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Dokumentenidentifikation DE19720356A1 19.11.1998
Titel Sensorvorrichtung zum Überwachen einer Prothetikvorrichtung
Anmelder Stedham, David M., Reno, Nev., US
Erfinder Stedham, David M., Reno, Nev., US
Vertreter Möbus und Kollegen, 72762 Reutlingen
DE-Anmeldedatum 15.05.1997
DE-Aktenzeichen 19720356
Offenlegungstag 19.11.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.11.1998
IPC-Hauptklasse A61F 2/76
IPC-Nebenklasse A61F 2/78   A61B 5/107   G01B 21/16   
Zusammenfassung Das Sensor- und Alarmsystem zum Überwachen einer relativen Position einer Prothetikvorrichtung (B) bezüglich des Restteils (A) eines amputierten Gliedes enthält eine Energieversorgungsbatterie (E), einen Abstandssensor (C; C1, C2, ..., Cn) zum Erzeugen eines Positionssignals, das für die relative Position der Prothetikvorrichtung (B) und des Restteils (A) in der Prothetikvorrichtung (B) nahe des Restteils (A) indikativ ist, und eine Alarmvorrichtung (R), um zu signalisieren, wenn sich die Prothetikvorrichtung (B) in einer schädlichen oder verletzenden Position bzw. solchen Positionen befindet.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zum Überwachen einer Prothetikvorrichtung, insbesondere eines künstlichen Gliedes, und genauer ein Sensor- und Alarmsystem zum Überwachen der Position des Restteils eines Gliedes einer amputierten Person relativ zu einer Prothetikvorrichtung, die mit dem Glied der amputierten Person verbunden ist.

Prothetikvorrichtungen wurden über viele Jahre hinweg verwendet, um einen Teil eines Gliedes, z. B. eines Beins, zu ersetzen, das wegen einer Verletzung oder Krankheit amputiert wurde. Jede Prothetikvorrichtung ist zum Aufnehmen des restlichen Gliedes der oder des Amputierten maßgefertigt oder an den Träger angepaßt, um für einen komfortablen und sicheren Sitz zu sorgen, der es der amputierten Person gestattet, die Prothetikvorrichtung ordnungsgemäß zu verwenden. Obwohl die Anfangspassung der Prothetikvorrichtung korrekt sein kann, wird sich der Sitz oder die Passung der Prothetikvorrichtung während eines normalen Tages ändern. Dies liegt an Faktoren wie normalem Schrumpfen des Gliedes im Tagesverlauf, einem über dem Durchschnitt liegenden Grad an physikalischer Anstrengung, Schwitzen, usw. Wenn dies auftritt, ist eine Einstellung der Passung der Prothetikvorrichtung erforderlich, um eine mögliche Verletzung, wie Blasenbildung, Abschürfungen, Quetschungen, usw., zu vermeiden. Diese Verletzungen können dazu führen, daß die amputierte Person nicht in der Lage ist, die Prothetikvorrichtung zu tragen, bis die Verletzungen ausreichend geheilt sind. In extremen Fällen kann das restliche Glied so stark verletzt werden, daß eine weitere Amputation und Leiden die Folge sind.

Es liegt an der/dem Amputierten, im Verlauf eines normalen Tages eine Änderung bei der Passung oder dem Sitz der Prothetikvorrichtung herbeizuführen. Jedoch besteht auf Grund der Natur der Krankheit oder der Verletzung, die zu der Amputation führte, oder wegen der Amputation selbst oft ein stark verringerter Gefühlssinn an der Haut des Restgliedes. Dies kann es sehr schwierig oder unmöglich machen, zu spüren, daß eine Einstellung der Passung der Prothetikvorrichtung sofort notwendig ist, um Verletzungen zu vermeiden. Zusätzlich kann es in Zeiten erhöhter physikalischer Anstrengung sein, daß die/der Amputierte nicht erkennt, daß eine Einstellung erforderlich ist.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zum Überwachen einer Prothetikvorrichtung, die mit einem Restteil eines Gliedes einer amputierten Person, insbesondere einem Bein der/des Amputierten, verbunden ist, ein Sensor- und Alarmsystem zu schaffen, das ein Alarmsignal erzeugt, wenn die Prothetikvorrichtung relativ zu dem restlichen Teil des Gliedes der amputierten Person in einer nicht wünschenswerten Position ist, die zu einer Verletzung des restlichen oder verbliebenen Teils führen kann.

Die Erfindung hat nicht zum Ziel, einen Abstandssensor bereitzustellen. Dies ist eine wohlbekannte und üblicherweise verwendete Technologie.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das Sensorsystem zum Überwachen einer Position einer Prothetikvorrichtung, die an einem Restteil eines Gliedes einer amputierten Person angebracht ist, eine Energieversorgungsbatterie, eine oder mehrere Abstandssensoreinrichtung(en) zum Erzeugen eines Signals, das für eine relative Position der Prothetikvorrichtung und dem Restteil des Gliedes indikativ ist, wobei die eine Abstandssensoreinrichtung oder mehreren Abstandssensoreinrichtungen in der Prothetikvorrichtung an einer Position bzw. Positionen nahe dem Restteil des Gliedes der amputierten Person gehalten wird/werden, elektrisch mit der Energieversorgungsbatterie verbunden ist/sind und Alarmeinrichtungen enthält/enthalten, um der amputierten Person zu signalisieren, wenn sich die Prothetikvorrichtung in der wenigstens einen Position befindet.

Bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist die Energiebatterie mit den Alarmeinrichtungen an der Prothetikvorrichtung nahe der/den Abstandssensoreinrichtung(en) angebracht.

Die Abstandssensoreinrichtung(en) befindet/befinden sich bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung nahe eines Bereiches einer potentiellen Verletzung, wie gleich neben dem Zentrum des restlichen oder verbliebenen Teils des Gliedes der/des Amputierten, jedoch kann/können sie auch seitlich versetzt vom Zentrum des Restteils liegen.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung können die Energieversorgungsbatterie, die Alarmeinrichtungen und die Abstandssensoreinrichtung(en) in einer einzigen Vorrichtung oder in einem einzigen Gehäuse, vorteilhafterweise einem Chip, oder als individuelle diskrete Elemente integriert sein.

Bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist die Abstandssensoreinrichtung ein kommerziell verfügbarer kapazitiver Standard-Abstandssensor, wie das "Honeywell Micro Switch"-Produkt mit der Teilenummer 972CP8TM-A13P-L.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann/können die Abstandssensoreinrichtung(en) vorteilhafterweise auch jegliche Kombination der folgenden Arten von kommerziell verfügbaren Standard-Abstandssensoren enthalten: photoelektrische Sensoren, einschließlich Infrarot- und Laserdiodensensoren, und Ultraschallsensoren. Die kommerziellen Standard-Abstandssensoren haben im allgemeinen einen einstellbaren Sollwert. Wenn die Position des verbliebenen Gliedes den Sollwert erreicht, löst der Sensor eine Signalzustandsänderung aus, die dann verwendet wird, um die Alarmausgabe auszulösen.

Bei einer insbesondere vorteilhaften Form der Sensorvorrichtung bestimmt ein kapazitiver Abstandssensor, wenn sich der Restteil eines Beins einer amputierten Person relativ zu einer Prothetikvorrichtung in eine Position bewegt, die voraussichtlich eine Verletzung des verbliebenen Gliedes verursachen würde, und signalisiert dann der/dem Amputierten, Korrigierende Maßnahmen zu unternehmen, um den Sitz oder die Passung der Prothetikvorrichtung einzustellen, bevor eine Verletzung auftritt.

Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und deren Kombinationen.

Die Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun durch die folgende detaillierte Beschreibung genauer dargestellt, wobei auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführung einer Sensorvorrichtung zum Überwachen der relativen Position eines Restteils eines Beins einer amputierten Person relativ zu einer mit dem Bein der amputierten Person verbundenen Prothetikvorrichtung ist,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführung einer Sensorvorrichtung zum Überwachen der relativen Position eines Restteils eines Beins einer amputierten Person relativ zu einer mit dem Bein der amputierten Person verbundenen Prothetikvorrichtung ist,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer zusätzlichen Ausführung einer Sensorvorrichtung zum Überwachen der relativen Position eines Restteils eines Beins einer amputierten Person relativ zu einer mit dem Bein der amputierten Person verbundenen Prothetikvorrichtung ist,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführung von Mehrfach-Sensorvorrichtungen zum Überwachen der relativen Position eines Restteils eines Beins einer amputierten Person relativ zu einer mit dem Bein der amputierten Person verbundenen Prothetikvorrichtung ist, und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführung von Mehrfach-Sensorvorrichtungen zum Überwachen der relativen Position eines Restteils eines Beins einer amputierten Person relativ zu einer mit dem Bein der amputierten Person verbundenen Prothetikvorrichtung ist.

Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführung des Sensorsystems gemäß der Erfindung. Eine prothetische Beinvorrichtung oder Beinprothesenvorrichtung B ist an einem verbliebenen oder restlichen Teil A eines Beins einer amputierten Person angebracht. Die Prothesen- oder Prothetikvorrichtung B hat ein oberes Bauteil U, das den gekrümmten unteren Abschnitt des Restteils A aufnimmt. Wenn der Restteil A in dem oberen Bauteil U bestimmte Positionen einnimmt, kann die Prothetikvorrichtung den Restteil verletzen.

Bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführung ist ein kapazitiver Abstandssensor C in einem Zentrum des oberen Bauteils U gleich neben dem unteren Ende des Restteils A des Beins der/des Amputierten eingebettet oder gehalten. Eine entfernt oder außerhalb angeordnete Energieversorgungsbatterie E mit Alarmeinrichtungen R ist in einem Gehäuse H untergebracht und an einem Endabschnitt oder dem Stiel oder Schaft S der Prothetikvorrichtung B montiert, der an dem oberen Bauteil U angebracht ist. Die Kabelleitung L verbindet den Abstandssensor C elektrisch mit der entfernt oder außerhalb angeordneten Energieversorgungsbatterie E, so daß er elektrische Energie erhalten und das ausgegebene Positionssignal den Alarmeinrichtungen R zuführen kann. Der Arbeitssollwert des Sensors C ist eingestellt, um zu einer Änderung beim Signalzustand zu führen, wenn der Restteil A des Amputiertengliedes bezüglich des oberen Bauteils U der Prothetikvorrichtung B in eine schädigende oder verletzende Position eintritt. Diese Änderung beim Signalzustand führt durch die Energie, die durch die entfernt oder außerhalb angeordnete Energieversorgungsbatterie E bereitgestellt und durch die Kabelleitung L übertragen wird, den Alarmeinrichtungen R Energie zu, was zu dem Alarm führt, der die amputierte Person warnt, verbessernde oder mildernde Maß- nahmen zu unternehmen.

Die in der Fig. 2 gezeigte Ausführung unterscheidet sich von der Ausführung in der Fig. 1 dadurch, daß die Energieversorgungsbatterie E, der Abstandssensor C und der Alarm R alle in einer einzigen Vorrichtung integriert sind, die von dem Gehäuse H umgeben ist, welches in der Prothetikvorrichtung 13 gehalten oder an dem oberen Bauteil U der Prothetikvorrichtung B nahe dem verbliebenen Teil A angebracht ist. Dies hat den Vorteil, daß die verbindende Kabelleitung L eliminiert ist.

Die Ausführung der Fig. 3 ist eine Variante der Ausführung der Fig. 1, bei der der Abstandssensor C nahe eines potentiellen Bereichs angeordnet ist, der vom Zentrum zur Seite des oberen Bauteils U der Prothetikvorrichtung seitlich oder versetzt liegt.

Die Ausführung der Fig. 4 ist eine Variante der Ausführung der Fig. 1, bei der die Mehrfach-Abstandssensoren C1, C2, . . ., Cn in dem oberen Bauteil U der Prothetikvorrichtung nahe Bereichen potentieller Verletzungen liegen und mit der entfernt oder außerhalb angeordneten Energieversorgungsbatterie E durch individuelle Kabelleitungen L1, L2, . . ., Ln verbunden sind.

Die Ausführung der Fig. 5 ist eine Variante der Ausführung der Fig. 4, bei der die Mehrfach-Abstandssensoren C1, C2, . . ., Cn mit der entfernt oder außerhalb angeordneten Energieversorgungsbatterie E durch ein fortlaufendes Kabelsystem verbunden sind, wobei Kabelleitungen Lb die einzelnen Sensoren miteinander verbinden, und eine Kabelleitung Lm das System mit der entfernt oder außerhalb angeordneten Energieversorgungsbatterie E und den Alarmeinrichtungen R verbindet.

Der Abstandssensor C in den obigen Ausführungen kann ein kommerziell erhaltener Abstandssensor oder ein speziell angefertigter, individuell ausgelegter Abstandssensor sein. Er kann sowohl ein photoelektrischer Sensor, als auch eine kapazitiver Sensor oder eine Ultraschallsensor sein. Derartige Sensoren sind wohlbekannt und gängige Automatisierungskomponenten.

Die Alarmeinrichtungen können Einrichtungen zum Erzeugen eines hörbaren Tons oder Schalls enthalten. Diese Art von Schallerzeugungseinrichtungen ist wohlbekannt und wird bei Alarmen oft verwendet. Sie können auch Einrichtungen zum Erzeugen eines sichtbaren Signals oder einer Kombination eines Hörsignals und eines sichtbaren Signals enthalten.

Zusammenfassend enthält das Sensor- und Alarmsystem zum Überwachen einer relativen Position einer Prothetikvorrichtung bezüglich des Restteils eines Amputiertengliedes eine Energieversorgungsbatterie, einen Abstandssensor zum Erzeugen eines Positionssignals, das für die relative Position der Prothetikvorrichtung und des Restteils in der Prothetikvorrichtung nahe des Restteils indikativ ist, und eine Alarmvorrichtung, um zu signalisieren, wenn sich die Prothetikvorrichtung in einer schädlichen oder verletzenden Position bzw. solchen Positionen befindet.

Obwohl die Erfindung als eine Ausführung in einer Sensorvorrichtung zum Überwachen einer relativen Position einer Prothetikvorrichtung dargestellt und beschrieben wurde, die an einem verbliebenen Teil eines Gliedes einer amputierten Person angebracht ist, ist nicht beabsichtigt, daß sie auf die gezeigten Einzelheiten beschränkt ist, da verschiedene Modifikationen und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne in irgend einer Weise vom Inhalt und der Bedeutung der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Ohne weitere Analyse offenbart das Vorstehende den Gehalt der Erfindung so vollständig, daß Andere sie durch Anwenden gegenwärtiger Kenntnisse leicht an verschiedene Anwendungen anpassen können, ohne Merkmale wegzulassen, die vom Standpunkt des Standes der Technik klar wesentliche Charakteristika der allgemeinen oder speziellen Aspekte dieser Erfindung bilden.


Anspruch[de]
  1. 1. Sensorvorrichtung zum Überwachen einer relativen Position einer Prothetikvorrichtung (B), die an einem Restteil (A) eines Gliedes einer amputierten Person angebracht ist, bezüglich des Restteils (A) des Gliedes, mit einer Energieversorgungsbatterie (E), Abstandssensoreinrichtungen (C; C1, C2, . . ., Cn) zum Erzeugen eines Positionssignals, das für eine relative Position der Prothetikvorrichtung (B) bezüglich des Restteils (A) indikativ ist, wobei die Abstandssensoreinrichtungen (C; C1, C2, . . ., Cn) in der Prothetikvorrichtung (B) an einer Position nahe dem Restteil (A) gehalten werden und elektrisch mit der Energieversorgungsbatterie (E) verbunden sind, und Alarmeinrichtungen (R), um der amputierten Person zu signalisieren, wenn sich die Prothetikvorrichtung (B) in der wenigstens einen Position befindet.
  2. 2. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sollwert der Abstandssensoreinrichtungen (C; C1, C2, . . ., Cn) eingestellt ist, um zu einer Änderung im Signalzustand zu führen, wenn der Restteil (A) bezüglich der Prothetikvorrichtung (B) die wenigstens eine Position einnimmt, in der der Restteil (A) verletzt werden könnte, wobei die Signalzustandsänderung zu der gewünschten Alarmwarnung führt.
  3. 3. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiebatterie (E) mit den Alarmeinrichtungen (R) an der Prothetikvorrichtung (B) nahe den Abstandssensoreinrichtungen (C; C1, C2, . . ., Cn) angebracht ist.
  4. 4. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prothetikvorrichtung (B) ein oberes Bauteil (U) und einen Stiel (S) enthält und die Abstandssensoreinrichtungen (C; C1, C2, . . ., Cn) in dem oberen Bauteil (U) nahe dem Restteil (A) eingebettet sind, und daß die Energieversorgungsbatterie (E) mit Alarmeinrichtungen (R) zusammen an dem Stiel (S) in der Nähe des oberen Bauteil (U) angebracht und über eine Kabelleitung (L; L1, L2, . . ., Ln; Lm) mit den Abstandssensoreinrichtungen (C; C1, C2, . . ., Cn) verbunden sind.
  5. 5. Sensorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abstandssensoreinrichtungen (C; C1, C2, . . ., Cn) in einem Zentrum des oberen Bauteils (U) befinden.
  6. 6. Sensorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abstandssensoreinrichtungen (C; C1, C2, . . ., Cn) seitlich versetzt von einem Zentrum des oberen Bauteils (U) befinden.
  7. 7. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Mehrfach-Abstandssensoreinrichtungen (C1, C2, . . ., Cn) besteht, die an Orten nahe Bereichen potentieller Verletzung und dort, wo eine Überwachung zum Vermeiden einer solchen Verletzung vorteilhaft ist, angeordnet sind, wobei die Abstandssensoreinrichtungen (C1, C2, . . ., Cn) jeweils einen individuellen Kabelleiter (L1, L2, . . ., Ln) zu den Energieversorgungsbatterieeinrichtungen (E) mit den Alarmeinrichtungen (R) haben.
  8. 8. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Mehrfach-Abstandssensoreinrichtungen (C1, C2, . . ., Cn) besteht, die an Orten nahe Bereichen potentieller Verletzung und dort, wo eine Überwachung zum Vermeiden einer solchen Verletzung vorteilhaft ist, angeordnet sind, wobei die Abstandssensoreinrichtungen (C1, C2, . . ., Cn) untereinander durch einen fortlaufenden Kabelleiter (Lb) verbunden mit den Energieversorgungsbatterieeinrichtungen (E) mit den Alarmeinrichtungen (R) verbunden (Lm) sind.
  9. 9. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandssensoreinrichtungen (C; C1, C2, . . ., Cn) und die Energieversorgungsbatterie (E) mit den Alarmeinrichtungen (R) eine einzige integrierte Einheit enthalten, die sich in der Prothetikvorrichtung (B) in der Nähe des Restteils (A) befindet.
  10. 10. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandssensoreinrichtungen (C; C1, C2, . . ., Cn) einen oder mehrere von photoelektrischen Sensoren, kapazitiven Sensoren und Ultraschallsensoren enthalten.
  11. 11. Sensorvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Sensor ein Infrarotdiodensensor oder ein Laserdiodensensor ist.






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