DE10043568A1 - Bewegungsgerät mit bewegbaren Betätigungselementen für ein Extremitätenpaar einer Person - Google Patents
Bewegungsgerät mit bewegbaren Betätigungselementen für ein Extremitätenpaar einer PersonInfo
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Abstract
Es wird ein Bewegungsgerät (1) mit bewegbaren Betätigungselementen (3) für ein Extremitätenpaar einer Person, Antriebsmittel (4, 5, 6) zum Antreiben der Betätigungselemente (3) sowie einer Elektronikeinheit (7) zur Regelung und/oder Steuerung der Bewegung der Betätigungselemente (3), wobei das Extremitätenpaar der Person über die Antriebsmittel (4, 5, 6) mit einer vorgegebenen Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente (3) antreibbar ist, vorgeschlagen, das die Effizienz des Trainings wesentlich verbessert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Elektronikeinheit (7) innerhalb eines Trainings, bei welchem eine Mindestantriebsdrehzahl als Mindesttrainingsdrehzahl vorgesehen ist, zur Vornahme einer Änderung des Betrags der Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente (3) um mehr als ein Drittel der Mindestantriebsdrehzahl nach Aktivierung eines Stellglieds ausgebildet ist. In einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung wird vorgeschlagen, dass die Elektronikeinheit (7) in Abhängigkeit von der Betätigung der Betätigungselemente (3) durch die Extremitäten der Person, die eine momentane Drehrichtung der Betätigungselemente (3) innerhalb eines Trainings unterstützt, zur Vornahme einer Änderung der Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente (3) oder zur völligen Abschaltung einer Mindestantriebsdrehzahlvorgabe ausgebildet ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bewegungsgerät mit bewegbaren
Betätigungselementen für hin Extremitätenpaar einer Person,
Antriebsmittel zum Antreiben der Betätigungselemente sowie
einer Elektronikeinheit zur Regelung und/oder Steuerung der
Bewegung der Betätigungselemente, wobei das Extremitätenpaar
der Person über die Antriebsmittel mit einer vorgegebenen
Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente antreibbar
ist.
Bewegungsgeräte der einleitend bezeichneten Art sind in
verschiedenen Ausführungsformen bekannt geworden und werden
vorwiegend bei der Behandlung von bewegungsbehinderten
Menschen eingesetzt.
Bewegungsbehinderte Menschen, zum Beispiel einseitig gelähmte
Personen, sind oft nicht in der Lage an einem Bewegungsgerät
mit einer Kurbel eine runde Bewegung zustande zu bringen. Aus
diesem Grund besitzen entsprechende Bewegungsgeräte häufig
einen Modus, bei dem beispielsweise die Beine eines
Bewegungsbehinderten auf einer konstanten
Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente durchbewegt
werden. Der Behinderte kann jedoch die Bewegung durch eigene
Muskelarbeit unterstützen.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 11 233 A1 ist
eine Ausführungsform eines Bewegungsgerätes offenbart, das
bei einer sehr kleinen aktiven Betätigung des
Bewegungsbehinderten eine vergleichsweise große
Drehzahlerhöhung zeigt. Stellt der Behinderte seine aktive
Betätigung der Betätigungselemente ein, fällt die Drehzahl
vergleichsweise langsam auf die vorgegebene
Mindestantriebsdrehzahl zurück. Eine derartige Regelung soll
dem Bewegungsbehinderten ein Erfolgserlebnis verschaffen, was
die Effizienz des Trainings verbessert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bewegungsgerät
der einleitend bezeichneten Art bereit zu stellen, das die
Effizienz des Trainings weiter verbessert.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Bewegungsgerät der
einleitend bezeichneten Art durch die Merkmale des
Kennzeichens des Anspruchs 1 oder 2 gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind
vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung
möglich.
Dementsprechend zeichnet sich eine erste erfindungsgemäße
Lösung dadurch aus, dass die Elektronikeinheit innerhalb
eines Trainings, bei welchem eine Mindestantriebsdrehzahl als
Mindesttrainingsdrehzahl vorgesehen ist, zur Vornahme einer
Änderung des Betrags der Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente um mehr als ein Drittel der
Mindestantriebsdrehzahl nach Aktivierung eines Stellglieds
ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, dass beispielsweise
mittels einer manuellen oder automatischen Aktivierung des
Stellglieds, z. B. durch einen "Tastendruck", die
Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente sich so
deutlich ändert, dass eine trainierende Person, die sich bei
einer Mindestantriebsdrehzahl durchbewegen lässt, eher
veranlasst wird, aktiv einen Beitrag zum Training zu leisten.
Wird zum Beispiel die Mindestantriebsdrehzahl herabgesetzt,
versucht eine trainierende Person im Allgemeinen intuitiv die
höhere Drehzahl zu erreichen, was jedoch nur durch einen
eigenen aktiven Beitrag möglich wird. Unter
Mindesttrainingsdrehzahl wird erfindungsgemäß eine von Null
verschiedene Antriebsdrehzahl verstanden, die insbesondere
über einen längeren Zeitraum wirksam ist. D. h., dass ein
Abschalten des Bewegungsgerätes hierbei ausdrücklich keine
erfindungsgemäße Änderung darstellt. Vorzugsweise handelt es
sich um ein Training bei gleicher Drehrichtung.
Darüberhinaus kann eine Aufwärmphase für die trainierende
Person in vorteilhafter Weise umgesetzt werden. Dies kann
beispielsweise dadurch erfolgen, dass die
Mindestantriebsdrehzahl kurzfristig hoch gesetzt wird, um die
Muskulatur der trainierenden Person zu erwärmen und dann
daraufhin wieder zurückgesetzt wird, um die trainierende
Person zu motivieren, durch aktives Zutun die Drehzahl auf
ein höheres Niveau zu bringen.
Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung liegt der
Kerngedanke darin, dass die Elektronikeinheit in Abhängigkeit
von der Betätigung der Betätigungselemente durch die
Extremitäten der Person, die eine momentane Drehrichtung der
Betätigungselemente innerhalb eines Trainings unterstützt,
zur Vornahme einer Änderung der Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente oder zur völligen Abschaltung einer
Mindestantriebsdrehzahlvorgabe ausgebildet ist. Hierdurch
wird zum Beispiel ermöglicht, dass in vorteilhafter Weise die
Mindestantriebsdrehzahl verändert wird, sobald die Person die
Betätigungselemente aktiv betätigt. Stellt die Person die
Betätigung der Betätigungselemente, zum Beispiel für eine
vorgegebene Dauer ein, so ist in dieser erfindungsgemäßen
Ausführungsform eine veränderte Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente oder eine vollständige Abschaltung der
Mindestantriebsdrehzahlvorgabe möglich, so dass die Person
zur Wiederaufnahme der Betätigung der Betätigungselemente
angeregt wird.
Entsprechend der erstgenannten erfindungsgemäßen Lösung
können mittels der zweitgenannten Lösung die entsprechend
vorteilhaften Wirkungen bei der trainierenden Person erreicht
werden.
In vorteilhafter Weise ist die Elektronikeinheit zur Vornahme
einer Verringerung der Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente nach der Feststellung einer aktiven
Betätigung der Betätigungselemente durch die Extremitäten der
Person und/oder nach einer Aktivierung des Stellglieds
ausgelegt. Insbesondere die Verringerung der
Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente regt die
trainierende Person dazu an, die Betätigungselemente aktiv zu
betätigen, um die zuvor wirksame Mindestantriebsdrehzahl
wieder zu erreichen, sofern die aktuelle Drehzahl unter diese
Mindestantriebsdrehzahl absinkt. Bei dieser Ausführungsform
kann die Mindestantriebsdrehzahl zum Beispiel automatisch
herabgesetzt werden, wenn die trainierende Person durch
aktive Betätigung der Betätigungselemente, eine
Drehzahlerhöhung herbeigeführt hat, die von der
Elektronikeinheit detektiert wurde. Das hat den Hintergrund,
die trainierende Person bei einem Nachlassen des aktiven
Beitrags wieder stärker dazu anzuregen, einen aktiven Beitrag
zur Trainingssituation zu leisten, sobald das System erkannt
hat, dass die trainierende Person überhaupt in der Lage ist,
aktiv mitzuarbeiten.
In vorteilhafter Weise umfasst das Stellglied ein
Stellelement, wie zum Beispiel einen Taster, ein
Spracheingabemodul oder dergleichen. Hierdurch wird
gewährleistet, dass die Aktivierung des Stellglieds sowohl
manuell als auch mittels Sprachbefehlen, gegebenenfalls durch
die trainierende Person oder einen Therapeuten, mit
vorteilhaften Standardkomponenten realisierbar ist. Es ist
jedoch auch denkbar, dass das Stellglied als Empfänger für
elektromagnetische Wellen ausgebildet ist, um beispielsweise
mittels einer entsprechenden Sendeeinheit das Bewegungsgerät
erfindungsgemäß zu aktivieren und somit die
Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente zu ändern.
Vorzugsweise ist die Elektronikeinheit zur Erfassung einer
aktiven Einwirkung wenigstens einer Extremität auf die
Betätigungselemente ausgebildet. Hierdurch ist das
Bewegungsgerät in vorteilhafter Weise an die individuellen
Behinderungen bzw. Möglichkeiten der trainierenden Person
anpassbar.
Vorzugsweise ist die Elektronikeinheit in Abhängigkeit einer
Verweildauer zur Änderung der Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente ausgebildet. Dies kann beispielsweise
dann vorteilhaft sein, wenn die trainierende Person auf einer
geringen Mindestantriebsdrehzahl sich über einen
vergleichsweise langen Zeitraum durchbewegen lässt und keinen
eigenen Beitrag zur Bewegung leistet. Um in diesem Fall das
Trainingsergebnis zu verbessern, wird vorzugsweise die
Mindestantriebsdrehzahl wieder angehoben, wodurch sich zum
Beispiel die Mobilität der trainierenden Person steigern
lässt. In diesem Zusammenhang kann die Formulierung "in
Abhängigkeit der Betätigung der Betätigungselemente" als ein
Zeitraum aufgefasst werden, in welchem die trainierende
Person die Betätigungselemente gerade nicht aktiv betätigt.
Die Verweildauer kann auch auf einen Zeitpunkt als
Startzeitpunkt bezogen werden, bei dem die Drehzahl auf die
Mindestantriebsdrehzahl durch den fehlenden aktiven Beitrag
einer Person abgesunken ist.
In vorteilhafter Weise ist mittels einer erfindungsgemäßen
Änderung der Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente
auch eine Demotivation und/oder Überanstrengung der
trainierenden Person vermeidbar.
Andererseits kann nach Ablauf der einstellbaren Verweildauer
eine vergleichsweise große Mindestantriebsdrehzahl
automatisch herabgesetzt werden, um die trainierende Person
zu motivieren, ständig mitzuarbeiten.
Bei allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann die
Verweildauer eine Zeitdauer oder ein zurückgelegter
Drehwinkelabschnitt darstellen. Darüber hinaus kann
erfindungsgemäß ein Betätigen der Betätigungselemente in Form
einer Drehzahlerhöhung oder einer aktiven Belastung, d. h.
z. B. in Form eines entsprechend vom Trainierenden
aufgebrachten Drehmoments oder aber in Form einer
detektierten Muskelaktivität der trainierenden Person
festgestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird anhand der Figuren sowie unter Angabe
weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein in Funktionseinheiten schematisch
dargestelltes Bewegungsgerät,
Fig. 2 ein schematisch dargestellter Verlauf der
Drehzahl der Betätigungselemente über der
Zeit und
Fig. 3 ein weiterer schematischer Verlauf der
Drehzahl der Betätigungselemente über der
Zeit.
In Fig. 1 ist ein Bewegungsgerät 1 dargestellt, das eine
Kurbel 2 mit Pedalen 3 für die Beine einer trainierenden,
nicht näher dargestellten Person umfasst. Weiterhin ist ein
Elektromotor 4, der durch einen Keilriemenantrieb 5 mit einer
Welle 6 der Kurbel 2 verbunden ist, dargestellt. Des Weiteren
ist der Elektromotor 4 mit einer Elektronikeinheit 7 über
eine Verbindung 8 verbunden. Die Elektronikeinheit 7 treibt
unter anderem in Abhängigkeit von ausgewählten
Bewegungsprogrammen bzw. Einstellungen den Motor 4 an oder
bremst diesen ab. Eine Anzeige-/Eingabeeinheit 9 zeigt
beispielsweise verschiedenste Trainingsparameter an.
In Fig. 2 ist beispielhaft ein Verlauf einer Drehzahl ω
über der Zeit t dargestellt. Es wird davon ausgegangen, dass
ein Extremitätenpaar einer Person vor einem beliebigen
Zeitpunkt T1 mit einer Mindestantriebsdrehzahl ω1 angetrieben
wird. Zum Zeitpunkt T1 wird ein nicht näher dargestelltes
Stellglied beispielsweise manuell aktiviert, so dass die
Mindestantriebsdrehzahl der Kurbel 2 auf ω2 verringert wird.
Hierdurch fällt die Drehzahl ω gegebenenfalls kontinuierlich
auf die Drehzahl ω2 ab. Diese Verringerung der Drehzahl nimmt
die Person wahr und wird hierdurch motiviert, aktiv auf die
Pedale 3 einzuwirken, wodurch sich ab dem Zeitpunkt T2, dem
Beginn der Einwirkung auf die Pedale 3, die Drehzahl
beispielsweise erhöht. Die Mindestantriebsdrehzahl ω2 bleibt
jedoch unverändert und ist in Fig. 2 schematisch als Strich-
Punktlinie dargestellt. Zum Zeitpunkt T3 beendet die Person
die Einwirkung auf die Pedale 3, so dass die Drehzahl ω
wiederum beispielsweise bis zur Mindestantriebsdrehzahl ω2
abfällt.
Mit der Mindestantriebsdrehzahl ω2 wird das Extremitätenpaar
der trainierenden Person bis zum Zeitpunkt T4 vom
Bewegungsgerät angetrieben. Zum Zeitpunkt T4 ist gemäß der
Fig. 2 eine einstellbare Verweildauer verstrichen, die
beispielsweise mittels der Elektronikeinheit 7 vom Zeitpunkt
der letzten aktiven Einwirkung auf die Pedale 3 durch die
trainierende Person, d. h. in dem dargestellten Fall T3,
festgelegt wird. Die Elektronikeinheit 7 veranlasst hierdurch
eine Erhöhung der Mindestantriebsdrehzahl von ω2 auf ω1.
In Fig. 3 ist ein weiterer erfindungsgemäßer Verlauf der
Drehzahl ω über der Zeit t dargestellt. Hierbei wird
wiederum davon ausgegangen, dass die Extremitäten der
trainierenden Person vor einem beliebigen Zeitpunkt T6 mit
der Mindestantriebsdrehzahl ω3 vom Bewegungsgerät angetrieben
werden. Im Unterschied zur Fig. 2 wirkt die trainierende
Person zum Zeitpunkt T6 aktiv auf die Pedale 3 ein, was zu
einer Erhöhung der Drehzahl führt. Gemäß dem in Fig. 3
dargestellten Verlauf der Drehzahl ω erfolgt diese
Einwirkung bis zum Zeitpunkt T7. Zum Zeitpunkt T7 beendet die
trainierende Person das aktive Treten auf die Pedale 3, so
dass die Drehzahl ω abfällt.
Die erfindungsgemäße Änderung der Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente wurde durch eine Detektion der
Drehzahlerhöhung zum Zeitpunkt T6, die durch das "aktive"
Verhalten der trainierenden Person verursacht wurde,
herbeigeführt, wodurch sich die Mindestantriebsdrehzahl von
ω3 auf ω4, entsprechend der schematisch dargestellten Strich-
Punktlinie, verringerte. Diese Verringerung kann auch in Form
einer Rampe erfolgen. Demgemäß werden die Extremitäten der
trainierenden Person nach Beendigung der aktiven Einwirkung
auf die Pedale 3 mit der Mindestantriebsdrehzahl ω4
angetrieben.
Entsprechend der Fig. 2 wird zum Zeitpunkt T8 gemäß der
Fig. 3, wiederum nach Ablauf einer vorgegebenen
Verweildauer, die Mindestantriebsdrehzahl erhöht. Im
Unterschied zum Verlauf der Drehzahl gemäß der Fig. 2 wird
jedoch gemäß der Fig. 3 die Antriebsdrehzahl nicht auf die
eingangs vorgegebene Mindestantriebsdrehzahl ω3 angehoben,
sondern beispielsweise unter Berücksichtigung der erfolgten
aktiven Einwirkung der trainierenden Person auf die Pedale 3,
gegebenenfalls auf eine höhere Mindestantriebsdrehzahl ω5
geändert, die die Kurbel 2 zum Zeitpunkt T9 erreicht.
1
Bewegungsgerät
2
Kurbel
3
Pedal
4
Elektromotor
5
Keilriemenantrieb
6
Welle
7
Elektronikeinheit
8
Verbindung
9
Anzeige-/Eingabeeinheit
ω Drehzahl
t Zeit
T Zeitpunkt
ω Drehzahl
t Zeit
T Zeitpunkt
Claims (8)
1. Bewegungsgerät (1) mit bewegbaren Betätigungselementen
(3) für ein Extremitätenpaar einer Person, Antriebsmittel (4,
5, 6) zum Antreiben der Betätigungselemente (3) sowie einer
Elektronikeinheit (7) zur Regelung und/oder Steuerung der
Bewegung der Betätigungselemente(3), wobei das
Extremitätenpaar der Person über die Antriebsmittel (4, 5, 6)
mit einer vorgegebenen Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente (3) antreibbar ist, dadurch
gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (7) innerhalb
eines Trainings, bei welchem eine Mindestantriebsdrehzahl als
Mindesttrainingsdrehzahl vorgesehen ist, zur Vornahme einer
Änderung des Betrages der Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente (3) um mehr als ein Drittel der
Mindestantriebsdrehzahl nach Aktivierung eines Stellglieds
ausgebildet ist.
2. Bewegungsgerät (1), mit bewegbaren Betätigungselementen
(3) für ein Extremitätenpaar einer Person, Antriebsmittel (4,
5, 6) zum Antreiben der Betätigungselemente (3) sowie einer
Elektronikeinheit (7) zur Regelung und/oder Steuerung der
Bewegung der Betätigungselemente(3), wobei das
Extremitätenpaar der Person über die Antriebsmittel (4, 5, 6)
mit einer vorgegebenen Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente (3) antreibbar ist, insbesondere nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Elektronikeinheit (7) in Abhängigkeit von der Betätigung der
Betätigungselemente (3) durch die Extremitäten der Person,
die eine momentane Drehrichtung der Betätigungselemente (3)
innerhalb eines Trainings unterstützt, zur Vornahme einer
Änderung der Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente (3)
oder zur völligen Abschaltung einer
Mindestantriebsdrehzahlvorgabe ausgebildet ist.
3. Bewegungsgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (7) zur Vornahme
einer Verringerung der Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente (3) nach der Feststellung einer aktiven
Betätigung der Betätigungselemente (3) durch die Extremitäten
der Person ausgelegt ist.
4. Bewegungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Elektronikeinheit (7) zur Vornahme einer
Verringerung der Mindestantriebsdrehzahl der
Betätigungselemente (3) nach der Aktivierung des Stellglieds
ausgelegt ist.
5. Bewegungsgerät (1) nach einem der vorgenannten
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied ein
Stellelement, wie z. B. ein Taster, ein Spracheingabemodul
oder dergleichen, umfasst.
6. Bewegungsgerät (1) nach einem der vorgenannten
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel, insbesondere
Sensormittel zur Erfassung einer aktiven Einwirkung
wenigstens einer Extremität auf die Betätigungselemente (3)
vorgesehen sind.
7. Bewegungsgerät (1), insbesondere nach einem der
vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Elektronikeinheit (7) in Abhängigkeit einer Verweildauer zur
Änderung der Mindestantriebsdrehzahl der Betätigungselemente
(3) ausgebildet ist.
8. Bewegungsgerät (1) nach einem der vorgenannten
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit
(7) zur Vornahme einer Erhöhung der Mindestantriebsdrehzahl
der Betätigungselemente (3) nach Feststellung einer aktiven
Betätigung der Betätigungselemente (3) durch die Extremitäten
der Person, der Aktivierung des Stellglieds oder in
Abhängigkeit der Verweildauer ausgelegt ist.
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