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1. WO2019121792 - SYSTÈME D’ALIMENTATION POUR COMPOSANT ORTHOPÉDIQUE ET PROCÉDÉ

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[ DE ]

Versorgungssystem für orthopädietechnische Komponente und Verfahren

Die Erfindung betrifft ein Versorgungssystem für zumindest eine orthopädietechni-sche Komponente, die zumindest eine elektronische und/oder elektrische Einrich-tung aufweist, ein System aus einem solchen Versorgungssystem und einer ortho-pädietechnischen Komponenten und einem Verfahren zur Versorgung der ortho-pädietechnischen Komponente.

Orthopädietechnische Komponenten können insbesondere Prothesen, Orthesen, Rollstühle oder Teile von Prothesen, Orthesen oder Rollstühlen sein, beispiels weise Orthesen- oder Prothesengelenke, Rohradapter, Prothesenhände, Dreh-adapter, Prothesenfüße, Prothesenschäfte, Orthesenschienen, Orthesengelenke oder Aufnahmeschalen für einen Fuß sowie Komponenten von Rollstühlen oder auch Datenlogger, Funkmodule, Sensoren, Feedbackelemente oder Speicherein-richtungen zum Speichern elektrischer Energie.

Die Ausstattung orthopädietechnischer Komponenten mit elektrischen und/oder elektronischen Einrichtungen hat im Laufe der Entwicklung zu verbesserten, an den Patienten adaptierten oder adaptierbaren Einrichtungen geführt und zuge-nommen. Computergesteuerte Prothesen, Orthesen oder andere orthopädietech-nische Komponenten sind zunehmend mit Antrieben ausgestattet. Ebenfalls kön-nen Dämpfereinrichtungen oder andere Aktuatoren oder Verstelleinrichtungen vor-handen sein, um eine Anpassung an den jeweiligen Patienten, die Umgebungsbe-dingungen und/oder gegenwärtige Bewegungssituationen vornehmen zu können. Dazu werden häufig Sensoren eingesetzt, über die Zustandsinformationen des Patienten, der Umgebung oder der orthopädietechnischen Komponente erfasst werden. Auf der Grundlage der Sensordaten werden dann über abgelegte Pro-gramme vorbestimmte Veränderungen vorgenommen, Kennlinien verändert, An-triebe aktiviert oder deaktiviert oder Gelenke freigegeben oder gesperrt.

Um die jeweilige orthopädietechnische Komponente dauerhaft betreiben zu kön-nen, sind häufig Energiespeicher oder Energieversorgungseinrichtungen sowie ein Steuerungsprogramm der orthopädietechnischen Komponente zugeordnet. Die Energiespeicher sind bevorzugt wiederaufladbar. Das Steuerungsprogramm sieht eine Schnittstelle zu Sensoren und externen Ausleseeinrichtungen oder Datenver-arbeitungsgeräten vor, über die die ausgeführten Programme und/oder aufgenom-menen Sensorwerte ausgewertet und gegebenenfalls Softwareaktualisierungen implementiert werden können.

Die Versorgung mit Energie und der Datenaustausch können im angelegten Zu stand der orthopädietechnischen Komponente bei Orthesen oder Prothesen oder während der Benutzung beispielsweise von Rollstühlen erfolgen. Häufig erfolgt der Energie- und Datenaustausch jedoch während Phasen der Nichtbenutzung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Daten- und/oder Energieaus-tausch oder allgemein die Wartung der orthopädietechnischen Komponente kom-fortabler zu gestalten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Versorgungssystem, eine System und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vor-teilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteran-Sprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren offenbart.

Das erfindungsgemäße Versorgungssystem für zumindest eine orthopädietechni-sche Komponente, die zumindest eine elektronische und/oder elektrische Einrich-tung aufweist und mit einem Versorgungsanschluss und/oder Funkeinrichtung zum Empfangen von Daten und/oder elektrischer Energie ausgestattet ist, sieht eine Halterung für die orthopädietechnische Komponente vor, die eine zu dem Versorgungsanschluss kompatible Versorgungseinrichtung zur Versorgung der or-thopädietechnischen Komponente mit Daten und/oder Energie aufweist. Neben ei-ner örtlichen Zuordnung der orthopädietechnischen Komponente, beispielsweise einer Orthese, einer Prothese oder eines Rollstuhls oder Teile einer Orthese, Pro-these oder eines Rollstuhls, die als orthopädietechnische Komponente anzusehen sind, wird durch die Versorgungseinrichtung sichergestellt, dass während der Ru-hephase oder während der Ablage der orthopädietechnischen Komponente an o-der in der Halterung ein Datenaustausch und/oder Energieaustausch erfolgen

kann, insbesondere eine Energiezufuhr zu einem Energiespeicher, der der ortho-pädietechnischen Komponente zugeordnet ist. Der Energiespeicher kann in der orthopädietechnischen Komponente integriert oder daran festgelegt sein. Ein Da-tenaustausch kann bidirektional erfolgen. Aufgenommene Daten der orthopädie-technischen Komponente können an die Versorgungseinrichtung übertragen wer-den, in der dann diese Daten ausgewertet werden können. Umgekehrt kann von der Versorgungseinrichtung ein Software- Update aufgespielt, eine Funktionsprü-fung durchgeführt oder eine Fernwartung aktiviert werden, indem die Daten in die orthopädietechnische Komponente übertragen werden. Die orthopädietechnische Komponente weist dazu zumindest eine Speichereinrichtung für Daten sowie eine Verarbeitungseinrichtung oder einen Prozessor auf, um übertragene Daten zu speichern und zu verarbeiten.

Die elektronische und/oder elektrische Einrichtung kann einen elektrischen Ver-braucher aufweisen, beispielsweise einen Antrieb zum Verstellen von Bauteilen der orthopädietechnischen Komponente zueinander. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass Sensordaten in einer elektronischen Einrichtung gespeichert und bei der Kopplung der orthopädietechnischen Komponente mit der Versorgungsein-richtung ausgelesen werden.

Die Flalterung kann als Ablage oder Aufnahme mit zumindest einer Befestigungs-einrichtung für die orthopädietechnische Komponente ausgebildet sein, über die die orthopädietechnische Komponente an der Flalterung festlegbar ist. Neben ei-ner Zuordnung der orthopädietechnischen Komponente zu der Versorgungsein-richtung wird darüber hinaus eine feste örtliche Zuordnung der orthopädietechni-schen Komponente an der Flalterung bewirkt, so dass die orthopädietechnische Komponente stets an der gleichen Stelle abgelegt und wieder aufgenommen wer-den kann. Insbesondere bei mehrgelenkigen Prothesen oder Orthesen wird durch die örtliche Festlegung der orthopädietechnischen Komponente zu der Flalterung erreicht, dass auch während des Aufladens oder während der Versorgung der or-thopädietechnischen Komponente im nicht angelegten Zustand die einzelnen Bau-teile in einer definierten Zuordnung zueinander gehalten werden, so dass die or-thopädietechnische Komponente nach dem Aufladen der Energiespeicher und der Aktualisierung der Software einfach wieder anlegbar ist.

Die Befestigungseinrichtung kann zumindest ein Formschlusselement und/oder ein Kraftschlusselement aufweisen, das mit einem korrespondierend ausgestatte-ten Formschlusselement oder Kraftschlusselement an der orthopädietechnischen Komponente wechselwirkt. Als Kraftschlusselemente sind insbesondere Magnete vorgesehen. Als formschlüssige Befestigungseinrichtung sind Vorsprünge, Hinter-schneidungen, Klettverschlüsse, Klipsverschlüsse, Absätze oder korrespondierend zu der orthopädietechnischen Komponente ausgebildeten Aufnahmen vorgese-hen. Bei einem sich konisch erweiternden Prothesenschaft kann die Befestigungs-einrichtung eine trichterähnliche Aufnahme aufweisen. Durch die Befestigungsein-richtung wird sichergestellt, dass die orthopädietechnische Komponente während der Kopplung mit der Versorgungseinrichtung sicher an der Flalterung gehalten bleibt.

Die Versorgungseinrichtung und der Versorgungsanschluss können als kontakt-lose Übertragungseinrichtungen oder als Stecker oder Steckeraufnahme ausgebil-det sein, so dass beispielsweise bei einer kontaktlosen Übertragungseinrichtung Energie und Daten induktiv oder kapazitiv oder über Funk übertragen werden. Bei einer kontaktbehafteten Übertragung von Energie und/oder Daten ist eine Stecker-Verbindung vorgesehen, die auch selbstausrichtend ausgebildet sein kann. Die Steckerverbindung mit Stecker und Steckeraufnahme kann mit Formschlussele-menten und/oder Kraftschlusselementen versehen sein, um eine Selbstausrich-tung und somit eine Zentrierung von Stecker und Steckeraufnahme zueinander zu ermöglichen.

In der orthopädietechnischen Komponente kann eine Kodierung abgelegt sein, die über eine in oder an der Flalterung angeordnete Identifikationseinrichtung ausles-bar ist. Umgekehrt kann in der orthopädietechnischen Komponente eine solche Identifikationseinrichtung angeordnet sein, über die eine in oder an der Flalterung angeordnete Kodierung auslesbar ist. Somit besteht die Möglichkeit zu einer ge-genseitigen Authentifizierung von Flalterung und orthopädietechnischer Kompo-nente. Darüber hinaus können mehrere Teile einer orthopädietechnischen Kompo-nente mit elektrischen und/oder elektronischen Einrichtungen ausgestattet sein, beispielsweise bei einer Beinprothese ein Prothesenkniegelenk und ein Prothe-senknöchelgelenk oder bei einer Armprothese ein Prothesenellenbogengelenk so-wie eine aktuierbare Prothesenhand. Jede dieser Teile einer orthopädietechni-schen Komponente kann mit einer eigenständigen Kodierung ausgestattet sein, so dass alle Kodierungen von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten von der Halterung auslesbar sind. Durch die gegenseitige Authentifizierung von Halterung und orthopädietechnischen Komponenten und deren Teile ist es mög-lich, den Umfang und die Art der übermittelten Energie bzw. der übermittelten Da-ten zu verändern. Dadurch ist es möglich, eine Halterung für mehrere orthopädie-technische Komponenten vorzusehen. Jede Halterung kann die ihr zugeordnete orthopädietechnische Komponente identifizieren und daran angepasst die notwen-dige Energiemenge, Energieart sowie Steuerungsprogramme, Daten oder ähnli-ches übermitteln oder auslesen.

An der Halterung kann eine Reinigungsvorrichtung angeordnet sein, um während des Datenaustausches oder der Energieversorgung die orthopädietechnische Komponente reinigen zu können und für den weiteren Gebrauch vorzubereiten.

Die Reinigungsvorrichtung kann eine UV-Quelle, einen Plasmagenerator und/oder eine Röntgenröhre aufweisen, um durch eine entsprechende Bestrahlung oder lo-nisierung die orthopädietechnische Komponente zu reinigen oder zu desinfizieren. Insbesondere bei unmittelbar auf der Haut getragenen orthopädietechnischen Komponenten ist eine solche integrierte Reinigungsvorrichtung vorteilhaft.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System aus einem Versorgungssystem, wie es voranstehend beschrieben worden ist, und einer orthopädietechnischen Einrich-tung, die über das Versorgungssystem mit Daten und/oder Energie versorgt wer-den kann. Die Ausgestaltung des Versorgungssystems und der orthopädietechni-schen Einrichtung als Gesamtsystem erleichtert die gegenseitige Abstimmung und die reibungslose und störungsarme Versorgung mit Daten und/oder Energie.

Das Verfahren zur Versorgung einer orthopädietechnischen Komponente mit Da-ten und/oder Energie, wobei die orthopädietechnische Komponente zumindest eine elektronische und/oder elektrische Einrichtung aufweist und mit einem Ver- sorgungsanschluss zum Empfangen von Daten und/oder elektrischer Energie aus-gestattet ist, sieht vor, dass die orthopädietechnische Komponente in oder an ei-ner Halterung, in oder an der eine zu dem Versorgunganschluss kompatible Ver-sorgungseinrichtung zur Versorgung der orthopädietechnischen Komponente mit Daten und/oder Energie angeordnet ist, befestigt wird, dass der Versorgungsan-schluss mit der Versorgungseinrichtung gekoppelt wird und automatisch nach der Kopplung der Versorgungseinrichtung mit dem Versorgungsanschluss eine Daten-und/oder Energieübertragung stattfindet. Sobald die orthopädietechnische Kompo-nente in der Halterung abgelegt und auf der Halterung aufgelegt wird, finden eine Datenwartung und eine gegebenenfalls notwendige Energieübertragung statt. Vor der Daten- und/oder Energieübertragung kann eine Identifizierung der orthopädie-technischen Komponente erfolgen, beispielsweise durch Abfragen einer Kodie-rung der zumindest einen orthopädietechnischen Komponente oder aller orthopä-dietechnischen Komponenten oder Teile von orthopädietechnischen Komponen-ten mit mehreren elektronischen und/oder elektrischen Einrichtungen.

In Abhängigkeit von der orthopädietechnischen Komponente können dann abge-stimmte Daten übermittelt und eine Funktionsüberprüfung eingeleitet werden. Bei einer Funktionsüberprüfung kann der komplette Funktionsumfang der orthopädie-technischen Komponente überprüft werden, beispielsweise eine maximale Ver-schwenkung von Elementen der orthopädietechnischen Komponente zueinander initiiert und überprüft werden, ob der maximale Verfahrweg und Verschwenkbe-reich erreicht wird. Auch können Verstellungen von Widerständen sowie andere Funktionsüberprüfungen während der Versorgung der orthopädietechnischen Komponente mit Daten und/oder Energie durchgeführt werden.

Nach der Kopplung der Versorgungseinrichtung mit dem Versorgungsanschluss der orthopädietechnischen Komponente kann eine Modusumschaltung der ortho-pädietechnischen Komponente erfolgen. Von einem Betriebsmodus wird nach der Kopplung mit der Versorgungseinrichtung in einen Versorgungsmodus umgeschal-tet, bei dem einige Funktionen ausgeschaltet und andere aktiviert werden, um zu verhindern, dass die Funktionsüberprüfung im angelegten Zustand der orthopädie-technischen Komponente oder während deren eigentlichen Benutzung durchge-führt wird.

Im Versorgungsmodus können Zusatzfunktionen aktiviert werden, beispielsweise kann eine Musikwiedergabe stattfinden, um die Wartezeit zur Wiederinbetrieb-nahme der orthopädietechnischen Komponente möglichst angenehm zu gestalten.

Über eine gegenseitige Authentifizierung wird verhindert, dass falsche Daten über-tragen werden oder dass sicherheitsrelevante Funktionen oder ein Quellcode aus-gelesen und manipuliert werden.

Nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine erste Ausführungsform eines Versorgungssystems für eine Pro- these einer unteren Extremität;

Figur 2 eine zweite Ausführungsform des Versorgungssystems; sowie

Figur 3 ein Versorgungssystem für eine Prothese einer oberen Extremität.

In der Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung ein Versorgungssystem 1 für eine orthopädietechnische Komponente 10 in Gestalt einer Prothese für eine untere Extremität dargestellt. Die orthopädietechnische Komponente 10 weist ein Prothe-senkniegelenk mit einer Unterschenkelkomponente, einem elektronisch gesteuer-ten Kniegelenk sowie einem Prothesenfuß auf. An der orthopädietechnischen Kom-ponente 10 sind mehrere elektronische Einrichtungen 11 , 12 angeordnet, die für die gewünschte Funktionsweise der orthopädietechnischen Komponente 10 wesentlich sind. In der Unterschenkelkomponente ist ein rechnergesteuerter Flydraulikaktuator angeordnet, dem neben Steuerungseinrichtungen Sensoren, Antriebe für Ventile o-der Pumpen und Energiespeicher zugeordnet sind, über die eine Relativbewegung zwischen einem Oberteil, beispielsweise einem Anschluss für einen Prothesen-schaft, und der Unterschenkelkomponente distal zu der Gelenkachse gesteuert wird. Die Bewegungswiderstände hinsichtlich der Extension und Flexion können über die elektronische Steuerung 11 verändert werden.

- o - Weiterhin ist im Bereich des Knöchelgelenkes eine weitere elektrische und/oder elektronische Einrichtung 12 angeordnet, über die Flexions- und Extensionswider-stände des Fußteils relativ zu der Unterschenkelkomponente eingestellt werden können. Alternativ oder ergänzend sind Antriebe in den elektrischen und/oder elekt-ronischen Einrichtungen 11 , 12 angeordnet. An der orthopädietechnischen Kompo-nente 10 ist ein Versorgungsanschluss 20 angeordnet, über den Daten und/oder elektrische Energie empfangen oder aufgenommen werden können, damit sowohl die Daten als auch die elektrische Energie innerhalb der orthopädietechnischen Komponente 10 gespeichert und verarbeitet werden können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Versorgungsanschluss 20 als ein drahtloser Versor-gungsanschluss ausgebildet, beispielsweise eine Spuleneinrichtung, um unter Nut-zung der Induktion Energie zu übertragen. Darüber hinaus kann eine Funkeinrich-tung 31 zum Empfangen von Daten vorgesehen sein, um Informationen, beispiels weise ein Softwareupdate, aufzunehmen und zu speichern.

Ebenfalls ist an der orthopädietechnischen Komponente 10 eine Kodierung 25 ab-gelegt, über die die orthopädietechnische Komponente 10 eindeutig identifizierbar ist. Die Kodierung 25 kann in einem Transponder, Sender und/oder einer auslesba-ren Speichereinrichtung abgelegt sein oder als Strichcode, QRC oder andere Mar-kierung an der orthopädietechnischen Komponente 10 angeordnet sein. Die ortho-pädietechnische Komponente 10 befindet sich in einer Flalterung 50, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel schematisch als eine zylindrische Flalterung aus-gebildet ist, die einen Boden aufweist, in dem eine Öffnung 75 als ein Auslass an-geordnet ist. An der Flalterung 50 ist eine Reinigungsvorrichtung 70 angeordnet, die als eine UV-Quelle, als ein Plasmagenerator, als eine Dusch- oder Wascheinrich-tung oder als eine Röntgenröhre ausgebildet sein kann. Grundsätzlich ist es mög-lich, mehrere, auch unterschiedliche Reinigungsvorrichtungen 70 an einer Flalte-rung 50 anzuordnen. Ist die Reinigungsvorrichtung 70 als eine Duscheinrichtung mit Pumpe und Sprühelement zum Versprühen von Reinigungsflüssigkeiten ausgebil-det, kann überflüssige Reinigungsflüssigkeit über den Abfluss 75 ablaufen. Die or-thopädietechnische Komponente 10 kann über eine obere Öffnung in die Flalterung 50 eingestellt werden. Die obere Öffnung kann über einen Deckel verschließbar sein. Die Wand kann zumindest teilweise durchsichtig oder mit einem Fenster aus-gestattet sein.

An der Halterung 50 ist eine Antenne 30 angeordnet, über die einerseits Daten emp-fangen und andererseits Daten zu der Funkeinrichtung 31 übermittelt werden kön-nen. Dies ist durch den Pfeil angedeutet. Die Antenne 30 ist Teil der Funkeinrichtung 30, 31 oder einer Versorgungseinrichtung 60, die an einer Außenwand der Halte-rung 50 und an der orthopädietechnischen Komponente 10 angeordnet sind, über die Daten über die Antenne 30 an die orthopädietechnische Komponenten 10 und die elektrischen und/oder elektronischen Einrichtungen 11 , 12 übermittelt werden. Ebenfalls an der Halterung 50 ist eine Identifikationseinrichtung 65, 80 angeordnet, über die die Kodierung 25 der orthopädietechnischen Komponente 10 auslesbar ist. Die Kodierung 25 kann rein optisch erfasst und über eine Bildauswertung identifi-ziert werden. Alternativ oder ergänzend kann der Transponder mit der Kodierung 25 angeregt und ausgelesen werden. Ebenfalls kann ein Sender die Kodierung 25 permanent oder in Zeitabständen senden und das Signal von der Identifikationsein-richtung empfangen und ausgewertet werden.

Alternativ oder ergänzend kann an oder in der orthopädietechnischen Komponente 10 eine Identifikationseinrichtung 125 angeordnet oder integriert sein, über die eine in oder an der Halterung 50 angeordnete Kodierung 165 auslesbar ist. Über die jeweilige Identifikationseinrichtung 65, 125 und Kodierung 25, 165 ist es möglich, die jeweilige Halterung 50 auf die in ihr angeordnete orthopädietechnische Kompo-nente 10 abzustimmen und die Art und Weise, wie Energie und Daten übertragen werden und insbesondere, welche Energiemengen und welche Arten von Daten übertragen werden, festzulegen und anzupassen.

In dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die orthopädietechnische Komponente 10 nur in der Halterung 50 abgestellt. An dem Boden der Halterung 50 kann beispielsweise eine Aufnahme oder ein Befestigungselement angeordnet sein, um die orthopädietechnische Komponente 10 in der Halterung 50 zu fixieren. Dies kann beispielsweise über Formschlusselemente, Klettverschlüsse, Schnappver-schlüsse, Laschen, Riemen, Vorsprünge, Haken oder auch Magnete geschehen.

In der Figur 2 ist eine Variante der Halterung 50 gezeigt, die ebenfalls einen Bo-den und eine Seitenwand aufweist. An dem oberen Ende der Halterung 50 ist ein

Rahmen angeordnet, um einen oberen Abschluss, beispielsweise zum Anlehnen oder zur Ablage der orthopädietechnischen Komponente 10 auszubilden. Anders als bei der Figur 1 ist in der Ausführungsform gemäß Figur 2 neben einer drahtlo-sen Datenübertragung über die Antenne 30 eine mechanische Kopplung über eine Befestigungseinrichtung 40 vorgesehen, bei der an der Flalterung 50 eine erste Formschlusskomponente 42 höhenverstellbar angeordnet ist. Die Verstellbarkeit, insbesondere Verschieblichkeit ist über den Doppelpfeil angedeutet. Über die Hö-henverlagerbarkeit ist es möglich, unterschiedliche orthopädietechnische Kompo-nenten 10 in einer Flalterung 50 aufzunehmen. An der orthopädietechnischen Komponente 10 ist ein korrespondierendes Formschlusselement 41 angeordnet, das neben einer mechanischen Verriegelung mit dem korrespondierenden Form-schlusselement 42 und der dadurch verwirklichten Flaltefunktion zur Energieüber-tragung ausgebildet ist. Das heißt, dass die beiden Formschlusselemente 41 , 42 als Stecker und Steckaufnahme ausgebildet sind und somit gleichzeitig geben ei-ner mechanischen Verriegelung auch eine elektrische Kontaktierung ausbilden.

Neben einer reinen Energieübertragung kann zusätzlich auch eine Datenübertra-gung über die Kontaktierung mittels der Formschlusselemente 41 , 42 erfolgen.

In der Figur 3 ist eine Variante der Figur 1 dargestellt, bei der eine Prothese für eine obere Extremität als orthopädietechnische Komponente 10 innerhalb der Hal-terung 50 angeordnet ist. Über die beiden Formschlusselemente 41 , 42 wird die orthopädietechnische Komponente 10 in einer definierten Position innerhalb der Flalterung 50 gehalten. Ebenfalls ist an der Flalterung 50 eine Reinigungsvorrich-tung 70 angeordnet, um nach dem Ablegen der orthopädietechnischen Kompo-nente 10 diese reinigen zu können.