(57)【要約】  本発明は、電気エネルギー・アキュムレータ（１２）を備えたプロテーゼに係る。このプロテーゼは、（ａ）誘導コイル（２８）と；（ｂ）誘導コイル（２８）の中で誘導された電流に基づいてエネルギー・アキュムレータ（１２）を充電するための充電用の接続部（２４）と；を有していて、この接続部は、誘導コイル（２８）及びエネルギー・アキュムレータ（１２）に電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギー貯蔵装置（１２）を備えたプロテーゼであって：
（ａ）  誘導コイル（２８）と：
（ｂ）  充電用回路（２４）と；を有し、
この充電用回路は、誘導コイル（２８）の中で誘導された電流に基づいてエネルギー貯蔵装置（１２）を充電するために、誘導コイル（２８）及びエネルギー貯蔵装置（１２）に電気的に接続されていること、を特徴とするプロテーゼ。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載のプロテーゼ：
負荷変調回路（２５）を有し、
この負荷変調回路は、前記誘導コイル（２８）に電気的に接続され、前記誘導コイル（２８）と共通の回路の一部であり、且つ、前記回路にインピーダンス変調を施すようにデザインされている。
【請求項３】
下記特徴を有する請求項１または２に記載のプロテーゼ：
前記プロテーゼは、閉じられた水密性のアウター・ケーシング（３８）を有している。
【請求項４】
下記特徴を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のプロテーゼ：
前記誘導コイルは、フレキシブルである。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項１から４のいずれか１項に記載のプロテーゼを有するプロテーゼ・システム：
前記誘導コイル（２８）との間の相互作用のための充電用コイル（４４）を有し、この充電用コイルはプロテーゼ（１０）から取り外されることが可能である。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項５に記載のプロテーゼ・システム：
前記充電用コイル（４２）は、当該充電用コイル（４２）に充電用電流を供給するために、少なくとも一本の充電用ケーブル（４４）を介して、電源（４６）に接続され；
この電源（４６）は、プロテーゼ（１０）のためのコントロール信号を、充電用電流に加えるようにデザインされている。
【請求項７】
下記特徴を有する請求項５または６に記載のプロテーゼ・システム：
前記充電用コイル（４２）は、プロテーゼ（１０）に対するインターロッキング接続のためにデザインされている。
【請求項８】
下記特徴を有する請求項５から７の何れか１項に記載のプロテーゼ・システム：
前記プロテーゼ（１０）は、少なくとも一本の指（５２）を有する腕用プロテーゼであり；
前記充電用コイル（４２）は、リングのように、指（５２）の周りを取り囲むようにデザインされている。
【請求項９】
下記特徴を有する請求項５から８の何れか１項に記載のプロテーゼ・システム：
前記充電用コイル（４２）は、当該充電用コイル（４２）が、磁力の引付け力に基づいて、プロテーゼ（１０）に反転可能に取り付けられることが可能であるように、前記誘導コイル（２８）の強磁性のコンポーネント（３０）との間の、特に前記誘導コイル（２８）のコア（３０）との間の、相互作用のための磁石（５０）を有している。
【請求項１０】
下記特徴を有する請求項９に記載のプロテーゼ・システム：
前記磁石（５０）は、当該磁石（５０）または少なくとも一本の充電用ケーブル（４４）が損傷を受ける前に、前記磁石（５０）が機械的な負荷によってプロテーゼ（１０）から解放されるようにデザインされている。
【請求項１１】
下記特徴を有する請求項５から１０の何れか１項に記載のプロテーゼ・システム：
前記充電用コイル（４２）は、それが水密性を有するように密封されている。
【請求項１２】
下記特徴を有する請求項９から１１の何れか１項に記載のプロテーゼ・システム：
−  前記磁石（５０）は、電源（４６）に接続された電磁石であり；
−  この電源は、前記エネルギー貯蔵装置（１２）が一杯になったとき、前記磁石（５０）を非導通状態にするようにデザインされている。
【請求項１３】
下記特徴を有する請求項５から１２の何れか１項に記載のプロテーゼ・システム：
前記誘導コイルは、フレキシブルである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギー貯蔵装置を備えたプロテーゼに係る。
【背景技術】
【０００２】
今日のプロテーゼは、例えば、プロテーゼの要素を動かすために、または、ダンピング要素のような受動的要素の特性に影響を与えるために、電気的なアクチュエータを有している。これらのアクチュエータにより要求される電気エネルギーは、充電可能な電池の中に貯蔵される。この充電可能な電池は、規則的なインターバルで充電されなければならない。例として、この目的のために、充電可能な電池が交換可能であっても良い。プロテーゼの中の充電可能な電池の残量が無くなると、プロテーゼが取り外され、残量が無くなった充電可能な電池が、充電された充電可能な電池により交換される。
【０００３】
このソリューションは、充電可能な電池が、規則的なインターバルで交換されなければならず、それが面倒である、と言う弱点を有している。一つの更なる代替案によれば、充電可能な電池が、充電用ケーブルを介して外部の電源に接続されることにより、再充電される。しかしながら、このような充電可能な電池の充電の方法は、漏電の危険があると言うことが知られている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、充電可能な電池が、漏電の可能性がより少ない状態で、充電されることが可能なプロテーゼを提供すると言う目的に基づいている。
【０００５】
本発明は、この問題を、一般的なタイプのプロテーゼにより解決し、このプロテーゼは、誘導コイル及び充電用回路を有している。上記の充電用回路は、誘導コイル及びエネルギー貯蔵装置に電気的に接続され、誘導コイルの中で誘導された電流に基づいて、エネルギー貯蔵装置を充電する。
【０００６】
プロテーゼの中の充電可能な電池が、充電用ケーブルにより充電される際に生ずる漏電の解析において、接触の障害が、しばしば、プラグ、またはプラグのためのソケットの領域の中で生ずる、と言うことが見出された。この原因は、例えば、腕用プロテーゼを装着している患者は、当然ながら、片方の腕のみを使用して、プロテーゼの中のソケットの中へプラグを挿入することができる、と言うことにある。この挿入プロセスの間に、プロテーゼが動く可能性がある。このプロテーゼの動きに対抗するため、充電用ケーブルをプロテーゼに接続するために用いられるプラグは、揺り動かされながら、患者によって導入され、それが過酷な機械的な負荷をソケットに与えることになる。
【０００７】
更にまた、プラグ及びソケットは、ソケットと水または埃との接触により、磨耗が増大し易く、それもまた、プラグの挿入のために、患者がより大きな力を使用することにより補償される。この場合に生ずる力は、ソケットとその接続部の間の接触の問題を、容易に生じさせる可能性がある。接触の問題に関して見出された更なる原因は、例えば、衣服の繊維を伴う汗、剥がれ落ちた化粧品の泡沫、ダストなどの蓄積により引き起こされる、プラグの中の埃である。このようにして引き起こされる接触の問題を克服するため、患者がプラグの挿入のためにより大きな力を用い、かくして、プラグ及びソケットに負荷をかけることになる。
【０００８】
本発明は、プロテーゼの充電可能な電池が誘導コイルを介して充電されることが可能であると言う事を実現するので、これは、例えばプラグ、ソケット及び関係する接続部などのような、関係するコンポーネントへの機械的な負荷をかなり減少させることになる。これは、好ましくも、かなり長いプロテーゼの寿命を実現する。
【０００９】
更なる優位性は、プロテーゼのアウター・ケーシングが、標準として、ソケットにより妨げられる必要がない肌の色の保護ケーシングで、提供されることが可能であると言うことである。これは、プロテーゼの美感を改善し、且つ患者が装着する際の利便性を改善する。更なる優位性は、誘導コイルの準備措置が、プロテーゼが妨害物無しで包み込まれること、それ故に、水しぶきに対して抵抗力があるように包み込まれることを可能にする、と言うことである。プロテーゼは、それ故に、より頑丈で且つよりユーザー・フレンドリーである。
【００１０】
更なる優位性は、誘導コイルの存在のために、プロテーゼが、充電のために適切に形作られた充電装置の中に配置されることが可能である、と言うことである。プラグまたは何か他の外部コンポーネントの接続のプロセスが、その場合に、完全に回避されることが可能であり、プロテーゼが機械であると言う患者の感覚を減少させる。これは、患者によるプロテーゼの受容れを改善する。
【００１１】
特に、本発明に基づくプロテーゼは、外部プロテーゼ（exoprothesis）であって、このプロテーゼは、外部からアクセス可能であり、患者の身体から取り外されることが可能である。
【００１２】
一つの好ましい実施形態において、誘導コイルは、負荷変調回路に電気的に接続され、この負荷変調回路は、誘導コイルと共通の回路の一部であって、この回路にインピーダンス変調を施すようにデザインされている。この場合において、一つの優位性は、このインピーダンス変調が、プロテーゼから、前記誘導コイルとの間で相互作用する他の誘導コイルへ、情報が伝送されることを可能にする、と言うことである。例えば、もし、プロテーゼが、当該プロテーゼの電気的なコンポーネントから動作サイクルまたは漏電情報を検出するマイクロプロセッサを有している場合には、この動作データが、インピーダンス変調を介して伝送されることが可能になる。
【００１３】
一つの好ましい実施形態において、プロテーゼは、閉じられた水密性のアウター・ケーシングを有している。閉じられた水密性のアウター・ケーシングは、特に、プロテーゼが患者の身体に取り付けられたときに、水しぶきがプロテーゼの他のコンポーネント到達することができない、と言うことを意味している。モータやマイクロプロセッサなどのような、アウター・ケーシングの内側に配置されたコンポーネントは、それ故に、水しぶきとの接触に対して保護される。これは、プロテーゼの動作上の信頼性を改善する。
【００１４】
更にまた、このようなプロテーゼは、完全に外部から電気的に絶縁され、かくして、マイクロ・エレクトロニック・コンポーネントを、電荷による損傷に対して、保護する。これは、外部からアクセス可能な電気的な接触がある場合に、それが、静電気を、マイクロ・エレクトロニック・コンポーネントに運ぶ可能性があるからであって、そのような静電気は、例えば、患者がプルオーバーを引き抜く際に生ずる可能性がある。
【００１５】
プロテーゼの可動性に悪い影響を与えることを避けるために、誘導コイルは、好ましくはフレキシブルである。
【００１６】
プロテーゼには、好ましくは、誘導コイルとの間の相互作用のための充電用コイルが設けられ、この充電用コイルは、プロテーゼから取り外されることが可能であり、かくして、プロテーゼ・システムをもたらすことになる。この場合には、誘導コイルは、充電用コイルの自然周波数にチューニングされ、それによって、交番電流が充電用コイルに加えられ、且つ誘導コイルの近傍の中へ移動されたとき、電流が誘導コイルの中で誘導され、エネルギー貯蔵装置を充電することになる。
【００１７】
充電用コイルに充電用電流を供給するため、充電用コイルは、少なくとも一本の充電用ケーブルを介して、電源に接続され、この電源は、プロテーゼに対するコントロール信号を充電用電流に加えるようにデザインされる。例として、コントロール信号は、充電用電流の強度を変化させることにより、加えられる。代替案として、高周波数の電流が、充電用電流に付加されることも可能である。充電用電流を周波数変調することもまた、可能である。
【００１８】
電源は、例えば、そのようなコントロール信号をプロテーゼに伝送するためにデザインされても良く、それは、プロテーゼからの動作パラメータを読むために、コマンドをコード化する。
【００１９】
もし、充電用コイルが、プロテーゼに対するインターロッキング接続のためにデザインされている場合には、特に信頼性の高い接続部が、誘導コイルと充電用コイルの間で維持される。これは、適切な幾何学的な形状を有する充電用コイルそれ自体により実現されることが可能である。代替案として、充電用コイルがケーシングにより取り囲まれることが可能であって、このケーシングは、プロテーゼに対するインターロッキング接続のためにデザインされる。
【００２０】
プロテーゼが、少なくとも一本の指を有する腕用プロテーゼであることが、特に好ましく、また、充電用コイルが、リングのように、指の周りを取り囲むようにデザインされることが、特に好ましい。この場合、充電用コイルが、ジュエリー・リングのように、指の内の一本の上に単純に被せられ、かくして、プロテーゼの上に確実に固定されることが可能である。代替案として、充電用コイルがアーム・リングの形態でホルダーに取り付けられることも、可能であり、このアーム・リングは、例えば、プロテーゼの腕用関節部充電用接続部の方向への径方向の動きにより、プロテーゼに反転可能に接続されることが可能である。
【００２１】
充電用コイルが、誘導コイルの強磁性のコンポーネントとの間の、特に誘導コイルのコアとの間の、相互作用のためにデザインされた磁石を有しているとき、特に容易に操作されることが可能であるプロテーゼ・システムが得られ、それによって、充電用コイルが、磁力の引き付け力に基づいて、プロテーゼに反転可能に取り付けられることが可能になる。この場合、充電用コイルは、誘導コイルの近傍の中へ移動されるだけでよい。それにより、磁石が誘導コイルの強磁性のコアを引き付け、誘導コイルが、圧力嵌めにより充電用コイルに接続される。この場合、磁石が、エネルギー及びデータの伝送挙動に影響を及ぼすことがない。
【００２２】
磁石は、特に好ましくは、磁石または充電用ケーブルが損傷を受ける前に、機械的な負荷によりプロテーゼから解放されようにデザインされる。例えば、もし、プロテーゼが、充電用コイルに接続されているときに、落下した場合、これが、プロテーゼまたは充電用コイルに対して損傷をもたらすことが無い。これに対して、従来技術に基づくプラグ及びソケット・システムの場合には、損傷の危険が生ずることであろう。
【００２３】
充電用コイルは、特に好ましくは、水密性であるように密封される。これは、水しぶきが掛かる恐れのある仕事の間であっても、プロテーゼを充電することを可能にする。
【００２４】
磁石が電源に接続された電磁石であることも、可能であり、この電源は、エネルギー貯蔵装置が一杯であるとき、磁石を非導通状態にするようにデザインされる。この場合、磁石は、誘導コイル及び充電用コイルを物理的に互いに近くにを維持するための、保持用の磁石として振る舞い、この保持用の磁石は、必要がないときには、スイッチが切られている。非導通状態の状態において、この電磁石は、好ましくも、強磁性の対象物を引き付けることが無い。ユーザーは、それ故に、チャージング・プロセスが完了したか否かについて、非常に容易に決定することが可能である。エネルギー貯蔵装置の充電の状態は、好ましくは、ＬＥＤ表示装置を介して表示される。
【００２５】
例えば、誘導コイルが、プロテーゼの指の上に特に容易に配置されることを可能にするために、誘導コイルは、好ましくはフレキシブルである。
【００２６】
電源は、好ましくは、誘導コイルが直ぐ近くに配置されていないとき、充電モードの間の交番磁場と比べて大幅に引き下げられた交番磁場が、秒の大きさのオーダーの予め定められた時間インターバルで、作り出されるようにデザインされる。この交番磁場が誘導コイルにより検知されたとき、負荷変調回路が、回路のインピーダンスを、予め定められたやり方で変更する。この変更されたインピーダンスのフィードバックは、電源によりまたはそれに接続されたコントローラにより検知され、スイッチングが生じて、充電用交番磁場が作り出される。関係するコンポーネントは、誘導コイル及び充電用コイルが互いに直ぐ近くにあるときのみに、充電用交番磁場が形成されるようにデザインされる。安全対策として、これは、例えば、心臓のペースメーカーを付けている人に対して、充電用交番磁場が害を及ぼすことを防止する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明に基づくプロテーゼを備えた本発明に基づくプロテーゼ・システムを示している。
【図２】図２は、代替的なプロテーゼ・システムを示していて、このプロテーゼ・システムでは、充電用コイルが指に取り付けられている。
【図３】図３は、本発明に基づくプロテーゼのための、充電用コイル及び誘導コイルを示している。
【図４】図４は、コアを有する誘導コイルを備えた本発明に基づくプロテーゼの指を示している。
【図５】図５は、コアの無い誘導コイルを備えた本発明に基づくプロテーゼの指を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態の一つの例が、以下のテクストにおいて、添付図面を参照しながら、より詳細に説明される。
【００２９】
図１は、前腕プロテーゼの形態のプロテーゼ１０を示し、このプロテーゼは、充電可能な電池１２の形態のエネルギー貯蔵装置、及びケーブル１６により充電可能な電池１２に接続された電動モータ１４を有している。電動モータ１４は、引き出しケーブル１８を介して、指関節部充電用接続部２０を動作させることが可能である。代替案として、電動モータ１４は、関節部充電用接続部により指関節部充電用接続部に接続される。
【００３０】
充電可能な電池１２が、電気的なライン２２を介して充電用回路２４に接続され、この充電用回路それ自身は、電気的なワイヤ２６を介して誘導コイル２８と電気的に接触している。誘導コイル２８は、巻線３２の中心部に配置された強磁性のコア３０を有している。
【００３１】
誘導コイル２８が交番磁場の中に置かれたとき、電圧が巻線３２の中に誘導され、それが充電用回路２４により整流され、且つ予め定められた電圧に変えられる。このようにして整流された電流は、充電可能な電池１２に加えられ、かくして、充電可能な電池１２を充電する。コア３０は、誘導コイル２８の電気的な結合の程度を増大するために使用される。
【００３２】
充電用回路２４は、ワイヤ２６．１，２６．２及び誘導コイル２８とともに回路を形成する負荷変調回路２５を有している。この負荷変調回路は、この回路のインピーダンスを変調するようにデザインされている。これは、データが、マイクロコントローラ３６の中のデジタルデータ貯蔵装置３４から外界に伝送されることを可能にする。このマイクロコントローラは、負荷変調回路２５の一部である。例えば、負荷変調回路２５は、充電可能な電池１２の充電の状態をコード化し、これを外界へ伝送するために使用されることが可能である。
【００３３】
プロテーゼ１０の電気的なコンポーネントは、先に述べたように、ＰＶＣまたはシリコーンで作られた閉じられた水密性のアウター・ケーシング３８により取り囲まれ、このアウター・ケーシングは、水しぶきに対して電気的なコンポーネントを保護する。水密性が特に重要であるプロテーゼのために、アウター・ケーシング３８が完全に閉じられることが可能であり、その結果として、たとえプロテーゼ１０が水の中に浸漬された場合であっても、電気的なコンポーネントが濡れることがない。
【００３４】
プロテーゼは、充電器４０との間で相互作用を行い、この充電器は、充電用ケーブル４４を介して電源４６に電気的に接続された充電用コイル４２を有している。
【００３５】
動作の間に、交番電流が充電用コイル４２の中を流れ、充電用コイル４２の中に交番磁場を作り出す。充電用コイル４２が誘導コイル２８の十分に近くに移動されたとき、かくして、交番電流が、先に述べたように、誘導コイル２８の中に誘導される。この目的のために、充電用コイル４２が、誘導コイル２８の共鳴周波数で、交番電流で動作される。充電用コイル４２及び誘導コイル２８は、共鳴するように再調整される。もし、二つのコイルの間の結合が変化した場合には、システムが、予め定められた作業領域の中で再調整され、それによって、エネルギー伝送及びデータ伝送が常に選択可能であるようになる。
【００３６】
誘導コイル２８の近傍に充電用コイル４２を取り付けるために、磁石５０が充電用コイル４２の巻線４８の中心部に配置される。充電用コイル４２が誘導コイル２８の近くに来たとき、磁石５０がコア３０を引き付け、かくして、誘導コイル２８及び充電用コイル４２を互いの上に固定する。この場合には、磁石５０の強さが選択され、それによって、磁石５０とコア３０の間の接続部が、充電用ケーブル４４と充電用コイル４２の間機械的な接続部よりも弱くなり、それによって、張力が充電用ケーブル４４に加えられたとき、損傷される可能性が生ずる前に、磁石が、取り外されようになっている。
【００３７】
図２は、代替的なプロテーゼ・システムを示す。このプロテーゼ・システムは、誘導コイル２８が親指の形態で、指５２の中に配置されている点で、図１に示されたプロテーゼ・システムとは異なっている。充電用コイル４２は、それが、指５２の上に被せられることが可能であり、且つ、リングのように、その周りを取り囲むことが可能であるようにデザインされている。これは、電気エネルギーが、特にシンプルな且つ機能的に信頼性の高いやり方で、充電可能な電池１２に伝送されと言う事を確保する。
【００３８】
図３は、充電用コイル４２、誘導コイル２８、及び充電用コイル２８のコア３０を示す。
【００３９】
図４は、指５２の概略図を示し、この指は親指ではなく、その中に、コア３０を有している誘導コイル２８が、前方の二つの指セクションの領域の中に配置されている。充電用コイル７２は、指５２の上に被せられることにより、指５２に対してインターロッキングの状態で接続される。コード・コイル４２が、磁石５４，５６をコード・コイル４２の両端のそれぞれに取り付けることにより、軸方向に固定されることが可能であり、それによって、この場合に形成される磁場がそれ自身をコア３０に揃えるようになる。充電用コイル４２は、指５２の第一指関節部充電用接続部と第二指関節部充電用接続部の間の距離に対応する幅Ｂを有している。誘導コイル２８の幅は、充電用コイル４２の幅Ｂと比べて僅かに、例えば１０から２０％程度、大きい。
【００４０】
図５は、その幅が充電用コイル４２の幅Ｂよりも２０％超大きい、コアの無いフレキシブルな誘導コイル２８を示す。このより大きな幅は、コア３０が無いことを、少なくとも部分的に補償すること可能にする。
【符号の説明】
【００４１】
１０…プロテーゼ、１２…充電可能な電池、１４…電動モータ、１６…ケーブル、１８…引き出しケーブル、２０…指関節部充電用接続部、２２…ライン、２４…充電用回路、２５…負荷変調回路、２６．１，２６．２…ワイヤ、２８…誘導コイル、３０…コア、３２…巻線、３４…デジタルデータ貯蔵装置、３６…マイクロコントローラ、３８…アウター・ケーシング、４０…充電器、４２…充電用コイル、４４…充電用ケーブル、４６…電源、４８…巻線、５０，５４，５６…磁石、５２…指、Ｂ…幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2010518926.tif 000009
2010518926.tif 000010
2010518926.tif 000011
2010518926.tif 000012
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