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Die
Erfindung betrifft einen Stimulationsaktor zur Bewegung von Sitz-,
Steh- oder Liegeflächen
von Matratzen, Möbeln
oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff
der Ansprüche
1, 9 und 13. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Mikrostimulationssystem
mit einem oder mehren derartigen Stimulationsaktoren.
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Es
sind Unterfederungen für
Matratzen oder dergleichen von Schlaf-, Liege- und/oder Sitzmöbeln bekannt,
die als Tragelemente für
die Matratzen federnde Leisten aufweisen, welche an gegenüberliegenden
Enden mit elastischen Lagermitteln an einem Rahmen oder anderen
feststehenden Gegenständen elastisch
gelagert sind. Die Leisten verlaufen mit festgelegten, üblicherweise
gleichen Abständen
parallel zueinander. Durch Veränderung
der Elastizität
der Lagermittel können
die Federeigenschaften der Unterfederung den Bedürfnissen einer auf der Matratze oder
dergleichen liegenden Person angepasst werden.
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Personen,
die in ihrer Fähigkeit
zur Wahrnehmung eingeschränkt
oder gestört
sind, beispielsweise Bewusstlose, in ihrer Beweglichkeit stark eingeschränkte Personen,
aber auch dekubitusgefährdete
Personen und/oder unter chronischen Schmerzen leidende Personen,
sind durch lange Bettlägerigkeit
verschiedenen Problemen ausgesetzt. Dieses sind vor allem Reizarmut,
Dekubitus und durch das Liegen verursachte Schmerzen. Bekannte Unterfederungen
für Matratzen
oder dergleichen können zwar
in ihrem Elastizitätsverhalten
an die Bedürfnisse
der jeweiligen Person angepasst werden; die oben genannten Probleme
lassen sich damit aber nicht oder jedenfalls nicht ausreichend lösen.
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Die
DE 101 48 569 schlägt zur Lösung dieser Probleme
vor, den Enden der Leisten einer Unterfederung für Matratzen oder dergleichen
Stimulationsaktoren mit Hebeorganen zuzuordnen, durch die die Leisten
individuell auf- und abbewegt werden, was zu einer individuellen
Stimulation und Bewegung der auf der Matratze liegenden Person führt. Die
Hebeorgane sind dabei als balgartige Hohlkörper ausgebildet, wobei die
Leistenenden mit der Oberseite der Hohlkörper verklammert sind. Mittels
eines Fluids, im einfachsten Falle Luft, das in die Hohlkörper ein-
und aus diesen ausfließen
kann, werden die Hohlkörper bewegt.
Das Fluid wird den balgartigen Hohlkörpern dabei ausgehend von einer
zentralen Fluiddruckquelle, üblicherweise
einem Kompressor, jeweils über Fluidleitungen
zugeführt.
Nachteilig bei dieser Unterfederung sowie den einzelnen Stimulationsaktoren ist
insbesondere die Notwendigkeit, eine Vielzahl von Fluiddruckleitungen
vorzusehen, die die Hohlkörper mit
der zentralen Fluiddruckquelle verbinden. Neben der aufwändigen Verlegung
der Fluidleitungen besteht hierbei die Gefahr von Undichtigkeiten.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
Stimulationsaktoren zur Bewegung von Auflageflächen von Matratzen, Möbeln oder
dergleichen, insbesondere Sitz-, Steh oder Liegeflächen, zu
schaffen, mit denen eine möglichst
gezielte und wirksame Bewegung der Auflagefläche durchführbar ist. Dabei sollen die
Stimulationsaktoren insbesondere möglichst platzsparend und/oder
funktionssicher ausgebildet sein.
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Ein
Stimulationsaktor zur Lösung
dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruches 1 auf. Das Hebeorgan
ist mittels eines elastischen Elements elastisch am Stimulationsaktor
gelagert, wobei das elastische Element derart angeordnet ist, dass
zumindest eine Hauptwirkrichtung desselben winklig, vorzugsweise
im Wesentlichen transversal, zur Richtung der Bewegung des Hebeorgans
verläuft.
Aufgrund der elastischen Lagerung des Hebeorgans sind die Stimulationsaktoren
vorteilhafterweise nicht starr gegenüber dem Gegendruck ausgebildet,
der beispielsweise durch eine auf der Auflagefläche einer Matratze liegenden
Person erzeugt wird, sondern diese geben in gewissen Grenzen federnd
bzw. elastisch nach. Durch die winklige, also nicht parallele Ausrichtung
der Hauptwirkrichtung des elastischen Elements zu der Richtung der
Bewegung der Auflagefläche
kann das Hebeorgan eine besonders geringe Höhe aufweisen.
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Der
Stimulationsaktor kann im Rahmen der Erfindung direkt oder indirekt
zu der Bewegung der Auflagefläche
führen.
Beispielsweise kann der Stimulationsaktor ein Tragelement, wie etwas
eine Leiste einer Bett-Unterfederung, auf- und ab bewegen, was letztlich
zu einer korrespondierenden Bewegung der entsprechenden Auflagefläche, nämlich der
Auflagefläche
der auf der Unterfederung angeordneten Matratze, führt. Denkbar
ist auch, die Stimulations aktoren unmittelbar in eine Matratze einzubauen,
sodass diese auf die Innenseite der Matratzenoberfläche wirken
können.
Die Stimulationsaktoren können beispielsweise
auch in Lehnen eines Sessels integriert werden, deren Auflageflächen durch
die Elemente bewegt werden. Es sind vielfältige Verwendungs- und Funktionsmöglichkeiten
möglich.
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Der
Begriff "Hebeorgan" wird im Rahmen dieser
Anmeldung als in welcher Form auch immer bewegliches und/oder bewegbares
Bauteil des Stimulationsaktors verstanden, das eine Bewegung, insbesondere
eine Auf- und Abbewegung, der zu bewegenden Auflagefläche bewirken
kann. Dabei muss das Hebeorgan nicht notwendigerweise in gleicher Weise
bewegt werden, wie die zu bewegende Auflagefläche, sondern kann beispielsweise
auch Schwenkbewegungen ausführen,
die bei der Auflagefläche
zu einer Auf- und Abbewegung führen.
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In
einer bevorzugten Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist das
elastische Element mit einer Vorspannung beaufschlagbar. Dabei weist
der Stimulationsaktor vorteilhafterweise einen Verstellaktor auf,
der mit dem elastischen Element derart zusammenwirkt, dass die Vorspannung
vorzugsweise stufenlos veränderbar
ist. Die Vorspannung kann insbesondere periodisch erhöht und erniedrigt
werden. Wenn das elastische Element beispielsweise eine Spiralfeder
ist, kann der Verstellaktor die Feder etwa über ein Zugband aus der Ruhelage
und/oder aus einer bereits vorgespannten Lage (weiter) auslenken und
durch Nachgeben des Zugbandes zurückschwingen lassen. Durch entsprechende
Wirkverbindungen mit dem Hebeorgan wird durch das Auslenken bzw.
Rückschwingen
der Feder letztlich eine Bewegung des Hebeorgans bewirkt. Periodischen Änderungen
der Vorspannung durch den Verstellaktor können dabei verschiedene konstante
Vorspannungen überlagert
sein, was zu unterschiedlichen Sfeifheiten der mittels der Stimulationsaktoren
elastisch gelagerten Auflagefläche
der Matratze, des Möbels oder
dergleichen führt.
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Der
Verstellaktor selber weist in einer besonderen Ausführungsform
einen Linear-Aktor auf, insbesondere eine Spindel. Er kann allerdings
auch einen Exzenter aufweisen, einen Kurbeltrieb oder eine Bandaufwicklung.
Der Verstellaktor wird dabei elektromotorisch oder elektrohydraulisch
angetrieben. Alternativ kann auf einen elektromotorischen oder elektrohydraulischen
Antrieb verzichtet werden, wenn ein sogenannter Shape-Memory-Aktor
eingesetzt wird. Dabei wird die Eigenschaft eines Shape-Memory-Metalls
ausgenutzt, Abmessungs- bzw.
Formänderungen
zu durchlaufen, wenn das Metall gekühlt und/oder erwärmt wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, alternativ oder zusätzlich zu
der Vorspannung des elastischen Elements dessen Steifigkeit entlang
der Hauptwirkrichtung zu verändern.
Anders als bei der Beaufschlagung mit einer Vorspannung wird also
die "Federkonstante" des elastischen
Elementes unmittelbar verändert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Hebeorgan einen um eine Schwenkachse verschwenkbaren Winkelhebel
mit zumindest zwei Hebelarmen auf, dessen einer Hebelarm der Auflagefläche zur
Bewegung derselben zugeordnet werden kann und dessen anderer Hebelarm
mit dem elastischen Element wirkverbunden ist. Das elastische Element
kann dabei insbesondere derart wirkverbunden sein, dass eine Veränderung
der Vorspannung desselben, insbesondere eine Erhöhung und/oder Erniedrigung,
eine Bewegung des Winkelhebels um die Schwenkachse hervorruft. Der
der Auflagefläche zugeordnete
Hebelarm, der in einfachster Form an der Unterseite derselben anliegt,
wird also in Bewegung versetzt, was zu einer korrespondierenden
Bewegung der Auflagefläche
führt.
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Was
das elastische Element betrifft, so sind verschiedenste Ausbildungen
denkbar. Vorzugsweise ist das elastische Element ausgebildet als
oder weist auf eine Torsionsfeder, beispielsweise Spiralfeder, eine
Gummifeder, ein elastisches Band, eine Kniehebelfeder, eine Ringfeder,
eine Hydraulikfeder, eine Gasfeder oder eine Shape-Memory-Feder.
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Ein
weiterer Stimulationsaktor zur Lösung der
eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale der Anspruches 9 auf.
Derartige Stimulationsaktoren zeichnen sich insbesondere durch eine
kompakte Bauform aus. Im Vergleich zum Stand der Technik sind keine
Fluidleitungen notwendig, die ausgehend von einer zentralen Druckquelle
zu dem Stimulationsaktor hingeführt
werden müssen.
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Vorzugsweise
ist das Hebeorgan als balgartiger Hohlkörper ausgebildet, wobei die
Bewegung des balgartigen Hohlkörpers,
insbesondere die Auf- und Abbewegung, über einen von dem Elektromotor angetriebenen,
elektrohydraulischen und/oder elektropneumatischen Antrieb erfolgt.
Die für
die Bewegung des balgartigen Hohlkörpers notwendigen Fluidbewegungen
werden demnach von dem Stimulationsaktor in unmittelbarer Nähe zu den
Hohlkörpern erzeugt,
insbesondere unter Verzicht auf eine zentrale Druckquelle.
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Vorteilhafterweise
weist dabei der balgartige Hohlkörper
Federeigenschaften auf. Alternativ oder zusätzlich kann zur Federung des
Hebeorgans, insbesondere des balgartigen Hohlkörpers, ein Gas- oder Luftfedersystem
vorgesehen sein.
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Ein
weiterer Stimulationsaktor zur Lösung der
eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruches 13
auf. Die zu bewegende Auflagefläche
ist dabei durch einen der Auflagefläche zugeordneten Stimulationsaktor
mit Hebeorgan bewegbar, wobei das Hebeorgan eine Shape-Memory-Feder
aufweist und wobei die Bewegung des Hebeorgans durch Heizen und/oder
Kühlen
und daraus resultierende Abmessungsänderungen der Shape-Memory-Feder bewirkbar
ist. Vorteilhafterweise ist demnach kein Elektromotor zum Antrieb
des Hebeorgans notwendig.
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Eine
derartige Shape-Memory-Feder, die beispielsweise aus einer NiTi-Legierung
besteht, ist in ihren Abmessungen durch Aufheizen bzw. Abkühlen veränderbar.
Diese Dimensionsänderungen
werden ausgenutzt, um eine Auf- und Abbewegung des Hebeorgans zu
bewirken. Zur Optimierung der Dynamik des Systems, d.h. um möglichst
viele Zustandsänderungen
der Shape-Memory-Feder in möglichst kurzer
Zeit zu bewirken, kann diese durch ein dem Hebeorgan zugeordnetes
Peltier-Element gekühlt werden.
Separat kann für
die Heizphasen eine Elektroheizung vorgesehen werden.
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Vorteilhafterweise
ist die Shape-Memory-Feder innerhalb eines insbesondere wärmeisolierenden,
balgartigen Hohlkörpers
angeordnet.
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Die
vorliegende Anmeldung bezieht sich auch auf ein Mikrostimulationssystem
mit einem oder mehreren der vorgenannten Stimulationsaktoren sowie
mit einer vorzugsweise zentralen Steuereinrichtung zur Steuerung
der Elemente. Bevorzugt können die
Bewegungen der einzelnen Stimulationsaktoren individuell gesteuert
werden. Dabei kann die Steuereinrichtung so ausgebildet sein, dass
die Auflagefläche
der auf- und abbewegenden Hebeorgane der Stimulationsaktoren beispielsweise
nacheinander in einer Wellenbewegung bewegt werden. Wie der Fachmann
erkennt, kann die Steuereinrichtung, insbesondere mittels geeigneter
Steuerungsprogramme, eine Vielzahl von Bewegungsmustern bzw. Stimulationsmustern
erzeugen. Die Auf- und Abbewegung der Hebeorgane führt dann
zu entsprechenden Stimulationen der Auflagefläche.
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Das
vorstehende Mikrostimulationssystem eignet sich besonders zur Dekubitustherarpie
bzw. Dekubitusprophylaxe, zur Wahrnehmungsförderung, zur Vorbeugung gegen
Reizarmut, zur Unterstützung der
Schmerztherapie und/oder zum Erhalt und Wiederherstellung des Körperbildes
bzw. des Körperschemas.
Dabei bewirken das erfindungsgemäße Mikrostimulationssystem
bzw. die einzelnen Stimulationsaktoren eine Stimulation der Matratze
eines Bettes, wobei sich die jeweiligen Stimulationen auf eine auf
dieser Matratze liegende Person überträgt. Dabei kommen
verschiedene Stimulationen durch Minimalreize in Betracht, z.B.
vestibuläre,
vibratorische, auditive, taktil-haptische, posturale und/oder visuelle
Stimulationen.
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Die
nachfolgenden Ausführungsbeispiele zeigen
weitere Merkmale der Erfindung anhand des Anwendungsbeispiels einer
Unterfederung eines Bettes, auf die Stimulationsaktoren einwirken.
In den beigefügten
Zeichnungen zeigt:
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1 eine
Seitenansicht eines Stimulationsaktors mit Motorantrieb,
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2 eine
Draufsicht einer weiteren Ausführungsform
eines Stimulationsaktors mit Motorantrieb,
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3 eine
Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Stimulationsaktors
mit Motorantrieb,
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4 eine
Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
eines Stimulationsaktors mit Motorantrieb,
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5 eine
Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Stimulationsaktors
mit Motorantrieb,
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6 eine
perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Stimulationsaktors mit
Motorantrieb,
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7 eine
Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Stimulationsaktors
mit Motorantrieb, und
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8 einen
Querschnitt eines Stimulationsaktors mit Shape-Memory-Antrieb.
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1 zeigt
einen (Mikro-)Stimulationsaktor 10 zur Bewegung und elastischen
Lagerung von Auflageflächen
eines Schlaf-, Liege- oder Sitzmöbels,
einer Matratze oder dergleichen. Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Stimulationsaktoren
anhand des Beispiels einer Unterfederung für Matratzen beschrieben. Die
Stimulationsaktoren können
allerdings auch in vielfältigen
anderen Varianten zur Bewegung von Auflageflächen eingesetzt werden, beispielsweise
können
sie unmittelbar in die Matratze selbst eingebaut werden, in die
Lehnen von Sesseln oder dergleichen.
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Eine
Unterfederung für
Matratzen weist üblicherweise
an gegenüberliegenden
Enden mit elastischen Lagermitteln an einem Rahmen oder anderen feststehenden
Gegenständen
elastisch gelagerte Federleisten auf. Diese Federleisten bilden
dann die Tragelemente für
die Matratze. Die Leisten verlaufen dabei mit festgelegten, üblicherweise
gleichen Abständen
parallel zueinander. Neben Federleisten sind andere Tragelemente
bekannt, beispielsweise einzelne Auflageteller. Dabei können die
Stimulationsaktoren an belieben Positionen der Unterfederung und
insbesondere in beliebiger Anzahl vorgesehen werden. Im Rahmen der
Erfindung können
daher nur einige wenige, im Extremfall aber auch alle Tragelemente
durch die Stimulationsaktoren bewegt werden.
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Der
Stimulationsaktor 10 weist ein als Schwenkhebel ausgebildetes
Hebeorgan 11 auf. Das Hebeorgan 11 ist über eine
Schwenkachse 12 schwenkbar mit dem Endabschnitt eines einen
Elektromotor umfassenden Motorgehäuses 13 des Stimulationsaktors 10 verbunden.
Oberhalb der Schwenkachse 12 ist das Hebeorgan 11 mit
einem Ende eines als Torsionsfeder ausgebildeten elastischen Elements 14 verbunden.
Das andere Ende des elastischen Elements 14 ist mit einem
Zugglied 15, nämlich
einem Zugband oder Zugseil, mit einer Rolle einer Wickelvorrichtung
verbunden, deren Drehachse 16 dargestellt ist. Die Hauptwirkrichtung
des elastischen Elements 14, nämlich die Längsmittelachse der Torsionsfeder,
verläuft
parallel zu der Zugrichtung des Zugbandes 15. Die Wickelvorrichtung
ist über
ein schematisch dargestelltes Getriebe 17 mit dem Motor
des Stimulationsaktors 10 verbunden. Insbesondere der Motor,
das Getriebe 17, das Zugglied 15 sowie die Wickelvorrichtung
sind Teil eines Verstellaktors 18 zur Veränderung
der Vorspannung des elastischen Elements 14.
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In
der in der Darstellung gezeigten Schrägstellung des Hebeorgans 11 bewirkt
schon allein dessen Gewichtskraft eine erste Vorspannung des elastischen
Elements 14 in Hauptwirkrichtung. Der in der gezeigten
Schrägstellung
nach oben weisende Schwenkhebel 11 liegt im Einsatz an
einem nicht dargestellten Tragelement der Unterfederung an. Ein durch
den Motorantrieb bewirktes Aufwickeln des Zugbandes 15 bewirkt
eine Auslenkung, also eine weitere, zusätzliche Vorspannung des elastischen Elements 14 aus
der bereits geringfügig
vorgespannten Stellung. Unter der Annahme, dass an dem in Wirkverbindung
stehenden Tragelement kein bzw. nur ein vernachlässigbarer Gegendruck anliegt, schwenkt
der Schwenkhebel 11 nach oben und hebt dabei das Tragelement
der Unterfederung, im einfachsten Fall die Federleiste, üblicherweise
senkrecht nach oben. Ein anschließendes Abwickeln des Zugbandes 15 lässt das
elastische Element 14 aus der vorgespannten Stellung aufgrund
der Federrückstellkraft
zurückschwingen,
was zu einem Verschwenken des Schwenkhebels 11 nach unten
und damit zu einem Absinken des Tragelements führt. Die Hauptwirkrichtung
des elastischen Elements 14, also diejenige Richtung, in
die die Rückstellkraft
vorzugsweise wirkt, verläuft
bei der vorliegenden Ausführungsform
vorteilhafterweise winklig, nämlich
nahezu transversal zu der Auf- und Abbewegung des Tragelements.
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Der
Stimulationsaktor 10 erfüllt insbesondere zwei Funktionen:
Zum einen ermöglicht
er ein insbesondere periodisches und/oder nach vorgegebenen Mustern
ablaufendes Auf- und Abbewegen der Tragelemente der Unterfederung
und somit der darauf angeordnete Matratze oder dergleichen, zum
anderen dient er als elastische Lagerung der Tragelemente. Alternativ
oder zusätzlich
zu den Stimulationsbewegungen der Tragelemente können demnach durch statische Änderungen
der Vorspannung des elastischen Elementes 14 verschiedene
Steifheiten der Lagerung der Tragelemente eingestellt werden.
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Nachfolgend
werden weitere Ausführungsbeispiele
von Stimulationsaktoren beschrieben, die jeweils ebenfalls die beschrieben
Funktionen erfüllen.
Dabei sind der Einfachheit halber äquivalente Bauteile wie bei
der Ausführungsform
in 1 mit identischen Bezugsziffern versehen:
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Der
in Draufsicht dargestellte Stimulationsaktor 10 gemäß 2 unterscheidet
sich von dem Stimulationsaktor gemäß 1 insbesondere
durch den Verstellaktor 18 sowie das elastische Element 14.
Anstelle einer Torsionsfeder ist als elastisches Element 14 ein
Zugband 19 mit Federeigenschaften vorgesehen. Oberhalb
der Schwenkachse des Hebeorgans 11 greifen jeweils links
und rechts zwei Abschnitte 20, 21 des Zugbandes 19 an
und sind mit diesem verbunden. Der restliche Teil des Zugbands 19 ist
um eine von einer Motor/Getriebeeinheit angetriebenen, um eine Achse 22 drehbare
Exzenterscheibe 23 geführt.
Durch Bewegung der Exzenterscheibe 23 um die Drehachse 22 wird
das Zugband 19 je nach Stellung der Exzenterscheibe 23 entweder mit
einer – zusätzlichen – Vorspannung
beaufschlagt, d.h. gegen die Federrückstellkräfte ausgelenkt oder umgekehrt
aus der vorgespannten Stellung entlassen, sodass die Federrückstellkräfte des
Zugbandes 19 wirken. Bei zusätzlicher Vorspannung des Zugbandes 19 wird
das Hebeorgan 11 um die Schwenkachse 12 nach oben
bewegt, d.h. aus der Zeichnungsebene heraus. Bei Entspannung des
Zugbandes 19 wird das Hebeorgan 11 nach unten
bewegt, d.h. in die Zeichnungsebene hinein.
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Der
Stimulationsaktor 10 gemäß 3 weist im
Unterschied zu dem Stimulationsaktor gemäß 1 als Verstellaktor 18 einen
Linear-Aktor 24 auf, mit dem das Hebeorgan 11 verschwenkt
wird. Ein stabförmiges
Kolbenelement 25 ist dazu mit einem Endabschnitt geradlinig
beweglich innerhalb eines Zylinderelements 26 des Linear-Aktors 24 geführt. Das
andere Ende des stabförmigen
Kolbenelements 25 ist einstückig mit einem flanschartigen
Endabschnitt 27 verbunden, der wiederum über eine Schwenkachse 28 schwenkbar
mit dem He beorgan 11 verbunden ist. Auf der dem Hebeorgan 11 zugerichteten
Seite weist das Zylinderelement 26 einen zylindrischen
Begrenzungsflansch 29 auf. Zwischen diesem Begrenzungsflansch 29 und
dem flanschartigen Endabschnitt 27 umgibt ein als Torsionsfeder 30 ausgebildetes
elastisches Element 14 den sichtbaren Abschnitt 31 des
stabförmigen
Kolbenelements 25, also den Abschnitt, der nicht innerhalb
des Zylinderelements 26 angeordnet ist, über die
gesamte Abschnittslänge.
Das Hebeorgan 11 ist über
eine oberhalb der Schwenkachse 28 angeordnete, weitere Schwenkachse 32 direkt
mit einem endseitigen Abschnitt des Motorgehäuses 13 schwenkbar
verbunden.
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Das
Zylinderelement 26 ist mittels eines Spindeltriebs 33 relativ
zu der Motorgehäuselängsachse
des Motorgehäuses 13 verfahrbar.
Durch Verfahren des Zylinderelements 26 in Richtung des
Hebeorgans 11 bewegt sich der zylindrische Begrenzungsflansch 29 in
Richtung der Torsionsfeder 30 relativ zu dem innerhalb
des Zylinderelements 26 geradlinig geführten Kolbenelements 25,
bis die durch Zusammendrücken
der Torsionsfeder 30 bewirkte Rückstellkraft so groß ist, dass
ein weiteres Verfahren des Zylinderelements 26 zu einem
Verschwenken des Hebeorgans 11 um die Schwenkachse 32 nach
oben führt.
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In 4 ist
ein Stimulationsaktor 10 in Draufsicht gezeigt, dessen
Verstellaktor 18 im Vergleich zu dem Stimulationsaktor
gemäß 2 als
elastisches Element 14 eine aus zwei verbundenen Einzelringen bestehende
Ringfeder 34 aufweist. Eine Exzenterscheibe 23 übt je nach
Stellung mehr oder weniger Druck auf die Ringfeder 34 auf.
Die Ringfeder 34 steht in Wirkverbindung mit dem Hebeorgan 11,
das je nach Stellung der Exzenterscheibe 23 nach oben oder
nach unter verschwenkt wird.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Stimulationsaktors 10 in Seitenansicht. Ein Motorgehäuse 13 des
Stimulationsaktors 10 ist an einem als Federleiste 35 ausgebildeten
Tragelement einer nur teilweise dargestellten Unterfederung befestigt.
Dazu ist an der Oberseite des Motorgehäuses 13 ein elastischer
Clip 36 angeordnet, der mit entsprechenden Clip-Armen federnd
in Nuten 37 der Federleiste 35 eingerastet ist.
Die Nuten verlaufen auf beiden Seiten der Federleiste 35 parallel
zur Längserstreckung
derselben. Die Erfindung ist naturgemäß nicht auf eine derartige
Verbindungsart begrenzt, sondern es sind vielfältige Lösungen zur Verbindung der Stimulationsaktoren
mit den Tragelementen oder anderen Bauteilen der Unterfederung denkbar.
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Endseitig
ist an der Federleiste 35 ein Lagerkopf 38, nämlich eine
Verbindungshülse
angeordnet, in die das Ende der Federleiste 35 eingesteckt
ist. Der Lagerkopf 38 ist über ein elastisches Hebeorgan 11 mit
einem in Längserstreckung
der Unterfederung verlaufenden Profil 39 federnd verbunden.
Das Profil 39 kann beispielsweise der Längsholm eines üblichen
Bettrahmens sein. Das elastische Hebeorgan 11 weist einen
ersten federnden Lagerarm 40 auf, der eine direkte elastische
Lagerung des Lagerkopfs 38 und somit der Federleiste 35 an
dem Profil 39 schafft. Dazu geht der Lagerarm 40 einstückig in
ein Längsprofil 41 über, das
in Längserstreckung
des Profils 39 mit diesem fest verbunden ist. Das elastische
Hebeorgan 11 weist einen zweiten, als Kniehebel ausgebildeten
Lagerarm 42 auf. Ausgehend von einem Kniegelenk 43 ist
der Kniehebel 42 über
einen oberen Kniehebelarm 44 mit dem Lagerkopf 38 wirkverbunden.
Ein von dem Kniegelenk 43 ausgehender, unterer Kniehebelarm 45 ist
mit dem Längsprofil 41 verbunden.
Ein von dem Kniegelenk 43 ausgehender, mittlerer Kniehebelarm 46 schließlich ist über elastisches
Element 14, nämlich
eine Torsionsfeder 47, mit einem als Zugspindel ausgebildeten
Linear-Aktor 24 verbunden.
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Durch
Verfahren der Zugspindel auf das Hebeorgan 11 zu oder von
dem Hebeorgan 11 weg wird die Vorspannung des elastischen
Elements 14 verändert.
Der Kniehebel 42 erfährt
infolgedessen Kräfte
in Wirkrichtung des elastischen Elements 14, was zu einer
Stauchung bzw. Streckung des gesamten Hebeorgans 11 und
damit letztlich zu einer Auf- und Abbewegung der Federleiste 35 führt.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Stimulationsaktors 10. Dabei wirkt eine Exzenterscheibe 23 eines
motorgetriebenen Exzenters unmittelbar auf ein den Lagerkopf 38 einer
Federleiste 35 lagerndes, elastisches Element 14 ein.
Das elastische Element 14 weist zwei miteinander verbundene,
in Draufsicht ovale Federringe 48, 49 auf. Der
Federring 49 weist an der Ringoberseite einen zwei gegenüberliegende
Ringabschnitte miteinander verbindenden Halbbogen 50 auf.
Auf dem Halbbogen 50 liegt der Lagerkopf 38 der
Federleiste 35 auf. Seitlich stützt sich der Federring 49 insbesondere über ein Plattenelement 63 beispielsweise
an einem Seitenprofil/Längsholm
der Unterfederung oder eines Bettes ab. Durch Aus- bzw. Einfahren
der Exzenterscheibe 23 werden die miteinander verbundenen
Federringe 48, 49 zusammengedrückt bzw. entspannt, was zu
einer Auf- und Abbewegung des Halbbogens 50 und somit der
Federleiste 35 führt.
Bei dieser Ausführungsform
eines Stimulationsaktors 10 dient das elastische Element
demnach unmittelbar zugleich als Hebeorgan.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Stimulationsaktors 10 in Seitenansicht. Ein Motorgehäuse 13 mit
Getriebe 17 treibt über
eine Spindel 51 einen Kolben innerhalb eines Hydraulik-Zylinder 52 an.
Das in dem Hydraulik-Zylinder 52 befindliche Fluid wird
in einen volumenelastischen, balgartigen Hohlkörper 53 gedrückt, der
an den Hydraulik-Zylinder 52 über eine Verbindungsleitung 54 angeschlossen
ist. Der balgartige Holkärper 53,
der als Hebeorgan 11 wirkt, weist an der Oberseite einen
Lagerkopf 55 auf, auf den beispielsweise eine Federleiste
aufgelegt werden kann. Infolge von entsprechenden Hubbewegungen
des Kolbens des Hydraulik-Zylinders 52 wird der balgartige
Hohlkörper 53 gedehnt
bzw. entspannt, was letztlich zu Auf- und Abbewegungen des aufliegenden
Tragelements der Unterfederung, beispielsweise der Federleiste führt. Falls
der balgartige Hohlkörper 53 nicht
ausreichend volumenelastisch ist, kann zusätzlich ein Luftreservoir 56 als
Federelement vorgesehen sein.
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8 schließlich zeigt
einen Querschnitt einer Ausführungsform
eines Stimulationsaktors 10, bei der auf einen Motorantrieb
vollständig
verzichtet werden kann. Ein als balgartiger Hohlkörper 53 ausgebildetes
Hebeorgan 11 weist im Innern als elastisches Element 14 eine
Torsionsfeder 57 aus einem sogenannten Shape-Memory-Metall
wie etwa einer NiTi-Legierung auf. Alternativ kann auch ein Bimetall eingesetzt
werden. Die Torsionsfeder 57 umgibt eine Heizspirale 58.
Der Hohlkörperboden 59 wird
aus einer Kühlfläche eines
Kühlelements 60,
nämlich
eines Peltier-Elements, gebildet. Die Torsionsfeder 57 erstreckt
sich innerhalb des Hohlkörpers 53 vom
Hohlkörperkopf 61 bis
zum Hohlkörperboden 59,
also der Kühlfläche des
Peltier-Elements 60. An das Peltier-Element 60 schließt sich
noch ein weiteres, allerdings passives und mit Kühlrippen versehenes Kühlelement 62 an.
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Durch
wechselndes Heizen und/oder Kühlen der
Torsionsfeder 57 verändert
diese ihre äußeren Abmessungen,
insbesondere ihre Längsausdehnung.
Dadurch wird der mit der Torsionsfeder verbundene Hohlkörperkopf 61 und
damit das diesem zugeordnete Tragelement der Unterfederung jeweils
auf- bzw. abbewegt.
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Über eine
nicht dargestellte Steuerungseinheit können die einzelnen Stimulationsaktoren
vorzugsweise individuell unabhängig
voneinander gesteuert werden, sodass eine Unterfederung sowie eine
auf dieser aufliegenden Matratze oder dergleichen unterschiedliche
Hubbewegungen ausführen kann.
Durch unterschiedliche Programme der Steuerungseinheit sind unterschiedliche
Hubbewegungen der Matratze möglich.
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Durch
entsprechende Programme der Steuerungseinheit sind unterschiedliche
Hubbewegungen der Matratze oder vorzugsweise eines Teils derselben
möglich.
Im einfachsten Falle werden alle Huborgane gleichzeitig (synchron)
angehoben bzw. abgesenkt, wodurch sich die ganze Matratze senkrecht auf-
und abbewegt und sich die Form der Matratzen an der Oberfläche nicht
wesentlich verändert.
Es ist auch denkbar, durch eine entsprechende Steuerung nur alle
Huborgane auf einer Seite der Matratze gleichzeitig anzuheben oder
abzusenken, während die
auf der anderen Seite liegenden Huborgane unbetätigt bleiben. Dadurch kommt
es zu einer Schrägstellung
der Matratze bzw. eine Verkippung der Matratze um die Längs richtung.
Denkbar ist es auch, alle Huborgane auf der einen Seite anzuheben
und alle Huborgane auf der anderen Seite gleichzeitig abzusenken.
Dadurch kann die Matratze um einen Maximalwinkel verkippt werden.
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Ein
anderes Bewegungsprogramm sieht es vor, die Leisten in Längsrichtung
nach und nach gleichzeitig anzuheben und abzusenken. Dazu werden
zumindest auf gegenüberliegenden
Seiten einer Leiste zugeordnete Huborgane jeweils gleichzeitig betätigt. Durch
aufeinanderfolgendes Anheben und/oder Absenken der Leisten in Längsrichtung
der Unterfederung wird auf der Matratzenoberfläche eine fortlaufende Wellenbewegung
erzeugt. Eine weitere Möglichkeit
der Bewegung der Matratze besteht darin, das zunächst auf einer Seite die Huborgane
einzeln nacheinander in Längsrichtung
angehoben und wieder abgesenkt werden. Nachdem die Hubbewegung entlang
eines Balkenelements auf einer Seite stattgefunden hat, wird sie
auf der anderen Seite fortgesetzt und zwar entgegen der Längsrichtung.
Auf diese Weise erfährt
die auf der Matratze liegende Person eine Art Rotationsbewegung.
Die vorstehend beschriebenen Bewegungsarten der Matratze und der
darauf liegenden Person sind beliebig erweiterbar, so dass die Erfindung
auf die vorstehend beschriebenen Bewegungsmöglichkeiten nicht beschränkt ist.
Insbesondere sind beliebige Überlagerungen
der Bewegungen einzelner Huborgane denkbar.
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Bei
Bedarf ist es auch möglich,
die automatische Steuerung mindestens momentan auszuschalten und
die Huborgane manuell zu steuern. Dieses geschieht vorzugsweise
von einer auf der Matratze liegenden Person, die damit die Bewegungen
steuern und beeinflussen kann, wie sie am angenehmsten empfunden
werden. Das gilt insbesondere für den
Fall, das die erfindungsgemäße Unterfederung zur
Schmerztherapie eingesetzt wird. Von der Steuerung können auch
die Hubwege und/oder die Hebe- bzw. Senkgeschwindigkeit der Huborgane
individuell gesteuert werden. Denkbar ist es auch, die Huborgane
oder gleichwirkende Luftfedern als Stütz- bzw. Stimulationselemente
auf der Bettoberfläche
anzuordnen oder sogar der Zudecke zuzuordnen. Es ist des Weiteren
möglich,
die frei programmierbare Steuerung der Huborgane so auszubilden,
dass sie Rückkopplungen
ermöglicht.
Dazu werden physiologische Daten derjenigen Person, die auf der
Matratze liegt, insbesondere seine Bewegungen, gemessen und die Messwerte
von der Steuerung herangezogen, um die Bewegungen der Huborgane
gezielt zu steuern. Die Messung beispielsweise der Bewegung einer
auf der Matratze liegenden Person kann durch eine Ermittlung des
Innendrucks im Balg oder der Luftzuleitung zum Balg erfolgen. Die
Steuerung ermöglicht
es, durch eine entsprechende Programmwahl die Matratze durch die
Huborgane sowohl periodisch als auch unregelmäßig, insbesondere quasi-periodisch, zu
bewegen. Auch können
in die Steuerung neben den vorstehend erwähnten Rückkopplungswerten andere Signale
einfließen,
bei spielsweise akustische Signale, und zwar insbesondere Musiksignale.
Auch visuelle Signale, beispielsweise Farbsignale, sind von der
Steuerung bei Bedarf verarbeitbar.
-
Die
erfindungsgemäße Unterfederung,
insbesondere die Steuerungen der von der Unterfederung herbeigeführten Bewegungen
des Betts, Liegemöbel
oder Sitzmöbels
dienen zur Stimulation, insbesondere basal stimulierenden Pflege
von Bewusstlosen, Beatmeten, Desorientierten, Somnolente, Schädel-Hirntraumatisierte,
Patienten mit hypoxischen Hirnschäden, Alzheimer, in der Beweglichkeit
eingeschränkten
Patienten, Behinderte und/oder Frühgeborene. Bei der Stimulation
kann es sich um somatische Stimulation, visibuläre Stimulation, vibratorische
Stimulation, orale Stimulation, auditive Stimulation, taktil-haptische
Stimulation, visuelle Stimulation sowie Kombinationen der vorgenannten
Stimulationsarten handeln. Die Folge der Stimulation ist vor allem
die Beseitigung einer Reizarmut. Die Stimulation durch gezielte
Bewegung, insbesondere der Matratze, dient insbesondere zur Dekubitusprophylaxe und/oder
Dekubitustherapie. Darüber
hinaus dient die Stimulationen auch zur Unterstützung bei der Schmerztherapie
und/oder zur Wahrnehmungsförderung.
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- 10
- Stimulationsaktor
- 11
- Hebeorgan
- 12
- Schwenkachse
- 13
- Motorgehäuse
- 14
- elastisches
Element
- 15
- Zugband
- 16
- Drehachse
Wickelrolle
- 17
- Getriebe
- 18
- Verstellaktor
- 19
- Zugband
- 20
- Abschnitt
- 21
- Abschnitt
- 22
- Achse
/ Drehachse
- 23
- Exzenterscheibe
- 24
- Linear-Aktor
- 25
- Kolbenelement
- 26
- Zylinderelement
- 27
- Endabschnitt
- 28
- Schwenkachse
- 29
- Begrenzungsflansch
- 30
- Torsionsfeder
- 31
- Abschnitt
- 32
- Schwenkachse
- 33
- Spindeltrieb
- 34
- Ringfeder
- 35
- Federleiste
- 36
- Clip
- 37
- Nut
- 38
- Lagerkopf
- 39
- Profil
- 40
- Lagerarm
- 41
- Längsprofil
- 42
- Kniehebel
- 43
- Kniegelenk
- 44
- oberer
Kniehebelarm
- 45
- unterer
Kniehebelarm
- 46
- mittlerer
Kniehebelarm
- 47
- Torsionsfeder
- 48
- Federring
- 49
- Federring
- 50
- Halbbogen
- 51
- Spindel
- 52
- Hydraulik-Zylinder
- 53
- Hohlkörper
- 54
- Verbindungsleitung
- 55
- Lagerkopf
- 56
- Luftreservoir
- 57
- Torsionsfeder
- 58
- Heizspirale
- 59
- Kühlfläche
- 60
- Kühlelement
- 61
- Hohlkörperkopf
- 62
- Kühlelement
- 63
- Plattenelement