DE2706408A1

DE2706408A1 - Uebungsgeraet fuer bewegungsgestoerte patienten

Info

Publication number: DE2706408A1
Application number: DE19772706408
Authority: DE
Inventors: Mathias Oechsler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-15
Filing date: 1977-02-15
Publication date: 1978-08-17

Description

I)bunnsgerät fttr bewegnngsEestörte Patienten
Es sind Vbungs- oder Trainingsgeräte bekannt, bei denen sich die vom Patienten bzw. Trainierenden zur Betätigung aufzubringende Kraft einstellen läßt. Typische Beispiele derartiger Geräte sind Tret- und Ruderapparate.
Derartige Apparate dienen zum Kraft- oder Konditionstraining und gestatten nur eine Verstellung des Widerstandes, der zur Betätigung der Pedale bzw. der Ruder überwunden werden muß, und setzt also bei dem Trainierenden ein grundsätzlich normales Funktionieren des betreffenden menschlichen Bewegungsapparates voraus.
Im Gegensatz dazu liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ubungsgerät für Patienten zu schaffen, deren Bewegungsapparat gestört ist und bei denen die Arbeit mit herkömmlichen Trainingsgeräten selbst bei schwächster Einstellung zu rascher Ermüdung und infolge des Versagens zu Mutlosigkeit führt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Danach werden die Reaktionen des Patienten gemessen, und die von ihm erzeugten Restkräfte können derart verstärkt werden, daß selbst bei gravierenden Behinderungen oder Störungen ein voller Bewegungsablauf erzielt wird.
Das erfindungsgemäße Gerät reagiert also bereits auf die Kraft-"Anstrengung" des Patienten, was insbesondere bei Kindern wichtig ist, deren eigene Mitwirkung bei Übungen oft nur zu erahnen ist. Durch die erfindungsgemäß bewirkte Unterstützung und Verstärkung der vom Patienten selbst eingeleiteten Bewegung wird ein großer Ansporn geschaffen, und der Leistungswille wird entscheidend gestärkt, was für die Heilung von großer Bedeutung ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist es möglich, die dem Patienten abgeforderte Mindestanstrenung vorzugeben, um den Erfolg der Übung und den Fortschritt der Heilung individuell steuern zu können.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 bringt den Vorteil mit sich, daß 3e nach den medizinischtherapeutischen und/oder psychologischen Anforderungen die Reaktion des Gerätes zeitlich verschoben werden kann; beispielsweise kann beim Einsetzen der vom Patienten erbrachten Kraftanstrengung eine sofortige Reaktion, beim Nachlassen der Kraftanstrengung dagegen eine verzögerte Reaktion des Gerätes vorgesehen sein.
In der Ausführungsform nach Anspruch 7 ist das Gerät zum Training von Bewegungsabläufen des ganzen Körpers, beispielsweise für Lauf-, Steh- und Aufstehubungen, gemäß Anspruch 8 zum Training einzelner Extremitäten geeignet.
Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung bevorzugter AusfUhrungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungæbeispiels für das erfindungsgemäße Ubungsgerät, bei dem der ganze Körper des Patienten gehalten wird; Fig. 2 eine andere Ausführungsform, die insbesondere zur Unterstützung einzelner Körperextremitäten gedacht ist; Fig. 3 ein schematisches Schaltbild für eine Meß- und Steueranordnung, wie sie in dem Gerät nach Fig.
1 oder 2 verwendbar ist; und Fig. 4 Diagramme für den zeitlichen Verlauf von Signalen, wie sie an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 3 auftreten.
Gemä8 Fig. 1 ist ein Traghemd 1 oder ein ähnliches Gurtgeschirr Uber einen BUgel 2 an einem Seil 3 aufgehängt, das Uber eine feste Rolle 4 läuft und an seinem anderen Ende an einer Motorwinde 5 befestigt ist. Die Rolle 4 ist an einem Meßbalken 6 gelagert, der Uber zwei Stützen 7 an einer Deckenkonstruktion befestigt ist. Zu beiden Seiten der Rolle 4 ist an dem Meßbalken 6 3e ein Dehnungsmeßstreifen 8 angebracht. Die Ausgangssignale der beiden Dehnungsmeßstreifen 8 werden einer Steuereinrichtung 9 zugefUhrt, die ausgangsseitig die Motorwinde 5 steuert.
Das Gerät nach Fig. 1 dient zur Übung von Bewegungen des ganzen Körpers, insbesondere zur Unterstützung und Anregung von Lauf-, Steh- und Aufstehübungen, wobei der Körper des Patienten von dem Traghemd 1 gehalten wird.
In der alternativen Ausführung nach Fig. 2 dient zur Aufnahme eines Körperteils, dessen Funktion unterstUtzt oder ersetzt werden soll, beispielsweise eines Armes oder eines Beines, ein Gurt 10, der am Ende einer in einem hydraulischen oder pneumatischen Zylinder 11 ein- und ausfahrbaren Kolbenstange 12 befestigt ist. Mit seinem anderen Ende ist der Zylinder 11 an einem Meßbalken 6 befestigt. Zu beiden Seiten der Anlenkung des Zylinders 11 ist an dem Meßbalken Jeweils wiederum ein Dehnungsmeßstreifen 8 angebracht, und die Ausgangssignale beider Dehnungsmeßstreifen 8 werden einer Steuereinrichtung 9 zugeführt. Das Ausgangssignal der Steuereinrichtung 9 betätigt eine Zylindersteuerung 13, die Uber Druckmittelleitungen 14 mit dem Zylinder 11 verbunden ist.
Gemäß Fig. 3 umfaßt die Steuereinrichtung 9 eine MeB-brUcke 15, in deren beide diagonal gegenüberliegende Zweige die beiden Dehnungsmeßstreifen 8 eingeschaltet sind. Die Ubrigen beiden Zweige der Meßbrücke 15 bilden Widerstände 16, deren Werte den Widerstandswerten der Dehnungsmeßstreifen im Ruhezustand gleich sind. Das Ausgangssignal A der MeßbrUcke 15 wird den Signaleingängen zweier gleicher steuerbarer Tastspeicherstufen (Sample-and-Hold-Stufen) 17 zugeführt, deren Signalausgänge mit den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers 18 verbunden sind. Die Steuereingänge der beiden Tastspeicherstufen 17 werden von einer aus einem Taktgeber 19 und einem Zähler/Decodierer 20 bestehenden Umschaltelnrlchtung abwechselnd ausgesteuert. Daher entspricht das Differenzsignal zwischen den beiden Eingängen des Verstärkers 18 der 3eweiligen zeitlichen Anderung des Signals A. Das Signal A ist in Fig. 4(aX das Ausgangssignal B des Verstärkers 18 in Fig. 4(b) dargestellt.
Das Signal B wird auf einen Operationsverstärker 21 mit der Bezugsspannung Uref gegeben. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 21 kann direkt einer Endstufe 22 zugeführt werden, die das Steuersignal fUr die Motorwinde 5 in Fig. 1 bzw. die Zylindersteuerung 13 in Fig. 2 liefert.
In der Schaltung nach Fig. 3 ist zwischen den Operationsverstärker 21 und die Endstufe 22 ein Verzögerungsglied 23 eingeschaltet, an dessen Ausgang das in Fig. 4(c) dargestellte Signal C auftritt.
Erzeugt der Patient in Richtung der Bewegung, die unterstützt werden soll, eine Kraftanstrengung, so wird diese in Fig. 1 über das Traghemd 1, den Bügel 2, das Seil 3 und die Rolle 4 bzw. in Fig. 2 über den Gurt 10, die Kolbenstange 12 und den Zylinder 11 auf den Meßbalken 6 übertragen und von den Dehnungsmeßstreifen 8 gemessen. Der entsprechende Teil des Ausgangssignals A liegt innerhalb der Zeitspanne tl in Fig. 4(a). Die in Fig. 3 gezeigte Steuereinrichtung 9 erzeugt in diesem Intervall ein positives Steuersignal, das die eingeleitete oder versuchte Bewegung unterstützt. Bleibt die von dem Patienten erzeugte Kraft in dem anschließenden Intervall t2 konstant, so treten an den beiden Tastspeicherstufen 17 gleiche Ausgangssignale auf, und das Ausgangssignal B des Differenzverstärkers 18 wird zu Null. Die Motorwinde 5 in Fig. 1 bzw. der Zylinder 11 in Fig. 2 wird daher in der zuletzt eingenommenen Stellung gehalten. Läßt in dem weiteren Zeitintervall t3 die Anstrengung des Patienten nach, so ergibt sich am Ausgang des Differenzverstärkers 18 ein negatives Ausgangssignal B, demgemäß die Unterstützung der Bewegung aufhört.
Das in der Schaltung nach Fig. 3 vorgesehene Verzögerungsglied 23 kann vorteilhafterweise so ausgelegt sein, daß es nur die Vorderflanke des negativen Impulses des Signals B verzögert.
Dieser Fall ist in Fig. 4(c) veranschaulicht.
Anstelle des Verzögerungsgliedes 23 oder auch zusätzlich zu diesem kann eine Gleichspannungsquelle vorgesehen sein, die dem Ausgangssignal B des Differenzverstärkers 18 ein konstantes positives Signal überlagert. Das somit der Endstufe 22 zugeführte Steuersignal ist in Fig. 4(d) gezeigt. Bei einer Steuercharakteristik gemäß Fig. 4(c) oder 4(d) ergibt sich der Effekt, daß eine zunehmende Kraftanstrengung des Patienten sofort bzw.
verhältnismäßig stark unterstützt wird, während das Gerät auf ein Nachlassen der Kraft verzögert oder in verhältnismäßig geringerem Maße reagiert. Derartige Charakteristiken können aus psychologischen und in bestimmten Fällen auch aus therapeutischen Gründen erwünscht sein.
Anstelle des Verzögerungsgliedes 23 in Fig. 3 kann ferner auch eine Programmeinheit vorgesehen sein, um eine noch kompliziertere Steuercharakteristik in Abhängigkeit von dem MeB-signal A zu erreichen. Ferner kann das Ausgangssignal A der Meßbrücke 15 über eine in Fig. 3 gestrichelt angedeutete einstellbare Schwellenwertstufe 24 geleitet werden, die nur dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Signal A den Jeweils vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert kann beispielsweise im Laufe der Zeit angehoben werden, um den Effekt der Behandlung zu steigern.
Anstelle der in Fig. 1 und 2 gezeigten Dehnungsmeßstreifen können auch andere Bewegungs- oder Kraftmesser, beispielsweise optische Einrichtungen oder Schiebewiderstände, gegebenenfalls unter Verwendung eines Faltenbalgs benützt werden. Ebenso beschränkt sich die Erfindung weder auf die in Fig. 3 gezeigte spezielle Schaltung für die Steuereinrichtung 9 noch auf die in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele für den mechanischen Teil der den Patienten unterstützenden Apparatur.
An die Endstufe 22 kann bei Bedarf zusätzlich ein Anzeigegerät angeschlossen werden, das in Fig. 3 bei 25 angedeutet ist.

Claims

PatentansprUche (D Übungsgerät fUr bewegungsgestörte Patienten, gekennzeichnet durch eine zum Eingriff mit mindestens einem Körperteil des Patienten dienende Betätigungseinrichtung (1...5; 10...12), eine mit dieser verbundene Meßeinrichtung (8) zur Messung der von dem Patienten erzeugten Kräfte sowie eine an die MeB-einrichtung (8) angeschlossene Steuereinrichtung (9), die in Abhängigkeit von dem Meßsignal auf die Betätigungseinrichtung (1...5; 10...12) ein die Eigenbewegungen des Patienten verstärkendes Steuersignal mitkoppelt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine einstellbare Schwellenwertstufe (24) zur Bestimmung der Mindesteigenbewegung des Patienten umfaßt.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine in Abhängigkeit vom Verlauf des Meßsignals einschaltbare Verzögerungsstufe (23) umfaßt.
4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine das Meßsignal nach einem vorgegebenen Programm verarbeitende Programmeinrichtung umfaßt.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zwei abwechselnd angesteuerte Tastspeicherstufen (17) umfaßt, deren Ausgänge mit den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers (18) verbunden sind.
a 6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die MeBeinrichtung mindestens einen mit der Betätigungseinrichtung (1...5; 10...12) verbundenen Dehnungsmeßstreifen (8) umfaßt.
7. Gerät nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung ein Traggeschirr (1) für den Patienten umfaßt, das von einem durch das Steuersignal beaufschlagten Motor (5) anhebbar ist.
8. Gerät nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen zur Unterstützung einer Extremität des Patienten dienenden Zylinder (11) umfaßt, dessen Kolbenstange (12) durch das Steuersignal ein- und ausfahrbar ist.