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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Haltungskorrektur nach Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Durch die zunehmende Anzahl der Menschen, die den Großteil des Tages sitzend am Arbeitsplatz verbringen, nimmt auch stetig die Zahl der Rückenprobleme zu. Ungesunde Körperhaltung oder zu wenig Bewegung führen zu einer Schwächung der Muskulatur und führen oft zu schwerwiegenden und dauerhaften Schäden.
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Die
US 5876361 A zeigt eine Übungs- und Korrekturvorrichtung, welche in der Taille durch einen Gürtel fixiert wird und über eine Feder einen Druck auf die obere Schulternpartie ausübt. Dies soll dazu führen, dass der Träger eine aufrechte Haltung bewahrt. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch äußerst sperrig und auffällig und kann nicht dauerhaft zum Beispiel bei der Arbeit getragen werden. Außerdem ist eine tatsächliche Korrekturwirkung fragwürdig, da zu viele Freiheitsgrade bestehen.
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Daneben gibt es zur Wirbelsäulenkorrektur starre Systeme wie in der
US 3,282,264 A beschrieben, welche die Haltung zwar verbessern, auf Dauer aber zu einer Schwächung der Muskulatur führen. Dies hat den negativen Effekt, dass diese (Korsagen) dauerhaft getragen werden müssen.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine potentiell gesundheitsschädliche Haltung des Rückens erkennt oder hilft, diese zu erkennen und bei geringen Kosten eine einfache und dauerhafte Anwendung ermöglicht. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, Schäden durch eine potentiell gesundheitsschädliche Haltung des Rückens vorzubeugen oder die Muskulatur zu stärken.
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Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Ein Aspekt betrifft eine Vorrichtung zur Haltungskorrektur, insbesondere zur Verbesserung der Haltung des Rückens, mit einem Sensor zur Erfassung einer Position des Rückens einer Person, und einer Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe einer Warnung an die Person, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer Position des Rückens eine Warnung auszugeben. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Sensor dazu eingerichtet, bei Erfassen einer potentiell schädlichen Haltung einen Stromkreis zu schließen, an den auch die Ausgabeeinrichtung angeschlossen ist. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln eine Vorrichtung geschaffen, welche potentiell gefährliche Haltungen erkennt und die Person, an dessen Rumpf, Oberkörper oder Rücken der Sensor angeordnet ist, warnen kann.
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Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Kontrolleinheit, welche mit dem Sensor verbunden ist, um von dem Sensor eine Information über die Position des Rückens zu erhalten, wobei die Kontrolleinheit dazu eingerichtet ist, über die Ausgabeeinrichtung in Abhängigkeit der Information eine Warnung auszugeben. Mit der Kontrolleinheit ist es möglich, mehrere Sensoren anzuschließen, um eine bessere Überwachung zu ermöglichen.
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Ein Aspekt betrifft eine Vorrichtung zur Haltungskorrektur, insbesondere zur Verbesserung der Haltung des Rückens. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor zur Erfassung einer Position des Rückens einer Person und eine Kontrolleinheit, welche mit dem Sensor verbunden ist, um von dem Sensor eine Information über die Position des Rückens zu erhalten, wobei die Kontrolleinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Information eine Warnung über eine Ausgabeeinrichtung auszugeben. Die Warnung soll insbesondere dann ausgegeben werden, wenn eine zu korrigierende Haltung mit Hilfe des Sensors erkannt wird.
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Typische Ausführungsformen umfassen eine Mehrzahl von Sensoren. Dadurch kann die Erkennung schädlicher Haltungen verbessert werden. Vorzugsweise sind die mehreren Sensoren an verschiedenen Stellen des Körpers, insbesondere des Rumpfes oder des Rückens angeordnet.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung einen Sensor, welcher eine falsche Haltung oder eine falsche Bewegung detektiert, sowie eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe einer Warnung an die Person als Träger der Vorrichtung, um diese zu veranlassen, die Haltung zu korrigieren.
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Typischerweise sind der Sensor, die Kontrolleinheit oder die Ausgabeeinrichtung geeignet, an dem Rumpf oder dem Rücken der Person oder an einem Kleidungsstück der Person befestigt zu werden. Eine Befestigung am Rumpf oder Rücken bietet den Vorteil eines genauen Detektierung der Haltung, eine Befestigung an der Kleidung ist unter Umständen einfacher zu Handhaben und kann auch erst am Arbeitsplatz vorgenommen werden. Dies hätte auch den Vorteil einer einfachen Anwendbarkeit.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen sind der Sensor oder die Kontrolleinheit dazu eingerichtet, an Hand der erfassten Position eine potentiell Rücken-schädigende Haltung zu erkennen. Vorteilhafterweis ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet, die Ausgabeeinrichtung zu veranlassen, eine Warnung auszugeben, falls die potentiell Rücken-schädigende Haltung erkannt wird. Eine potentiell Rücken-schädigende Haltung ist beispielsweise eine Haltung mit eingefallenen Schultern oder mit einem zu stark gekrümmten Rücken. Vorzugsweise ist die Kontrolleinheit programmierbar, um spezifische, problematische Haltungen des Rückens der Person oder des Trägers der Vorrichtung zu erkennen oder bei Erkennen einer solchen Personen-spezifischen, problematischen Haltung eine Warnung auszugeben. Vorteile bietet ein Sensor, der individualisiert bezüglich der Person aufgebaut ist, so dass eine Warnung über die an den Sensor angeschlossene Ausgabeeinrichtung ausgegeben wird, falls eine bestimmte Haltung durch den Sensor erfasst wird. Hintergrund ist, dass bei beispielsweise vorgeschädigtem Rücken (Discusprolaps o.ä.) spezielle Haltungen besonders schädlich sein können, die bei gesundem Rücken kein Problem darstellen.
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Eine bevorzugte Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe der Warnung stellt ein Vibrationselement dar, das mit der Kontrolleinheit verbunden ist. Das Vibrationselement umfasst vorzugsweise einen Motor mit einem auf der Welle außermittig der Wellenachse angeordnetem Gewicht oder einen Piezoaktuator. Ein Motor bietet den Vorteil eines einfachen Aufbaus, ein Piezoaktuator den Vorteil einer kleinen Baugröße und geringen Energieverbrauchs. Weitere vorteilhafte Einrichtungen zur Ausgabe der Warnung sind ein Akustikelement oder ein Optikelement. Ein durch das Vibrationselement erzeugtes Vibrationssignal als Warnung bietet den Vorteil, dass primär lediglich der Träger davon Kenntnis erlangt und es für Außenstehende meist nicht bemerkbar ist. Ein optisches Signal wird von manchen als weniger störend empfunden. Eine Akustikelement bietet den Vorteil, dass es klein und preisgünstig ist. Das Vibrations-, Akustik-, oder optische Element zur Ausgabe der Warnung kann an der Vorrichtung oder einem Gurt angebracht sein. Dies bietet den Vorteil eines einfachen Aufbaus.
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Bei typischen Ausführungsformen ist die Ausgabeeinrichtung oder das Element zur Ausgabe der Warnung an einem Armband oder einer Uhr angebracht oder in einer Uhr integriert. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung einen Sender und eventuell einen Empfänger, um ein Triggersignal zum Auslösen der Warnung über Funk von der Kontrolleinheit oder dem Sensor an die Ausgabeeinrichtung oder das Element zu senden, oder um das Triggersignal eine andere Funk-fähige Einrichtung als Ausgabeeinrichtung, wie beispielsweise ein Mobiltelefon oder einen Computer zu übermitteln. Bei einer Übermittlung an ein Mobiltelefon oder einen Computer als Ausgabeeinrichtung der Warnung geben diese Geräte jeweils eine Warnung aus, beispielsweise das Mobiltelefon über einen bestimmten Ton. Eine einfache Möglichkeit ist eine Übermittlung des Triggersignals per Kabelverbindung von der Kontrolleinheit zu einem Element, welches die Warnung ausgibt.
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Bevorzugt umfasst der Sensor einen Lagesensor, einen Neigungssensor, einen Beschleunigungssensor, einen Dehnmesssensor, insbesondere einen Dehnmessstreifen, oder einen Reedkontakt. Ausdrücklich umfasst von der Erfindung sind jeweils ein Anordnen einer Mehrzahl der oben genannten Sensoren oder Kombinationen der genannten Sensoren. Eine Mehrzahl bietet den Vorteil einer genaueren Erfassung, l eine Kombination bietet den Vorteil einer Erfassung verschiedener physikalischer Größen, um die Haltung des Rückens genauer einschätzen zu können.
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Ein Neigungssensor erfasst vorzugsweise die Abweichung von einer Sollposition. Bei typischen Ausführungsformen wird bei einem Überschreiten einer bestimmten, definierten Grenze ein Kontakt ausgelöst. Dies bietet den Vorteil, dass die Ausgabeeinrichtung auch unmittelbar an den Sensor angeschlossen werden kann. Eine weitere Zwischenverarbeitung des Signals ist nicht zwingend erforderlich, da der Neigungssensor mit dem integrierten Kontakt unmittelbar mit dem Element zur Ausgabe der Warnung verbunden sein kann, um einen einfachen Aufbau zu erhalten.
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Als Sensor werden bei bevorzugten Ausführungsformen Dehnmesssensoren, insbesondere Dehnmessstreifen oder Piezoelemente eingesetzt. Die Dehnmesssensoren können unmittelbar auf der Haut der Person anbringbar sein oder auf einem Gurt angebracht sein. Liegt eine Fehlhaltung vor, wird die Länge des Gurtes geändert, so dass ein auf dem Gurt angeordneter Dehnmessstreifen seinen Widerstand ändert. Diese Widerstandsänderung kann durch die Kontrolleinheit erfasst und ausgewertet werden, um eine potentiell schädliche Haltung zu erfassen. Wird der Dehnmessstreifen unmittelbar auf der Haut angeordnet, wird der Dehnmessstreifen unmittelbar in seiner Länge verändert.
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Ein Gurt der Vorrichtung ist vorzugsweise als Schultergurt ausgebildet, um ein einfaches Anlegen zu ermöglichen. Auch Gurte, die von der Hüfte ausgehend zu den Schultern zu spannen sind, bieten Vorteile, um so z.B. Fehlhaltungen des unteren Rückenbereichs/Lendenwirbelbereichs als auch der Brustwirbelsäule zu erkennen.
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Reedkontakte bieten den Vorteil eines einfachen Aufbaus. Beschleunigungssensoren bieten den Vorteil, dass Bewegungen des Rückens genauer ausgewertet werden können. Besondere Vorteile bieten Lagesensoren, zu denen Neigungssensoren und Reedkontakte zählen, in Kombination mit Beschleunigungssensoren, um ein Bewegungsprofil des Rückens zu erfassen.
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Bevorzugte Vorrichtungen umfassen einen Gurt, welcher zur Anlage an einem Rücken geeignet ist. Der Gurt bietet den Vorteil, dass an dem Gurt Einrichtungen der Vorrichtung, bspw. der Sensor, die Kontrolleinheit oder die Ausgabeeinheit einfach befestigt werden können und zur Nutzung der Vorrichtung die Vorrichtung an den Rücken angelegt wird. Typischerweise sind das Vibrationselement oder das Optikelement oder das Akustikelement an dem Gurt angeordnet, um ein wiederkehrendes kompliziertes Verkabeln bei Verwendung von Kabelverbindungen entbehrlich zu machen.
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Vorzugsweise sine in Sender und ein Empfänger vorgesehen, um den Sensor und die Kontrolleinheit oder die Ausgabeeinrichtung miteinander zu verbinden. So lässt sich der Verkabelungsaufwand minimieren.
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Vorzugsweise umfasst die Kontrolleinheit einen Speicher zum Abspeichern von Informationen, beispielsweise von Informationen des Sensors oder eines Bewegungsprofils. Vorteilhafterweise umfass die Kontrolleinheit eine Schnittstelle, um abgespeicherte Informationen auszulesen. Die Informationen können so an einem Rechner auswertet werden, um der Person weitere Hinweise zu einem verbesserten Verhalten in Bezug auf die Haltung des Rückens zu geben.
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Vorteilhafterweise sind die Kontrolleinheit oder der Sensor dazu eingerichtet, aus einer Bewegung Energie für die Versorgung der Vorrichtung mit Energie zu gewinnen. Vorzugsweise ist die Vorrichtung tragbar ausgebildet, um eine umfassende Rückmeldung über die Haltung der Person zu ermöglichen. Die Vorrichtung umfasst typischerweise einen Energiespeicher, bspw. Batterien oder Akkus. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind autark. So ist es möglich mit Bewegungssensoren, Dehnmesssensoren oder Piezoaktoren oder anderen Energielieferanten eine Energieversorgung zu gewährleisten, ggf. in Kombination mit einem Energiespeicher.
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Typische Ausführungsformen nehmen ausschließlich über die genannten Elemente oder die Ausgabeeinrichtung eine Rückmeldung zur Person vor. Dies bedeutet vorzugsweise, dass die Vorrichtung kein aktives Element umfasst, welches mechanisch auf die Haltung des Rückens unmittelbar Einfluss nimmt. Die Person soll so selbst aktiv werden und die Haltung korrigieren. Das hat einen Trainings- und Gewöhnungseffekt zur Folge, sodass die Person im Idealfall nach einer gewissen Zeit des Trainings auch ohne die Vorrichtung die richtige Haltung einnimmt.
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Ausführungsformen der Erfindung sind eingerichtet, zu erkennen, ob sich die Person in einem bestimmten Zeitraum zu wenig bewegt hat, insbesondere ob der Rücken nicht ausreichend bewegt wurde. Dies kann auch über die Kombination mit einer von Schrittzählern bekannten Vorrichtung erfolgen. Ein Vorteil ist, dass der Rücken durch Bewegung in der Regel weniger zu Fehlhaltungen neigt. Ein Erkennen eines Bewegungsmangels umfasst vorzugsweise ein Abspeichern von Informationen des Sensors, insbesondere eines Lage- oder Beschleunigungssensors. Für die ausreichende Bewegung wird die Kontrolleinheit typischerweise Träger- oder Personen-spezifisch programmiert, um eine verbesserte Behandlung zu erreichen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend werden an Hand von Zeichnungen Ausführungsbeispiele beschrieben, um die Erfindung zu erläutern. Die Zeichnungen zeigen:
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1: zeigt in einer schematischen, stark vereinfachten Ansicht ein Ausführungsbeispiel;
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2: zeigt ein Detail des Ausführungsbeispiels der 1 in einer schematischen Ansicht zur Funktionsdarstellung;
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3: ein weiteres Detail der Ausführungsform der 1 in einer geschnittenen schematischen Ansicht;
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4: eine schematische Darstellung der elektrischen Verschaltung des Ausführungsbeispiels der 1;
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5: ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung; und
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6 und 7: Skizzen, welche Anbringungsmöglichkeiten für Sensoren der Ausführungsbeispiele der 1 und 5 zeigen.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen werden für gleiche oder ähnliche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Die entsprechenden Teile werden nicht für jede erneut vollständig beschrieben, vielmehr wird aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Beschreibungen zu den anderen Figuren verwiesen.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Verbesserung oder Überwachung der Haltung des Rückens einer Person. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Gurt 5, welcher dazu vorgesehen ist mit zwei Armschlaufen 7 und 8 zwischen den Armen über den Rücken der Person gespannt zu werden. An dem Gurt 5 sind ein Neigungsschalter 10 als erster Sensor und ein Reedkontakt 12 als zweiter Sensor mit zugehörigem Magneten 14 befestigt. Eine Energiequelle ist in dem Neigungsschalter 10 integriert, als Batterie ausgeführt und ebenfalls Teil der Vorrichtung 1. Die Armschlaufen 7 und 8 sind Teil des Gurtes 5.
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Der Neigungsschalter 10 ist mit einem ersten Vibrationselement 20 und der Reedkontakt 12 mit einem zweiten Vibrationselement 22 verbunden. Die Vibrationselemente 20, 22 bilden eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe einer Warnung an die Person, falls durch die Sensoren 10 und 12 eine Fehlhaltung detektiert wird. Die Warnung erfolgt in Form einer Vibration der Vibrationselemente 20, 22. Dabei wird das Vibrationselement 20 angesteuert, falls der Neigungsschalter 10 eine Fehlstellung registriert und der Reedkontakt 12 steuert das Vibrationselement 22, falls der Reedkontakt 12 eine Fehlstellung feststellt.
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Wird der Gurt 5 an den Rücken angelegt, kann der Neigungssensor 10 verwendet werden, um zu erkennen, ob der Rücken gerade, d.h. innerhalb bestimmter Grenzen aufgerichtet ist. Ist der Rücken dies nicht, wird durch ein Schließen eines Kontaktes des Neigungsschalters 10 (2) als besondere Form eines Lagesensors das Vibrationselement 20 angesteuert und mit Energie der Energiequelle versorgt, so dass an der linken Armschlaufe 7 eine Vibration auf die Person ausgeübt wird.
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Der Reedkontakt 12 kann zusammen mit dem Magneten 14 erkennen, ob der Gurt 5 gedehnt wird, wobei eine Dehnung des Gurtes 5 auf eingefallene Schultern hinweist. Entfernt sich auf Grund nach vorne geschobener Schultern der Magnet 14 über ein bestimmtes Maß von dem Reedkontakt 12, wird das Vibrationselement 22 mit Energie versorgt und erzeugt eine Vibration an der rechten Schlaufe 8, so dass die Person am rechten Arm eine Vibration spürt.
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In der 2 ist ein Detail des Ausführungsbeispiels der 1 in einer schematischen Ansicht zur Funktionsdarstellung gezeigt. Konkret zeigt die 2 den Neigungsschalter 10 in einer geschnittenen Ansicht, einmal in gerader Haltung links und einmal in geneigter Haltung rechts. Der Neigungsschalter 10 umfasst eine in einem Gehäuse 48 des Neigungsschalters 10 angeordnete Walze 50, welche bei einer Schiefstellung des Neigungsschalters 10 über eine Ebene 52 zu den offenen Enden eines zweiadrigen Kabels 54 rollt, so dass die Enden miteinander verbunden werden. Auf diese Weise wird bei Schiefstellung das Vibrationselement 20 mit Energie versorgt.
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In der 3 ist ein weiteres Detail der Ausführungsform der 1 in einer geschnittenen schematischen Ansicht gezeigt, nämlich der Reedkontakt 12 mit dem Magneten 14, links in einer geöffneten Stellung des Reedkontakts 12 bei ungedehntem Gurt 5 (1) und rechts in einer geschlossenen Stellung des Reedkontakts 12 bei gedehntem Gurt 5. Bei einer Dehnung des Gurtes 5 wird der Magnet 14 entlang der Richtung eines Pfeils 56 von dem Reedkontakt 12 entfernt und der Reedkontakt 12 schließt sich. Auf diese Weise wird das Vibrationselement 22 mit Energie versorgt und löst eine Vibration an der rechten Armschlaufe 8 aus.
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4 zeigt eine schematische Darstellung der elektrischen Verschaltung des Ausführungsbeispiels der 1. An der Energiequelle 58 sind zwei Stromkreise angeschlossen, wobei ein Stromkreis durch den Neigungsschalter 10 geschlossen werden kann und der andere Stromkreis durch den Reedkontakt 12 geschlossen werden kann. Zur Erklärung der Funktion wird auf die obige Beschreibung zu den 1 bis 3 verwiesen.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung. Die Vorrichtung der 5 umfasst mehrere Sensoren 100, welche als Reedkontakt, als Neigungsschalter, als Dehnmesssensor, als Lagesensor oder als Beschleunigungssensor ausgebildet sein können. Die Sensoren 100 sind jeweils mit einem Sender 110 verbunden. Die Sender 110m kommunizieren mit Empfängern 112, die mit einer Kontrolleinheit 120 verbunden sind. Die Sender 110 und Empfänger 112 sind geeignet, die Sensoren 100 drahtlos über elektromagnetische Wellen mit Energie zu versorgen, welche einer Energiequelle 125 der Kontrolleinheit 120 entnommen wird.
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Über die Sender 110 und den Empfänger 112 übertragen die Sensoren 100 Informationen zu der Lage oder der Bewegung des Rückens oder des Rumpfes, auf welchen die Sensoren 100 angebracht sind, zu der Kontrolleinheit 120. Die Kontrolleinheit 120 vergleicht die übermittelten Informationen mit Grenzwerten, welche in einem Speicher 130 der Kontrolleinheit 120 abgespeichert sind. Die Grenzwerte wurden individuell für die Person festgelegt, um eine Rücken-schonende Haltung zu gewährleisten oder eine Rücken-schädigende Haltung zu vermeiden. Wird einer der Grenzwerte überschritten, erfolgt eine Warnung über eine Ausgabeeinheit 140, welche an der Kontrolleinheit 120 angeschlossen ist. Die Ausgabeeinheit 140 umfasst ein Vibrationselement 141, ein Optikelement 142 und ein Akustikelement 143, um einer Person die Wahl zu lassen, wie sie gewarnt werden möchte. Eine entsprechende Einstellmöglichkeit ist an der Kontrolleinheit 120 vorgesehen.
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Die Kontrolleinheit ist weiterhin dazu eingerichtet, die Lage des Rückens über die Sensoren über einen längeren Zeitraum zu überwachen und kann auch programmiert werden, um bei einer längeren Phase, während welcher der Rücken nicht bewegt wird, eine Warnung auszugeben. Eine entsprechende Warnung unterscheidet sich dabei vorzugsweise von einer Warnung vor einer falschen Haltung, beispielsweise dadurch, dass in einem Fall eine akustische und sonst eine optische Warnung ausgegeben wird. Zur Überwachung des längeren Zeitraums kann die Kontrolleinheit dazu programmiert werden, Informationen der Sensoren in dem Speicher abzulegen.
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Die Kontrolleinheit 120 nutzt den Speicher 130, um Informationen zu speichern. Diese Informationen können über eine Schnittstelle 150 ausgelesen werden und ermöglichen eine Überprüfung der Haltung des Rückens über einen längeren Zeitraum.
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6 und 7 zeigen Skizzen, welche Anbringungsmöglichkeiten für Sensoren 100 der Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen. Die Sensoren 100 können beispielsweise als Reedkontakt, als Neigungsschalter, als Lagesensor, als Dehnmesssensor oder als Beschleunigungssensor ausgebildet sein.
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In der 6 ist einer der Sensoren 100 an einem Armband 210 angeordnet. Weitere Sensoren 100 sind an einem Gurt 220 angeordnet, welcher über eine Schulter gelegt ist. Ein Halsband 230 kann ebenfalls verwendet werden, um einen Sensor 100 aufzunehmen. Die 7 zeigt weitere beispielhafte Anbringungsmöglichkeiten für Sensoren 100, beispielsweise an dem Nacken, der Schulter oder der Brust einer Person.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5876361 A [0003]
- US 3282264 A [0004]
