專利名稱：具有可充電的電能量儲存器的假肢的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種假肢，該假肢具有電能量儲存器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代假肢中存在電執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以便例如使假肢的部分運(yùn)動或者以便 影響被動元件例如阻尼元件的特性。這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電能儲存在蓄電 池中。這種蓄電池必須每隔一定時(shí)間進(jìn)行充電。為此，蓄電池例如可以是 可更換的。如果假肢中存在的蓄電池耗盡，則取下假肢并且將耗盡的蓄電 池用充好電的蓄電池替換。
這種解決方案的缺點(diǎn)在于，蓄電池必須每隔一定時(shí)間更換，這是麻煩 的。根據(jù)另一個(gè)替換方案，蓄電池這樣重復(fù)充電該蓄電池通過充電電纜 與外部的電流源相連接。但已經(jīng)證實(shí)，對蓄電池進(jìn)行充電的這種方式易于 故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種假肢，在該假肢中可以在故障概率降低 的情況下對蓄電池進(jìn)行充電。
本發(fā)明通過所述類型的假肢來解決該問題，該假肢具有一個(gè)感應(yīng)線圈 以及一個(gè)與感應(yīng)線圈和能量儲存器電連接的充電電路，該充電電路用于基 于在感應(yīng)線圈中感應(yīng)出的電流對能量儲存器充電。
當(dāng)分析在借助于充電電纜對假肢中的蓄電池進(jìn)行充電時(shí)產(chǎn)生的故障 時(shí)，已經(jīng)證實(shí)，通常在插頭或用于插頭的插座的區(qū)域中產(chǎn)生接觸困難。其 原因在于，例如穿戴臂假肢的患者自然只能用一只手將插頭插入到假肢中 的插座中。在這種插入過程中，假肢可能運(yùn)動。為了對抗假肢的這種運(yùn)動， 由患者將插頭——充電電纜通過該插頭連接在假肢上——猛地插入，這使 插座承受強(qiáng)烈的機(jī)械負(fù)載。此外，由于插座與水或污物接觸而使插頭和插座的磨損提高，這由患者重新通過以更大的力插入插頭來補(bǔ)償。通過這樣 引起的力而容易在插座與其端子之間產(chǎn)生接觸問題。通過例如由汗水與衣 服纖維、化妝泡沫屑、灰塵和類似物構(gòu)成的混雜物對插頭造成的污染被證 實(shí)為接觸問題的另一個(gè)原因。為了消除這樣造成的接觸問題，患者用更大 的力將插頭插入，這使插頭和插座承受負(fù)載。
根據(jù)本發(fā)明提出，假肢的蓄電池可通過感應(yīng)線圈充電，由此，參與的 部件如插頭、插座和所屬端子的機(jī)械負(fù)載明顯降低。由此有利地得到假肢 的明顯延長的壽命。
此外，有利的是，假肢的外套可統(tǒng)一地設(shè)置有一個(gè)皮膚顏色的保護(hù)套， 該保護(hù)套不必被插座中斷。這改善了假肢的美學(xué)印象并且對于患者提高了 穿戴舒適性。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，通過設(shè)置感應(yīng)線圈可實(shí)現(xiàn)不中斷地、由此 抗噴淋水地包封假肢。假肢因此更耐久且對使用者更友好。
此外，有利的是，假肢由于存在用于充電的感應(yīng)線圈而可置于合適地 成形的充電裝置中。連接插頭或其它外部部件的過程于是可完全取消并且 對于患者減弱假肢是機(jī)器的感覺。由此，假肢對于患者的可接收性提高。
根據(jù)本發(fā)明的假肢尤其是涉及外假肢，該外假肢可從外部接近地從患 者的身體脫開。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，感應(yīng)線圈與負(fù)載調(diào)制電路電連接，該負(fù)載調(diào) 制電路與感應(yīng)線圈是公共的轉(zhuǎn)換回路的一部分并且該負(fù)載調(diào)制電路被構(gòu)造
用于將阻抗調(diào)制加入(Einpi^gen)到轉(zhuǎn)換回路中。其優(yōu)點(diǎn)在于，借助于阻 抗調(diào)制可將假肢的信息發(fā)送給一個(gè)與該感應(yīng)線圈共同作用的感應(yīng)線圈。如 果假肢例如包括微處理器，該微處理器檢測假肢的電部件的工作循環(huán)或故 障消息，則這些工作數(shù)據(jù)可通過阻抗調(diào)制傳送。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，該假肢包括一個(gè)封閉的對水密封的外套。對 于封閉的對水密封的外套尤其是應(yīng)理解為，當(dāng)假肢固定在患者的身體上時(shí)， 沒有噴淋水可到達(dá)假肢的其它部件。由此，設(shè)置在外套內(nèi)部的部件例如電 動機(jī)和微處理器得到保護(hù)以免與噴淋水接觸。這使得假肢的工作可靠性得 到提高。此外，這樣一個(gè)假肢對外完全被電隔離，這保護(hù)微電子構(gòu)件以免 由于充電而損壞。因此，可從外部接近的電接觸件可將例如可能在患者脫 掉套衫時(shí)產(chǎn)生的靜電電荷引導(dǎo)到微電構(gòu)件。
5為了不影響假肢的可運(yùn)動性，感應(yīng)線圈優(yōu)選構(gòu)造成柔性的。 優(yōu)選假肢設(shè)置有一個(gè)可與假肢分開的充電線圈，該充電線圈用于與感 應(yīng)線圈共同作用，由此得到一個(gè)假肢系統(tǒng)。感應(yīng)線圈在此與充電線圈的固 有頻率相協(xié)調(diào)，由此，當(dāng)充電線圈被加載交變電流并且安置在感應(yīng)線圈附 近時(shí)，在感應(yīng)線圈中感應(yīng)出電流，該電流對能量儲存器充電。充電線圈通 過至少一個(gè)充電電纜與電流源相連接，以便給充電線圈供應(yīng)充電電流，其
中，電流源被構(gòu)造用于將用于假肢的控制信號加到(AuQ)ragen)充電電流 上。所述加到例如可這樣進(jìn)行改變充電電流的幅值。作為替換方案，可 在充電電流上加上一個(gè)較高頻率的電流。此外，可對充電電流進(jìn)行頻率調(diào) 制。
電流源例如可被構(gòu)造用于將這樣的控制信號傳送給假肢這些控制信 號對指令編碼，以便讀出假肢的工作參數(shù)。
如果充電線圈被構(gòu)造用于形狀鎖合地與假肢相連接，則得到感應(yīng)線圈 與充電線圈之間的特別可靠的連接。這可這樣來進(jìn)行充電線圈本身具有 相應(yīng)的幾何形狀。作為替換方案，充電線圈可由一個(gè)套包圍，該套被構(gòu)造 用于形狀鎖合地與假肢相連接。
特別有利的是，該假肢是一個(gè)手假肢，該手假肢包括至少一個(gè)手指， 其中，充電線圈被構(gòu)造用于環(huán)狀地圍繞手指。在此情況下，充電線圈可簡 單地如首飾環(huán)那樣套在手指之一上，因此可靠地固定在假肢上。作為替換 方案可提出，充電線圈固定在臂環(huán)形式的保持器上，該保持器例如可通過 徑向朝假肢的手關(guān)節(jié)運(yùn)動而與假肢可逆地相連接。
如果充電線圈包括一個(gè)磁體，該磁體被構(gòu)造用于與感應(yīng)線圈的永磁性 的構(gòu)件、尤其是與感應(yīng)線圈的芯共同作用，由此，充電線圈可以基于磁吸 引力可逆地固定在假肢上，這樣得到可特別容易地操作的假肢系統(tǒng)。在此 情況下，僅須使充電線圈到達(dá)感應(yīng)線圈附近。然后，磁體吸引感應(yīng)線圈的 永磁性的芯并且感應(yīng)線圈力鎖合地與充電線圈相連接。在此，磁體不影響 能量和數(shù)據(jù)的傳遞特性。
特別優(yōu)選這樣構(gòu)造磁體，使得該磁體在機(jī)^^負(fù)載下在磁體或者充電電 纜損壞之前與假肢脫開。如果在假肢與充電線圈連接著期間該假肢例如掉 落下來，則假肢或充電線圈由此不損壞。而在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的插頭-插座系統(tǒng)中會擔(dān)心損壞。
特別優(yōu)選充電線圈對水密封地被封裝。由此，假肢在受噴淋水威脅著工作期間也可充電。
可提出，磁體是一個(gè)與電流源相連接的電磁體，其中，電流源被構(gòu)造用于當(dāng)能量儲存器充滿時(shí)去激活磁體。在此情況下，磁體作為保持磁體起作用，當(dāng)不需要保持磁體來使感應(yīng)線圈和充電線圈在空間上緊密地保持在一起時(shí)，將該保持磁體關(guān)斷。在非激活狀態(tài)中，電磁體有利地不吸引永磁性的物體。由此，對于使用者而言可非常容易地確定充電過程是結(jié)束了
還是沒有。能量儲存器的充電狀態(tài)優(yōu)選通過LED指示器來顯示。
為了可將感應(yīng)線圈特別簡單地例如推到假肢的手指上，感應(yīng)線圈優(yōu)選構(gòu)造成柔性的。
優(yōu)選這樣構(gòu)造電流源，使得當(dāng)感應(yīng)線圈不是處于緊附近時(shí)，在預(yù)給定的時(shí)間間隔中以秒的數(shù)量級產(chǎn)生一個(gè)與充電工作相比較強(qiáng)烈降低的交變磁場。如果該交變場被感應(yīng)線圈檢測到，則負(fù)載調(diào)制電路以預(yù)給定的方式改變轉(zhuǎn)換回路的阻抗。這種變化的阻抗的反饋被電流源或一個(gè)與該電流源相連接的控制裝置檢測并且被接到充電交變場的產(chǎn)生上。這樣構(gòu)造參與的部件，使得僅當(dāng)感應(yīng)線圈和充電線圈彼此相對處于緊附近時(shí)，充電交變場才建立。由此，作為可靠性措施，充電交變場對例如佩戴心臟起搏器的人的損害得到避免。


下面借助于附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖表示圖1 具有根據(jù)本發(fā)明的假肢的根據(jù)本發(fā)明的假肢系統(tǒng)，圖2 作為替換方案的假肢系統(tǒng)，在該假肢系統(tǒng)中，充電線圈固定在手指上，
圖3用于根據(jù)本發(fā)明的假肢的充電線圈和感應(yīng)線圈，
圖4 根據(jù)本發(fā)明的假肢的手指，該假肢具有一個(gè)感應(yīng)線圈，該感應(yīng)
線圈具有一個(gè)芯，以及
圖5根據(jù)本發(fā)明的假肢的手指，該假肢具有一個(gè)無芯的感應(yīng)線圈。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一個(gè)呈前臂假肢形式的假肢10，該假肢包括一個(gè)呈蓄電池
12形式的能量儲存器和一個(gè)電動機(jī)14，該電動機(jī)借助于電纜16與蓄電池12相連接。電動機(jī)14可通過牽引索18操作手指關(guān)節(jié)20。作為替換方案，電動機(jī)14借助于鉸鏈與手指關(guān)節(jié)相連接。
蓄電池12通過電導(dǎo)線22與充電電路24相連接，該充電電路本身通過電線26與感應(yīng)線圈28處于電接觸。感應(yīng)線圈28具有永磁性的芯30，該永磁性的芯設(shè)置在繞組32當(dāng)中。
如果感應(yīng)線圈28到達(dá)交變磁場中，則在繞組32中感應(yīng)出電壓，-該電壓通過充電電路24整流并且達(dá)到一個(gè)預(yù)給定的電壓。經(jīng)這樣整流的電流接在蓄電池12上，由此對蓄電池12充電。芯30用于提高感應(yīng)線圈28的電
稱合度。
充電電路24包括一個(gè)負(fù)載調(diào)制電路25，該負(fù)載調(diào)制電路與線26.1 、26.2和感應(yīng)線圈28形成一個(gè)轉(zhuǎn)換回路。負(fù)載調(diào)制電路被構(gòu)造用于調(diào)制該轉(zhuǎn)換回路的阻抗。以此方式，數(shù)據(jù)可從微控制器36的數(shù)字式數(shù)據(jù)儲存器34向外傳輸，該微控制器和該數(shù)字式數(shù)據(jù)儲存器是負(fù)載調(diào)制電路25的一部分。例如通過負(fù)載調(diào)制電路25可將蓄電池12的充電狀態(tài)編碼并且向外傳輸。
假肢10的上述電部件由用PVC或硅樹脂制成的封閉的對水密封的外套38包圍，該外套保護(hù)電部件免受噴淋水。對于水密封性特別重要的假肢可以提出，外套38完全封閉，由此，即使假肢I(xiàn)O浸入到水中時(shí)也沒有電部件變濕。
假肢與充電器40共同作用，該充電器包括一個(gè)充電線圈42，該充電線圈通過充電電纜44與電流源46電連接。
充電線圈42在工作中被交變電流流過，該交變電流在充電線圈42中產(chǎn)生交變磁場。如果使充電線圈42足夠靠近感應(yīng)線圈28，則在感應(yīng)線圈28中如上所述的那樣感應(yīng)出交變電流。充電線圈42為此用滿足感應(yīng)線圈28諧振頻率的交變電流工作。將充電線圈42和感應(yīng)線圈28調(diào)整到諧振。如果兩個(gè)線圈之間的耦合變化，則在預(yù)確定的工作范圍之內(nèi)這樣進(jìn)行調(diào)整，使得能量傳輸和數(shù)據(jù)傳輸始終可選擇。
為了在感應(yīng)線圈28附近固定充電線圈42，在充電線圈42的繞組48中間設(shè)置一個(gè)磁體50。如果充電線圈42進(jìn)入感應(yīng)線圈28附近，則磁體50吸引芯30并且由此使感應(yīng)線圈28和充電線圈42彼此固定。磁體50的強(qiáng)度在此這樣選擇，使得磁體50與芯30之間的連接比充電電纜44與充電線圈42之間的機(jī)械連接弱，由此，磁體與芯之間的所述連接當(dāng)在充電電纜44上發(fā)生拉動時(shí)在可能產(chǎn)生損壞之前脫開。
圖2示出了一個(gè)作為替換方案的假肢系統(tǒng)，該假肢系統(tǒng)與圖1中所示假肢系統(tǒng)的區(qū)別如下感應(yīng)線圈28設(shè)置在呈拇指形式的手指52中。充電線圈42這樣構(gòu)造，使得該充電線圈可被推到手指52上并且環(huán)狀地圍繞該手指。以此方式保證電能被特別簡單地并且操作可靠地傳輸給蓄電池12。圖3示出了充電線圈42、感應(yīng)線圈28和用于充電線圈28的芯30。圖4示出了一個(gè)手指52的示意性視圖，該手指不是拇指，在該手指中，具有芯30的感應(yīng)線圈28設(shè)置在前面兩個(gè)指節(jié)的區(qū)域中。充電線圈72形狀鎖合地與手指52相連接，其方式是該充電線圈套在了手指52上。編碼線圈42的軸向固定可這樣來實(shí)現(xiàn)在編碼線圈42的兩個(gè)端部上分別安置有一個(gè)磁體54、 56，由此，在此情況下建立的磁場將對準(zhǔn)芯30。充電線圈42具有寬度B，該寬度相應(yīng)于手指52的第一手指關(guān)節(jié)與第二手指關(guān)節(jié)之間的距離。感應(yīng)線圈28的寬度比充電線圈42的寬度B大一個(gè)小數(shù)值，例如大10至20%。
圖5示出了一個(gè)無芯的柔性的感應(yīng)線圈28，該感應(yīng)線圈的寬度比充電線圈42的寬度B大20。/。以上。通過較大的寬度，缺失的芯30可至少部分地得到補(bǔ)償。
參考標(biāo)號清單
10 假肢
12 蓄電池
14 電動機(jī)
16 電纜
18 牽引索
20 手指關(guān)節(jié)
22 導(dǎo)線24充電電路
25負(fù)載調(diào)制電路
26.1、 26.2線
28感應(yīng)線圈
30心
32繞組
34數(shù)字式數(shù)據(jù)儲存器
36微控制器
38外套
40充電器
42充電線圈
44充電電纜
46電流源
48繞組
50磁體
52手指
54磁體
56磁體
B寬度
10
權(quán)利要求
1.假肢，具有電能量儲存器(12)，其特征在于(a)設(shè)置有一個(gè)感應(yīng)線圈(28)，以及(b)設(shè)置有一個(gè)與該感應(yīng)線圈(28)和該能量儲存器(12)電連接的充電電路(24)，該充電電路用于基于在該感應(yīng)線圈(28)中感應(yīng)出的電流對該能量儲存器(12)充電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的假肢，其特征在于設(shè)置有一個(gè)與該感應(yīng)線圈(28) 電連接的負(fù)載調(diào)制電路(25)，該負(fù)載調(diào)制電路與該感應(yīng)線圈(28)是公共 的轉(zhuǎn)換回路的一部分并且該負(fù)載調(diào)制電路被構(gòu)造用于將阻抗調(diào)制加入到該 轉(zhuǎn)換回路中。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一的假肢，其特征在于該假肢具有一個(gè)封閉的 對水密封的外套(38)。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一的假肢，其特征在于該感應(yīng)線圈是柔性的。
5. 假肢系統(tǒng)，具有根據(jù)上述權(quán)利要求之一的假肢(10)，其特征在于-設(shè)置有一個(gè)可與該假肢(10)分開的充電線圈(44)，該充電線圈用于與該 感應(yīng)線圈(28)共同作用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的假肢系統(tǒng)，其特征在于該充電線圈(42)通過至 少一個(gè)充電電纜(44)與電流源(46)處于連接，以便給該充電線圈(42) 供應(yīng)充電電流，該電流源(46)被構(gòu)造用于將用于該假肢(10)的控制信 號加到該充電電流上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6的假肢系統(tǒng)，其特征在于該充電線圈(42)被 構(gòu)造用于形狀鎖合地與該假肢(10)相連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7之一的假肢系統(tǒng)，其特征在于該假肢(10)是 一個(gè)手假肢，該手假肢包括至少一個(gè)手指(52)，該充電線圈(42)被構(gòu)造 用于環(huán)狀地圍繞所述手指(52)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8之一的假肢系統(tǒng)，其特征在于該充電線圈(42) 包括一個(gè)磁體(50)，該磁體用于與該感應(yīng)線圈(28)的永磁性的結(jié)構(gòu)元件(30)、尤其是與該感應(yīng)線圈(28)的芯(30)共同作用，由此，該充電線 圈(42)可以基于磁吸引力可逆地固定在該假肢(10)上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的假肢系統(tǒng)，其特征在于該磁體(50)這樣構(gòu)造， 使得該磁體(50)在機(jī)械負(fù)載下在該磁體(50)或者所述至少一個(gè)充電電 纜(44)損壞之前與該假肢(10)脫開。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5至IO之一的假肢系統(tǒng)，其特征在于:該充電線圈(42) 對水密封地被封裝。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11之一的假肢系統(tǒng)，其特征在于-該磁體(50)是與該電流源(46)相連接的電磁體，以及 -該電流源被構(gòu)造用于當(dāng)該能量儲存器(12)充滿時(shí)去激活該磁體 (50)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求5至12之一的假肢系統(tǒng)，其特征在于該感應(yīng)線圈是 柔性的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種假肢，該假肢具有電能量儲存器(12)，該假肢包括(a)一個(gè)感應(yīng)線圈(28)以及(b)一個(gè)與該感應(yīng)線圈(28)和該能量儲存器(12)電連接的充電電路(24)，該充電電路用于基于在該感應(yīng)線圈(28)中感應(yīng)出的電流對該能量儲存器(12)充電。
文檔編號A61F2/68GK101663002SQ200880013137
公開日2010年3月3日 申請日期2008年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月23日
發(fā)明者G·普查瑪, H·埃格 申請人:奧托·博克保健產(chǎn)品有限公司