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Die
Erfindung betrifft eine Therapieeinrichtung und ein Betriebsverfahren
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
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Aus
der Praxis sind Trainingsgeräte
bekannt, mit denen von außen
eine Kraft auf den Probandenkörper
aufgeprägt
wird. Dies kann z.B. durch Gewichte mit Umlenkung durch Hebel, durch
Federn oder motorischen Antrieb, aber auch durch Schwerkraft oder
Eigengewicht des Probanden oder eines Körperglieds geschehen. Derartige
aktive Trainingsgeräte
werfen verschiedene Probleme auf. Einerseits kann die Messung fehlerbehaftet
sein, falls der Proband ausweicht und dadurch die Messung bei einer anderen
als der gewünschten
Auslenkung (Trainingswinkel) erfolgt. Ferner besteht eine Verletzungsgefahr
durch eine Ausweichbewegung, falls der Proband die Maximalkraft
nicht aufbringen kann und ausweichen will. Der Aktor des Trainingsgerätes kann
bei konstanter aufgeprägter
Testkraft und fehlender Gegenkraft durch den Probanden in unerwünschter
Weise beschleunigen. Für
Notfälle
ist eine Abschaltung erforderlich, z.B. durch eine sichere Abtrennung
der Energiezufuhr bei motorischen Antrieben. Eine Abschaltung bei
Nutzung der Schwerkraft ist über
indirektes oder aktives Eingreifen, z.B. Bremsen, möglich. Zudem
ist eine Messung der physiologischen Belastung bei Schwerkraft durch
Eigengewicht des Probanden oder der Körperglieds nicht möglich.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Therapietechnik
aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.
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Die
beanspruchte Therapieeinrichtung hat den Vorteil, dass sie sowohl
zu Diagnose, wie auch zum Training des menschlichen Bewegungsapparates
eines Probanden genutzt werden kann. Durch die passive Belastungseinrichtung
muss der Proband gegen einen Widerstand oder eine Gegenkraft bei der
Betätigung
arbeiten, wobei die Parameter dieser Betätigung, z.B. Kraft, Moment
und/oder Weg, zuverlässig
gemessen, ausgewertet und angezeigt werden können. Unfallgefahren und unerwünschte Reaktionen
wie bei den aktiven Trainingsgeräten
aus dem Stand der Technik sind hierbei ausgeschlossen.
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Die
beanspruchte und vorzugsweise programmierbare Therapieeinrichtung
ermöglicht
dem Probanden über
die Anzeige eine Kontrolle seiner körperlichen Betätigung.
Hierbei können
ihm insbesondere therapeutische Vorgaben und Sollwerte neben seinen
Istwerten der Betätigung
angezeigt werden, so dass der Proband unmittelbar über seinen Therapie-
oder Trainingserfolg informiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich können ihm
auch die Differenzwerte zwischen Soll- und Istwert angezeigt werden.
Neben Einzelwerten können
Wertekurven zur Anzeige gelangen, was insbesondere für komplexere
Betätigungsprogramme
von Vorteil ist. Der Proband kann dabei auch über die im Rahmen des Programms
noch zu erledigenden Betätigungen
oder Belastungen informiert werden und sich entsprechend darauf
einstellen. Hierfür
ist die Anzeige von Wertekurven vorteilhaft.
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Die
Anzeige kann in beliebig geeigneter Weise erfolgen. Günstig ist
eine optische Anzeige, insbesondere mit einem graphikfähigen Bildschirm
mit entsprechender Auflösung,
auf der sich Kurven für
Vorgabewerte und Istwerte besonders anschaulich darstellen lassen.
Ergänzend
oder alternativ kann eine akustische Anzeige erfolgen.
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Die
Einbindung der angezeigten Werte in ein Spiel oder eine andere unterhaltsame
Darstellung fördert
die Motivation des Probanden und den Therapieerfolg. Dabei kann
es sich insbesondere um ein interaktives Spiel handeln, bei dem
das Therapiegerät die
Eingabeeinrichtung bzw. Spielkonsole darstellt. Der Proband und
seine Betätigung
können
z.B. durch eine, ggf. comicartig dargestellte Spielfigur symbolisiert
werden.
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Das
Therapiegerät
kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Es besitzt die
erwähnte
passive Belastungseinrichtung, die vom Probanden mit einem Körperteil,
insbesondere einem Oberkörperteil zu
betätigen
ist. Hierbei kann der Proband ggf. über eine Führungseinrichtung in eine für das Training oder
die Diagnose günstige
Körperstellung
gebracht und gehalten werden. Hierüber lassen sich unerwünschte Ausweichbewegungen
oder Hilfsbewegungen des Probanden vermeiden. Die Führungseinrichtung
zwingt den Probanden dazu, die gewünschten Körperteile in der vorgegebenen
Weise zu betätigen.
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Das
Therapiegerät
ist in der Lage, die Diagnose- bzw. Trainingsdaten und deren Auswertungen (Therapieergebnisse)
bei Bedarf zu speichern und protokollieren, so dass der Therapieerfolg
nachweisbar und überprüfbar ist.
Insbesondere kann die Verbesserung der Physis des Probanden mit
fortschreitender Zeit, auch über
längere
Zeiträume,
dokumentiert werden.
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Die
Therapieeinrichtung und das Betriebsverfahren bzw. das Verfahren
zur Unterstützung
eines Trainings- und/oder einer Diagnose der Physiologie vom Probanden
mit einer Therapieeinrichtung sind für unterschiedliche Zwecke einsetzbar.
Dies betrifft zum einen medizinische und/oder physiotherapeutische
Behandlungen. Andererseits lässt
sich die Technik auch im normalen Fitnessbereich für das Muskeltraining,
insbesondere des Oberkörpers,
einsetzen. Insbesondere das Verfahren zur Unterstützung eines
Trainings und/oder einer Diagnose kann auch mit entsprechend umgerüsteten oder
ausgerüsteten
Fitnessgeräten
mit programmierbarer Belastungseinrichtung Verwendung finden. Derartige
Fitnessgeräte
können
auch aktive Trainingsgeräte
sein, wobei in diesem Fall der Erfindungsschwerpunkt auf dem Betriebs-
und Unterstützungsverfahren
liegt.
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In
den Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im einzelnen zeigen:
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1:
eine Therapieeinrichtung in einer schematischen Seitenansicht,
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2 und 3:
regelungstechnische Strukturbilder und
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4:
eine Anzeige mit Soll- und Istwertkurven.
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Die
Erfindung betrifft eine Therapieeinrichtung (1) zur Diagnose
und/oder zum Training des menschlichen Bewegungsapparates, insbesondere der
Muskulatur, von Probanden (2) sowie ein Betriebsverfahren
für eine
solche Diagnose/Training.
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Die
Therapieeinrichtung (1) ist in 1 schematisch
dargestellt. Sie umfasst ein Therapiegerät (4) mit einer passiven
Belastungseinrichtung (5), die vom Probanden (2)
mit einem Körperteil
(3), insbesondere einem Oberkörperteil, betätigt werden
muss und die ggf. dieser Betätigungsbewegung
nachgibt und entsprechend folgt. Bei isometrischen Übungen erfolgt
kein Nachgeben.
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Die
Betätigungskraft
ist hierbei vom Probanden (2) gegen einen festen Widerstand
oder eine Gegenkraft der Belastungseinrichtung (5) aufzubringen. Hierbei
werden bestimmte Körperpartien,
insbesondere Muskeln oder Muskelgruppen von ein oder mehreren bestimmten
Körperteilen
(3) trainiert oder in ihrer Belastbarkeit diagnostiziert.
Die Diagnose und/oder das Training der Muskeln oder Muskelgruppen
bezieht sich auf bestimmte Auslenkungen α des betreffenden Körperteils
(3), wobei diese Auslenkungen α variieren oder gleich bleiben
können.
Bei den Auslenkungen α kann
es sich um rotatorische oder um translatorische Bewegungen oder
Kombinationen, ggf. Mehrfachkombinationen, solcher Bewegungen handeln.
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In
der gezeigten Ausführungsform
von 1 wird z.B. die Rücken- und Bauchmuskulatur des
Probanden (2) diagnostiziert und/oder trainiert, wobei der
Proband (2) mit der frontalen Brustpartie gegen ein Betätigungsorgan
(11) der Therapieeinrichtung (1) drückt. Der
zu diagnostizierende und/oder zu therapierende Körperteil ist in diesem Fall
der Oberkörper.
Außer
der Rückenmuskulatur
kann auch die Bauchmuskulatur und/oder die seitliche Rückenmuskulatur
belastet werden. Bevorzugt werden Teile des Oberkörpers belastet,
wobei dies z.B. auch die Arme sein können. Die Therapieeinrichtung
(1) ist hierzu entsprechend anders ausgebildet und eingerichtet. Abwandlungen
sind außerdem
hinsichtlich anderer Muskelpartien des Oberkörpers möglich, indem z.B. eine seitliche
Auslenkung des Oberkörpers
verlangt wird.
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Die
Körperstellung
des Probanden bei der Diagnose oder beim Training kann unterschiedlich sein,
wobei das Therapiegerät
(4) entsprechend in der Ausgestaltung differieren kann.
In der gezeigten Ausführungsform
nimmt der Proband eine aufrechte und stehende Position ein, wobei
der Körper
abgewinkelt sein kann. Alternativ kann er eine liegende oder sitzende
Stellung einnehmen, wobei das Therapiegerät (4) entsprechend
angepasst ist.
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Das
Therapiegerät
(4) kann eine Führungseinrichtung
(8) für
den Probanden (2) beinhalten, die je nach Übungszweck
unterschiedlich ausgebildet sein kann oder ggf. auch entfallen kann.
In der gezeigten Ausführungsform
ist z.B. eine Becken-, Hüft- oder
Gesäßführung (9)
und ggf. eine Knieführung (10)
mit entsprechenden Polstern vorhanden. Durch die Führungseinrichtung
(8) wird der Proband (2) in eine vorgegebene und
für die
durchzuführende
Therapie günstige
Körperstellung
gebracht und gehalten. Dies stellt sicher, dass der Proband bei
der Betätigung
der passiven Belastungseinrichtung (5) genau diejenigen
Körperpartien
bewegt und belastet, die zur Therapie bzw. zur Diagnose und/oder
zum Training vorgesehen sind. Die Führungseinrichtung (8) kann
zu diesem Zweck in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein und
andere Führungselemente
an anderen Körperpartien
aufweisen. Über
die Führungseinrichtung
(8) werden die nicht zu betätigenden Körperpartien vorzugsweise fixiert.
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Die
Therapieeinrichtung (1) weist eine Messeinrichtung (6)
für die
Probandenbetätigung
und eine mit der Messeinrichtung (6) verbundene Anzeigeeinrichtung
(7) im Sichtbereich des Probanden zur Signalisierung der
Werte an den Probanden (2) auf. Die Messeinrichtung (6)
und die Anzeigeeinrichtung (7) können Bestandteil des Therapiegeräts (4)
sein. Sie können
alternativ separate Komponenten darstellen.
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Bei
der Therapieeinrichtung (1) und dem Therapieverfahren übt der Proband
(2) selbst die erforderliche Kraft aus und erhält von der
Messeinrichtung (6) und der Anzeigeeinrichtung (7)
eine Kontrollanzeige über
seine Betätigung
und über
die dabei gemessenen und/oder vorgegebenen Werte oder Parameter.
Dies kann z.B. die Kraft und/oder das Moment und/oder der Weg sein.
Daneben sind beliebig andere, z.B. auch physiologische Parameter,
wie Puls oder Blutdruck bei der Probandenbetätigung als Vorgabe möglich und
erfassbar.
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Von
der Anzeigeeinrichtung (7) werden z.B. die mittels der
Messeinrichtung (6) aufgenommenen Istwerte der Parameter
der physischen Betätigung während des
Trainings bzw. der Diagnose angezeigt. Zusätzlich können die Vorgabewerte oder
Sollwerte angezeigt werden. Als weitere Variante ist alternativ oder
zusätzlich
die Anzeige der Differenzwerte oder Regelabweichungen zwischen Soll-
und Istwerten möglich.
Die gemessenen und/oder vorgegebenen Werte können als Einzelwerte, als gruppenweise
zusammengefasste Werte oder in der bevorzugten Ausführungsform
als Wertekurven (27) signalisiert und vorzugsweise optisch
dargestellt werden.
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Über die
Anzeigeeinrichtung (7) erhält der Proband (2)
eine Kontrollanzeige über
seine Betätigung
und über
die Vorgaben sowie über
etwaige Regelabweichungen. Der Proband (2) fungiert dadurch selbst
als Regler und als Stellgröße für die Einstellung
der gewünschten
Parameter, z.B. der Kraft. Ggf. werden die physiologischen Randbedingungen,
z.B. der Puls, und deren zulässige
Bandbreite angezeigt. Im Falle einer Überlastung soll und wird der
Proband (2) selbst die Kraft reduzieren und komplett aufgeben.
Er ist dabei keiner Gegenreaktion der passiven Belastungseinrichtung
(5) ausgesetzt.
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Die
Belastungseinrichtung (5) weist einen Widerstandserzeuger
(14) für
die Probandenbetätigung
auf. Hierdurch wird ein physikalischer, insbesondere mechanischer,
fester oder beweglicher Widerstand oder eine Gegenkraft aufgebaut,
gegen die der Proband (2) bei der gewünschten physischen Betätigung arbeiten
und die er ggf. überwinden
muss. Hierfür
weist der Widerstandserzeuger (14) ein ortsfestes oder
bewegliches Betätigungsorgan
(11) mit einem Anlageelement (12), z.B. dem gezeigten Brustpolster,
für das
zu betätigende
Körperteil
(3) auf.
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Das
bewegliche Betätigungsorgan
(11) beinhaltet ein Bewegungselement, z.B. eine verschieblich
gelagerte Stange (13), einen schwenkbar gelagerten Hebel
(nicht dargestellt) oder dergl., welches vom Probanden (3)
bei der Betätigung
gegen die Wirkung der Belastungseinrichtung (5) bewegt
werden muss. Der Widerstandserzeuger (14) wirkt dieser
Bewegung entgegen und kann z.B. ein oder mehrere Federn (15)
oder Bremselemente, z.B. eine Wirbelstrombremse, eine Reibbremse
oder dgl. aufweisen.
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Die
Belastungseinrichtung (5) kann einen Betätigungsbegrenzer
(18), z.B. einen Wegbegrenzer, einen Kraftbegrenzer oder
dergl. aufweisen, welche die Betätigung
des betreffenden Körperteils
(3) in geeigneter Weise begrenzt und ggf. Überlastungen verhindert.
In der gezeigten Ausführungsform
ist der Betätigungsbegrenzer
(18) ein Wegbegrenzer, der die Einfahrbewegung der Stange
(13) und damit die Auslenkung α des Körperteils (3) begrenzt.
Diese Begrenzung kann eine statische mechanische Einstellung in
der Art von Anschlägen
sein. Alternativ kann die Einstellung in einem vorher einstellbaren
und begrenzbaren Winkel- oder Wegbereich variieren und insbesondere
oszillieren. Dies kann z.B. über
ein Exzenter im Betätigungsbegrenzer
(18) erfolgen.
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Ferner
kann der Betätigungsbegrenzer
(18) eine Dämpfung
aufweisen, wobei ggf. erforderliche Wegvariationen und Wegnachführungen
langsam erfolgen. Dies ermöglicht
einfachere und sicherere Sicherheitsabschaltungen. Eine steuerbare
Dämpfung oder
Bremswirkung kann auch für
den Widerstandserzeuger (14) vorhanden sein, welche die
Widerstands- oder Bremskraft bei der Betätigungsbewegung und der anschließenden Rückbewegung
unterschiedlich wirken lässt.
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Wenn
für die
Diagnose und/oder das Training isometrische Übungen durchgeführt werden
sollen, bei denen Muskelpartien angespannt werden, kann der Widerstandserzeuger
(14) einen festen Anschlag (16) oder dergl. aufweisen,
welches selbst das Anlageelement (12) bildet oder mit diesem
durch die besagte Stange (13) oder dergl. fest verbunden
ist.
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Der
Widerstandserzeuger (14) und/oder der Betätigungsbegrenzer
(18) können
einstellbar und verstellbar sein. Sie können hierfür insbesondere eine programmierbare
Stelleinrichtung (17) aufweisen. Hierüber ist es möglich, mittels
einer entsprechenden Programmierung den Widerstand bzw. die Gegenkraft
des Widerstandserzeugers in Abhängigkeit
von der Zeit und/oder vom Weg oder von anderen Parametern einzustellen
und zu verändern.
Insbesondere kann hierüber
ein Belastungs- oder Gegenkraftprogramm vorgegegeben werden. Auch
der Betätigungsbegrenzer
lässt sich
entsprechend unterschiedlich einstellen oder programmieren, so dass die
vorgegebenen Auslenkungen α des
Probanden (2) in der Vorgabe veränderbar sind.
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Das
Therapiegerät
(4) kann ferner eine Anpasseinrichtung (19) für die Gerätekomponenten
zur Einstellung auf unterschiedliche Körpermaße und unterschiedliche Probanden
(2) aufweisen. Hierüber lassen
sich die Führungseinrichtung
(8) und die Belastungseinrichtung (5) entsprechend
einstellen und anpassen. In der gezeigten Ausführungsform ist z.B. eine ortsfeste
Konsole mit einer schrägen
Linearführung
vorgesehen, auf der das Gehäuse
mit dem Betätigungsbegrenzer
(18) und dem Betätigungsorgan (11)
sowie dem Widerstandserzeuger (14) axial verstellbar gelagert
und an der gewünschten
Position arretierbar ist. Hierüber
kann das Brustpolster (12) in der Höhe und in der Auskragung an
den Körperteil
(3) und die gewünsche
Angriffsstelle angepasst werden. Das Einschieben der Stange (13)
erfolgt z.B. gegen die Rückstellkraft
von ein oder mehreren Federn (15) parallel zur schrägen Konsolenführung. An
Stelle der Linearführung
kann in einer nicht dargestellten Variante eine Schwenkführung für einen
Hebel mit entsprechenden Einstellmöglichkeiten vorhanden sein.
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Die
Messeinrichtung (6) weist in der erwähnten Weise mindestens ein
Messgerät
(20) für
ein oder mehrere physische Betätigungsparameter
auf, insbesondere für
die vom Probanden (2) bei der Betätigung aufzubringende Kraft,
das Moment und/oder den Weg. Die physischen Betätigungs-Parameter können direkt oder indirekt gemessen
werden. Z.B. kann eine Kraftmessung über eine Wegmessung in Verbindung
mit einer Feder (15) oder einem Bremselement bei gegebener
Federkonstante erfolgen. Bei einem festen Anschlag (16)
kann eine Kraftmessung über
Druckmessdosen, Dehnungsmessstreifen oder dgl. erfolgen.
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Das
Messgerät
(20) ist in der gezeigten Ausführungsform ein Kraftmesser,
der auf oder am Betätigungsorgan
(11) angeordnet ist. Ein oder mehrere Messgeräte (20)
können
alternativ extern angeordnet sein, wobei z.B. ein optisch oder mechanisch
messendes Gerät
die Auslenkung α des
Körperteils
(3) aufnimmt.
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Die
Messeinrichtung (6) kann ferner ein oder mehrere Einrichtungen
zur Aufnahme physiologischer Werte des Patienten aufweisen. Dies
kann z.B. ein Pulsmesser, ein Blutdruckmesser, ein Messgerät für die Atemfrequenz
oder dergl. sein. Diese Komponenten der Messeinrichtung (6)
sind der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt. Auf sie kann je nach Ausbildung des Therapiegeräts (4)
auch verzichtet werden.
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Bei
der Diagnose wird z.B. die Auslenkung α des Körperteils (3) in geeigneter
Weise gemessen. Ferner können
zusätzlich
oder alternativ die tatsächliche
Kraft und insbesondere die Maximalkraft gemessen werden, die der
Proband (2) ausübt
oder ausüben
kann. Ferner kann eine Zeitmessung erfolgen. Insbesondere lässt sich
hierbei die Maximal-Belastungsdauer messen. Dies ist die Zeit, die
der Proband (2) ein bestimmtes Belastungsprofil halten kann.
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Dem
Probanden wird mindestens eine Übung
vorgegeben, wobei er z.B. eine Vorgabe oder ein sog. Belastungsprofil
hinsichtlich Kraft und/oder Auslenkung α und Zeit bzw. Takt erhält. Ein
solches Belastungsprofil ist z.B. in 4 dargestellt,
wobei die Gegenkraft F der passiven Belastungseinrichtung (5) über der
Zeit in einem Diagramm als Wertekurven (27) aufgetragen
ist. Mit durchgezogenen Strichen ist hierbei der Sollwert-Verlauf
dargestellt. Der Istwert-Kurvenverlauf ist gestrichelt dargestellt.
Wie 4 verdeutlicht, kann in einem Belastungsprofil die
Sollkraft F oszillierend und insbesondere trapezförmig langsam
ansteigend vorgegeben sein. Hierbei kann zusätzlich eine mechanische Variation
des mechanischen Anschlags bzw. der Wegbegrenzung erfolgen, was
ebenfalls im Diagramm (nicht dargestellt) oder separat dargestellt
werden kann. Über
derartige von der Anzeigeeinrichtung (7) übermittelte
und überlagerte
Wertekurven (27) wird dem Probanden zugleich die Regelabweichung
vermittelt.
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Die
Messeinrichtung (6) beinhaltet eine Auswerteeinrichtung
(19), die vorzugsweise mit einem Sollwert-Speicher (23)
ausgerüstet
ist, der z.B. als statischer Werte-Speicher oder als Programmspeicher
ausgebildet sein kann. Als Sollwerte können hier ein oder mehrere
Werte für
die messbaren oder ermittelbaren physiologischen Betätigungs-Parameter hinterlegt
sein. Dies Sollwerte können
anderen Werten, z.B. der Zeit, abhängen, so dass eine Sollwert-Kurve,
z.B. die in 4 gezeigten Kraftkurven über der
Zeit hinterlegt sind. Alternativ kann z.B. eine Sollwert-Kurve die
Gegenkraft F über
der Auslenkung α wiedergeben.
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Die
Auswerteeinrichtung (19) kann ferner einen Vergleicher
(22) aufweisen, der beliebig ausgestaltet sein kann. In
der gezeigten Ausführungsform handelt
es sich um eine Recheneinheit mit einem Mikroprozessor und einem
entsprechenden Rechenprogramm.
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Die
Messeinrichtung (6) oder die Auswerteeinrichtung (19)
können
weitere Datenspeicher, z.B. für
die Istwerte, für
die beim Vergleich von Soll- und Istwerten gewonnenen Differenzwerte
oder dergl. andere Daten aufweisen (nicht dargestellt). Insbesondere
können
in diesen Datenspeichern die Messergebnisse gespeichert und protokolliert
werden.
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Die
Messeinrichtung (6) weist mindestens eine Schnittstelle
(24) für
die externe Kommunikation und/oder eine Eingabeeinrichtung (25),
z.B. eine Tastatur, einen Kartenleser oder dergl. auf. Die Schnittstelle
(24) kann z.B. eine Datenschnittstelle für den Anschluss
einer Datenfernübertragung
per Kabel oder kabellos, z.B. per Funk, Infrarot oder dergl. sein. An
die Messeinrichtung (6) ist über eine entsprechende Schnittstelle
auch die Anzeigeeinrichtung (7) angeschlossen.
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Die
Anzeigeeinrichtung (7) kann in unterschiedlicher Weise
ausgebildet sein. Sie kann z.B. als optische Anzeige ausgebildet
sein, die z.B. einen graphikfähigen
Bildschirm (26), z.B. einen Flachbildschirm mit farbiger
TFT- oder LCD-Anzeige oder ein anderes Display mit geeigneter Pixelmatrix
und genügend
hoher Auflösung,
z.B. 1024 × 768
dpi, aufweist. Die optische Anzeige kann auch als Zeigerinstrument,
Lauflichtbalken etc. ausgebildet sein. In vereinfachter Form kann
die Anzeige ein oder mehrere Signallampen beinhalten, die Regelabweichungen von
Soll- und Istwerten
durch Blinken oder dergl. durch einzelnes oder reihenweises Aufleuchten
oder durch Blinken und Rhythmik signalisiert. Alternativ oder ergänzend kann
eine akustische Anzeige vorhanden sein, welche die Werte selbst
oder die Differenzwerte durch Lautsignale, z.B. Huptöne oder durch
Sprachsignale anzeigt. Ferner kann die Anzeigeeinrichtung (7)
alternativ oder zusätzlich
in beliebig anderer Weise ausgebildet sein und alle anderen verfügbaren menschlichen
Sinnesorgane, wie Tastsinn, Geruchssinn, Temperatursinn, Gleichgewichtssinn oder
dergl. über
entsprechende Anzeigeelemente ansprechen.
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Die
Anzeigeeinrichtung (7) ermöglicht es ferner, die Werteanzeige
und das Belastungsprofil in eine motivationsfördernde oder unterhaltsame
mediale Umgebung einzubetten. Dies kann im einfachen Fall eine unterhaltsame
Hintergrunddarstellung für die
Präsentation
der Soll-, Ist- und ggf. Vergleichswerte sein. Diese Hintergrunddarstellung
kann statisch sein.
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Ferner
kann die unterhaltsame mediale Umgebung für die Wertedarstellung dynamisch
und z.B. ein Spiel, insbesondere ein Videospiel, alternativ ein Hörspiel,
sein. Hierbei kann es sich insbesondere um ein interaktives Spiel
handeln, bei dem das Therapiegerät
(4) mit seiner Belastungs-, Mess- und Auswerteeinrichtung
(5, 6, 19) die Eingabeeinrichtung bzw. die
Spielekonsole darstellt. Die Soll-, Ist- und ggf. Vergleichswerte
werden dabei in einem vorprogrammierten Spieleablauf eingebettet
und verarbeitet. Der Proband (2) und seine Betätigung können z.B.
durch eine ggf. comicartig dargestellte Spielfigur und deren Handlungen
symbolisiert werden. Die vom Proband (2) vorzunehmende(n) Übung(en)
kann/können
in einer programmierten Spieleumgebung dargestellt und symbolisiert
werden. Eine mehrteilige Übung
kann in einem dynamischen Spielablauf mit verschiedenen Szenen verpackt
werden.
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Dies
erhöht
die Motivation und reduziert die Monotonie. Regelabweichungen zwischen
Soll- und Istwerten können
z.B. im Rahmen eines Spiels mit Belohnungen, z.B. durch Punktegewinn,
dargestellt und motiviert werden. Die vom Probanden (2)
vorzunehmenden Betätigungen
können
von spielerisch dargestellten Hindernissen oder Aufgaben vorgestellt sein,
indem z.B. eine den Probanden symbolisierende Spielfigur ein Hindernis
wegdrücken
muss, was eine analoge Darstellung zu der vom Probanden (2) beim
Zurückschieben
des Betätigungsorgans
(11) vorzunehmenden Übung
ist.
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Der
Proband (2) kann für
sein Training oder für
die Diagnose ein oder mehrere Übungen
vorgegeben erhalten. Dies kann z.B. ein ggf. mehrere Trainingsgeräte (4) übergreifender
Trainingszyklus sein. Diese Übungsvorgaben
können
ebenfalls in ein optisch und/oder akustisch angezeigtes Spiel oder
in eine andere ideale Umgebung eingebettet sein. Der Proband (2)
erhält
dabei mediale Anweisungen für den
Ablauf und die Durchführung
seiner Übungen. Die
medialen Anweisungen und Vorgaben können sich mit der Zeit, z.B.
bei ansteigenden Trainingserfolgen, verändern. Ein solches Trainingsprogramm kann
z.B. in der Art eines von Spielekonsolen her bekannten Jump-and-Run-Spiels oder eines
anderen Videospiels vorliegen, wobei das Spiel verschiedene Schwierigkeitsstufen
mit differierenden Aufgaben und optischen Hintergründen aufweist.
Wenn der Proband das vorgegebene Level erfüllt hat, kann er in die nächste Spiel-
oder Schwierigkeitsstufe aufsteigen.
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Zur
Identifizierung und Individualisierung der Probanden (2)
hat das Therapiegerät
(4) geeignete Schnittstellen, z.B. eine Tastatur, einen
Kartenleser oder dergl.. Die einzelnen Therapiegeräte (4)
können mit
ihren Steuerungen und Auswerteeinrichtungen bzw. Anzeigen (7)
in einem Netzwerk mit Datenaustausch und ggf. einer zentralen Steuerung
mit Programm- und Datenspeicher verbunden sein. Die Datenverarbeitungs-
und Speicherkapazität
an den einzelnen Trainingsgeräten
(4) können
hierdurch entlastet sein. Ein solches Netzwerk mit zentraler Datenverarbeitung
und Speicherung empfiehlt sich insbesondere bei Einsatz der vorgenannten
medialen Umgebungen. Ein vom Probanden (2) zu absolvierendes Trainings-
und/oder Diagnoseprogramm kann dadurch mehrere unterschiedliche
Therapiegeräte
(4) umfassen.
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Die
mit der Therapieeinrichtung (1) möglichen Therapien bzw. Diagnosen
und/oder Trainingsmöglichkeiten
sind vielfältig.
Z.B. kann die Maximalkraft bei bestimmten Trainingswinkeln oder
Auslenkungen α und
vorgegebene Belastungsprofilen bzw. Wertekurven (27) ermittelt
werden. Alternativ oder zusätzlich
kann die maximale Belastungsdauer des Probanden (2) bei
bestimmten Auslenkungen α und Belastungsprofilen
ermittelt werden. Ferner ist ein Training im Bereich bestimmter
Auslenkungen α mit bestimmten
Sollkräften
oder Belastungsprofilen möglich.
Die dem Probanden (2) gezeigten Soll- und Istwerte bzw.
Regelabweichungen können
vorgefiltert werden, z.B. durch eine Normierung auf Sollgröße, Überhöhung, Filterung
des Zeitverhaltens, Prädiktion etc.,
um ein besseres Regelverhalten bei der Verfolgung der Sollbelastungsprofile
durch den Probanden (2) zu erreichen. Alternativ können statt
Kräften
Drehmomente vorgegeben und gemessen werden. Vorgebbar sind außerdem ein
Sollweg und ein Istweg, z.B. bei Verwendung einer Feder zwischen
Proband (2) und Messgerät
(20). Die Vorgabe von Sollkraft oder Soll-Drehmoment und
Soll-Weg ist mit Kraftmessung und mit Wegmessung über Federn
möglich.
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In
Abwandlung der gezeigten Ausführungsbeispiele
können
mehrere physiologische Betätigungs-Parameter
und zugehörige
Sollwerte vorgegeben und gemessen werden. Dies kann z.B. der Diagnose
und dem Training der Koordinationsfähigkeiten verschiedener Körperpartien,
insbesondere Muskeln oder Muskelgruppen, dienen. Hierfür kann z.B.
das Therapiegerät
(4) eine mehrteilige Belastungseinrichtung (5)
mit mehreren Betätigungsorganen
(11) aufweisen, die in einer komplexen Bewegung gleichzeitig
oder nacheinander betätigt
werden müssen.
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2 und 3 zeigen
verschiedene Auswerte- und Darstellungsmöglichkeiten für die physischen
Betätigungs-Parameter. In 2 wird
z.B. ein Sollwert-Profil vorgegeben und ggf. über einen Sollwert-Filter geschickt.
Dies kann z.B. ein Belastungsprofil mit der Kraft über der
Zeit beinhalten. Das Sollwert-Profil wird eigenständig in
der Anzeigeeinrichtung (7) über eine Anzeige "a" dargestellt. Über ein oder mehrere Messgeräte (20),
z.B. den in 2 symbolisierten Sensor, und
ggf. einen nachgeschalteten Istwert-Filter werden die Istwerte in
einer zusätzlichen
Anzeige "b" signalisiert. Hierbei
können Soll-
und Istwerte wie in der Darstellung von 4 im gleichen
Diagramm als Wertekurven (27) oder Wertepaare nebeneinander
dargestellt sein. Alternativ können
zwei getrennte Diagramme dargestellt sein. Von der Anzeige werden
z.B. die aktuellen Soll- und Istwerte signalisiert. Zusätzlich können die
vergangenen Werte in einer Verlaufsdarstellung signalisiert werden.
Ferner können
die zukünftigen
Vorgabewerte angezeigt werden.
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In
der Variante von 3 werden Soll- und Istwerte
nach einem evtl. Durchlaufen von Soll- und Istwertfiltern auf einen
Vergleicher gegeben, der dem Probanden über die Anzeigeeinrichtung
(7) nur die Regelabweichungen bzw. die Differenzwerte signalisiert.
In beiden Fällen
reagiert der Proband auf die Anzeigen durch eine entsprechende und
ggf. korrigierte Betätigung,
insbesondere Kraftausübung.
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Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise
möglich.
Die betrifft die Konzeption und technische Ausgestaltung des Therapiegeräts (4)
und seiner Komponenten sowie der Betriebsverfahren zur Erzielung.
und Unterstützung
der physiologischen Therapien. Variabel sind ferner die weiteren Komponenten
der Therapieeinrichtung (1), insbesondere die Messeinrichtung
(6) und die Anzeigeeinrichtung (7).
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- 1
- Therapieeinrichtung
- 2
- Proband
- 3
- Körperteil,
Oberkörper
- 4
- Therapiegerät, Trainingsgerät
- 5
- Belastungseinrichtung
- 6
- Messeinrichtung
- 7
- Anzeigeeinrichtung
- 8
- Führungseinrichtung
- 9
- Beckenführung, Beckenpolster
- 10
- Knieführung, Kniepolster
- 11
- Betätigungsorgan
- 12
- Anlageelement,
Brustpolster
- 13
- Stange,
Hebel
- 14
- Widerstandserzeuger,
Gegenkrafterzeuger
- 15
- Feder
- 16
- Festanschlag
(Isometrie)
- 17
- Stelleinrichtung
- 18
- Betätigungsbegrenzer,
Wegbegrenzer, Oszillator
- 19
- Anpasseinrichtung
- 20
- Messgerät, Kraftmesser
- 21
- Auswerteeinrichtung
- 22
- Vergleicher,
Recheneinheit
- 23
- Sollwertspeicher,
Programmspeicher
- 24
- Schnittstelle
- 25
- Eingabeeinrichtung
- 26
- Bildschirm
- 27
- Wertekurve
- α
- Auslenkung,
Traningswinkel