DE10138472A1 - Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung der Gelenke eines Menschen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung der Gelenke eines Menschen, mit einer von einem Motor (6) angetriebenen Rolle (1) und einem die Rolle (1) umschlingenden Zugmittel (2), an dessen einem Ende ein Halfter (3) zur lösbaren Befestigung an einer Extremität des Menschen angeordnet ist. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der der bauliche Aufwand reduziert ist und durch die das Anwendungsspektrum einer solchen Vorrichtung erweitert wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das andere Ende des Zugmittels (2) an der Rolle (1) befestigt ist und dass die Rolle (1) über eine Rutschkupplung (4) mit dem Motor (6) gekoppelt ist, der über eine Steuerungseinheit (5) periodisch aktiviert und deaktiviert wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung der Gelenke eines Menschen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Aus der DE 197 52 129 C1 ist eine Therapievorrichtung für menschliche Gelenke bekannt, bei der eine Reibscheibe, die von einem Zugmittel um 270° umschlungen ist, von einem Motor oszillierend angetrieben wird. An dem einen Ende des Zugmittels ist eine Masse befestigt und an dem anderen Ende des Zugmittels ist ein Halfter zur lösbaren Befestigung an einer Extremität des Menschens angebracht. Während der oszillierenden Bewegung der Reibscheibe rutscht das Zugmittel für eine definierte Zeit durch und das Zugmittel übt periodisch Zugkräfte auf das jeweilige Gelenk aus.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der der bauliche Aufwand reduziert ist und durch die das Anwendungsspektrum einer solchen Vorrichtung erweitert wird.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Durch die Befestigung des einen Endes des Zugmittels an der Rolle wird die Handhabung der Vorrichtung wesentlich vereinfacht, da das Zugmittel, vorzugsweise ein Seil oder ein Gurt, nach Anlegen des Halfters an der Extremität nicht mehr um die Reibscheibe geschlungen werden muss. Stattdessen ist das Zugmittel an der Rolle fixiert, so dass ein Nutzer der Vorrichtung lediglich den Halfter zu ergreifen braucht, um nach Anlegen des Halfters sofort das Gerät nutzen zu können. Die Zuordnung des Zugmittels und des Halfters zu der Rolle bleibt erhalten, so dass der Halfter nicht verlegt werden kann.
• Durch die Rutschkupplung wird gewährleistet, dass der Nutzer in seiner Bewegungsfreiheit nicht eingeschränkt ist. Bei unwillkürlichen oder gewollten Bewegungen der gestreckten Extremität wird das Zugmittel entsprechend abgerollt und der Nutzer kann sich frei bewegen, unabhängig davon, in welchen Arbeitsmodus der Motor sich befindet.
• Durch den Einsatz einer Steuerungseinheit, die den Motor periodisch aktiviert und deaktiviert, kann auf einfache Art und Weise ein Programm vorgegeben werden, nach dem die Be- und Entlastung des Gelenkes erfolgen soll. Je nach Art und Weise, wie das jeweilige Gelenk periodisch optimal mit einer Zugkraft beaufschlagt wird, kann dieses über die Steuerungseinheit einfach variiert werden. Möglich ist zudem, dass über ein Computer ein abgestimmtes Programm abgefahren wird, bei der die Intervalle der Be- bzw. Entlastung und ggf. die Belastung über die Zeit verändert werden. Ebenfalls ist eine einfache Anpassung an unterschiedliche Gelenke möglich, beispielsweise sind Handgelenke mit einem anderen Intervall zu beaufschlagen als Hüftgelenke.
• Um eine möglichst kompakte Vorrichtung zu erhalten, ist der Motor, die Rolle und die Steuerungseinheit zu einer Baugruppe zusammengefasst, wobei vorteilhafterweise der Motor und die Steuerungseinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, so dass lediglich die Rolle, abgesehen von elektrischen Anschlüssen und Schnittstellen, von außen zugänglich ist. Es ist vorgesehen, die Steuerungseinheit über eine externe Schnittstelle mit einem Programm zu versorgen bzw. einen Rechner anzuschließen, über den variable Programme der Steuerungseinheit zum Betrieb des Motors zugeführt werden können.
• Um eine ausreichende Kraft ausüben zu können, ist der Motor als ein 24-Volt-Motor ausgebildet, der jedoch mit maximal 5 Volt, vorzugsweise mit 3,5 Volt betrieben wird, um die erforderliche Zugkraft auf die Gelenke auszuüben. Die Dimensionierung des Motors erfolgt entsprechend den Einsatzbedingungen. Bei Erreichen der Maximalkraft, die mit der anliegenden Spannung erreicht werden kann, bleibt der Motor stehen und übt für die vorgesehene Zeit eine konstante Kraft auf die Extremität aus. Die Kraft ist dabei über die anliegende Spannung so eingestellt, dass die Rutschkupplung nicht durchrutscht, so dass die Kraft des Motors vollständig auf das Zugmittel übertragen wird. Aufgrund der Auslegung des Motors bremst dieser im Generatorbetrieb, also wenn an dem Zugmittel seitens der Extremität gezogen wird, ab, wobei dies bei ungefähr bei 1,4 V geschieht. Werden Kräfte ausgeübt, die über der eingestellten Kraft der Rutschkupplung liegen, wird diese aktiviert und gewährleistet die freie Beweglichkeit des zu streckenden Körpergliedes.
• Um die Vorrichtung möglichst universell einsetzen zu können, beispielsweise während einer Ruhephase, wenn der Mensch sich auf einem Stuhl oder einem Bett befindet, ist eine Aufnahme für eine Klampe oder ein Stativ vorgesehen. Dadurch kann die Vorrichtung an dem Bett des Menschen befestigt bzw. vor dieses gestellt werden und ist in ihrer Höhe der Liegefläche anpassbar. Über das Stativ können auch höher gelegene Gelenke wie das Schultergelenk im Sitzen gestreckt werden. Die Klampe wird dabei unter das angehobene Bett oder Sitzmöbel gestellt und durch das Gewicht des Nutzers und des Bettes oder Sitzmöbels gegen dieses gedrückt. Durch das Eigengewicht des Bettes und des Nutzers steht die Vorrichtung und das Stativ sicher und benötigt keine Verschraubung oder Zusatzgewichte, um einen sicheren Sand zu erreichen.
• Zur Veränderung der Zugkraft, die auf das jeweilige Gelenk aufgebracht werden soll, bzw. um eine Nachstellung durchführen zu können, ist die Rutschkupplung einstellbar ausgeführt, wobei der Reibwert der Rutschkupplung verändert werden kann. Vorteilhafterweise wird der Reibwert der Rutschkupplung von außen während des Betriebes eingestellt, was bedeutet, dass über geeignete Stellmittel der Anpressdruck der Rutschkupplung, präziser gesagt der beiden Reibflächen, veränderbar ist.
• Eine Weiterentwicklung sieht vor, dass die Rutschkupplung aus Sicherheitsgründen auf den Wert der auszuübenden Kraft eingestellt wird, so dass sichergestellt ist, dass keine zu hohen Kräfte ausgeübt werden. Um zumindest während der Belastungsphase keine drehenden Teile von außen zugänglich zu machen, ist in einer vorteilhaften Ausbildung vorgesehen, dass die Rutschkupplung in der Rolle integriert ist. Die Integration der Rutschkupplung in die Rolle bewirkt, dass während des Betriebes der Rutschkupplung, wenn die maximal eingestellte Kraft erreicht ist, die Rutschkupplung zweckentsprechend durchrutscht und die Rolle somit eine im wesentlichen konstante Kraft auf das Zugmittel ausübt. Die Rolle dreht sich nach Erreichen der voreingestellten Kraft nicht weiter, so dass keine Einklemmgefahr für Gegenstände oder Körperteile zwischen dem Zugmittel und der Rolle während der Belastungsphase gegeben ist. Ein weiterer Vorteil der Integration der Rutschkupplung in die Rolle liegt in der kompakten Bauweise.
• In einer Ausführungsform ist die Rutschkupplung mit einem kegeligen Kupplungskegel und einem korrespondierend ausgebildeten, in der Rolle befestigten Reibbelag ausgebildet. Alternativ zu einer Befestigung des Reibbelages kann dieser durch eine entsprechende Materialwahl der Rolle bzw. eine entsprechende Oberflächenausgestaltung in der Rolle selbst ausgebildet sein. Neben einer kegeligen Ausführung der Reibbeläge ist es selbstverständlich möglich, auch eine Scheibenkupplung vorzusehen. Ein Reibbelag ist dabei immer mit der Motorabtriebs- oder Getriebeausgangswelle verbunden, während der korrespondierende Reibbelag an der Rolle angeordnet ist.
• Vorteilhafterweise ist die Steuerungseinheit als eine elektronische Steuerungseinheit ausgebildet, um auf einfache Art und Weise verschieden Programme abfahren zu können bzw. um eine einfache Anpassung an die mit Zugkräften zu beaufschlagenden Gelenke vornehmen zu können.
• Um die vom Motor abgegebene Drehzahl zu variieren, insbesondere um die Motordrehzahl auf die gewünschte Drehzahl der Rolle zu reduzieren, ist zwischen dem Motor und der Rutschkupplung ein Getriebe angeordnet. Dieses Getriebe kann in seinem Übersetzungsverhältnis veränderlich ausgebildet sein. Über die Reduzierung der Motordrehzahl über ein Getriebe kann ebenfalls eine Anpassung der aufzubringenden Kraft erfolgen.
• Um bei einer Deaktivierung des Motors das Zugmittel auf einem gewissen Spannungsniveau zu halten, insbesondere um eine ruckartige Belastung beim Aktivieren des Motors zu vermeiden, ist eine Drehfeder vorgesehen, die in Drehrichtung der Rolle wirkt, so dass stets eine leichte Vorspannung in dem Zugmittel herrscht. Normalerweise wird durch die innere Reibung in der Vorrichtung sichergestellt, dass die Rolle nur so weit zurückdreht, dass das Seil immer gespannt bleibt. Nach der Deaktivierung des Motors erfolgt eine Rückdrehung der Rolle durch die Zugkraft innerhalb des Seiles.
• Nachfolgend wird eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung der mit einem Bein eines Menschen verbundenen Therapievorrichtung, sowie
• Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die Vorrichtung.
• In der Fig. 1 ist über ein Halfter 3 ein Zugmittel 2, das mit einer Rolle 1 der Vorrichtung verbunden ist, an einem Bein eines Menschen befestigt. Die Vorrichtung mit der Rolle 1 ist über ein Stativ 23 an einem Bett befestigt, wobei das Stativ 23 in seiner Höhe einstellbar ist, so dass eine einfache Anpassung an die Höhe der Liegefläche bzw. an die gewünschte Art der Krafteinleitung vorgenommen werden kann. Alternativ zu einer Befestigung des Stativs 23 unmittelbar an dem Bett ist vorgesehen, die Vorrichtung an einer Wand anzubringen.
• Mit der in der Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist eine Spannungsphase und eine Entspannungsphase realisierbar, wie in dem Diagramm im oberen Bereich der Fig. 1 deutlich wird. Über die Zeit t ist die aufgebrachte Zugkraft F aufgetragen und es ist deutlich erkennbar, dass die Kraft F periodisch über die Zeit t ansteigt, über einen gewissen Zeitraum konstant gehalten wird und dann wieder abfällt. Bei deaktiviertem Motor befindet sich das Gelenk, im vorliegenden Fall das Fussgelenk, in einem Entspannungszustand. Wird der Motor aktiviert, wird über das Zugmittel 2 eine Zugkraft auf das Bein ausgeübt, wodurch die Gelenke zeitweilig auseinandergezogen werden (Spannungsphase), was die Regeneration der Gelenkknorpel und die Bildung von Gelenkschmiere anregt.
• Die Bewegungsfreiheit des Menschen wird nur geringfügig eingeschränkt, da lediglich eine Extremität an der Vorrichtung über den Halfter 3 angeschlossen ist. Auf Grund der nicht dargestellten Rutschkupplung 4 ist es dem Menschen jederzeit möglich, auch die angeschlossene Extremität zu bewegen, wobei das Zugmittel 2 entsprechend abgerollt wird. Die Rolle wird nach der Bewegung der Extremität programmgemäß weiter betrieben (aktivierter Motor - deaktivierter Motor - aktivierter Motor. . . .), so dass das Zugmittel wieder aufgewickelt wird und die Therapie fortgeführt werden kann. Hierdurch ist es möglich, dass die Therapie auch durchgeführt wird, wenn unwillkürliche Bewegungen, insbesondere während des Schlafens, von dem Menschen ausgeführt werden. Die Spannungsphase ist vorzugsweise doppelt so lang wie die Entspannungsphase, was durch eine entsprechende Steuerung bewirkt wird.
• Die Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung in Querschnittsansicht, bei der als ein Kernstück ein Motor 6, eine Steuerungseinheit 5 und ein an die Motorabtriebswelle angeschlossenes Getriebe 60 innerhalb eines Gehäuses 7, das durch eine Kappe 70 abgeschlossen ist, angeordnet sind. Die Steuerungseinheit 5 steuert über die Potentiometer 51, 52 den Motor 6 bei der Aktivierung bzw. Deaktivierung. Abweichend von der dargestellten Ausführungsform ist es möglich, die Steuerungseinheit 5 mit einer Schnittstelle zu versehen, über die ein entsprechendes Programm eingespeist werden kann, nach dem der Motor 6 aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Die Kappe 70 umhüllt den Motor 6 und die Steuerungseinheit 5, so dass diese von außen nicht zugänglich sind. In dem Gehäuse 7 ist darüber hinaus das von dem Motor 6 angetriebene Getriebe 60 gelagert, das die von dem Motor 6 bereitgestellte Drehzahl entsprechend den Anforderungen umsetzt und an eine Getriebeausgangswelle 61 leitet.
• Auf der Getriebeausgangswelle 61 ist ein Kupplungskegel 42 drehfest gelagert, beispielsweise über ein Madenschraube 62 formschlüssig verbunden. Der Kupplungskegel 42 reibt mit einem in der Rolle 1 angeordneten Reibbelag 41 und überträgt so das Moment von dem Motor 6 auf die Rolle 1. Der Reibbelag kann als separates Bauelement in der Rolle 1 befestigt sein; alternativ dazu kann er über eine entsprechende Materialauswahl oder Oberflächengestaltung durch die Rolle selbst ausgebildet sein.
• In der Rolle selbst ist eine Rutschkupplung 4 integriert, bei der sich über einen Sicherungsring 43 Tellerfedern 44 abstützen. Gegen die Tellerfedern 44 wird über eine Stellschraube 45 ein Lager gedrückt, wodurch insgesamt die Rolle 1 mitsamt Reibbelag 41 gegen den Kupplungskegel 42 gedrückt wird. Über die Tellerfedern 44 wird somit der Anpressdruck der Reibflächen des Reibbelages 41 und des Kupplungskegels 42 aufgebracht und entsprechend der aufgebrachten Andrückkraft wird die maximal auf die Rolle 1 übertragbare Kraft begrenzt. Beim Durchrutschen der Rutschkupplung wird rollt sich das Zugmittel 2 ab und der Nutzer kann sich frei bewegen. Vorteilhafterweise ist die Spannungsphase, also die Phase, in der der Motor 6 aktiviert ist, doppelt so lang wie die Entspannungsphase, was durch eine entsprechende Steuerung der Steuerungseinheit zu realisieren ist.
• In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einstellung der maximal auf die Rolle 1 übertragbaren Kraft einfach über die Stellschraube 45 zu variieren. Sofern die Stellschraube über einen Schraubendreher bzw. über einen geeigneten Schraubenschlüssel in Richtung auf den Kupplungskegel 42 verstellt wird, erhöht sich der Anpressdruck über die Tellerfedern auf die Reibflächen, so dass die Rutschkupplung 4 erst bei Erreichen einer höheren Kraft anfängt durchzurutschen. Dementsprechend ist die durch das Zugmittel 2 aufgebrachte Zugkraft auf das entsprechende Gelenk größer. Über die Stellschraube 45 kann auf einfache Art und Weise von außen während des Betriebes eine Anpassung, gegebenenfalls eine Erhöhung oder Reduzierung der aufzubringenden Zugkraft realisiert werden.
• Eine solche Maßnahme kann zu Absicherung notwendig werden, wenn das Aufbringen der Zugkraft Schmerzen verursacht oder wenn die Steuerungseinheit defekt ist, ebenso, wenn nach längerem Gebrauch die Rutschkupplung 4 nachgestellt werden muss.
• Zur Befestigung des Zugmittels 2 auf der Rolle 1 ist eine Bohrung 11 in der Rolle 1 vorgesehen, durch die eine entsprechende Schraube oder ein anderes Befestigungsmittel hindurchgeführt werden kann. Das Zugmittel 2, beispielsweise ein Gurt oder ein Seil, kann dann an der Rolle 1 beispielsweise mittels Verhaken oder über eine Schraubbefestigung befestigt werden.
• In dem Gehäuse 7 ist ebenfalls eine Aufnahme 20 für das Stativ 23 vorgesehen. Durch das Stativ 23 kann die Vorrichtung an jeder geeigneten Stelle befestigt werden, wodurch eine Therapie überall und zu jeder Zeit möglich ist. Sofern die Vorrichtung auf einem separaten Ständer angebracht ist, muss dieser lediglich entsprechend befestigt werden, um die über die Rutschkupplung 4 übertragenden Kräfte aufnehmen zu können. Dies geschieht beispielsweise durch eine entsprechende Dimensionierung eines Fußes bzw. eines Verschraubens oder Festklemmens an Möbeln oder dergleichen. Neben einem Stativ 23 sind auch andere Befestigungsvorrichtung vorgesehen und möglich. Insbesondere ist dabei eine Befestigung über eine Klampe vorgesehen, bei der ein Bett, ein Sofa oder ein Sessel angehoben wird und die Klampe unter das jeweilige Möbel geschoben wird. Durch das Gewicht des Nutzers und des Möbels wird die Klampe gegen das Möbel gedrückt und festgeklemmt, so dass eine sichere Befestigung des Stativs und der Vorrichtung gewährleistet ist. Die Klampe ist höheneinstellbar, so dass eine einfache Anpassung an die Möbel vorgenommen werden kann. Dies erleichtert die Nutzung und die Montage insbesondere bei einem mobilen Einsatz, sei es als Leihgerät oder auf Reisen.
• Als Motor 6 wird vorzugsweise ein Elektromotor verwendet, wobei dieser vorzugsweise als ein 24-Volt-Motor ausgebildet, der maximal mit 5 Volt, vorzugsweise mit maximal 3,5 Volt betrieben wird. Über die elektronische Steuerung 5 ist der Motor 6 so getaktet, dass in dem Zugmittel 2 für eine bestimmte Zeit gezogen wird und dann eine vorbestimmte Stillstandszeit vorgesehen ist. Während dieser Stillstandszeit (Entspannungsphase) erfolgt eine Rückdrehung der Rolle 1 durch die Zugkraft im Zugmittel 2. Sofern die innere Reibung in der Vorrichtung nicht ausreicht, dass die Rolle 1 so weit zurückdreht, dass das Zugmittel 2 immer gespannt bleibt, ist in einer Weiterbildung eine entsprechend vorgespannte Drehfeder vorgesehen.
• Um die auf die Extremität auszuübenden Kraft einzustellen, wird der Motor 6 mit einer vorgegebenen, einstellbaren Spannung über die Steuerung 5 versorgt, so dass der Motor 6 nur die entsprechende Leistung abgibt und die eingestellt Zugkraft auf das Zugmittel 2 ausübt. Nach Erreichen der maximalen Zugkraft bleibt der Motor 6 stehen und übt über den Zeitraum, für die die Spannung anliegt, eine konstant Kraft auf die Extremität aus. Aufgrund der relativ niedrigen Spannung und entsprechenden niedrigen Leistung besteht keine Gefahr, dass der Motor 6 überhitzt oder durchbrennt. Durch diese Maßnahme kann eine aufwendige Leistungssteuerung entfallen und die Steuerung 5 kann einfach, beispielsweise über Potentiometer 51, 52 aufgebaut werden.
• Das Halfter 3 ist dabei so aufgebaut, dass zwei breite Riemen, vorzugsweise aus gepolstertem Leder, über zwei Schlaufen miteinander verbunden sind, wobei ein Riemen über den Spann des Fußes und der andere um die Ferse gelegt wird. Die Schlaufen werden seitlich an dem Fuß vorbeigeführt und unterhalb der Sohle entweder verbunden oder an einem Verbindungselement befestigt. Das Verbindungselement kann beispielsweise als eine Stange oder ein Ring ausgebildet sein. An dem Verbindungselement ist dann das Zugmittel 2 befestigt. Durch diese Ausgestaltung des Halfters 3 ist eine optimale Krafteinleitung gewährleistet.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung der Gelenke eines Menschen, mit einer von einem Motor (6) angetriebenen Rolle (1) und einem die Rolle (1) umschlingenden Zugmittel (2), an dessen einem Ende ein Halfter (3) zur lösbaren Befestigung an einer Extremität des Menschen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des Zugmittels (2) an der Rolle (1) befestigt ist und dass die Rolle (1) über eine Rutschkupplung (4) mit dem Motor (6) gekoppelt ist, der über eine Steuerungseinheit (5) periodisch aktiviert und deaktiviert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (6), die Rolle (1) und die Steuerungseinheit (5) zu einer Baugruppe zusammengefaßt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (6) und die Steuerungseinheit (5) in einem gemeinsamen Gehäuse (7) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (6) als 24 V-Motor ausgebildet ist und mit maximal 5 V, vorzugsweise maximal 3, 5 V betrieben wird.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Aufnahme (20) für eine Klampe oder ein Stativ (23) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibwert der Rutschkupplung (4) einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibwert der Rutschkupplung (4) von außen während des Betriebes einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplung (4) in der Rolle (1) integriert ist.

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplung (4) mit einem kegeligen Kupplungskegel (42) und einem korrespondierend ausgebildeten, in der Rolle (1) befestigten Reibbelag (41) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuerungseinheit (5).

11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Motor (6) und der Rutschkupplung (4) ein Getriebe (60) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehfeder, die in Drehrichtung der Rolle (1) wirkt, zur Vorspannung des Zugmittels (2) vorgesehen ist.