Aparato protésico y método de control.

Aparato protésico (10) para un usuario, el aparato (10) comprende:

una prótesis (12) de miembro superior que comprende por lo menos un dígito que funciona mecánicamente (14);

por lo menos un sensor (16, 18, 20) configurado para estar dispuesto en el usuario, el por lo menos un sensor (16, 18, 20) está operativo para sentir un recorrido descrito por el sensor (16, 18, 20) durante el movimiento del mismo por parte del usuario y proporcionar una salida de recorrido sentido que depende del recorrido; y

un procesador (24) operativo para permitir el accionamiento del por lo menos un dígito (14),

caracterizado por que el procesador (24) está operativo para permitir el accionamiento del por lo menos un dígito (14),

dependiendo de la salida de recorrido sentido que tiene una característica predeterminada y de tal manera que el por lo menos un dígito (14) se mueve de una manera predeterminada.

específica

El aparato protésico 10 según la primera realización de la invención se muestra en la Figura 1. El aparato protésico 10 comprende una prótesis 12 de brazo superior que tiene cuatro dedos y un pulgar 14 (cada uno de los cuales constituye un dígito). Cada uno de los cuatro dedos y el pulgar son movibles independientemente por medio de un motor eléctrico provisto en cada dedo y en el pulgar. Para una completa descripción de una prótesis de mano que tiene dígitos accionados independientemente se debe hacer referencia al documento WO 2007/063266. Cada dígito es accionado según los planteamientos conocidos por el usuario de la prótesis 12 fiexionando músculos en la parte residual del brazo para generar señales que son sentidas y utilizadas para proporcionar energía eléctrica a los motores eléctricos de los dígitos. La prótesis de brazo superior también tiene una articulación movible de muñeca que es accionada por medio de un motor eléctrico según los planteamientos conocidos. El aparato protésico 10 también comprende un acelerómetro de tres ejes 16, un giroscopio 18 y un magnetómetro 20 (que juntos constituyen por lo menos un sensor). El aparato protésico 10 comprende además un receptor GPS 21, que está operativo para proporcionar una ubicación de punto de referencia para los sensores en coordenadas mundiales. Las señales de salida del acelerómetro 16, el giroscopio 18, el magnetómetro 20 y el receptor GPS 21 con preprocesadas antes de ser transmitidas por medio de un transmisor inalámbrico 22 que funciona según el protocolo Bluetooth. Cuando la señal de un sensor es analógica, el preprocesamiento también implica conversión analógica-a-digital. La señal transmitida desde el transmisor inalámbrico 22 es recibida por un receptor inalámbrico 23 antes de ser recibida en un procesador 24, tal como un microprocesador integrado. El almacén 26 de datos, tal como una memoria estática y volátil, está en comunicación eléctrica con el procesador. El almacén 26 de datos se utiliza para almacenar firmware, datos predeterminados y datos temporales creados durante el funcionamiento del aparato protésico 10. El procesador tiene una salida 28 que está en comunicación eléctrica con la prótesis 12. La forma de la señal eléctrica transmitida en la salida 28 de procesador depende de la forma de la electrónica de control de dígitos proporcionada en la prótesis 12. Por ejemplo, la salida 28 de procesador es proporcionada por una salida digital en almacenamiento Intermedio desde el procesador si los dígitos son controlados por medio de un fiujo de datos digitales. Por otro lado, si los dígitos son controlados por una señal analógica, la salida 28 de procesador es proporcionada por una salida de un convertidor digital-a-analógico a bordo del procesador 24. La selección de un procesador, almacén de datos y dispositivos de comunicaciones inalámbricas y el diseño de los circuitos según la descripción precedente será entendida fácilmente por un experto en la técnica.

El procesador 26, el almacén 26 de datos y el receptor inalámbrico 23 forman parte de la prótesis 12. El acelerómetro 16, el giroscopio 18, el magnetómetro 20, el receptor GPS 21 y el transmisor inalámbrico 22 se proporcionan dentro de un recinto que es movible con respecto a la prótesis. El recinto está provisto de un dispositivo de conexión, tal como una correa de tipo reloj, de modo que el recinto pueda conectarse a una parte de la anatomía del usuario, tal como el tobillo u otro brazo, espaciada de la prótesis 12. La selección del acelerómetro 16, el giroscopio 18, el magnetómetro 20 y el receptor GPS 21 y el diseño de cualquier circuito de soporte que puedan necesitarse estarán fácilmente dentro del alcance de las habilidades de diseño del experto en la técnica.

En una segunda realización, el aparato protésico 10 carece de transmisor inalámbrico 22 y receptor 23. En esta realización, los tres sensores y el receptor GPS forman parte de la prótesis 12. Por tanto, no hay necesidad de transmisión Inalámbrica de datos de sensor. Por lo tanto, las salidas eléctricas del acelerómetro 16, el giroscopio 18, el magnetómetro 20 y el receptor GPS 21 están conectadas eléctricamente al procesador 24.

Ahora se describirá el funcionamiento de la primera realización. El usuario de la prótesis 12 conecta el recinto que contiene los tres sensores 16, 18, 20 a la muñeca del brazo que no está soportando la prótesis. Cuando el usuario desea emplear la presente invención, ejecuta una operación de iniciación, tal como pellizcar a la vez con el dedo índice y el pulgar de la prótesis 12, lo que provoca la transmisión de una señal de iniciación al procesador 24. Con la recepción de la señal de iniciación desde el procesador 24, el procesador 24 hace funcionar un proceso acorde con el firmware residente en el almacén 26 de datos por el que el procesador está operativo para recibir datos desde el receptor inalámbrico 23. Cuando el usuario ejecuta un movimiento predeterminado con el brazo que lleva los tres sensores, tal como mover su brazo desde una posición de señalar hacia abajo y al lado del cuerpo a una posición en la que su brazo se extiende hacia delante de su cuerpo, los tres sensores están operativos para proporcionar unas señales de salida, que son recibidas por el procesador 24. Más específicamente, el acelerómetro de tres ejes genera una serie de conjuntos espaciados en el tiempo de valores de datos de X, Y y Z y el magnetómetro y el giroscopio generan una serie de valores de datos espaciados en el tiempo. EL procesador está operativo sobre los datos recibidos para determinar a partir de los datos recibidos una serie de conjuntos espaciados en el tiempo de coordenadas mundiales X, Y y Z que representan la posición cambiante de los tres sensores durante la ejecución del movimiento predeterminado. El procesador entonces está operativo para determinar, sobre la base de la serie de conjuntos espaciados en el tiempo de coordenadas mundiales X, Y y Z cualquier parámetro que sea necesario para caracterizare! recorrido del brazo durante la ejecución del movimiento predeterminado. Los parámetros incluyen: la posición inicial y la posición de parada de los tres sensores; la trayectoria seguida y la distancia recorrida por los tres sensores; la orientación de los tres sensores; y partes del recorrido en las que hay aceleración y deceleración. El acelerómetro proporciona, entre otras cosas, información relativa a la dirección con respecto a la gravedad y el magnetómetro proporciona información relativa a la dirección con respecto al norte magnético.

El procesador compara los parámetros determinados con un número de conjuntos almacenados predeterminados de parámetros que corresponden respectivamente a diferentes movimientos predeterminados de por lo menos un dígito de la prótesis 12, es decir el aparato comprende además una biblioteca de conjuntos almacenados predeterminados de parámetros que corresponden respectivamente a diferentes movimientos predeterminados de por lo menos un dígito de la prótesis 12. Por ejemplo, los conjuntos almacenados predeterminados de parámetros pueden corresponder a un gesto de señalar, un gesto de palma abierta con rotación de muñeca y un gesto de puño apretado. Para el presente ejemplo, se encuentra que los parámetros predeterminados corresponden al conjunto almacenado predeterminado de parámetros correspondientes al gesto de señalar. Por lo tanto, el procesador está operativo para determinar a partir de los datos almacenados las señales de órdenes para hacer que el dedo índice se mueva desde una posición contraída a una posición de totalmente extendido y para transmitir las señales de órdenes por la línea de salida 28 de procesador para accionar el dedo indice. Los otros gestos, es decir el gesto de palma abierta con rotación de muñeca y el gesto de puño apretado, pueden ser invocados por el usuario ejecutando diferentes movimientos predeterminados de su brazo que lleva el recinto de sensores, p. ej. un movimiento de rotación o la flexión de su antebrazo hacia su brazo superior. Después de eso el usuario puede accionar las partes móviles del miembro protésico, p. ej. la muñeca y los dígitos, por medio del planteamiento conocido de accionamiento de señal mioeléctrica. En unas formas de la invención, el aparato protésico puede funcionar para realizar una serie de acciones dependientes de un movimiento predeterminado. Por ejemplo, una primera acción puede implicar que los dígitos se mueven desde una disposición apretada a una de palma abierta y una segunda acción puede implicar la rotación de la muñeca.

La segunda realización funciona de la misma manera que la primera realización con la excepción de que el movimiento del brazo que... [Seguir leyendo]

1. Aparato protésico (10) para un usuario, el aparato (10) comprende:

una prótesis (12) de miembro superior que comprende por lo menos un dígito que funciona mecánicamente (14);

por lo menos un sensor (16, 18, 20) configurado para estar dispuesto en el usuario, el por lo menos un sensor (16, 18, 20) está operativo para sentir un recorrido descrito por el sensor (16, 18, 20) durante el movimiento del mismo por parte del usuario y proporcionar una salida de recorrido sentido que depende del recorrido; y

un procesador (24) operativo para permitir el accionamiento del por lo menos un dígito (14),

caracterizado por que el procesador (24) está operativo para permitir el accionamiento del por lo menos un dígito (14),

dependiendo de la salida de recorrido sentido que tiene una característica predeterminada y de tal manera que el por lo menos un dígito (14) se mueve de una manera predeterminada.

2. Aparato protésico (10) según la reivindicación 1, en el que el procesador (24) está operativo dependiendo de un movimiento no cíclico del sensor (16, 18, 20).

3. Aparato protésico (10) según la reivindicación 1, o 2, en el que el procesador (24) está operativo para permitir el accionamiento del por lo menos un dígito (14) de tal manera que el por lo menos un dígito (14) se mueve de una manera no cíclica.

4. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el por lo menos un sensor (16, 18, 20) está operativo para sentir el movimiento del sensor (16, 18, 20) en cada una de las tres direcciones mutuamente ortogonales.

5. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el por lo menos un sensor (16, 18, 20) comprende un acelerómetro (16) operativo para sentir la inclinación del movimiento.

6. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el por lo menos un sensor (16, 18, 20) comprende un magnetómetro (20) operativo para sentir el azimut del movimiento.

7. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el por lo menos un sensor (16, 18, 20) comprende un giroscopio (18) operativo para sentir una dirección del movimiento.

8. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el por lo menos un sensor (16, 18, 20) está operativo para sentir el movimiento con respecto a la gravedad.

9. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el por lo menos un sensor (16, 18, 20) está operativo para sentir por lo menos uno de: aceleración; velocidad; deceleración; distancia recorrida; trayectoria; posición Inicial; posición final; y orientación.

10. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el procesador (24) está operativo además para determinar por lo menos un parámetro basado en la salida de recorrido sentido, el por lo menos un parámetro comprende una pluralidad de conjuntos de coordenadas que representan la posición cambiante del por lo menos un sensor (16, 18, 20) en el tiempo.

11. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el aparato protésico (10) comprende además un aparato de determinación de posición global (21) operativo para proporcionar un punto de referencia de posición global para los datos proporcionados por el por lo menos un sensor (16, 18, 20).

12. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el aparato protésico (10) está configurado para establecer una posición de punto de referencia para el por lo menos un sensor (16, 18, 20).

13. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el procesador (24) está operativo para analizar la salida de recorrido sentido para determinar si la salida de recorrido sentido tiene la característica predeterminada.

14. Aparato protésico (10) según la reivindicación 13, en el que el análisis de la salida de recorrido sentido comprende determinar por lo menos un parámetro sentido de la salida de recorrido sentido y comparar el por lo menos un parámetro sentido con por lo menos un parámetro almacenado para determinar si la salida de recorrido sentido tiene la característica predeterminada.

15. Aparato protésico (10) según cualquier reivindicación precedente, en el que el procesador (24) almacena una pluralidad de características predeterminadas y un correspondiente movimiento diferente para el por lo menos un dígito (14) para cada característica predeterminada, el procesador (24) está operativo para determinar si la salida de recorrido sentido corresponde a una de la pluralidad de características predeterminadas, y si la salida de recorrido sentido corresponde a una de la pluralidad de características predeterminadas el procesador (24) está operativo para seleccionar el correspondiente movimiento predeterminado para permitir el accionamiento del por lo menos un dígito (14) según el movimiento predeterminado seleccionado.

16. Un método para hacer funcionar el aparato protésico (10 que comprende una prótesis (12) de miembro superior, el método comprende:

hacer funcionar por lo menos un sensor (16, 18, 20) configurado para ser dispuesto en un usuario del aparato protésico (10) para sentir un recorrido descrito por el sensor (16, 18, 20) durante el movimiento del mismo por parte del usuario y proporcionar una salida de recorrido sentido que depende del recorrido; y

hacer funcionar un procesador (24) para permitir el accionamiento del por lo menos un dígito (14) de la prótesis (12) de miembro superior,

caracterizado por que el procesador (24) funciona dependiendo de la salida de recorrido sentido que tiene una característica predeterminada y de tal manera que el por lo menos un dígito (14) se mueve de una manera predeterminada.

17. Un método según la reivindicación 16, en el que el método comprende además:

mover por lo menos un sensor (16, 18, 20) dispuesto en un usuario del aparato protésico (10) de tal manera que el por lo menos un sensor (16, 18, 20) describe un recorrido predeterminado, el por lo menos un sensor (16, 18, 20) funciona para proporcionar una salida de recorrido sentido que depende del mismo;

hacer funcionar un procesador (24) para determinar una característica predeterminada de la salida de recorrido sentido y almacenar la característica predeterminada;

mover el por lo menos un dígito (14) de una manera predeterminada; y

hacer funcionar el procesador (24) para almacenar datos correspondientes al movimiento del por lo menos un dígito (14) de una manera predeterminada.

18. Un método según la reivindicación 17, en el que el método comprende además poner el aparato protésico (10) en un modo de configuración por el que el aparato protésico (10) está configurado para por lo menos un par de: característica predeterminada del movimiento del sensor (16, 18, 20); y movimiento del por lo menos un dígito (14) de una manera predeterminada.