(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子的に制御可能な人工装具と、遠隔保守装置とを有するシステムであって、前記人口装具は、運動データを検出し、制御データを前記人工装具に出力するためのコントローラ（１１）を有し、前記遠隔保守装置（２０）には、第１のデータ伝送装置（２１）が設けられ、前記第１のデータ伝送装置は、前記人工装具のコントローラと双方向で接続され、前記遠隔保守装置には、第２のデータ伝送装置が設けられ、それを通して運動データおよび／または制御データが、遠くに位置する遠隔制御ユニット（２３）に伝送され、前記第２のデータ伝送装置（２２）は、前記遠くに位置する遠隔制御ユニットからのデータを受信可能であり、前記遠隔保守装置には、運動データおよび／または制御データを記憶するための記憶装置が設けられ、前記遠隔に位置する遠隔制御ユニットは、データ伝送ネットワークを介して前記第２のデータ伝送装置に接続される、システム。
【請求項２】
予め設定されたプログラムに依存して、運動データおよび／または制御データの評価および／または伝送を制御するコントローラ（２４）を特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
１つまたはそれ以上の充電可能な電池を含む人工装具（１）と、人工装具が装置（２０）に接続されたときに電池を充電するための装置（２７）を含む遠隔保守装置（２０）とを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
人工装具内に設けられた時計との同期を可能にするための外部制御可能な時計（２５）を特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
人工装具に関するデータを表示し、コマンドを入力するための表示／入力ユニット（２６）を特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
運動データおよび／または制御データがデフォルトデータから逸脱したときにコントローラが第２のデータ伝送装置（２２）を介して遠隔制御ユニット（２３）と通信を開始するように設計されたコントローラを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
電子的に制御可能な人工装具の遠隔保守の方法であって、
ａ）  人工装具が、予め設定された時間期間にわたって検出した人工装具の動作を特徴付けるデータを記憶および評価装置を含む遠隔保守装置（２０）に伝送するステップと、
ｂ）  記憶および評価装置に記憶されたデータに、データ伝送ネットワーク経由で遠隔制御ユニット（２３）を介して、アクセスするステップと、
ｃ）  検出されたデータを査定し、必要なときには更新するステップと、
ｄ）  更新したデータを、データ伝送ネットワーク経由で記憶および評価装置に伝送するステップと、
ｅ）  更新したデータを記憶および評価装置（２０）から人工装具に伝送するステップとを含む、方法。
【請求項８】
電話ネットワークを介して行なわれる遠隔保守を特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記遠隔保守装置は、前記検出されたデータがデフォルトデータから逸脱したときに遠隔制御ユニット（２３）と通信を開始することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記人工装具が、予め設定された時間期間にわたる運動データを検出し、これらの運動データが、記憶および評価装置において評価され、人工装具の動作を特徴付けるデータが運動データを使って修正される、請求項７から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
ステップａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）、およびｅ）が、人工装具が取り外されたときに行なわれることを特徴とする、請求項７から請求項１０のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は、電子的に制御可能な人工装具を遠隔保守するための装置と方法とに関する。
【０００２】
電子的に制御可能な人工装具は、Med. Orth. Tech. 177（1997）の第３１頁から第３５頁で示されているように、たとえば、人工膝関節を備えた脚用人工装具の形で知られる。これらの人工装具では、人工装具装着者の動きを特徴付ける運動データに依存して、制御パラメータが決定され、プログラムされる。しかし、最適な歩行パターンに制御データを設定するためには、整形外科技術者が、人工装具をつけて歩いている患者を観察し、その観察に依存して、制御パラメータを設定する必要がある。そうすることで、人工装具は観察の間に決められた最適な制御データで制御されるのである。
【０００３】
人工装具を日常的に使用しているときに、人工装具の装着者の歩行習性に変化が起こり得るという点において問題がある。たとえば人工装具の装着者の体重が変化した結果、または装着者が他の靴をはいたとき歩行パターンが変化する。そうなると、人工装具はもはや最適に設定されてはいず、人工装具の装着者は快適に歩くために整形外科技術者に人工装具を新しく設定してもらわなければならない。このことは時間をとり、また人工装具の装着者にとって問題である。
【０００４】
この発明の課題は、電子的に制御可能な人工装具の保守と再設定を簡素化する装置と方法を提供することである。
【０００５】
この課題は請求項１に記載の装置と請求項７に記載の方法によって解決される。この発明のさらなる発展が、従属請求項に示される。
【０００６】
この発明のさらなる特徴および利点が図面による実施例の説明によって示される。
【０００７】
【詳細な説明】
図１で見ることができるように、人工装具１はよく知られた腿部２と、下部脚部３と両部を接続する膝関節４とを含む。下部脚部３は下部脚管６を備えた脛部５と、そこに取付けられた足部７とを含む。
【０００８】
足部７は軽快な歩みを可能にするため図示しない板ばねを含む。膝関節４は液圧ピストンシリンダ装置８の形の減衰要素を含む。脚用人工装具はまた運動と力を測定するいくつかのセンサを有する。膝関節４は、人工装具の装着者が動いている間の膝の角度を記録する膝角度センサを有する。足裏領域または脛部５もしくは下部脚管６には、人工装具で歩いているときに生じる力を記録する力センサがある。機能性に依存して、脛部５には５個の加速度センサがある。
【０００９】
膝関節４の屈曲反応を制御するために、上述のセンサから信号を受取るいくつかの入力Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4を有する制御装置１１が設けられる。加えて、制御装置１１は、実時間時計（図示せず）と、データメモリおよびマイクロプロセッサユニット１２とを含み、その中では、人工装具の装着者の動きの予め設定された時間にわたって、以下で運動データと称する測定されたセンサ信号が記憶され、加えて、たとえば人工装具の動作を制御するための制御パラメータの形で、制御データが記憶される。制御装置は出力Ａを通して膝関節のピストンシリンダ装置８に連結され、これを通して制御データはピストンシリンダ装置に送られる。さらに制御装置はインターフェイス１３を通して以下で説明される遠隔保守のための装置に連結される。運動データおよび制御データの遠隔保守のための装置とのやり取りはインターフェイス１３を介して行なわれる。
【００１０】
コントローラ１１は人工装具の装着者の体に取付けられる、例を挙げると、コントローラ１１は人工装具そのものに組込まれるか、または人工装具の装着者の体にベルトで巻付けられる。義足はまたここでは図示されていない充電式の電池を含む。
【００１１】
コントローラに記憶された制御データは、人工装具の装着者の歩き方を観察した後に整形外科技術者により人工装具の初期設定に固定される。
【００１２】
図２は、図１で説明された義足を遠隔保守するための、この発明に従った遠隔保守装置２０または結合ステーションを示す。遠隔保守装置２０は、人工装具コントローラ１１の接続と、人工装具の制御データおよび運動データの収集と、データの評価と処理とを可能にし、必要であればデータネットワークを介してデータを外部から更新し、補正されたデータを人工装具のコントローラ１１にフィードバックする。この目的のために、遠隔保守装置２０はインターフェイス２１を含み、これを通してコントローラ１１は遠隔保守装置２０に連結可能であり、さらにこれを通して運動データのみならず制御データも規定の伝送プロトコルに従って装置２０とコントローラ１１間の両方向に伝送可能である。加えて、遠隔データ伝送装置２２が設けられ、運動データおよび／または制御データを電話ネットワークなどのデータネットワークを介して、外部の、遠くに位置する遠隔制御ユニット２３に伝送する。遠隔データ伝送装置２２はモデムあるいはＩＳＤＮカードとして設計されている。遠隔制御ユニット２３はたとえばデータネットワークに連結されているＰＣである。
【００１３】
遠隔保守装置２０はまた、中心制御およびデータ記憶装置として機能するマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）２４を含む。ＭＣＵ２４はインターフェイス２１および遠隔データ伝送装置２２を制御し、運動データおよび制御データを記憶する。加えてＭＣＵ２４はデータを処理するための１つまたはそれ以上の予め選択可能なプログラムを含む。ＭＣＵ２４はまた、時間を人工装具のコントローラ１１内の実時間時計と合せるために、たとえばラジオ時計等という、外部から制御された時計２５と連結されている。運動データおよび／または制御データの表示、または評価、さらにコマンドおよび／またはデータの入力を可能にするために制御および表示パネル２６がある。遠隔保守装置はまたパワーパック２４の形の電流または電力供給源とも連結されており、これは、人工装具がインターフェイス２１を介して遠隔保守装置２０に接続されているとき、人工装具１のための待機電力供給を可能にし、および／または人工装具の充電可能な電池を充電することもできる。
【００１４】
人工装具の装着者の自宅で設定できるＰＣ、または説明されたような適切な要素を有するラップトップの形の持ち運び可能なコンピュータを、遠隔保守装置２０として使用できる。遠隔制御ユニット２３は便宜上、整形外科技術者が使用する施設に設置され、その技術者により操作される。
【００１５】
ＭＣＵ２４に記憶されたプログラムによって、遠隔制御ユニット２３およびデータネットワークを通した人工装具の遠隔サービスが可能となる。このプログラムの機能モジュールを以下でその動作により説明する。
【００１６】
この発明に従った遠隔保守装置２０の動作とその手順は下記のようなものである：自宅で人工装具を取り外した後、人工装具の装着者は人工装具のコントローラ１１を遠隔保守装置２０に接続する。人工装具が遠隔保守装置２０に接続されている間、これはパワーパック２７によって電力を供給され、および／または電池は充電される。人工装具のコントローラ１１はそのとき予め規定された時間にわたって記録された現在の制御パラメータと運動データとを遠隔保守装置２０に伝送する。遠隔制御ユニット２３と遠隔保守装置２０との間のデータネットワークを介した通信は、人工装具の装着者自身が制御および表示パネル２５を通して適切なコマンドを入力することによって開始されるか、または、遠隔保守装置２０が前もって設定された時間にＭＣＵ２４を通して、遠隔制御ユニット２３と通信を始めることによって開始される。代わりに、遠隔制御ユニット２３が予め設定された時間に遠隔保守装置２０と通信を始めることもできる。
【００１７】
遠隔制御ユニット２３との接続が設定された後、人工装具は予め設定された識別データによって検出され、特定される。人工装具のコントローラによって伝送された運動データおよび制御データは遠隔保守装置２０に記憶され、予備の評価を受ける。整形外科技術者は、遠隔制御ユニット２３を介して、遠隔保守装置２０に記憶された運動データおよび制御データにアクセスすることができ、そして遠隔データ伝送装置２２を通して、データを評価し、データにより予め規定された動作を行ない、特に、制御データ、すなわち人工装具の制御パラメータを更新し、したがって、それを訂正することができる。これらの更新されたまたは新しい制御データは、インターフェイス２１を介して、人工装具のコントローラ１１に伝送される。
【００１８】
ＭＣＵ２４に以下のモジュールおよび／または機能として記憶された遠隔保守プログラムは、人工装具から装置へおよび装置から外の受信器への、および逆方向へのデータ伝送という、上で説明された基本原理に加えて行なわれる。たとえば人工装具は装置２０でパワーパック２７を通して随意に電力供給を受けることができ、同時に電池を後の使用のために充電することができる。運動データを前もって評価することができ、それによって人工装具の時計とラジオ時計の差も考慮される。停電時には、人工装具の時計を合せることができる。予め設定された時間間隔でプログラムは人工装具のデータすべての完全な記憶を行ない、これがバックアップとして働く。整形外科技術者はコード番号を入力した後、データネットワークを通じてアクセスすることによって、人工装具の動作状態およびその利用率についての情報を求めることができる。遠隔保守プログラムそのものが人工装具に欠陥を見つけたときにのみ、データ伝送装置が遠隔制御ユニット２３に報告をするという便宜もある。
【００１９】
遠隔保守装置２０で、つまり人工装具の外で、運動データおよび制御データを記録することによって、オフラインで、つまり人工装具が遠隔保守装置２０に接続されていない状態で、歩行と活動の分析を行なうことが可能になる。遠隔保守装置２０に運動データおよび／または制御データを記憶することによって、現在の運動データおよび制御データを伝送した後、人工装具が遠隔保守装置２０から取り外されたとき、データを遠隔制御ユニット２３とやり取りすることも可能になる。人工装具の装着者が人工装具を取り外さず、人工装具を装着したまま、査定と、必要なときには訂正も行なわれている間に制御データおよび／または運動データが遠隔保守ユニット２３に送られるというオンラインの遠隔保守もまた可能である。人工装具が装着された後、人工装具の装着者が自分で調節できるように、制御および表示パネルを使って装着者に何か欠陥を知らせることが可能である。
【００２０】
すなわち、これは、上で説明された遠隔保守の装置と手順によれば、人工装具の装着者が歩行時の人工装具を調節してもらうために整形外科技術者のところへ行く必要なしに、義足を遠隔保守できるということを意味する。
【００２１】
さらなる実施例では、遠隔制御ユニット２３は、１つまたは２つ以上の人工装具の遠隔保守に使用できるように設計されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  人工膝関節と適切なコントローラを備えた脚用人工装具の概略図である。
【図２】  電子的に制御可能な人工装具の遠隔保守をするためのこの発明に従った装置の概略図である。
【図１】
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【図２】
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