DE10233405B4

DE10233405B4 - Einrichtung zum isometrischen und isokinetischen Auftrainieren der Hals- und Nackenmuskulatur sowie Anwendung dieser Einrichtung

Info

Publication number: DE10233405B4
Application number: DE10233405A
Authority: DE
Inventors: Josef Schmitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2022-07-24
Also published as: DE10233405A1

Abstract

Einrichtung zum isometrischen und isokinetischen Auftrainieren der Hals- und Nackenmuskulatur, wobei an einem Gestellteil wenigstens ein Stützteil mit einem Druckpolster angeordnet ist, in dem ein vorbestimmter Druck aufbaubar ist, gegen den ein Patient durch Drücken eines vorbestimmten Bereichs seines Kopfs (A) gegen das Druckpolster einen Gegendruck aufbauen kann, wobei das Druckpolster (13) einen Drucksensor (31) zum Messen des auf das Druckpolster ausgeübten Drucks und einen Abstandssensor (37) aufweist, durch den die Bewegung des Kopfs (A) bei der Ausübung des Gegendrucks messbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum isometrischen und isokinetischen Auftrainieren der Hals- und Nackenmuskulatur.

Es sind verschiedene Einrichtungen zum Trainieren der Hals- und Nackenmuskulatur bekannt. Beispielsweise geht aus der Druckschrift WO 99/03440 A1 eine vom Benutzer selbst regelbare Einrichtung mit einem zentralen Pumpen- und Ablassventilsystem hervor, durch das insgesamt vier Luftkissen über ein Verteilerstück unterschiedlich stark aufgepumpt bzw. entspannt werden können.

Die vier Luftkissen sind in einer an sich herkömmlichen Nackenstütze unterhalb des Kinns, am Hinterkopf und beidseits am Rumpf einklettbar befestigt. Das Aufpumpen erfolgt, wie bei Blutdruckmessgeräten bekannt, mit der Hilfe einer hand- oder batteriebetriebenen Pumpe.

Aus der DE 101 96 541 T1 geht eine Vorrichtung zum Trainieren und Überwachen der Leistungsfähigkeit des oberen Nackenbeugemuskels des Halses hervor, wobei vermieden wird, dass die Kinnlade eines Benutzers an einem elastisch kompressiblen Kissen anliegt.

In der US 50 05 826 A ist ein Übungsgerät erläutert, das die Form eines hohlen Balles mit einem Griffteil besitzt, wobei der Druck in dem Ball mit der Hilfe einer Pumpe einstellbar ist. Ein Training der Halsmuskeln wird dadurch ermöglicht, dass ein den Ball am Griffteil haltender Benutzer, z. B. mit seinem Kopf, einen Druck auf den an einer Wand anliegenden Ball ausübt.

Schließlich betrifft die WO 99/34878 A1 eine komplizierte Einrichtung zum Trainieren der Muskeln im Bereich der Halswirbelsäule, bei der der Kopf eines Benutzers unbeweglich in einem helmartigen Halteteil gehalten wird. Das Halteteil ist an einem Drehstab montiert, der in Bezug auf ein Gestell um eine vertikale Achse drehbar ist. Das Halteteil ist über eine Drehvorrichtung so mit dem Drehstab verbunden, dass es gleichzeitig um drei zueinander senkrechte Achsen drehbar ist. Diese Drehbewegung wird dabei durch ein Getriebe so gesteuert, dass sie dem natürlichen dreidimensionalen Bewegungsmuster der Kopfdrehung folgt. Das Getriebe steuert dabei die Drehung des an der Drehvorrichtung befestigten Halteteiles als Funktion des Drehwinkels des Drehstabes, so dass das Halteteil sich gleichzeitig um die drei Achsen dreht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zum isometrischen und isokinetischen Auftrainieren der Hals- und Nackenmuskulatur zu schaffen, mit der ein gezieltes und individuelles Training möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum isometrischen und isokinetischen Auftrainieren der Hals- und Nackenmuskulatur mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst sowie durch die Anwendung dieser Einrichtung gemäß Anspruch 12.

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Stärkung des muskulären Korsetts zur Entlastung der Halswirbelsäule möglich ist, wobei bei der vorliegenden Einrichtung ein individuelles Training mit vorzugsweise einstellbaren Bewegungsausmaßen und definierbarem Kraftaufwand jeweils gegen sich aufbauende Druckpolster erfolgt.

Dabei ist es von besonderer Bedeutung, dass je nach dem Krankheitsprofil eines Patienten das Training der Nackenmuskulatur dadurch erfolgen kann, dass in den einzelnen Druckpolstern in Abhängigkeit von der Eingabe von Daten des Krankheitsprofils in einen Computer bestimmte Drücke erzeugt werden, gegen die der Patient profilabhängig mit einem eingestellten Bewegungsausmaß und einem definierten Kraftaufwand "gegen arbeiten" kann. Dabei betreffen die vom Patienten ausgeübten Bewegungen das Nicken mit dem Kopf nach vorne, das Kippen des Kopfes nach rückwärts, das Neigen des Kopfes seitlich nach links oder rechts und das Drehen des Kopfes nach links oder rechts.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist zur posttraumatischen und postoperativen Therapie und Rehabilitation anwendbar. Insbesondere lässt sich die erfindungsgemäße Einrichtung zur Diagnostik und Therapie von Fehlhaltungen der Halswirbelsäule (HWS) anwenden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen. im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1, 2 schematische und perspektivische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung,
3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Einrichtung,
4 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Ansteuerung der Druckpolster der erfindungsgemäßen Einrichtung, und
5 die an einem Sitzgerät montierte erfindungsgemäße Einrichtung.
Gemäß den 1 und 2 besteht die vorliegende Einrichtung 1 vorzugsweise im wesentlichen aus einem nicht näher dargestellten Gestellteil, das ein Kinnstützteil 7, zwei seitliche Kopfstützteile, von denen nur das rechte Kopfstützteil 9 gezeigt ist, und ein hinteres Kopfstützteil 11 umfasst.
Das hintere Kopfstützteil 11 ist hinter dem Hinterkopfbereich des Patienten am Gestellteil angeordnet. An dem Gestellteil ist ein seitliches Kopfstützteil 9 so befestigt, dass es sich an einer Seite des Kopfes A des Patienten befindet. Das Kinnstützteil 7 ist am vorderen Bereich des Gestellteiles derart befestigt, dass es sich unterhalb des Kinns des Patienten befindet, wenn der Kopf A geradeaus gerichtet ist.
An der dem Kinn des Patienten zugewandten Seite ist auf dem Kinnstützteil 7 ein Kinndruckpolster 13 angeordnet, während an dem hinteren Kopfstützteil 11 ein Hinterkopfdruckpolster 15 befestigt ist. An dem seitlichen Kopfstützteil 9 sind nebeneinander ein hinteres Neigedruckpolster 17 und ein vorderes Drehdruckpolster 19 befestigt, wie dies insbesondere auch die 3 zeigt.
Das Hinterkopfdruckpolster 15 ist derart an dem hinteren Kopfstützteil 11 befestigt, dass es einen Kraftschluss mit der Hinterhauptschuppe des Kopfes A des Patienten bilden kann.
Entsprechend ist das Kinndruckpolster 13 so an dem Kinnstützteil 7 befestigt, dass es einen Kraftschluss mit dem Kinn des Benutzers bilden kann.
Das hintere Neigedruckpolster 17 ist so am seitlichen Kopfstützteil 9 befestigt, dass es einen Kraftschluss mit der entsprechenden seitlichen Schädeldecke des Patienten bilden kann. Dagegen ist das vordere Drehdruckpolster 19 so an dem seitlichen Kopfstützteil 9 befestigt, dass es einen Kraftschluss mit dem entsprechenden Backenknochen des Patienten bilden kann.
An dem Gestellteil ist neben dem bereits beschriebenen seitlichen Kopfstützteil 9 gegenüberliegend ein weiteres seitliches Kopfstützteil 21 befestigbar, das in der 1 schematisch durch eine strichpunktierte Linie L angedeutet ist, und an dem sich gemäß 3 nebeneinander ein hinteres Neigedruckpolster 27, das dem Neigedruckpolster 17 gegenüber liegt und sich an dem gegenüberliegenden Schädelknochen des Patienten abstützen kann, und ein weiteres vorderes Drehdruckpolster 29 angeordnet sind, das dem Drehdruckpolster 19 gegenüber liegt und sich an dem gegenüberliegenden Backenknochen des Kopfes A des Patienten abstützen kann.
Sämtliche Druckpolster und Kopfstützteile sind schematisch in der 3 dargestellt, die eine Aufsicht von oben auf der Kopf A des Patienten zeigt.
Es wird darauf hingewiesen, dass wenigstens ein seitliches Kopfstützteil, z.B. das Kopfstützteil 21 so an dem Gestellteil montiert ist, dass es nach außen bewegt werden kann, damit zum Auftrainieren der Kopf A eines Patienten zwischen den Kopfstützteilen und den Druckpolstern angeordnet werden kann.
Die 5 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Einrichtung, bei der das Gestellteil an einem Patientenstuhl 60 oder dergleichen Sitzmöbel oberhalb der Rückenlehne 61 angeordnet ist. Insbesondere weist der Patientenstuhl 60 zwei rückwärtig nach oben verlaufende Streben oder Stabteile 62 auf, an denen in Querrichtung ein Halteteil 63, das vorzugsweise die Form einer Halteplatte aufweist, höhenverstellbar befestigt ist. Durch die Höhenverstellung ist eine Anpassung an verschiedene Körpergrößen möglich. An dem Halteteil 63 sind das Kopfstützteil 11 mit dem Hinterkopfdruckpolster 15, die beiden seitlichen Kopfstützteile 9 und 21, die die Neigedruckpolster 17 bzw. 27 und die Drehdruckteile 19 bzw. 29 aufweisen, und das Kinnstützteil 11 mit dem Kinndruckpolster 13 befestigt.
Um das Einsteigen eines Patenten und einen sicheren Halt für diesen zu ermöglichen, ist ein Bügelteil 70 vorgesehen, das um eine Drehachse 71 verdrehbar an den Stabteilen 62 montiert ist, so dass es vor dem Einsteigen des Patienten nach oben verschwenkt werden kann. Ein Seitenstützteil 21 ist um eine Drehachse 72 nach außen verschwenkbar, so dass der Patient nach dem Hochschwenken des Bügelteiles 70 auf dem Stuhl 60 Platz nehmen und seinen Kopf A zwischen den Stützteilen 7, 9 und 11 anordnen kann. Nach dem Einschwenken des Kopfstützteiles 21 und dem Klappen des Bügelteiles 70 nach unten kann das Auftrainieren beginnen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Stützteile 7, 9, 11, 21 mit den Druckpolstern 13, 17, 19, 15, 27, 29 statt an einem Stuhl auch anders, z.B. an Gestellteilen montiert sein können, die z.B. an einer Wand befestigt sind.
Gemäß 4 weist jedes Druckpolster P einen Sensor 31 zur Ermittlung der auf das Druckpolster ausgeübten Druckkraft auf, der über eine Leitung 33 mit einer elektronischen Steuereinheit 35 verbunden ist. Ein Abstandssensor 37 ist über eine Leitung 39 mit der Steuereinheit 35 verbunden. Die Steuereinheit 35 ist über eine Datenschnittstelle 41 mit einem externen Computer bzw. Rechner, beispielsweise einem PC, verbindbar.
Jedem Druckpolster sind ein Druckablassventil 43 und ein Druckaufbauventil 45 zugeordnet, wobei das Druckaufbauventil 45 in einer Leitung 47 zwischen dem Druckpolster P und einem Vorratsbehälter 49 für ein Druckmedium angeordnet ist. Das Druckablassventil 43 ist mit der Druckleitung 47 verbunden und sorgt dafür, dass im geöffneten Zustand zum Abbau der im Druckpolster P aufgebauten Druckkraft Druckmedium aus dem Druckpolster P vorzugsweise nach außen abgelassen wird. Das Druckablassventil 43 und das Druckaufbauventil 45 sind über eine Steuerleitung 51 mit der Steuereinheit 35 verbunden.
Beispielsweise wird in dem Vorratsbehälter 49 als Druckmedium Druckluft mit der Hilfe eines durch einen Motor 53 betriebenen Kompressors 55 Druckluft mit einem vorbestimmten Druck erzeugt.
Mit der vorliegenden Einrichtung wird in der folgenden Weise gearbeitet bzw. trainiert.
Jedes der Druckpolster P bzw. 13, 15, 17, 19, 27, bzw. 29 wird über ein ihm zugeordnetes Druckaufbauventil 45 mit Druckluft aus dem Vorratsbehälter 49 bis zu einem vorbestimmten Druck gefüllt. Der vorbestimmte Druck wird durch den Drucksensor 31 gemessen. Der Weg der Bewegung des Kopfes A wird durch den Abstandssensor 37 gemessen.
Der vorbestimmte Druck wird durch die Steuereinheit 35 entsprechend einem vorgegebenen Krankheits- oder Patientenprofil eingestellt. Jeder Drucksensor 31 ermittelt die auf ihn ausgeübte Gegenkraft am Kontaktpunkt zum Kopf A eines Patienten, d.h. also bei einer Nickbewegung des Kopfes nach hinten den vertikalen Gegendruck auf die Hinterhauptschuppe, bei einer Nickbewegung nach vorne den vertikalen Gegendruck auf das Kinngelenk, bei einer Neigung des Kopfes nach links bzw. rechts den horizontalen Gegendruck auf die seitliche linke bzw. rechte Schädeldecke, und bei einer Drehung des Kopfes nach links oder rechts den horizontalen Gegendruck auf die linken bzw. rechten Backenknochen.
Zu Beginn eines Trainings wird in den Druckpolstern jeweils ein Druck erzeugt, derart, dass die einzelnen Druckpolster an den ihnen jeweils zugeordneten Kopfbereichen mit einem vorbestimmten Druck anliegen.
Zum isometrischen Training werden je nach dem individuellen Patientenprofil unterschiedliche Ausgangsdrücke in den einzelnen Druckpolstern selektiv vorgegeben, deren Werte aus einem Speicher des mit der vorliegenden Einrichtung verbundenen Computers ausgelesen werden. Der Patient übt gegen einen dieser Drücke eines Druckpolsters durch Bewegen des Kopfes A einen Druck aus, wobei durch die Steuerung ein Gegendruck derart aufgebaut wird, dass der Weg konstant bleibt, d.h., dass keine Bewegung des Kopfes zugelassen wird.
Beim isokinetischen Trainieren wird dagegen eine Bewegung des Kopfes in Richtung auf das ausgewählte Druckpolster zugelassen und hierbei wie folgt verfahren.
Gemäß einer einfachen Vorgehensweise wird durch die Steuerung während der Druckausübung auf das bestimmte Druckpolster der Gegendruck über den gesamten Bewegungsbereich konstant gehalten.
Es ist aus therapeutischen Gründen auch denkbar, den Gegendruck mit zunehmender Bewegung des Kopfes in Richtung auf das Druckpolster zu erhöhen. So dass den entsprechenden Muskeln mit zunehmendem Betrag der Bewegung eine größere Gegenkraft durch das Druckpolster entgegengerichtet wird.
Es ist auch denkbar, den Gegendruck wie voranstehend erläutert bewegungsabhängig zu vergrößern und dann, wenn der Kopf A in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, d.h. also wenn der Druck zurückgenommen wird, den Gegendruck in Richtung auf den zurückweichenden Kopf A zu erhöhen.
Ferner kann dann, wenn der Kopf A in einer Bewegungsrichtung eine Endstellung isokinetisch erreicht hat, zusätzlich zu dem dann gerade vorherrschenden Gegendruck ein weiterer pulsierender Gegendruck an das Druckpolster angelegt werden.
Bei allen beschriebenen Möglichkeiten des isometrischen und isokinetischen Trainings werden die jeweiligen Gegendrücke durch in dem Speicher des Computers patientenabhängig abgelegte Patientenprofile erzeugt.
Je nach dem für ihn vorgegebenen Profil kann der Patient die entsprechende Muskulatur durch Drücken mit dem Kinn gegen das Druckpolster 13 nach unten (Nickbewegung nach vorne) bzw. durch Drücken mit der Hinterhauptschuppe gegen das Druckpolster 15 (Kippbewegung nach rückwärts) bzw. durch Drücken des Kopfes A mit der seitlichen Schädeldecke gegen das Druckpolster 17 oder 27 (seitliches Neigen nach links oder rechts) bzw. durch Drücken der Backenknochen gegen das Druckpolster 19 bzw. 29 (Drehung des Kopfes nach links bzw. rechts) gezielt isometrisch oder isokinetisch trainieren. Dadurch kann das muskuläre Korsett zur Entlastung der Halswirbelsäule gezielt gestärkt werden. Durch Messen der Signale der Sensoren 31 sowie der Abstandssensoren 37 und Senden entsprechender Daten über die Schnittstelle 41 sowie Abspeichern derselben in dem Computer kann der Trainingserfolg (als Funktion der jeweils auf die Druckpolster ausgeübten Gegenkräfte sowie der entsprechenden Zeitspannen) gemessen und protokolliert werden.

Claims

Einrichtung zum isometrischen und isokinetischen Auftrainieren der Hals- und Nackenmuskulatur, wobei an einem Gestellteil wenigstens ein Stützteil mit einem Druckpolster angeordnet ist, in dem ein vorbestimmter Druck aufbaubar ist, gegen den ein Patient durch Drücken eines vorbestimmten Bereichs seines Kopfs (A) gegen das Druckpolster einen Gegendruck aufbauen kann, wobei das Druckpolster (13) einen Drucksensor (31) zum Messen des auf das Druckpolster ausgeübten Drucks und einen Abstandssensor (37) aufweist, durch den die Bewegung des Kopfs (A) bei der Ausübung des Gegendrucks messbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Stützteil ein Kinnstützteil (7) mit einem Kinndruckpolster (13) aufweist, das einen Kraftschluss mit dem Kinn des Benutzers bilden kann.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als weiteres Stützteil ein hinteres Kopfstützteil (11) mit einem Hinterkopfdruckpolster (15) aufweist, das einen Kraftschluss mit der Hinterhauptschuppe des Kopfs (A) des Patienten bilden kann.
Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie als weitere Stützteile ein erstes seitliches Kopfstützteil (9) mit einem ersten Neigedruckpolster (17), das einen Kraftschluss mit der seitlichen Schädeldecke des Kopfs (A) des Patienten bilden kann, und ein gegenüberliegendes, zweites Kopfstützteil (9) mit einem zweiten Neigedruckpolster (27) aufweist, das dem ersten Neigedruckpolster (17) gegenüberliegt und einen Kraftschluss mit der gegenüberliegenden seitlichen Schädeldecke des Kopfs (A) bilden kann.
Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste seitliche Kopfstützteil (9) und das zweite seitliche Kopfstützteil (21) jeweils ein Drehdruckpolster (19, 29) aufweisen, die sich gegenüberliegen und jeweils einen Kraftschluss mit einem von sich gegenüberliegenden Backenknochen des Kopfs (A) bilden können.
Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestellteil Teil eines Patientenstuhls (60) ist und an wenigstens einem Stabteil (62) desselben höhenverstellbar befestigt ist. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein seitliches Kopfstützteil (21) um eine Drehachse (72) verschwenkbar am Gestellteil montiert ist, derart, dass es vom gegenüberliegenden seitlichen Kopfstützteil (9) um eine Drehachse (72) weg verschwenkbar ist, so dass der Kopf (A) eines Patienten neben dem gegenüberliegenden seitlichen Kopfstützteil (9) anordenbar ist, woraufhin das eine seitliche Kopfstützteil (21) in die Gebrauchslage zurückschwenkbar ist, in der der Kopf (A) zwischen den Kopfstützteilen angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Patientenstuhl (60) ein nach oben in eine Nicht-Gebrauchslage um eine weitere Drehachse (71) verschwenkbares Bügelteil (70)vorgesehen ist, das nach dem Anordnen des Kopfs A eines Patienten zwischen den seitlichen Kopfstützteilen (9, 21) nach unten in eine Gebrauchslage verschwenkbar ist, um den Patienten sicher am Patientenstuhl festzuhalten.
sEinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinheit (35) vorgesehen ist, die aus einem Speicher individuelle Daten zum Anlegen der vorbestimmten Drücke an das Kinndruckpolster (13) und/oder das Hinterkopfdruckpolster (15) und/oder das erste und zweite Neigedruckpolster (17) und/oder das erste und zweite Drehdruckpolster (19, 29) aufweist, wobei jedem Druckpolster ein Drucksensor (31) zur Erzeugung eines Drucksignals zugeordnet ist, das dem auf das Druckpolster durch den Kopf (A) ausgeübten Gegendruck entspricht und an die Steuereinheit (35) anlegbar ist, dass jedem Druckpolster ein Druckaufbauventil (45) zugeordnet ist, durch das ein Druckmedium aus einem Vorratsbehälter (49) an das Druckpolster anlegbar ist, wobei das Druckaufbauventil (45) von der Steuereinheit (35) ansteuerbar ist, dass jedem Druckpolster ein Druckablassventil (43) zugeordnet ist, das von der Steuereinheit (35) ansteuerbar ist, um den im Druckpolster herrschenden Druck abzubauen.
Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Druckpolster ein Abstandssensor (37) zugeordnet ist, dessen Abstandssignal der Steuereinheit (35) zuführbar und zum Zwecke der Auswertung in einem Speicher abspeicherbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch. gekennzeichnet, dass in den Druckpolstern entsprechend einem vorgegebenen Patientenprofil, das in einem Speicher der Steuereinheit (35) oder eines mit dieser verbundenen Computers gespeichert ist, individuell jeweils ein Druck aufbaubar ist.
sAnwendung der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur posttraumatischen und/oder postoperativen Therapie und/oder Rehabilitation und/oder zur Diagnostik und/oder Therapie von Fehlhaltungen der Halswirbelsäule.