-
Die Erfindung beschreibt ein Informationssystem mit dessen Hilfe ein Patient über die Belastung beim Auftreten informiert wird. Ebenso beschreibt die Erfindung ein zugehöriges Verfahren zur Information des Patienten. Insbesondere bei Verletzungen im Bereich des Bein- oder Fußskeletts oder des dortigen Bänder- oder Knorpelapparates ist es häufig wichtig, dass ein Patient im Rahmen der Rehabilitation beim Gehen oder Stehen eine gewisse maximale Auftrittsbelastung nicht überschreitet.
-
Fachüblich ist es den Patienten auf einer stationären Waage die maximale Auftrittsbelastung üben zu lassen. Es werden auf diese Weise beispielhaft Auftrittsbelastungen von 20 kg oder 40 kg geübt. Hierbei sind üblicherweise Toleranzen um plus/minus zehn Prozent dieser Werte unkritisch. Diese Genauigkeitsanforderungen gehen auch als Mindestanforderungen im Rahmen dieser Erfindung. Nachteilig an den genannten Übungen der Auftrittsbelastung ist, dass diese erübte Auftrittsbelastung mit fortschreitender Zeit durch den Patienten nur sehr ungenau eingehalten werden kann.
-
Aus dem Stand der Technik beispielhaft gebildet durch die
DE 200 10 887 U1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung der Belastung des menschlichen Bewegungsapparates mit einer in einem Schuh angeordneten Druck-Messvorrichtung zur Messung der Belastung des Fußes bekannt. Hierbei werden die gemessenen Belastungswerte einer Auswerteeinrichtung zugeführt, die so ausgebildet ist, dass aus Größe und der zeitlichen Abfolge der Belastungswerte und/oder dem Belastungsort eine Analyse des Bewegungsablaufs beim Laufen oder Gehen erstellbar ist.
-
In Kenntnis der oben genannten Gegebenheit und des genannten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Informationssystem und ein zugehöriges Verfahren zur Information eines Patienten über seine Auftrittsbelastung vorzustellen, wobei die Information quasi in Echtzeit übermittelt wird und/oder zu einem späteren Zeitpunkt ausgewertet werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Die Erfindung beschreibt ein Informationssystem zur Information eines Patienten über seine Auftrittsbelastung mit einer Orthese, mit einer Drucksensoreinrichtung, einer Auswerteeinrichtung, einer Energieversorgungseinrichtung und einer Informationsübermittlungseinrichtung. Die Drucksensoreinrichtung, die Auswerteeinrichtung, die Energieversorgungseinrichtung und die Informationsübermittlungseinrichtung sind integraler Bestandteil der Orthese oder können nach technischer Notwendigkeit einzeln oder gruppiert unmittelbar an der Orthese angeordnet sein.
-
Erfindungsgemäß weist die Drucksensoreinrichtung einen Drucksensor auf, der zur Ausgabe eines Sensorsignals ausgebildet ist. Die Auswerteeinrichtung ist zur Verarbeitung des Sensorsignals des Drucksensors und dessen Vergleich mit einem Sollwert der Auftrittsbelastung des Patienten ausgebildet.
-
Die Energieversorgungseinrichtung weist eine Energiespeichereinrichtung auf. Die Informationsübermittlungseinrichtung ist dazu ausgebildet, den Patienten bei Überschreiten eines Sollwertes der Auftrittsbelastung zu informieren.
-
Es kann bevorzugt sein, wenn die Energieversorgungseinrichtung zusätzlich zur Energiespeichereinrichtung eine Energieerzeugungseinrichtung aufweist. Diese Energieerzeugungseinrichtung ist dann dazu ausgebildet, elektrische Energie aus der mechanischen Kompression eines Piezokristalls zu erzeugen. Es ist hierbei besonders bevorzugt, wenn der Piezokristall gleichzeitig als Drucksensor fungiert bzw. als solcher ausgebildet ist.
-
Die Informationsübermittlungseinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Information über die Auftrittsbelastung mittels eines optischen, eines akustischen oder eines mechanischen Signals an den Patienten zu übermitteln. Es kann besonders bevorzugt sein, wenn mehrere dieser unterschiedlichen Signalarten zur Information des Patienten kombiniert werden. Die Kombination kann hierbei beliebig sein.
-
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Information eines Patienten über seine Auftrittsbelastung mit oben genannten notwenigen Komponenten wird durch den Drucksensors der Drucksensoreinrichtung ein dem Druckwert der Auftrittsbelastung proportionales Sensorsignal erzeugt. Es können bevorzugt eine Mehrzahl von Drucksensoren vorgesehen sein, deren Signal gemeinsam verarbeitet wird. Im einfachsten Fall werden die gleichzeitig vorliegenden Sensorsignale addiert und hieraus ein der Auftrittsbelastung proportionales gemeinsames Sensorsignal vorzugsweise in der Auswerteeinrichtung berechnet.
-
Grundsätzlich verarbeitet die Auswerteeinrichtung das Sensorsignal oder das gemeinsame Sensorsignal elektronisch und vergleicht es mit einem vorgegebenen Sollwert. Anschließend wird der Patient, insbesondere bei Überschreiten eines Sollwertes der Auftrittsbelastung, mittels der Informationsübermittlungseinheit informiert. Es kann bevorzugt sein, die Informationen über die Auftrittsbelastung zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt auszuwerten. Diese Auswertung kann insbesondere durch den behandelnden Art erfolgen. Es ist allerdings besonders vorteilhaft, wenn neben dieser Speicherung oder alternativ hierzu der Patient quasi in Echtzeit über die Auftrittsbelastung informiert wird.
-
Unter „quasi in Echtzeit” soll hier Folgendes verstanden werden: Beim normalen Gehen mit zyklischer Wechselbelastung wird der Patient während oder unmittelbar nach der Belastung, also vor Ausführen des nächsten Schrittes informiert. Falls der Patient steht oder sitzt, erfolgt die Information innerhalb weniger Sekunden nach Beginn der Belastung.
-
Es ist besonders bevorzugt, wenn der Sollwert der Auftrittsbelastung im Rahmen der Anpassung der Orthese an den Patienten empirisch bestimmt wird und dieser Wert in einer Speichereinrichtung der Auswerteeinrichtung hinterlegt wird. Alternativ, allerdings meist mit geringer Genauigkeit der Kontrolle der Auftrittsbelastung, können verschiedene Sollwerte in der Auswerteeinrichtung hinterlegt sein. Diese Werte können vom Patienten oder im Rahmen der Anpassung voreingestellt werden.
-
Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können, um Verbesserungen zu erreichen. Insbesondere sind die vorstehend genannten und erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Weitere Erläuterung der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Informationssystems oder von Teilen hiervon. Dabei zeigt:
-
1: eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Informationssystems;
-
2: eine Fußauflage einer Orthese als Drucksensoreinrichtung einer erfindungsgemäßen Anordnung;
-
3: eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Informationssystems;
-
4: eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Informationssystems.
-
1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Informationssystems. Dargestellt ist hier eine Orthese 1, ausgebildet als Unterschenkel-Orthese. Diese Orthese 1 weist in der Fußauflage 100 eine Drucksensoreinrichtung 2, ausgebildet mittels zweier Drucksensoren 20, auf. Eine Mehrzahl, also mindestens zwei oder mehr Drucksensoren 20, die sich über einen großen Bereich der Einlegesohle 200 verteilen, sind vorteilhaft, da hiermit die Information über die Auftrittsbelastung präziser bestimmt werden kann verglichen mit nur einem Drucksensor.
-
Im Fußbereich der Orthese 1 sind eine Auswerteeinrichtung 3 sowie eine Energieversorgungseinrichtung 4 angeordnet. Die Energieversorgungseinrichtung 4 weist eine Energiespeichereinrichtung 40 auf, die dazu ausgebildet ist, die Auswerteeinrichtung 3 und gegebenenfalls die Drucksensoreinrichtung 2, insbesondere die Drucksensoren 20, mit elektrischer Energie zu versorgen.
-
Diese Energiespeichereinrichtung 40 ist vorzugsweise als handelsübliche Batterie oder handelsüblicher Akkumulator ausgebildet.
-
Die Sensorsignale der Drucksensoren 20 der Drucksensoreinrichtung 2 werden an die Auswerteeinrichtung 3 übermittelt. Dort werden im einfachsten Fall die Sensorsignale mit einem Sollwert der Auftrittsbelastung verglichen. Es kann ebenso bevorzugt sein, die Sensorsignale mit einer Abtastrate zwischen 10 Hz und 500 Hz abzutasten und eine Mehrzahl von Sensorsignalen vorzuverarbeiten und dann ein Summensignal zu bewerten. Zudem können in diese Bewertung Korrekturfaktoren für unterschiedliche Sensorgrößen oder für unterschiedliche Formen der Auftrittsflächen des Fußes des Patienten eingehen. Ebenso kann gleichzeitig oder alternativ eine spezielle zeitliche Abfolge einzelner Abtastwerte der Sensorsingale einzelner Drucksensoren 20 bewertet werden.
-
Das erfindungsgemäße Informationssystem ist besonders bevorzugt für die Information eines Patienten während eines Gehzyklus, also bei periodisch wechselnder Belastung. Ebenso kann eine quasi konstante Belastung wie sie beim Stehen oder Sitzen auftreten kann berücksichtigt werden. Durch die vorgenannte geeignete Bewertung kann verhindert werden, dass der Patient über die reale Auftrittsbelastung fehlinformiert wird.
-
Zur Information des Patienten stehen bei dieser Ausgestaltung zwei Informationsübermittlungseinrichtungen 5 zur Verfügung. Beide Informationsübermittlungseinrichtung 5 sind im Schaft der Orthese angeordnet. Eine erste akustische Informationsübermittlungseinrichtung 582 ist am oberen Ende des Schaftes vorgesehen und kann mittels eines akustischen Signals den Patienten über eine Überschreitung des Sollwertes der Auftrittsbelastung informieren. Eine zweite mechanische Informationsübermittlungseinrichtung 584 informiert den Patienten mittels Vibration über eine Überschreitung des Sollwertes der Auftrittsbelastung.
-
2 zeigt eine Fußauflage 100 einer Orthese 1 ähnlich derjenigen gemäß 1 ausgebildet als Drucksensoreinrichtung 2 eines erfindungsgemäßen Informationssystems. Neben den fünf hier vorgesehenen Drucksensoren 20 der Drucksensoreinrichtung 2 ist zusätzlich die Auswerteeinrichtung 3 im Bereich der Fußauflage 100 der Orthese 1 angeordnet.
-
Hier und in den übrigen Ausführungsbeispielen sind jegliche elektrische Verbindungen innerhalb des Informationssystems nur schematisch dargestellt. Teilweise wurde und wird hierauf aus Gründen der Übersichtlichkeit vollständig verzichtet.
-
Die Auswertung der Drucksensoren 20 bzw. der Sensorsignale erfolgt vorzugsweise wie unter 1 beschrieben.
-
3 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Informationssystems. Dargestellt ist hier nur der untere Bereich der Orthese 1. Diese weist einen Fußbereich 10 auf, der eine Energieerzeugungseinrichtung 42 als Teil der Energieversorgungseinrichtung 4 aufweist.
-
Diese Energieversorgungseinrichtung 4 weist zwei Piezokristalle 420, und eine hiermit mechanisch verbundene Auftrittsplatte 12 auf. Die Piezokristalle 420 sind ebenso mit dem Fußbereich 10 der Orthese mechanisch verbunden und in Gehrichtung des Patienten angeordnet. Somit ergibt sich ein Fußbereich 10 mit einer im Wesentlichen vertikal dazu beweglichen Auftrittsplatte 12.
-
Beispielhaft während eines Gehzyklusses des Patienten wird die Fußplatte 12 beginnend im Fersenbereich gegen den Fußbereich 10 der Orthese 1 gedrückt. Im weiteren Verlauf eines Schrittes wird der Ballenbereich zunehmend belastet und auch dort die Fußplatte 12 gegen den Fußbereich 10 der Orthese 1 gedrückt.
-
Die während eines Schrittes entstehende mechanische Kompressionsenergie wird mittels der Piezokristalle in elektrische Energie umgewandelt. Diese elektrische Energie wird in der Energiespeichereinrichtung 40 der Energieversorgungseinrichtung 4 zwischengespeichert und stellt damit die Energieversorgung der Auswerteeinrichtung 3 wie auch der Informationsübermittlungseinrichtung 5 dar.
-
Durch die quasi permanente Versorgung der Drucksensoreinrichtung 2, der Auswerteeinrchtung 3 und der Informationsübermittlungseinrichtung 5 mittels elektrischer Energie aus der Energieerzeugungseinrichtung 42 kann die Energiespeichereinrichtung 40 bezüglich ihrer Kapazität und damit auch ihrer Größe klein gewählt werden. Unter quasi permanent soll hierbei eine gepulste Energieversorgung mit der Frequenz umgekehrt proportional zur Schrittdauer verstanden werden.
-
Bei der beschriebenen Kompression der Piezokristalle 420 entsteht ein der Auftrittsbelastung proportionaler Strom bzw. wird eine der Gesamtbelastung proportionale Energie erzeugt. Somit können die Piezokristalle 420 gleichzeitig als wesentlicher Bestandteil der Energieerzeugungseinrichtung 42 und auch als Drucksensoren 20 wirken.
-
4 zeigt eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Informationssystems. Dargestellt ist wie in 3 nur der untere Teil der Orthese 1. Dieser untere Teil enthält im Fußbereich 10 drei Drucksensoren 20 der Drucksensoreinrichtung 2 eine Auswerteeinrichtung 3 sowie eine Informationsübermittlungseinrichtung 5.
-
Der Fußbereich 10 der Orthese 1 weist weiterhin einen flexiblen Auftrittsbereich 110 auf. Unmittelbar unterhalb einer deformierbaren Oberfläche 112 dieses Auftrittsbereichs 110 sind hier drei Drucksensoren 20 der Drucksensoreinrichtung 2 angeordnet. Diese Drucksensoren 20 sind zur Auswertung Ihrer Sensorsignale unmittelbar mit der Auswerteeinrichtung 3 verbunden.
-
Zur Information des Patienten über eine Auftrittsbelastung, die über oberhalb eines definierten Sollwertes liegt, ist hier wiederum eine Informationsübermittlungseinrichtung 5 vorgesehen, die mittels eines mechanischen Signals 584 informiert.
-
Die Energieversorgungseinrichtung 4 ebenso wie die zugehörige Energiespeichereinrichtung 40 sind seitlich am Schaft der Orthese 1 angeordnet.
-
Grundsätzlich sind bei allen oben genannten Informationsübermittlungseinrichtungen 5 auch optische Signale, beispielhaft in Form einer LED, zumindest ergänzend vorsehbar. Allerdings ist die mechanische Information des Patienten mittels eines Vibrationssignals 584 jeweils die bevorzugte Ausführungsform.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
