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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus speziell bei Anwendungen
in der Medizintechnik. Sie bezieht sich auf eine Stützhilfe
zur Unterstützung einer Person. Derartige Stützhilfen
sind in spezieller Ausführung, beispielsweise als Gehhilfen,
auch Rollatoren genannt, bekannt geworden. Sie sind jedoch auch
für die Unterstützung von Personen zu anderen
Tätigkeiten als der Fortbewegung denkbar, beispielsweise
als Aufstehhilfe, zum Abstützen in stehender oder sitzender
Haltung, wobei die Unterstützung statisch oder dynamisch
vor sich gehen, d. h. die Stützhilfe stillstehen oder sich
bewegen kann.
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Wichtig
ist dabei lediglich, dass die Stützhilfe einen Gegenstand
oder Teil einer Person stützen oder Kräfte auf
ihn ausüben kann, wozu beispielsweise ein Handgriff oder ähnliches
hilfreich, aber nicht notwendig ist.
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Derartige
Stützhilfen können Menschen helfen, bestimmte
Tätigkeiten auszuführen, die ohne eine solche
Unterstützung schwierig oder unmöglich wären,
beispielsweise aufgrund einer zeitweiligen oder dauernden Behinderung
oder anderer ungewöhnlicher Randbedingungen.
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Dabei
kann die Stützhilfe außer Körperteilen oder
den Körper des Nutzers auch Gegenstände, wie beispielsweise
medizinische Geräte, z. B. ein Massagegerät oder
auch einfach Haushaltsgegenstände wie ein Buch, fixieren.
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Stützhilfen
im allgemeineren Sinne sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt
geworden, wie beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
DE 101 53 214 . Dort ist
eine Gehhilfe offenbart, die durch einen gelenkigen, gefederten
Aufbau besondere Einsatzmöglichkeiten bei der Überwindung
von Hindernissen bietet. Ein Teil einer rollenden Stütze kann
dabei beim Auftreffen auf das Hindernis zurückfedern und
sich nach Kippen der Gehhilfe selbsttätig über
das Hindernis erheben, so dass die Gehhilfe danach leicht durch
Hebelwirkung über das Hindernis setzen kann.
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Aus
der
US 2006/0038430
A1 ist eine Gehhilfe bekannt, die eine verstellbare Ablagefläche
aufweist und insgesamt höhenverstellbar ist. Zur Höhenverstellung
müssen jedoch in an sich bekannter Weise Teleskopbeine
auseinandergezogen und durch das Einstecken von Stiften in vorgebohrte
Löcher immer neu fixiert werden.
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Das
deutsche Gebrauchsmuster
299 00 419 U1 offenbart einen Gehwagen, der verschiedene
Verstellmöglichkeiten in horizontaler und vertikaler Richtung
aufweist, wobei jeweils Verstell- bzw. Arretierhebel vorgesehen
sind, die zur Verstellung betätigt werden müssen.
Zudem sind beispielsweise Gasfedern vorgesehen, um in Verstellrichtung
eine gewisse elastische Stützwirkung zu erzielen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt gegenüber dem Stand der Technik
die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv möglichst einfache,
insbesondere einfach verstellbare, Stützhilfe zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung sieht zur Lösung
der Aufgabe ein Interaktionselement vor, das mit der Person, die
die Unterstützung benötigt, wechselwirkt, indem
das Interaktionselement entweder einen Gegenstand, ein Körperteil
oder die Person insgesamt stützt, fixiert oder allgemein
eine Kraft auf ihn ausübt. Dazu kann das Interaktionselement
einen oder mehrere Handgriffe und/oder eine Stützfläche
oder auch eine Schelle oder einen Riemen zur Fixierung eines Gegenstandes
oder eines Körperteils aufweisen. Das Interaktionselement
ist mittels eines Schwenkarms oder einer Kombination von Schwenkarmen
gehalten, die durch Gelenke miteinander und mit einer Basis verbunden sind.
Wenigstens eines der Gelenke hat die besondere Eigenschaft, dass
seine Beweglichkeit steuerbar ist. Es ist kein Zugang zum Gelenk
selbst notwendig, sondern die Steuerung kann von einer mit Abstand zu
dem jeweiligen Gelenk angeordneten Bedieneinrichtung aus erfolgen.
Dadurch kann die entsprechende Bedieneinrichtung an einer gut zugänglichen Stelle
angeordnet und dort betätigt werden, worauf die Stützhilfe
durch Schwenken eines oder mehrerer Schwenkarme in eine gewollte
Position bewegt werden und durch Fixieren der Gelenke durch die
Bedieneinrichtung in der gewünschten Position fixiert werden
kann.
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Die
Stützhilfe kann dadurch in viele verschiedene Richtungen
geschwenkt werden, so dass das Interaktionselement die gewünschte
Position und Ausrichtung einnimmt und darauf kann die Stützhilfe fixiert
werden, so dass die Person, die sie benutzt, in optimaler Weise
profitieren kann.
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Besonders
vorteilhaft lässt sich die Stützhilfe nutzen,
wenn die Bedieneinrichtung an dem Interaktionselement angeordnet
ist.
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In
diesem Fall kann die Person, die die Stützhilfe nutzt,
in einfacher Form selbst die Bedieneinrichtung betätigen
und gleichzeitig beispielsweise mit einer Hand das Interaktionselement
in die gewünschte Position und Ausrichtung bringen. Danach
kann die Bedieneinrichtung erneut betätigt oder die Betätigung
eingestellt werden, wodurch die Stützhilfe fixiert wird.
Die Tätigkeiten, einerseits die Beweglichkeit der Gelenke
zu steuern und andererseits die Stützhilfe in die gewollte
Position zu bringen, lassen sich dadurch optimal kombinieren.
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Dabei
kann die Bedieneinrichtung beispielsweise derart gestaltet sein,
dass ein Hebel, Griff oder Knopf so lange betätigt werden
muss, wie das oder die Gelenke beweglich bleiben sollen und dass
nach dem Loslassen des entsprechenden Bedienelementes das entsprechende
Gelenk oder die Gelenke wieder selbsttätig fixiert werden.
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Es
kann allerdings auch vorgesehen sein, gesonderte Bedienelemente
für das Lösen und die Fixierung der jeweiligen
Gelenke vorzusehen.
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Es
können einzelne Bedienelemente einzelnen Gelenken zugeordnet
werden und es kann mittels eines einzigen Bedienelementes eine Gruppe von
Gelenken in gleicher Art gelöst oder fixiert werden.
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Denkbar
ist beispielsweise auch eine Sicherungseinrichtung, die bei sehr
schneller Bewegung des Interaktionselementes automatisch die Gelenke fixiert,
da eine schnelle Bewegung auf eine ungewollte Aktion, beispielsweise
den Sturz der hilfebedürftigen Person, hinweisen kann.
Hierzu können beispielsweise Beschleunigungssensoren zur
Ermittlung eines solchen Falls an dem Interaktionselement vorgesehen
sein.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Gelenke
bzw. das Gelenk im Ruhezustand unbeweglich fixiert sind.
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Ruhezustand
bedeutet hierbei, dass die Bedieneinrichtung nicht bedient wird
bzw. stromlos ist.
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Diese
Eigenschaft stellt sicher, dass beim Ausfallen eines Versorgungsstromes
oder der Bedieneinrichtung die Stützhilfe festbleibt und
nicht durch beweglich werdende Gelenke in sich zusammenbricht. Dies
schafft eine erhöhte Sicherheit des Benutzers vor Unfällen.
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Dabei
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens ein Gelenk zwei
gegeneinander verdrehbare, durch eine Feder komprimierte Reibelemente aufweist,
wobei der Kraft der Feder durch eine steuerbare elektromagnetische
Einrichtung entgegengewirkt wird.
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Die
Reibelemente können dabei durch Reibscheiben gebildet sein,
die mittels einer Tellerfeder mit großer Kraft gegeneinander
gedrückt werden, um das jeweilige Gelenk zu fixieren.
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Die
steuerbare elektromagnetische Einrichtung bedient sich im Wesentlichen
eines Elektromagneten, der ein entsprechendes Magnetfeld erzeugt, durch
das Magnete, die mit einer der Reibscheiben verbunden sind, angetrieben
werden.
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Zudem
kann zur Erhöhung der Sicherheit und des Komforts vorgesehen
sein, dass wenigstens einer der Schwenkarme durch einen gefederten Stützarm
gestützt wird.
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Diese
Stützarme können beispielsweise als Gasfedern
ausgebildet sein. Damit wird einerseits die Elastizität
der Stützarme sichergestellt, andererseits können
die Gasfedern zudem Ventile aufweisen, durch die Gas ein- oder ausgelassen
wird, um den Federweg zu verändern oder aber die veränderte
Position der Schwenkarme auszugleichen.
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Besonders
komfortabel einsetzbar ist die Stützhilfe, wenn die Basis
einen um eine vertikale Achse drehbaren Sockel aufweist, der wenigstens
einen Schwenkarm trägt.
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Mit
dem Sockel sind auf die darauf montierten Schwenkarme drehbar. Zudem
kann die Basis ein Fahrgestell aufweisen, das ebenso wie der drehbare Sockel
antreibbar sein kann.
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Die
Bremse des Fahrgestells oder das Drehgelenk des Sockels können
ebenso wie die Gelenke der Schwenkarme in ihrer Beweglichkeit von
dem Interaktionselement steuerbar sein. Diese Elemente sollten ebenso
wie die Gelenke im unbedienten Zustand festgelegt sein.
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Die
Erfindung bezieht sich außer auf eine Stützhilfe
zudem auf ein Gelenk zur Verwendung bei einer Stützhilfe,
wobei je eine mit den gegeneinander drehbaren Teilen des Gelenks
verbundene Reibscheibe, eine Federeinrichtung, die die beiden Reibscheiben
gegeneinander presst, sowie eine mit einer der Reibscheiben verbundene
Magneteinrichtung vorgesehen ist, die durch magnetische Kräfte
eines steuerbaren Elektromagneten eine Lösekraft erzeugt,
welche bei Strombeaufschlagung des Elektromagneten der Kraft der
Federeinrichtung entgegenwirkt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.
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Dabei
zeigt
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1 schematisch
den Aufbau der Stützhilfe in einer Seitenansicht,
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2 den
Aufbau eines Gelenks schematisch in einen Schnitt,
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3 eine
Seitenansicht der elektromagnetischen Einrichtung zur Steuerung
der Beweglichkeit eines Gelenks,
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4 eine
Frontansicht des Interaktionselementes,
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5 eine
erste Seitenansicht des Interaktionselementes,
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6 eine
zweite Seitenansicht des Interaktionselementes und
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7 eine
schematische Ansicht der Stützhilfe, einer Bedieneinrichtung
und der entsprechenden Steuereinrichtungen.
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Die 1 zeigt
eine Basis 3, die auf lenkbaren Rädern 1, 2 fahrbar
und mittels eines schematisch dargestellten Antriebs 10 antreibbar
ist. Der Antrieb weist einen oder mehrere Elektromotoren auf, die
aus einer Batterie 11 gespeist und von einem Interaktionselement 7 aus
mit einer Bedieneinrichtung ausgesteuert werden. Mittels der Motoren
kann sowohl der Antrieb als auch die Lenkung der Basis 3 realisiert
werden. Auf der Basis 3 ist ein drehbarer Sockel 4 vorgesehen,
auf dem die Schwenkarme 9a, 9b sowie das Interaktionselement
um eine vertikale Achse drehbar gelagert sind. Der Sockel 4 ist
drehbar gelagert, wobei die Lagerung von der Bedieneinrichtung aus
feststellbar ist. Zudem kann die Drehbewegung des Sockels 4 elektrisch
antreibbar sein.
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Eine
Bremse 12 ist ebenfalls von einer Bedieneinrichtung an
dem Interaktionselement 7 aus betätigbar und arretiert
die Räder 1, 2 der Basis 3.
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An
dem Interaktionselement 7 befindet sich ein sogenanntes
Tablett, das beispielsweise einen oder mehrere Handgriffe und/oder
eine Stützfläche oder eine Abstellfläche
umfassen kann. Es sind zudem auch Klemmelemente denkbar, die mit
dem Interaktionselement verbunden sind und das Festhalten von Gegenständen
erlauben.
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Das
Interaktionselement 7 kann als Ganzes durch Schwenken der
Schwenkarme 9a, 9b in eine Vielzahl von unterschiedlichen
Positionen und Ausrichtungen gebracht werden. Zu diesem Zweck sind die
Schwenkarme 9a, 9b über Gelenke 5a, 5b und das
Interaktionselement 7 über ein Gelenk 5c drehbar
bzw. schwenkbar gelagert.
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Gasfedern 6a, 6b sorgen – sofern
dies gewünscht wird – für eine Federung
und/oder einen Bewegungswiderstand beim Schwenken der einzelnen Schwenkarme.
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Ein
vorrangiger Nutzen der Stützhilfe ist es, dass das Interaktionselement 7,
nachdem es in eine gewünschte Position gebracht worden
ist, durch Feststellen der Gelenke 5a, 5b, 5c sowie
des drehbaren Sockels 4 und der Bremse 12 oder
wenigstens einiger dieser feststellbaren Elemente, soweit fixierbar ist,
dass eine Person oder ein Gegenstand auf dem Interaktionselement 7 oder
mit Hilfe des Interaktionselementes gestützt werden kann
oder sich auf diesen bewusst abstützen kann.
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Zudem
ist auch eine Antreibbarkeit einiger oder aller der genannten Elemente
denkbar, so dass mittels des Interaktionselementes auch eine Bewegung
erzeugt oder unterstützt werden kann, beispielsweise wenn
eine Person Hilfe beim Aufstehen oder Hochziehen eines Körperteils
benötigt.
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Am
einfachsten lässt sich ein solcher Antrieb im Bereich der
fahrbaren Basis durch deren Antrieb oder durch einen Drehantrieb
des drehbaren Sockels 4 realisieren.
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Das
Feststellen oder Lösen der genannten Gelenke 5a, 5b, 5c sowie
des Sockels 4 und der Räder 1, 2 der
Basis 3 geschieht vorzugsweise durch eine an dem Interaktionselement 7 angeordnete
Bedieneinrichtung, die beispielsweise durch Knöpfe, Hebel,
Schieber oder ähnliche bekannte Bedienelemente an dem Tablett
gebildet ist.
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Zudem
kann vorteilhaft eine Steuerung dafür sorgen, dass während
der Bewegung der Schwenkarme die Gasfedern 6a, 6b entsprechend
angesteuert werden und die gewollte Bewegung nicht mehr als notwendig
behindern bzw. sich nach Einstellen der gewünschten Position
der Schwenkarme neu stabilisieren und Abweichungen von der gewünschten
Zielposition abfedern. Zu diesem Zweck weisen die Gasfedern vorteilhaft
steuerbare Ventile auf.
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In
der 2 ist beispielhaft ein Gelenk 5a, 5b, 5c der
Schwenkarme 9a, 9b dargestellt, das auch in der
drehbaren Lagerung des Sockels 4 vorgesehen sein kann.
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Beispielhaft
sei die Funktionsweise anhand des Gelenkes 5b zwischen
den Schwenkarmen 9a, 9b beschrieben.
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Eine
Welle 13 ist mit dem Schwenkarm 9b verbunden und
durchsetzt diesen. Auf der Welle 13 ist mittels zweier
Radiallager 14, 15 der Schwenkarm 9a drehbar
gelagert.
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An
seinem Ende schließt der Schwenkarm 9a mit einer
Dichtung 16 an dem Schwenkarm 9b möglichst
dicht ab.
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Mit
dem Schwenkarm 9a ist eine erste Reibscheibe 17 fest
verbunden. Eine Führungsscheibe 43 ist über
Führungen 19 in Richtung des Pfeiles 20 in dem
Schwenkarm 9b drehfest und axial verschiebbar geführt
und wird durch ein Tellerfederpaket 21 gegen die zweite
Reibscheibe 18 gedrückt, die dadurch gegen die
erste Reibscheibe 17 gedrückt wird.
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Im
Ruhezustand des Gelenks sorgt die Kraft der Tellerfedern 21,
von denen zwei symmetrisch zu beiden Seiten des Gelenks 5b vorgesehen
sind, dafür, dass durch Haftreibung der beiden Reibscheiben 17, 18,
von denen jeweils eine mit einem Schwenkarm 9a und 9b verbunden
ist, die beiden Schwenkarme 9a, 9b drehfest miteinander
verbunden sind.
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Die
zweite Reibescheibe 18 ist zudem über die Führungen 19 mit
magnetisch aktiven Körpern 22 verbunden, die in
dem dargestellten Beispiel einfach als weichmagnetische Scheiben
ausgebildet sein können. Zwischen den weichmagnetischen
Körpern 22 ist eine magnetische Scheibe 23 ange ordnet,
in der mittels einer elektromagnetischen Einrichtung ein magnetischer
Fluss erzeugt werden kann.
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Dieser
ist anhand der 3 detaillierter beschrieben.
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In
der 3 ist die Scheibe 23 in einer Seitenansicht
dargestellt, wobei zwei mit Strom beaufschlagbare Spulen 24, 25 vorgesehen
sind, mittels deren ein magnetischer Fluss in Umfangsrichtung durch
die Kreisscheibe 23 erzeugt wird, der über das Joch 26 geschlossen
wird. Zur Erzeugung des Flusses würde eine einzige Spule
ausreichen, die Zahl der benötigten Spulen kann an die
zu erzeugende Kraft der Tellerfedern 21 angepasst werden,
die überwunden werden soll.
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Innerhalb
der Kreisscheibe 23 sind wenigstens vier Schlitze 27, 28 vorgesehen,
an denen ein erheblicher Streufluss infolge der plötzlichen
Abnahme der Permeabilität aus der Kreisscheibe heraus nach
außen tritt. Dieser Streufluss sucht sich seinen Weg durch
die in der Nähe der Schlitze befindlichen weichmagnetischen
Körper 22, die eine hohe Permeabilität
besitzen. Die magnetischen Kräfte versuchen nun den magnetischen
Flussweg zu verkürzen und ziehen dadurch die weichmagnetischen
Körper 22 an die Kreisscheibe 23 in Richtung
des Pfeiles 20 der 2 heran.
Dadurch werden die Tellerfedern 21 komprimiert und die
Reibscheiben 17, 18 voneinander getrennt. Das
Gelenk 5b ist nunmehr infolge des Stromflusses durch die
Spulen 24, 25 beweglich.
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Wird
der elektrische Strom ausgeschaltet, so blockiert das Gelenk augenblicklich
durch Wirkung der Tellerfedern 21. Auf diese Weise ist
sichergestellt, dass die Gelenke 5a, 5b, 5c bei
Ausfall der elektrischen Versorgung im jeden Fall festgelegt sind.
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Alternativ
zu dem dargestellten Antriebsmechanismus für die Lösung
des Gelenks können auch andere magnetische Einrichtungen
vorgesehen wer den, beispielsweise können die magnetisch
aktiven Körper 22 auch als Permanentmagnete ausgebildet sein
und mit entsprechenden Elektromagneten im Bereich der Kreisscheibe 23 oder
einer ähnlichen Einrichtung Wechselwirken.
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Der
Schnitt A-A in der 3 gibt die Lage der Schnittansicht
in der 2 wieder.
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Der
Strom durch die Spulen 24, 25 ist unmittelbar über
die Bedieneinrichtung an dem Interaktionselement 7 steuerbar.
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Die 4 zeigt
beispielhaft eine Frontansicht eines Interaktionselementes 7 mit
zwei Handgriffen 29, 30 sowie Bedienelementen 31, 32, 33.
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Mittels
der Bedienelemente 31, 32, 33 sind die
Gelenke 5a, 5b, 5c und ggf. der Sockel 4 sowie die
Bremse 12 oder ggf. vorhandene elektrische Antriebe einzeln
oder in Gruppen ansteuerbar. Beispielsweise kann vorgesehen sein,
dass die einzelnen Gelenke einzeln lösbar sind oder dass
sie durch Betätigung eines einzigen Bedienelementes gemeinsam
lösbar sind, um möglichst viele Freiheitsgrade bei
einer willkürlichen Bewegung des Interaktionselementes 7 zu
bieten.
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Die 5 stellt
eine Seitenansicht des Interaktionselementes 7 mit zusätzlichen
Handgriffen 34 sowie zusätzlichen Bedienelementen 35 dar,
die besonders gut erreichbar sind, wenn die Griffe 34 genutzt
werden.
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Die 6 stellt
eine weitere Seitenansicht des Interaktionselementes 7 dar,
in der die zusätzlichen Handgriffe 34 besonders
gut zu erkennen sind.
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In
der 7 ist schematisch eine mögliche Steuerung
der Stützhilfe durch die Bedieneinrichtung 36 dargestellt.
Verschiedene Steuerleitungen 37, 38, 39 sind
mit den Gelenken 5a, 5b, 5c sowie eine
Steuerleitung 40 mit dem Sockel 4 verbunden, um
die entsprechenden Gelenke in ihrer Beweglichkeit ansteuern zu können.
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Zudem
sind Steuerleitungen 41, 42 mit den Gasfedern 6a, 6b verbunden,
um im Zuge der Beweglichkeit der Gelenke die Gasfedern zum Schwenken
der Schwenkarme lösen zu können. Über
die Steuerleitungen 41, 42 werden entsprechende
Gasventile der Gasfedern 6a, 6b betätigt.
Eine Steuereinrichtung 36 weist eine Verarbeitungseinrichtung
auf, die die Ansteuerungen der einzelnen Gelenke und der Gasfedern
miteinander koordiniert. Die Bedieneinrichtung kann außer
den oben beschriebenen Bedienelementen auch zusätzliche,
wie beispielsweise Geräuschsensoren und eine Sprachanalyseeinrichtung,
aufweisen, um eine vielfältige Bedienbarkeit des Interaktionselementes
zu gewährleisten.
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Durch
die erfindungsgemäße Stützhilfe kann Personen,
die der Hilfe bedürfen, in vielfältigen Situationen
auf einfache Weise Hilfe geboten werden. Insbesondere, wenn auf
elektrische Antriebe verzichtet wird, kann die Stützhilfe
sehr energieeffizient betrieben werden, da nur bei Veränderung
der Position des Interaktionselementes kurzzeitig Strom benötigt wird.
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- 1,
2
- Räder
- 3
- Basis
- 4
- Sockel
- 5a,
5b, 5c
- Gelenke
- 6a,
6b
- Gasfedern
- 7
- Interaktionselement
- 8
- Handgriff
- 9a,
9b
- Schwenkarme
- 10
- Antrieb
- 11
- Batterie
- 12
- Bremse
- 13
- Welle
- 14,
15
- Radiallager
- 16
- Dichtung
- 17,
18
- Reibescheiben
- 19
- Führungen
- 20
- Pfeil
- 21
- Tellerfederpaket
- 22
- Körper
- 23
- Scheibe
- 24,
25
- Spulen
- 26
- Joch
- 27,
28
- Schlitze
- 29,
30
- Handgriffe
- 31,
31, 33
- Bedienelemente
- 34
- Handgriff
- 35
- Bedienelement
- 36
- Bedieneinrichtung
- 37,
38, 39
- Steuerleitungen
- 40,
41, 42
- Steuerleitungen
- 43
- Führungsscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10153214 [0005]
- - US 2006/0038430 A1 [0006]
- - DE 29900419 U1 [0007]