DE3602166A1

DE3602166A1 - Bewegungs-uebungsgeraet

Info

Publication number: DE3602166A1
Application number: DE19863602166
Authority: DE
Inventors: Allen James Elyria Ohio Boris; Neil Joseph Elyria Ohio Curran; Robert Thomas Kaiser; Theodore Dunmore Vermillion Ohio Wakefield II
Original assignee: Invacare Corp
Current assignee: Invacare Corp
Priority date: 1985-01-23
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1986-07-24
Also published as: SE8600254L; SE8600254D0; CA1305380C; JPS61170464A; US4671257A; FR2576211A1

Description

Bewequnqs-Übunqsqerät

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Rehabilitation von Patienten. Die Erfindung findet ihre besondere Anwendung bei der Rehabilitation und der physischen Therapie von verletzten Gliedern und Gelenken und wird unter besonderem Bezug hierauf beschrieben. Es sollte jedoch anerkannt werden, daß die Erfindung auch auf anderen Gebieten der Rehabilitation von Patienten, wie zum Beispiel bei der Erholung von orthopädischen Eingriffen, der Anregung des Kreislaufes, der Muskelrehabilitation und dergleichen sehr breite Anwendung finden kann.

In der Vergangenheit waren eine postoperative und posttraumatische Behandlung der Gelenke eines Patienten häufig mit einer Ruhigstellung verbunden. Die betroffenen Gelenke wurden längere Zeit mit einem Gips- oder Streckverband fixiert. Während der Ruhigstellung traten verschiedenartige medizinische Probleme, die mit einem ruhiggestellten Gelenk und ruhiggestellten Körperabschnitten verbunden sind, im allgemeinen auf. Insbesondere wurden Kapsel-, Bänderund Gelenkadhäsionen, thrombotische Embolien, venöse Stasen, posttraumatische Osteopenien, peripherische ödemartige Muskelatrophien und dergleichen als Folge einer Ruhigstellung angesehen.

Diese mit einer Ruhigstellung verbundenen medizinischen Probleme könnten sich durch eine frühe Mobilisierung des betroffenen Gelenkes herabsetzen oder ausschalten. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, eine Mobilisierung des

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Gelenkes unmittelbar im Anschluß an einen orthopädischen Eingriff und in vielen Fällen im Operations- und Erholungsraum, während sich der Patient noch unter Narkose befindet, einzuleiten. Insbesondere hat sich eine kontinuierliche passive Bewegung der betroffenen Gelenke als wirkungsvoll zum Herabsetzen oder Ausschalten der oben genannten medizinischen Probleme herausgestellt, sie fördert den Heilvorgang, vermindert die Schmerzstärke und die damit verbundene Notwendigkeit einer Medikation des Schmerzes und erhöht den Bewegungsbereich des betroffenen Gelenkes nach der Erholung und dergleichen.

Ein schon früh bekanntes Gerät zum Bewirken einer passiven Bewegung bei einem chirurgischen Eingriff am Knie enthielt eine Fahrradpedalanordnung. Die Pedale wurden zum Biegen des Knies des Patienten über einen geeigneten Antrieb angetrieben.

In der Folgezeit wurden kompliziertere Geräte entwickelt, die noch während der Bettlägrigkeit des Patienten angewendet werden konnten. Eine Oberkonstruktion wurde über dem Bett befestigt und trug mehrere Scheiben, einen Motor und einen von diesem angetriebenen verstellbaren Hebelarm. Ein Seil lief von diesem um die Scheiben und hielt eine um das Knie des Patienten gelegte Schlinge. Bei Betätigung des Hebelarmes durch den Motor hoben das Seil und die Schlinge das Knie an und senkten dieses ab. Zu den Nachteilen dieses Systems gehörte die verhältnismäßig lange Aufbauzeit und die umständliche Konstruktion des Gerätes.

Im folgenden wurden einfachere, im Bett und auf dem Boden abgestützte Geräte entwickelt. Bei einem Gerät trieb ein von einem Motor angetriebenes Schneckengetriebe ein Pedal in Richtung auf den Patienten und von diesem weg. Bei auf dem Pedal aufliegendem Fuß des Patienten drückte das Pedal auf den Fuß und zog an diesem, so daß das Knie des Patienten angehoben und abgesenkt wurde. Eines der Probleme, das sich

bei diesem Gerät mit angetriebenem Pedal einstellte, lag darin, daß das Kniegelenk unerwünschten Druckkräften ausgesetzt wurde.

Zum Herabsetzen der Druckbelastung des Knies wurden andere Geräte entwickelt, bei denen das Schneckengetriebe eine gelenkige Konstruktion zum Abstützen des Knies antrieb. Ein den Schenkel abstützender Abschnitt war über ein einfaches Gelenk mit einem die Wade abstützenden Abschnitt verbunden. Ein an dem Schneckengetriebe angeordneter Mitnehmer bewirkte, daß der Schenkel- und der Wadenabschnitt nach oben ge-■~ schwenkt und das Knie des Patienten damit nach außen gebogen wurde. Eins der Probleme bei dieser Einfachgelenk-Beinstützkonstruktion lag darin, daß die Schwenkbewegung mit der Bewegung des menschlichen Knies nicht übereinstimmte. Diese fehlende Übereinstimmung zwischen der Bewegung des Knies und der Beinstützkonstruktion führte dazu, daß sich Teile des Beines gegenüber dieser in Längsrichtung verschoben. Es kam hinzu, daß diese über ein Schneckengetriebe angetriebenen Geräte zum Erzielen einer kontinuierlichen passiven Bewegung verhältnismäßig klobig waren und für die Zeiten zwischen den Übungen verhältnismäßig viel Lagerfläche benötigten. Die großen Abmessungen waren insbesondere in den verhältnismäßig beschränkten Krankenhausräumen, in denen Lagerraum wertvoll ist, von besonderem Nachteil.

/ Die vorliegende Erfindung bietet ein neues und verbessertes Übungsgerät für eine kontinuierliche passive Bewegung. Das Gerät überwindet die oben genannten und auch noch weitere Schwierigkeiten.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Übungsgerät zum Erzielen" einer kontinuierlichen passiven Bewegung vorgesehen. Ein Krankenbett enthält zwei an den beiden Seiten angeordnete Schienen und eine obere Auflagefläche für den Patienten. Eine Antriebseinheit erzeugt die Antriebskraft zum Antrieb einer Anordnung zum Biegen eines

Gelenkes des Patienten, um damit ein Gelenk eines auf der Auflagefläche des Bettes liegenden Patienten zu biegen. Eine Befestigungsanordnung hält die Antriebseinheit in der Nähe einer der seitlich am Bett angebrachten Schienen.

Gemäß einem engeren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Befestigungseinheit unmittelbar an den Seitenschienen des Bettes befestigt. Bei einem Bett, bei dem die Seitenschienen wahlweise zum Anheben des Kopfes oder der Füße des Patienten verschoben werden können, läßt sich das Übungsgerät synchron mit dieser Hebebewegung verschieben.

Gemäß einem noch stärker eingeschränkten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält die Befestigungsanordnung ein Querglied, das zwischen den Seitenschienen des Bettes und einer aufrechtstehenden Säule verläuft, an der die Antriebseinheit verstellbar befestigt ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Antriebseinheit so angeordnet, daß sich ihre Vertikallage entlang dieser aufrechtstehenden Säule selektiv einstellen läßt. Überdies ist die Antriebseinheit so angeordnet, daß sie sich um die Mittelachse der Säule verschwenken läßt und damit zwischen den einzelnen Übungen vom Patienten und aus dessen Bereich weggeschwenkt werden kann.

Gemäß einem noch anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält die Antriebseinheit einen Motor zum Antrieb einer im allgemeinen horizontal ausgerichteten Welle. Um ihre Mittelachse führt diese eine hin- und hergehenden Winkelbewegung aus. Eine Steuerschaltung steuert die Winkelverschiebung und die Drehgeschwindigkeit der Welle. Die Steuerschaltung enthält eine Notausschaltung und einen Störungssensor zum Abschalten der kontinuierlichen passiven Bewegung bei Feststellen einer Störung.

Gemäß einem noch anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält die zum Biegen eines Gelenkes eines Patien-

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ten vorgesehene Anordnung einen Schwenkrahmen, der an einem Ende durch Räder oder Rollen abgestützt wird, die auf der für den Patienten vorgesehenen Auflagefläche des Bettes rollen. Eine polyzentrische Schwenkverbindung verbindet die schwenkbaren Abschnitte des Rahmens so miteinander, daß sich der Rahmen in der gleichen Bewegungsart wie das Knie eines Patienten biegt.

Gemäß einem noch anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind mehrere Gelenk-Biegeanordnungen zum wahlweisen Anschluß an die Antriebseinheit vorgesehen. Diese Gelenk^w Biegeanordnungen eignen sich insbesondere zum Biegen des Knies, des Fußgelenks, der Hüfte, des Ellbogens, des Handgelenks oder dergleichen eines Patienten.

Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sie nach einem chirurgischen Eingriff in ein Gelenk, nach einer Rekonstruktion, nach einem Ersatz, nach einer Verletzung und dergleichen zu einer schnelleren und vollständigeren Heilung führt.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Leichtigkeit, mit der die Übungen begonnen und abgeschlossen werden können. Das Übungsgerät läßt sich sehr leicht in eine Außerbetriebs- und Wartestellung wegschwenken.

Ein noch anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sie bei sehr vielen verschiedenen Gelenken ohne weiteres eine kontinuierliche passive Bewegungsübung ermöglicht.

Noch weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für Fachleute bei einem Lesen und Verständnis der folgenden Einzelbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.

Die Erfindung kann mit unterschiedlichen Teilen und unter-86/2

schiedlichen Anordnungen von Teilen verwirklicht werden. Die Zeichnung dient nur zur Darstellung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und nicht zu deren Beschränkung. Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine teilweise auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Übungsgerätes für eine kontinuierliche passive Bewegung,

Fig. 2A und 2B je ein Blockschaltbild der Steuerschaltung zum Steuern der kinetischen Bewegung,mit der die Gelenk-Biegeanordnung von Fig. 1 angetrieben wird,

Fig. 3 eine Einzeldarstellung einer polyzentrischen Gelenkkonstruktion der in Fig. 1 gezeigten Gelenk-Biegeanordnung,

Fig. 4 die perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Antriebseinheit-Befestigungsanordnung, bei der die Antriebseinheit an einem verschiebbaren Ständer befestigt ist, und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Gelenk-Biegeanordnung, die sich insbesondere zum Biegen des Ellbogens und anderer Armgelenke eines Patienten eignet.

In Fig. 1 wird ein Bett A gezeigt. In diesem liegt ein Patient, der mit einer kontinuierlichen passiven Bewegung therapiert werden soll. Mit einer Befestigungsanordnung B wird die Antriebseinheit C an einer Seite des Bettes gehalten. Die Antriebseinheit liefert die Bewegungsenergie für die zum Biegen eines Gelenkes des Patienten vorgesehene Anordnung D, wodurch ein oder mehrere Gelenke des in dem Bett liegenden Patienten gebogen werden. Obwohl die in Fig. 1

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gezeigte Gelenk-Biegeanordnung sich insbesondere zum Biegen des Knies eines Patienten eignet, können auch Biegeanordnungen für andere Gelenke des Patienten ohne weiteres an die Antriebseinheit angeschlossen werden.

Zum Bett A gehören ein Kopfstück 10, ein Fußstück 12 und zwei fest mit diesen verbundene seitliche Rahmenglieder 14 und 16. Mit Schwenkrollen 18 oder anderen geeigneten Fußstützen steht das Bett auf dem Boden auf.

Damit der Patient seinen Kopf und seine Schultern oder seine Füße und Beine anheben kann, ist ein Heberahmenabschnitt vorgesehen. Zu diesem Heberahmenabschnitt gehören zwei verschiebbare Seitenschienen 20 und 22, die ihrerseits verschiebbar an den beiden festen Seitenschienen 14 und 16 befestigt sind. Insbesondere enthalten die verschiebbaren Seitenschienen Abschnitte 24 und 26 zum Anheben des Kopfes und des Oberkörpers des Patienten. Die Abschnitte 24 und 26 sind verschwenkbar mit den festen Seitenschienen 14 und 16 verbunden. Ein Linearmotor 30 oder eine andere Rahmenhubvorrichtung liegt zwischen den festen und den verschiebbaren Rahmenteilen. Mit ihr wird der Oberkörper-Hubabschnitt um seine Schwenkverbindung mit den festen Seitenschienen geschwenkt und damit wird der Kopf des Patienten angehoben. In analoger Weise sind die Seitenschienenabschnitte 32 und 34 zum Anheben der Beine angeschlossen und schwenken unter der Einwirkung des (nicht gezeigten) Linearmotors oder dergleichen gegenüber den festen Seitenschienen 14 und 16 und heben die Beine des Patienten damit selektiv an. Eine Matraze 36 liegt auf den zum Anheben des Patienten vorgesehenen Rahmenabschnitten und bildet damit für den Patienten eine Auflagefläche 38.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform enthält die Befestigungsanordnung B verhältnismäßig flache Querglieder 50. Diese sind so gestaltet, daß sie von den Seitenschienen des Bettrahmens gehalten werden. Mit einem Knopf 54

läßt sich eine erste Klemmanordnung 52 wahlweise mit einer Seitenschiene des Bettes verklemmen, und eine zweite Klemmanordnung 56 läßt sich wahlweise mit der anderen Seitenschiene des Bettrahmens verklemmen. Eine hochstehende oder vertikal verlaufende Säule 58 ist fest mit den Quergliedern 50 verbunden und verläuft im allgemeinen unter einem rechten Winkel zu der Seitenschiene des Bettes. Die Befestigungsanordnung B läßt sich einfach am Bett anbringen. Hierzu werden die Querglieder zwischen der Matratze und dem Rahmen verschoben, und die Klemmanordnungen 52 und 56 werden mit den Seitenschienen des Rahmens fest verklemmt.

Eine für die Antriebseinheit vorgesehene Befestigungsanordnung 60 hält diese Antriebseinheit C verstellbar an der * hochstehenden Säule 58. Bei dieser in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform enthält diese Befestigungsanordnung für die Antriebseinheit eine Hülse 62. Diese sitzt verschiebbar auf der hochstehenden Säule und läßt sich entlang dieser wahlweise vertikal und in Umfangsrichtung verstellen. Eine Buchse 64 stützt die Hülse 62 verdrehbar ab. Ein unter dem Druck einer Feder stehender Stift 66 läßt sich wahlweise in eine der auf der hochstehenden Säule angeordneten zahlreichen Öffnungen einschieben. Damit wird die Vertikallage ~ der Hülse und damit auch der Antriebseinheit wählbar eingestellt. Eine Kegelschraube 68 ist in die Hülse 62 eingeschraubt. Damit wird die Winkellage der Hülse gegenüber der hochstehenden Säule festgelegt.

Eine für die Antriebseinheit vorgesehene Haltestange 70 ist mit der Hülse 62 so verbunden, daß sie, sofern die Kegelschraube 68 mit einer der in der Säule vorgesehenen Öffnungen verklemmt ist, im wesentlichen par_allel zu den Seitenschienen des Bettes verläuft. Die Antriebseinheit C sitzt verschiebbar auf der Haltestange 70 und läßt sich mit einer Klemmvorrichtung 72 an diese anklemmen.

Bei Gebrauch wird der unter dem Druck einer Feder stehende 86/2

Stift 66 gelöst und die Antriebseinheit läßt sich vertikal auf die richtige Höhe, im allgemeinen nicht an der Patienten-Auflagefläche 38, einstellen. Zum Fixieren der Vertikallage der Antriebseinheit wird die Kegelschraube 68 festgeklemmt und fixiert damit die für die Antriebseinheit vorgesehene Haltestange 70 in einer Lage parallel zu der Seitenschiene 20 des Bettes. Nach der Übung wird die Kegelschraube 68 gelöst und die Antriebseinheit C und die Gelenk-Biegeanordnung D können dann in Richtung auf das Kopfstück des Bettes und bis zur nächsten Übung weggeschwenkt werden.

Eine für den Patienten bestimmte Schutzschienenanordnung 80 ist einstellbar an der hochstehenden Säule 58 befestigt. Zu dieser SchutzSchienenanordnung gehört eine Hülse 82, die verschieb- und verdrehbar auf der Säule angeordnet ist. Ein unter dem Druck einer Feder stehender Stift 84 klemmt diese Schutzschienenhülse wählbar in einer ausgewählten Vertikal- und Drehstellung fest. Hierzu greift er in eine der in der Säule 58 vorgesehenen Öffnungen. Eine für den Patienten vorgesehene allgemein U-förmige Haltestange 86 geht von der Hülse 82 aus und verläuft allgemein senkrecht zu der hochstehenden Säule. Bei Gebrauch wird die Schutzschienenanordnung einstellbar an der Säule 58 angeordnet und in die richtige Höhe gebracht. Durch Lösen des unter dem Druck einer Feder stehenden Stiftes 84 kann die Schutzschiene einstellbar weggeschwenkt und in ihrer Höhe eingestellt werden.

Die Antriebseinheit C enthält ein Gehäuse 90. Dieses ist einstellbar auf der Haltestange 70 angeordnet. Ein Schaltbrett 92 enthält ein Sichtfeld 94 zum Darstellen von Informationen bezüglich der Wahl der auszuführenden Übung, einer bereits durchgeführten Übung, bezüglich eines Fehlers oder einer Mitteilung über eine Störung und dergleichen. Mit mehreren Eingabeschaltern oder -einrichtungen 96 kann die Bedienungsperson die richtigen Steuerinformationen in die Steuerung eingeben und damit die hin- und hergehende Schwingbewegung der Abtriebswelle 98 des Motors steuern.

Gemäß der Darstellung in den Figuren 2A und 2B führen die Eingabeschalter 96 einem Mikrocomputer oder Prozessor ausgewählte Übungsparameter zu. Der Mikrocomputer steuert selektiv einen Motor 102. Dieser ist mit der Abtriebswelle 98 verbunden und läßt diese mit einer ausgewählten Geschwindigkeit zwischen ausgewählten Winkel-Endstellungen hin- und herschwingen. Insbesondere ist ein Schalter 104 zum Einstellen der äußersten Winkelstellung vorgesehen. Mit diesem werden die Grenzwerte der ausgewählten Winkelverschiebung in einen zum Speichern dieser Werte bestimmten Speicher 106 eingegeben. In der bevorzugten Ausführungsform überwacht ein Rechengerät 108 die Ist-Winkellage der Welle 98. Bei Erreichen der ausgewählten Grenzwerte bewirk+· der für die Winkelstellung vorgesehene Begrenzungsschalter 104, daß der Speicher 106 die augenblickliche Ist-Lage der Welle speichert. Während der Übung vergleicht eine für die Winkelstellung vorgesehene Vergleichsschaltung 110 die ausgewählten Winkelstellungs-Grenzwerte mit der Ist-Winkelstellung der Welle 98 und bewirkt, daß eine Richtungs-Steuerschaltung 112 den Motor jedesmal dann, wenn eine Grenzstellung erreicht ist, umschaltet. Ein Zykluszähler 114 zählt die von der Motorwelle 98 ausgeführten Schwingungen .

Zu den Eingabeschaltern 96 gehört weiter ein Geschwindigkeitswählschalter 120. Dieser bewirkt, daß eine für die Welle 98 vorgewählte Geschwindigkeit in dem für die Geschwindigkeit oder Winkelgeschwindigkeit vor—gesehenen Speicher 122 gespeichert wird. Eine Ist-Geschwindigkeitsschaltung 124 differenziert die von dem für die Winkelgeschwindigkeit vorgesehenen Rechengerät 108 abgegebenen, die Winkelstellung betreffenden Signale und bestimmt die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit der Welle 98. Eine Differenzschaltung 126 steuert selektiv einen Impulsbreitenmodulator 128 derart, daß die Breite der dem Motor zugeführten elektrischen Leistungsimpulse verändert und damit die tatsächlichen und ausgewählten Geschwindigkeiten im wesent-

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lichen auf der gleichen Höhe gehalten werden.

Ein Zeitwählschalter 130 bewirkt, daß ein Zeitspeicher 132. eine vorgewählte Zeitdauer, während der die Übung stattfinden soll, speichert. Eine Zeitvergleichsschaltung 134 vergleicht die von dem Zeitspeicher angezeigte ausgewählte Zeitdauer mit der von einer Zeittaktschaltung 13 6 gemessenen abgelaufenen Zeit. Am Ende der ausgewählten Zeitdauer bewirkt die Zeitvergleichseinrichtung, daß die Energiezufuhr zum Motor endet.

Zum Messen verschiedenartiger potentieller Störungen enthält der Mikrocomputer 100 weiter mehrere Störungsmesser Zum Messen einer Winkelverschiebung, die über die für diese ausgewählten Grenzen hinausgeht, enthält der Störungsmesser eine bestimmte Einrichtung. Ein Versetzungsschalter 140 verbreitert die ausgewählten Winkelstellungsgrenzen um eine kleine Versetzung oder einen kleinen Prozentsatz. Eine für eine Störung bezüglich einer Winkelstellung vorgesehene Vergleichseinrichtung 140 vergleicht die tatsächliche Rechengerätstellung mit den expandierten Winkelstellungsgrößen und bewirkt, daß eine Wächterschaltung 144 die Leistungszufuhr zum Motor durch Öffnen eines Schalters 146 nach Maßgabe der erhaltenen expandierten Grenzstellungen beendet.

Der Störungsmesser enthält weiter Einrichtungen, mit denen eine Fehlfunktion der Motorwelle 98 in bezug auf eine Änderung der Richtung festgestellt wird. Eine Einrichtung 150 zum Feststellen der tatsächlichen Drehrichtung der Welle differenziert die von dem Rechengerät bezüglich der Winkelstellung abgegebenen Signale und bestimmt damit die Drehrichtung der Welle 98. Eine gesteuerte Richtungs-Überwachungsschaltung 152 überwacht die von der Winkelstellungs-Vergleichsschaltung 110 abgegebenen Signale und bestimmt die Richtung, die die Welle nach Maßgabe des Mikroprozessors haben sollte. Falls die von dem Mikroprozessor

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ausgewählte Drehrichtung und die tatsächliche Drehrichtung nicht übereinstimmen, bewirkt die Richtungsvergleichsschaltung 154, daß die Wächterschaltung 144 die Energiezufuhr zum Motor abbricht.

Die Störungsmeßeinrichtung enthält weiter eine Einrichtung, um festzustellen, ob sich die Welle 98 mit der ausgewählten Winkelgeschwindigkeit dreht. Ein diesbezüglicher Fehler kann zum Beispiel an einem Bruch des zwischen dem Motor und der Welle vorgesehenen Treibriemens oder eines mechanischen Gelenkes liegen. Eine für die geregelte Geschwindigkeit vorgesehene Schaltung 160 ist mit dem Impulsbreitenmodulator 128 verbunden und bestimmt die Geschwindigkeit, die der Mikrocomputer bezüglich der Drehung der Welle durch den Motor vorgibt. Eine Geschwindigkeits-Vergleichsschaltung 162 vergleicht die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit, wie sie von der Schaltung 124 bezüglich der tatsächlichen Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der gesteuerten Winkelgeschwindigkeit, wie diese von der Schaltung 160 angegeben wird. Falls die beiden Winkelgeschwindigkeiten um einen wesentlichen Betrag voneinander abweichen, bewirkt die Geschwindigkeitsvergleichsschaltung 160, daß die Wächterschaltung 144 die Energiezufuhr zum Motor beendet.

Wahlweise können der Stellschalter 104 für die Winkelstellung, das Rechengerät 108 bezüglich der Winkelstellung, der Speicher 122 für die gewählte Geschwindigkeit, die Schaltung 124 zum Bestimmen der Ist-Geschwindigkeit, der Zeitspeicher 132, der Zeittaktgeber 136, die Wächterschaltung 144 und die Schaltung 150 zum Bestimmen der Ist-Richtung mit dem Sichtfeld 94 verbunden werden, um damit die für die Welle 98 ausgewählten Grenzen von deren Winkelstellung, die Ist-WinkeIstellung, die Ist-Geschwindigkeit, die Ist-Richtung der Welle 98, die Soll-Geschwindigkeit der Welle 98, die Ist-Zeitdauer einer Übung, die Sollzeitdauer einer Übung und verschiedene Störungszustände anzeigende Darstellungen wieder_zugeben.

Eine Batteriesicherung ist noch vorgesehen, um die eingestellten Bedingungen bei einem Energieausfall der Steuereinheit aufrecht zu erhalten. Bei an eine Energiequelle angeschlossener Steuereinheit wird eine Batterie 166 durch ein Batterieladegerät 164 aufgeladen. Eine Mikrocomputer-Energieversorgung 168 entnimmt dem Batterieladegerät 164 oder der Batterie 166 elektrische Energie und führt diese dem Mikrocomputer 100 zu.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 enthält die Gelenkbiegeanordnung D einen für eine schnelle Verbindung und ein schnelles Lösen geeigneten Haltebügel 170. Dieser erleichtert eine schnelle Verbindung mit und ein leichtes Lösen von einem Hebelarm 172, der mit der Motorwelle 98 fest verbunden ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zum Üben des Knies enthält die Gelenk-Biegeanordnung einen den Oberschenkel abstützenden Abschnitt 174 und einen die Wade abstützenden Abschnitt 176. Diese sind über polyzentrische Gelenkanordnungen 178 gelenkig miteinander verbunden. Ein den Knöchel abstützender Abschnitt 180 ist mit einem Ende des die Wade abstützenden Abschnittes einstellbar verbunden. Eine Stütze 182, wie zum Beispiel zwei Rollen, stützen das freie Ende der Gelenk-Biegeanordnung verschiebbar auf der Patienten-Auflagefläche 38 der Matratze ab.

Bei Gebrauch wird die Befestigungsanordnung B verstellt, bis die Antriebswelle 98 mit der Achse der Hüfte des Patienten ausgerichtet ist. Die Länge des den Oberschenkel abstützenden Abschnittes 174 wird selektiv so eingestellt, daß die polyzentrischen Gelenke 178 mit dem Knie des Patienten ausgerichtet sind. Die Länge des die Wade abstützenden Abschnittes 176 und des das Fußgelenk abstützenden Abschnittes 180 werden so eingestellt, daß die Wade und das Fußgelenk des Patienten abgestützt werden. Bei einem Schwingen der Welle 98 wird das Knie des Patienten bei der Hin- und Herbewegung der Rollen 182 auf der Patienten-Auflagefläche der Matratze zyklisch nach oben gezogen und nach unten abgesenkt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 enthält jedes polyzentrische Gelenk 178 eine Führungsbahn 190, die entlang eines kreisbogenförmigen Segmentes verläuft, das seinen geometrischen Mittelpunkt bei 192 aufweist. Ein Drehzapfen 194 ist außerhalb dieses geometrischen Mittelpunktes 192 dieser bogenförmigen Führungsbahn 190 angeordnet. Eine lineare Führungsbahn 196 nimmt den außermittig angeordneten Drehzapfen 194 gleitbar auf. Ein Mitnehmerstift 198 läuft in der bogenförmigen Führungsbahn 190. Auf diese Weise verschiebt sich der Drehmittelpunkt, um den sich der Waden- und der Oberschenkelabschnitt drehen, während des Biegens des Knies kontinuierlich.

Bei der in Fig. 4 gezeigten alternativen Ausführungsform der Befestigungsanordnung B sind mit der Ausführungsform nach Fig. 1 gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einem Strich (') versehen. Die Befestigungsanordnung B enthält eine ü-förmige, auf dem Boden aufliegende Struktur 200 zur festen Auflage auf dem Boden. Zwei Rollen 202 oder dergleichen erleichtern die Verschiebung des Ständers in eine Lage neben den Seitenschienen des Bettes des Patienten, Lagerräumen und dergleichen. Ein unteres Säulenglied 204 ist mit der U-förmigen, auf dem Boden aufstehenden Struktur fest verbunden und nimmt die hochstehende Säule 58' in sich teleskopartig auf.

Auf dieser hochstehenden Säule 58' ist eine Befestigungseinrichtung 60' angeordnet und ermöglicht ihrerseits eine verschiebbare Anordnung des Leistungsmoduls C. Ein unter dem Druck einer Feder stehender Stift 66' und eine kegelförmige Verriegelungsschraube 68' lassen sich in in der Säule 58" vorgesehene Öffnungen einschieben und verklemmen die Befestigungsanordnung 60" in vertikaler und winkelmäßiger Lage. Auf diese Weise läßt sich die das Antriebsmodul haltende Stange 70' in verschiedenen Stellungen gegenüber dem Bett anordnen.

Eine einstellbare Schutzschienenanordnung 80' sitzt gleitbar auf der hochstehenden Säule 58'. Ein Schutzschienenglied 86' ist mit einer verschiebbaren Hülse 82' verbunden, die ihrerseits verdrehbar und verschiebbar auf der hochstehenden Säule 58' sitzt. Ein unter dem Druck einer Feder stehender Stift 84' verriegelt die Führungsschienenanordnung auswählbar in einer ausgewählten Vertikallage.

Fig. 5 zeigt eine Gelenk-Biegeanordnung D, die sich insbesondere zum Biegen des Handgelenkes und des Ellbogens eines Patienten eignet. Die Gelenk-Biegeanordnung D enthält einen ersten Abschnitt 210, der über ein einfaches Gelenk 212 mit einem den Vorderarm abstützenden Abschnitt 214 verbunden ist. Normalerweise liegt der erste Abschnitt 210 auf der Patienten-Auflagefläche 38 der Matratze auf,und das Gelenk 212 ist mit der Antriebsachse 98 axial ausgerichtet. Befestigungsstifte 216 sind&n dem den Vorderarm abstützenden Abschnitt angeordnet und erleichtern eine schnelle Verbindung mit dem Schneilverbindungs-Befestigungsbügel 170.

Über eine verstellbare Verbindung 222 ist eine Handgelenk-Biegeanordnung 220 mit dem den Vorderarm abstützenden Abschnitt verbunden. Damit läßt sich dessen wirksame Länge einstellen. Die Handgelenk-Biegeanordnung enthält einen Greifabschnitt 224, der in die Hand des Patienten zu liegen kommt. In Übereinstimmung mit den Biegebewegungen des den Vorderarm abstützenden Abschnittes um das Gelenk 212 führt eine Antriebsstange 226 einem Getriebekasten 228 selektiv eine Drehbewegung zu. In Übereinstimmung mit dem Durchbiegen des Ellbogens dreht der Getriebekasten 228 den Greifabschnitt 224 um eine horizontale Achse. Die Drehung des Handgelenkes kann mit dem Biegen des Ellbogens linear oder nichtlinear sein, wie es gerade für die vorgeschriebene Behandlung angemessen ist.

Die Erfindung wurde in bezug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Offensichtlich ergeben sich anderen bei

einem Lesen und Verstehen der vorstehenden Einzelbeschreibung Änderungen und Abwandlungen. Es ist daher beabsichtigt, daß die Erfindung unter Einschluß solcher Abwandlungen und Änderungen verstanden wird, sofern diese in den Bereich der beifolgenden Patentansprüche oder von deren Äquivalenten fallen.

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Claims

Anmelderin: Invacare Corporation Patentansprüche

1. übungsgerät für eine passive Bewegung zur Anwendung in Verbindung mit einem Bett mit auf sich gegenüberliegenden Seiten angeordneten Rahmenseitenschienen, gekennzeichnet durch:

eine Antriebseinheit zum Antreiben einer Patientengelenk-Biegeanordnung zum Biegen des Gelenkes eines Patienten;

eine Befestigungsanordnung zum Befestigen der Antriebseinheit an einer der Bettseitenschienen.

2. übungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit einen Motor zum Antreiben einer Antriebswelle zum Durchführen einer winkelmäßigen Schwingbewegung um deren Längsachse und eine Steuerschaltung zum Steuern von mindestens der Winkelverschiebung und der Geschwindigkeit der Antriebswelle aufweist.

3. Übungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Störungssensor zum Anhalten der Bewegung der Antriebswelle nach Maßgabe einer erkannten Störung aufweist.

4. Übungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Störungssensor eine Winkelverschiebung der Antriebswelle über die vorgewählten Grenzen hinaus erkennt.

5. Übungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Störungssensor eine Störung der Antriebswelle in be-

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zug auf die Richtung der Winkelverschiebung erkennt.

6. Übungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Störungssensor eine Störung der Antriebswelle in bezug auf deren Winkelverschiebung bei der vorgewählten Geschwindigkeit erkennt, so daß die Übung nach Maßgabe einer sich zu schnell drehenden, zu langsam drehenden oder anhaltenden Antriebswelle beendet wird.

7. Übungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsanordnung ein Querglied enthält, das zwischen den Bettrahmenseitenschienen verläuft, und ein hochstehendes Säulenglied, das allgemein unter einem rechten Winkel zu und neben einer der Bettseitenschienen verläuft.

8. Übungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsanordnung weiter ein hochstehendes Säulenglied enthält, die dicht bei einer der Bettseitenschienen angeordnet werden kann, und eine Antriebseinheit-Befestigungsanordnung zum einstellbaren Anschließen der Antriebseinheit an dem Säulenglied.

9. Übungsgerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine wegschwenkbare Schutzschiene, die mit der hochstehenden Säule verstellbar verbunden ist und sich einstellbar und selektiv an dieser befestigen läßt.

IO. Übungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit-Befestigungseinrichtung eine Befestigungsstange und eine Befestigungsverbindung zum Anschließen der Befestigungsstange an der hochstehenden Säule aufweist derart, daß die Stellung der Stange entlang der Säule selektiv einstellbar ist, und weiter derart, daß die Stange wählbar um die hochstehende Säule geschwenkt werden kann, so daß die Antriebseinheit wählbar am Bett angeordnet und zwischen den übungsabschnit-

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ten wählbar vom Bett weggeschwenkt werden kann.

11. Übungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit eine allgemein horizontale Antriebswelle und eine Einrichtung zum Antreiben der Antriebswelle zum Ausführen einer hin- und hergehenden Winkelverschiebung aufweist.

12. Übungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die hochstehende Welle auf einem auf dem Boden aufstehenden Ständer befestigt ist.

13. Übungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Biegen des Gelenkes eines Patienten einen den Oberschenkel abstützenden Rahmenabschnitt und einen die Wade abstützenden Rahmenabschnitt aufweist und diese durch ein polyzentrisches Gelenk miteinander verbunden sind.

14. Gerät nach Anspruch 1 bis 13, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

ein Bett mit zwei sich gegenüberliegend angeordneten Seitenschienen und einer Patienten-Auflagefläche;

eine Antriebseinheit zum Erzeugen einer Antriebs-Bewegungsenergie ;

eine Befestigungsanordnung zum Anbringen der Antriebseinheit an einer der Bettseitenschienen und

eine mit der Antriebseinheit operativ verbundene Patientengelenk-Biegeanordnung, die von der Antriebseinheit Bewegungsenergie zum selektiven Biegen des Patientengelenkes aufnimmt.

15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsanordnung eine Klemmeinrichtung zum Anklemmen eines hochstehenden Säulengliedes an mindestens eine der Bettseitenschienen aufweist, damit diese von dieser getragen wird.

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16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bett weiter Einrichtungen zum Kippen von mindestens einem Abschnitt der Seitenschienen gegenüber dem Bett enthält, um wahlweise mindestens einen Abschnitt des Patienten anzuheben, wodurch die Lage der Befestigungsanordnung und der Antriebseinheit wahlweise mit den Bettseitenschienen eingestellt wird.

17. Gerät nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch mehrere Patientengelenk-Biegeanordnungen, die wählbar mit der Antriebseinheit verbunden sind, wobei die Patientengelenk-Biegeanordnungen sämtlich besonders zum Biegen eines ausgewählten Patientengelenkes geeignet sind.

18. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Patientengelenk-Biegeanordnung einen Schwenkrahmen enthält, der operativ mit der Antriebseinheit verbunden ist, und eine Einrichtung zum verschiebbaren Abstützen von mindestens einem Teil des Rahmens auf der Patienten-Auflagefläche des Bettes.

19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkrahmen einen den Oberschenkel abstützenden Rahmenabschnitt aufweist, der mit der Antriebswelle bewegt wird, einen die Wade abstützenden Rahmenabschnitt, der operativ mit der ambulanten Einrichtung verbunden ist, und eine polyzentrische Gelenkeinrichtung zur operativen Verbindung des den Oberschenkel und des die Wade abstützenden Rahmenabschnittes.

20. Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das polyzentrische Gelenk eine bogenförmige Führungsbahn enthält, die mit einem der den Oberschenkel und die Wade abstützenden Abschnitte verbunden ist, und einen Drehzapfen, der außermittig zu einem geometrischen Mittelpunkt der bogenförmigen Führungsbahn angeordnet ist, und weiter einen Mitnehmer enthält, der operativ mit dem

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anderen der den Oberschenkel und die Wade abstützenden Rahmenabschnitte verbunden ist, um der bogenförmigen Führungsbahn zu folgen, und eine zweite Führungsbahn zur gleitbaren Aufnahme des Drehzapfens vorgesehen ist.

21. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Patientengelenk-Biegeanordnung einen den Vorderarm des Patienten abstützenden Rahmenabschnitt, eine die Hand des Patienten abstützenden Abschnitt und eine Einrichtung enthält, um die Hand und das Handgelenk des Patien ten gegenüber dem Vorderarm zu drehen.