DE102008015388A1 - System particularly for use with embedded energy storage for prosthesis systems of upper extremities, has orthopedic device, particularly prosthesis, which has storage device for electrical energy - Google Patents

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Abstract

The system has an orthopedic device, particularly prosthesis, which has a storage device (3) for electrical energy and a contact surface for an electrical contact with a loading device. The loading device is retained at an orthopedic device (1) in a force fit manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein System mit einer orthopädischen Einrichtung, insbesondere Prothese, die eine Speichereinrichtung für elektrische Energie und zumindest eine Kontaktfläche für einen elektrischen Kontakt mit einer Ladeeinrichtung aufweist, sowie einer dazugehörigen Ladeeinrichtung.The The invention relates to a system with an orthopedic device, in particular Prosthesis containing a storage device for electrical energy and at least a contact surface for one having electrical contact with a charging device, as well as a associated Charger.

Das System ist insbesondere für den Einsatz bei einem eingebauten Energiespeicher für Prothesensysteme der oberen Extremitäten geeignet.The System is in particular for the use with a built-in energy storage for prosthetic systems the upper extremities suitable.

Orthopädische Einrichtungen, insbesondere Prothesen und Orthesen, sind zunehmend mit Komponenten versehen, die Energie verbrauchen. Diese Komponenten können Motoren oder Sensoren oder sonstige Aktuatoren sein. Ebenfalls sind Mess- oder Sendeeinrichtungen möglich oder vorgesehen, die ebenfalls Energie, in der Regel elektrische Energie, benötigen, damit sie einwandfrei funktionieren.Orthopedic facilities, especially prostheses and orthoses, are increasingly with components provided that consume energy. These components can be motors or sensors or other actuators. Likewise, measuring or transmitting devices possible or provided, which is also energy, usually electric Energy, need so that they work properly.

Um solche orthopädischen Einrichtungen, insbesondere Prothesen, mit entsprechender Energie zu versorgen, können die Energiespeicher ausgewechselt werden. Dies hat zur Folge, dass diese Energiespeicher an leicht zugänglichen Orten untergebracht werden müssen, was den orthopädischen Gegebenheiten und Anforderungen nicht immer gerecht wird. Ebenfalls sind aufwendige Abdichteinrichtungen notwendig, um die Energiespeicher vor Feuchtigkeit zu schützen. Darüber hinaus ist das Auswechseln dieser Energiespeicher zeit- und kostenaufwendig.Around such orthopedic Devices, in particular prostheses, with appropriate energy to supply the energy storage be replaced. This has the consequence that this energy storage housed in easily accessible places Need to become, what the orthopedic conditions and requirements do not always meet. Likewise are elaborate Sealing devices necessary to protect the energy storage from moisture to protect. About that In addition, the replacement of energy storage is time consuming and costly.

Eine Alternative dazu ist die Ausgestaltung mit einem sogenannten Einbauakkumulator, der in der orthopädischen Einrichtung verbleibt und geladen wird, wenn die orthopädische Einrichtung abgelegt wird oder wenn dies notwendig ist. Bisherige Lösungen sehen einen Standardstecker vor, der durch eine mechanische Verriegelung formschlüssig an der orthopädischen Einrichtung, insbesondere im Prothesenschaft festgelegt ist. Hierzu ist es notwendig, dass der Stecker relativ tief in die orthopädische Einrichtung hineindringt, was erneut zu Restriktionen hinsichtlich der Anbringung der Stecker bzw. der Steckerbuchse führt. Ebenfalls kann die Steckerbuchse in Kontakt mit den Gliedmaßen treten, so dass der Tragekomfort verringert wird. Wird das Laden nach dem Ablegen der orthopädischen Einrichtung durchgeführt, besteht die Gefahr, dass aufgrund der mechanischen, in der Regel formschlüssigen Verriegelung die Steckverbindung beschädigt wird, wenn die orthopädische Einrichtung herunter fällt. Ebenfalls sind durch die tief eindringende geometrische Ausgestaltung die Gefahr einer Verschmutzung und ein dadurch verursachter Ausfall des Systems zu befürchten. Zum Ein- und Ausschalten des Akkumulators muss ein eigener Schalter eingesetzt werden, der in der orthopädischen Einrichtung untergebracht und an dieser abgedichtet werden muss.A Alternative to this is the embodiment with a so-called built-in accumulator, in the orthopedic Device remains and is loaded when the orthopedic device is filed or if necessary. See previous solutions a standard connector by a mechanical lock form-fitting at the orthopedic Device, in particular in the prosthesis is set. For this It is necessary that the plug is relatively deep in the orthopedic device which again restricts the attachment the plug or the socket leads. Also, the socket in Contact with the limbs occur, so that the wearing comfort is reduced. Will the loading after dropping the orthopedic Establishment performed, There is a risk that due to the mechanical, as a rule positive Locking the connector will be damaged if the orthopedic device falls down. Also due to the deep penetrating geometric design the risk of contamination and a resulting failure to fear the system. To turn the accumulator on and off must have its own switch be used, which housed in the orthopedic institution and must be sealed at this.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System bereitzustellen, dass die beschriebenen Nachteile verringert oder eliminiert.outgoing From this prior art, the invention is based on the object to provide a system that reduces the disadvantages described or eliminated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.According to the invention this Problem solved by a system having the features of claim 1. advantageous Embodiments and developments of the invention are described in the subclaims.

Das erfindungsgemäße System mit einer orthopädischen Einrichtung, insbesondere einer Prothese, die eine Speichereinrichtung für elektrische Energie und Kontaktflächen für einen elektrischen Kontakt mit einer Ladeeinrichtung aufweist, sowie einer Ladeeinrichtung, sieht vor, dass die Ladeeinrichtung an der orthopädischen Einrichtung kraftfschlüssig gehalten ist. Durch die rein kraftschlüssige Anordnung der Ladeeinrichtung an der orthopädischen Einrichtung kann eine besonders flache Ausgestaltung der elektrischen Verbindung gewählt werden, ohne dass die Gefahr eines Brechens der Steckverbindung besteht, da bei Überschreiten einer vorgegebenen Kraft die Kopplung zwischen der Ladeeinrichtung und der orthopädischen Einrichtung aufgelöst wird, so dass keine mechanische Beschädigung an der Ladeeinrichtung bzw. dem Ladestecker und der orthopädischen Einrichtung, insbesondere an einer Ladebuchse, befürchtet werden muss.The inventive system with an orthopedic Device, in particular a prosthesis, which is a storage device for electrical energy and contact surfaces for one having electrical contact with a charging device, as well as a Charging device, provides that the charging device to the orthopedic Device frictionally is held. Due to the purely frictional arrangement of the charging device at the orthopedic Device may have a particularly flat configuration of the electrical Connection selected be without the risk of breaking the connector exists, because when crossing a predetermined force, the coupling between the charging device and the orthopedic Institution is dissolved, so no mechanical damage at the charging device or the charging plug and the orthopedic Device, especially on a charging socket, to be feared got to.

Bevorzugt ist die Ladeeinrichtung an der orthopädischen Einrichtung über einen Magneten gehalten, bevorzugt einen Permanentmagneten, der vorzugsweise in der Ladeeinrichtung angeordnet ist, während in dem korrespondierenden Bereich an der orthopädischen Einrichtung ein ferromagnetisches Material eingebaut ist, das dazu führt, dass über den Permanentmagneten der Ladestecker im Bereich der Kontaktflächen an der orthopädischen Einrichtung gehalten wird. Wird durch äußere Einflüsse die Haltekraft des Magneten überschritten, löst sich die Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung bzw. dem Ladestecker und der orthopädischen Einrichtung, ohne dass Schäden an den beiden Systemkomponenten auftreten. Durch den Wegfall der mechanischen, formschlüssigen Verriegelung ist es möglich, sowohl die Anschlussstellen im Bereich der orthopädischen Einrichtung als auch den Ladestecker der Ladeeinrichtung flach zu bauen, so dass es möglich ist, ein solch flaches Kontaktelement in Gestalt einer Ladebuchse beliebig innerhalb der orthopädischen Einrichtung anzuordnen. Insbesondere bei Prothesen ist es dadurch möglich, dass die Ladebuchse unmittelbar oberhalb des Stumpfes angeordnet werden kann, da sie nur minimale Erhöhungen innerhalb des Prothesenschaftes verursacht.Preferably, the charging device is held on the orthopedic device via a magnet, preferably a permanent magnet, which is preferably arranged in the charging device, while in the corresponding region of the orthopedic device, a ferromagnetic material is installed, which leads to the fact that the charging plug via the permanent magnet is held in the area of contact surfaces at the orthopedic facility. If the holding force of the magnet is exceeded due to external influences, the connection between the charging device or the charging plug and the orthopedic device is released, without causing any damage to the two system components. By eliminating the mechanical, positive locking, it is possible to construct both the connection points in the orthopedic device as well as the charging connector of the charger flat, so that it is possible to arrange such a flat contact element in the form of a charging socket arbitrarily within the orthopedic device , In particular, in prostheses, it is possible that the charging socket can be located immediately above the stump, as they only minimal increases within the Pro caused.

Zur Beibehaltung einer möglichst geringen Bauhöhe ist es vorgesehen, dass die Kontaktflächen auf einer Leiterplatte angeordnet sind, die im Wesentlichen eben orientiert ist, so dass eine flächige Ausgestaltung des Bereiches innerhalb der orthopädischen Einrichtung erreicht wird, der als Ladebuchse vorgesehen ist.to Keeping one as possible low height It is envisaged that the contact surfaces on a circuit board are arranged, which is oriented substantially planar, so that a flat design of the area within the orthopedic facility which is intended as a charging socket.

Um die Zuordnung der Kontaktflächen zu der Ladeeinrichtung bzw. dem Ladestecker zu ermöglichen und zu erleichtern, ist es vorgesehen, dass um die Kontaktflächen herum eine Erhebung ausgebildet ist, die der Kontur der Ladeeinrichtung im Wesentlichen entspricht. Wenn dann die Ladeeinrichtung oder der Ladestecker innerhalb der Erhebung aufgesetzt wird, kann eine elektrische Kontaktierung zwischen der Ladeeinrichtung und den Kontaktflächen bewirkt werden. Diese Erhebung muss nicht umlaufend ausgebildet sein, sondern kann auch aus verschiedenen Teilerhebungen ausgebildet sein, die so angeordnet sind, dass eine fehlerfreie Zuordnung von Ladeeinrichtung zu den Kontaktflächen möglich ist.Around the assignment of the contact surfaces to allow the charging device or the charging plug and to facilitate, it is provided that around the contact surfaces around a survey is formed, the contour of the charging device essentially corresponds. If then the charging device or the Charging plug is placed within the collection, can be an electrical Contact between the charger and the contact surfaces causes become. This survey does not have to be revolving, but can also be formed from various partial surveys, the are arranged so that an error-free allocation of charging device to the contact surfaces is possible.

Die Erhebung bzw. die Erhebungen sind vorzugsweise nicht rotationssymmetrisch ausgebildet oder angeordnet, so dass im Rahmen einer Poka-Yoke-Ausgestaltung eine stets korrekte und fehlerfreie Kontaktierung erreicht wird.The Survey or the surveys are preferably not rotationally symmetrical trained or arranged so that as part of a poka-yoke design always correct and error-free contacting is achieved.

An der Ladeeinrichtung oder dem Ladestecker sind Kontaktstifte ausgebildet, die korrespondierend zu den Kontaktflächen angeordnet sind, um eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Ladestecker und der Ladebuchse zu bewirken. Die Kontaktflächen sind korrosionsfest ausgebildet, um eine Verminderung der Leitfähigkeit durch eine Korrosionsschicht zu vermeiden. Die Kontaktstifte sind bevorzugt federnd innerhalb der Ladeeinrichtung bzw. innerhalb des Ladesteckers gelagert, um eine gleichbleibende Kontaktkraft und eine sichere elektrische Kontaktierung bereitzustellen.At the charging device or the charging plug are formed contact pins, which are arranged corresponding to the contact surfaces to an electrical Contact between the charging plug and the charging socket to effect. The contact surfaces are corrosion resistant to a reduction in conductivity by avoiding a corrosion layer. The contact pins are preferably resilient within the charging device or within the Charging plug stored to a constant contact force and to provide a secure electrical contact.

Neben einer reinen elektrischen Kontaktierung ist es vorgesehen, dass zumindest eine Kontaktfläche als eine Schnittstelle zum Datenaustausch der Ladeeinrichtung oder einer anderen externen Komponente ausgebildet ist. Diese Schnittstelle kann als ein Kontakt ausgebildet sein, über den eine Kodierung der Energiespeichereinheit bzw. des Akkumulators und des dazugehörigen Ladegerätes erfolgt. Nur wenn der Akkumulator die passende Ladeeinrichtung und die Ladeeinrichtung den passenden Akkumulator erkennt und abgeglichen wird, dass beide Komponenten aufeinander abgestimmt sind, wird elektrische Energie den Kontaktflächen zugeführt, um den Akkumulator zu laden. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Einbauakkumulator fehlerhaft geladen wird und beschädigt wird oder explodiert, was zu Verletzungen an dem Träger der orthopädischen Einrichtung führen könnte. Grundsätzlich sind die Kontakte der Kontaktflächen und der Ladeeinrichtung spannungsfrei und werden nur dann eingeschaltet, wenn die Energiespeichereinrichtung und die Ladeeinrichtung korrekt kontaktiert sind und sich gegenseitig erkannt haben. Weitere Kontakte ermöglichen eine Kommunikation zwischen dem Akkumulator und externen Komponenten, so dass über diese Schnittstelle alle zur Ladung notwendigen Parameter zur Verfügung gestellt werden können. Die dazu notwendigen Parameter sind innerhalb des Einbauakkumulators abgelegt und werden bei Bedarf an das entsprechende Ladegerät bzw. entsprechende Ladeeinrichtung abgegeben.Next a pure electrical contact, it is provided that at least one contact surface as an interface for data exchange of the charging device or another external component is formed. This interface may be formed as a contact via which a coding of the Energy storage unit or the accumulator and the associated charger is done. Only if the accumulator the right charging device and the charging device recognizes and matches the appropriate accumulator that both Components are matched, becomes electrical energy the contact surfaces fed to to charge the accumulator. This will prevent that the built-in battery is incorrectly charged and damaged or explodes, causing injury to the wearer of the orthopedic Lead institution could. in principle are the contacts of the contact surfaces and the charging device without voltage and are only then turned on, if the energy storage device and the charging device are correct are contacted and have recognized each other. further contacts enable a communication between the accumulator and external components, so that over This interface provided all the parameters necessary for charging can be. The necessary parameters are within the built-in accumulator are stored and if necessary to the appropriate charger or appropriate Charging device delivered.

Weiterhin ist vorgesehen, dass ein Ein/Aus-Schalter unterhalb der Kontaktflächen angeordnet ist und innerhalb der Ladebuchse integriert ist. Bevorzugt ist der Ein/Aus-Schalter als Kraftsensor ausgebildet, der mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist, die ebenfalls innerhalb der Ladebuchse oder in dem Energiespeicher integriert ist. Ein in die Ladebuchse eingebauter Mikrocontroller misst den Widerstand des Kraftsensors und wertet diesen aus. Wenn der aufgebrachte Druck einen bestimmten Wert für eine gewisse Zeit übersteigt, wird die Ausgangsspannung ein- bzw. ausgeschaltet. Auf diese Weise kann durch minimale mechanische Bewegungen eine Schaltfunktion realisiert werden, ohne dass ein separater Schalter an der orthopädischen Einrichtung vorgesehen und eingebaut werden muss. Ebenfalls wird dadurch die Bauhöhe kaum beeinträchtig.Farther it is provided that an on / off switch arranged below the contact surfaces is and is integrated within the charging socket. Preferably, the On / off switch designed as a force sensor, which is connected to an evaluation device is also within the charging socket or in the energy storage is integrated. A built-in charge socket microcontroller measures the resistance of the force sensor and evaluates it. If the applied pressure exceeds a certain value for a certain time, The output voltage is switched on or off. In this way can be realized by minimal mechanical movements a switching function Be without a separate switch on the orthopedic Device must be provided and installed. Also will thereby the height hardly affected.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Rückmeldungseinrichtungen vorgesehen sind, die ein akustisches, optisches oder haptisches Signal aussenden, um so eine Rückmeldung an den Benutzer zu ermöglichen. Ein solches Rückmeldungssignal kann beim Ein- bzw. Ausschalten der Ausgangsspannung erfolgen. Ebenfalls kann eine Ladezustandsanzeige an der orthopädischen Einrichtung, insbesondere zwischen den Kontaktflächen angeordnet sein, um anzuzeigen, in welchem Ladezustand sich der Energiespeicher befindet. Als akustisches Signal können Einzeltöne vorgesehen sein, als haptisches Signal kann eine Vibration auf das System ausgeübt werden. Die Rückmeldungseinrichtungen können auch von anderen Steuerungseinrichtungen verwendet und ausgelöst werden, soweit dies sinnvoll ist. Dazu ist eine Kommunikationsschnittstelle zu den anderen Steuerungen vorgesehen.A Development of the invention provides that provided feedback devices are those that emit an acoustic, visual or haptic signal, so a feedback to allow the user. Such a feedback signal can be done when switching on or off the output voltage. Also may be a charge status indicator on the orthopedic device, in particular between the contact surfaces be arranged to indicate in which state of charge is the Energy storage is located. As an acoustic signal single tones can be provided As a haptic signal, a vibration can be exerted on the system. The feedback devices can also used and triggered by other control devices, as far as this makes sense. This is a communication interface provided for the other controls.

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:following is based on the attached figures an embodiment the invention explained in more detail. It demonstrate:

1 – eine schematische Gesamtdarstellung einer Protheseneinrichtung; 1 - A schematic Gesamtdarstel development of a prosthetic device;

2 – Detaildarstellungen einer Ladebuchse und eines Ladesteckers; sowie 2 - Details of a charging socket and a charging plug; such as

3 – eine Schnittdarstellung durch ein System in schematischer Darstellung. 3 - A sectional view through a system in a schematic representation.

Die 1 zeigt eine orthopädische Einrichtung 1 in Gestalt einer Prothese mit einem Unterarmschaft 2, der zur Aufnahme eines Unterarmstumpfes dient. An dem distalen Ende des Unterarmschaftes 2 ist eine Prothesenhand angeordnet, die mit Antrieben versehen sein kann, die myoelektrisch angesteuert werden. Innerhalb des Prothesenschaftes 2 sind Energiespeichereinrichtungen 3 in Gestalt von Akkumulatoren fest eingebaut, so dass keine Einrichtungen zum Zugänglichmachen der Akkumulatoren 3 notwendig sind. Die Akkumulatoren 3 sind flach ausgebildet und an dem Prothesenschaft 2 eng anliegend befestigt. Die Akkumulatoren 3 können an jeder geeigneten Stelle des Prothesenschaftes 2 befestigt sein und auch strukturelle Aufgaben innerhalb des Prothesenschaftes 2 übernehmen, beispielsweise wenn sie in den Prothesenschaft 2 einlaminiert sind. Von den Akkumulatoren 3 führen Leitungen 4 zur Prothesenhand, um Energie oder Informationen zu transportieren. In den Akkumulatoren 3 können ebenfalls Steuereinrichtungen oder Auswerteeinrichtungen angeordnet oder integriert sein, um Daten von der Prothesenhand auszuwerten und zu verarbeiten oder um Informationen über den Ladezustand und den Typ der Akkumulatoren 3 auszusenden oder zu übermitteln.The 1 shows an orthopedic device 1 in the form of a prosthesis with a forearm shaft 2 which serves to accommodate a forearm stump. At the distal end of the forearm shaft 2 a prosthetic hand is arranged, which may be provided with drives that are myoelectrically driven. Within the prosthesis shaft 2 are energy storage devices 3 In the form of accumulators permanently installed, so that no facilities for making the accumulators available 3 necessary. The accumulators 3 are flat and on the prosthesis stem 2 attached tightly. The accumulators 3 can be at any suitable location of the prosthetic socket 2 be attached and also structural tasks within the prosthesis stem 2 take over, for example, if they are in the prosthesis socket 2 are laminated. From the accumulators 3 lead lines 4 to the prosthetic hand to transport energy or information. In the accumulators 3 Control devices or evaluation devices may also be arranged or integrated in order to evaluate and process data from the prosthesis hand, or information about the state of charge and the type of the rechargeable batteries 3 send or transmit.

Ebenfalls ist an dem Prothesenschaft 2 eine Ladebuchse 5 befestigt, die über ein Kabel 6, insbesondere ein Flachbandkabel, mit den Energiespeichereinrichtungen 3 und den gegebenenfalls daran angeordneten oder darin integrierten Rechnereinheiten verbunden werden kann. An der Ladebuchse 5 sind Kontaktflächen ausgebildet, die im Zusammenhang mit der 2 näher erläutert werden. Noch nicht dargestellt ist eine Ladeeinrichtung 7 zum Zuführen von Informationen und elektrischer Energie, durch die das System komplettiert wird.Also on the prosthesis stem 2 a charging socket 5 attached via a cable 6 , in particular a ribbon cable, with the energy storage devices 3 and the optionally arranged thereon or integrated therein computer units can be connected. At the charging socket 5 are formed contact surfaces, in connection with the 2 be explained in more detail. Not yet shown is a charging device 7 for supplying information and electrical energy that completes the system.

In der 2 ist in Draufsicht eine Ladebuchse 5 mit einem Teil des Kabels 6 in der unteren Abbildung dargestellt, während in der oberen Abbildung eine Ladeeinrichtung 7 in Gestalt eines Ladesteckers 70 mit einem Teil eines Kabels 73 dargestellt ist. Die Ladebuchse 5 weist einen im Wesentlichen ebenen Grundkörper 50 auf, an dem eine nicht rotationssymmetrische Erhebung 51 in Eiform angeordnet ist. Innerhalb der Erhebung 51, die als eine Umrandung ausgebildet ist, befinden sich fünf Kontaktflächen 52, die eine ebene Oberfläche aufweisen. Die Kontaktflächen 52 schließen entweder bündig mit der Oberfläche innerhalb der Erhebung 51 ab oder bilden leichte Vertiefungen oder Erhöhungen aus. Statt einer umlaufenden Erhebung 51, wie sie in der 2 dargestellt ist, können auch nur abschnittsweise Erhebungen oder Ausrichtelemente an der Ladebuchse 5 bzw. dem Grundkörper 50 angeordnet oder ausgebildet sein.In the 2 is in top view a charging socket 5 with a part of the cable 6 shown in the figure below, while in the upper figure a charging device 7 in the form of a charging plug 70 with a part of a cable 73 is shown. The charging socket 5 has a substantially planar body 50 on, on which a non-rotationally symmetrical elevation 51 arranged in egg shape. Within the survey 51 , which is formed as a border, there are five contact surfaces 52 which have a flat surface. The contact surfaces 52 close either flush with the surface within the elevation 51 or form slight depressions or elevations. Instead of an encircling survey 51 as they are in the 2 is shown, only in sections elevations or alignment elements on the charging socket 5 or the main body 50 be arranged or formed.

Korrespondierend zu der Formgebung der Erhebung ist die Form der Ladeeinrichtung 7 in Gestalt eines Ladesteckers 70 ausgebildet. An dem Ladestecker 70 ist das Ladekabel 73 und gegebenenfalls ein weiteres Kabel zur Datenübermittlung befestigt. Die Kontur des Ladesteckers 70 entspricht im Wesentlichen der Kontur der Erhebung 51. An dem Ladestecker 70 sind Kontaktstifte 72 ausgebildet, die korrespondierend zu den Kontaktflächen 52 der Ladebuchse 5 angeordnet sind. Die Erhebung 51 an der Ladebuchse 5 dient nicht zur Befestigung des Ladesteckers 7, sondern erleichtert die korrekte Zuordnung der Kontaktstifte 72 zu de Kontaktflächen 52. Die Ladebuchse 5 kann als ein integrales Bauteil ausgebildet sein, das in dem Prothesenschaft 2 eingesetzt und daran befestigt wird. Bevorzugt ist die Ladebuchse 5 wasserdicht ausgebildet, so dass die elektrischen Kontakte gegenüber Umwelteinflüssen unempfindlich sind. Ebenfalls wird so verhindert, dass Feuchtigkeit aus der Umgebung in den Prothesenschaft 2 eindringt oder aus dem Prothesenschaft 2 hinaus gelangt.Corresponding to the shape of the survey is the shape of the charging device 7 in the form of a charging plug 70 educated. On the charging plug 70 is the charging cable 73 and optionally attached another cable for data transmission. The contour of the charging plug 70 essentially corresponds to the contour of the survey 51 , On the charging plug 70 are contact pins 72 formed, which correspond to the contact surfaces 52 the charging socket 5 are arranged. The assessment 51 on the charging socket 5 does not serve for fixing the charging plug 7 but facilitates the correct assignment of the contact pins 72 to de contact surfaces 52 , The charging socket 5 may be formed as an integral component in the prosthesis stem 2 used and attached to it. The charging socket is preferred 5 formed waterproof, so that the electrical contacts are insensitive to environmental influences. Also, it prevents moisture from the environment in the prosthesis stem 2 penetrates or from the prosthesis shaft 2 get out.

Der funktionale Aufbau des Ladesteckers 70 als auch der Ladebuchse 5 ist in der 3 zu erkennen, in der eine Schnittdarstellung durch den Ladestecker 70 und die Ladebuchse 5 gezeigt ist. Die Ladebuchse 5 ist an dem Prothesenschaft 2 befestigt und weist einen Grundkörper 50 auf, der eine im Wesentlichen ebene Unterseite und eine im Wesentlichen ebene Oberseite aufweist. Eine umlaufende Erhebung 51 dient zur besseren Positionierung des Ladesteckers 70. Mit der Oberfläche des Grundkörpers 50 schließen Kontaktflächen 52 ab, die eine elektrische Kontaktierung mit Kontaktstiften 72 erlauben. In dem Grundkörper 50 ist ein Metallplättchen 9 oder ein anderes ferromagnetisches Material angeordnet, insbesondere eingespritzt oder eingeklebt, das korrespondierend zu einem Permanentmagneten 8, der in dem Ladestecker 70 angeordnet ist, in der Ladebuchse 5 angebracht ist. Durch die Anordnung des Permanentmagneten 8 in dem Ladestecker 70 und dem ferromagnetischen Metallplättchen 9 in der Ladebuchse wird der Ladestecker 70 kraftschlüssig auf der Ladebuchse 5 gehalten. Wird durch äußere Einflüsse die Haltekraft des Magneten 8 überschritten, löst sich die Verbindung zwischen dem Ladestecker 70 und der Ladebuchse 5, ohne Schäden zu verursachen. Innerhalb des Metallplättchens 9 ist ein optischer Signalgeber 10 in Gestalt einer LED angeordnet, über die angezeigt werden kann, ob der Ladezustand der Akkumulatoren 3 noch ausreichend ist oder ob andere Komponenten der Prothese funktionieren oder sich in einem kritischen Zustand befinden.The functional structure of the charging plug 70 as well as the charging socket 5 is in the 3 to recognize in the a sectional view through the charging plug 70 and the charging socket 5 is shown. The charging socket 5 is on the prosthesis stem 2 attached and has a body 50 on, which has a substantially flat bottom and a substantially flat top. An encircling survey 51 serves for better positioning of the charging plug 70 , With the surface of the main body 50 close contact surfaces 52 starting an electrical contact with contact pins 72 allow. In the main body 50 is a metal plate 9 or another ferromagnetic material arranged, in particular injected or glued, which corresponds to a permanent magnet 8th in the charging plug 70 is arranged in the charging socket 5 is appropriate. By the arrangement of the permanent magnet 8th in the charging plug 70 and the ferromagnetic metal plate 9 in the charging socket is the charging plug 70 non-positively on the charging socket 5 held. Is due to external influences, the holding force of the magnet 8th exceeded, the connection between the charging plug is released 70 and the charging socket 5 without causing damage. Inside the metal plate 9 is an optical signal transmitter 10 arranged in the form of an LED, via which can be displayed whether the state of charge of the accumulators 3 is still sufficient or whether other components of the prosthesis work or in critical condition.

Um die Akkumulatoren 3 laden zu können, wird der Ladestecker 70 auf die Ladebuchse 5 aufgesetzt, so dass die Kontaktstifte 72 die Kontaktflächen 52 berühren. Die Kontaktstifte 72 sind federnd innerhalb des Ladesteckers 70 gelagert und bewirken eine zuverlässige Kontaktierung mit einer gleichbleibenden Kontaktkraft. Die Kontaktstifte 72 sind elektrisch mit einer Leiterplatte 74 innerhalb des Ladesteckers 70 verbunden, an der Kabel 73 zum Netzstecker oder Ladegerät angeschlossen sind. Ebenfalls sind an der Leiterplatte 74 Kabel vorgesehen, die eine Erkennung des Ladegerätes ermöglichen. Grundsätzlich sind die Kontakte der Ladebuchse 5 und des Ladesteckers 70 spannungsfrei und werden nur dann eingeschaltet, wenn der Akkumulator 3 und das Ladegerät korrekt kontaktiert sind und sich gegenseitig erkannt haben. Dies erfolgt über einen Kontaktstift 72 und eine Kontaktfläche 52, über die eine Kodierung der Akkumulatoren 3 und des dazugehörigen Ladegerätes, das mit dem Ladestecker 70 verbunden ist, erfolgt. Nur wenn der Akkumulator 3 das passende Ladegerät und umgekehrt das Ladegerät den passenden Akkumulator 3 erkennt, werden die Kontakte zur Ladung der Akkumulatoren 3 freigeschaltet, so dass Strom fließen kann. Zwei weitere Kontakte ermöglichen die Kommunikation zwischen dem Akkumulator 3 und externen Komponenten, beispielsweise dem Ladegerät, um Informationen über den Ladezustand oder dergleichen zu übermitteln bzw. auszutauschen. Die Akkumulatoren 3 können über diese Schnittstelle alle zur Ladung notwendigen Parameter zur Verfügung stellen, so dass sich das Ladegerät gegebenenfalls so programmieren kann, dass eine korrekte Ladung der Akkumulatoren 3 erfolgt.To the accumulators 3 charging is the charging plug 70 on the charging socket 5 put on so that the contact pins 72 the contact surfaces 52 touch. The contact pins 72 are springy inside the charging connector 70 stored and cause a reliable contact with a constant contact force. The contact pins 72 are electrical with a printed circuit board 74 inside the charging plug 70 connected to the cable 73 connected to the mains plug or charger. Also are on the circuit board 74 Cable provided that allow detection of the charger. Basically, the contacts are the charging socket 5 and the charging plug 70 de-energized and are only turned on when the accumulator 3 and the charger are correctly contacted and have recognized each other. This is done via a contact pin 72 and a contact surface 52 , about which a coding of the accumulators 3 and the associated charger that with the charging plug 70 is connected takes place. Only if the accumulator 3 the right charger and vice versa the charger the right accumulator 3 detects, the contacts become the charge of the accumulators 3 unlocked, so that electricity can flow. Two additional contacts allow communication between the accumulator 3 and external components, such as the charger, to communicate or exchange information about the state of charge or the like. The accumulators 3 Through this interface, all parameters necessary for charging can be made available, so that the charger can optionally program in such a way that a correct charge of the accumulators 3 he follows.

Die Kontaktflächen 52 sind mit einer Leiterplatte 12 kontaktiert, die mit dem nicht dargestellten Kabel 6 verbunden ist und Informationen oder elektrische Energie an die Akkumulatoren 3 weiterleitet. Unterhalb der Leiterplatte 12 ist ein Kraftsensor 11 angeordnet, der eine Ein/Aus-Schaltfunktion realisiert. Ein in die Ladebuchse 5 eingebrauter Mikrocontroller misst den Widerstand des Kraftsensors 11 und wertet diesen aus. Wenn der aufgebrachte Druck einen bestimmten Wert für eine gewisse Zeit überschreitet, wird die Ausgangsspannung ein- bzw. ausgeschaltet, so dass durch leichtes Aufdrücken des Ladesteckers 70 beim Aufsetzen auf die Ladebuchse 5 ein Einschalten bzw. ein Ausschalten des Ladevorganges erfolgen kann. Dies hat den Vorteil, dass kein separater Schalter mehr vorgesehen sein muss und mit minimalen mechanischen Bewegungen eine Schaltfunktion realisiert werden kann. Dadurch ist es möglich, dass die gesamte Ladebuchse als Systemkomponente ausgebildet und funktionsfertig in den Prothesenschaft 2 eingesetzt werden kann, wobei eine außerordentlich flache Geometrie der Ladebuchse 5 realisiert wird.The contact surfaces 52 are with a printed circuit board 12 contacted with the cable, not shown 6 is connected and information or electrical energy to the accumulators 3 forwards. Below the circuit board 12 is a force sensor 11 arranged, which realizes an on / off switching function. One in the charging socket 5 Built-in microcontroller measures the resistance of the force sensor 11 and evaluate this. When the applied pressure exceeds a certain value for a certain time, the output voltage is turned on or off, so that by lightly pressing the charging plug 70 when putting on the charging socket 5 switching on or off the charging process can be done. This has the advantage that no separate switch must be provided and with minimal mechanical movements a switching function can be realized. This makes it possible that the entire charging socket formed as a system component and ready for use in the prosthesis stem 2 can be used, with an extremely flat geometry of the charging socket 5 is realized.

Neben dem optischen Rückmeldeelement in Gestalt einer LED 10 ist es möglich, einen Summer 13 als akustisches oder haptisches Rückmeldeelement anzuordnen, so dass der Benutzer bei einem Ein- bzw. Ausschalten der Ausgangsspannung ein haptisches oder akustisches Feedback erhält.In addition to the optical feedback element in the form of an LED 10 is it possible to have a buzzer 13 to be arranged as an acoustic or haptic feedback element, so that the user receives a haptic or acoustic feedback when switching on or off the output voltage.

Durch die spezielle Form der Ladebuchse 5 und des Ladesteckers 70 wird vermieden, dass die Kontaktstifte 72 auf nicht geeignete Kontaktflächen 52 treffen was zu Fehlinformationen oder einem fehlerhaften Ladevorgang führen kann. Durch die kraftschlüssige Befestigung bzw. Halterung des Ladesteckers für den Permanentmagneten 8 innerhalb des Ladesteckers 70 ist die Gefahr einer mechanischen Beschädigung bei einer Aufbringung von Querkräften ausgeschlossen, da die kraftschlüssige Verbindung leicht getrennt werden kann, wenn eine Überlastung auftritt. Die Anordnung des Magneten 8 innerhalb des Ladesteckers hat den Vorteil, dass die Ladebuchse 5 insgesamt sehr flach gehalten werden kann, da lediglich ein ferromagnetisches Element, beispielsweise das Metallplättchen, in der Grundfläche 50 der Ladebuchse 5 eingebaut werden muss. Durch die ebene Ausgestaltung der Kontaktflächen 52 und die vorzugsweise bündige Anordnung innerhalb der Grundfläche 50 der Ladebuchse wird die Gefahr einer Verschmutzung der Kontaktflächen 52 minimiert, wobei gleichzeitig eine unauffällige Gestaltung der Ladebuchse 5 erreicht wird, was bei Prothesen einen angenehmen optischen Effekt bewirkt. Die flache Bauweise sowohl der Ladebuchse 5 als auch des Ladesteckers ermöglichen einen Einbau der Ladebuchse 5 an nahezu jedem beliebigen Ort innerhalb des Prothesenschaftes 2, wobei die Akkumulatoren 3 ebenfalls an dem orthopädisch günstigsten Ort innerhalb der orthopädischen Einrichtung bzw. innerhalb der Prothese 2 angeordnet werden können, da kein Auswechseln der Einbauakkumulatoren notwendig ist. Über die Kontaktflächen 52 und die Kontaktstifte 72 können weitere Programme an die Akkumulatoren 3 oder die darin eingebauten und daran angeschlossenen Steuerungseinrichtungen übermittelt werden. Neben verschiedenen Ladeprogrammen können auch Steuerungsprogramme für Antriebe der Prothese über diese Kontakte aufgespielt werden. Alternativ dazu kann auch eine Funkübertragung von Programmen erfolgen.Due to the special shape of the charging socket 5 and the charging plug 70 This avoids the pins 72 on unsuitable contact surfaces 52 which can lead to misinformation or a faulty charging process. Due to the non-positive attachment or mounting of the charging plug for the permanent magnet 8th inside the charging plug 70 the risk of mechanical damage in the application of lateral forces is excluded, since the frictional connection can be easily separated when an overload occurs. The arrangement of the magnet 8th inside the charging plug has the advantage that the charging socket 5 can be kept very flat overall, since only a ferromagnetic element, such as the metal plate, in the base 50 the charging socket 5 must be installed. Due to the planar design of the contact surfaces 52 and the preferably flush arrangement within the base area 50 The charging socket is at risk of contamination of the contact surfaces 52 minimized, while at the same time an inconspicuous design of the charging socket 5 is reached, which causes a pleasing visual effect in prostheses. The flat design of both the charging socket 5 as well as the charging plug allow installation of the charging socket 5 at almost any location within the prosthesis shaft 2 , where the accumulators 3 also at the orthopedically most favorable location within the orthopedic device or within the prosthesis 2 can be arranged, since no replacement of the built-in batteries is necessary. About the contact surfaces 52 and the contact pins 72 can add more programs to the accumulators 3 or the control devices installed therein and connected thereto. In addition to various charging programs, control programs for drives of the prosthesis can also be loaded via these contacts. Alternatively, a radio transmission of programs can take place.

In dem Ausführungsbeispiel ist die Ladebuchse 5 in dem Prothesenschaft 2 angeordnet. Die Ladebuchse 5 ist jedoch nicht auf eine solche Anordnung beschränkt, sondern kann an anderen Stellen der orthopädische Einrichtung, z. B. an einem Prothesenkniegelenk, einer Prothesenhand oder anderen orthopädischen Komponenten angeordnet werden.In the embodiment, the charging socket 5 in the prosthesis socket 2 arranged. The charging socket 5 However, is not limited to such an arrangement, but may elsewhere in the orthopedic device, for. B. on a prosthetic knee joint, a prosthetic hand or other orthopedic components are arranged.

Claims (14)

System mit einer orthopädischen Einrichtung (2), insbesondere Prothese, die eine Speichereinrichtung (3) für elektrische Energie und Kontaktflächen (52) für einen elektrischen Kontakt mit einer Ladeeinrichtung (7) aufweist, sowie einer Ladeeinrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (7) an der orthopädischen Einrichtung (2) kraftschlüssig gehalten ist.System with an orthopedic device ( 2 ), in particular a prosthesis, which has a storage device ( 3 ) for electrical energy and contact surfaces ( 52 ) for electrical contact with a charging device ( 7 ), and a charging device ( 7 ), characterized in that the charging device ( 7 ) at the orthopedic facility ( 2 ) is held non-positively. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung an der orthopädischen Einrichtung (2) über einen Magneten (8) gehalten ist.System according to claim 1, characterized in that the loading device on the orthopedic device ( 2 ) via a magnet ( 8th ) is held. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (8) ein Permanentmagnet ist.System according to claim 2, characterized in that the magnet ( 8th ) is a permanent magnet. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (8) in der Ladeeinrichtung (7) und ein ferromagnetisches Material (9) im Bereich der Kontaktflächen (52) angeordnet ist.System according to claim 2 or 3, characterized in that the magnet ( 8th ) in the charging device ( 7 ) and a ferromagnetic material ( 9 ) in the area of the contact surfaces ( 52 ) is arranged. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (52) auf einer Leiterplatte (12) im Wesentlichen eben orientiert angeordnet sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that the contact surfaces ( 52 ) on a printed circuit board ( 12 ) are arranged substantially planar oriented. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um die Kontaktflächen (52) eine Erhebung (51) ausgebildet ist, die der Kontur der Ladeeinrichtung (7) im Wesentlichen entspricht.System according to one of the preceding claims, characterized in that around the contact surfaces ( 52 ) a survey ( 51 ) is formed, the contour of the charging device ( 7 ) substantially corresponds. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (51) nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist.System according to claim 6, characterized in that the survey ( 51 ) is not rotationally symmetrical. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ladeeinrichtung (7) Kontaktstifte (72) korrespondierend zu den Kontaktflächen (52) angeordnet sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that on the charging device ( 7 ) Contact pins ( 72 ) corresponding to the contact surfaces ( 52 ) are arranged. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (72) federnd gelagert sind.System according to claim 8, characterized in that the contact pins ( 72 ) are resiliently mounted. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche (52) als Schnittstelle zum Datenaustausch mit der Ladeeinrichtung (7) oder einer anderen externen Komponente ausgebildet ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that a contact surface ( 52 ) as an interface for data exchange with the charging device ( 7 ) or another external component is formed. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ein/Aus-Schalter (11) unterhalb der Kontaktflächen (52) angeordnet ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that an on / off switch ( 11 ) below the contact surfaces ( 52 ) is arranged. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein/Aus-Schalter (11) als Kraftsensor ausgebildet ist, der mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist.System according to claim 11, characterized in that the on / off switch ( 11 ) is designed as a force sensor which is connected to an evaluation device. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückmeldungseinrichtung (10, 13) vorgesehen ist, die ein akustisches, optisches oder haptisches Signal aussendet.System according to one of the preceding claims, characterized in that a feedback device ( 10 . 13 ) is provided which emits an acoustic, optical or haptic signal. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladezustandsanzeige (10) in der orthopädischen Einrichtung, insbesondere zwischen den Kontaktflächen, angeordnet ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that a charge status indicator ( 10 ) is arranged in the orthopedic device, in particular between the contact surfaces.
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