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Die Erfindung betrifft einen Rollstuhl mit einem Gestell mit Rädern, einem Sitz sowie zwei gegenüber dem Sitz verlagerbaren Fußplatten und ein Trainingsgerät zur Bewegungstherapie der unteren Extremitäten einer in dem Rollstuhl sitzenden Person.
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Rollstühle für in dem Rollstuhl sitzende Personen mit einem Gestell, an diesem verdrehbar angeordneten Rädern, einem Sitz und gegenüber dem Sitz verlagerbaren Fußplatten sind seit Langem bekannt. Derartige Rollstühle können manuell mittels Handläufen an den Antriebsrädern und/oder elektrisch angetrieben sein oder alternativ geschoben werden.
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Weiterhin ist die gesundheitsfördernde Rolle der Bewegung der unteren Extremitäten bei gelähmten oder nicht mehr gehfähigen Menschen vielfach belegt. Betroffene Personen müssen hierbei entweder von einem Physiotherapeuten behandelt werden oder Einrichtungen aufsuchen, welche geeignete Trainingsgeräte zur Verfügung stellen. Mittels einer Bewegungstherapie im Rollstuhl selbst können die Trainingszeiten beachtlich erhöht werden und die betroffenen Personen sind nicht mehr von der Verfügbarkeit geeigneter Vorrichtungen oder von den Behandlungszeiten und der Verfügbarkeit von Physiotherapeuten abhängig und können somit den Tagesablauf besser ihren eigenen Bedürfnissen anpassen und durch die erhöhte Trainingsfrequenz ihren Gesundheitsstatus verbessern.
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Rollstühle mit entsprechenden Trainingsgeräten zur Bewegungstherapie der in der Regel funktionslosen oder funktionsbeeinträchtigten unteren Extremitäten sind bekannt. Beispielsweise ist aus der
US 2,718,396 A ein mit dem Rollstuhl verbundenes, ausschließlich mechanisch arbeitendes Trainingsgerät bekannt, bei dem ein Training nur im Stand und mittels eigener Muskelkraft möglich ist. Aus der
US 5,242,179 A ist ein ausschließlich mechanisch arbeitendes Trainingsgerät bekannt, bei dem ein von der Muskelkraft abhängiges Training durch Koppelung zwischen einer Arm- und Beinbewegung durchgeführt werden muss. Aus der
US 6,106,440 A ist ein Rollstuhl mit einem ausschließlich mechanisch wirksamen Trainingsgerät bekannt, dessen Wirkung von einer Fortbewegung des Rollstuhls abhängig ist. Die
US 6,334,624 B1 offenbart ein ausschließlich mechanisch wirksames Trainingsgerät, welches mit einem Rollstuhl kombinierbar ist und ausschließlich bei einem Stillstand des Rollstuhls mittels Muskelkraft betätigbar ist. Aus der
US 2015/0141212 A1 ist ein unabhängig von der Muskelkraft und von der Fortbewegung des Rollstuhls abhängiges Trainingsgerät bekannt, welches die Fußplatten wechselseitig vertikal verlagert. Aus der
CN 101438990 A ist ein Rollstuhl bekannt, bei dem abhängig von der Fortbewegung die Fußplatten mittels eines jeweils an einem Rad angebrachten Exzenterantriebs eine Pendelbewegung in Fortbewegungsrichtung ausführen.
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Aus der
US 2,826,192 A ist ein elektrisch betriebenes Übungsgerät auf Rollen bekannt, bei dem die Beine des Übenden entlang von Schienen auf entsprechenden Bahnen elektromechanisch bewegt werden. Aus der
DE 10 2011 053 133 A1 ist eine modulare Therapieeinheit bekannt, bei welcher ein Benutzergestell und ein Trainingsgerät miteinander verbindbar ausgebildet sind. Das Trainingsgerät umfasst eine motorisch um einen Drehpunkt angetriebene Pedalanordnung. Aus der
DE 41 14 264 A1 ein Gymnastikanbaugerät für einen Rollstuhl bekannt. Mittels einer Handkurbel oder elektromechanisch wird auf der Höhe der Armlehnen des Rollstuhls eine nicht wechselseitige Verlagerung der Füße bewirkt. Aus der
US 3,730,174 A ist ein Übungsgerät bekannt, welches mittels eines über einen unterhalb des Sitzes angeordneten, elektromotorisch angetriebenen Getriebes eine Kurbelbewegung der auf Pedalen angeordneten Füße des Übenden erzeugt. Aus der
DE 101 38 472 A1 ist eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung der Gelenke eines Menschen bekannt, bei der mittels eines Elektromotors mit einer Rolle und einer Rutschkupplung ein auf der Rolle auf- und abgewickeltes Zugmittel mit einer den Fuß des Menschen aufnehmende Schlinge zyklisch bewegt wird. Die
US 2004/0204293 A1 offenbart eine unabhängig von einem Rollstuhl betriebene Übungsvorrichtung, bei der eine wechselseitig erzwungene Verlagerung von Pedalen für die Füße des Übenden in horizontale Richtung mittels eines Elektromotors und eines in der horizontalen Ebene angeordneten Kettengetriebes ausgebildet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Rollstuhls und eines mit diesem verbindbaren Trainingsgeräts. Insbesondere soll das Trainingsgerät unabhängig von der Bewegungsfähigkeit der in dem Rollstuhl sitzenden Person und unabhängig von der Fortbewegung des Rollstuhls möglich sein.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10 sowie das Verfahren des Anspruchs 13 gelöst. Die von diesen Ansprüchen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Gegenstände der Ansprüche 1 und 10 wieder.
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Der vorgeschlagene Rollstuhl enthält ein Gestell, welches steif oder zusammenklappbar ausgebildet sein kann. An dem Gestell sind zumindest drei, bevorzugt zwei große Antriebsräder und zwei verdrehbare Stützräder aufgenommen, wobei die Stützräder um eine Drehachse senkrecht zur Drehachse der Stützräder gegenüber dem Gestell verdrehbar sein können. Die Antriebsräder können Handläufe zum manuellen Antrieb und/oder von einem oder mehrere Antriebsmotoren elektrisch angetrieben sein. An dem Gestell ist ein Sitz fest oder verstellbar aufgenommen. Gegenüber dem Sitz verstellbar sind Fußplatten aufgenommen, wobei jeweils eine Fußplatte für eine untere Extremität wie Bein oder Fuß einer in dem Rollstuhl sitzenden Person vorgesehen ist. Es versteht sich, dass bei einbeinigen Personen nur eine Fußplatte vorgesehen oder eine Fußplatte unbelegt sein kann. Beispielsweise kann der Antrieb der Fußplatten mittels der Elektromaschine so ausgelegt sein, dass Personen mit nur einem Bein das Training ausführen können. Die vom zweiten Bein über die Gewichtskraft bewirkte Gegenkraft wird in diesem Fall über das Drehmoment der Elektromaschine erbracht.
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An dem Rollstuhl ist ein Trainingsgerät reversibel anbringbar, beispielsweise nachträglich oder bereits im Neuzustand angebracht. Das Trainingsgerät dient der Bewegungstherapie der unteren Extremitäten der in dem Rollstuhl sitzenden Person, indem die Fußplatten mit vordefinierten zeitlichen Bewegungsprofilen oder entsprechend der Aktivität der Person verlagert werden. Das Trainingsgerät ist unabhängig von einer Fahrbewegung des Rollstuhls betreibbar und enthält eine an dem Gestell befestigbare, beispielsweise nachträglich oder im Neuzustand des Rollstuhls bereits montierte Elektromaschine. Der Betrieb der Elektromaschine wird von einer Steuereinheit geregelt oder gesteuert. Die Steuereinheit steuert oder regelt die Elektromaschine beispielsweise abhängig von einer Anforderung, beispielsweise eine Eingabe, Vorgabe in ein Eingabegerät oder Quittierung eines von der Steuereinheit vorgeschlagenen Vorgangs, der in dem Rollstuhl sitzenden Person oder einer Begleitperson beispielsweise über ein separates Eingabegerät, beispielsweise ein Smartphone, eine Steuerung zur Fortbewegung des Rollstuhls oder dergleichen. Alternativ kann das Eingabegerät in die Steuereinheit integriert sein. Die Elektromaschine steht mit einem elektrischen Energiespeicher in elektrischer Verbindung. Der elektrische Energiespeicher kann als Batterie oder als mittels eines externen Ladegeräts aufladbarer Akkumulator ausgebildet sein. Bei einem elektrisch fortbewegten Rollstuhl kann der elektrische Energiespeicher die Batterie oder der Akkumulator des elektrischen Antriebs sein. Die Elektromaschine kann bei einem stationären Einsatz die erforderliche Antriebsenergie zumindest teilweise direkt über eine Verbindung zum Energieversorgungsnetz beispielsweise unter Zwischenschaltung eines Netzteils beziehen.
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Die Elektromaschine ist zu einer wechselseitig erzwungenen Verlagerung mit den beiden Fußplatten mechanisch gekoppelt. Dies bedeutet, dass zwischen den beiden Fußplatten eine mechanische Verbindung derart ausgebildet ist, dass bei Verlagerung einer Fußplatte in eine vorgegebene Richtung die andere Fußplatte in die andere Richtung verlagert wird. Die gegenläufige, erzwungene Verlagerung der beiden Fußplatten kann eine Pendelbewegung zur Seite, eine Vor-/Rückwärtsbewegung oder in bevorzugter Weise eine vertikale Bewegung sein. Die Begriffe „vertikal“ und „horizontal“ beziehen sich in dieser Beschreibung auf einen auf einer ebenen Fläche ohne Steigung aufgestellten Rollstuhl. Hierbei kann die Elektromaschine unabhängig von der Fortbewegung oder dem Stillstand des Rollstuhls in einem motorischen Betrieb eine Passivbewegung der Extremitäten ausführen oder in einem generatorischen Betrieb, bei dem elektrische Energie in den elektrischen Energiespeicher rückgespeist wird, eine aktive Muskelkraft trainieren.
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Die Fußplatten sind insbesondere bei Pendelbewegungen zur Seite beziehungsweise vor und zurück mechanisch in beide Richtungen mechanisch bestimmt miteinander gekoppelt, beispielsweise mittels Stangen und Gelenken. Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer gegenläufigen Bewegung der Fußplatten in vertikale Richtung kann eine Koppelung der beiden Fußplatten lediglich in eine Richtung mechanisch bestimmt ausgebildet sein. Hierbei kann die erzwungene, wechselseitige vertikale Verlagerung der Fußplatten durch die Schwerkraft unterstützt werden. Die Elektromaschine ist dabei entgegen der Wirkung einer auf eine Fußplatte wirksamen, in Richtung der Schwerkraft gerichteten Kraft geschaltet. Dies bedeutet, dass die Elektromaschine im motorischen Betrieb eine durch eine Extremität nach unten kraftbeaufschlagte Fußplatte vertikal nach oben zieht, während die andere Fußplatte durch die Schwerkraft der anderen Extremität nach unten verlagert wird. Im generatorischen Betrieb wird die Fußplatte mittels Muskelkraft nach unten entgegen der Wirkung der Elektromaschine gedrückt, so dass die andere Fußplatte mit der anderen Extremität nach oben gedrückt wird. Hierbei kann das Anheben der Extremität auch durch die Person selbst aktiv mit Muskelkraft unterstützt werden.
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Im motorischen Betrieb der Elektromaschine können die Frequenz der wechselseitigen Verlagerung der Fußplatten und/oder der Hub der Fußplatten in für die Bewegungstherapie vorteilhafter Form fest oder an dem Eingabegerät einstellbar ausgebildet sein. Beispielsweise können mittels einer vergleichsweise geringen Frequenz und einem vergleichsweise hohen Hub Bewegungstherapiebewegungen der Extremitäten durchgeführt werden. Bei höherer Frequenz und kleinen Hüben können vibrierende Massagebewegungen der Extremitäten durchgeführt werden. Es kann weiterhin vorgesehen sein, die Elektromaschine mit einer Drehzahl- und/oder Drehwinkelsensorik auszustatten, so dass der Hub und/oder die Frequenz geregelt werden können. Beispielsweise können selbsttätige Bewegungen der Extremitäten von einer derartigen Sensorik erfasst und beispielsweise spasmische Bewegungen oder spasmische Bewegungsblockaden der Extremitäten mittels der Elektromaschine kompensiert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Rollstuhls können beide Fußplatten miteinander lediglich entgegen der Schwerkraft miteinander mechanisch bestimmt verbunden sein. Dies bedeutet, dass die Fußplatten von der Schwerkraft nach unten gerückt werden und wechselseitig jeweils nur eine Fußplatte von der Elektromaschine nach oben entgegen der Schwerkraft verlagert wird. Hierzu kann ein Zugmitteltrieb vorgesehen sein, wobei eine Antriebsscheibe der Elektromaschine in den Zugmitteltrieb eingeschaltet ist. Beispielsweise kann der Zugmitteltrieb ein Zugmittel aus einem Seil wie beispielsweise Stahlseil, eine Kette oder einen Riemen wie beispielsweise einen Zahnriemen, einen Keilriemen oder einen Keilrippenriemen enthalten, wobei die Enden des Zugmittels jeweils mit einer der Fußplatten verbunden sind. Die Elektromaschine ist mittels einer Antriebsscheibe oder dergleichen zwischen den beiden Fußplatten eingeschaltet und treibt jeweils die untere Fußplatte über das Zugmittel im motorischen Betrieb nach oben an oder bremst die obere Fußplatte im generatorischen Betrieb in ihrer Bewegung nach unten.
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Die Elektromaschine kann im Wesentlichen horizontal an dem Gestell angeordnet sein. Hierunter kann eine parallele Anordnung zu einer Sitzfläche unterhalb des Sitzes zu verstehen sein. Zwischen den Fußplatten und der Elektromaschine ist hierzu jeweils eine Umlenkeinrichtung des Zugmittels von der vertikalen Richtung im Bereich der Fußplatten in die horizontale Richtung im Bereich der Elektromaschine vorgesehen. Die Umlenkeinrichtungen für jeweils eine Fußplatte können durch Rahmenrohre des Rollstuhls oder an diesem befestigte Hülsen oder Rohre, die geknickt beziehungsweise abgewinkelt sind, gebildet sein. Die Antriebsscheibe ist dabei im Wesentlichen waagrecht ausgerichtet, was bedeutet, dass deren Drehachse vertikal ausgerichtet ist. Die Antriebsscheibe kann dabei direkt oder über ein Getriebe am Rotor der Elektromaschine aufgenommen sein, so dass die Elektromaschine mit einer vertikalen Ausrichtung der Drehachse des Rotors an dem Gestell aufgenommen ist. Alternativ kann die Elektromaschine mit waagrecht angeordneter Drehachse des Rotors an dem Gestell aufgenommen sein, wobei die waagrecht angeordnete Antriebsscheibe mittels eines Winkelgetriebes mit dem Rotor verbunden ist.
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Um die Elektromaschine und die Fußplatten mittels des Zugmitteltriebs in kinematisch verbesserter Weise zu verbinden, können zwischen der Umlenkeinrichtung und der Antriebsscheibe der Elektromaschine jeweils mehrere, bevorzugt eine um eine im Wesentlichen vertikal angeordnete Achse verdrehbare Umlenkrolle des Zugmitteltriebs vorgesehen sein. Diese Umlenkrollen können die Führung des Zugmittels zwischen der an der Elektromaschine angeordneten Antriebsscheibe und den in vorgesehenem Abstand zueinander angeordneten Fußplatten verbreitern, so dass das Zugmittel im Wesentlichen linear an die Umlenkeinrichtung herangeführt wird.
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Um die Lage der Fußplatten variabel, das heißt, höhenverstellbar ausbilden zu können, kann die Elektromaschine an dem Gestell linear verlagerbar aufgenommen sein. Beispielsweise kann die Elektromaschine mittels einer stufenlos oder gerastet einstellbaren Verstelleinrichtung je nach Ausbildung der wechselseitigen Verlagerung der Fußplatten vertikal oder horizontal verstellt werden, so dass die Fußplatten in eine Nulllage mit einem unterschiedlichen Abstand zum Boden beziehungsweise zum Sitz gebracht werden können. Alternativ kann die Elektromaschine mittels eines Stellmotors elektrisch, beispielsweise von dem Eingabegerät und der Steuereinheit gesteuert verstellt und damit die Lage der Fußplatten geändert werden. Beispielsweise ist mit dem vorgeschlagenen Zugmitteltrieb die Elektromaschine horizontal verlagert ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Fußplatten teleskopartig in die Umlenkeinrichtung bildenden Führungsrohren vertikal verlagerbar geführt. Hierbei ist das Zugmittel an den jeweiligen Enden mit jeweils einer Fußplatte bevorzugt innerhalb des Führungsrohrs verbunden. Die Führungsrohre sind dabei bevorzugt im Bereich außerhalb eines Verfahrwegs der Fußplatten gewinkelt ausgebildet und lenken das Zugmittel von der vertikalen Ausrichtung der Fußplatten in die waagrechte Ausrichtung der Umlenkrollen der Elektromaschine um.
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Das vorgeschlagene Trainingsgerät dient der Bewegungstherapie der unteren Extremitäten einer in dem Rollstuhl sitzenden Person und ist wie vorgeschlagen an einem Rollstuhl aufgenommen. Das Trainingsgerät bildet eine eigenständige, nachrüstbare Einheit. Diese Einheit kann im Neuzustand bereits an einem Rollstuhl aufgenommen sein oder nachträglich als Montageeinheit oder als Bausatz an den Rollstuhl angebaut werden. Die Einheit besteht zumindest aus der Elektromaschine samt Steuereinheit und gegebenenfalls Eingabegerät sowie gegebenenfalls den nicht am Rollstuhl vorhandenen oder nicht geeigneten Fußplatten und einer mechanischen Verbindung zwischen den Fußrasten und der Elektromaschine beispielsweise den Zugmitteltrieb mit dem Zugmittel, gegebenenfalls Umlenkeinrichtungen des Zugmittels und gegebenenfalls weiteren Umlenkrollen und gegebenenfalls einem elektrischen Energiespeicher.
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Die Fußplatten können außerhalb eines Betriebs des Trainingsgeräts in ihrer vertikalen Position festgelegt werden, um einen dauerhaften Betrieb der Elektromaschine zu vermeiden. Hierzu können die Fußplatten in einer vorgegebenen Nulllage beispielsweise mittels einer entsprechenden Feststelleinrichtung stufenlos oder gestuft festgelegt werden. Die Nulllage der beiden Fußplatten kann gleich oder verschieden sein. Beispielsweise kann zur Rastung der Nulllage wie Normalposition der Fußplatten ein Stift eines induktiven Linearverstellers vorgesehen sein, der mittels einer Feder automatisch in das nächstliegende Loch der Antriebsscheibe gedrückt wird und der elektrisch aktiviert werden muss, um die Bewegung der Antriebsscheibe freizugeben.
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Das vorgeschlagene Verfahren dient dem Betrieb des Rollstuhls mit dem Trainingsgerät beziehungsweise dem Trainingsgerät. Hierzu gibt die im Rollstuhl sitzende Person oder eine Begleitperson über ein entsprechendes Eingabegerät die Funktion der Trainingseinheit vor. Die Funktion kann durch manuelle Vorgabe oder Auswahl entsprechender Bewegungsprogramme definiert sein. Beispielsweise können unterschiedliche Bewegungsprofile wie Bewegungsprogramme eine Auf- und Abbewegung der Fußplatten in vorgegebener Frequenz beziehungsweise Frequenzfolge und/oder den Hub der Fußplatten vorgeben. Beispielsweise kann in der Steuereinheit eine Überlagerung einer Vibration und einer Normalbewegung, eine Erkennung von Spastiken und Aktivierung von geeigneten Spastiklockerungsprogrammen und/oder dergleichen vorgesehen sein.
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Beispielsweise kann der Anwender, beispielsweise die im Rollstuhl sitzende Person oder eine Begleitperson, mit der Steuereinheit derart in Verbindung treten, dass neben der Steuerung des Trainingsgeräts die von der im Rollstuhl sitzenden Person erbrachte Leistung erfasst und visualisiert wird und wahlweise Spiele bereitgestellt werden, die der Person Ziele für das Bewegungstraining vorgeben. Das Eingabegerät oder die Steuereinheit kann die erfassten Daten selbst speichern oder mit geeigneten Schnittstellen versehen sein, um die erfassten Daten beispielsweise in einer externen Speichereinrichtung (Cloud) zu speichern. Beispielsweise können mehrere Rollstühle oder Trainingsgeräte miteinander vernetzt sein, um beispielsweise die Daten einer Person oder die Daten mehrerer Personen miteinander zu vergleichen. Geeignete Schnittstellen der Steuereinheit können ebenfalls dazu dienen, einem geeigneten Dienstleister Service- und Betriebsdaten zum Betrieb des Trainingsgerätes bereitzustellen, Servicedaten abzurufen, Softwareupdates auf das Trainingsgerät aufzuspielen oder in ähnlicher Weise mit dem Internet oder anderen Teilnehmern zu kommunizieren.
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Beispielsweise können von Dienstleistern Trainingsprogramme und Trainingspläne mittels Download, Bereitstellung von Anwendersoftware auf Smartphones oder Tablets (Apps) oder Update zur Verfügung gestellt werden, die in der Steuereinheit abgelegt sind oder mittels einer Kommunikationsverbindung online aufgerufen werden können. Derartige Trainingsprogramme können beispielsweise von einem Therapeuten auf die im Rollstuhl sitzende Person selektiv zugeschnitten sein. Ein Trainingserfolg kann direkt am Steuergerät oder über eine Fernübertragung kontrolliert werden. Weiterhin können Trainingsprogramme und Trainingserfolge spezifisch für einen Anwender zentral verwaltet und ausgewertet werden. Es können Datenerfassungsgeräte in die Steuereinheit aufgenommen oder separat mit der Steuereinheit in Verbindung stehend vorgesehen sein. Weiterhin kann von außen die Nutzungshäufigkeit des Trainingsgeräts überwacht werden.
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Mit anderen Worten ist Zweck der Erfindung, im Rollstuhl sitzenden Personen, die Möglichkeit zu bieten, die unteren Extremitäten gemäß vorgegebenen Bewegungsmustern unabhängig von der Fortbewegung des Rollstuhls zu bewegen. Die im Rollstuhl sitzende Person hat die Möglichkeit, die Bewegung passiv, also ohne eigene Muskelaktivität, oder aktiv durchzuführen. Die aktive Bewegung kann vom elektrischen Antrieb des Trainingsgeräts unterstützt (Förderung der Restmuskelkräfte) oder gebremst werden (Leistungstraining). Eine elektronische Motorsteuerung ermöglicht es, die Bewegung in unterschiedlichen Geschwindigkeiten, bis hin zur Vibration der Gliedmaße oder der Gliedmaßen durchzuführen. Das vorgeschlagene Trainingsgerät kann in nicht abschließend aufgezählter Weise folgende vorteilhafte Eigenschaften aufweisen:
- • Das Trainingsgerät ist in bevorzugter Weise an gängige Rollstühle adaptierbar, um den Anwendern eine kostengünstige Nachrüstung zu ermöglichen.
- • Das Trainingsgerät besitzt ein niedriges Gewicht, damit für Hilfspersonen, die den Rollstuhl transportieren, keine wesentliche zusätzliche Belastung entsteht.
- • Das Trainingsgerät ist vom Stromversorgungsnetz unabhängig.
- • Die Antriebseinheit (Elektromaschine und elektrischer Energiespeicher) ist abnehmbar, um die Transportfähigkeit des Rollstuhls zu gewährleisten.
- • Das Trainingsgerät ermöglicht ein passives und ein aktives Bewegungstraining.
- • Der elektrische Antrieb des Trainingsgeräts ist so ausgelegt, dass beim aktiven Training (Generatorbetrieb) eine Rekuperation zur Aufladung des elektrischen Energiespeichers erfolgt.
- • Das Trainingsgerät verursacht keinen hohen Störgeräuschpegel.
- • Das Trainingsgerät kann eine Rastung der vertikalen Position der Fußplatten enthalten, so dass auch ohne Aktivierung des elektrischen Antriebs eine konstante Positionierung der Fußplatten relativ zueinander vorgesehen werden kann.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein Blockschaltbild eines Trainingsgeräts,
- 2 eine schematische 3D-Darstellung eines konstruktiv ausgeführten Ausführungsbeispiels eines Trainingsgeräts,
- 3 das Trainingsgerät der 2 in Ansicht von oben in schematischer Darstellung
- und
- 4 das Trainingsgerät der 2 und 3 in unterschiedlichen Nulllagen der Fußplatten in schematischer Darstellung.
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Die 1 zeigt das Blockschaltbild 100 mit dem Trainingsgerät 1 in Form eines Blockschaltbilds. Das Trainingsgerät 1 ist an einem herkömmlichen Rollstuhl befestigt oder kann nachträglich an einen ebensolchen befestigt werden. Die Steuereinheit 2 steuert beziehungsweise regelt die motorisch und generatorisch betreibbare Elektromaschine 3, die mittels der Antriebsmechanik 4 mit den Fußplatten 5 so verbunden ist, dass im motorischen oder generatorischen Betrieb der Elektromaschine 3 eine wechselseitige Verlagerung der Fußplatten 5 erfolgt. Die Elektromaschine 3 liefert der Steuereinheit die für die Regelung erforderlichen sensorischen Signale zur Geschwindigkeits- und Positionserfassung des Antriebs. Die Elektromaschine 3 entnimmt oder speist elektrische Energie in den elektrischen Energiespeicher 6, beispielsweise ein Blei- oder Lithiumelektronenakkumulator oder dergleichen ein. Der elektrische Energiespeicher 6 kann separat für das Trainingsgerät 1 vorgesehen sein oder einem elektrischen Antrieb des Rollstuhls zugeordnet sein und von dem Trainingsgerät 1 mitgenutzt werden. Der elektrische Energiespeicher 6 wird mittels des Ladegeräts 7 und dem externen Netzteil 8 geladen. Solange das Netzteil 8 an das Energieversorgungsnetz angeschlossen ist, kann die Energieversorgung des Systems direkt über das Netzteil 8 erfolgen, während zeitgleich der Energiespeicher geladen wird. Verfügt das Trainingsgerät über keinen Energiespeicher, so ist der passive Trainingsbetrieb des Trainingsgerätes 1 nur möglich, wenn die Verbindung zwischen dem Netzteil 8 und dem Energieversorgungsnetz besteht. Die Elektromaschine 3 beziehungsweise deren Steuerung -wie hier gezeigt - oder die Steuereinheit 2 können den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 6 erfassen und das Ladegerät 7 steuern.
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Die Steuereinheit 2 steuert beziehungsweise regelt desweiteren den Stellmotor 9, der mittels der Stelleinrichtung 10 die Lage der Elektromaschine 3 gegenüber den Fußplatten 5 ändert, so dass sich deren Nulllage gegenüber dem Rollstuhl beziehungsweise gegenüber dem Boden ändert. Der Stellmotor ist hierzu mit den erforderlichen Geschwindigkeits- und Positionssensoren ausgestattet. Das Trainingsgerät 1 wird mittels des Eingabegeräts 11 gesteuert. Das Eingabegerät 11 kann beispielsweise Bewegungsprogramme vorgeben und auswerten. Das Eingabegerät 11 kann in das Trainingsgerät 1 integriert sein oder leitungsgebunden oder drahtlos mit diesem in Signalverbindung stehen. Beispielsweise kann das Eingabegerät 11 in diesem Falle als Smartphone mit einer entsprechenden Anwendungssoftware (APP) ausgebildet sein. Es versteht sich weiterhin, dass das Eingabegerät 11 auch Daten der Steuereinheit 2 auslesen und verarbeiten kann.
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Die 2 zeigt eine konstruktive Ausführungsform des Trainingsgeräts 1 in schematischer 3D-Darstellung. Die voneinander getrennten Fußplatten 5 sind mittels der Antriebsmechanik 4, die hier als Zugmitteltrieb 12 ausgebildet ist, mechanisch mit der Elektromaschine 3 verbunden. Die Fußplatten 5 sind mittels der Führungsstangen 13 in den Umlenkeinrichtungen 14 vertikal verlagerbar aufgenommen. An der den Fußplatten 5 abgewandten Seite sind die Umlenkeinrichtungen 14 in die horizontale Richtung abgewinkelt. Die Umlenkeinrichtungen können Rahmenrohre des Rollstuhls sein und damit zum Rollstuhl gehören oder als Teile des Trainingsgeräts 1 ausgebildet sein und mit dem Rollstuhl fest verbunden sein. Das Zugmittel 15 umschlingt die Umlenkrollen 16 und die Antriebsscheibe 17 der Elektromaschine 3 und ist endseitig jeweils mit einer Führungsstange 13 verbunden. Die Umlenkrollen 16 und die Antriebsscheibe 17 sind mit ihren Drehachsen d1, d2 bevorzugt in einer Ebene, beispielsweise horizontal angeordnet. Die Elektromaschine 3 ist mit ihrer Rotorachse d3 senkrecht zu dieser Ebene angeordnet, wobei zwischen dem Rotor der Elektromaschine 3 und der Antriebsscheibe 17 das Winkelgetriebe 18 angeordnet ist. Die Elektromaschine 3 ist gegenüber den Fußplatten 5 verlagerbar angeordnet, so dass durch einen entsprechenden Abstand dieser gegenüber den Fußplatten 5 eine vertikale Nulllage der Fußplatten 5 eingestellt werden kann. Die Nulllage kann beispielsweise mittels einer beispielsweise mittels eines Magnetschalters oder dergleichen automatisierten oder mechanisch betätigten Rastvorrichtung festgelegt werden, wenn ein Trainingsbetrieb nicht gewünscht ist. Die Verlagerung der Elektromaschine kann manuell oder mittels eines Stellantriebs beispielsweise in Richtung der Rotorachse d3 vorgesehen sein. Die Umlenkrollen 16 und die Elektromaschine 3 sind an entsprechenden Aufnahmen an dem Rollstuhl aufgenommen. In alternativer Ausführung können die Elektromaschine 3 und die Umlenkrollen 16 auf einer Montageplatte aufgenommen und gegebenenfalls mit den Umlenkeinrichtungen 14 mit den Fußplatten 5 als Montageeinheit ausgebildet sein, die als Ganzes an dem Rollstuhl befestigt ist.
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Bei einem Antrieb der Elektromaschine 3 wechselweise in beide Drehrichtungen werden die Fußplatten in vertikaler Richtung um die Nulllage nach oben und unten bewegt. Die Anzahl der Umdrehungen des Rotors gibt dabei einen Hub der Fußplatten 5 vor. Zur Erzielung von Lockerungsübungen kann die Elektromaschine 3 beispielsweise hochfrequente oszillierende Antriebsbewegungen mit geringem Hub durchführen, wodurch die Muskeln der Extremitäten in Vibration versetzt werden. Die Vibrationsbewegungen können auch der mit einem großen Hub ausgeführten Bewegung der Fußplatten überlagert sein. Der Hub kann automatisch oder von außen gesteuert einstellbar vorgegeben sein. Entsprechende Bewegungsprogramme können vorgesehen sein. In diesem Fall des motorischen Betriebs der Elektromaschine 3 erfolgt die Bewegung der Fußplatten 5 und damit der Extremitäten der im Rollstuhl sitzenden Person passiv, wobei eine unten befindliche Fußplatte 5 vertikal nach oben bewegt wird und die andere zwangsweise vertikal oben befindliche Fußplatte unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten verlagert wird. Bei vorhandener Restmuskelkraft in den unteren Extremitäten der im Rollstuhl sitzenden Person kann diese eine Pendelbewegung der Fußplatten aktiv durchführen, wobei die Elektromaschine 3 zur Minimierung der aufzuwenden Muskelkraft die Bewegung gleichsinnig unterstützen kann oder zur Bereitstellung eines Trainingswiderstands generatorisch betrieben werden kann. In diesem Fall wird rekuperierend die durch die Muskelkraft gewonnene Energie in den elektrischen Energiespeicher eingespeist.
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Die 3 zeigt das Trainingsgerät 1 der 2 von oben in schematischer Ansicht mit der Elektromaschine 3 mit der Antriebsscheibe 17, den Umlenkrollen 16, den Umlenkeinrichtungen 14 und den Fußplatten 5 sowie dem die Fußplatten 5 miteinander unter Einschluss der Umlenkrollen 16 und der Antriebsscheibe 17 einschließenden Zugmittel 15. Um die Nulllage der Fußplatten 5 zu ändern, ist die Elektromaschine 3 mittels eines nicht dargestellten Stellantriebs oder durch mechanische Verstellung entlang der Rotorachse d3 um den Stellweg Δs verstellbar.
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Die 4 zeigt hierzu das Trainingsgerät 1 in zwei unterschiedlichen Lagen der Fußplatten 5. Durch Verlagerung der Elektromaschine 3 um den Stellweg Δs werden die Fußplatten 5 von der ersten Nulllage N1 in die zweite Nulllage N2 um den Betrag Δs' verlagert.
