DE102011000417B4 - Device for the prevention of leg thrombosis and method for operating such - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen mit einer Fußwippe (3), welche wenigstens eine Fußablagefläche (11) für einen Benutzer der Vorrichtung (1) aufweist und um eine Kippachse (4) schwenkbar angeordnet ist, und mit einer auf die Fußwippe (3) wirkenden elektrischen Antriebseinheit, welche einen Elektromotor (14) umfasst, wobei die Antriebseinheit ein Servoantrieb (13) ist, welcher a) den Elektromotor (14), b) einen Servoregler (19), von dem der Elektromotor (14) ansteuerbar ist und c) einen an den Servoregler (19) angeschlossenen Regelgrößenaufnehmer (30) zur Aufnahme einer Regelgröße (32) umfasst, wobei der Servoregler (19) eine Steuerelektronik (20) zur Bestimmung und Abgabe einer Stellgröße (27) unter Berücksichtigung der Regelgröße (32) und vorgebbarer, auf die Schwenkbewegung der Fußwippe (3) bezogener Steuervorgaben (28, 29) aufweist.Device for the prevention of leg thrombosis with a foot rocker (3), which has at least one foot rest surface (11) for a user of the device (1) and is arranged to be pivotable about a tilting axis (4), and with one on the foot rocker (3) Acting electric drive unit, which comprises an electric motor (14), the drive unit being a servo drive (13) which a) the electric motor (14), b) a servo controller (19), by which the electric motor (14) can be controlled and c ) a controlled variable sensor (30) connected to the servo controller (19) for receiving a controlled variable (32), the servo controller (19) having control electronics (20) for determining and outputting a manipulated variable (27) taking into account the controlled variable (32) and has predeterminable control specifications (28, 29) related to the pivoting movement of the foot rocker (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen mit einer Fußwippe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The invention relates to a device for the prevention of leg thrombosis with a foot pedal according to the preamble of
Eine Thrombose ist eine Gefäßerkrankung, bei der sich ein Blutgerinnsel in einem Gefäß bildet. Bei einer Bein-Thrombose bilden sich Thromben in den tiefen Beinvenen. Es ist bekannt, dass der Bein-Thrombose durch Form- und Volumenveränderungen der Wadenmuskulatur durch Bewegungen der oberen Sprunggelenke entgegengewirkt werden kann. Die Bewegungen der oberen Sprunggelenke führen zur Kompression der tiefen Unterschenkelvenen, die zwischen den Muskeln verlaufen, und bewirken eine Flussveränderung des Blutes in den tiefen Beinvenen. Die Aktionen der Wadenmuskeln sind in der medizinischen Literatur auch unter der Bezeichnung Wadenmuskelpumpe bekannt.Thrombosis is a vascular disease in which a blood clot forms in a vessel. In a leg thrombosis thrombi form in the deep leg veins. It is known that leg thrombosis can be counteracted by changes in the shape and volume of the calf muscles due to movements of the upper hocks. The movements of the upper ankle joints result in the compression of the deep lower leg veins that run between the muscles and cause a flow change of the blood in the deep leg veins. The actions of the calf muscles are also known in the medical literature as the calf muscle pump.
Zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen sind Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Fußwippe mit einer Fußablagefläche für einen Benutzer um eine Kippachse schwenkbar angeordnet ist.For the prevention of leg thrombosis devices are known in which a Fußwippe is arranged pivotably with a Fußablagefläche for a user about a tilting axis.
Die bekannten Einrichtungen weisen mechanische Schubkurbelgetriebe auf, mit denen die Antriebsleistung des Elektromotors in die Kippbewegung der Fußwippe umgesetzt werden soll. Für die mechanische Einstellbarkeit der bekannten Schubkurbeltriebe ist ein hoher baulicher Aufwand erforderlich, so dass die bekannten Geräte ein entsprechend hohes Gewicht und Baugröße aufweisen. Sie sind daher zum Transport ungeeignet. Zudem ist der mechanische Kurbeltrieb der bekannten Einrichtungen während des Betriebs der bekannten Einrichtungen nicht einstellbar und treibt mit ständig gleicher Kinematik. Dabei wird die Fußwippe der bekannten Prophylaxe-Geräte mit einem sinusförmigen Verlauf gemäß der Gesetzmäßigkeit eines mechanischen Kurbeltriebs zwangsgesteuert. Die Kinematik der bekannten Einrichtungen ist aus medizinischer Sicht wenig effektiv, so dass die bekannten Einrichtungen mit mechanischen Kurbeltrieben zum Antrieb der Fußwippe nicht praxisgerecht sind.The known devices have mechanical slider crank gear, with which the drive power of the electric motor is to be implemented in the tilting movement of the Fußwippe. For the mechanical adjustability of the known reciprocating drives a high structural complexity is required, so that the known devices have a correspondingly high weight and size. They are therefore unsuitable for transport. In addition, the mechanical crank mechanism of the known devices during operation of the known devices is not adjustable and drives with constantly the same kinematics. In this case, the foot pedal of the known prophylactic devices is forcibly controlled with a sinusoidal course according to the law of a mechanical crank drive. The kinematics of the known devices is not very effective from a medical point of view, so that the known devices with mechanical crank drives for driving the foot pedal are not practical.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen mit einer schwenkbaren Fußwippe derart weiterzubilden und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung zu schaffen, dass bei möglichst geringem Gesamtgewicht und Baugröße der Vorrichtung ihre medizinische Effektivität verbessert ist.The present invention is based on the problem of further developing the generic device for the prevention of leg thrombosis with a pivotable foot pedal and to provide a method for operating such a device that their medical effectiveness is improved at the lowest possible total weight and size of the device.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.The problem is solved according to the invention by a device having the features of
Erfindungsgemäß ist die Antriebseinheit ein Servoantrieb mit einem Elektromotor, einem Servoregler und einem an den Servoregler angeschlossenen Regelgrößenaufnehmer ist. Eine Steuerelektronik des Servoreglers bestimmt dabei unter Berücksichtigung der Regelgröße eine Stellgröße, mit welcher der Elektromotor angesteuert wird. Unter einer Regelgröße ist dabei eine physikalische Größe zu verstehen, welche durch die Stellgröße beeinflusst ist und dessen aktueller Wert bei der Bestimmung der Stellgröße berücksichtigt wird und daher rückgekoppelt ist. Anhand der Regelgröße leitet der Servoregler bei Vorliegen bestimmter Werte der Regelgröße das für diesen Wert vorgesehene Ereignis an der Fußwippe ein, beispielsweise eine Umschaltung der Antriebsrichtung des Elektromotors, eine Veränderung der Antriebsgeschwindigkeit oder des Drehmoments des Elektromotors.According to the invention, the drive unit is a servo drive with an electric motor, a servo controller and a controlled variable pickup connected to the servo drive. A Control electronics of the servo controller determines taking into account the controlled variable a manipulated variable with which the electric motor is driven. A controlled variable is to be understood as a physical variable which is influenced by the manipulated variable and whose current value is taken into account in the determination of the manipulated variable and is therefore fed back. Based on the controlled variable, the servo controller initiates the event provided for this value event on the footswitch, for example, a changeover of the drive direction of the electric motor, a change in the drive speed or the torque of the electric motor in the presence of certain values of the controlled variable.
Durch die Rückkopplung der Regelgröße in einem Regelkreis ermittelt der Servoregler zu jedem Betriebszeitpunkt den Zustand der Fußwippe und führt daher permanent die Fußwippe der anvisierten Stellung der Fußablagefläche nach. Auch bei Unregelmäßigkeiten der Schwenkbewegung wird daher die Regelung des Schwenkzyklus der Fußwippe aufrecht erhalten.By feedback of the controlled variable in a control loop, the servocontroller determines the state of the footswing at each time of operation and therefore permanently follows the footswitch to the targeted position of the footrest surface. Even with irregularities of the pivoting movement, therefore, the regulation of the swing cycle of the foot pedal is maintained.
Die Fußwippe der erfindungsgemäßen Prophylaxe-Vorrichtung kann durch Verwendung eines Servoantriebs unabhängig von kinematischen Gesetzmäßigkeiten bekannter Kraftübertragungsglieder oder Getriebeanordnung in ihrer Kinematik frei eingestellt werden, so dass größtmögliche Effektivität der Prophylaxe-Einrichtung zur Aktivierung der Wadenmuskelpumpe erreicht ist.The Fußwippe the prophylactic device according to the invention can be freely adjusted by using a servo drive regardless of kinematic laws of known power transmission elements or gear arrangement in their kinematics, so that the greatest possible effectiveness of the prophylactic device for activating the calf muscle pump is reached.
Der Servoantrieb kann die Fußwippe ohne weitere Bauteile direkt antreiben, so dass das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Thrombosen gegenüber bekannten Einrichtungen deutlich gesenkt ist. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Servoantrieb eine geringe Baugröße auf. Mit geringem Gewicht und Baugröße ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als transportables Gerät geeignet.The servo drive can drive the Fußwippe directly without further components, so that the total weight of the device according to the invention for the prevention of thrombosis over known devices is significantly reduced. In addition, the device according to the invention with servo drive on a small size. With a low weight and size, the device according to the invention is suitable as a portable device.
Durch die Verwendung eines Servoantriebs als Antriebseinheit der erfindungsgemäßen Prophylaxe-Vorrichtung ist eine freie Steuerung der Schwenkbewegung mit geringem baulichen Aufwand möglich, da der Servoantrieb der Fußwippe im Wesentlichen aus einem Elektromotor und einem Servoregler zur Ansteuerung des Elektromotors besteht.By using a servo drive as the drive unit of the prophylactic device according to the invention a free control of the pivoting movement with little structural effort is possible because the servo drive of the foot well consists essentially of an electric motor and a servo controller for controlling the electric motor.
Für den erfindungsgemäßen Servoantrieb der Fußwippe können handelsübliche Elektromotoren verwendet werden, welche klein und leicht sind und daher platzsparend und gewichtssparend direkt an der Fußwippe angeordnet werden können.Commercially available electric motors can be used for the servo drive of the foot pedal according to the invention, which are small and lightweight and can therefore be arranged to save space and weight saving directly on the Fußwippe.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Steuerelektronik des Servoreglers Mittel zur Bestimmung und Abgabe der Stellgröße anhand vorgebbarer auf die Schwenkbewegung der Fußwippe bezogener Steuervorgaben auf, wodurch schnelle und exakte Schwenkbewegungen der Fußwippe entsprechend den Steuervorgaben des Servoantriebs möglich sind. Unter Steuervorgaben sind dabei Vorgaben bezüglich der Schwenkbewegung der Fußwippe zu verstehen, welche der Servoregler der Bestimmung der Stellgröße zugrundelegt und damit ein den Steuervorgaben entsprechendes Schwenkverhalten der Fußwippe veranlasst.In an advantageous embodiment of the invention, the control electronics of the servo controller means for determining and output of the manipulated variable on the basis of specifiable on the pivotal movement of the Fußwippe related tax preferences, whereby fast and accurate pivoting movements of the Fußwippe according to the control specifications of the servo drive are possible. Under tax specifications are to be understood specifications with respect to the pivoting movement of the Fußwippe, which underpins the determination of the manipulated variable of the servo drive and thus causes a control behavior corresponding pivoting behavior of the Fußwippe.
Anstelle bekannter Einrichtungen mit mechanischer Zwangssteuerung der Fußwippe bei kontinuierlich umlaufendem Antriebsmotor können durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Servoantriebs die Schwenkbewegungen der Fußwippe direkt vom Servoantrieb nach den Steuervorgaben gesteuert werden.Instead of known devices with mechanical positive control of the Fußwippe with continuously rotating drive motor, the pivoting movements of the Fußwippe can be controlled directly from the servo drive according to the control specifications by the inventive use of a servo drive.
Der Regelgrößenaufnehmer ist vorteilhaft der Fußwippe zugeordnet und in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Winkelaufnehmer, welcher an der Kippachse der Fußwippe angeordnet ist. Der Winkelaufnehmer kann somit direkt eine auf die Fußwippe bezogene Regelgröße aufnehmen. Die Regelgröße ist dabei vorteilhaft die aktuelle Drehwinkellage der Kippachse, so dass die Ist-Position der Fußwippe jederzeit einer Sollposition nachgeführt werden kann. Die Sollposition ergibt sich dabei aus den Steuervorgaben der Steuerelektronik. In weiteren Ausführungsformen der Erfindung wird aus den Messwerten des Winkelaufnehmers eine Regelgröße mit Aussage über die Veränderung der Drehwinkellage oder die Geschwindigkeit der Veränderung der Drehwinkellage der Fußwippe bestimmt.The Regelgrößenaufnehmer is advantageously associated with the Fußwippe and in a preferred embodiment of the invention, an angle sensor, which is arranged on the tilting axis of the Fußwippe. The angle sensor can thus directly record a relative to the footrest control variable. The control variable is advantageous, the current rotational position of the tilt axis, so that the actual position of the foot pedal can be tracked at any time a desired position. The target position results from the control specifications of the control electronics. In further embodiments of the invention, a control variable with information about the change in the rotational angle position or the speed of the change in the rotational angle position of the foot pedal is determined from the measured values of the angle sensor.
Vorteilhaft sind der Steuerelektronik Steuervorgaben für den Schwenkwinkel der vollständigen Schwenkbewegung der Fußwippe zwischen ihren Endpositionen und/oder Steuervorgaben für die Frequenz der Schwenkbewegungen eingebbar. Auf diese Weise kann entsprechend der jeweiligen medizinischen Indikation der Wadenmuskelpumpe eines Benutzers der größtmögliche therapeutische Effekt bzw. eine optimale Thrombose-Prophylaxe gewährleistet werden. Die Steuerelektronik greift dabei auf die Messwerte des Regelgrößenaufnehmers zurück und regelt die Position der Fußwippe unter Berücksichtigung der Steuervorgaben. Aufgrund der spielfreien Leistungsübertragung vom Elektromotor zur Fußwippe kann die Steuerelektronik die stets bekannte Regelgröße einem Sollwert nachführen. Der Sollwert, das heißt die Führungsgröße in dem Regelkreis, ist dabei abhängig von den Steuervorgaben.Advantageously, the control electronics control specifications for the pivot angle of the complete pivoting movement of the foot pedal between their end positions and / or control specifications for the frequency of the pivoting movements can be entered. In this way, according to the respective medical indication of the calf muscle pump of a user the greatest possible therapeutic effect or optimal thrombosis prophylaxis can be ensured. The control electronics accesses the measured values of the controlled variable sensor and regulates the position of the foot pedal in consideration of the control specifications. Due to the backlash-free power transmission from the electric motor to the foot pedal, the control electronics can track the ever-known control variable a setpoint. The setpoint value, ie the reference variable in the control loop, is dependent on the control specifications.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Steuerelektronik die Neutrallage der Fußwippe als Steuervorgabe eingebbar, so dass der Servoantrieb die Fußwippe in einem vom Benutzer gewünschten Bereich hin- und herbewegt. Über die Einstellung der Neutrallage sind die Schwenkbewegungen der Fußwippe an die Körperproportionen des Benutzers und dessen Sitz- oder Liegeposition während der Prophylaxe-Behandlung anpassbar.In an advantageous embodiment of the invention, the control electronics, the neutral position of the foot pedal as a control input can be entered, so that the servo drive back and forth the foot pedal in a user-desired area. About the Adjustment of the neutral position, the pivotal movements of the foot pedal to the body proportions of the user and its sitting or lying position during prophylactic treatment customizable.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Steuervorgaben für den Schwenkwinkel jeder vollständigen Schwenkbewegung der Fußwippe die jeweils maximalen Winkelvorgaben der Auslenkungen der Fußwippe gegenüber der Neutrallage. Die maximalen Winkelvorgaben der Auslenkungen gegenüber einer Neutrallage der Fußwippe sind dabei getrennt vorgebbar und können voneinander abweichen. Die Bewegung der Fußwippe ist somit der individuellen Beweglichkeit der Sprunggelenke eines Benutzers der Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen anpassbar. In einer weiteren Ausführungsform sind sowohl die Neutrallage der Fußwippe als auch die maximalen Winkelvorgaben der Auslenkungen gegenüber der Neutrallage der Fußwippe als Steuervorgaben eingebbar.In a preferred embodiment of the invention, the control specifications for the pivoting angle of each complete pivoting movement of the Fußwippe the respective maximum angle specifications of the deflections of the Fußwippe against the neutral position. The maximum angle specifications of the deflections with respect to a neutral position of the foot pedal are separately specifiable and may differ from each other. The movement of the foot pedal is thus adaptable to the individual mobility of the hocks of a user of the device for the prevention of leg thrombosis. In a further embodiment, both the neutral position of the foot pedal and the maximum angle specifications of the deflections relative to the neutral position of the foot pedal can be entered as control specifications.
Der Regelgrößenaufnehmer ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Winkelaufnehmer, welcher an der Kippachse der Fußwippe angeordnet ist. Der Winkelaufnehmer kann somit direkt eine auf die Fußwippe bezogene Regelgröße aufnehmen. Die Regelgröße ist dabei vorteilhaft die aktuelle Drehwinkellage der Fußwippe, so dass die Ist-Position der Fußwippe jederzeit einer Sollposition nachgeführt werden kann, die sich aus den Steuervorgaben der Steuerelektronik ergibt. Der Winkelaufnehmer ist vorteilhaft an einem Lagerzapfen der Fußwippe angeordnet, mit dem die Fußwippe schwenkbar gelagert ist.The Regelgrößenaufnehmer is in a preferred embodiment of the invention, an angle sensor, which is arranged on the tilting axis of the Fußwippe. The angle sensor can thus directly record a relative to the footrest control variable. The control variable is advantageous, the current angular position of the foot pedal, so that the actual position of the foot pedal can be tracked at any time a desired position, resulting from the control specifications of the control electronics. The angle sensor is advantageously arranged on a bearing journal of the foot pedal, with which the foot pedal is pivotally mounted.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Antriebsglied des Elektromotors ohne Zwischenschaltung von Zugmittelgetrieben mit einem Antriebsglied der Fußwippe verbunden. Die Leistung des Elektromotors wird ohne nennenswertes Spiel auf die Fußwippe übertragen, so dass Leistungs- bzw. Wirkungsgradverluste des Servoantriebs vermieden sind. Der erfindungsgemäß für den Antrieb der Fußwippe vorgesehene Servoantrieb besteht aus wenigen kleinen und leichten Komponenten und kann direkt an das Antriebsglied der Fußwippe angeschlossen sein. Dabei ist in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Abtriebswelle des Elektromotors als Direktantrieb mit einem Antriebszapfen der Fußwippe verbunden. Durch den direkten Antrieb ergibt sich auch ein geräusch- und wartungsarmer Betrieb.In an advantageous embodiment of the invention, the drive member of the electric motor is connected without the interposition of traction mechanism with a drive member of the foot pedal. The power of the electric motor is transmitted without significant play on the Fußwippe, so that power or efficiency losses of the servo drive are avoided. The invention provided for the drive of the foot pedal servo drive consists of a few small and light components and can be connected directly to the drive member of the foot pedal. In this case, in an advantageous embodiment, an output shaft of the electric motor is connected as a direct drive with a drive pin of the foot pedal. The direct drive also results in a low-noise and low-maintenance operation.
Zwischen der Antriebswelle und dem Abtriebszapfen der Fußwippe ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine drehmomentschaltende Sicherheitskupplung angeordnet. Bei einer irrtümlichen Belastung bzw. Blockierung der Fußwippe durch den Benutzer wird der Elektromotor durch die Sicherheitskupplung effektiv vor Überlastung geschützt. Die Sicherheitskupplung ist vorteilhaft als Rutschkupplung ausgebildet. Bei einem Ansprechen der Sicherheitskupplung führt der erfindungsgemäße Servoantrieb die Fußwippe dem Sollwert für die Regelgröße nach.Between the drive shaft and the output journal of the foot pedal, a torque-switching safety clutch is arranged in an advantageous embodiment of the invention. In the event of an erroneous loading or blocking of the foot pedal by the user, the electric motor is effectively protected against overloading by the safety clutch. The safety coupling is advantageously designed as a slip clutch. When the safety clutch responds, the servo drive according to the invention follows the footswitch to the desired value for the controlled variable.
Vorteilhaft ist die Steuerelektronik mit einem Drehmomentsensor verbunden, wobei der Steuerelektronik Sollwerte des Drehmoments an der Fußwippe vorgebbar sind. Dadurch ist eine Steuerung bzw. Regelung des Drehmoments des Elektromotors und ein Ausgleich unterschiedlicher Belastungen der Kippfläche durch den Benutzer möglich. Die Steuerung bzw. Regelung des Drehmoments gewährleistet sanfte Übergänge am Ende jeder Kippbewegung und als angenehm empfundene Kippbewegungen der Fußwippe.Advantageously, the control electronics is connected to a torque sensor, wherein the control electronics setpoint values of the torque on the foot pedal can be predetermined. Thereby, a control or regulation of the torque of the electric motor and a compensation of different loads of the tilting surface by the user is possible. The control or regulation of the torque ensures smooth transitions at the end of each tilting movement and pleasant felt tilting movements of the foot pedal.
Eine kompakte und leichte Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Thrombose-Prophylaxe ist gegeben, wenn dem Elektromotor der für seine Bewegung vorgesehene Strom von einer Leistungselektronik zuführbar ist. Die Leistungselektronik ist mit der Steuerelektronik verbunden und erzeugt einen der Stellgröße entsprechenden Steuerstrom, um die vorgesehene Bewegung des Elektromotors und damit der Fußwippe zu veranlassen.A compact and lightweight design of the device according to the invention for thrombosis prophylaxis is given if the electric motor provided for its movement current from a power electronics can be supplied. The power electronics are connected to the control electronics and generates a control variable corresponding control current to cause the intended movement of the electric motor and thus the foot pedal.
Vorteilhaft umfasst der Servoregler ein Speicherelement, auf dem wenigstens ein Steuergabenprofil mit einer zeitlichen Abfolge verschiedener Steuervorgaben für die Steuerelektronik abgelegt ist. Dabei können unterschiedliche Steuervorgabenprofile bzw. mit einer entsprechenden Abfolge unterschiedlicher Schwenkfrequenzen der Fußwippe in dem Speicherelement abgespeichert sein. Im unteren Frequenzbereich bewirkt die Schwenkbewegung eine Aktivierung des venösen Blutflusses, während im höheren Frequenzbereich zusätzlich Einfluss auf die arterielle Durchblutung sowie Länge und Umfang der Muskulatur genommen wird. Dadurch können Muskel- und Sehnenschrumpfungen der Unterschenkelweichteile verhindert werden. Das Speicherelement ist dabei vorteilhaft der Steuerelektronik zugeordnet, so dass eine platzsparende Bauweise gegeben ist.Advantageously, the servo controller comprises a memory element on which at least one control profile with a time sequence of various control specifications for the control electronics is stored. In this case, different control specification profiles or with a corresponding sequence of different pivot frequencies of the footrest can be stored in the memory element. In the lower frequency range, the pivoting movement causes activation of the venous blood flow, while in the higher frequency range, additional influence is exerted on the arterial blood flow as well as on the length and circumference of the musculature. As a result, muscle and tendon shrinkage of the lower leg soft parts can be prevented. The memory element is advantageously assigned to the control electronics, so that a space-saving design is given.
Die Steuervorgabenprofile enthaften Angaben über die zeitliche Abfolge von Steuervorgaben für unterschiedliche Frequenzen der Schwenkbewegungen und/oder Steuervorgaben für den Schwenkwinkel bzw. die jeweils maximale Winkelvorgaben der Auslenkungen gegenüber einer Neutrallage der Fußwippe. Die Steuervorgabenprofile enthaften somit Kombinationen von unterschiedlichen Steuervorgaben, welche den größtmöglichen medizinischen Effekt versprechen.The control specification profiles provide information about the time sequence of control specifications for different frequencies of the swivel movements and / or control specifications for the swivel angle or the respective maximum angle specifications of the deflections with respect to a neutral position of the footrest. The tax specification profiles thus contain combinations of different tax specifications, which promise the greatest possible medical effect.
Besonders vorteilhaft sind auf dem Speicherelement individuell zusammengestellte Steuervorgabenprofile für den/die Benutzer der Prophylaxe-Vorrichtung speicherbar und sind so für den Benutzer abrufbar.Particularly advantageous are individually assembled on the memory element Control profile profiles for the / the user of the prophylactic device can be stored and are thus available to the user.
Vorteilhaft ist der Steuerelektronik eine Bedienungseinrichtung zugeordnet, mittels welcher Steuervorgaben veränderbar sind und/oder der Steuerelektronik Wahlbefehle zur Auswahl eines Steuervorgabenprofils aus dem Speicherelement eingebbar sind. Über die Bedienungseinrichtung kann der Benutzer das Betriebsverhalten der Fußwippe über eine Veränderung bspw. der Frequenz der Schwenkbewegungen und/oder der Steuervorgaben für den Schwenkwinkel oder die maximalen Winkelvorgaben einstellen.Advantageously, the control electronics associated with a control device, by means of which control specifications are variable and / or the control electronics dial commands for selecting a control profile preset from the memory element can be entered. About the operating device, the user can adjust the operating behavior of the foot pedal on a change, for example. The frequency of the pivoting movements and / or the control specifications for the swivel angle or the maximum angle specifications.
Die Bedienungseinrichtung umfasst von einer Bedienungsperson betätigbare Eingabeelemente, denen die Funktionen zur Veränderung der Steuervorgaben oder der Wahl eines Steuervorgabenprofils zugeordnet ist. Die Eingabeeinrichtungen können dabei Bedienknöpfe sein oder auch bspw. ein berührungsempfindlicher Sensorbildschirm. Die Bedienungseinrichtung ist in einer Ausführungsform an einem Gehäuse des Servoantriebs angeordnet, bspw. an dem Servoregler, und ist von außen für eine Bedienperson zugänglich.The operator includes operator operable input elements associated with the functions for changing the control settings or selecting a control default profile. The input devices may be control buttons or also, for example, a touch-sensitive touch screen. The operating device is arranged in one embodiment on a housing of the servo drive, for example. On the servo drive, and is accessible from the outside for an operator.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Fernbedienung vorgesehen, mit welcher die Bedienperson während des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen bequem die Steuervorgaben ohne Unterbrechung der Prophylaxe-Behandlung während des Betriebs der Vorrichtung verändern kann. Die Fernbedienung ist dabei signalübertragend mit einem am Servoantrieb angeordneten Empfangsteil der Bedienungseinrichtung signalübertragend verbunden. Die Signalübertragung kann dabei über ein Verbindungskabel oder kabellos erfolgen, bspw. über Funk, Infrarotstrahlung, Schall und dergleichen.In an advantageous embodiment, a remote control is provided, with which the operator during operation of the device according to the invention for the prevention of leg thrombosis can easily change the control specifications without interrupting the prophylactic treatment during operation of the device. The remote control is signal-transmitting connected signal transmitting to a arranged on the servo drive receiving part of the operating device. The signal transmission can take place via a connecting cable or wirelessly, for example via radio, infrared radiation, sound and the like.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerelektronik in einem Gehäuse der Bedienungseinrichtung angeordnet, so dass die zur Ermittlung der Stellgröße vorgesehenen Mittel des Servoreglers in einem einzelnen, kompakten Gehäuse angeordnet werden können.In the preferred embodiment of the invention, the control electronics are arranged in a housing of the operating device, so that the means of determining the manipulated variable means of the servo drive can be arranged in a single, compact housing.
Vorteilhaft weist die Steuerelektronik einen auch als μController bezeichneten Mikrocontroller auf, welcher die Mittel zur Bestimmung und Abgabe der Stellgröße anhand der Steuervorgaben und Mittel zur Berücksichtigung der Regelgröße aufweist. Der Mikrocontroller umfasst einen Prozessor, der mit einer Software zur Bestimmung der Stellgröße anhand der Steuervorgaben bzw. Steuervorgabenprofile unter Berücksichtigung der Regelgröße programmiert ist. Der Mikrocontroller vereint den Prozessor mit weiteren Peripheriefunktionen platzsparend auf einem Chip und umfasst vorteilhaft auch das Speicherelement des Servoreglers und einen Arbeitsspeicher. Aufgrund der geringen Größe und geringen Gewichts kann die Steuerelektronik mit dem Mikrocontroller vorteilhaft in dem Gehäuse einer Fernbedienung des Servoreglers angeordnet werden.The control electronics advantageously have a microcontroller, also referred to as a μcontroller, which has the means for determining and outputting the manipulated variable on the basis of the control specifications and means for taking into account the controlled variable. The microcontroller comprises a processor which is programmed with software for determining the manipulated variable on the basis of the control specifications or control specification profiles, taking into account the controlled variable. The microcontroller combines the processor with additional peripheral functions to save space on a chip and advantageously also includes the memory element of the servo drive and a main memory. Due to the small size and low weight, the control electronics can be advantageously arranged with the microcontroller in the housing of a remote control of the servo drive.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Servoregler eine Schnittstelle zur Kommunikation mit einem externen Gerät auf. Die Einstellung der Steuervorgaben der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen können über die Schnittstelle mit den Einstellungen bzw. Messergebnissen des externen Geräts synchronisiert werden, um präzisere Diagnosen stellen zu können bzw. die Einstellung der Steuervorgaben der Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen zu optimieren. An die Schnittstelle wird vorteilhaft ein Rheographiegerät angeschlossen, mit dem Pulsschwingungen in den Blutgefäßen beim Durchtritt einer Pulswelle aufgezeichnet werden. Bei der Lichtreflex-Rheographie wird Infrarotlicht eingestrahlt und der reflektierte Anteil registriert und aufgezeichnet. Aus dem reflektierten Infrarot-Licht lassen sich Rückschlüsse auf die Durchblutung während der Bewegung ziehen. Über die Schnittstelle des Servoreglers können die Steuervorgaben der Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen mit den Aufzeichnungen des Lichtreflexions-Rheographiegeräts synchronisiert werden und gemeinsam aufgezeichnet werden, so dass aus den Rheographie-Ergebnissen und den Steuervorgaben Erkenntnisse über die erzielte Aktivierung der Wadenmuskelpumpe des Benutzers gewonnen werden können.In a further embodiment of the invention, the servo drive has an interface for communication with an external device. The setting of the control settings of the leg thrombosis prevention apparatus according to the present invention can be synchronized with the settings of the external apparatus via the interface to make more accurate diagnoses or adjustment of the control specifications of the leg thrombosis prevention apparatus optimize. To the interface, a rheography device is advantageously connected, are recorded with the pulse oscillations in the blood vessels in the passage of a pulse wave. In light-reflectance rheography, infrared light is irradiated and the reflected portion is registered and recorded. From the reflected infrared light conclusions can be drawn on the blood circulation during the movement. Through the interface of the servo controller, the control specifications of the leg thrombosis prevention apparatus can be synchronized with the records of the light reflection rheography apparatus and recorded together so that knowledge about the achieved activation of the user's calf muscle pump is obtained from the rheography results and control specifications can be.
Vorteilhaft sind die Messwerte des externen Geräts, nämlich insbesondere des Lichtreflexions-Rheographiegeräts, der Steuerelektronik des Servoantriebs über die Schnittstelle eingebbar, wobei der Steuerelektronik Sollwerte für den eingebbaren Messwert des externen Geräts vorgebbar sind. Dabei passt die Steuerelektronik die Steuervorgaben entsprechend der Abweichung des eingegebenen Messwerts des externen Geräts von dem vorgegebenen Sollwert an. Die Anpassung erfolgt als Steuerung oder Regelung. Hierzu können in dem Speicherelement geeignete Berechnungsvorschriften für die optimalen Steuervorgaben entsprechend dem eingegebenen Messwert abgelegt sein oder auch jedem Messwert des externen Geräts eine entsprechende Steuervorgabe zugeordnet sein.Advantageously, the measured values of the external device, namely in particular the light reflection rheography device, the control electronics of the servo drive via the interface can be entered, wherein the control electronics setpoints for the input value of the external device can be specified. In this case, the control electronics adjusts the control specifications according to the deviation of the input measured value of the external device from the predetermined setpoint. The adaptation takes place as a control or regulation. For this purpose, suitable calculation instructions for the optimal control specifications corresponding to the input measured value can be stored in the memory element or also a corresponding control specification can be assigned to each measured value of the external device.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt die Kippachse der Fußwippe in einer dem Benutzer zugewandt liegenden Hälfte der Fußablagefläche. Der Benutzer der Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen kann dadurch bequem seine Füße in einer optimalen Lage auf der Fußablagefläche der Fußwippe ablegen. Eine optimale Position der Füße auf der Fußablagefläche ist gegeben, wenn die Kippachse etwa in Verlängerung der Unterschenkel des Benutzers liegt.In an advantageous embodiment of the invention, the tilting axis of the footrest is located in a half of the footrest surface facing the user. The user of the leg thrombosis prevention device can thereby conveniently deposit his feet in an optimal position on the footrest surface of the foot pedal. An optimal position of the feet on the footrest surface is given when the tilt axis is approximately in extension of the user's lower leg.
Vorteilhaft ist die Fußablagefläche symmetrisch zu einer senkrecht zur Kippachse liegenden Symmetrieachse ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine breite Fußablagefläche, auf welcher der Benutzer durch Verschieben der Position seiner Füße relativ zur Kippachse die Schwenkbewegungen der Fußwippe optimal nutzen kann, bspw. die Füße weiter oben oder unten aufstellen kann.Advantageously, the footrest surface is formed symmetrically to an axis of symmetry perpendicular to the tilting axis. This results in a wide Fußablagefläche on which the user can optimally use the pivoting movements of the Fußwippe by moving the position of his feet relative to the tilting axis, for example, the feet can set up or down.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine einzige durchgehende Fußablagefläche für einen Benutzer verwendet. Beide Füße werden gemeinsam bewegt, wobei die Verletzungsgefahr für den Benutzer reduziert ist.In a preferred embodiment of the invention, a single continuous footrest surface is used for a user. Both feet are moved together, reducing the risk of injury to the user.
In einer alternativen Ausführungsform sind mehrere Fußablageflächen vorgesehen, welche beispielsweise gegeneinander versetzte Schwenkbewegungen ausführen.In an alternative embodiment, a plurality of footrest surfaces are provided, which perform, for example, mutually offset pivoting movements.
Zur Verbesserung des Komforts der Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen wird vorteilhaft das auf die Kippachse wirkende Drehmoment ermittelt und das Drehmoment nach vorgegebenen Sollwerten geregelt. Die Regelung des Drehmoments gleicht unterschiedliche Belastungen der Fußwippe durch Kräfte, die der Benutzer auf die Fußwippe überträgt, aus. Darüber hinaus gewährleistet die Drehmomentregelung sanfte Übergänge am Ende der Schwenkbewegungen und eine insgesamt als angenehm empfundene Bewegung. Das aktuelle Drehmoment, welches auf die Kippachse wirkt, wird mit einem Drehmomentsensor erfasst. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Ist-Wert des Drehmoments ohne zusätzlichen Sensor von der Steuerelektronik aus dem aktuellen Steuerstrom des Elektromotors in Abhängigkeit der aktuellen Einstellung des Bewegungsablaufs der Fußwippe ermittelt, welche aus den aktuellen Steuervorgaben ableitbar ist.To improve the comfort of the device for the prevention of leg thrombosis, the torque acting on the tilting axis is advantageously determined and the torque is regulated according to predetermined desired values. The control of the torque compensates for different loads on the foot pedal by forces that the user transfers to the foot pedal. In addition, the torque control ensures smooth transitions at the end of the pivoting movements and a generally perceived as pleasant movement. The current torque, which acts on the tilting axis, is detected by a torque sensor. In a further advantageous embodiment of the invention, the actual value of the torque is determined without additional sensor from the control electronics from the current control current of the electric motor as a function of the current setting of the movement of the foot pedal, which can be derived from the current control specifications.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen mit einer Fußwippe ist aufgrund des Servoantriebs leicht und kompakt und erlaubt mit geringem Aufwand eine Verwendung der Vorrichtung bei länger dauernder sitzender Tätigkeit oder auch bspw. bei Langstreckenflügen.The device according to the invention for the prevention of leg thrombosis with a foot pedal is due to the servo drive light and compact and allows with little effort, a use of the device for prolonged sedentary activity or even, for example, in long-haul flights.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorbeugung gegen Bein-Thrombosen mit einem Servoantrieb ist zudem kostengünstig herstellbar, da viele Bauteile handelsübliche Standardkomponenten sein können. Der Elektromotor selbst kann ein preiswerter Elektromotor sein, bspw. mit angeflanschtem Schneckengetriebe.The inventive device for the prevention of leg thrombosis with a servo drive is also inexpensive to produce, since many components can be standard commercial components. The electric motor itself can be a cheap electric motor, for example. With flanged worm gear.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen, die nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben sind. Es zeigen:Further features of the invention will become apparent from the dependent claims and the embodiments, which are described below with reference to the drawings. Show it:
Die Kippachse
Die Fußwippe
Die Kippachse
Die Fußwippe
Die Vorrichtung
Zwischen dem Abtriebsglied
Der Servoantrieb
Die Steuerelektronik
Die Steuervorgaben zum Schwenkwinkel bzw. zur Frequenz der Schwenkbewegungen sind der Steuerelektronik
Die Bedienungseinrichtung
Die Steuerelektronik
Die Steuerung des Servoantriebs
Der Elektromotor
Der gewünschte Schwenkwinkel δ (
Die Steuerelektronik
Die Steuerelektronik
Zusätzlich ist eine Drehmomentregelung vorgesehen, wobei die Steuerelektronik
Der Servoregler
Die Steuervorgabenprofile
Das Speicherelement
Der Servoregler
Die Vorrichtung
Alle in der vorgenannten Figurenbeschreibung, in den Ansprüchen und in der Beschreibungseinleitung genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Offenbarung der Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.All mentioned in the above description of the figures, in the claims and in the introduction of the description features can be used individually as well as in any combination with each other. The disclosure of the invention is therefore not limited to the described or claimed feature combinations. Rather, all feature combinations are to be regarded as disclosed.
Claims (15)
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