DE102009022560B4

DE102009022560B4 - Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen

Info

Publication number: DE102009022560B4
Application number: DE102009022560A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hesse; Rupert Waldner; Christopher Tomelleri; Julius Michael Waldner
Original assignee: REHA TECHNOLOGIES GmbH
Current assignee: REHA TECHNOLOGIES GmbH
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: IL216589A0; MX2011012509A; CN102458340A; BRPI1008171A2; AT11123U2; WO2010136160A1; AU2010252272A1; CA2763478C; KR20120025545A; JP2012527907A; AT11123U3; EP2435008A1; US20120101414A1; US9149407B2; DE102009022560A1; CA2763478A1; ES2443311T3; EP2435008B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung mit angetriebenen steuerbaren Bewegungseinrichtungen (10a, 10b), die mit einem ortsfesten Rahmen (11) verbunden sind und Haltemittel (12a, 12b) zur Befestigung jeweils einer Extremität aufweisen, die unabhängig voneinander entlang von Gangtrajektorien bewegbar sind, wobei die Bewegungseinrichtungen (10a, 10b) jeweils einen in verschiedene Höhenlagen schwenkbaren Ausleger (13) aufweisen, der einerseits an einem ersten Schlitten (14) einer Linearführung (15) angelenkt und andererseits mit einem der Haltemittel (12a, 12b) drehbeweglich verbunden ist. In Gangrichtung vor dem ersten Schlitten (14) und relativ beweglich zum ersten Schlitten (14) ist ein zweiter Schlitten (16) der Linearführung (15) angeordnet, der mit dem Ausleger (13) durch ein Verbindungselement (17) gelenkig verbunden ist, wobei der erste Schlitten (14) einen ersten Linearantrieb (18) zur Änderung der Längsposition des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) der zweite Schlitten (16) einen zweiten Linearantrieb (19) zur Änderung der Höhenlage des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) und der Ausleger (13) einen Drehantrieb (20) zur Änderung der Neigung des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) aufweist. Der erste Linearantrieb (18) bildet einen Hauptantrieb, der beide Schlitten (14, 16) zusammen mit dem zweiten Linearantrieb (19) relativ zum ortsfesten Rahmen (11) bewegt, wobei der zweite Linearantrieb (19) als Mitnehmer wirkt, der die ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen.
Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus DE 10 2006 035 715 A1 bekannt.
Die Therapie einer hochgradigen Schwäche der unteren Extremitäten z. B. nach einem Schlaganfall, ist schwierig und häufig nicht erfolgreich. Die konventionelle Physiotherapie ist aufwändig und zielt meistens darauf ab, durch Spastik bedingte Verkrampfungen der Muskeln zu lösen und Übungen zur Vorbereitung des Gehens in Sitz und Stand zu üben, um z. B. die Gewichtsübernahme auf das betroffene Bein zu stärken. Dieses Vorgehen führt häufig dazu, dass der Patient das Gehen und damit die dem Gehen zu Grunde liegenden Fuß- und Beinbewegungen nicht wiederholt übt.
Moderne wissenschaftliche Konzepte der Rehabilitation favorisieren ein wiederholtes, wenn möglich aktives Üben des Gehens so früh wie möglich, oder falls noch nicht möglich, das Üben zumindest einzelner Bewegungsfolgen des Gehens mit den Füßen und Beinen. Für Schlaganfallpatienten konnte gezeigt werden, dass die wiederholte aktive, isometrische und isotone Dorsalextension der Füße und Beine hinsichtlich der Rückbildung der motorischen Funktion der gesamten unteren Extremitäten einer konventionellen Therapie überlegen war. Noch größere Erfolge konnten erzielt werden, wenn der Patient das Gehen selbst wiederholt übte. Passive Bewegungen gelähmter Extremitätenabschnitte erhalten zum einen die Beweglichkeit des Bewegungssegments und die Erinnerung des Gehirns an die Bewegungsfolge.
Ein beidseitiges Üben der gesunden Seite und der geschwächten Seite der unteren Extremitäten ist einem einseitigen Üben der geschwächten Seite überlegen. Die Mitbewegung der nicht geschwächten Seite übt dabei einen fördernden Einfluss auf die Aktivierung der für den Einsatz der gelähmten Extremität verantwortlichen Hirnstrukturen im Scheitellappen aus.
Zur Therapie der gesunden und der geschwächten Seite der unteren Extremitäten sind mechanische und elektromechanische Geräte im Stand der Technik bekannt. Hierzu wird beispielhaft auf DE 36 18 686 A1 , DE 85 28 083 U1 , DE 81 09 699 U1 und DE 195 29 764 A1 verwiesen. Diese bekannten Therapiegeräte umfassen Tretkurbeln, die vom Patienten betätigt werden. Diese Tretkurbeln erlauben nur ein asynchrones Nachführen der geschwächten Seite. Asynchron nachgeführte Bewegungen spiegeln nicht die Vielfalt realer Bewegungsabläufe wieder. Die angestrebte Übertragung des Lerneffekts im Zusammenhang mit Bewegungsabläufen vom Gehirnlappen der gesunden auf die betroffene Seite ist dabei nur bedingt möglich. Variationen der Bewegungsabläufe sind aufgrund der starren mechanischen Verbindung der Konstruktionselemente ausgeschlossen.
Darüber hinaus sind Robotersysteme zu Therapiezwecken bekannt, die Steuersysteme umfassen, welche die Kräfte des Patienten während der Übung messen. Dabei sind unterschiedliche Auswertungen der Parameter zum Ermitteln von Mindesteigenbewegungen oder Kräften und vollständige Vergleiche mit vorgegebenen Programmen möglich. Derartige Robotersysteme sind aus DE 100 28 511 A1 und der eingangs genannten DE 10 2006 035 715 A1 bekannt.
Bei dem Robotersystem gemäß DE 100 28 511 A1 ist der Freiheitsgrad zum seitlichen Schwenken der Fußplatten an sich nicht erforderlich und hat sich darüber hinaus bei Übungen als nachteilig erwiesen. Das seitliche Schwenken der Fußplatten bedingt einen komplizierten und ausladenden Aufbau, der dem Therapeuten den Zugang zum Patienten erschwert. Der aus der nächstkommenden DE 10 2006 035 715 A1 bekannte robotergestützte Laufsimulator hat sich im Hinblick auf die Alltagstauglichkeit als verbesserungsfähig erwiesen. Außerdem ist, ebenso wie bei dem System gemäß DE 100 28 511 A1 , der Zugang zum Patienten erschwert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen zu schaffen, mit der vielfältige Belastungssituationen simuliert werden können, die im Alltag auftreten. Die Vorrichtung soll einen guten Zugang des Therapeuten zum Patienten erlauben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen mit angetriebenen steuerbaren Bewegungseinrichtungen zu schaffen, die mit einem ortsfesten Rahmen verbunden sind und Haltemittel zur Befestigung jeweils einer Extremität aufweisen. Die Haltemittel sind unabhängig voneinander entlang von Gangtrajektorien bewegbar. Die Bewegungseinrichtungen weisen jeweils einen in verschiedene Höhenlagen schwenkbaren Ausleger auf, der einerseits an einem ersten Schlitten einer Linearführung angelenkt und andererseits mit einem der Haltemittel drehbeweglich verbunden ist. In Gangrichtung vor dem ersten Schlitten und relativ beweglich zum ersten Schlitten ist ein zweiter Schlitten der Linearführung angeordnet. Der zweite Schlitten der Linearführung ist mit dem Ausleger durch ein Verbindungselement gelenkig verbunden. Der erste Schlitten weist einen ersten Linearantrieb zur Änderung der Längsposition des jeweiligen Haltemittels, der zweite Schlitten einen zweiten Linearantrieb zur Änderung der Höhenlage des jeweiligen Haltemittels und der Ausleger einen Drehantrieb zur Änderung der Neigung des jeweiligen Haltemittels auf.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Mechanik der Bewegungseinrichtungen einfach und kompakt aufgebaut ist. Dadurch wird der Zugang des Therapeuten zum Patienten erleichtert. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine erfolgreiche Therapie einerseits durch das häufige Wiederholen von Übungselementen und andererseits durch die Übertragung von Lerneffekten der für die gesunde Extremität zuständigen Gehirnseite auf die für die geschwächte Extremität zuständige Gehirnseite bzw. das zuständige Gehirnareal erzielt werden. Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur weiteren Verbesserung des in der Genesung fortgeschrittenen Patienten sowie zum Training gesunder Menschen die Kräftigung der Bein- und Rückenmuskulatur. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet die Voraussetzung dafür, dass das Lauftraining bzw. die Lauftherapie in einer auf einem Bildschirm vorgegebenen Alltagsumgebung ermöglicht wird, wobei durch die robust und einfach aufgebaute Mechanik unterschiedliche Alltagssimulationen, beispielsweise das Treppensteigen, das Betreten eines Bürgersteigs oder Situationen simuliert werden können, bei denen der Patient stolpert.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einer Ausführungsform umfasst der zweite Linearantrieb ein Kraftübertragungselement, das die beiden Schlitten koppelt. Der Abstand zwischen den beiden Schlitten ist durch Betätigung des Kraftübertragungselements veränderbar. Die Kopplung der beiden Schlitten durch ein Kraftübertragungselement hat den Vorteil, dass einer der beiden Schlitten, insbesondere der zweite Schlitten, vom anderen Schlitten, insbesondere dem ersten Schlitten, mitgenommen wird. Die Vorwärtsbewegung bzw. die Horizontalbewegung der Bewegungseinrichtung und somit des Halteelements wird gemeinsam durch den ersten Linearantrieb erreicht.
Der zweite Linearantrieb bewirkt die Relativbewegung zwischen den beiden Schlitten. Das Kraftübertragungselement hat dabei die Doppelfunktion, einerseits den zweiten Schlitten durch die Bewegung des ersten Schlittens mitzunehmen und wirkt damit als mechanische Verbindung zwischen den beiden Schlitten. Andererseits bringt das Kraftübertragungselement die für die Relativbewegung der beiden Schlitten erforderliche Kraft auf. Dazu weist das Kraftübertragungselement einen eigenen Antrieb auf. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Antriebe und zugehörigen Schlitten vergleichsweise klein ausgelegt werden können, so dass schnelle Bewegungswechsel bzw. schnelle Beschleunigungen und Verzögerungen realisierbar sind.
Der zweite Linearantrieb kann eine Drehspindel umfassen, die einerseits am ersten Schlitten und andererseits am zweiten Schlitten drehbar befestigt ist. Der Spindelantrieb der Drehspindel kann am zweiten oder am ersten Schlitten befestigt sein. Dadurch wird der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht.
Der erste Linearantrieb kann ein Kraftübertragungselement umfassen, das den ersten Schlitten mit dem ortsfesten Rahmen koppelt. Der erste Linearantrieb kann eine angetriebene Kette umfassen, die am ersten Schlitten einerseits und am Rahmen andererseits befestigt ist, wodurch auf einfache Weise die Horizontalbewegung des ersten und somit auch des zweiten Schlittens erreicht wird.
Der Drehantrieb für die Neigungsänderung kann beabstandet vom Haltemittel angeordnet und mit diesem durch ein Kraftübertragungsmittel gekoppelt sein. Dadurch kann der Drehantrieb an einer für den Schwerpunkt günstigen Position angeordnet sein. Der Drehantrieb kann zweckmäßigerweise einen Riemen umfassen, der auf einer Antriebsscheibe am Ausleger und auf einer Abtriebsscheibe am Halteelement angeordnet ist.
Die vorstehend beschriebenen Anordnungen der jeweiligen Antriebe ermöglichen jeweils für sich genommen und in Kombination miteinander einen einfachen Aufbau der jeweiligen Bewegungseinrichtung, die einen geringen Platzbedarf hat.
Vorzugsweise ist ein Längsende des Auslegers am ersten Schlitten angelenkt. Das Verbindungselement kann am Ausleger zwischen der Anlenkstelle am ersten Schlitten und dem Halteelement angreifen. Dadurch wird jeweils eine günstige Momentenübertragung von den jeweiligen Antrieben auf den Ausleger und somit auf das Haltemittel erreicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Verstelleinrichtung oberhalb der Bewegungseinrichtung angeordnet, die zur Änderung des Körperschwerpunktes eines mit den Haltemitteln verbundenen Menschen angepasst ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass durch die Verstelleinrichtung eine Kontrolle des Körperschwerpunktes eines Patienten möglich ist. Damit kann einerseits die bei der menschlichen Lokomotion, also bei der Fortbewegung auftretende Verschiebung des Körperschwerpunkts entlang der Richtung der Fortbewegung simuliert werden, die in vertikaler und seitlicher Richtung erfolgt. Andererseits kann durch die Kontrolle des Schwerpunkts die korrekte Ausführung der therapeutischen Bewegung ermöglicht und somit Haltungsschäden, welche von kompensatorischen Bewegungen der Patienten verursacht werden, vorgebeugt werden. Ein weiterer Vorteil der Kontrolle des Körperschwerpunkts besteht darin, dass das Gleichgewicht in kritischen Situationen, wie beim (simulierten) Stolpern, Ausrutschen oder unter Bedingungen, bei denen die propriozeptive Komponente gestört ist, gehalten werden kann. Ein wiederholtes Üben dieser Situationen ist notwendig, um das Fall- und Sturzrisiko der Patienten zu minimieren. Die bei dieser Ausführungsform ermöglichte dreidimensionale Kontrolle des Schwerpunkts und die Option, durch Perturbationen die propriozeptive Komponente der Patienten zu beeinflussen, schafft die Voraussetzung für ein sicheres, wiederholbares und zielgerechtes Training. Die Perturbationen der propriozeptiven Komponente werden durch die Haltemittel, insbesondere die Fußplatten ausgeführt, die mit den Füßen der Patienten verbunden sind. Diese können in beliebige Position entlang der drei Freiheitsgrade gefahren werden. Zusätzlich können durch die Haltemittel Vibrationen realisiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In diesen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1;
3 eine Seitenansicht der Bewegungseinheiten der Vorrichtung gemäß 1;
4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 1; und
5 eine perspektivische Ansicht eines Haltemittels der Vorrichtung gemäß 1.
In 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, die zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen verwendet werden kann. Die Vorrichtung eignet sich besonders gut zum Training der unteren Extremitäten neurologischer Patienten und weist zwei angetriebene steuerbare Bewegungseinrichtungen 10a, 10b auf. Die beiden Bewegungseinrichtungen 10a, 10b sind jeweils mit einem ortsfesten Rahmen 11 verbunden. Die Bewegungseinrichtungen 10a, 10b weisen Haltemittel 12a, 12b auf, beispielsweise Fußplatten mit Bindungen, in denen die Füße der Patienten bzw. Trainierenden gehalten sind. Die Bewegungseinrichtungen 10a, 10b und damit die Haltemittel 12a, 12b können unabhängig voneinander entlang von Gangtrajektorien bewegt werden. Dabei sind asynchrone oder synchrone Bewegungen möglich.
Die Vorrichtung umfasst ein Gestell 28, an dem der Patient zur Gewichtsentlastung aufgehängt wird, und das mit dem Rahmen 11 fest verbunden ist. Das Gestell 28 umfasst zwei Arme 28a, 28b, die sich in sagittaler Richtung nach vorne erstrecken, wobei die Arme 28a, 28b in etwa bis auf die Höhe der Bewegungseinrichtungen 10a, 10b reichen und diese übergreifen. Am vorderen Ende der Arme 28a, 28b sind vertikal angeordnete Verbindungselemente 29a, 29b vorgesehen, die die Arme 28a, 28b mit Seitenholmen 30a, 30bverbinden. Die Seitenholme 30a, 30b sind in etwa auf Höhe der Unterarme des jeweiligen Patienten angeordnet und vertikal verstellbar. Die Seitenholme 30a, 30b dienen als Griffe für Patienten, die sich an den Seitenholmen 30a, 30b festhalten können.
Die Bewegungseinrichtungen 10a, 10b weisen jeweils einen Ausleger 13 auf, der in verschiedene Höhenlagen schwenkbar ist. Der Ausleger 13 ist dazu an einem ersten Schlitten 14 schwenkbeweglich angelenkt, der in einer Linearführung 15 geführt ist. Die Linearführung 15 ist mit dem ortsfesten Rahmen 11 fest verbunden und bildet eine Schiene, in der der Schlitten 14 verschieblich angeordnet ist. Wie in 3 zu erkennen, ist der Ausleger 13 an einem ersten Längsende 13a am ersten Schlitten 14 angelenkt. Dazu ist ein erstes Drehlager 13b vorgesehen, das den Ausleger 13 mit dem ersten Schlitten 14 schwenkbar verbindet. Das erste Drehlager 13b kann an einer anderen Stelle am Ausleger 13 angeordnet sein, beispielsweise vom Längsende 13a beabstandet.
Der Ausleger 13 ist jeweils mit einem der Haltemittel 12a, 12b drehbeweglich verbunden. Die Verbindungsstelle zwischen dem Haltemittel 12a, 12b und dem Ausleger 13 befindet sich am anderen, zweiten Längsende 13c des Auslegers 13 und weist ein vom ersten Drehlager 13b beabstandetes zweites Drehlager 13e auf.
Der Ausleger 13 bildet einen Schwenkarm, der sich in Längsrichtung der jeweiligen Linearführung 15 erstreckt.
In Gangrichtung vor dem ersten Schlitten 14, d. h. in Richtung der Vorwärtsbewegung des Patienten im Gebrauch ist ein zweiter Schlitten 16 angeordnet, der in der Linearführung 15 verschieblich geführt ist. Der zweite Schlitten 16 ist relativ beweglich zum ersten Schlitten 14, so dass der Abstand zwischen den beiden Schlitten 14, 16 veränderbar ist. Wie in 3 zu erkennen, ist der zweite Schlitten 16 durch ein Verbindungselement 17 mit dem Ausleger 13 gelenkig verbunden. Das Verbindungselement 17 kann beispielsweise eine Pleuelstange oder zwei nebeneinander parallel angeordnete Pleuelstangen umfassen. Andere Verbindungselemente 17 sind möglich. Das Verbindungselement 17 greift einerseits an einem Lagerblock 16a des zweiten Schlittens 16 und andererseits am Ausleger 13 zwischen der Anlenkstelle 27 am ersten Schlitten 14 und dem Halteelement 12a, 12b an. Das Verbindungselement 17 ist dabei durch zwei Drehlager 17a, 17b mit dem zweiten Schlitten 16 und dem Ausleger 13 verbunden. Das Drehlager 17b im Ausleger 13 ist in etwa mittig zwischen der Anlenkstelle 13d am ersten Schlitten 14 und dem Halteelement 12a, 12b angeordnet. Eine andere Anordnung des Drehlagers 17b am Ausleger 13, insbesondere eine außermittige Anordnung, ist möglich.
Allgemein ist das Verbindungselement 17 am Ausleger 13 in einem Bereich bzw. an einer Stelle angelenkt, der bzw. die zwischen der Verbindung des Auslegers 13 mit dem ersten Schlitten 14 und der Verbindung des Auslegers 13 mit dem Haltemittel 12a, 12b angeordnet ist.
Das Verbindungselement 17 und der Ausleger 13 bilden zusammen mit dem ersten und zweiten Schlitten 14, 16 eine Art Scherenmechanismus. Durch die Relativbewegung der beiden Schlitten 14, 16 zueinander wird der Winkel zwischen dem Ausleger 13 und dem Verbindungselement 17 verändert. Wie in 3 anhand der beiden Ausleger 13 dargestellt, wird durch ein Verkleinern des Winkels, d. h. durch eine Verringerung des Abstandes zwischen den beiden Schlitten 14, 16 der Ausleger 13 nach oben bewegt, wobei das Haltemittel 12a, 12b eine Kreisbahn um die Anlenkstelle 13d des Auslegers 13 am ersten Schlitten 14 bzw. allgemein um eine horizontale Achse, die quer zur Gangrichtung verläuft, beschreibt. Dadurch wird die Höhenlage des zweiten Längsendes 13c des Auslegers 13 und damit des mit dem zweiten Längsende 13c verbundenen Haltemittels 12a, 12b verändert.
Aufgrund der Anlenkung des Auslegers 13 am ersten Schlitten 14 wird dieser zusammen mit dem zweiten Schlitten 16 durch eine Bewegung des ersten Schlittens 14 mitgenommen, wodurch die Horizontalbewegung der gesamten Bewegungseinrichtung 10a, 10b erreicht wird.
Der erste Schlitten 14 kann auch als Hauptschlitten und der zweite Schlitten 16 als Relativschlitten bezeichnet werden.
Wie in den 3, 4 zu erkennen, weist der erste Schlitten 14 einen ersten Linearantrieb 18 auf, der zur Änderung der Längsposition bzw. Horizontalposition des jeweiligen Haltemittels 12a, 12b vorgesehen ist. Der erste Linearantrieb 18 umfasst ein erstes Kraftübertragungsmittel 21a, das den ersten Schlitten 14 mit dem ortsfesten Rahmen 11 zur Kraftübertragung verbindet. Das erste Kraftübertragungsmittel 21a kann eine angetriebene Kette 24 umfassen, die einerseits mit dem beweglichen Schlitten 16 und andererseits mit dem ortsfesten Rahmen 11 verbunden ist. Für den Antrieb der Kette 24 ist jeweils ein Elektromotor vorgesehen. Der erste Linearantrieb 18 kann auch mit anderen Mitteln verwirklicht werden, beispielsweise durch eine Zahnstange oder durch hydraulische oder pneumatische Zylinder.
Der zweite Linearantrieb 19 ist dem zweiten Schlitten 16 zugeordnet und koppelt diesen mit dem ersten Schlitten 14. Dazu ist ein zweites Kraftübertragungselement 21b vorgesehen, das einerseits am ersten Schlitten 14 und andererseits am zweiten Schlitten 16 angreift. Das zweite Kraftübertragungselement hat die Funktion, den zweiten Schlitten 16 bei einer Bewegung des ersten Schlittens 14 mitzunehmen. Dabei wirkt das zweite Kraftübertragungselement 21b als Schub- und Zugelement. Zusätzlich kann durch das zweite Kraftübertragungselement 21b eine Kraft vom zweiten Schlitten 16 auf den ersten Schlitten 14 übertragen werden bzw. umgekehrt, wenn das zweite Kraftübertragungselement 21b betätigt wird. Dabei wird der Abstand zwischen beiden Schlitten 14, 16 und somit die Höhenlage des Auslegers 13 verändert.
Allgemein wirkt der zweite Linearantrieb 19 als Relativantrieb zwischen den beiden Schlitten 14, 16, wobei einer der beiden Schlitten 14, 16, insbesondere der erste Schlitten 14 ein Widerlager bildet und der andere Schlitten 14, 16, insbesondere der zweite Schlitten 16, bezogen auf das Widerlager relativ beweglich ist und zwar durch Betätigen des zweiten Linearantriebs 19. Der erste Linearantrieb 18 bildet einen Hauptantrieb, der beide Schlitten 14, 16 zusammen mit dem zweiten Linearantrieb 19 relativ zum ortsfesten Rahmen 11 bewegt. Der zweite Linearantrieb 19, insbesondere das Kraftübertragungselement 21b wirkt dabei als Mitnehmer, der die Antriebskraft des ersten Linearantriebs 18 auf den zweiten Schlitten überträgt. Zusätzlich wirkt der zweite Linearantrieb 18 als Relativantrieb für die Relativbewegung zwischen den beiden Schlitten 14, 16, wie vorstehend beschrieben.
Das zweite Kraftübertragungsmittel 21b kann beispielsweise eine Drehspindel 22 umfassen, die mit dem ersten und zweiten Schlitten 14, 16 drehbar verbunden ist und für den Vorschub des zweiten Schlittens 16 sorgt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist der Spindelantrieb 23 am zweiten Schlitten 16 befestigt und mit der Drehspindel 22 gekoppelt. Es ist auch möglich, dass der Spindelantrieb 23 am ersten Schlitten 14 befestigt ist. Dementsprechend kann die Spindelmutter des Spindelantriebs wahlweise am ersten oder am zweiten Schlitten 14, 16 angeordnet sein. Andere Kraftübertragungselemente, beispielsweise eine Zahnstange oder hydraulische/pneumatische Betätigungselemente sind möglich. Generell hat das Kraftübertragungselement 21b eine Doppelfunktion und wirkt sowohl als Mitnehmer als auch für die Abstandsänderung zwischen den beiden Schlitten 14, 16.
Durch Betätigung des zweiten Linearantriebs 19 wird der Abstand zwischen den beiden Schlitten 14, 16 verändert, wie in 4 dargestellt. Bei der in Vorwärtsrichtung rechts angeordneten Bewegungseinrichtung 10a befinden sich die beiden Schlitten 14, 16 nahe beieinander, wobei die Drehspindel 22 rückwärtig über den Rahmen 11 hinausragt. In dieser Position ist der Ausleger 13 in der maximalen Höhenlage angeordnet. Bei maximal ausgefahrener Drehspindel 22, wie in der linken Bewegungseinrichtung 10b dargestellt, befindet sich der Ausleger 13 in der niedrigsten Höhenlage.
Zur Einstellung der Neigung der Haltemittel 12a, 12b ist ein Drehantrieb 20 vorgesehen, der mit dem jeweiligen drehbeweglich angeordneten Haltemittel 12a, 12b zusammenwirkt. Der Drehantrieb 20 ist im Bereich der Anlenkstelle 13d angeordnet. Die Verbindung des Drehantriebs 20 mit dem jeweiligen Haltemittel 12a, 12b erfolgt durch ein drittes Kraftübertragungselement 21c, beispielsweise in der Form eines Riemens 25. Der Riemen 25 ist einerseits auf einer Antriebsscheibe 26 am Ausleger 13 und andererseits auf einer Abtriebsscheibe 27, die mit dem Halteelement 12a, 12b verbunden ist, angeordnet. Anstelle des Riemens 25 können andere Kraftübertragungselemente 21c verwendet werden, die eine translatorische Bewegung in eine rotative Bewegung umwandeln, beispielsweise eine Zahnstange, die mit einem Ritzel am Haltemittel 12a, 12b kämmt. Durch den Drehantrieb 20 wird die Neigung des Haltemittels 12a, 12b eingestellt und an die jeweilige Position des Auslegers 13 angepasst. Dabei sind letztendlich alle möglichen Neigungspositionen variabel einstellbar, die für die Simulation von Alltagssituationen erforderlich sind.
Die Bewegung der Haltemittel 12a, 12b erfolgt in einer in sagittaler Richtung sich erstreckenden Arbeitsebene, wobei sich ein Arbeitsraum als zweckmäßig herausgestellt hat, der die Vorwärtsbewegung im Bereich von 400–600 mm, insbesondere bei 550 mm, die Höhenbewegung im Bereich von 300–500 mm, insbesondere bei 400 mm und die Schwenkbewegung des Haltemittels 12a, 12b in einem Bereich von –80° bis +30° ermöglicht.
Die Schwenkbewegung des Haltemittels 12a, 12b erfolgt um eine horizontal verlaufende Achse. Die horizontal verlaufende Achse wird durch die Betätigung der beiden Linearantriebe 18, 19 in horizontaler und vertikaler Richtung verschoben.
Zur Simulation der Alltagssituationen der menschlichen Lokomotion können die Haltemittel 12a, 12b für die unteren Extremitäten mit dem auf diesen stehenden und befestigten Patienten sowohl durch programmierte Vorgaben der Steuerung als auch durch den Patienten bei nachgiebigen Fußplatten simuliert werden. Dabei kann zwischen der programmierten Bewegung und der durch den Patientengeführten Bewegung beliebig variiert werden. Alternativ kann ein Haltemittel 12a durch den Patienten und das andere Haltemittel 12b durch programmierte Vorgaben gesteuert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist eine Verstelleinrichtung 31 vorgesehen, die oberhalb der Bewegungseinrichtungen 10a, 10b angeordnet ist. Die Verstelleinrichtung 31 befindet sich oberhalb der Linearführungen 15, so dass die Bewegungseinrichtungen 10a, 10b, insbesondere die Haltemittel 12a, 12b unter der Verstelleinrichtung 31 bewegt werden können. Die Verstelleinrichtung 31 ist zur Kontrolle des Körperschwerpunktes bzw. zur Änderung des Körperschwerpunktes eines mit den Haltemitteln 12a, 12b verbundenen Menschen angepasst. Die Verstelleinrichtung 31 ermöglicht sowohl eine Änderung des Körperschwerpunktes in vertikaler als auch in transversaler Richtung. Dazu umfasst die Verstelleinrichtung 31 einen Vertikalantrieb 33a, der mit einem Gurt 32 zusammenwirkt. Der Gurt 32 ist mit einem Patiententragegurt verbunden (nicht dargestellt). Der Vertikalantrieb ermöglicht eine Änderung der Länge des vertikalen Abschnitts des Gurts 32, so dass der Schwerpunkt des Patienten in vertikaler Richtung veränderbar ist. Der Arbeitsraum des Mechanismus bzw. der Verstelleinrichtung 31 zur Schwerpunktänderung beträgt bezogen auf eine Nullposition +/–10 cm. Andere Bereiche sind möglich. Ein Beispiel für die Ausführung der Verstelleinrichtung 31 ist in 1 dargestellt und kann einen Rotationsantrieb umfassen, der mit einem Schwenkmechanismus 33c verbunden ist. Der Schwenkmechanismus 33c verkürzt über ein Rollensystem den Tragegurt des Patienten und zieht somit den Schwerpunkt des Patienten nach oben. Ein Ablassen des Patienten bzw. eine Verlängerung des Gurts 32 ist ebenfalls möglich.
Der Schwenkmechanismus 33c weist einen Schwenkarm auf, an dem drei Rollen befestigt sind. Die Rollen, insbesondere zwei Endrollen und eine zwischen den beiden Endrollen angeordnete Zentralrolle, dienen dazu, den Gurt 32 umzulenken und bilden eine Anordnung, durch die der Körperschwerpunkt eines Patienten veränderbar ist. Jeweils eine der beiden Endrollen befindet sich an einem Ende des Schwenkarms. Die Zentralrolle ist mittig im Dreh- bzw. Schwenkpunkt des Schwenkarms angeordnet. Der Gurt 32 verläuft vom Patientenlifter 35 über die erste Endrolle unter die Zentralrolle und von dort über die zweite Endrolle durch den Schwenkmechanismus hinaus zum Patientengurt. Der Vertikalantrieb, insbesondere der Rotationsantrieb 33a bewirkt eine Schwenkbewegung um den Drehpunkt des Schwenkmechanismus, insbesondere des Schwenkarms. Dadurch werden die Endrollen am Ende des Schwenkarms gehoben bzw. gesenkt und heben bzw. senken dadurch den Gurt 32.
Andere Einrichtungen zum Heben und Senken des Gurtes 32 sind möglich.
Der Patientenlifter 35 dient dazu, den Patienten in die Behandlungsposition anzuheben bzw. den Patienten aus der Behandlungsposition nach Beendigung der Behandlung abzusenken.
Zur Kontrolle der transversalen Komponente des Schwerpunkts ist ein Transversalantrieb 33b vorgesehen, der einen mit einer Scheibe 34 verbundenen Rotationsantrieb aufweist. An der Scheibe 34 ist ein Seil befestigt (nicht dargestellt), dessen Enden bis zum Patienten reichen. Das Seil wird über ein nicht dargestelltes Rollensystem umgelenkt und greift an beiden Enden, beispielsweise durch Karabiner, an seitlichen Osen des Patientengurts an. Durch Rotation der Scheibe 34 wird der Patient durch die Verkürzung eines der beiden Seilenden in transversaler Richtung gezogen. Ein möglicher Arbeitsraum für die durch den Transversalantrieb 33b ermöglichte Schwerpunktverlagerung beträgt beispielsweise, bezogen auf eine Nullposition, +/–5 cm. Andere Bereiche sind möglich.
Die Kontrolle des Schwerpunkts in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung erfolgt durch die Relativbewegung der Haltemittel 12a, 12b bzw. der Fußplatten bezogen auf den Aufhängungspunkt der Verstelleinrichtung 31. Die Position des ersten Schlittens 14 (Hauptschlitten) kann auf der Linearführung 15 frei angesteuert werden. Dabei ist der Aufhängungspunkt des Patienten in einer Richtung parallel zur Linearführung 15 ortsfest, so dass eine entsprechende Verlagerung des Schwerpunkts möglich ist. Der durch die Schlittenlänge mögliche Arbeitsraum beträgt bezogen auf eine Nullposition +/–10 cm. Andere Bereiche sind möglich.
Die Vorrichtung lässt eine äußerst variable und flexible Therapie bzw. ein Training der unteren Extremitäten zu, wobei die Vorrichtung einfach und kompakt aufgebaut ist und somit guten Zugang zum Patienten gewährt.
Bezugszeichenliste

10a, 10b: Bewegungseinrichtungen
11: Rahmen
12a, 12b: Haltemittel
13: Ausleger
13a: erstes Längsende
13b: erstes Drehlager
13c: zweites Längsende
13d: Anlenkstelle
13e: zweites Drehlager
14: erster Schlitten
15: Linearführung
16: zweiter Schlitten
16a: Lagerblock
17: Verbindungselement
17a, 17b: Drehlager
18: erster Linearantrieb
19: zweiter Linearantrieb
20: Drehantrieb
21a, 21b, 21c: Kraftübertragungselement
22: Drehspindel
23: Spindelantrieb
24: Kette
25: Riemen
26: Antriebsscheibe
27: Abtriebsscheibe
28: Gestell
28a, 28b: Arme
29a, 29b: Verbindungselemente
30a, 30b: Seitenholme
31: Verstelleinrichtung
32: Gurt
33a: Vertikalantrieb
33b: Transversalantrieb
33c: Schwenkmechanismus
34: Verstellscheibe
35: Patientenlifter

Claims

Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen mit angetriebenen steuerbaren Bewegungseinrichtungen (10a, 10b), die mit einem ortsfesten Rahmen (11) verbunden sind und Haltemittel (12a, 12b) zur Befestigung jeweils einer Extremität aufweisen, die unabhängig voneinander entlang von Gangtrajektorien bewegbar sind, wobei die Bewegungseinrichtungen (10a, 10b) jeweils einen in verschiedene Höhenlagen schwenkbaren Ausleger (13) aufweisen, der einerseits an einem ersten Schlitten (14) einer Linearführung (15) angelenkt und andererseits mit einem der Haltemittel (12a, 12b) drehbeweglich verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Gangrichtung vor dem ersten Schlitten (14) und relativ beweglich zum ersten Schlitten (14) ein zweiter Schlitten (16) der Linearführung (15) angeordnet ist, der mit dem Ausleger (13) durch ein Verbindungselement (17) gelenkig verbunden ist, wobei der erste Schlitten (14) einen ersten Linearantrieb (18) zur Änderung der Längsposition des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b), der zweite Schlitten (16) einen zweiten Linearantrieb (19) zur Änderung der Höhenlage des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) und der Ausleger (13) einen Drehantrieb (20) zur Änderung der Neigung des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b ) aufweist, wobei der erste Linearantrieb (18) einen Hauptantrieb bildet, der beide Schlitten (14, 16) zusammen mit dem zweiten Linearantrieb (19) relativ zum ortsfesten Rahmen (11) bewegt, der zweite Linearantrieb (19) dabei als Mitnehmer wirkt, der die Antriebskraft des ersten Linearantriebs (18) auf den zweiten Schlitten (16) überträgt und zusätzlich der zweite Linearantrieb (18) als Relativantrieb für die Relativbewegung zwischen den beiden Schlitten (14, 16) wirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Linearantrieb (19) ein Kraftübertragungselement (21b) umfasst, das die beiden Schlitten (14, 16) koppelt, und der Abstand zwischen den beiden Schlitten (14, 16) durch Betätigung des Kraftübertragungselements (21b) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Linearantrieb (19) eine Drehspindel (22) umfasst, die einerseits am ersten Schlitten (14) und andererseits am zweiten Schlitten (16) drehbar befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spindelantrieb (23) der Drehspindel (22) am zweiten oder am ersten Schlitten (14, 16) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Linearantrieb (18) ein Kraftübertragungselement (21a) umfasst, das den ersten Schlitten (14) mit dem ortsfesten Rahmen (11) koppelt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Linearantrieb (18) eine angetriebene Kette (24) umfasst, die am ersten Schlitten (14) einerseits und am Rahmen (11) andererseits befestigt ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (20) für die Neigungsänderung beabstandet vom Haltemittel (12a, 12b) angeordnet und mit diesem durch ein Kraftübertragungsmittel (21c) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (20) einen Riemen (25) umfasst, der auf einer Antriebsscheibe (26) am Ausleger (13) und auf einer Abtriebsscheibe (27) am Halteelement (12a, 12b) angeordnet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Längsende (13a) des Auslegers (13) am ersten Schlitten (14) angelenkt ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (17) am Ausleger (13) zwischen der Anlenkstelle (13d) am ersten Schlitten (14) und dem Halteelement (12a, 12b) angreift.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinrichtung (31) oberhalb der Bewegungseinrichtung (10a, 10b) angeordnet ist, die zur Änderung des Körperschwerpunktes eines mit den Haltemitteln (12a, 12b) verbundenen Menschen angepasst ist.