DE202023106884U1

DE202023106884U1 - Trainingsgerät

Info

Publication number: DE202023106884U1
Application number: DE202023106884.7U
Authority: DE
Original assignee: Btl Medical Dev A S; Btl Medical Developments AS
Current assignee: BTL MEDICAL DEVELOPMENT A.S., CZ
Priority date: 2022-12-06
Filing date: 2023-11-22
Publication date: 2024-01-15
Anticipated expiration: 2033-11-23
Also published as: WO2024121712A1; CZ309918B6; CZ2022510A3

Abstract

Trainingsgerät (100) zum Entlasten eines Subjekts während eines Trainings um bis zu mehr als 80% des Gewichts des Subjekts, wobei das Trainingsgerät (100) aufweist:- eine Kammer (501), die derart ausgebildet ist, dass sie einen Abschnitt des Körpers des Subjekts umfasst und einen Differenzgasdruck innerhalb der Kammer (501) gegenüber dem Umgebungsdruck aufrechterhält;- ein Lüftungssystem (102), das mit der Kammer (501) verbunden ist und die Einleitung von Gas in die Kammer (501) ermöglicht;- einen Gasüberwachungssensor (302), der mit dem Lüftungssystem (102) verbunden ist;- einen Sensor (203); und- eine zentrale Steuereinheit (104), die mit dem Lüftungssystem (102), dem Gasüberwachungssensor (302) und dem Sensor (203) verbunden ist.

Description

Technologiefeld
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Trainingsgerät und Trainingsmethoden, die Druckänderungen und Bewegungsanalysen nutzen.
Stand der Technik
Bestehende Fitnessgeräte wie Laufbänder oder Heimtrainer sind für den Betrieb bei atmosphärischem Luftdruck ausgelegt. Der Nachteil eines solchen Geräts oder einer solchen Methode bei der Rehabilitation kann jedoch darin bestehen, dass das Subjekt sein gesamtes Gewicht tragen muss. Gewichtsentlastungssysteme können den Subjekten viele Vorteile bieten, wie z. B. eine verbesserte Mobilität und Muskelkraft. Ein Subjekt, das an Bewegungsstörungen leidet, benötigt möglicherweise eine Behandlung, bei der die Belastung reduziert wird.
Bestehende Systeme können einen Rahmen mit Gurten enthalten und entlasten den Patienten, der darin hängt - durch Kraft von oben. Diese Lösung ist jedoch für die Patienten sehr unangenehm, was die Qualität der Übung/Therapie mindert, und es ist auch schwierig, solche Geräte während der Therapie selbst zu bedienen.
Bestehende Systeme, die einen Überdruck im Inneren des Sacks verwenden, bieten keine ausreichende Entlastung, haben eine unzureichende Variabilität bei den Optionen für Druckveränderungen innerhalb der Kammer und sind nicht sicher, langfristig haltbar oder haben begrenzte therapeutische Optionen.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die Behandlung eintönig werden kann und das Subjekt zusätzliche Motivation zum Training benötigt. Die Motivation wird in der Regel durch die Anzeige der Gesamtdistanz, der Geschwindigkeit oder der Zeit der Therapie gewährleistet. Diese Parameter sind jedoch möglicherweise nicht ausreichend.
Daher besteht ein Bedarf an neuen Methoden und Geräten, die Lösungen für die oben genannten Probleme bieten. Die vorliegende Erfindung erfüllt diesen Bedarf.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Trainingsgerät zur Entlastung eines Subjekts während des Trainings ist vorgesehen, wobei das Trainingsgerät eine Kammer, eine Trainingseinrichtung, ein Lüftungssystem, eine Steuereinheit und mindestens einen Sensor umfasst. Die Kammer umfasst mindestens einen Gaseinlass und ist so beschaffen, dass sie einen Teil des Körpers des Subjekts umschließt und einen Differenzdruck des Gases in der Kammer gegenüber dem Umgebungsdruck aufrechterhalten kann. Die Trainingseinrichtung ist zumindest teilweise in der Kammer angeordnet und kann mit dem Subjekt interagieren, während ein Teil des Körpers des Subjekts in der Kammer eingeschlossen/eingefasst ist. Das Lüftungssystem muss mit mindestens einem Gaseinlass verbunden sein und den Eintritt von Gas in die Kammer ermöglichen. Die Steuereinheit kommuniziert mit mindestens einem Sensor und dem Lüftungssystem und verwendet das Lüftungssystem, um während des aktiven Betriebs die Menge des in die Kammer eingeleiteten Gases über die Zeit gemäß einer Kalibrierungskurve zu steuern. Das Trainingsgerät ermöglicht es, das Subjekt um einen Entlastungswert von bis zu mehr als 80 % seines Gewichts zu entlasten, und der Kalibrierungsprozess umfasst mindestens eine erste und eine zweite Phase. In der zweiten Phase wird die Gasmenge, die der Kammer im Laufe der Zeit zugeführt wird, im Vergleich zu der Gasmenge, die der Kammer in der ersten Phase zugeführt wird, reduziert.
In einem anderen Aspekt ermöglicht das Trainingsgerät die Entlastung der Person während des Trainings, wobei das Trainingsgerät eine Kammer, eine Trainingseinrichtung, ein Lüftungssystem, eine Steuereinheit, mindestens einen Sensor und einen oder mehrere Riemen umfasst, die am Körper des Subjekts (z. B. durch einen Gurt) oder an der Kleidung des Subjekts angebracht oder damit funktionell verbunden sind. Ein oder mehrere Gurte können zu mehr Komfort und Sicherheit in der Therapie führen.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Trainingsgeräte und -methoden ein virtuelles Motivationssystem enthalten können, das dem Subjekt visuelle oder auditive Reize bietet. Das virtuelle Motivationssystem kann eine virtuelle Darstellung des Subjekts als Avatar in einer virtuellen Umgebung umfassen, wobei der Avatar verschiedene Arten von Aktionen in Übereinstimmung mit der Bewegung des Subjekts ausführen kann.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Trainingsgeräte und -methoden eine Bewegungsanalyse umfassen können. Für die Bewegungsanalyse können verschiedene Arten von Sensoren verwendet werden. Die Sensordaten können zur Steuerung von Trainingsgeräten, Fitnessgeräten und/oder zur Anzeige auf dem Bildschirm verwendet werden.
Verdeutlichung der Zeichnungen

1 ist ein Diagramm des Trainingssystems.
2 ist ein Diagramm des Trainingsgeräts.
3 ist ein Diagramm des Lüftungssystems.
4 ist ein Diagramm des virtuellen Motivationssystem.
5A-5H sind Diagramme der Trainingsgeräte.
6A ist ein Diagramm des Trainingsgeräts mit einem elastischen Gewebe.
Die zeigen eine schematische Darstellung des Dichtungsverschlusses.
7A-D sind Diagramme des Trainingsgeräts mit einer Kammer.
8 ist eine Darstellung der Kalibrierungskurve.
Die 9A-9C sind Diagramme des Verriegelungssystems.

Beispiele für die Durchführung der Erfindung
Die hier beschriebenen Methoden und Geräte können unter anderem für Rehabilitation, Bewegungsanalyse, Gewichtsreduzierung, Sporttraining, Palliativbehandlung und Verbesserung des Körperbildes eingesetzt werden. Die Methoden und Geräte können von Menschen mit verschiedenen körperlichen Behinderungen und Beeinträchtigungen oder von Menschen, die ihre körperlichen Fähigkeiten verbessern wollen, genutzt werden. Die Methoden und Geräte können auch zu ästhetischen Zwecken eingesetzt werden, z. B. zur Behandlung von Fettablagerungen, Fettreduktion, Behandlung von Muskeln, Bindegewebe, geschwollenen Beinen, Krampfadern, Cellulite sowie zur Entfernung von Kollagen, Entfernung von Elastin, Ablagerung von Elastin, Ablagerung von Kollagen, Behandlung von Falten, Behandlung von Dehnungsstreifen, Verbesserung der Sauerstoffversorgung, Beschleunigung des Stoffwechsels, Verbesserung des lonentransports, Konturierung des Rumpfes und/oder Verringerung des Umfangs des Rumpfes.
Das Gerät kann ein Trainingsgerät umfassen, das eine Kammer mit einer Trainingseinrichtung aufweist, die sich zumindest teilweise in der Kammer befindet. Die Gasmenge in der Kammer kann durch den Betrieb eines Lüftungssystems mit einem oder mehreren Einlässen und/oder Auslässen verändert werden. Das Trainingsgerät kann zur Rehabilitation, zur Verbesserung der körperlichen Fähigkeiten und Leistungen, zur Verbesserung der ästhetischen Qualitäten und/oder zur Ausübung einer sportlichen Aktivität durch das Subjekt eingesetzt werden.
Mit Bezug auf 1 kann das Trainingsgerät 100 eine Trainingseinrichtung 101, ein Lüftungssystem 102, ein virtuelles Motivationssystem 103, eine zentrale Steuereinheit 104 und/oder eine Benutzerumgebung 105 umfassen. Die zentrale Steuereinheit 104 kann aus einem Mikroprozessor, einer Leiterplatte, einem Personal Computer (PC) und/oder einem Mikrocontroller bestehen. Die zentrale Steuereinheit 104 kann auch einen Speicher enthalten. Die zentrale Steuereinheit 104 kann beispielsweise, aber nicht ausschließlich, mit der Benutzerumgebung 105, der Trainingseinrichtung 101, dem virtuellen Motivationssystem 103 und/oder dem Lüftungssystem 102 kommunizieren.
Die Benutzerumgebung 105 kann einem Subjekt und/oder einem Bediener Daten zur Verfügung stellen, zum Beispiel in Form eines akustischen Signals und/oder eines visuellen Signals. Die Benutzerumgebung 105 kann von einem Bediener oder einem Subjekt bedient werden. Das Subjekt kann ein Mensch oder ein Tier sein. Der Bediener kann eine qualifizierte medizinische Fachkraft oder ein Trainer sein. Die Benutzerumgebung 105 kann eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle, wie z.B. eine Tastatur, einen Joystick, einen Hebel, eine Taste, ein Touchpad und andere, umfassen. Die Benutzerumgebung 105 kann mit der Trainingseinrichtung 101, dem Lüftungssystem 102, der zentralen Steuereinheit 104 und/oder dem virtuellen Motivationssystem 103 kommunizieren. Das Lüftungssystem 102, das die Zufuhr und/oder den Auslass/die Abfuhr von Gas in der Nähe der Trainingseinrichtung 101 steuert, kann eine Entlastung des Subjekts ermöglichen.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Trainingseinrichtung 101, die mindestens eine Antriebseinheit 201, ein Positionierungselement 202 und/oder einen Sensor 203 umfassen kann. Die Trainingseinrichtung 101 kann zum Beispiel ein Laufband, ein Heimtrainer, ein Rudergerät, ein Stepper, ein Ellipsentrainer, eine Treppenmaschine und/oder ein Gleitgerät sein. Die Trainingseinrichtung 101 kann zur Rehabilitation, zur Verbesserung der körperlichen Fähigkeiten und Leistungen und/oder zur Durchführung einer sportlichen Tätigkeit verwendet werden. Die Antriebseinheit 201 kann eine unterstützende Bewegung und/oder einen Widerstand für mindestens einen Teil der Trainingseinrichtung 101, wie z.B. ein Laufband und/oder Pedale, bereitstellen. Die von der Antriebseinheit 101 gelieferte Hilfsbewegung kann die Eigenbewegung des Subjekts unterstützen. Zum Beispiel bei einem Fahrradergometer kann die Antriebseinheit 201 (z.B. der Motor) die Pedale bewegen, während das Subjekt langsam wieder zu Kräften kommt. Nach einem anderen Beispiel kann die Antriebseinheit 201 (z. B. der Motor) im Falle eines Lauf- oder Gehbandes das Band bewegen. Die Trainingseinrichtung kann eine Interaktion mit dem Subjekt ermöglichen, während ein Teil des Körpers des Subjekts in der Kammer eingeschlossen ist.
Das Positionierungselement 202 kann verwendet werden, um den Raum/die Position der Trainingseinrichtung 101 an die Bedürfnisse des Bedieners und/oder des Subjekts anzupassen. Die Positionierung kann durch die Verbindung der Trainingseinrichtung 101 mit mindestens einem unabhängig betätigten Positionierungselement 202 erfolgen. Das Positionierungselement 202 kann mit einem Verriegelungssystem 901 in Verbindung stehen. Die Positionseinstellung kann einen automatischen elektronischen Verriegelungsmechanismus umfassen.
Das System kann mindestens einen Sensor 203 enthalten, bei dem es sich um einen Strömungs-, Kraft-, Sicht-, Tast-, Rotations-, Temperatur-, Druck-, Ultraschall-, Wirbel-, mechanischen, elektromagnetischen, Turbinen-, Gewichts-, Geräusch-, Inertial- und/oder Gasüberwachungssensor handeln kann. Der Sensor 203 kann einen Analog-Digital-Wandler, einen Sender und/oder einen Empfänger enthalten. Der Sensor 203 kann Daten für die Bewegungsanalyse liefern, indem er mit der zentralen Steuereinheit 104 kommuniziert, z.B. über eine drahtgebundene oder drahtlose Übertragung.
Der Sensor 203 kann ein Kraftsensor sein. Ein Kraftsensor (z.B. Kraftmesser, hydraulischer, pneumatischer, piezoelektrischer Kraftmesser, und/oder ein Dehnungsmessstreifen) kann Daten über eine Kraft (z. B. Masse, Druck) liefern, die z. B. von einem Subjekt oder einem Gas von oben in einer Richtung senkrecht zu einer durch die Längsachse 511 der Vorrichtung und die Querachse 512 der Vorrichtung definierten Ebene oder auf die Unterseite der Laufbandplattform 505 ausgeübt wird. Der Kraftsensor kann verwendet werden, um das Gewicht des Subjekts zu messen, während ein Teil des Körpers des Subjekts in der Kammer 501 eingeschlossen ist und wenn Druckänderungen durch das Lüftungssystem 102 induziert werden. Die Daten des Kraftsensors können zur Erstellung einer Kalibrierungskurve verwendet werden. Das Trainingsgerät 100 kann 1 bis 10 Kraftsensoren oder 1 bis 5 Kraftsensoren oder 4 Kraftsensoren enthalten. Ein oder mehrere Kraftsensoren können an verschiedenen Stellen angebracht werden, zum Beispiel in vier Ecken an der Unterseite der Laufbandplattform 505 und/oder des sich bewegliches Bandes 504. Ein visueller Sensor (z.B. eine Kamera, ein optischer Sensor) kann Daten liefern, die z.B. die Bewegung und/oder die Temperatur eines beliebigen Körperteils des Subjekts betreffen.
Ein taktiler Sensor (z.B. eine Elektrode) kann z.B. Herzfrequenz, Atmung, Elektromyographie, Schwitzen, Körperzittern und/oder tensomyographische Daten liefern.
Der Rotationssensor kann z.B. Daten über die Bewegung mindestens eines Teils des Boosters liefern, und die Daten können zur Berechnung einer Geschwindigkeit, einer verfolgten Strecke, eines Winkels, einer Winkelgeschwindigkeit und/oder einer Durchschnittsgeschwindigkeit verwendet werden.
Der Ultraschallsensor kann zum Beispiel Daten über die Nähe des Körpers des Subjekts zur Kammerwand liefern.
Der Geräuschsensor kann z. B. Daten über die Geräuschentwicklung des Trainingssystems liefern.
Inertialsensoren (z. B. Gyroskop, Beschleunigungsmesser, Magnetometer) können Daten über die Körperposition, das den Körper umgebende Magnetfeld und/oder Winkelbewegungen liefern.
Die vom Sensor gelieferten Daten können über einen Analog-Digital-Wandler und/oder eine zentrale Steuereinheit 104 übermittelt werden, die die Daten filtern und/oder verstärken, beliebige Parameter anwenden, die Daten speichern und/oder in den Speicher laden und/oder die Daten auf der Benutzerumgebung 105 anzeigen kann.
Die Daten eines Sensors können in Verbindung mit den Daten eines anderen Sensors verwendet werden.
3 zeigt ein Diagramm eines Lüftungssystems 102, das einen Lüfter 301 und/oder einen Gasüberwachungssensor 302 enthalten kann.
Der Gasüberwachungssensor 302 kann Daten über die Geschwindigkeit und/oder die Menge des in die und/oder aus der Kammer strömenden Gases liefern. Der Gasüberwachungssensor kann Daten über den Gasfluss (z. B. Gasflussgeschwindigkeit, Gasvolumenstrom, Gasmassenstrom), die Gastemperatur, die Konzentration mindestens eines Gases, die Gasionisierung und/oder die Gasfeuchtigkeit liefern. Der Gasüberwachungssensor 302 kann ein Durchflusssensor, ein Temperatursensor, ein Konzentrationssensor, ein chemischer Sensor und/oder ein photonischer Sensor sein. Die vom Gasüberwachungssensor 302 gelieferten Daten können in Verbindung mit den Daten eines anderen Sensors verwendet werden, z. B. mit den von Kraftsensoren gelieferten Gewichtdaten. Der Gasüberwachungssensor 302 kann mit dem Lüfter 301, der zentralen Steuereinheit 104, der Trainingseinrichtung 101 und/oder der Benutzerumgebung 105 in Verbindung stehen.
Der Durchflusssensor kann Gasfluss-Daten (z. B. Gasflussgeschwindigkeit, Gasvolumenstrom, Gasmassenstrom) liefern. Diese Daten können z. B. in Kombination mit Daten von mindestens einem Kraftsensor (z.B. das gemessene Gewicht des Subjekts in der Kammer, die gemessene Entlastung des Subjekts in der Kammer oder die gemessene Belastung des Kraftsensors) beispielsweise verwendet werden, um das Gerät zu kalibrieren, eine Kalibrierungskurve zu bestimmen, die optimale Menge des in der Kammer vorhandenen Gases zu ermitteln, eine ausreichende Gaszufuhr in die Kammer zu bestimmen, eine ausreichende Gasabfuhr aus der Kammer zu bestimmen oder plötzliche, unerwünschte Änderungen des Kammerdrucks im Zusammenhang mit der Bewegung des Subjekts und/oder Gasleckagen zu ermitteln. Der Durchflusssensor kann beispielsweise ein Volumensensor (z. B. Turbinen-, Schaufel-, Trommel- oder Ovalradsensor), ein Querschnittssensor (z. B. Geschwindigkeitssonde, Venturirohr, Staurohr, Kapillare, Messknie), ein Sensor mit variablem Querschnitt (z. B. Rotameter), ein thermoelektrischer Sensor (z. B. thermoelektrisches Anemometer, Kalorimeter, Membransensor), ein Ultraschallsensor, ein Wirbelsensor und/oder ein Coriolis-Sensor sein.
Ein oder mehrere Gasüberwachungssensoren 302 können sich am Einlass des Lüftungssystems 102, am Auslass des Lüftungssystems 102 und/oder innerhalb des Lüftungssystems 102 (z.B. an einem Strömungskanal, durch den Gas innerhalb des Belüftungssystems 102 strömt) befinden und zur Bestimmung des Gasflusses (z. B. Gasflussgeschwindigkeit, Gasvolumenstrom, Gasmassenstrom) durch das Lüftungssystem 102 verwendet werden.
Das Lüftungssystem 102 kann eine Druckänderung im Trainingsgerät 100 bewirken. Der Lüfter 301 kann einen Antrieb enthalten. Der Antrieb kann einen Elektromotor mit einem einphasigen, zweiphasigen und/oder dreiphasigen elektrischen Erreger umfassen. Der Antrieb kann außerdem einen zugehörigen Wechselrichter mit variabler und/oder nicht variabler Frequenz umfassen. Durch das Vorhandensein eines Wechselrichters kann der Lüfter 301 mit der für die Entlastung des Subjekts erforderlichen Leistung betrieben werden. Die Entlastung des Subjekts ist charakterisiert/gekennzeichnet durch den Entlastungswert X%, d.h. die Reduzierung des Körpergewichts des Subjekts in der Kammer von 100% des Körpergewichts auf 100% - X% des Körpergewichts. Diese Konfiguration kann den hohen Geräuschpegel beim Betrieb des Lüfters 301 reduzieren. Der Betrieb des Lüfters 301 und/oder des Lüftungssystems 102 kann von der zentralen Steuereinheit 104 gesteuert werden, zumindest teilweise oder ganz nach den vom Gasüberwachungssensor 302 und/oder vom Sensor 203 erhaltenen Daten, entweder automatisch, nach den Bedürfnissen des Bedieners, nach den Bedürfnissen des Subjekts oder nach einer Kombination von beidem.
Das Lüftungssystem 102 kann einen oder mehrere Auslässe und/oder Einlässe umfassen. Das Lüftungssystem 102 kann ferner mindestens einen Strömungskanal umfassen, um ein Fließen/Strömen des Gases innerhalb des Lüftungssystems zu ermöglichen. Die Auslässe und/oder Einlässe können mindestens einen Strömungskanal für den Gasfluss, mindestens einen Lüfter 301 und/oder mindestens einen Gasüberwachungssensor 302 umfassen. Der Gasüberwachungssensor 302 kann ein Durchflusssensor sein. Die Einlässe und/oder Auslässe können mindestens einen Einlass zu und/oder mindestens einen Auslass von dem Trainingsgerät 100 und/oder mindestens einen Einlass zu und/oder Auslass von der Kammer umfassen. Der Strömungskanal kann mindestens einen Strömungskanal im Trainingsgerät 100 und/oder in der Kammer 501 umfassen.
Die Daten über die Gasgeschwindigkeit und/oder das Gasvolumen (z.B. Daten von dem Gasüberwachungssensors 302) können verwendet werden, um die Differenz zwischen der Gaszufuhr (z.B. Gasflussgeschwindigkeit, Gasvolumenstrom oder Gasmassenstrom) in das Trainingsgerät 200 und dem Gasabfluss (z.B. Gasflussgeschwindigkeit, Gasvolumenstrom oder Gasmassenstrom) aus dem Trainingsgerät 100 zu berechnen. Daten von dem Gasüberwachungssensor, z. B. einem Durchflusssensor, können zur Kalibrierung des Geräts verwendet werden. Anhand der Daten von dem Strömungssensor kann die Leistung des Lüftungssystems 102 und/oder die Lüfter 301 gesteuert werden.
Einige der vom Gasüberwachungssensor 302 im Auslass des Lüftungssystems 102 gelieferten Daten können verwendet werden, um plötzliche unerwünschte Druckänderungen festzustellen, die z. B. mit der Bewegung des Subjekts und/oder der Undichtigkeit der Kammer zusammenhängen. Jede gemessene Gasleckage kann dann durch die Zufuhr von zusätzlichem Gas über den Einlass kompensiert werden. Die Daten über die Luftfeuchtigkeit können zur Steuerung von Lüftern verwendet werden, die Gas in das und/oder aus dem Trainingsgerät 100 ziehen und so für den Abtransport von Feuchtigkeit, z. B. durch Schwitzen des Subjekts, sorgen. Eine solche Konfiguration kann die Probleme einiger moderner Geräte lösen, bei denen ein Drucksensor verwendet wird. Drucksensoren nach dem Stand der Technik können durch die Gasveränderung selbst oder durch die Bewegung des Subjekts falsch beeinflusst werden und/oder haben eine langsame Ansprechzeit. Drucksensoren können auch empfindlich auf Feuchtigkeit reagieren und langfristig weniger stabil sein. Der Durchflusssensor kann unabhängig von der Kalibrierung arbeiten, was zur Gerätesicherheit und zu besseren Therapieergebnissen beitragen kann.
Das Lüftungssystem kann ein oder mehrere Heiz- und/oder Kühlelemente umfassen. Die Temperatur des Gases kann vor und/oder nach dem Eintritt in die Kammer variieren. Zu den Heiz- und/oder Kühlelementen können thermoelektrische Vorrichtungen gehören. Darüber hinaus kann das Lüftungssystem einen Gasfilter am Einlass und/oder Auslass enthalten.
Das Therapieverfahren kann die Erkennung und/oder Messung von Änderungen des Gasflusses oder der Leistung des Lüfters 301 umfassen. Solche Messungen können mit gemessenen Druckänderungen verbunden sein. In einem Aspekt kann eine solche Messung Informationen über erwartete oder vorhergesagte Druckänderungen liefern. In einem weiteren Aspekt kann die Erfassung und/oder Messung des geänderten Gasflusses oder der geänderten Leistungsabgabe des Lüfters 301 zur Steuerung des Drucks in der Kammer verwendet werden.
Das Lüftungssystem 102 kann eine oder mehrere Pumpen und/oder Kompressoren umfassen. Der maximale Enddruck am Auslass des Lüftungssystems kann von 20 mbar bis 1000 mBar oder von 45 mbar bis 900 mbar oder von 45 mbar bis 850 mbar oder von 20 mbar bis 200 mbar betragen. Das Verdichtungsverhältnis zwischen Einlass und Auslass des Gases kann im Bereich von 5 bis 20, 7 bis 15 oder 11 bis 13 liegen. Der Volumenstrom des Gases am Einlass, Auslass oder innerhalb des Lüftungssystems 102 kann zwischen 0,1 m³/min bis 100 m³/min, oder 0,5 m³/min bis 75 m³/min oder von 1 m³ bis 50 m³ sein. Die Gasflussgeschwindigkeit kann zwischen 0,1 m/s und 100 m/s, 0,5 m/s und 75 m/s oder 1 m/s und 50 m/s liegen.
Der Gasfluss kann mit einem oder mehreren Gasüberwachungssensoren 302 gemessen werden. Der Gasfluss kann durch den Gasüberwachungssensor 302 am Auslass des Lüftungssystems 102 und/oder am Eingang der Lüftungssystems 102 gemessen werden. Der Gasfluss kann auch innerhalb des Lüftungssystems oder an anderer Stelle des Trainingsgeräts 100 gemessen werden, zum Beispiel in einem Strömungskanal. Das Trainingsgerät 100 kann einen Gasüberwachungssensor 302 am Einlass des Lüftungssystems 102 und ein Lufttrocknungssystem/Entfeuchtungssystem innerhalb des Trainingsgeräts 100, zur Verringerung der Feuchtigkeit, die z.B. aus dem Schweiß eines Subjekts besteht, umfassen. Die Pumpe und/oder der Kompressor können mit Drehzahlen zwischen 500 U/min und 6000 U/min oder zwischen 1000 U/min und 4000 U/min laufen. Die Leistung des Lüftungssystems kann im Bereich von 0,1 kW bis 5 kW oder im Bereich von 0,5 kW bis 4 kW oder im Bereich von 1 kW bis 3 kW oder im Bereich von 1,5 kW bis 2,2 kW liegen. Der Wirkungsgrad des Lüftungssystems kann zwischen 0 und 99 % oder zwischen 30 und 99 % liegen.
Ein Gasüberwachungssensor 302 (z. B. ein Durchflusssensor, ein Temperatursensor, ein Drucksensor, ein Konzentrationssensor) kann Daten über den Gasfluss (z. B. Gasflussgeschwindigkeit, Gasvolumenstrom, Gasmassenstrom) durch das Lüftungssystem (einschließlich Einlass und/oder Auslass), die Gastemperatur, die Konzentration mindestens einer Gaskomponente und/oder die Gasfeuchtigkeit liefern.
4 zeigt schematisch ein beispielhaftes virtuelles Motivationssystem 103 mit einem Prozesselement 401 und/oder einem für den Menschen wahrnehmbaren Output 402. Das Prozesselement 401 kann ein Signal vom Sensor 203, Gasüberwachungssensor 302 und/oder von einer zentralen Steuereinheit 104 empfangen und ihn als audiovisuellen Output, Spiel und/oder virtuelle Realität verarbeiten. Das Prozesselement 401 kann Teil der zentralen Steuereinheit 104 sein. Das Prozesselement kann aus einem Mikroprozessor, einer PCT-Leiterplatte und/oder einem Stecker bestehen. Der für den Menschen wahrnehmbare Output 402 kann ein audiovisuelles Gerät, ein Lautsprecher, ein Bildschirm, ein Touchscreen, ein Fernseher, ein Monitor, eine LED-Anzeige, ein persönliches Anzeigegerät, ein Tablet und/oder eine Projektionsfläche sein. Vom Menschen wahrnehmbare Outputs können Teil der Benutzerumgebung 105 sein. Die Output-Arten können kombiniert werden.
Das virtuelle Motivationssystem 103 kann Motivation in Form von z.B. visuellem Output, akustischem Output, mechanischem Output und/oder Kombinationen davon liefern/bereitstellen. Es kann für das Subjekt motivierend sein, wenn Informationen über die Therapie, seine Bewegung, die Bewegungsgeschwindigkeit, die Schwerpunktlage, die Schrittlänge, die Schrittweite, die Therapiedauer und andere Informationen über den Output des virtuellen Motivationssystems 103 kommuniziert werden. Die Informationen können in Form eines Diagramms angezeigt werden. Für das Subjekt kann es motivierend sein, wenn seine Leistung am Output eines virtuellen Motivationssystems 103 in Form eines Avatars angezeigt wird, dessen Bewegungen mit denen des Subjekts synchronisiert sind.
Das Trainingsgerät 100 kann einen Sensor enthalten, der Daten über die Bewegungen des Subjekts liefert. Der Sensor kann mit der zentralen Steuereinheit 104, der Trainingseinrichtung 101, dem Lüftungssystem 102 und/oder der Benutzerumgebung 105 kommunizieren. Die zentrale Steuereinheit 104 kann einen visuellen Output oder einen akustischen Output, einen mechanischen Output und/oder eine Kombination davon bereitstellen, z.B. unter Verwendung einer Benutzerumgebung 105, die es dem Subjekt und/oder dem Bediener ermöglicht, Bewegungsinformationen zu erhalten und/oder eine Änderung der ausgeführten Bewegung und/oder eine Korrektur der Bewegung vorzunehmen. Ein solches Ergebnis kann dazu führen, dass das Subjekt weiter motiviert wird. Die Motivation kann auch in Form eines Spiels erfolgen. Das Gerät kann ein oder mehrere Spiele umfassen. Das Spiel kann sowohl von dem Subjekt als auch vom Operator an die Fähigkeiten des Subjekts angepasst werden. Der Schwierigkeitsgrad des Spiels kann sich im Verlauf der Therapie oder einer Reihe von Sitzungen ändern, z. B. kann der Schwierigkeitsgrad des Spiels erhöht werden, um die Motivation des Subjekts zu steigern. Der Schwierigkeitsgrad des Spiels kann z. B. durch die Zeit (Dauer des Spiels, Änderung der Häufigkeit) und/oder durch Änderung der Anzahl der Parameter im Spiel verändert werden (z. B. eine leichtere Version des Spiels enthält nur einen Parameter, z. B. die Schrittlänge, eine schwierigere Version kann dem Spiel einen weiteren Parameter hinzufügen, z. B. die Schrittfrequenz). Zu den Parametern können die Schrittfrequenz, die Schrittlänge, die Schrittbreite, die Schrittzeit, die Dauer der Schwungphase, die Dauer der Standphase, die Geschwindigkeit, die dynamischen Veränderungen der auf die quadratische Einheit ausgeübten Kraft, die maximal ausgeübte Kraft, die minimal ausgeübte Kraft, die auf jedes Bein ausgeübte Belastung, die zurückgelegte und/oder gelaufene Strecke, die von jedem Bein ausgeübte vertikale oder horizontale Kraft und/oder der Druckmittelpunkt gehören. Das Spiel kann sich zum Beispiel darauf konzentrieren, den Schwerpunkt des Subjekts auf dem visuellen Output eines virtuellen Motivationssystems darzustellen. Das Spiel kann auch darauf abzielen, das Subjekt zu motivieren, eine bestimmte Geschwindigkeit zu laufen. Das Spiel kann darauf abzielen, eine bestimmte Schrittlänge des Subjekts zu erreichen. Das Spiel kann darauf abzielen, eine bestimmte Schrittweite des Subjekts zu erreichen. Das Spiel kann darauf abzielen, eine bestimmte Gehfrequenz zu erreichen. Das Spiel kann darauf abzielen, eine bestimmte Dauer der aktiven Therapie zu erreichen. Das Spiel kann darauf abzielen, den Schwerpunkt des Subjekts auf einen bestimmten Punkt zu verlagern. Das Ziel und der Verlauf des Spiels können dem Subjekt mit Hilfe einer audiovisuellen Vorrichtung dargestellt werden.
In der Datenbank können Daten über die Therapie des Subjekts, die Bewegung des Subjekts, die Bewegungsgeschwindigkeit des Subjekts, die Schwerpunktlage des Subjekts, die Schrittlänge des Subjekts, die Schrittweite des Subjekts, die Therapiedauer des Subjekts und mehr gespeichert werden. Die Daten aus der Datenbank können genutzt werden, um das Subjekt zu motivieren bei der nächsten Therapie noch bessere Leistung zu erbringen.
5A zeigt einen Aspekt, bei dem das Trainingsgerät ein Laufband ist. Das Trainingsgerät 100 kann eine Kammer 501 umfassen, die durch die Wände 502 der Kammer 501 und den Boden 503 der Kammer definiert ist. Alternativ kann die Kammer 501 teilweise oder vollständig durch einen flexiblen Sack begrenzt sein. Die Trainingseinrichtung 101 kann zumindest teilweise innerhalb der Kammer 501 angeordnet sein. Das Lüftungssystem 102 kann mindestens einen Gaseinlass 507 für Gas in das Trainingsgerät 100 und mindestens einen Gasauslass 508 aus dem Trainingsgerät 100 umfassen. Das Lüftungssystem kann mindestens ein Ventil 514 umfassen, dass eine Gaszufuhr und -abfuhr zum und vom Trainingsgerät 100 ermöglicht.
Das Laufband kann ein bewegliches Band 504 umfassen, das mit der Laufbandplattform 505 verbunden ist, und mindestens eine Steuereinheit 204, die die Bewegung des beweglichen Bandes 504 aktiviert. Das Laufband kann in einigen Bereichen gekrümmt sein. Wahlweise kann das Laufband manuell durch die Schritte des Subjekts bewegt werden, so dass das Trainingsgerät 100 nicht die Steuereinheit 204 enthalten muss. In einigen Aspekten ist das Laufband ein omnidirektionales Laufband, das Bewegungen in jede Richtung erlaubt. Die Positionierungselemente 202 können mit den Ecken des Laufbandes, dem Kammerboden 503 und/oder den Wänden 502 der Kammer 501 verbunden sein. Das Laufband kann nur aus der Laufbandplattform 505, dem Rahmen, den Rollen, dem Getriebe und/oder der Antriebseinheit mit oder ohne Wechselrichter bestehen. Die Plattform des Laufbandes kann mindestens einen Stoßdämpfer enthalten, um die beim Betrieb des Laufbandes auftretenden Vibrationen zu eliminieren. Zwei gegenüberliegende Magnete können ein Beispiel für einen solchen Stoßdämpfer sein.
Ein bewegliches Band 504 kann mehrere Bandsegmente enthalten, die miteinander verbunden sind. Solche Segmente können z. B. Lamellen sein. Bandsegmente können aus jedem Material (z.B. Metall, Holz, Kunststoff) hergestellt werden. Wenn das Bandsegment eine Lamelle ist, kann die Länge der Lamelle der Länge eines menschlichen Fußes ähnlich sein. Die Länge des Bandsegments kann zwischen etwa 0,2 cm und etwa 45 cm oder etwa 0,5 cm und etwa 42 cm oder etwa 1 cm und etwa 40 cm betragen. Die Bandsegmente können jeden der oben beschriebenen Sensoren enthalten. Die Bandsegmente müssen nicht dieselbe Form und dieselbe Ebenheit haben. Solche Konfigurationen von Bandsegmenten können die Bewegung auf einer realistischen Oberfläche simulieren. In einem Aspekt können die Bandsegmente nach einem oder zwei Schritten des Subjekts eine unterschiedliche Ebenheit aufweisen. Unterschiedliche Ebenheit kann eine erhöhte Ausbeulung von ca. 10 % bis 50 % gegenüber dem benachbarten Bandsegment bedeuten. Das bewegliches Band 504 und/oder die Laufbandplattform 505 kann mindestens eine Unebenheit, zum Beispiel in Form einer Beule, aufweisen, die eine Unebenheit auf einer ansonsten im Wesentlichen glatten Oberfläche des beweglichen Bandes 504 und/oder oberhalb des beweglichen Bandes 504 in der Laufbandplattform 505 erzeugen kann. Eine Unebenheit, die aus elastischem oder starrem Material erzeugt wird, kann eine Simulation des realen Geländes liefern.
Der Sensor 203 (z. B. ein Kraftsensor) kann sich an der Unterseite der Laufbandplattform 505, in der Laufbandplattform 505, in den Wänden 502 der Kammer, an den Wänden 502 der Kammer, in Segmenten des sich bewegenden Bandes, in den Positionierungselementen 202, in dem flexiblen Sack 513, im Gaseinlass 507 oder Gasauslass 508, im Ventil 514 und/oder in der Steuereinheit 204 befinden. Die Trainingseinrichtung 101 kann mindestens einen oder mindestens vier Kraftsensoren an der Unterseite der Laufbandplattform aufweisen. Im weiteren Aspekt kann mindestens ein Kraftsensor unter dem Laufband angeordnet sein, beispielsweise unter den Positionierungselementen des Laufbandes. Zusätzlich kann der Kraftsensor am Körper des Subjekts, an den Schuhen des Subjekts und/oder in den Schuhen des Subjekts angeordnet sein. Der mit dem Schuh verbundene Sensor kann die Fersenbewegung oder den Gang erkennen oder messen. Der mit dem Schuh verbundene Sensor kann einen Kraftsensor, ein Widerstandsgerät und/oder einen mechanischen Sensor (z. B. einen Knopf und/oder eine Feder) umfassen.
Die Kammer 501 kann ein oder mehrere Auslassventile enthalten, die sich schließen, wenn der Druck in der Kammer auf mindestens 150 mbar, 100 mbar, 80 mbar, 75 mbar und/oder 70 mbar ansteigt.
5B zeigt einen weiteren Aspekt des Trainingsgeräts 100. Das Trainingsgerät 100 kann eine Kammer 501 umfassen, die von einem flexiblen Sack 513 begrenzt wird. Mindestens ein Gaseinlass 507 und mindestens ein Gasauslass 508 können innerhalb des flexiblen Sacks 513 angeordnet sein.
5C zeigt einen weiteren Aspekt des Trainingsgeräts 100. Das Trainingsgerät 100 kann eine Kammer 501 umfassen, die von einem flexiblen Sack 513 begrenzt wird. Mindestens ein Ventil 514, das für die Gaszufuhr und -abfuhr verwendet wird, kann in dem flexiblen Sack 513 angeordnet sein. Das Ventil 514 kann an der Seite des flexiblen Sacks 513 angeordnet sein.
5D zeigt einen weiteren Aspekt des Trainingsgeräts 100. Das Trainingsgerät 100 kann eine Kammer 501 umfassen, die von einem flexiblen Sack 513 begrenzt wird. Mindestens ein Ventil 514 für die Gaszufuhr und -abfuhr kann in der Steuereinheit 204 untergebracht sein.
5E zeigt einen weiteren Aspekt des Trainingsgeräts 100. Das Trainingsgerät 100 kann eine Kammer 501 umfassen, die von einem flexiblen Sack 513 begrenzt wird. Mindestens ein Ventil 514, das für die Gaszufuhr und -abfuhr verwendet wird, kann in dem flexiblen Sack 513 angeordnet sein. Das Ventil 514 kann auf der Oberseite des flexiblen Sacks 513 angeordnet sein.
5F zeigt einen weiteren Aspekt des Trainingsgeräts 100 in Kombination mit einem Mittel zur Sicherung der Position des Subjekts, wie z. B. einem Gurt 517 und einem Geschirr 515.
Das Trainingsgerät kann mindestens ein Mittel zur Sicherung der Position des Subjekts umfassen, z. B. einen Gurt 517 und/oder mindestens ein Geschirr 515. Das Geschirr 515 kann verwendet werden, um den einen oder die mehreren Gurte 517 am Körper des Subjekts zu befestigen. Der eine oder die mehreren Gurte 517 können elastisch sein. An einem Ende kann er außen an der Wand 502 der Kammer, außen am flexiblen Sack 513, innen an der Wand 502 der Kammer 501, innen am flexiblen Sack 513, am Kammerboden 503, an der Trainingseinrichtung 101, an der Steuereinheit 204 und/oder an einem anderen Teil des Trainingsgeräts 100 befestigt werden. Vor der Therapie kann das andere Ende des Gurtes 517 am Körper des Subjekts befestigt werden, z. B. am Rumpf, Bauch, an den Beinen, Armen und/oder am Becken. Das Gerät kann beispielsweise zwei, drei oder vier elastische Gurte 517 umfassen.
Der/das eine oder die mehreren Gurte 517 und/oder Geschirre 515 können reflektierende Teile aufweisen, wobei die Energiereflexion (z. B. IR-Licht, sichtbares Licht) Informationen über die Körperbewegung liefern kann. Die Lichtreflexion kann von einem Sensor erfasst und an eine zentrale Steuereinheit übermittelt werden. Der/das eine oder die mehreren Gurte 517 und/oder Geschirre 515 können auch mindestens ein magnetisches Element enthalten. Magnetischen Elemente können verwendet werden, um das Magnetfeld um den Körper zu beeinflussen. Wenn zwei Gurte 517 und/oder Geschirre 515 mit Magneten in der Nähe eines Körperteils positioniert sind (z. B. Arm und Unterarm derselben oberen Extremität und/oder Oberschenkel und Schienbein derselben unteren Extremität), kann eine Änderung der Position der ersten Gurtes 517 und/oder Geschirre 515 das Magnetfeld zwischen den beiden Gurten 517 und/oder Geschirren 515 verändern und von einem Inertialsensor (z. B. einem Magnetometer) registriert werden. Der Gurt 517 und/oder das Geschirr 515 können auch einen Kraftsensor enthalten und Daten über die Zug- und/oder Druckkraft liefern.
Die Gurte 517 und/oder das Geschirr 515 können auch dazu dienen, die Sicherheit der Therapie zu erhöhen, indem sie das Subjekt in einer festen Position halten. Das Trainingsgerät 100 kann mindestens einen Sensor 516 enthalten. Der Sensor 516 kann ein Druck-, Kraft-, Sicht-, Tast-, Dreh-, Temperatur-, Ultraschall-, Schall- und/oder Trägheitssensor sein. Der Sensor 516 kann einen Analog-Digital-Wandler, einen Sender und/oder einen Empfänger enthalten. Der Sensor 516 kann Daten über die Befestigung der Gurte 517 und des Geschirrs 515 liefern. Der Sensor 516 kann in dem flexiblen Sack 513, in der Wand 502 der Kammer 501, in der Steuereinheit 204, in der Laufbandplattform 505, am Kammerboden 503 und/oder an einem anderen Teil des Trainingsgeräts 100 angeordnet sein. Der Sensor 516 kann mit der zentralen Steuereinheit 104, der Trainingseinrichtung 101, dem Lüftungssystem 102 und/oder der Benutzerumgebung 105 in Verbindung stehen. Wenn das Subjekt das Geschirr nicht trägt und/oder das Geschirr nicht richtig angelegt ist, kann die Therapie möglicherweise nicht begonnen werden. Wenn das Subjekt den Gurt nicht trägt und/oder der Gurt nicht richtig angelegt ist, kann die Therapie möglicherweise nicht begonnen werden. Falls der Gurt und/oder das Geschirr während der Therapie gelöst wird, kann die Therapie automatisch unterbrochen werden. Die Gurte 517 und/oder das Geschirr 515 dürfen nur dann entriegelt und von dem Subjekt entfernt werden, wenn der Druck in der Kammer 501 und/oder der Gasfluss am Einlass, am Auslass oder innerhalb des Lüftungssystems 102 auf einen sicheren Wert abfällt. Die Gurte und/oder Geschirre können entriegelt werden, wenn der Druck in der Kammer unter 30 mbar, oder 20 mbar, oder 15 mbar, oder 10 mbar, oder 7 mbar fällt.
In einem beispielhaften Aspekt kann die Kammer nur ein gemeinsames Ventil umfassen, das als Einlass für die Zufuhr von Gas in die Kammer und auch als Auslass für die Abfuhr von Gas aus der Kammer dienen kann. Bei diesem beispielhaften Aspekt kann der Druck in der Kammer (Differenzdruck zum Atmosphärendruck) durch einmaliges Einleiten von Gas in die Kammer 501 erzeugt werden. Der Druck in der Kammer wird dann nur durch die Abdichtung der Kammer aufrechterhalten. Druckveränderung in der Kammer erfolgt dann durch Einfuhr oder Abfuhr von zusätzlichem Gas in die Kammer oder aus der Kammer durch das Ventil. Auch in diesem Aspekt kann eine kontinuierliche oder intermittierende Gaszufuhr erforderlich sein, um einen konstanten Druck in der Kammer 501 aufrechtzuerhalten, und zwar aufgrund möglicher Lecks in der Kammer 501, möglicherweise Lecks an der Schnittstelle zwischen dem Subjekt und der Kammer 501 und/oder anderer Lecks im Trainingsgerät 100. Da der Kammergasaustausch während des Trainings idealerweise nicht vorgesehen ist (abgesehen von der oben erwähnten möglichen Kammerdruckregelung), ist es in diesem beispielhaften Aspekt vorteilhaft, eine Kammergastrocknungseinrichtung im Trainingsgerät 100 vorzusehen, da sich während der Therapie Feuchtigkeit im Trainingsgerät 100 und insbesondere in der Kammer 501, z.B. durch Schwitzen des Subjekts, ansammeln kann. Die Gastrocknungseinrichtung kann z.B. ein Trockner oder ein Gas-Entfeuchter sein, z.B. ein Adsorptions-, Kompressor- und/oder thermoelektrischer Entfeuchter. Die Trocknungsvorrichtung kann ein eigenständiges Gerät sein, das mit dem Trainingsgerät 100 verbunden ist, oder kann ein Teil davon sein, z.B. Teil des Lüftungssystems 102. Vorteilhafterweise kann das Trainingsgerät 100 auch eine Vorrichtung zur Gaszirkulation innerhalb der Kammer 501 umfassen. Ein solches Gerät kann zum Beispiel ein Lüfter sein. Die Luftzirkulationsvorrichtung kann eine eigenständige Vorrichtung sein, die mit dem Trainingsgerät 100 verbunden ist, oder kann sie Teil davon sein, z.B. Teil eines Lüftungssystems oder einer Trocknungsvorrichtung.
5G zeigt die Sensoren 203, die sich innerhalb des Positionierungselements 202 befinden, während 5H die Sensoren 203 zeigt, die sich innerhalb der Laufbandplattform 505 befinden. Die Platzierung der Sensoren 203 im Positionierungselement 202 kann Schutz davor bieten, dass die Sensorwerte durch die Bewegung und Positionierung der Laufbandplattform beeinflusst werden. Visuelle Sensoren können sich innerhalb und/oder außerhalb der Kammer 501 befinden. Die Drehsensoren können in der Trainingseinrichtung 101, in der Wand 502 der Kammer 501 und/oder neben der Trainingseinrichtung angeordnet sein. Drucksensoren können in der Kammer 501 und/oder im Lüftungssystem 102 angeordnet sein.
Die Kammer 501 kann derart angepasst werden, dass sich das elastische Gewebe 506 mit der Kammer verbindet. Das elastische Gewebe 506 kann die Position des Subjekts in der Kammer 501 sichern, um das Austreten von Gas aus der Kammer 501 zu verhindern. Die Verbindung des elastischen Gewebes 506 mit der Kammer und dem Subjekt ermöglicht es, den Differenzdruck in der Kammer 501 gegenüber der Umgebung aufrechtzuerhalten. Wie in 6A dargestellt, kann das elastische Gewebe 506 in die Form einer Hose, z. B. einer kurzen Hose, gebracht werden. Alternativ kann das elastische Gewebe 506 auch zu einem Rock geformt werden. Das elastische Gewebe 506, das am Körper des Subjekts befestigt werden kann, kann aus Neopren oder einem ähnlichen Material bestehen. Das Material kann Partikel aus verschiedenen Materialien enthalten, z. B. Silber, dass Bakterien und Gerüche beseitigt. Das Trainingsgerät 100 kann mindestens ein(e) Dichtungsschloss/-verschluss/- verriegelung 601 (Englisch: sealing lock) aufweisen. Das elastische Gewebe 506 kann aus mehr als einer Lage bestehen und einen Raum enthalten, der unter Druck gesetzt werden kann, um eine enge Manschette um einen Körperteil zu bilden.
6B zeigt eine schematische Darstellung einer Dichtung, wobei das Dichtungsschloss 601 einen U-förmigen Teil 602 und/oder ein Dichtungselement 603 umfassen kann. Das U-förmige Teil 602 kann an der Wand 502 der Kammer 501 befestigt sein und/oder ein Teil davon sein. Das Dichtungselement 603 kann auf dem Saum des elastischen Gewebes 506 angebracht werden, wobei der Saum die Wand 502 der Kammer berühren kann. Ein Beispiel für die Funktionsweise der Dichtung wird im Folgenden beschrieben. Vor der Therapie wird das Dichtungselement 603 in das U-förmige Teil 602 eingesetzt und dort durch das Sicherheitselement 604 fixiert. Während der Therapie kann das Dichtungselement 603 durch die Wirkung des Sicherheitselements 604 gelöst werden. Das Sicherheitselement 604 kann aus einem Element bestehen, das es beispielsweise ermöglicht, den U-förmigen Teil 602 teilweise zu biegen, um das Dichtungselement 603 zu lösen. Alternativ kann das Sicherheitselement 604 nach oben und unten (Pfeil 605), von links nach rechts und/oder in eine beliebige Richtung bewegt werden, um das Dichtungselement 603 zu lösen. Das Dichtungselement 603 ist in der Lage, einem reduzierten und/oder erhöhten Druck gegenüber der Umgebung in der Kammer standzuhalten.
6C zeigt einen weiteren Aspekt des/der Dichtungsschlosses/-verriegelung 601 mit einem Drehelement 603. Der U-förmige Teil 602 kann mit Hilfe des Drehelements 606 von der Wand 502 der Kammer getrennt werden. Das Drehelement 606 kann eine Gleitverbindung zwischen dem U-förmigen Teil 602 und der Wand 502 der Kammer 501 herstellen. In dem Fall, dass der Dichtungsschloss 601 zumindest annähernd eine Kreisform in einer Ebene bildet, die zumindest annähernd senkrecht (+- 20°) zur Normalachse 510 steht, kann die Gleitverbindung zwischen dem U-förmigen Teil 602 und der Wand 502 der Kammer 501 eine Drehbewegung des elastischen Gewebes und damit des Subjekts um die Normalachse 510 relativ zur Kammer 501 ermöglichen.
Das Dichtungsschloss 601 kann vertikal beweglich sein und/oder in einer vertikal beweglichen Baugruppe untergebracht werden. Wenn sich der Druck in der Kammer 501 ändert, kann die vertikale Bewegung des Dichtungsschlosses 601 die vertikale Bewegung des Subjekts, das einem positiven und/oder negativen Druck in der Kammer 501 ausgesetzt ist, ermöglichen und/oder ausgleichen. Das Dichtungsschloss 601 kann bis zu 40 cm oder 30 cm oder 20 cm vertikal von seiner ursprünglichen Position verschoben werden.
Die Wände 502 der Kammer 501 können mindestens einen Rahmen und eine Platte enthalten. Der Rahmen kann aus Metall (z.B. Aluminium und/oder Stahl) bestehen, während die Paneele aus jedem Material, wie z.B. Kunststoff oder Glas, hergestellt werden können. Das Material der Platten kann transparent oder undurchsichtig sein. Das Trainingsgerät 100 kann mindestens eine unabhängige Platte zur Messung seiner Ausbiegung enthalten. Das Material kann auch eine beliebige Farbe haben. Die Dichte des Plattenmaterials kann zwischen 0,75 g/cm³ und 1,45 g/cm³ liegen. In einem Aspekt können die Wände 502 der Kammer 501 und/oder der Kammerboden 503 aus transparentem Kunststoff bestehen. In einem anderen Aspekt können die Wände 502 der Kammer 501 und/oder der Kammerboden aus einem transparenten, farblosen Kunststoff, wie Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat, hergestellt werden. Dieses Material kann eine Sichtprüfung des Subjekts ermöglichen. Das Material kann flexibel oder unflexibel sein. Die Kammer kann einen flexiblen Sack 513 enthalten. Der flexible Sack 513 kann in ein oder mehrere Teile unterteilt werden. Ein oder mehrere Teile können transparent sein.
7A zeigt einen weiteren Aspekt des Trainingsgeräts. Das Trainingsgerät 100 kann eine Tür 701 enthalten, die als Eingangstür zur Kammer dient. Bei den Türen 701 kann es sich um vertikale oder horizontale Schiebetüren handeln. Das Trainingsgerät 100 kann auch ein Paar Türen 701 mit einer luftdichten Isolierschicht dazwischen enthalten. Vertikale Schiebetüren können an der Schnittstelle zum Subjekt abgetrennt werden und den Zugang mit dem Rollstuhl und/oder die Hilfeleistung für das Subjekt ermöglichen. Vertikale Schiebetüren sind vom Kammerboden aus verschiebbar.
Die Kammer kann mindestens eine Baugruppe umfassen, die es dem Bediener ermöglicht, die Bewegung des Subjekts zu korrigieren. Eine solche Anordnung kann ein Paar Kunststoffhandschuhe umfassen, die auf beiden Seiten der Kammer 501 angeordnet sind und sich in das Innere der Kammer 501 erstrecken. Die Öffnung der horizontalen Schiebetür kann durch ein Dichtungsschloss 601 abgetrennt werden. 7A zeigt die Unterteilung des Dichtungsschlosses in zwei symmetrische Teile, der Dichtungsschloss kann aber auch in asymmetrische Teile unterteilt sein, z. B. wenn ein Teil kleiner als der andere ist.
Wie in 7B gezeigt, kann das Trainingsgerät 100 einen flexiblen Sack 513 enthalten, der in einem Druck-beaufschlagten Zustand dargestellt ist. Das Trainingsgerät 100 umfasst außerdem eine Trainingseinrichtung 101, einen oder mehrere Seitengriffe 713, ein höhenverstellbares Element 714, eine Stütze 712, eine Dichtungshülse 715 und/oder eine Benutzerumgebung 105. Ein Seitengriff kann so positioniert werden, dass er z. B. die Arme des Subjekts stützt. Die Trainingseinrichtung 101 kann zumindest teilweise innerhalb des flexiblen Sacks 513 angeordnet sein. Das höhenverstellbare Element 714 kann in der Stütze 712 verschiebbar positioniert und/oder befestigt werden. Der Verriegelungsmechanismus des höhenverstellbaren Elements 714 kann aus einer oder mehreren Rollen bestehen. Der Verriegelungsmechanismus kann auf einem elektronischen Schließverriegelungsmechanismus basieren.
7C zeigt dasselbe Trainingsgerät 100 im Zustand ohne Druck, bei dem das höhenverstellbare Element 714 zusammen mit der Dichtungshülse 715 auf die Trainingseinrichtung 101 abgesenkt ist. Das höhenverstellbare Element 714 ist nicht dargestellt, da es sich hinter der Stütze 712 befindet. Das Absenken des höhenverstellbaren Elements 714 kann dem Subjekt das Betreten oder Verlassen des Trainingsgeräts 100 erleichtern. Das Trainingsgerät 100 kann eine Plattform enthalten, um den Zugang zum Subjekt mit eingeschränkter Mobilität zu erleichtern.
7D ist ein schematischer Grundriss des in den 7B und 7C gezeigten beispielhaften Trainingsgeräts 100. Die Dichtungshülse 715 kann einen vorderen Teil 715a und einen hinteren Teil 715b umfassen. Mindestens ein Seitengriff 713 kann mindestens ein zusätzliches Bedienfeld 717 aufweisen. Wie bereits erwähnt, kann das Trainingsgerät 100 eine Benutzerumgebung (nicht dargestellt) enthalten, die vor dem Subjekt positioniert werden kann, insbesondere auf oder vor der vorderen Teil 715a der Dichtungshülse. Der vordere Teil 715a der Dichtungshülse und/oder der hintere Teil 715b der Dichtungshülse kann die Form eines umgekehrten U, V oder C haben.
Das höhenverstellbare Element 714 kann eine Höhenverstellung der gesamten Dichtungshülse 715, des vorderen Teils 715a der Dichtungshülse und/oder des hinteren Teils 715b der Dichtungshülse ermöglichen. Wenn das höhenverstellbare Element 714 eine Höhenverstellung des hinteren Teils 715b der Dichtungshülse ermöglicht, kann das Trainingsgerät 100 von einem Subjekt mit eingeschränkter Mobilität leicht erreicht werden. Das höhenverstellbare Element kann Teil eines elektronischen asynchronen Verriegelungsmechanismus sein. Der Vorteil eines elektronischen asynchronen Verriegelungsmechanismus kann in der längeren Lebensdauer der Verriegelungselemente und der damit verbundenen erhöhten Therapiesicherheit liegen. Bei der elektronischen Asynchronverriegelung kann man immer davon ausgehen, dass die Verriegelung des Kammer 501 immer symmetrisch ist (die in der Höhenverriegelung der Kammer 501 enthaltenen Positionselemente sind alle auf der gleichen Höhe verriegelt). Die Höhenverriegelung der Kammer 501 kann mit der zentralen Steuereinheit 104 in Verbindung stehen.
Wenn die Kammer unter Druck steht und/oder sich das Subjekt in der Kammer bewegt, kann die vor der Therapie eingestellte Höhe der höhenverstellbaren Plattform niedriger sein als erforderlich. Dies kann vorkommen, wenn das Subjekt geht oder auf dem Trainingsgerät 100 trainiert, wobei sich ein Teil des Körpers des Subjekts zyklisch auf und ab bewegt. Um eine solche Situation zu vermeiden, kann die Höhe des höhenverstellbaren Elements 714 und damit die Höhe der Kammer während der Therapie korrigiert werden. Diese Korrektur kann die automatische Änderung der Höhe des höhenverstellbaren Elements 714 entsprechend den Daten von mindestens einem Sensor, wie einem Kraftsensor, einem Gasüberwachungssensor und/oder einem Drucksensor, umfassen. Die Höhe des höhenverstellbaren Elements kann von 0,5 cm bis 25 cm geändert werden.
Die Wände 502 der Kammer 501, die Tür 701 und/oder der Kammerboden 503 können als ein einziges Materialstück oder als Materialblöcke hergestellt werden, die anschließend miteinander verbunden werden. Eine solche Verbindung kann durch einen Klebstoff, eine Klebeschicht, Silikon, Gummi, eine Naht oder mindestens ein Befestigungselement gesichert sein. Die Befestigung kann flexibel oder starr sein. Das Befestigungselement kann aus elastischem und/oder starrem Material bestehen. Bei dem Befestigungselement kann es sich um einen Bolzen und/oder einen Stift handeln. Die Wände 502 der Kammer 501, die Tür 701 und/oder der Kammerboden 503 können aus mindestens einer Materialschicht hergestellt sein. Bei Aspekten mit nur einer Schicht kann das Material stark genug sein, um Druckänderungen innerhalb der Kammer 501 zu widerstehen. Bei Aspekten, bei denen die Wände 502 der Kammer 501, die Tür 701 und/oder der Kammerboden 503 aus mehr als einer Materialschicht bestehen, kann die innere Schicht aus einem Material bestehen, das andere Eigenschaften aufweist als das in mindestens einer der äußeren Schichten verwendete Material.
Wie bereits erwähnt, kann mindestens ein Positionierungselement 202 zur Positionseinstellung verwendet werden. Bei Aspekten, die mehr als ein Positionierungselement 202 verwenden, kann jedes Positionierungselement 202 unabhängig betrieben werden. Die Position des Objekts wird durch die Längsachse 511, die Querachse 512 und die Normalachse 510 definiert, die in 5A, 6A und 7A dargestellt sind. Das Subjekt kann auch an einem Kontaktpunkt des Subjekts in Kontakt mit der Trainingseinrichtung 101 stehen, wobei ein solcher Kontaktpunkt durch den Kontakt des Subjekts (z. B. eines Fußes oder beider Füße) mit der Trainingseinrichtung 101 dargestellt werden kann. Mindestens ein Positionierungselement 202 dient der Einstellung der Trainingseinrichtung 101. Das Positionierungselement 202 kann eine Drehung der Trainingseinrichtung 101 um die Querachse 512 in einem Bereich von 1° bis 60°, eine Drehung der Trainingseinrichtung 101 um die Längsachse 511 in einem Bereich von 1° bis 70°, eine Drehung der Trainingseinrichtung 101 um die Normalachse 510 in einem Bereich von 1° bis 360° und/oder eine Höhenverstellung in Richtung der Normalachse 510 in einem Bereich von -1,5 m bis 1,5 m ermöglichen, wobei die Drehungen unabhängig voneinander und/oder gleichzeitig erfolgen können. Für eine solche Positionseinstellung kann das Positionierungselement 202 ein oder mehrere Gelenke aufweisen. Die Positionseinstellung kann automatisiert und von einer zentralen Steuereinheit gesteuert werden. Die Positionierung kann auf zwei Positionierungselementen 202 basieren. Die Positionierung kann auf einem elektronischen asynchronen Verriegelungssystem beruhen, das mindestens zwei Schlösser umfassen kann. Das elektronische asynchrone System kann auf einer sequentiellen Verriegelung des/der ersten und des zweiten Schlosses/Verschlusses/Verriegelung (Englisch: lock) beruhen. Das zweite Schloss kann erst verriegelt/geschlossen (Englisch: locked) werden, nachdem das erste Schloss sicher verriegelt/geschlossen wurde. Die automatische elektronische Verriegelung kann den Komfort für den Bediener und den Patienten erhöhen, die Therapiesicherheit verbessern und die Lebensdauer der Verriegelungskomponenten verlängern.
In dem Fall, dass das Trainingsgerät 100 zwei Positionierungselemente 202 umfasst, kann die Positionseinstellung auch das Drehen des Trainingseinrichtung 101 um die Querachse 512 in einem Bereich von 1° bis 60°, das Drehen des Trainingseinrichtung 101 um die Längsachse 511 in einem Bereich von 1° bis 70°, das Drehen des Trainingseinrichtung 101 um die Normalachse 510 in einem Bereich von 1° bis 360° und/oder das Einstellen der Höhe in Richtung der Normalachse 510 in einem Bereich von -1,5 m bis 1,5 m umfassen, wobei die Drehungen separat und/oder gleichzeitig durchgeführt werden können. In solchen Fällen kann jedes Positionierungselement 202 ein oder mehrere Gelenke umfassen, wobei die Gelenke jedes Positionierungselements 202 unabhängig oder in Verbindung mit einem anderen Gelenk betätigt werden können. Ähnliche Ergebnisse können mit vier Positionierungselementen 202 erzielt werden. Eine Drehung der Trainingseinrichtung 101 um Achsen (z. B. um die Normalachse 510) kann zu einer Änderung der vertikalen Position der Beine des Subjekts in der Kammer 501 führen, was möglicherweise eine Änderung der Entlastung des Subjekts zur Folge hat. Andererseits kann eine Drehung der Trainingseinrichtung 101 um den Kontaktpunkt des Subjekts die vertikale Position der Beine des Subjekts nicht verändern. Solche Konfigurationen können eine unveränderte Entlastung des Subjekts bewirken.
Die Behandlungsmethoden können eine Änderung des Drucks in dem Trainingsgerät 100 relativ zum Atmosphärendruck (Umgebungsdruck, ambient) umfassen, wobei der Druck um einen Wert in einem Bereich von 0,1 mmHg bis 200 mmHg oder in einem Bereich von 10 bis 100 mmHg oder in einem Bereich von 20 bis 80 mmHg oder in einem Bereich von 30 bis 70 mmHg oder in einem Bereich von 40 bis 50 mmHg geändert, entweder erhöht oder verringert werden kann.
Die Therapiemethoden können wechselnde negative und/oder positive Druckänderungen (Senkung und/oder Erhöhung des Drucks im Inneren des Trainingsgeräts 100 relativ zum atmosphärischen Druck) während der Therapie beinhalten. Um die venöse Regeneration zu unterstützen, Ödeme zu reduzieren, die Belastung des Herz-KreislaufSystems zu verringern und/oder zu erhöhen und/oder den venösen Reflux zu unterstützen, kann man den positiven Druck in vordefinierten Zyklen ändern. Solche vordefinierten Zyklen können von etwa 1 Sekunde bis etwa 45 Minuten oder von etwa 3 Sekunden bis etwa 35 Minuten oder von etwa 5 Sekunden bis etwa 30 Minuten dauern. Die Druckänderungen in solchen Impulsen können im Bereich von etwa 1 mmHg bis etwa 80 mmHg oder etwa 5 mmHg bis etwa 60 mmHg oder etwa 10 mmHg bis etwa 50 mmHg oder etwa 15 mmHg bis etwa 45 mmHg liegen.
In einem Aspekt kann der Druckzyklus eine oder mehrere negative und positive Phasen umfassen, wobei während der negativen Phase der Druck um einen Wert im Bereich von 0 bis 100 mmHg oder 25 bis 75 mmHg oder 40 bis 60 mmHg unter dem Umgebungsdruck in einem Intervall von 1 s bis 60 min variiert werden kann und während der positiven Phase der Druck in einem Intervall von 1 s bis 60 min um bis zu etwa 50 mmHg über dem Umgebungsdruck variiert werden kann. In einem anderen Aspekt kann der Druckzyklus eine oder mehrere normale und positive Phasen umfassen, wobei während der normalen Phase der Druck im Wesentlichen der gleiche ist wie der Umgebungsdruck für ein Intervall von 1 s bis 60 min und während der positiven Phase der Druck auf etwa 20 oder etwa 30 oder etwa 40 oder etwa 100 mmHg über dem Umgebungsdruck für ein Intervall von 1 s bis 60 min variieren kann. In einem weiteren Aspekt kann der Druckzyklus eine oder mehrere normale und negative Phasen umfassen, wobei während der normalen Phase der Druck für einen Zeitraum von 1 s bis 60 min im Wesentlichen gleich dem Umgebungsdruck ist und während der positiven Phase der Druck für einen Zeitraum von 1 s bis 60 min um bis zu etwa 20 oder etwa 30 oder etwa 40 oder etwa 100 mmHg unter dem Umgebungsdruck variieren kann. In jedem Aspekt kann die Reihenfolge einer oder mehrerer normaler und positiver und/oder negativer Phasen variieren.
Die Geräte und Verfahren können auch eine Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des/der Gaseinlasses/Gaszufuhr und/oder des/der Gasauslasses/Gasabfuhr und der Änderung des Kammerdrucks zur Steuerung verwenden. Das Verhältnis zwischen dem Gasfluss an der Gaszufuhr und/oder dem Gasauslass und der Änderung des Kammerdrucks kann so beschaffen sein, dass eine Änderung der Durchflussmenge von etwa 1 m/s den Kammerdruck im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 mmHg oder 40 mmHg bis 70 mmHg oder 55 mmHg bis 65 mmHg ändern kann. Daher kann die Steuerung der Entlastung des Subjekts durch Messung des Gasflusses an der Gaszufuhr und/oder dem Gasauslass genauer sein als die Messung mit einem Drucksensor. Der Gasfluss der Gaszufuhr und/oder des Gasauslasses kann während der Therapie geändert werden.
Die Therapiemethoden können verschiedene Schritte umfassen, z. B. Vorbereitung des Subjekts, Versiegelung der Kammer 501, elektronische Verriegelung der Kammer 501, Vorbereitung der Kammer 501, aktiver Betrieb, Unterbrechung, Beendigung des Betriebs, elektronische Entriegelung der Kammer 501 und/oder Entsiegelung der Kammer 501. Diese Phasen können in der beschriebenen Reihenfolge ablaufen oder ihre Reihenfolge kann geändert werden. Außerdem kann es sein, dass während der Therapiemethode mehr als eine der gleichen Phasen verwendet wird. Solche Situationen können z. B. auftreten, wenn der aktive Betrieb unterbrochen und später wieder aufgenommen wird. Es kann auch sein, dass die Therapiemethode nicht alle Phasen umfasst, z. B. wenn der Betrieb unmittelbar nach dem aktiven Betrieb beendet wird. Der Gasdruck in der Kammer 501 kann während aller Phasen variieren.
Zur Vorbereitung des Subjekts kann es gehören, dass dieses auf das Laufband und/oder in die Kammer 501 gebracht wird. Das Subjekt kann das Laufband durch die Tür 701 (falls vorhanden) allein und/oder mit Hilfe des Bedieners betreten. Optional kann das Trainingsgerät 100 auch für ein Subjekt verwendet werden, das einen Rollstuhl benutzt. Die Trainingseinrichtung 101, z. B. ein Laufband, kann dann je nach Körpergröße und/oder Zustand des Subjekts in der Höhe verstellt werden. Wenn das Subjekt in der Lage ist zu stehen, kann das Laufband in einer solchen Höhe positioniert werden, dass das elastische Gewebe 506 um die Beine und/oder das Becken des Subjekts gelegt werden kann. Wenn das Subjekt nicht stehen kann (z.B. ein Subjekt, das einen Rollstuhl benutzt), kann das Laufband auf eine solche Höhe eingestellt werden, dass das elastische Gewebe 506 um die Beine des Subjekts gelegt werden kann, während das Subjekt sicher von der Hebevorrichtung getragen wird. Mindestens ein elastischer Gurt kann auch zwischen den Beinen des Subjekts und der Kammerwand befestigt werden. Das Laufband kann geklappt, gekippt, in der Höhe verstellt und/oder um den Kontaktpunkt gedreht werden, um das Laufband in die Startposition zu bringen. Wenn das Laufband geneigt ist, können nur zwei von vier Kraftsensoren Daten über die Bewegung des Subjekts liefern.
Während der Kammerabdichtung kann die Tür geschlossen werden, und ein eventueller Luftaustritt wird durch die Isolierschicht verhindert. Außerdem kann der äußere Rand des (bereits am Subjekt befestigten) elastischen Gewebes 506 einschließlich des Dichtungselements 603 in den U-förmigen Teil 602 der Wand 502 der Kammer 501 eingeführt und durch das Sicherheitselement 604 gesichert werden.
9A zeigt das Verriegelungssystem 901 der Kammer 501 des Trainingsgeräts 100. Mit dem Verriegelungssystem 901 kann die Höhe der Kammer 501 in Abhängigkeit von den Abmessungen des Subjekts eingestellt werden (verriegelt/gesperrt (Englisch: locked) in der eingestellten Position). Das Verriegelungssystem 901 kann mit der zentralen Steuereinheit 104, dem Lüftungssystem 102, der Trainingseinrichtung 101 und anderen Elementen in Verbindung stehen. Das Verriegelungssystem 901 kann einen oder mehrere Motoren umfassen. Bei dem Motor kann es sich um einen Schrittmotor 905 handeln. Der Schrittmotor 905 kann mit dem Schloss 909, dem Sensor 904, dem Lüftungssystem 102, der zentralen Steuereinheit 104 und/oder der Trainingseinrichtung 101 oder mehreren davon in Verbindung stehen. Das Verriegelungssystem 901 kann ein oder mehrere Schlösser/Verriegelungen 909 umfassen. Das eine oder die mehreren Schlösser 909 können miteinander kommunizieren. Der Verriegelungsmechanismus des Höhenverriegelungssystems der Kammer 501 kann asynchron sein.
Das Verriegelungssystem 901 kann einen oder mehrere Sensoren 904 umfassen. Der Sensor 904 kann ein Spannungs-, Druck-, Kraft-, Sicht-, Rotations-, Ultraschall- und/oder Schallsensor sein. Der Sensor 904 kann einen Analog-Digital-Wandler, einen Sender und/oder einen Empfänger enthalten. Der Sensor 904 kann verwendet werden, um Daten über den Status des Verriegelungssystems zu liefern. Der Sensor 904 kann verwendet werden, um Daten über den verriegelten Zustand des Verriegelungsmechanismus des Höhenverriegelungssystems der Kammer 501 zu liefern. Der Sensor 904 kann ein Drucksensor sein. Der Sensor 904 kann mit der zentralen Steuereinheit 104, dem Lüftungssystem 102, der Trainingseinrichtung 101, dem Schloss 909, dem beweglichen Element 902, dem unbeweglichen Element 903 und/oder dem Schrittmotor 905 in Verbindung stehen.
Das Verriegelungssystem 901 kann ein oder mehrere Schlösser 909 umfassen, die ein oder mehrere bewegliche Elemente 902 und ein oder mehrere unbewegliche Elemente 903 umfassen. Die beweglichen Elemente 902 sind relativ zu den unbeweglichen Elementen 903 beweglich. Das eine oder die mehreren beweglichen Elemente 902 können komplementär zu dem einen oder den mehreren unbeweglichen Elementen 903 sein. Das eine oder die mehreren beweglichen Elemente 902 können Stifte, Zähne, Verzahnungen und/oder Löcher umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Das eine oder die mehreren unbeweglichen Elemente 903 können Stifte, Zähne, Verzahnungen und/oder Löcher umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.
9B zeigt eine schematische Darstellung des Verriegelungssystems 901 der Kammer 501 des Trainingsgeräts 100. Das Verriegelungssystem 901 kann zwei Schlösser 909A und 909B umfassen. Das Verriegelungssystem 901 kann mindestens zwei bewegliche Elemente 906A, 906B und mindestens zwei unbewegliche Elemente 907A, 907B umfassen. Die mindestens zwei beweglichen Elemente 906A, 906B können komplementär zu den mindestens zwei unbeweglichen Elementen 907A, 907B sein. Die beweglichen Elemente 906A, 906B und die unbeweglichen Elemente 907A, 907B können Stifte, Zähne, Verzahnungen und/oder Löcher umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.
Der Verriegelungsvorgang 901 des Höhenverriegelungssystems der Kammer 501 kann eine oder mehrere Stufen umfassen. Das Subjekt und/oder der Bediener kann das Verriegelungssystem 901 der Kammer 501 bedienen. In der ersten Phase der Verriegelung des Verriegelungssystems 901 stellt die Person und/oder der Bediener das Verriegelungssystem 901 in eine annähernd optimale Position. In der zweiten Stufe steuert das Subjekt und/oder der Bediener zunächst die Verriegelung des/der ersten Schlosses/Verschlusses/Verriegelung 909A und dann in einer dritten Stufe die Verriegelung des/der zweiten Schlosses/Verschlusses/Verriegelung 909B. In der zweiten Phase sucht das Subjekt und/oder der Bediener nach einer Position, in der das erste Schloss 909A ergriffen werden kann. Das Subjekt und/oder der Bediener kann die Position suchen, indem er das Verriegelungssystem 901 und/oder zumindest einen Teil der Kammer 501 und/oder die Dichtungshülse 715 vorsichtig nach oben und/oder unten bewegt. Sobald eine geeignete Position gefunden ist, wird der Verriegelungsmechanismus/Schließmechanismus des Schlosses 909A betätigt. Nach der/dem erfolgreichen Verriegelung/Schließen des Schlosses 909A folgt eine dritte Phase, in der die Person und/oder der Bediener eine Position sucht, in der das zweite Schloss 909B verriegelt werden kann. Nach erfolgreicher Verriegelung des zweiten Schlosses 909B kann die Therapie eingeleitet werden.
Der Verriegelungsmechanismus des ersten Schlosses 909A und/oder des zweiten Schlosses 909B kann durch einen Schrittmotor 905 betätigt werden. Der Verriegelungsmechanismus kann mindestens einen Sensor 904 (z.B. einen Schalter, wie einen Endschalter) umfassen, der den Status des Schlosses 909A und/oder 909B anzeigt. Der Verriegelungsmechanismus kann einen und einen zweiten Sensor 904 (z.B. einen Schalter, z.B. einen Endschalter) umfassen, der den Status des Schlosses 909A und/oder 909B anzeigt. Das Verfahren zum Verriegeln der Schlösser 909A und/oder 909B kann mehrere Verriegelungsphasen umfassen. Die erste Phase (Suchphase) kann eine Phase der Lokalisierung des einen oder der mehreren komplementären unbeweglichen Elemente 907A und/oder 907B durch das bewegliche Element 906A und/oder 906B umfassen. Das bewegliche Element 906A kann nach dem komplementären unbeweglichen Element 907A suchen, und das bewegliche Element 906B kann nach dem komplementären unbeweglichen Element 907B suchen. Das unbewegliche Element 907A und/oder 907B kann eine Öffnung sein, die in dem unbeweglichen Teil 911 des Verriegelungssystem 901 der Kammer 501 angeordnet ist. Das bewegliche Element 906A und/oder 906B kann zum Beispiel mit mindestens einem Schrittmotor 905 gekoppelt sein. Während der Suchphase kann sich der Schrittmotor 905 mit einer geringeren Geschwindigkeit als während einer Verriegelungsphase drehen. Während der Suchphase signalisiert mindestens ein Sensor 904 (z. B. ein Schalter, wie ein Endschalter), dass das Schloss entriegelt ist. Nachdem das eine oder die mehreren komplementären unbeweglichen Elemente 907A und/oder 907B von dem beweglichen Element 906A und/oder 906B gefunden wurden, folgt eine zweite Phase des Verriegelungsvorgangs der Schlösser 909A und/oder 909B. Die zweite Phase des Verfahrens zum Verriegeln der Schlösser 909A und/oder 909B ist die Verriegelungsphase. Während der Verriegelungsphase tritt der Sensor 904 (z. B. ein Schalter, wie ein Endschalter) in eine Phase ein, bei der ein verriegeltes Schloss angezeigt wird. Die Verriegelungsphase des Schlosses 909A und/oder 909B kann die Verriegelung eines oder mehrerer beweglicher Elemente 906A und/oder 906B umfassen. Das bewegliche Element 906A und/oder 906B kann ein Stift sein, der im beweglichen Teil 910 des Verriegelungssystem 901 der Kammer 501 angeordnet ist. Das bewegliche Element 906A und/oder 906B kann in einer verriegelten Position relativ zu dem komplementären unbeweglichen Element 907A und/oder 907B positioniert werden, beispielsweise durch den Betrieb des Schrittmotors 905, wodurch das Schloss/der Verschluss/die Verriegelung 909A und/oder 909B verriegelt/geschlossen werden kann und die optimale Höhe der Kammer 501 eingestellt und verriegelt/gesperrt werden kann.
Der Verriegelungsmechanismus kann von der zentralen Steuereinheit 104 gesteuert werden. Die zentrale Steuereinheit kann mit dem Sensor 904 und/oder dem Schrittmotor 905 in Verbindung stehen. Der Sensor 904 kann mit dem Schrittmotor 905 in Verbindung stehen. Der Sensor 904 kann ein Spannungssensor sein. Der Sensor 904 kann Daten über den Zustand und/oder die Position des ersten Schlosses 909A und/oder des zweiten Schlosses 909B liefern. Der Sensor 904 kann Daten bezüglich des Zustands und/oder der Position des beweglichen Elements 906A und/oder 906B relativ zu dem unbeweglichen Element 907A und/oder 907B liefern. Der Sensor 904 kann Daten über einen am Schrittmotor gemessenen Spannungswert liefern. Der Sensor 904 kann Daten über die Verriegelung und Entriegelung des Schlosses 909A und/oder 909B liefern.
Die Überwachung des Spannungswerts am Sensor 904 während der ersten Phase des Schrittmotors kann verwendet werden, um ein komplementäres unbewegliches Element 907A und/oder 907B zu lokalisieren.
Die elektronische Verriegelung der der Höhe der Kammer 501, z.B. mit dem oben erwähnten Verriegelungssystem 901, kann automatisch erfolgen und wird von der zentralen Steuereinheit 104 gesteuert. Die elektronische Verriegelung der Höhe der Kammer 501 und der zweistufige Verriegelungsmechanismus können den Vorteil haben, dass die Lebensdauer der Verriegelungskomponenten dadurch verlängert wird, dass sich der Schrittmotor 905 in der ersten Phase der elektronischen Verriegelung mit einer geringeren Geschwindigkeit dreht als in der zweiten Phase. Die Verriegelung des Schlosses erfolgt in der zweiten Phase nur dann, wenn sich das bewegliche Element 906A oder 906B in der richtigen Position befindet, und es besteht keine Gefahr einer Beschädigung der Verriegelungsbauteile, was zu einer Erhöhung der Sicherheit der durchgeführten Therapie führt.
Ein Vorteil der asynchronen elektronischen Verriegelung der Höhe der Kammer 501 kann darin liegen, dass eine symmetrische Verriegelung gewährleistet ist. Bei manueller Verriegelung der Kammer 501 und/oder synchroner Verriegelung der Höhe Kammer 501 durch den Bediener kann eine Situation entstehen, in der der Sack schief verriegelt wird, was zu einer verringerten Lebensdauer der Verriegelungskomponenten und/oder einer unsachgemäßen Befestigung des Subjekts im Trainingsgerät 100 führen kann. Durch die Verwendung einer asynchronen Verriegelung mit sequentieller Verriegelung der Schlösser 909A und 909B kann das Trainingsgerät 100 diese Situation vermeiden.
9C zeigt eine schematische Darstellung des Verriegelungssystems 901. Das Verriegelungssystem 901 kann einen beweglichen Teil 910 und einen unbeweglichen Teil 911 umfassen. Der bewegliche Teil kann zwei oder mehr bewegliche Elemente 906A, 906B umfassen, die relativ zu dem unbeweglichen Teil 911 beweglich sind. Der unbewegliche Teil 911 kann zwei oder mehr unbewegliche Elemente 907A, 907B enthalten.
Während der Kammervorbereitung kann der Druck in der geschlossenen und isolierten Kammer 501 verändert und das System kalibriert werden. Während der Therapie kann der Druck im Inneren der Kammer 501 durch das Lüftungssystem 102 verändert werden. Die Druckänderung kann eine positive oder negative Änderung sein. Bei einer negativen Druckänderung kann Gas (z. B. Luft) aus der Kammer 501 durch einen Auslass zur Gasabfuhr entfernt werden. Bei einer positiven Druckänderung kann Gas durch den Einlass zur Gaszufuhr in die Kammer 501 gesaugt werden. Bei dem Gas kann es sich um jede Art von Gas handeln. Das Gas kann Luft sein.
Die Druckdifferenz in der Kammer 501 gegenüber dem atmosphärischen Druck kann kontinuierlich aufrechterhalten werden, d. h. durch kontinuierliche Zufuhr von Gas in die Kammer 501 und gleichzeitige Abfuhr von Gas aus der Kammer 501. Die Differenz zwischen der Zufuhr und der Abfuhr kann in der Kammer 501 eine negative und/oder positive Druckänderung gegenüber dem atmosphärischen Druck erzeugen. Das Gas kann der Kammer 501 durch einen einzigen Einlass zugeführt werden, der sich an einer Stelle der Wände 502 der Kammer 501 befindet, und dann durch einen Auslass, der sich an einer anderen Stelle befindet, abgeleitet werden. Wahlweise kann die Kammer 501 mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass aufweisen, die sich an getrennten Positionen in der Wand 502 der Kammer 501 befinden.
Der Kalibrierungsprozess kann auf dem Wiegen des Subjekts, der Zufuhr von Gas in die Kammer 501 und/oder der Abfuhr von Gas aus der Kammer 501 und der Messung des Gaseinlasses und/oder -auslasses mit einem Durchflusssensor basieren. In der ersten Kalibrierungsphase kann die Gaszufuhr in das Lüftungssystem 102 und damit in die Kammer 501 auf den maximal möglichen Gasfluss (maximal mögliche(r) Gasflussgeschwindigkeit, Gasvolumenstrom oder Gasmassenstrom) eingestellt werden, z. B. durch Einstellung der Lüfterdrehzahl auf die maximal mögliche Frequenz. Bei einem bestimmten Wert der Entlastung des Subjekts (Entlastungswert) kann eine Phase der Verringerung der Gasfluss (Gasflussgeschwindigkeit, Gasvolumenstrom oder Gasmassenstrom) der Gaszufuhr eingeleitet werden, z. B. durch Regelung der Drehzahl des Lüfters 301. Die Phase der Verringerung des Gasflusses (Gasflussgeschwindigkeit, Gasvolumenstrom oder Gasmassenstrom) kann beispielsweise eingeleitet werden, wenn der betreffende Entlastungswert 20 %, 40 %, 50 %, 60 % oder 65 % erreicht. Entlastung des Subjekts durch/um den Entlastungswert X % bedeutet, dass das Körpergewicht des Subjekts in der Kammer 501 von 100% des Körpergewichts auf 100 % - X % des Körpergewichts reduziert wird. Zum Beispiel bedeutet eine Entlastung des Subjekts um 20 %, dass das Körpergewicht der Person in der Kammer 501 auf 80 % des Körpergewichts des Subjekts reduziert wird. In der Phase der Steuerung der Lüfterfrequenz (eine Phase der Reduzierung der Gasgeschwindigkeit oder des Gasflusses der Gaszufuhr) kann die Lüfterfrequenz verringert werden, um die Sicherheit des Subjekts zu gewährleisten. Das Gewicht des Subjekts und der Entlastungswert des Subjekts werden alle 50 ms bis 500 ms oder alle 100 ms bis 400 ms oder alle 200 ms bis 300 ms oder alle 225 ms bis 275 ms gemessen.
Hat sich der Entlastungswert seit der letzten vorausgegangenen Messung des Entlastungswerts während des Kalibrierungsprozesses, insbesondere der letzten Messung des Entlastungswertes während des letzten Kalibrierungsprozesses, um mehr als 0,01 % bis 5 % oder mehr als 0,1 % bis 2 % oder mehr als 0,3 % bis 1 % oder mehr als 0,4 % bis 0,6 % erhöht, kann die Lüfterdrehzahl verringert werden. In diesem Fall kann die Lüfterdrehzahl um 0,1 Hz bis 10 Hz, 0,5 Hz bis 7 Hz, 1 Hz bis 5 Hz, 1,5 Hz bis 3 Hz oder 1,75 Hz bis 2,5 Hz verringert werden. Die gemessenen Werte für den Gasfluss und die Entlastung des Subjekts werden dann im Speicher gespeichert, interpoliert und auf der Grundlage der Interpolation wird zumindest ein Teil der Kalibrierungskurve 804 bestimmt, die das Verhältnis zwischen dem Entlastungswert und dem Gasfluss beschreibt. Das verwendete Interpolationsverfahren kann bikubische Interpolation, lineare Interpolation, kubische Interpolation, polynomiale Interpolation, Lagrange-Interpolation, Newton-Interpolation oder eine andere Art Interpolation sein.
Das Gewicht des Subjekts wird mit mindestens einem Kraftsensor gemessen. Das Gewicht des Subjekts kann mit 4 Kraftsensoren gemessen werden, die sich an unterschiedlichen Positionen befinden. Kraftmesser können in den Ecken des Laufbands angebracht werden. Das gemessene Gewicht des Subjekts wird dann zur Berechnung des Entlastungswertes verwendet. Die Kalibrierung kann inkrementelle Druckänderungen umfassen, wobei die Inkremente im Bereich von 0,1 mmHg bis 10 mmHg oder 0,3 mmHg bis 7 mmHg oder 0,5 mmHg bis 5 mmHg, inkrementelle Änderungen des Gasflusses (Gasvolumenstrom, Gasmassenstrom oder Gasflussgeschwindigkeit) liegen können. Die Abnahme des Körpergewichts des Subjekts (Entlastung des Subjekts) und/oder Zunahme des Körpergewichts des Subjekts in der Kammer 501, die durch die Druckänderung während der Kalibrierung vermittelt wird, kann im Bereich von 1 % bis 100 % oder 5 % bis 100 % oder 10 % bis 100 % des Körpergewichts des Subjekts liegen.
8 zeigt ein Diagramm mit beispielhafter Kalibrierungskurve 804. Die Kalibrierungskurve 804 stellt eine Abhängigkeit des mit dem mindestens einen Sensor 203, z.B. einem Kraftsensor des Trainingsgeräts 100, gemessenen Entlastungswerts des Subjekts von dem mit dem mindestens einen Gasüberwachungssensor 302, z. B. einem Flusssensors des Trainingsgeräts 100, gemessenen Gasflusses dar. Die Achse 802 des Diagramms stellt den in % ausgedrückten Entlastungswert des Subjekts dar, und die Achse 801 stellt den Wert des Gasflusses dar, zum Beispiel den Gasvolumenstromwert in m³/min. Während des Kalibrierungsprozesses können ein oder mehrere gemessene Entlastungswerte 803 in Abhängigkeit von dem Gasfluss gemessen werden. Zumindest ein Teil der Kalibrierungskurve 804 wird durch Interpolation auf der Grundlage des einen oder der mehreren gemessenen Entlastungswertes 803 erstellt. Wenn der Entlastungswert des Subjekts einen Punkt 805 erreicht, d. h. wenn der Entlastungswert des Subjekts mindestens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 50 %, mindestens 70 %, mindestens 80 % oder mindestens 90 % erreicht, kann die Druckausgleichsphase eingeleitet werden. Während der Druckausgleichsphase kann der Lüfter abgeschaltet oder seine Frequenz reduziert werden, und der Druck im Inneren der Kammer kann an den Druck der äußeren Umgebung angeglichen werden. Die während des Kalibrierungsprozesses ermittelte Kalibrierungskurve 804 kann verwendet werden, um Parameter des Lüftungssystems 102, wie z. B. den Gasfluss, im aktiven Betrieb anzupassen. Das Lüftungssystem 102 kann von einer zentralen Steuereinheit 104 gesteuert werden.
Mindestens ein Teil der Kalibrierungskurve 804, der durch Interpolation auf der Grundlage eines oder mehrerer der gemessenen Entlastungswerte 803 erzeugt wird, kann einen ersten Teil der Kalibrierungskurve 804 im Bereich von keiner Entlastung des Subjekts bis einschließlich des Entlastungswertes am Punkt 805 umfassen. Der zweite Teil der Kalibrierungskurve 804 ab dem Entlastungswerte am Punkt 805 kann mit Hilfe einer linearen Regression, einer quadratischen Regression, einer polynomialen Regression oder einer anderen mathematischen Methode berechnet werden. Der so berechnete zweite Teil der Kalibrierungskurve 804 kann im Bereich von 21 % bis 100 % oder 61 % bis 100 % oder 71 % bis 100 % oder 81 % bis 100 % des Entlastungswertes liegen. Der zweite Teil der Entlastungskurve kann auch für Entlastungswertes größer als 100 % berechnet werden.
Zur Ermittlung der Kalibrierungskurve 804 können weitere Werte herangezogen werden. Beispielsweise können anstelle der Entlastungswerte die Messwerte des Gewichts des Subjekts (gemessen z. B. von mindestens einem Sensor 203, z. B. einem Kraftsensor) oder die Belastungswerte eines Kraftsensors verwendet werden und anstelle der Gasvolumenstromwerte die Messwerte der Gas(-fluss-)geschwindigkeit (Gasfluss) oder der Gasmassenstromrate (gemessen z. B. von dem Gasüberwachungssensor 302, z. B. einem Strömungs-/Flusssensor) verwendet werden.
Nach der Kalibrierung können die Messwerte und die anschließende Interpolation z.B. in einer Datenbank oder einer Nachschlagetabelle gespeichert werden.
In einem Aspekt kann das Gerät in einem Modus betrieben werden, in dem der Entlastungswert des Subjekts zwischen 0,1 % und mehr als 100 % liegt. In einem Aspekt kann die Vorrichtung in einem Modus betrieben werden, in dem der Entlastungswert des Subjekts zwischen 80 % und 99 % liegt. In einem anderen Aspekt kann das Gerät in einem Modus betrieben werden, in dem der Entlastungswert des Subjekts zwischen 80 % und mehr als 100 % liegt. In einem weiteren Aspekt kann das Gerät in einem Modus betrieben werden, in dem der Entlastungswert des Subjekts größer als 100 % ist.
Die Kalibrierung kann eingeleitet werden, wenn der Gasdruck in der Kammer 501 mindestens einen minimalen Sollwert erreicht, der im Bereich von 0,1 mmHg bis 50 mmHg oder von 1 mmHg bis 20 mmHg liegen kann. Die Kalibrierung kann eingeleitet werden, wenn sich das Laufband in der Nullkippstellung befindet. Die Kalibrierung kann eingeleitet werden, wenn das Gewicht des Subjekts zwischen 20 kg und 200 kg, zwischen 30 kg und 190 kg oder zwischen 35 kg und 180 kg liegt. Das Verriegelungssystem der Höhe der Kammer 501 des Trainingsgeräts kann erst entriegelt werden, wenn der Druck in der Kammer 5001 unter 30 mbar, oder 20 mbar, oder 15 mbar, oder 10 mbar, oder 7 mbar fällt. Die Übung kann einen aktiven Vorgang umfassen, der eingeleitet werden kann, wenn während der Kalibrierung mindestens 20 %, mindestens 25 % oder mindestens 30 % als Entlastungswert des Subjekts erreicht wurden. Wird diese Bedingung nicht erfüllt, kann dies ein Hinweis auf ein Gasleck in der Kammer, eine falsche Größe der Shorts, einen unsachgemäßen Sackverschluss oder ein anderes Sicherheitsrisiko sein.
Eine aktive Operation kann Bewegung (z. B. Laufen oder Gehen) und/oder gelegentliches Anhalten der Bewegung auf einem Laufband beinhalten. Gelegentliche Stopps können kurz genug sein, und bei längeren Stopps kann auch die automatische Bewegung des Laufbands angehalten werden. Während des aktiven Betriebs kann mindestens ein Kraftsensor Daten für die Bewegungsanalyse liefern. Außerdem kann die Ausgangsposition des Laufbandes durch mindestens ein Positionierungselement in eine andere Deklination und/oder Position gebracht werden. Der Gasdruck, die Gastemperatur, die Geschwindigkeit des sich beweglichen Bandes 504 und/oder die Gaszufuhr und/oder Gasabfuhrgeschwindigkeit können auch während des aktiven Betriebs geändert werden. Im Allgemeinen kann Überdruck für die Rehabilitation verwendet werden, während Unterdruck für das Training körperlicher Fähigkeiten eingesetzt werden kann.
Während des aktiven Betriebs des Geräts kann der Gasüberwachungssensor 302, der sich entweder am Einlass und/oder am Auslass befindet, Daten über die Geschwindigkeit und/oder die Menge des in die und/oder aus der Kammer strömenden Gases, die Temperatur des Gases, die Konzentration mindestens eines Gases, die Ionisierung des Gases und/oder den Feuchtigkeitsgehalt des Gases liefern. Der Gasüberwachungssensor 302 kann ein Durchflusssensor, ein Temperatursensor, ein Konzentrationssensor, ein chemischer Sensor und/oder ein photonischer Sensor sein. Die vom Gasüberwachungssensor gelieferten Daten können in Verbindung mit den von den Kraftsensoren gelieferten Gewichtsdaten verwendet werden. Die Daten zur Gasfluss / Gewichtsdaten können zur Kalibrierung des Geräts, zur Bestimmung der optimalen Gasmenge in der Kammer, zur Ermittlung eines ausreichenden Gasflusses in die Kammer und zur Feststellung plötzlicher unerwünschter Druckänderungen im Zusammenhang mit der Bewegung des Subjekts und/oder Gaslecks verwendet werden.
Die Daten für die Bewegungsanalyse während des aktiven Betriebs des Trainingsgeräts 100 können vom Sensor 203 geliefert werden. Der Sensor 203 kann Daten zur Bestimmung der Bewegungsmerkmale des Subjekts liefern, einschließlich Schrittfrequenz, Schrittlänge, Schrittbreite, Schrittzeit, Dauer der Schwungphase, Dauer der Standphase, Geschwindigkeit, dynamische Änderung der auf die quadratische Einheit ausgeübten Kraft, maximale Kraft, minimale Kraft, Belastung jedes Beins, gegangene und/oder gelaufene Distanz, vertikale oder horizontale Kraft, die von jedem Bein ausgeübt wird, und/oder Druckmittelpunkt. Die Bewegungsanalyse und deren Auswertung kann im laufenden Betrieb und/oder bei Unterbrechungen durchgeführt werden. Die bereitgestellten Daten können auch nach Beendigung des Betriebs bewertet werden. Die Daten der Bewegungsanalyse können mit einem oder mehreren Datensätzen verglichen werden, die während früherer Behandlungen derselben und/oder verschiedener Subjekten aufgezeichnet wurden. Die Datensätze können Daten enthalten, die von dem Bediener und/oder dem Benutzer vorgeschlagen wurden, wobei die Daten eine ideale Bewegung darstellen können.
Andere physikalische Parameter, die von dem Trainingsgerät 100 gemessen und/oder berechnet werden, können sein: Hüftwinkel, Kniewinkel, Knöchelwinkel, Beckenwinkel, Fußwinkel, Rumpfwinkel, Brustkorbwinkel, Lendenwinkel, Wirbelsäulenwinkel, Nackenwinkel, Kopfwinkel, Kreuzbeinwinkel, vordere Beckenkippung, Beckenrotation, Beckensenkung, Fußkraftwert, Spitzendruck, Fußkraftverteilung, anteroposteriore Bodenreaktionskräfte, mittellaterale Bodenreaktionskräfte, Hüftmoment, Kniemoment, Knöchelmoment, L5-Wirbelmoment, Hüftkraft, Kniekraft, Knöchelkraft, Armschwung, Hüftarbeit, Kniearbeit, Knöchelarbeit, Hüftenergie, Knieenergie, Extremitätenenergie, Extremitätenarbeit, Fußschwung, Schienbeinschwung, Oberschenkelmoment, Kniedrehmoment, Kopfmoment, Nackendrehmoment, Rumpfmoment, Gesamtkörpermoment, Hüftmoment, Knöcheldrehmoment, Bodenreaktionssymmetrie und/oder räumlich-zeitliche Symmetrie.
Die Bewegungsanalyse kann z. B. durch eine optische Bewegungsanalyse erfolgen. In einem Aspekt kann das Trainingsgerät 100 mindestens eine Kamera (UV-, IR-, Farb- und/oder 3D-Kamera) oder einen anderen Sensor umfassen, der Daten über die Bewegung des Subjekts liefert. In einem anderen Aspekt kann das Trainingsgerät 100 mindestens eine Infrarotvorrichtung (z.B. einen IR-Sensor) enthalten, die ein Infrarotnetzwerk erzeugt, wobei die Bewegungsanalyse durch Erfassen der Verformung des Infrarotnetzwerks durch die Bewegung des Subjekts bereitgestellt wird. Im weiteren Aspekt können bestimmte Teile des Körpers des Subjekts mit reflektierendem Material und/oder Material mit LEDs bedeckt sein, die Daten über die Bewegung des Subjekts liefern. Die optische Bewegungsanalyse kann zur Messung und/oder Berechnung von Hüft-, Knie-, Knöchel-, Becken-, Fuß-, Rumpf-, Thorax-, Lenden-, Wirbelsäulen-, Hals-, Kopf- und/oder Kreuzbeinwinkel verwendet werden. Die optische Bewegungsanalyse kann auch dazu verwendet werden, die Position von Körperteilen zu erkennen. Die ermittelte Position der Körperteile kann zur Visualisierung der Körperbewegung verwendet werden, wobei die Visualisierung durch einen Avatar auf der für den Menschen wahrnehmbaren Output und/oder der Benutzerumgebung dargestellt werden kann.
Die Bewegungsanalyse kann auch durch die Vielzahl von Infrarotlinien auf dem bewegliches Band 504 oder dem beweglichen Band des Laufbandes erfolgen. Infrarotlinien werden von Infrarotgeräten erzeugt (z. B. von einem Infrarotsender, der Infrarotlinien auf ein Laufband projiziert). Die Bewegung der Füße des Subjekts auf und/oder über die Infrarotlinien kann von Sensoren erfasst werden, die die Überlappung der Füße des Subjekts mit dem von den Infrarotgeräten übertragenen Strahlungsmuster messen.
Die Unterbrechung der Therapie kann auf den Wunsch des Bedieners und/oder des Subjekts zurückzuführen sein, die aktive Operation vorübergehend unterbrechen zu wollen. Ein solcher Wunsch kann durch einen Softwarebefehl, durch Drücken einer Taste und/oder durch absichtliches oder unabsichtliches Anhalten der Bewegung des Subjekts geäußert werden. Bei einer beabsichtigten oder unbeabsichtigten Bewegungsunterbrechung, kann die zentrale Steuereinheit die Position der Füße des Subjekts relativ zu der Plattform des Laufbands auswerten. Falls die zentrale Steuereinheit feststellt, dass das Subjekt in Gefahr sein könnte, wird die automatische Bewegung des Laufbands gestoppt.
Während einer Unterbrechung der Therapie kann der Bediener und/oder das Subjekt den Druck und/oder die Geschwindigkeit des in die Kammer 501 ein- und/oder ausströmenden Gases verändern.
Die Beendigung des aktiven Vorgangs kann eine endgültige Beendigung der Bewegung und/oder einen Druckausgleich innerhalb der Kammer 501 gegenüber der äußeren Umgebung umfassen.
Die Entsiegelung der Kammer kann durch Verlagerung des Dichtungselements 603 des elastischen Gewebes 506 aus dem U-förmigen Teil 602 der Wand 502 der Kammer 501 dargestellt werden. Außerdem kann die Tür 701 geöffnet werden, falls vorhanden.
Die Therapiemethoden können eine Drehung der Trainingseinrichtung 101 um z. B. eine Quer- und/oder Längsachse beinhalten. Mit solchen Methoden kann die körperliche Behinderung des Subjekts kompensiert werden. Wenn der Gang des Subjekts zu einer Seite der Sagittalebene verschoben ist, kann die Drehung der Trainingseinrichtung 101 um die Querachse 512 die Verschiebung des Gangs ausgleichen, damit sich die Haltung verbessert. In einem anderen Aspekt, wenn der Gang des Subjekts zu einer Seite der koronalen Ebene verschoben ist, kann die Drehung der Trainingseinrichtung 101 um die Längsachse 511 die Verschiebung des Ganges kompensieren, damit sich die Körperhaltung verbessert.
Die Verfahren können die Messung der Durchbiegung einer Platte einer Wand 502 der Kammer und/oder einer unabhängigen Platte durch einen Sensor umfassen, der einen Laser-, Ultraschall- und/oder Kraftsensor umfasst. Anhand dieser Daten kann ein mathematischer Zusammenhang mit dem Druck, dem Gasvolumen und/oder der Geschwindigkeit des durch das Lüftungssystem strömenden Gases berechnet werden.
Zu den Therapiemethoden kann auch die Messung anderer Parameter des Subjekts gehören, wie z. B. der Herzfrequenz oder der Elektromyographie (EMG). Die Herzfrequenz kann Informationen über Stress liefern, während das EMG Informationen über die Muskelaktivität in mindestens einem Muskel liefern kann. Der EMG-Sensor kann für die Messung einer Spannungsänderung im Bereich von 0,1 mV bis 500 mV oder 0,5 mV bis 450 mV oder 1 mV bis 350 mV ausgelegt sein.
Die Therapiemethoden können kardiopulmonale Übungen einschließlich der Messung von spirometrischen Parametern (z. B. Sauerstoffverbrauch, Atemfrequenz), Blutdruck und/oder elektrokardiographischen Daten umfassen. Die Durchführung eines kardiopulmonalen Belastungstests kann Informationen zur Bewertung von Belastungstests und/oder zur Diagnose von Trainingsunverträglichkeiten liefern. Das Trainingsgerät 100 kann Sensoren enthalten, die Daten zum Sauerstoffverbrauch, zur Atemfrequenz, zum Blutdruck und/oder zur Elektrokardiographie liefern.
Die Benutzerumgebung 105 kann dem Subjekt oder dem Bediener Informationen zur Verfügung stellen, unter anderem in Form eines akustischen Signals und/oder eines visuellen Signals. Die Benutzerumgebung 105 kann Informationen über die Dauer der laufenden Therapie, den Entlastungswert, den Gasflusswert, das Gewicht des Subjekts, die Schrittfrequenz, die Anzahl der Schritte pro Minute, die Schrittlänge, die Schrittbreite und mehr liefern.
Während der Behandlung können die Daten (z. B. von einem der genannten Sensoren) für ein virtuelles Feedback des Behandlungsprozesses verwendet werden. Daten des Gasmesssensors können verwendet werden. Daten des Durchflusssensors können verwendet werden. Daten des Kraftsensors können verwendet werden. Als virtuelles Feedback können Spiele, die in das Sichtfeld des Subjekts projiziert werden, und/oder virtuelle Realität eingesetzt werden. Die virtuelle Rückmeldung kann an mindestens einen Bewegungsparameter des Subjekts angepasst werden.
Das virtuelle Feedback kann eine Bewegung durch die Natur und/oder durch eine Stadt beinhalten, wobei die Geschwindigkeit der Bewegung je nach der Geschwindigkeit des Subjekts variiert werden kann. Das virtuelle Motivationssytem 103 kann virtuelles Feedback geben, einschließlich der Projektion eines virtuellen Elements (z.B. eines Avatars, der eine Subjekt darstellt) in einer virtuellen Umgebung. Der virtuelle Avatar kann die Form von menschlichen und/oder tierischen Charakteren annehmen und/oder eine teilweise oder vollständig unsichtbare Darstellung beinhalten, wobei das Subjekt nur Aktivitäten des Subjekts vom virtuellen Motivationssystem registrieren kann. Die virtuelle Umgebung kann eine vereinfachte und/oder komplexe Darstellung der Realität enthalten, z. B. die Natur und/oder eine Stadt. Das virtuelle Motivationssytem kann Aktivitäten umfassen, die von einem virtuellen Element in einer virtuellen Umgebung durchgeführt werden. Dazu gehören Springen, Laufen, Gehen, Balancieren, Radfahren, Stepptanz, Tanzen, Rudern und/oder Reiten.
Es kann für das Subjekt motivierend sein, wenn am Ausgang Informationen über die Therapie, seine Bewegung, die Bewegungsgeschwindigkeit, die Anzahl der Schritte, die Anzahl der Schritte pro Minute, die Schwerpunktlage, die Schrittlänge, die Schrittbreite, die Therapiedauer und andere Informationen angezeigt werden. Die Informationen können numerisch und/oder als Diagramm angezeigt werden.
Das virtuelle Motivationssytem kann sich auf das Training verschiedener Fähigkeiten und/oder Aktivitäten konzentrieren. Zu den trainierten Fähigkeiten und/oder Aktivitäten gehören unter anderem die Fähigkeit, mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu gehen und/oder zu laufen, die seitliche Stabilität zu erhalten, den Schwerpunkt zu positionieren und zu verlagern, das Gleichgewicht zu halten, eine bestimmte Schrittlänge und eine bestimmte Schrittbreite zu erhalten. Die virtuelle Motivation kann in Form eines Spiels erfolgen.
Die virtuelle Motivation für das Subjekt kann darin bestehen, einen gehenden/laufenden Avatar anzuzeigen, der mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Subjekt geht und/oder läuft und die gleichen Aktivitäten wie das Subjekt ausführt. Die virtuelle Motivation zum Training einer bestimmten Laufgeschwindigkeit kann einen gehenden und/oder laufenden Avatar beinhalten. Das Ziel des Subjekts kann es sein, eine bestimmte Zeit lang mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Avatar zu laufen. Die virtuelle Motivation kann darauf abzielen, eine bestimmte Schrittlänge und/oder -breite einzuhalten. Die virtuelle Motivation zum Trainieren der Schrittlänge und/oder Schrittweite kann das Einzeichnen von Punkten beinhalten, in die das Subjekt eintreten soll, oder das Einzeichnen von Punkten, in die das Subjekt bereits eingetreten ist. Die virtuelle Motivation zum Training der Schrittlänge und/oder der Schrittweite kann die Erstellung einer Kurve mit den Werten beinhalten, die das Subjekt erreichen soll. Die virtuelle Motivation zum Schrittlängentraining kann ein Avatar sein, der durch Lücken springt. Die virtuelle Motivation zur Aufrechterhaltung der Seitenstabilität kann darin bestehen, dass sich ein Avatar auf einem schmalen Pfad bewegt. Die virtuelle Motivation kann den Schwerpunkt des Subjekts im visuellen Output darstellen. Die virtuelle Motivation kann darauf abzielen, den Schwerpunkt des Subjekts auf einen bestimmten Punkt und/oder Bereich zu verlagern. Der visuelle Output kann 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder mehr Punkte und/oder Sektoren anzeigen, und das Subjekt kann versuchen, die Position seines Schwerpunkts so zu verändern, dass sie innerhalb eines dieser Punkte und/oder Sektoren liegt. Die virtuelle Motivation kann darauf abzielen, die Gleichgewichtserhaltung des Subjekts zu stärken. Virtuelle Motivation kann durch virtuelle Realität erreicht werden. Die virtuelle Motivation und/oder die virtuelle Realität können verschiedene Spiele und Herausforderungen beinhalten, um das Subjekt zu besseren Leistungen zu motivieren.
Für die verschiedenen Arten der virtuellen Motivation können Zeit, Ziel und andere Parameter vorgegeben werden. Die Werte von Zeit, Ziel und anderen Parametern können je nach eingestellter Schwierigkeit unterschiedlich sein. Die Zeit, das Ziel und andere Parameter der virtuellen Motivation können vordefiniert und/oder vom Bediener individuell eingestellt werden.
Die zentrale Steuereinheit 104 kann Daten des virtuellen Motivationssystems 103 verarbeiten und das Trainingsgerät 100 und/oder die Trainingseinrichtung 101 entsprechend einstellen. In einem Aspekt kann die zentrale Steuereinheit 104 ein Signal bereitstellen, um die Neigung der Trainingseinrichtung 101 entsprechend der im virtuellen Motivationssystem 103 angezeigten Neigung zu ändern. In einem anderen Aspekt kann die zentrale Steuereinheit 104 ein Signal zur weiteren Entlastung des Subjekts geben, wenn das virtuelle Motivationssystem 103 eine Bewegung auf tatsächlichem Terrain anzeigt. In einem weiteren Aspekt kann die zentrale Steuereinheit 104 ein Signal zur Druckbeaufschlagung oder Druckminderung des Subjekts bereitstellen, wenn das virtuelle Motivationssystem 103 eine Bewegung auf tatsächlichem Terrain anzeigt.
Die zentrale Steuereinheit 104 kann ferner eine Datenbank enthalten, die Informationen über das Subjekt und seine Leistung enthält. Die Datenbank kann Informationen über das Subjekt, sein Alter, sein Gewicht, seine Größe, seinen Gesundheitszustand, seine Diagnose, das Datum des Therapiebeginns und Informationen aus früheren Therapien enthalten. Dazu können auch die Bewegungsgeschwindigkeit, Schrittlänge, Schrittweite, Therapiedauer und andere Ergebnisse gehören, die das Subjekt in einer der vorangegangenen Therapien und Spiele erzielt hat. Die Informationen können genutzt werden, um das Subjekt zu besseren Leistungen zu motivieren. Die Datenbank kann auch einen Vergleich der Ergebnisse zwischen verschiedenen Subjekten ermöglichen, was zu einer weiteren Motivation des Subjekts führen kann.

Claims

Trainingsgerät (100) zum Entlasten eines Subjekts während eines Trainings um bis zu mehr als 80% des Gewichts des Subjekts, wobei das Trainingsgerät (100) aufweist: - eine Kammer (501), die derart ausgebildet ist, dass sie einen Abschnitt des Körpers des Subjekts umfasst und einen Differenzgasdruck innerhalb der Kammer (501) gegenüber dem Umgebungsdruck aufrechterhält; - ein Lüftungssystem (102), das mit der Kammer (501) verbunden ist und die Einleitung von Gas in die Kammer (501) ermöglicht; - einen Gasüberwachungssensor (302), der mit dem Lüftungssystem (102) verbunden ist; - einen Sensor (203); und - eine zentrale Steuereinheit (104), die mit dem Lüftungssystem (102), dem Gasüberwachungssensor (302) und dem Sensor (203) verbunden ist.
Trainingsgerät (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trainingsgerät (100) dazu ausgebildet ist, eine Entlastung des Subjekts, gemäß einer während eines Kalibrierungsprozesses ermittelten Kalibrierungskurve (804), um einen Entlastungswert von bis zu mehr als 80 % bereitzustellen; wobei die zentrale Steuereinheit (104) dazu ausgebildet ist, - den Entlastungswert auf der Grundlage von Daten des Sensors (203), während einer Aufbringung des Differenzgasdrucks innerhalb der Kammer (501), zu bestimmen, und - eine Kalibrierungskurve (804) während des Kalibrierungsprozesses zu bestimmen, unter Verwendung einer Abhängigkeit des Entlastungswertes von dem Wert eines Gasflusses durch das Lüftungssystem (102), der von dem Gasüberwachungssensor (302) gemessen wird, wobei der Kalibrierungsprozess einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, wobei der Gasfluss durch das Lüftungssystem (102) während des zweiten Teils niedriger ist als der Gasfluss durch das Lüftungssystem (102) während des ersten Teils.
Trainingsgerät (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trainingsgerät (100) eine Trainingseinrichtung (101) aufweist, welche zumindest teilweise innerhalb der Kammer (501) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, mit dem Subjekt zu interagieren während ein Abschnitt des Körpers des Subjekts von der Kammer (501) umfasst ist.
Trainingsgerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (203) ein Kraftsensor ist.
Trainingsgerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasüberwachungssensor (302) ein Flusssensor ist.
Trainingsgerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüftungssystem (102) einen Lüfter (301) aufweist und wobei die zentrale Steuereinheit (104) derart konfiguriert ist, dass sie die Drehzahl des Lüfters (301) reduziert, um den Gasfluss durch das Lüftungssystem (102), insbesondere in die Kammer (501), zu verringern.
Trainingsgerät (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (104) derart konfiguriert ist, dass sie die Drehzahl des Lüfters (301) um 0,1 Hz bis 10 Hz reduziert, wenn der Entlastungswert, im Vergleich zu einer vorherigen Messung des Entlastungswertes, insbesondere gegenüber der letzten Messung des Entlastungswertes während des letzten Kalibrierungsprozesses, um mehr als einen Faktor zunimmt, der aus einem Bereich von 0.01% bis 5% ausgewählt ist, insbesondere um mehr als 0.01% oder 5%.
Trainingsgerät (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (104) derart konfiguriert ist, dass sie während des Kalibrierungsprozesses alle 50 ms bis 500 ms den Entlastungswert bestimmt.
Trainingsgerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (104) derart konfiguriert ist, dass sie die Kalibrierungskurve (804) der Entlastung des Subjekts während des Kalibrierungsprozesses bestimmt, der einen ersten und einen zweiten Teil aufweist, wobei während des ersten Teils des Kalibrierungsprozesses ein erster Abschnitt der Kalibrierungskurve auf der Grundlage der durch den Sensors (203) gemessenen Last und der Werte des Gasflusses während der Anwendung des Differenzgasdrucks, relativ zum Umgebungsdruck, in der Kammer (501) bestimmt wird, und während des zweiten Teils ein zweiter Abschnitt der Kalibrierungskurve unter Verwendung eines mathematischen Regressionsverfahrens bestimmt wird.
Trainingsgerät (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mathematische Regressionsverfahren eine lineare Regression, quadratische Regression oder polynomiale Regression ist.
Trainingsgerät (100) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Abschnitt der Kalibrierungskurve (804) zwischen 21 % und 100 % des Entlastungswertes befindet.
Trainingsgerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trainingsgerät (100) ferner - ein Verriegelungssystem (901) für die Höhe der Kammer (501) umfasst, welches dazu geeignet ist, die Höhe der Kammer (501) entsprechend den Abmessungen des Subjekts einzustellen, wobei das Verriegelungssystem (901) der Höhe der Kammer (501) einen ersten Verschluss (909A) und einen zweiten Verschluss (909B) aufweist, die derart konfiguriert sind, dass sie schließbar sind, - mindestens einen Motor (905) und einen Sensor (904) zum Bereitstellen von Status- und/oder Positionsdaten des ersten Verschlusses (909A) und/oder des zweiten Verschlusses (909b), wobei der erste Verschluss (909A) ein erstes bewegliches Element (906A) und ein erstes unbewegliches Element (907A) aufweist, wobei der zweite Verschluss (909B) ein zweites bewegliches Element (906B) und ein zweites unbewegliches Element (907B) aufweist, wobei das erste bewegliche Element (906A) komplementär zu dem ersten unbeweglichen Element (907A) ist und das zweite bewegliche Element (906B) komplementär zu dem zweiten unbeweglichen Element (907B) ist, und wobei der erste Verschluss (909A) und/oder der zweite Verschluss (909B) mit mindestens einem Motor (905) gekoppelt ist, um den ersten Verschluss (909A) und/oder den zweiten Verschluss (909B) basierend auf Daten von dem Sensor (904) zu betätigen.
Trainingsgerät (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (905) und der Sensor (904) mit der zentralen Steuereinheit (104) verbunden sind, wobei die zentrale Steuereinheit (104) konfiguriert ist, um das Schließen des ersten Verschlusses (909A) und des zweiten Verschlusses (909B) ausgehend von Daten des Sensors (904) zu steuern, sodass der zweite Verschluss (909B) nur geschlossen wird nachdem der erste Verschluss (909A) geschlossen worden ist.