EP-4618909-B1 - ORTHOPAEDIC TECHNICAL DEVICE

Inventors

• SAUBERER, Wolfgang

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20231107

Claims (9)

1. An orthopedic device having an upper part (100) and a lower part (200), which is mounted displaceably on the latter and is coupled to an actuator (30) that displaces the lower part (200) relative to the upper part (100), the actuator (30) comprising an electric motor (40), an energy store (50), a control device (60) and a voltage converter (80), characterized in that a first selector switch (62) is arranged between the energy store (50) and the electric motor (40) and is coupled to the control device (60), and switches the supply voltage (Us) of a motor controller (66) of the electric motor (40) between the output voltage (Uo) of the energy store (50) and the voltage converter (80) with a supply voltage (Us) that is modified in relation to the output voltage (Uo).
2. The orthopedic device as claimed in claim 1, characterized in that the output voltage of the voltage converter (80) is dynamically adjustable.
3. The orthopedic device as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the voltage converter (80) can convert both up and down or comprises a step-up converter (82) and a step-down converter (84).
4. The orthopedic device as claimed in claim 3, characterized in that a second selector switch (64) for switching between the step-up converter (82) and the step-down converter (84) is coupled to the control device (60).
5. The orthopedic device as claimed in one of the preceding claims, characterized in that , in the initial setting of the first selector switch (62), the output voltage (Uo) of the energy store (50) is applied as a supply voltage (Us) of the motor controller (66) of the electric motor (40).
6. The orthopedic device as claimed in one of the preceding claims, characterized in that the selector switch (62, 64) is configured as part of the voltage converter (80).
7. The orthopedic device as claimed in one of the preceding claims, characterized in that the voltage converter (80) consists of at least one semiconductor switch and at least one of the semiconductor switches is configured as a selector switch (62, 64).
8. The orthopedic device as claimed in one of the preceding claims, characterized in that the control device (60) is configured in such a way that an increase of the supply voltage (Us) of the motor controller (66) is performed only when a rotational speed threshold of the electric motor (40) is exceeded.
9. The orthopedic device as claimed in one of the preceding claims, characterized in that the supply voltage (Us) of the motor controller (66) or of the motor (40) depends on the motor rotational speed, the motor torque, the motor current and/or the time profiles thereof.

Description

Die Erfindung betrifft eine orthopädietechnische Einrichtung mit einem Oberteil und einem verlagerbar daran gelagerten Unterteil, das mit einem Aktuator gekoppelt ist, der das Unterteil relativ zu dem Oberteil verlagert, wobei der Aktuator einen Elektromotor, einen Energiespeicher, eine Steuereinrichtung und einem Spannungsumwandler aufweist. US 2013/165817 A1 stellt den nächsten Stand der Technik dar. Orthopädietechnische Einrichtungen sind insbesondere Prothesen, Orthesen und Exoskelette. Prothesen ersetzen nicht oder nicht mehr vorhandene Gliedmaßen oder Körperteile soweit möglich hinsichtlich Form und/oder Funktion. Die einfachsten Prothesen haben eine rein kosmetische Funktion oder vollständigen eine Gliedmaße, beispielsweise indem ein distales Fingerglied ersetzt wird. Bei komplexeren prothetischen Versorgungen werden mehrere Prothesenkomponenten miteinander verbunden und aneinander befestigt, insbesondere über Gelenke schwenkbar zueinander miteinander verbunden. Um die Relativbewegungen der Prothesenkomponenten zueinander zu beeinflussen, wurden Sperreinrichtungen entwickelt, mit denen es möglich ist, ein gestrecktes Prothesenkniegelenk zu verriegeln und zu entriegeln, damit sich der Prothesennutzer hinsetzen kann. Antriebseinrichtungen wurden entwickelt, um über Kabelzüge Bewegungen in der Schulter zu Prothesenhänden übertragen, sodass Gegenstände gegriffen und gehalten werden konnten. Zur Beeinflussung eines Bewegungsverhaltens wurden Dämpfer, insbesondere Hydraulikdämpfer, sowie Energiespeicher, insbesondere in Gestalt von Federn, an den einzelnen Komponenten angeordnet. Ziel dabei ist es unter anderem, eine bestmögliche Funktionalität zu erreichen und gegebenenfalls einen möglichst natürlichen Bewegungsablauf zu ermöglichen. Zur Unterstützung oder zum Abbremsen von Bewegungen von Prothesenkomponenten wurden in die Prothese Antriebe integriert, sodass aktive Prothesen entstanden sind. Entsprechende Ausgestaltungen sind auch bei passiven und aktiven Orthesen oder Exoskeletten vorhanden, die an vorhandenen Gliedmaßen angeordnet werden. Gelenkübergreifende Orthesen und Exoskelette können ebenfalls mit Federn, Kraftspeichern und/oder motorischen Antrieben ausgestattet sein. Zur Steuerung sowohl passiver als auch aktiver Prothesen, Orthesen und Exoskelette sind Steuerungseinrichtungen an orthopädietechnischen Einrichtungen angeordnet, die auf der Basis von Sensorwerten oder eingespeicherten Abläufen Steuerungssignale erzeugen, um Antriebe zu aktivieren, zu deaktivieren oder zu modulieren oder um Widerstände zu verändern, beispielsweise durch das Öffnen oder Schließen von Ventilen, das Freigeben oder das Sperren von gespeicherter Energie aus Energiespeichern, das Einschalten, Ausschalten oder Modulieren von Elektromotoren oder dergleichen. Die US 2013/0 165.817 A1 betrifft einen Kraftmesssensor, der in einer Orthese eingesetzt werden kann und sowohl resistive als auch kapazitive Technologien zur verbesserten Genauigkeit und Zuverlässigkeit einsetzt. Zwei kapazitive Sensorschichten und eine dazwischen angeordnete resistive Schicht verändern ihre Kapazitäten bzw. ihren Widerstand in Abhängigkeit von der auf dem Sensor ausgeübten Kraft. Die US-A-3 976 057 betrifft eine Orthese mit einem Oberteil und einem Unterteil, die gelenkig miteinander verbunden sind. Das Oberteil und das Unterteil wird jeweils über eine Manschette an dem Oberschenkel bzw. dem Unterschenkel angelegt. Zwischen dem Oberteil und dem Unterteil eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Überströmventil vorhanden, um einen Widerstand gegen eine Beugung oder Streckung bereitzustellen. Über ein Ventil kann Luft in den Zylinder gepumpt werden, um eine gesteuerte Beugung oder Streckung zu bewirken. Die US 2008/0097269 A1 betrifft eine Orthese mit einer Elektro-rheologischen Fluidbremse und gegebenenfalls einem Aktuator, um einen kontrollierbaren Widerstand mit oder ohne den aktiven Antrieb bereitzustellen. Die Steuerung kann manuell oder computergesteuert erfolgen und in jeder Drehrichtung eine Unterstützung und/oder einen Widerstand bieten. Die US 2022 / 0 192 846 A1 betrifft eine AFO zu Erzeugung eines Drehmomentes um ein Knöchelgelenk mit einem Unterschenkelteil, das über eine Manschette an dem Unterschenkel festlegbar ist. Ein Antrieb ist mit einem Fußteil gekoppelt, das auf der Höhe des natürlichen Knöchelgelenkes gelenkig an dem Unterschenkelteil gelagert ist und eine Plantarflexion und eine Dorsalflexion zulässt. Das Fußteil lässt eine Eversion und eine Inversion zu. Die US 10 746 272 B2 betrifft eine Bewegungsassistenzvorrichtung mit einer Antriebsquelle, zwei Stützelementen und einem damit verbundenen Kraftübertragungsgestell, das von der Antriebsquelle über eine Kraftübertragungsvorrichtung angetrieben wird. Die Kraftübertragungsvorrichtung umfasst eine eingangsseitige Zahnradanordnung mit einem ersten Krafteingangsanschluss und einer Vielzahl von ersten Kraftausgangsanschlüssen und eine ausgangsseitige Zahnradanordnung mit einer Vielza