信息、脚部分的空间位置信息或者也近端的假体部件的空间位置信息则可以推断出要期望的运动的方式和方法并且进行例如背屈阻力的减小。如果例如探测到大大低于患者的身体重量的50％的阈值或者求得上部分或小腿部分的转速或角加速度的改变或者在站立位置中的踝关节角度不同于在行走期间的踝关节角度，则减小屈曲阻力，从而使开始行走是可能的。

可以测量脚部分与上部分或近端的假体部件之间的角度，其中，使用测量到的角度或基于测量到的角度的角度曲线以及上部分的或近端的假体部件的所求得的空间位置用于改变阻力。阻力的调节在站立阶段中进行，其中，由上部分或近端的假体部件的踝关节角度和惯性角度推断出相应的情况并且根据检测到的值进行阻力的调节。也存在的基本的可能性是，仅仅使用踝关节角度、即脚部分与上部分或近端的假体部件之间的相对角度并且由此产生阻力的相应的调节。

根据上部分与脚部分之间的测量到的角度和/或空间位置角度可以允许或禁止背侧运动。由此锁止脚部分的背屈并且基于关于脚部分的最大控制实现对于假体使用者提高的可靠性。

根据地面倾斜度和/或后跟高度可以调节上部分与脚部分之间的最大背屈角度。所述背屈止挡的调节可以通过多个子步进行直至最大背屈角度。后跟越高，也就是说，后跟高度越大并且由此使脚部分相对于上部分的零点位置改变，则背屈止挡必须越大地被调节。可能的总背屈角度必须在此不改变。如果例如使用更大的后跟高度，则背屈止挡沿着跖屈方向被调节，以便产生相同的最大背屈角度。如果后跟高度减小，则背屈止挡有利地沿着背屈方向被调节，其中，所述调节通过多步以单个子步进行，以实现与改变的外部条件慢地匹配并且由此将对于假体使用者的匹配尽可能舒适地设计。

在达到上部分的或近端的假体部件的倾斜度的极限值时可以禁止继续的背屈，这也在达到上部分和下部分之间的角度的极限值时是适用的，其中，背屈相应地在达到一个标准或另外的标准时被禁止。相应地较早出现的标准由此是决定性的，从而达到假体使用者的最大可靠性。

在站立时在达到近端的假体部件的空间定向的确定的阈值时可以锁止背屈。

在站立时在达到上部分的或近端的假体部件的空间定向的确定的阈值之后可以锁止继续的背屈。站立可以例如通过分析力作用点的走向进行，即力作用点在前脚掌区域和脚跟区域之间的移动。如果力作用点处于两个支承点之间的区域内并且存在对于两个支承点的轴向负荷，则可以锁止继续的背屈，以实现最大稳定性。同样在力作用点的低的速度下会出现以下情况，即假体使用者不处于行走情况中，而是处于站立情况中，从而在站立功能和站立情况期间仅仅允许一定的背屈。

在地面反作用力增大到患者重量的50％以上时、和/或在上部分的转速改变时和/或在出现上部分的角加速度时可以取消背屈的锁止。在发生所述标准中的至少一个标准时可以推断出，站立情况应被取消并且引发向前或向后的迈步。

在倾斜的地面上行走时，将背屈止挡有利地朝向增大的背屈角度的方向调节，也就是说，将止挡沿着背屈方向调节，以实现尽可能自然的步态。关于地面倾斜度的信息可以例如由在鞋底或脚底与地面全面接触时脚部分的空间位置信息求得。如果例如两个力传感器布置在脚底区域中，则可以通过所述两个力传感器求得，脚部分处于站立或站立阶段的哪个阶段中。通过求得踝关节曲线和脚踝力矩曲线、必要时结合上部分的和/或下部分的IMU数据同样可以推断出相应情况的地面和相应的地面倾斜度。

如果假体装置的使用者位于向上延伸的斜坡上，则调节背屈止挡并且实现增大的背屈。

在倾斜的地面上行走时可以将背屈止挡与在平面上的行走相比增大至500％，如果背屈止挡通常从初始值出发例如处于10°，背屈止挡可以在斜坡上行走时被加倍或者被增大五倍，也就是说，背屈值被调设为20°至50°。

在本发明的一个进一步方案中设置，脚部分在摆动阶段中运动回到其初始位态中，这可以通过无源的蓄能器、例如弹簧实现，所述弹簧在站立阶段中在滚动运动中被加载、必要时在开始的摆动阶段中被锁止并且在摆动之后被释放，从而假体脚在着地时、即在惯性地面接触时又相应地运动。替代通过无源蓄能器的回位或取而代之，所述回位可以通过呈马达形式的有源驱动装置进行。

本发明的一个进一步方案设置，在上部分垂直地定向时将阻力装置的阻力调设到最小值，优选地使阻力为零，从而不提供通过阻力装置抵抗沿着跖屈方向和沿着背屈方向的摆动的附加的阻力。所述控制不仅在平面上行走时而且在斜坡上行走时、不仅在上坡时而且在下坡时是有利的，从而在小腿或上部分的所谓的过零中实现脚部分的自由的或几乎自由的摆动。在借助被调设的和/或被调制的阻力从跖屈转变到背屈时实现在上部分过零或上部分或小腿垂直地定向时的力矩通道。

附图说明

下面借助附图具体阐述本发明的实施例。附图中：

图1-具有近端的部件的假体脚的侧视图；

图2至4-具有假体脚的假体的示意图；

图5-控制实例；

图6-在斜坡上行走时的踝关节角度曲线；

图7-步态情况的示意图；以及

图8和9-关于小腿角度的阻力曲线。

具体实施方式

在图1中以侧视图示出具有上部分11和脚部分12的假体脚10，所述上部分和脚部分绕着摆动轴15能摆动地彼此耦合。呈金字塔适配器形式的固定元件13布置在上部分11的近端的端部上。通过固定元件13能够将具有假体膝关节和集成的阻尼器的近端的假体部件20、例如小腿管或小腿部分能松开地固定在假体脚10上。在示出的实施例中，假体脚10具有用于构成踝关节的恰好一个摆动轴15。传感器60布置在脚部分12的下侧上，该传感器探测脚部分12的地面接触。传感器60可以设计为电接触元件、压力传感器、电阻应变片或力传感器的另外的设计方案。在示出的实施例中，地面接触传感器60布置在脚部分12的前脚掌区域中。替换地或补充地，地面接触传感器也可以布置在脚跟区域或脚中部区域中。地面接触也可以通过另外的传感器60、例如通过轴向力传感器求得，所述轴向力传感器布置在上部分11或固定元件13上。相应的传感器装置60同样可以布置在近端的假体部件20上，例如作为电阻应变片或压力传感器布置在小腿管、小腿部分和/或膝部分上的连接部位上。

此外阻力装置40布置在假体脚10内部，通过所述阻力装置能实现给跖屈或背屈施加可调设的阻力。阻力装置40可以设计为液压阻尼器、基于磁流变液的阻尼器、机械制动器或者相应地在发电机运行中被驱动的马达。为了基于传感器数据和惯性测量单元30(IMU)的数据调设阻力装置40，传感器或传感装置30，60例如通过线缆连接或者无线地通过无线电通讯与控制装置70耦合，以便根据传感器数据沿着一个或另外的方向绕着摆动轴15来调节或调设抵抗摆动的阻力。

在图2中以示意图示出假体装置，其具有假体脚10、呈小腿筒形式的近端的假体部件20以及固定在小腿管上的惯性角度传感器30或IMU。假体脚10通过关节能绕着轴15摆动地被支承在小腿筒20上。出于简明的原因未示出上部分11和固定元件13。IMU 30持久地或可取下地固定在小腿管上。此外控制装置70布置在小腿筒20上，所述控制装置与地面接触传感器60、IMU 30以及阻力装置40耦合。惯性角度传感器30或IMU的布置可以集成在假体脚的部分中地或者能松开地固定在假体脚10的部分上地进行，该部分与小腿管和小腿筒20连接。同样可能的是，传感器60不布置在脚跟上，而是布置在脚中部区域、上部分或关节上。替换地，多个传感器60布置在脚部分12上。

在图3中示意性地示出另外的假体装置，其中，第二近端的假体部件50布置在小腿部分20上。第二近端的假体部件50例如是具有至假体膝关节25的连接管的大腿筒。在示出的实施例中，IMU 30又布置在小腿管20上，替换地，惯性角度传感器30和必要时控制装置40也可以布置为集成或者能松开地固定在膝关节25或大腿筒50或在大腿筒50和膝关节25之间的连接部分上。IMU 30同样可以布置在假体膝关节的上部分上。结合检测小腿部分20与近端的部件50之间的角度的角度传感器，可以由第二近端的部件50的空间位置探测小腿部分20空间位置。在图3的实施例中，此外设置负荷传感器、加速度传感器和/或角度传感器60，其在脚部分12和踝关节上布置在摆动轴15的区域中。负荷传感器60例如是轴向力传感器、例如呈接触开关形式的压力传感器、压力测量薄膜和/或DMS和/或力矩传感器，以便检测假体装置上的相应的负荷。传感器30，60与未示出的控制装置70耦合。

在图4中，控制装置40与惯性角度传感器30分开并且空间上单独地设计并且通过无线连接与假体脚10耦合。从传感装置至控制装置40的数据传输可以通过无线电、WLAN、

NFC或另外的传输路径进行。

借助传感器60以及IMU 30能够准确地控制抵抗摆动的阻力。传感器30求得脚部分12的地面接触并且由此确保，假体脚10处于站立阶段中。同时通过IMU 30求得脚部分12的和/或上部分11的空间位置。如果例如通过固定在脚底上的压力传感器60探测到脚部分12的地面接触，则检测脚部分12的和/或上部分11的同时求得的空间位置并且被考虑用于控制阻力。由此结合站立阶段的探测实现基于脚部分12的和/或上部分11的空间位置的叠加的控制，从而可以达到调设相应的阻力时提高的可靠性。所述提高的可靠性特别是在情况转变时被实现，也就是说，在地面改变时、例如在地面倾斜度改变时或者在迈步节奏改变时、例如当从在平面上的行走变换到上楼梯或者从在斜坡上的行走变换到在平面上的行走或上楼梯时被实现。在此，上部分11相对于脚部分12的位态特别是也可以一起被考虑作为另外的影响参量和传感器值。为此，例如通过直接在摆动轴15上的角度传感器60或者通过在脚部分12和上部分11或固定在所述上部分上的近端的假体部件20上的IMU 30来求得踝关节角度。

如果例如在不存在脚部分12的地面接触时(这通过在脚部分12、上部分11和/或近端的假体部件20上的力传感器由地面反作用力求得)通过IMU 30探测到空间位置改变，则所述空间位置改变是近端的假体部件20或上部分11或脚部分12的空间位置的改变，为了控制由此得出，在假体脚处于释放中的摆动阶段中调设为阻力装置40中的与在站立阶段中不同的阻力。而在存在站立阶段时在例如脚部分12的空间位置改变时可以推断出，进行假体脚的滚动运动并且被认为是末期的站立阶段，在该末期的站立阶段中应禁止背屈并且由此必须提供增大的背屈阻力，在摆动阶段期间脚部分11在空间中相同地移位时会期望背屈，以实现假体脚的自由摆动，从而在此减小背屈阻力并且必要时激活促动器，以实现脚部分12的背屈。促动器可以例如设计为无源蓄能器，在摆动阶段中所述无源蓄能器自由地被切换，从而实现回位至少到中性位置中。替换地，促动器是有源驱动装置或马达，所述有源驱动装置或马达使脚部分运动回到其初始位置中。

地面接触的不存在可以替换地或补充地通过在脚部分12、上部分11和/或近端的假体部件20上的加速度传感器60求得。如果例如尽管脚部分12或上部分11被卸负荷而不发生这两个部件之一的加速，则可以推断出静态状态，例如存在站立阶段。在无水平分量的纯竖直的加速度中可以推断出在不向前运动的情况下抬起假体脚，例如以越过障碍物或者上楼梯。基于加速度传感器60的加速度数据可以单独地推断出或者在借助力传感器的补充下推断出，是否存在地面接触并且如果识别出运动，则相应的假体脚处于运动的哪个阶段中。

除了绝对位置和加速度以外同样设置，求得脚部分12相对于上部分11的位态和/或脚部分12相对于上部分11的摆动运动。位态可以通过角度传感器60求得，摆动运动通过角度传感器数据的时间导数然而或者通过加速度传感器被探测。调节运动以及脚部分12相对于上部分11并且由此也相对于近端的假体部件20的位态也为控制的可靠性做贡献，近端的假体部件通常刚性地与上部分11耦合。

在图5中示出基于假体脚的空间位置或所述假体脚的部件的空间位置以及脚部分12与上部分11之间的角度进行的控制的实例。关于踝关节角度的纯调节、即脚部分12相对于上部分11的位态在下方曲线中以虚线AA示出。单独关于空间位置的调节以虚线SP示出，总体调节是在上方曲线中的实线CC。相应地根据识别出的情况预定目标踝关节角度和上部分11或小腿部分20的目标定向。在相应的实际角度与目标角度完全一致时得出值1，从而不需要调节，根据偏差度来改变值并且由此也需要调节阻力装置。如果例如控制仅仅基于空间位置曲线SP进行，则在值0.4下需要相对小地调节到阻力值的大约0.8，而在基于踝关节角度和曲线AA的单独的控制中需要调节到0.95。相反地，在关于踝关节角度和曲线A-A的单独的控制中在0.8的值中需要调节到0.2，而在关于空间位置基于曲线SP的调节中要进行调节到0.35。对于阻力装置40的相应的控制相应地调设为更可靠的输出值，从而得出上方的曲线CC，该曲线以实线示出。特别是在从倾斜的地面转变到上楼梯时或者在例如从在平面上的行走到斜坡行走的另外的转变情况中，基于空间位置值和相对角度值对阻力装置40的控制的组合是特别有利的。

在图6中示出经过多个迈步过程的踝关节角度、即脚部分12与上部分11之间的角度。从以“0”标出的初始位置出发，在平面上正常行走时实施在初始位态以上和以下或大或小的均匀的幅度。正值表示跖屈，负值表示背屈。从在平面上的行走转变到上坡行走在大约6900的值中进行。上部分必须在上坡行走时继续朝向脚部分的方向移位，从而进行增大的背屈。所述背屈对于在斜坡上的行走几乎保持不变，直至在7500中重新到达平面部位并且阻力装置又可以与在平面上的行走相匹配。

阻力装置40的调节也可以被用于调节初始值以围绕初始位置进行调节。假体装置的阻力的控制围绕零点被实施，通过移动零点可以进行例如与地面的不同的倾斜角度或者也与不同的后跟高度的匹配。不仅对于跖屈而且对于背屈可以调设止挡，在所述止档中阻力装置40具有并且占据最大值，以禁止继续的屈曲。因此可以在达到上部分11的或者与其连接的近端的假体部件20的倾斜度的极限值时禁止继续的背屈。倾斜度的极限值在此通过IMU 30求得或者由脚部分的空间位置值与踝关节角度的组合求得。也可以在达到最大背屈角度时进行背屈的相应的锁止，其中，相应的较早出现的标准、即最大空间位置或最大背屈角度对于何时进行锁止是决定性的。

图7示出具有脚部分12的假体脚的示意图，所述脚部分铰接地被支承在近端的假体部件20上。脚部分12处于向下倾斜的平面上。如果假体装置的使用者不处于运动中，而是站立，则例如在确定的垂直的定位中尽管未达到脚部分12相对于上部分11的通常的初始位态仍可以进行背屈锁止。如果例如由于运动模式的显著不同和如同借助图6所述的角度曲线而确定后跟高度的改变或改变的地面倾斜度，则可以匹配和移动零位，围绕该零位进行、逐步地实施背屈和跖屈，从而逐步进行与改变的地面倾斜度的匹配并且不太大地得出改变幅度。如果识别出在倾斜的地面上的行走，则可以相应地调节背屈。如图7中所示地在下降的地面上行走时，背屈止挡可以朝向减小的背屈角度的方向被调节，在相反的运动中，即上坡时，背屈止挡可以朝向增大的背屈角度的方向被调节，以考虑根据图6的运动过程。

相应地在摆动阶段中，脚部分12可以运动回到初始位态中，所述初始位态形成所谓的零位，借助相应的阻力曲线围绕该零位进行背屈和跖屈。

在图8中示出关于小腿角度LLa的阻力曲线或脚踝力矩Am的示意图。小腿角度LLa基本上相应于假体脚的上部分11的定向，因为近端的部件、例如小腿管或假体膝关节的下部分表示上部分的直线的延长部。在0°的小腿角度下，上部分和小腿部分处于初始位态或垂直的位态中，负值相应于脚部分的跖屈，正值相应于背屈。

关于小腿角度LLa标出阻力或脚踝力矩Am，所述脚踝力矩提供抵抗脚部分相对于上部分或小腿移位的阻力。在图8中示出在斜坡上的下坡行走。在heel strike(脚跟着地)和相对大的跖屈之后，脚部分朝向初始位置或零位的方向运动，其中，脚踝力矩首先增大并且在接近初始位态时又减小，直到脚踝力矩在达到初始位态和上部分的垂直的定向时达到最小值。最小值也可以在迈步周期期间多次被达到。在背屈增大时，脚踝力矩和阻力Am增大，直至在相对于垂直线大约20至30°的小腿角度下达到最大阻力值。然后脚踝力矩在背屈增大时减小。

在图9示出在上坡行走时关于小腿角度的阻力曲线Am。在上坡行走时通常不期望跖屈，从而脚在向上的地面上的着地从正常位态出发进入背屈。由此出发与下坡行走相比更快地进行阻力Am或脚踝力矩的增大，从而10°和20°之间的范围内的最大值达到脚部分的背屈。在背屈增大时减小阻力Am，直到到达最大的末端止挡。

Claims (18)

1.一种用于控制假体脚(10)的方法，所述假体脚具有带有用于近端的假体部件(20)的固定元件(13)的上部分(11)以及能绕着摆动轴(15)摆动地被支承在所述上部分上的脚部分(12)，所述假体脚具有阻力装置(40)和控制装置(70)，借助所述阻力装置使能调设的阻力(Am)抵抗所述脚部分(12)相对于所述上部分(11)的摆动运动，所述控制装置与所述阻力装置(40)和至少一个传感器(60)耦合，并且通过所述控制装置根据传感器数据来调设抵抗摆动的阻力，其特征在于，通过至少一个传感器(60)求得所述脚部分(12)与地面的地面接触，通过惯性测量单元(30)求得所述脚部分(12)的和/或所述上部分(11)的空间位置，并且根据地面接触的存在或不存在以及所求得的空间位置和/或所求得的空间位置曲线来改变抵抗摆动的阻力(Am)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，地面接触的存在或不存在通过地面反作用力求得，其中，所述地面反作用力通过在所述脚部分(12)、所述上部分(11)和/或所述近端的假体部件(20)上的至少一个力传感器(60)求得。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，地面接触的存在或不存在通过在所述脚部分(12)、所述上部分(11)和/或所述近端的假体部件(20)上的至少一个加速度传感器(60)求得。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，求得所述脚部分(12)相对于所述上部分(11)的位态和/或所述脚部分(12)相对于所述上部分(11)的摆动运动，并且根据所求得的位态和/或摆动运动来改变抵抗摆动的阻力。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述地面反作用力通过至少一个接触开关、通过弹性元件的变形、通过两个彼此柔性地连接的部件的旋转相对位置和/或平移相对位置的检测、通过压力测量薄膜和/或通过DMS作为传感器(60)求得。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，测量地面反作用力的大小，并且在达到或超过所述地面反作用力的阈值时减小、增大摆动阻力或者阻止摆动。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述阈值调设在患者的身体重量的5％和50％之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，测量所述脚部分(12)与所述上部分(11)或所述近端的假体部件(20)之间的角度，并且使用测量到的角度或角度曲线以及所述上部分(11)的或所述近端的假体部件(20)的所求得的空间位置用于改变所述阻力。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述上部分(11)与脚部分(12)之间的测量到的角度和/或空间位置角度允许或禁止背侧运动。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据地面倾斜度和/或后跟高度来调节所述上部分(11)与所述脚部分(12)之间的最大背屈角度。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，背屈止挡的调节通过多个子步进行直至所述最大背屈角度。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，在达到所述上部分(11)的或所述近端的假体部件(20)的倾斜度的极限值时禁止继续的背屈，以及从达到所述上部分(11)与所述脚部分(12)之间的角度的极限值起禁止继续的背屈，其中，较早出现的标准是决定性的。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在站立时在达到所述上部分(11)的或所述近端的假体部件(20)的空间定向的确定的阈值时锁止背屈。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在地面反作用力增大到患者重量的50％以上时，在所述上部分(11)的转速改变和/或出现所述上部分(11)的角加速度时则取消所述背屈的锁止。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在倾斜的地面上行走时，将背屈止挡朝向增大的背屈角度的方向调节。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在倾斜的地面上行走时将所述背屈止挡与在平面上的行走相比增大100％至500％。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述脚部分(12)在摆动阶段中运动回到初始位态中。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述上部分(11)垂直地定向时将所述阻力装置(40)的阻力(Am)调设到最小值。

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