EP2435008A1 - Vorrichtung zur therapeutischen behandlung und/oder zum training der unteren extremitäten eines menschen - Google Patents

Vorrichtung zur therapeutischen behandlung und/oder zum training der unteren extremitäten eines menschen

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EP2435008A1
EP2435008A1 EP10722000A EP10722000A EP2435008A1 EP 2435008 A1 EP2435008 A1 EP 2435008A1 EP 10722000 A EP10722000 A EP 10722000A EP 10722000 A EP10722000 A EP 10722000A EP 2435008 A1 EP2435008 A1 EP 2435008A1
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EP
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carriage
drive
holding means
linear drive
hand
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Stefan Hesse
Rupert Waldner
Christopher Tomelleri
Julius Michael Waldner
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Reha Technologies GmbH
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    • A63B22/0046—Details of the support elements or their connection to the exercising apparatus, e.g. adjustment of size or orientation

Definitions

  • the invention relates to a device for the therapeutic treatment or training of the lower extremities of a human.
  • a device of this kind is known, for example, from DE 10 2006 035 715 A1.
  • cranks that are operated by the patient. These cranks only allow asynchronous tracking of the weakened side. Asynchronously tracked movements do not reflect the variety of real movements. The desired transfer of the learning effect in connection with movement sequences from the brain lobe of the healthy to the affected side is only possible to a limited extent. Variations of the movements are excluded due to the rigid mechanical connection of the construction elements.
  • robotic systems are known for therapeutic purposes that include control systems that measure patient forces during exercise. Different evaluations of the parameters for determining minimum natural movements or forces and complete comparisons with predefined programs are possible. Such robot systems are known from DE 100 28 511 A1 and the aforementioned DE 10 2006 035 715 A1.
  • the degree of freedom for lateral pivoting of the foot plates per se is not necessary and, moreover, has proven to be disadvantageous during exercises.
  • the lateral pivoting of the foot plates causes a complicated and expansive structure, which makes it difficult for the therapist to access the patient.
  • the robot-supported running simulator known from the closest DE 10 2006 035 715 A1 has proven to be capable of improvement with regard to everyday usability.
  • access to the patient is more difficult.
  • the invention has for its object to provide a device for the therapeutic treatment and / or training of the lower extremities of a person can be simulated with the various stress situations that occur in everyday life.
  • the device is intended to allow a good access of the therapist to the patient.
  • the invention is based on the idea to provide a device for the therapeutic treatment and / or training of the lower extremities of a person with driven controllable movement devices, which are connected to a fixed frame and holding means for fastening each have a limb.
  • the holding means are independently movable along passage trajectories.
  • the movement devices each have a cantilever which can be pivoted into different elevations, which is, on the one hand, articulated on a first carriage of a linear guide and, on the other hand, rotatably connected to one of the holding means.
  • a second carriage of the linear guide is arranged in the direction of travel in front of the first carriage and relatively movable to the first carriage.
  • the second carriage of the linear guide is pivotally connected to the boom by a connecting element.
  • the first carriage has a first linear drive for changing the longitudinal position of the respective holding means, the second carriage a second linear drive for changing the height position of the respective holding means and the boom on a rotary drive for changing the inclination of the respective
  • the invention has the advantage that the mechanics of the movement devices is simple and compact. This facilitates the therapist's access to the patient.
  • a successful therapy on the one hand by the frequent repetition of exercise elements and on the other hand by the transmission of learning effects of the responsible for the healthy limb side of the brain on the responsible for the weakened limb brain side or the brain area responsible can be achieved.
  • the device according to the invention allows the leg and back muscles to be strengthened for the purpose of further improving the patient in recovery and for training healthy people.
  • the device according to the invention provides the prerequisite for enabling running training or running therapy in an everyday environment specified on a screen, wherein different everyday simulations, for example climbing stairs, stepping on a sidewalk or situations, can be simulated by the robust and simply constructed mechanism where the patient stumbles.
  • the second linear drive comprises a power transmission element that couples the two carriages.
  • the distance between the two carriages is variable by actuation of the force transmission element.
  • the coupling of the two carriages by means of a force transmission element has the advantage that one of the two carriages, in particular the second carriages, is taken along by the other carriage, in particular the first carriage.
  • the forward movement or the horizontal movement of the movement device and thus of the holding element is achieved jointly by the first linear drive.
  • the second linear drive causes the relative movement between the two carriages.
  • the power transmission element has the double function, on the one hand take the second carriage by the movement of the first carriage and thus acts as a mechanical connection between the two carriages.
  • the force transmission element brings the force required for the relative movement of the two carriages.
  • the power transmission element has its own drive. This embodiment has the advantage that the drives and associated slides can be made comparatively small, so that fast movement changes or rapid accelerations and decelerations can be realized.
  • the second linear drive may comprise a rotary spindle, which is rotatably mounted on the one hand on the first carriage and on the other hand on the second carriage.
  • the spindle drive of the rotary spindle can be attached to the second or the first carriage. This simplifies the construction of the device.
  • the first linear drive may include a power transmission element that couples the first carriage to the fixed frame.
  • the first linear drive may comprise a driven chain, which is attached to the first carriage on the one hand and the frame on the other hand, whereby the horizontal movement of the first and thus also of the second carriage is achieved in a simple manner.
  • the rotational drive for the inclination change can be arranged spaced from the holding means and coupled thereto by a power transmission means.
  • the rotary drive can be arranged at a position which is favorable for the center of gravity.
  • the rotary drive may expediently comprise a belt, which is arranged on a drive pulley on the boom and on a driven pulley on the holding element.
  • a longitudinal end of the boom is hinged to the first carriage.
  • the connecting element can act on the boom between the articulation point on the first carriage and the holding element.
  • an adjusting device is arranged above the movement device which is adapted to change the center of gravity of a person connected to the holding means.
  • This embodiment has the advantage that a control of the body center of gravity of a patient is possible by the adjusting device.
  • the displacement of the center of gravity of the body occurring in the course of human locomotion, that is to say during locomotion can be simulated along the direction of locomotion, which takes place in the vertical and lateral direction.
  • the control of the center of gravity allows the correct execution of the therapeutic movement, thus preventing postural damage caused by compensatory movements of the patient.
  • Another advantage of controlling the body's center of gravity is that the balance in critical situations can be kept as in (simulated) tripping, slipping or under conditions in which the proprioceptive component is disturbed. Repeated practice of these situations is necessary to minimize the risk of falls and falls for patients.
  • the three-dimensional control of the center of gravity which is possible in this embodiment, and the option of influencing the proprioceptive component of the patients by means of perturbations, create the prerequisite for a safe, repeatable and targeted training.
  • the perturbations of the proprioceptive component are performed by the retaining means, in particular the foot plates, which are connected to the feet of the patients. These can be moved to any position along the three degrees of freedom.
  • vibrations can be realized by the holding means.
  • Fig. 1 is a perspective view of a device according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a side view of the device according to FIG. 1;
  • Fig. 3 is a side view of the moving units of the device according to
  • Fig. 4 is a plan view of the device of FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a perspective view of a holding means of the device according to FIG. 1.
  • a device which can be used for the therapeutic treatment and / or training of the lower extremities of a human.
  • the device is particularly suitable for training the lower extremities of neurological patients and has two driven controllable movement devices 10a, 10b.
  • the two movement devices 10a, 10b are each connected to a stationary frame 11.
  • the movement devices 10a, 10b have holding means 12a, 12b, for example Foot plates with bindings in which the feet of the patients or exercisers are held.
  • the movement devices 10a, 10b and thus the holding means 12a, 12b can be moved independently of each other along passage trajectories. Asynchronous or synchronous movements are possible.
  • the device comprises a frame 28, on which the patient is suspended for weight relief, and which is fixedly connected to the frame 11.
  • the frame 28 comprises two arms 28a, 28b which extend forwards in the sagittal direction, the arms 28a, 28b extending approximately to and reaching over the height of the movement means 10a, 10b.
  • the side rails 30a, 30b are arranged approximately at the level of the lower arms of the respective patient and vertically adjustable.
  • the side rails 30a, 30b serve as handles for patients who can cling to the side rails 30a, 30b.
  • the movement devices 10a, 10b each have a boom 13, which is pivotable in different elevations.
  • the boom 13 is articulated pivotably on a first carriage 14, which is guided in a linear guide 15.
  • the linear guide 15 is fixedly connected to the stationary frame 11 and forms a rail in which the carriage 14 is slidably disposed.
  • the boom 13 is articulated on a first slide 14 at a first longitudinal end 13a.
  • a first pivot bearing 13b is provided, which connects the boom 13 with the first carriage 14 pivotally.
  • the first pivot bearing 13b may be disposed at a different location on the boom 13, for example, spaced from the longitudinal end 13a.
  • the boom 13 is rotatably connected in each case with one of the holding means 12a, 12b.
  • the connection point between the holding means 12a, 12b and the arm 13 is located at the other, second longitudinal end i3c of the arm 13 and has a second pivot bearing 13e spaced from the first pivot bearing 13b.
  • the boom 13 forms a pivot arm which extends in the longitudinal direction of the respective linear guide 15.
  • a second carriage 16 is arranged, which is guided in the linear guide 15 slidably.
  • the second carriage 16 is relatively movable to the first carriage 14, so that the distance between the two carriages 14, 16 is variable.
  • the second carriage 16 is pivotally connected by a connecting element 17 with the boom 13.
  • the connecting element 17 may, for example, comprise a connecting rod or two connecting rods arranged in parallel next to one another. Other connecting elements 17 are possible.
  • the connecting element 17 engages on the one hand on a bearing block 16a of the second carriage 16 and on the other hand on the boom 13 between the articulation point 27 on the first carriage 14 and the holding element 12a, 12b.
  • the connecting element 17 is connected by two pivot bearings 17a, 17b to the second carriage 16 and the boom 13.
  • the pivot bearing 17b in the boom 13 is arranged approximately centrally between the articulation point 13d on the first carriage 14 and the holding element 12a, 12b. Another arrangement of the pivot bearing 17b on the boom 13, in particular an eccentric arrangement, is possible.
  • the connecting element 17 is articulated on the arm 13 in an area or at a location which is arranged between the connection of the arm 13 with the first carriage 14 and the connection of the arm 13 with the retaining means 12a, 12b.
  • the connecting element 17 and the boom 13 together with the first and second carriages 14, 16 form a kind of scissors mechanism.
  • the angle between the boom 13 and the connecting element 17 is changed.
  • the holding means 12a, 12b is a circular path around the articulation point 13d of the boom 13 on the first carriage 14 or generally about a horizontal axis which extends transversely to the direction of movement describes.
  • the first carriage 14 may also be referred to as a main carriage and the second carriage 16 as a relative carriage.
  • the first carriage 14 has a first linear drive 18, which is provided for changing the longitudinal position or horizontal position of the respective holding means 12a, 12b.
  • the first linear drive 18 comprises a first power transmission means 21a, which connects the first slide 14 to the fixed frame 11 for power transmission.
  • the first power transmission means 21a may comprise a driven chain 24, which is connected on the one hand to the movable carriage 16 and on the other hand to the stationary frame 11.
  • an electric motor is provided in each case.
  • the first linear drive 18 can also be realized by other means, for example by a rack or by hydraulic or pneumatic cylinders.
  • the second linear drive 19 is associated with the second carriage 16 and couples it to the first carriage 14.
  • a second force transmission element 21b is provided which engages on the one hand on the first carriage 14 and on the other hand on the second carriage 16.
  • the second power transmission element has the function to take the second carriage 16 with a movement of the first carriage 14.
  • the second force transmission element 21b acts as a push and pull element.
  • a force can be transmitted from the second carriage 16 to the first carriage 14 by the second power transmission element 21b and vice versa, when the second power transmission element 21b is actuated. In this case, the distance between the two slides 14, 16 and thus the altitude of the boom 13 is changed.
  • the second linear drive 19 acts as a relative drive between the two slides 14, 16, wherein one of the two carriages 14, 16, in particular the first carriage 14 forms an abutment and the other carriage 14, 16, in particular the second carriage 16, based on the Abutment is relatively movable and that by actuating the second linear actuator 19.
  • the first Linear drive 18 forms a main drive, which moves both carriages 14, 16 together with the second linear drive 19 relative to the stationary frame 11.
  • the second linear drive 19, in particular the force transmission element 21b acts as a driver, which transmits the driving force of the first linear drive 18 to the second carriage.
  • the second linear drive 18 acts as a relative drive for the relative movement between the two carriages 14, 16, as described above.
  • the second power transmission means 21b may comprise, for example, a rotary spindle 22 which is rotatably connected to the first and second carriages 14, 16 and provides for the advancement of the second carriage 16.
  • the spindle drive 23 is attached to the second carriage 16 and coupled to the rotary spindle 22. It is also possible that the spindle drive 23 is attached to the first carriage 14. Accordingly, the spindle nut of the spindle drive can optionally be arranged on the first or on the second carriage 14, 16.
  • Other power transmission elements such as a rack or hydraulic / pneumatic actuators are possible.
  • the force transmission element 21b has a dual function and acts both as a driver and for the change in distance between the two carriages 14, 16.
  • the distance between the two slides 14, 16 is changed, as shown in Fig. 4.
  • the movement device 10a is arranged on the right in the forward direction, the two carriages 14, 16 are located close to one another, the rotary spindle 22 protruding beyond the frame 11 at the rear. In this position, the boom 13 is arranged in the maximum height position. At maximum extended rotary spindle 22, as shown in the left-hand movement device 10b, the boom 13 is in the lowest altitude.
  • a rotary drive 20 is provided, which cooperates with the respective rotatably arranged holding means 12a, 12b.
  • the rotary drive 20 is arranged in the region of the articulation point 13d.
  • the connection of the rotary drive 20 with the respective holding means 12a, 12b is effected by a third force transmission element 21c, for example in the form of a belt 25.
  • the belt 25 is on the one hand on a drive pulley 26 on the boom 13 and on the other hand on an output Disc 27, which is connected to the holding element 12a, 12b, arranged.
  • the movement of the holding means 12a, 12b takes place in a work plane extending in the sagittal direction, wherein a working space has proved to be advantageous, the forward movement in the range of 400-600 mm, in particular 550 mm, the height movement in the range of 300-500 mm, in particular at 400 mm and the pivotal movement of the holding means 12a, 12b in a range of - allows 80 ° to + 30 °.
  • the pivotal movement of the holding means 12a, 12b takes place about a horizontal axis.
  • the horizontally extending axis is displaced by the actuation of the two linear drives 18, 19 in the horizontal and vertical directions.
  • the lower extremity holding means 12a, 12b can be simulated with the patient standing on and fixed to it, both by programmed control and by the patient with compliant foot plates. It can be varied between the programmed movement and the guided by the patient movement.
  • a holding means 12a may be controlled by the patient and the other holding means 12b by programmed defaults.
  • an adjusting device 31 is provided, which is arranged above the moving means 10a, 10b.
  • the adjusting device 31 is located above the linear guides 15, so that the movement devices 10a, 10b, in particular the holding means 12a, 12b can be moved under the adjusting device 31.
  • the adjusting device 31 is used to control the center of gravity of the body or to change the center of gravity of a body connected to the holding means 12a, 12b. see adapted.
  • the adjusting device 31 allows both a change in the body center of gravity in the vertical and in the transverse direction.
  • the adjusting device 31 comprises a vertical drive 33 a, which cooperates with a belt 32.
  • the strap 32 is connected to a patient carrier strap (not shown).
  • the vertical drive allows a change in the length of the vertical portion of the belt 32, so that the center of gravity of the patient is variable in the vertical direction.
  • the working space of the mechanism or of the adjusting device 31 for the change in focus is based on a zero position +/- 10 cm. Other areas are possible.
  • An example of the embodiment of the adjusting device 31 is shown in Fig. 1 and may comprise a rotary drive, which is connected to a pivot mechanism 33c.
  • the pivoting mechanism 33c shortens the patient's carrying belt via a pulley system, thus pulling the patient's center of gravity upward.
  • a deflation of the patient or an extension of the belt 32 is also possible.
  • the swing mechanism 33c has a swing arm to which three rollers are attached.
  • the rollers in particular two end rollers and a central roller arranged between the two end rollers, serve to deflect the belt 32 and form an arrangement by means of which the body center of gravity of a patient can be changed.
  • one of the two end rollers is located at one end of the pivot arm.
  • the central roller is arranged centrally in the pivot or pivot point of the swivel arm.
  • the strap 32 extends from the patient lifter 35 via the first end roller under the central roller and from there beyond the second end roller through the pivot mechanism to the patient's belt.
  • the vertical drive, in particular the rotary drive 33a causes a pivoting movement about the pivot point of the pivot mechanism, in particular of the pivot arm. As a result, the end rollers are raised or lowered at the end of the pivot arm and thereby lift or lower the belt 32nd
  • the patient lift 35 serves to lift the patient into the treatment position or to lower the patient from the treatment position after completion of the treatment.
  • a transverse drive 33b is provided which has a rotary drive connected to a pulley 34.
  • a rope is attached (not shown), the ends of which extend to the patient.
  • the rope is deflected by an unillustrated roller system and engages at both ends, for example by carabiners, on lateral loops of the patient's belt.
  • a possible working space for the center of gravity displacement enabled by the transverse drive 33b is, for example, +/- 5 cm in relation to a zero position. Other areas are possible.
  • the control of the center of gravity in the forward or backward direction is effected by the relative movement of the holding means 12a, 12b or the foot plates relative to the suspension point of the adjusting device 31.
  • the position of the first carriage 14 (main slide) can be freely controlled on the linear guide 15. In this case, the suspension point of the patient in a direction parallel to the linear guide 15 is fixed, so that a corresponding displacement of the center of gravity is possible.
  • the workspace possible by the length of the slide is +/- 10cm relative to a zero position. Other areas are possible.
  • the device allows a highly variable and flexible therapy or training of the lower extremities, wherein the device is simple and compact and thus provides good access to the patient.
  • a device for the therapeutic treatment and / or training of the lower extremities of a person with driven controllable movement devices (10a, 10b) which are connected to a fixed frame (11) and holding means (12a, 12b) for fastening in each case a limb, which are movable independently of each other along passage trajectories, wherein the movement means (10a, 10b) each have a cantilever (13) pivotable at different altitudes articulated on the one hand on a first slide (14) of a linear guide (15) and on the other hand with one of the holding means (12a, 12b) is rotatably connected, dad urch characterized en that in the direction before the first carriage (14) and relatively movable to the first carriage (14) a second carriage (16) of the linear guide (15) is arranged, which with the Boom (13) by a connecting element (17) is pivotally connected, wherein the first carriage (14) has a first linear drive (18) for changing the longitudinal position of the respective holding means (12a, 12b), the second carriage (16) a second
  • the second linear drive (19) comprises a force transmission element (21b) which couples the two carriages (14, 16) and the distance between the two carriages (14, 16). by operation of the force transmission element (21b) is variable.
  • the first linear drive (18) comprises a force transmission element (21 a) which couples the first carriage (14) with the stationary frame (11).
  • the first linear drive (18) comprises a driven chain (24) attached to the first carriage (14) on the one hand and to the frame (11) on the other hand.
  • the rotary drive (20) comprises a belt (25) on a drive pulley (26) on the boom (13) and on a driven pulley (27) on the holding element (12a, 12b) is arranged.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen mit angetriebenen steuerbaren Bewegungseinrichtungen (10a, 10b), die mit einem ortsfesten Rahmen (11) verbunden sind und Haltemittel (12a, 12b) zur Befestigung jeweils einer Extremität aufweisen, die unabhängig voneinander entlang von Gangtrajektorien bewegbar sind, wobei die Bewegungseinrichtungen (10a, 10b) jeweils einen in verschiedene Höhenlagen schwenkbaren Ausleger (13) aufweisen, der einerseits an einem ersten Schlitten (14) einer Linearführung (15) angelenkt und andererseits mit einem der Haltemittel (12a, 12b) drehbeweglich verbunden ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in Gangrichtung vor dem ersten Schlitten (14) und relativ beweglich zum ersten Schlitten (14) ein zweiter Schlitten (16) der Linearführung (15) angeordnet ist, der mit dem Ausleger (13) durch ein Verbindungselement (17) gelenkig verbunden ist, wobei der erste Schlitten (14) einen ersten Linearantrieb (18) zur Änderung der Längsposition des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) der zweite Schlitten (16) einen zweiten Linearantrieb (19) zur Änderung der Höhenlage des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) und der Ausleger (13) einen Drehantrieb (20) zur Änderung der Neigung des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) aufweist.

Description

Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen.
Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus DE 10 2006 035 715 Al bekannt.
Die Therapie einer hochgradigen Schwäche der unteren Extremitäten z.B. nach einem Schlaganfall, ist schwierig und häufig nicht erfolgreich. Die konventionelle Physiotherapie ist aufwändig und zielt meistens darauf ab, durch Spastik bedingte Verkrampfungen der Muskeln zu lösen und Übungen zur Vorbereitung des Gehens in Sitz und Stand zu üben, um z.B. die Gewichtsübernahme auf das betroffene Bein zu stärken. Dieses Vorgehen führt häufig dazu, dass der Patient das Gehen und damit die dem Gehen zu Grunde liegenden Fuß- und Beinbewegungen nicht wiederholt übt.
Moderne wissenschaftliche Konzepte der Rehabilitation favorisieren ein wiederholtes, wenn möglich aktives Üben des Gehens so früh wie möglich, oder falls noch nicht möglich, das Üben zumindest einzelner Bewegungsfolgen des Gehens mit den Füßen und Beinen. Für Schlaganfallpatienten konnte gezeigt werden, dass die wiederholte aktive, isometrische und isotone Dorsalextension der Füße und Beine hinsichtlich der Rückbildung der motorischen Funktion der gesamten unteren Extremitäten einer konventionellen Therapie überlegen war. Noch größere Erfolge konnten erzielt werden, wenn der Patient das Gehen selbst wiederholt übte. Passive Bewegungen gelähmter Extremitätenabschnitte erhalten zum einen die Beweglichkeit des Bewegungssegments und die Erinnerung des Gehirns an die Bewegungsfolge. Ein beidseitiges Üben der gesunden Seite und der geschwächten Seite der unteren Extremitäten ist einem einseitigen Üben der geschwächten Seite überlegen. Die Mitbewegung der nicht geschwächten Seite übt dabei einen fördernden Einfluss auf die Aktivierung der für den Einsatz der gelähmten Extremität verantwortlichen Hirnstrukturen im Scheitellappen aus.
Zur Therapie der gesunden und der geschwächten Seite der unteren Extremitäten sind mechanische und elektromechanische Geräte im Stand der Technik bekannt. Hierzu wird beispielhaft auf DE 36 18 686 Al, DE 85 28 083 Ul, DE 81 09 699 Ul und DE 195 29 764 Al verwiesen. Diese bekannten Therapiegeräte umfassen Tretkurbeln, die vom Patienten betätigt werden. Diese Tretkurbeln erlauben nur ein asynchrones Nachführen der geschwächten Seite. Asynchron nachgeführte Bewegungen spiegeln nicht die Vielfalt realer Bewegungsabläufe wieder. Die angestrebte Übertragung des Lerneffekts im Zusammenhang mit Bewegungsabläufen vom Gehirnlappen der gesunden auf die betroffene Seite ist dabei nur bedingt möglich. Variationen der Bewegungsabläufe sind aufgrund der starren mechanischen Verbindung der Konstruktionselemente ausgeschlossen.
Darüber hinaus sind Robotersysteme zu Therapiezwecken bekannt, die Steuersysteme umfassen, welche die Kräfte des Patienten während der Übung messen. Dabei sind unterschiedliche Auswertungen der Parameter zum Ermitteln von Mindesteigenbewegungen oder Kräften und vollständige Vergleiche mit vorgegebenen Programmen möglich. Derartige Robotersysteme sind aus DE 100 28 511 Al und der eingangs genannten DE 10 2006 035 715 Al bekannt.
Bei dem Robotersystem gemäß DE 100 28 511 Al ist der Freiheitsgrad zum seitlichen Schwenken der Fußplatten an sich nicht erforderlich und hat sich darüber hinaus bei Übungen als nachteilig erwiesen. Das seitliche Schwenken der Fußplatten bedingt einen komplizierten und ausladenden Aufbau, der dem Therapeuten den Zugang zum Patienten erschwert. Der aus der nächstkommenden DE 10 2006 035 715 Al bekannte robotergestützte Laufsimulator hat sich im Hinblick auf die Alltagstauglichkeit als verbesserungsfähig erwiesen. Außerdem ist, ebenso wie bei dem System gemäß DE 100 28 511 Al, der Zugang zum Patienten erschwert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen zu schaffen, mit der vielfältige Belastungssituationen simuliert werden können, die im Alltag auftreten. Die Vorrichtung soll einen guten Zugang des Therapeuten zum Patienten erlauben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen mit angetriebenen steuerbaren Bewegungseinrichtungen zu schaffen, die mit einem ortsfesten Rahmen verbunden sind und Haltemittel zur Befestigung jeweils eines Extremität aufweisen. Die Haltemittel sind unabhängig voneinander entlang von Gangtrajektorien bewegbar. Die Bewegungseinrichtungen weisen jeweils einen in verschiedene Höhenlagen schwenkbaren Ausleger auf, der einerseits an einem ersten Schlitten einer Linearführung angelenkt und andererseits mit einem der Haltemittel drehbeweglich verbunden ist. In Gangrichtung vor dem ersten Schlitten und relativ beweglich zum ersten Schlitten ist ein zweiter Schlitten der Linearführung angeordnet. Der zweite Schlitten der Linearführung ist mit dem Ausleger durch ein Verbindungselement gelenkig verbunden. Der erste Schlitten weist einen ersten Linearantrieb zur Änderung der Längsposition des jeweiligen Haltemittels, der zweite Schlitten einen zweiten Linearantrieb zur Änderung der Höhenlage des jeweiligen Haltemittels und der Ausleger einen Drehantrieb zur Änderung der Neigung des jeweiligen Haltemittels auf.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Mechanik der Bewegungseinrichtungen einfach und kompakt aufgebaut ist. Dadurch wird der Zugang des Therapeuten zum Patienten erleichtert. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine erfolgreiche Therapie einerseits durch das häufige Wiederholen von Übungselementen und andererseits durch die Übertragung von Lerneffekten der für die gesunde Extremität zuständigen Gehirnseite auf die für die geschwächte Extremität zuständige Gehirnseite bzw. das zuständige Gehirnareal erzielt werden. Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur weiteren Verbesserung des in der Genesung fortgeschrittenen Patienten sowie zum Training gesunder Menschen die Kräftigung der Bein- und Rückenmuskulatur. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet die Voraussetzung dafür, dass das Lauftraining bzw. die Lauftherapie in einer auf einem Bildschirm vorgegebenen Alltagsumgebung ermöglicht wird, wobei durch die robust und einfach aufgebaute Mechanik unterschiedliche Alltagssimulationen, beispielsweise das Treppensteigen, das Betreten eines Bürgersteigs oder Situationen simuliert werden können, bei denen der Patient stolpert.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einer Ausführungsform umfasst der zweite Linearantrieb ein Kraftübertragungselement, das die beiden Schlitten koppelt. Der Abstand zwischen den beiden Schlitten ist durch Betätigung des Kraftübertragungselements veränderbar. Die Kopplung der beiden Schlitten durch ein Kraftübertragungselement hat den Vorteil, dass einer der beiden Schlitten, insbesondere der zweite Schlitten, vom anderen Schlitten, insbesondere dem ersten Schlitten, mitgenommen wird. Die Vorwärtsbewegung bzw. die Horizontalbewegung der Bewegungseinrichtung und somit des Halteelements wird gemeinsam durch den ersten Linearantrieb erreicht.
Der zweite Linearantrieb bewirkt die Relativbewegung zwischen den beiden Schlitten. Das Kraftübertragungselement hat dabei die Doppelfunktion, einerseits den zweiten Schlitten durch die Bewegung des ersten Schlittens mitzunehmen und wirkt damit als mechanische Verbindung zwischen den beiden Schlitten. Andererseits bringt das Kraftübertragungselement die für die Relativbewegung der beiden Schlitten erforderliche Kraft auf. Dazu weist das Kraftübertragungselement einen eigenen Antrieb auf. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Antriebe und zugehörigen Schlitten vergleichsweise klein ausgelegt werden können, so dass schnelle Bewegungswechsel bzw. schnelle Beschleunigungen und Verzögerungen realisierbar sind.
Der zweite Linearantrieb kann eine Drehspindel umfassen, die einerseits am ersten Schlitten und andererseits am zweiten Schlitten drehbar befestigt ist. Der Spindelantrieb der Drehspindel kann am zweiten oder am ersten Schlitten befestigt sein. Dadurch wird der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht. Der erste Linearantrieb kann ein Kraftübertragungselement umfassen, das den ersten Schlitten mit dem ortsfesten Rahmen koppelt. Der erste Linearantrieb kann eine angetriebene Kette umfassen, die am ersten Schlitten einerseits und am Rahmen andererseits befestigt ist, wodurch auf einfache Weise die Horizontalbewegung des ersten und somit auch des zweiten Schlittens erreicht wird.
Der Drehantrieb für die Neigungsänderung kann beabstandet vom Haltemittel angeordnet und mit diesem durch ein Kraftübertragungsmittel gekoppelt sein. Dadurch kann der Drehantrieb an einer für den Schwerpunkt günstigen Position angeordnet sein. Der Drehantrieb kann zweckmäßigerweise einen Riemen umfassen, der auf einer Antriebsscheibe am Ausleger und auf einer Abtriebsscheibe am Halteelement angeordnet ist.
Die vorstehend beschriebenen Anordnungen der jeweiligen Antriebe ermöglichen jeweils für sich genommen und in Kombination miteinander einen einfachen Aufbau der jeweiligen Bewegungseinrichtung, die einen geringen Platzbedarf hat.
Vorzugsweise ist ein Längsende des Auslegers am ersten Schlitten angelenkt. Das Verbindungselement kann am Ausleger zwischen der Anlenkstelle am ersten Schlitten und dem Halteelement angreifen. Dadurch wird jeweils eine günstige Momentenübertragung von den jeweiligen Antrieben auf den Ausleger und somit auf das Haltemittel erreicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Verstelleinrichtung oberhalb der Bewegungseinrichtung angeordnet, die zur Änderung des Körperschwerpunktes eines mit den Haltemitteln verbundenen Menschen ange- passt ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass durch die Verstelleinrichtung eine Kontrolle des Körperschwerpunktes eines Patienten möglich ist. Damit kann einerseits die bei der menschlichen Lokomotion, also bei der Fortbewegung auftretende Verschiebung des Körperschwerpunkts entlang der Richtung der Fortbewegung simuliert werden, die in vertikaler und seitlicher Richtung erfolgt. Andererseits kann durch die Kontrolle des Schwerpunkts die korrekte Ausführung der therapeutischen Bewegung ermöglicht und somit Haltungsschäden, welche von kompensatorischen Bewegungen der Patienten verursacht werden, vorgebeugt werden. Ein weiterer Vorteil der Kontrolle des Körperschwerpunkts besteht darin, dass das Gleichgewicht in kritischen Situatio- nen, wie beim (simulierten) Stolpern, Ausrutschen oder unter Bedingungen, bei denen die propriozeptive Komponente gestört ist, gehalten werden kann. Ein wiederholtes Üben dieser Situationen ist notwendig, um das Fall- und Sturzrisiko der Patienten zu minimieren. Die bei dieser Ausführungsform ermöglichte dreidimensionale Kontrolle des Schwerpunkts und die Option, durch Perturbati- onen die propriozeptive Komponente der Patienten zu beeinflussen, schafft die Voraussetzung für ein sicheres, wiederholbares und zielgerechtes Training. Die Perturbationen der propriozeptiven Komponente werden durch die Haltemittel, insbesondere die Fußplatten ausgeführt, die mit den Füßen der Patienten verbunden sind. Diese können in beliebige Position entlang der drei Freiheitsgrade gefahren werden. Zusätzlich können durch die Haltemittel Vibrationen realisiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht der Bewegungseinheiten der Vorrichtung gemäß
Fig. 1;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1; und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Haltemittels der Vorrichtung gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, die zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen verwendet werden kann. Die Vorrichtung eignet sich besonders gut zum Training der unteren Extremitäten neurologischer Patienten und weist zwei angetriebene steuerbare Bewegungseinrichtungen 10a, 10b auf. Die beiden Bewegungseinrichtungen 10a, 10b sind jeweils mit einem ortsfesten Rahmen 11 verbunden. Die Bewegungseinrichtungen 10a, 10b weisen Haltemittel 12a, 12b auf, beispielsweise Fußplatten mit Bindungen, in denen die Füße der Patienten bzw. Trainierenden gehalten sind. Die Bewegungseinrichtungen 10a, 10b und damit die Haltemittel 12a, 12b können unabhängig voneinander entlang von Gangtrajektorien bewegt werden. Dabei sind asynchrone oder synchrone Bewegungen möglich.
Die Vorrichtung umfasst ein Gestell 28, an dem der Patient zur Gewichtsentlastung aufgehängt wird, und das mit dem Rahmen 11 fest verbunden ist. Das Gestell 28 umfasst zwei Arme 28a, 28b, die sich in sagittaler Richtung nach vorne erstrecken, wobei die Arme 28a, 28b in etwa bis auf die Höhe der Bewegungseinrichtungen 10a, 10b reichen und diese übergreifen. Am vorderen Ende der Arme 28a, 28b sind vertikal angeordnete Verbindungselemente 29a, 29b vorgesehen, die die Arme 28a, 28b mit Seitenholmen 30a, 30b verbinden. Die Seitenholme 30a, 30b sind in etwa auf Höhe der Unterarme des jeweiligen Patienten angeordnet und vertikal verstellbar. Die Seitenholme 30a, 30b dienen als Griffe für Patienten, die sich an den Seitenholmen 30a, 30b festhalten können.
Die Bewegungseinrichtungen 10a, 10b weisen jeweils einen Ausleger 13 auf, der in verschiedene Höhenlagen schwenkbar ist. Der Ausleger 13 ist dazu an einem ersten Schlitten 14 schwenkbeweglich angelenkt, der in einer Linearführung 15 geführt ist. Die Linearführung 15 ist mit dem ortsfesten Rahmen 11 fest verbunden und bildet eine Schiene, in der der Schlitten 14 verschieblich angeordnet ist. Wie in Fig. 3 zu erkennen, ist der Ausleger 13 an einem ersten Längsende 13a am ersten Schlitten 14 angelenkt. Dazu ist ein erstes Drehlager 13b vorgesehen, das den Ausleger 13 mit dem ersten Schlitten 14 schwenkbar verbindet. Das erste Drehlager 13b kann an einer anderen Stelle am Ausleger 13 angeordnet sein, beispielsweise vom Längsende 13a beabstandet.
Der Ausleger 13 ist jeweils mit einem der Haltemittel 12a, 12b drehbeweglich verbunden. Die Verbindungsstelle zwischen dem Haltemittel 12a, 12b und dem Ausleger 13 befindet sich am anderen, zweiten Längsende i3c des Auslegers 13 und weist ein vom ersten Drehlager 13b beabstandetes zweites Drehlager 13e auf.
Der Ausleger 13 bildet einen Schwenkarm, der sich in Längsrichtung der jeweiligen Linearführung 15 erstreckt. In Gangrichtung vor dem ersten Schlitten 14, d.h. in Richtung der Vorwärtsbewegung des Patienten im Gebrauch ist ein zweiter Schlitten 16 angeordnet, der in der Linearführung 15 verschieblich geführt ist. Der zweite Schlitten 16 ist relativ beweglich zum ersten Schlitten 14, so dass der Abstand zwischen den beiden Schlitten 14, 16 veränderbar ist. Wie in Fig. 3 zu erkennen, ist der zweite Schlitten 16 durch ein Verbindungselement 17 mit dem Ausleger 13 gelenkig verbunden. Das Verbindungselement 17 kann beispielsweise eine Pleuelstange oder zwei nebeneinander parallel angeordnete Pleuelstangen umfassen. Andere Verbindungselemente 17 sind möglich. Das Verbindungselement 17 greift einerseits an einem Lagerblock 16a des zweiten Schlittens 16 und andererseits am Ausleger 13 zwischen der Anlenkstelle 27 am ersten Schlitten 14 und dem Halteelement 12a, 12b an. Das Verbindungselement 17 ist dabei durch zwei Drehlager 17a, 17b mit dem zweiten Schlitten 16 und dem Ausleger 13 verbunden. Das Drehlager 17b im Ausleger 13 ist in etwa mittig zwischen der Anlenkstelle 13d am ersten Schlitten 14 und dem Halteelement 12a, 12b angeordnet. Eine andere Anordnung des Drehlagers 17b am Ausleger 13, insbesondere eine außermittige Anordnung, ist möglich.
Allgemein ist das Verbindungselement 17 am Ausleger 13 in einem Bereich bzw. an einer Stelle angelenkt, der bzw. die zwischen der Verbindung des Auslegers 13 mit dem ersten Schlitten 14 und der Verbindung des Auslegers 13 mit dem Haltemittel 12a, 12b angeordnet ist.
Das Verbindungselement 17 und der Ausleger 13 bilden zusammen mit dem ersten und zweiten Schlitten 14, 16 eine Art Scherenmechanismus. Durch die Relativbewegung der beiden Schlitten 14, 16 zueinander wird der Winkel zwischen dem Ausleger 13 und dem Verbindungselement 17 verändert. Wie in Fig. 3 anhand der beiden Ausleger 13 dargestellt, wird durch ein Verkleinern des Winkels, d.h. durch eine Verringerung des Abstandes zwischen den beiden Schlitten 14, 16 der Ausleger 13 nach oben bewegt, wobei das Haltemittel 12a, 12b eine Kreisbahn um die Anlenkstelle 13d des Auslegers 13 am ersten Schlitten 14 bzw. allgemein um eine horizontale Achse, die quer zur Gangrichtung verläuft, beschreibt. Dadurch wird die Höhenlage des zweiten Längsendes 13c des Auslegers 13 und damit des mit dem zweiten Längsende 13c verbundenen Haltemittels 12a, 12b verändert. Aufgrund der Anlenkung des Auslegers 13 am ersten Schlitten 14 wird dieser zusammen mit dem zweiten Schlitten 16 durch eine Bewegung des ersten Schlittens 14 mitgenommen, wodurch die Horizontalbewegung der gesamten Bewegungseinrichtung 10a, 10b erreicht wird.
Der erste Schlitten 14 kann auch als Hauptschlitten und der zweite Schlitten 16 als Relativschlitten bezeichnet werden.
Wie in den Figuren 3, 4 zu erkennen, weist der erste Schlitten 14 einen ersten Linearantrieb 18 auf, der zur Änderung der Längsposition bzw. Horizontalposition des jeweiligen Haltemittels 12a, 12b vorgesehen ist. Der erste Linearantrieb 18 umfasst ein erstes Kraftübertragungsmittel 21a, das den ersten Schlitten 14 mit dem ortsfesten Rahmen 11 zur Kraftübertragung verbindet. Das erste Kraftübertragungsmittel 21a kann eine angetriebene Kette 24 umfassen, die einerseits mit dem beweglichen Schlitten 16 und andererseits mit dem ortsfesten Rahmen 11 verbunden ist. Für den Antrieb der Kette 24 ist jeweils ein Elektromotor vorgesehen. Der erste Linearantrieb 18 kann auch mit anderen Mitteln verwirklicht werden, beispielsweise durch eine Zahnstange oder durch hydraulische oder pneumatische Zylinder.
Der zweite Linearantrieb 19 ist dem zweiten Schlitten 16 zugeordnet und koppelt diesen mit dem ersten Schlitten 14. Dazu ist ein zweites Kraftübertragungselement 21b vorgesehen, das einerseits am ersten Schlitten 14 und andererseits am zweiten Schlitten 16 angreift. Das zweite Kraftübertragungselement hat die Funktion, den zweiten Schlitten 16 bei einer Bewegung des ersten Schlittens 14 mitzunehmen. Dabei wirkt das zweite Kraftübertragungselement 21b als Schub- und Zugelement. Zusätzlich kann durch das zweite Kraftübertragungselement 21b eine Kraft vom zweiten Schlitten 16 auf den ersten Schlitten 14 übertragen werden bzw. umgekehrt, wenn das zweite Kraftübertragungselement 21b betätigt wird. Dabei wird der Abstand zwischen beiden Schlitten 14, 16 und somit die Höhenlage des Auslegers 13 verändert.
Allgemein wirkt der zweite Linearantrieb 19 als Relativantrieb zwischen den beiden Schlitten 14, 16, wobei einer der beiden Schlitten 14, 16, insbesondere der erste Schlitten 14 ein Widerlager bildet und der andere Schlitten 14, 16, insbesondere der zweite Schlitten 16, bezogen auf das Widerlager relativ beweglich ist und zwar durch Betätigen des zweiten Linearantriebs 19. Der erste Linearantrieb 18 bildet einen Hauptantrieb, der beide Schlitten 14, 16 zusammen mit dem zweiten Linearantrieb 19 relativ zum ortsfesten Rahmen 11 bewegt. Der zweite Linearantrieb 19, insbesondere das Kraftübertragungselement 21b wirkt dabei als Mitnehmer, der die Antriebskraft des ersten Linearantriebs 18 auf den zweiten Schlitten überträgt. Zusätzlich wirkt der zweite Linearantrieb 18 als Relativantrieb für die Relativbewegung zwischen den beiden Schlitten 14, 16, wie vorstehend beschrieben.
Das zweite Kraftübertragungsmittel 21b kann beispielsweise eine Drehspindel 22 umfassen, die mit dem ersten und zweiten Schlitten 14, 16 drehbar verbunden ist und für den Vorschub des zweiten Schlittens 16 sorgt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist der Spindelantrieb 23 am zweiten Schlitten 16 befestigt und mit der Drehspindel 22 gekoppelt. Es ist auch möglich, dass der Spindelantrieb 23 am ersten Schlitten 14 befestigt ist. Dementsprechend kann die Spindelmutter des Spindelantriebs wahlweise am ersten oder am zweiten Schlitten 14, 16 angeordnet sein. Andere Kraftübertragungselemente, beispielsweise eine Zahnstange oder hydraulische/pneumatische Betätigungselemente sind möglich. Generell hat das Kraftübertragungselement 21b eine Doppelfunktion und wirkt sowohl als Mitnehmer als auch für die Abstandsänderung zwischen den beiden Schlitten 14, 16.
Durch Betätigung des zweiten Linearantriebs 19 wird der Abstand zwischen den beiden Schlitten 14, 16 verändert, wie in Fig. 4 dargestellt. Bei der in Vorwärtsrichtung rechts angeordneten Bewegungseinrichtung 10a befinden sich die beiden Schlitten 14, 16 nahe beieinander, wobei die Drehspindel 22 rückwärtig über den Rahmen 11 hinausragt. In dieser Position ist der Ausleger 13 in der maximalen Höhenlage angeordnet. Bei maximal ausgefahrener Drehspindel 22, wie in der linken Bewegungseinrichtung 10b dargestellt, befindet sich der Ausleger 13 in der niedrigsten Höhenlage.
Zur Einstellung der Neigung der Haltemittel 12a, 12b ist ein Drehantrieb 20 vorgesehen, der mit dem jeweiligen drehbeweglich angeordneten Haltemittel 12a, 12b zusammenwirkt. Der Drehantrieb 20 ist im Bereich der Anlenkstelle 13d angeordnet. Die Verbindung des Drehantriebs 20 mit dem jeweiligen Haltemittel 12a, 12b erfolgt durch ein drittes Kraftübertragungselement 21c, beispielsweise in der Form eines Riemens 25. Der Riemen 25 ist einerseits auf einer Antriebsscheibe 26 am Ausleger 13 und andererseits auf einer Abtriebs- Scheibe 27, die mit dem Halteelement 12a, 12b verbunden ist, angeordnet. Anstelle des Riemens 25 können andere Kraftϋbertragungselemente 21c verwendet werden, die eine translatorische Bewegung in eine rotative Bewegung umwandeln, beispielsweise eine Zahnstange, die mit einem Ritzel am Haltemittel 12a, 12b kämmt. Durch den Drehantrieb 20 wird die Neigung des Haltemittels 12a, 12b eingestellt und an die jeweilige Position des Auslegers 13 angepasst. Dabei sind letztendlich alle möglichen Neigungspositionen variabel einstellbar, die für die Simulation von Alltagssituationen erforderlich sind.
Die Bewegung der Haltemittel 12a, 12b erfolgt in einer in sagittaler Richtung sich erstreckenden Arbeitsebene, wobei sich ein Arbeitsraum als zweckmäßig herausgestellt hat, der die Vorwärtsbewegung im Bereich von 400 - 600 mm, insbesondere bei 550 mm, die Höhenbewegung im Bereich von 300 - 500 mm, insbesondere bei 400 mm und die Schwenkbewegung des Haltemittels 12a, 12b in einem Bereich von - 80° bis + 30° ermöglicht.
Die Schwenkbewegung des Haltemittels 12a, 12b erfolgt um eine horizontal verlaufende Achse. Die horizontal verlaufende Achse wird durch die Betätigung der beiden Linearantriebe 18, 19 in horizontaler und vertikaler Richtung verschoben.
Zur Simulation der Alltagssituationen der menschlichen Lokomotion können die Haltemittel 12a, 12b für die unteren Extremitäten mit dem auf diesen stehenden und befestigten Patienten sowohl durch programmierte Vorgaben der Steuerung als auch durch den Patienten bei nachgiebigen Fußplatten simuliert werden. Dabei kann zwischen der programmierten Bewegung und der durch den Patienten geführten Bewegung beliebig variiert werden. Alternativ kann ein Haltemittel 12a durch den Patienten und das andere Haltemittel 12b durch programmierte Vorgaben gesteuert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist eine Verstelleinrichtung 31 vorgesehen, die oberhalb der Bewegungseinrichtungen 10a, 10b angeordnet ist. Die Verstelleinrichtung 31 befindet sich oberhalb der Linearführungen 15, so dass die Bewegungseinrichtungen 10a, 10b, insbesondere die Haltemittel 12a, 12b unter der Verstelleinrichtung 31 bewegt werden können. Die Verstelleinrichtung 31 ist zur Kontrolle des Körperschwerpunktes bzw. zur Änderung des Körperschwerpunktes eines mit den Haltemitteln 12a, 12b verbundenen Men- sehen angepasst. Die Verstelleinrichtung 31 ermöglicht sowohl eine Änderung des Körperschwerpunktes in vertikaler als auch in transversaler Richtung. Dazu umfasst die Verstelleinrichtung 31 einen Vertikalantrieb 33a, der mit einem Gurt 32 zusammenwirkt. Der Gurt 32 ist mit einem Patiententragegurt verbunden (nicht dargestellt). Der Vertikalantrieb ermöglicht eine Änderung der Länge des vertikalen Abschnitts des Gurts 32, so dass der Schwerpunkt des Patienten in vertikaler Richtung veränderbar ist. Der Arbeitsraum des Mechanismus bzw. der Verstelleinrichtung 31 zur Schwerpunktänderung beträgt bezogen auf eine Nullposition +/- 10 cm. Andere Bereiche sind möglich. Ein Beispiel für die Ausführung der Verstelleinrichtung 31 ist in Fig. 1 dargestellt und kann einen Rotationsantrieb umfassen, der mit einem Schwenkmechanismus 33c verbunden ist. Der Schwenkmechanismus 33c verkürzt über ein Rollensystem den Tragegurt des Patienten und zieht somit den Schwerpunkt des Patienten nach oben. Ein Ablassen des Patienten bzw. eine Verlängerung des Gurts 32 ist ebenfalls möglich.
Der Schwenkmechanismus 33c weist einen Schwenkarm auf, an dem drei Rollen befestigt sind. Die Rollen, insbesondere zwei Endrollen und eine zwischen den beiden Endrollen angeordnete Zentralrolle, dienen dazu, den Gurt 32 umzulenken und bilden eine Anordnung, durch die der Körperschwerpunkt eines Patienten veränderbar ist. Jeweils eine der beiden Endrollen befindet sich an einem Ende des Schwenkarms. Die Zentralrolle ist mittig im Dreh- bzw. Schwenkpunkt des Schwenkarms angeordnet. Der Gurt 32 verläuft vom Patien- tenlifter 35 über die erste Endrolle unter die Zentralrolle und von dort über die zweite Endrolle durch den Schwenkmechanismus hinaus zum Patientengurt. Der Vertikalantrieb, insbesondere der Rotationsantrieb 33a bewirkt eine Schwenkbewegung um den Drehpunkt des Schwenkmechanismus, insbesondere des Schwenkarms. Dadurch werden die Endrollen am Ende des Schwenkarms gehoben bzw. gesenkt und heben bzw. senken dadurch den Gurt 32.
Andere Einrichtungen zum Heben und Senken des Gurtes 32 sind möglich.
Der Patientenlifter 35 dient dazu, den Patienten in die Behandlungsposition anzuheben bzw. den Patienten aus der Behandlungsposition nach Beendigung der Behandlung abzusenken. Zur Kontrolle der transversalen Komponente des Schwerpunkts ist ein Transversalantrieb 33b vorgesehen, der einen mit einer Scheibe 34 verbundenen Rotationsantrieb aufweist. An der Scheibe 34 ist ein Seil befestigt (nicht dargestellt), dessen Enden bis zum Patienten reichen. Das Seil wird über ein nicht dargestelltes Rollensystem umgelenkt und greift an beiden Enden, beispielsweise durch Karabiner, an seitlichen Ösen des Patientengurts an. Durch Rotation der Scheibe 34 wird der Patient durch die Verkürzung eines der beiden Seilenden in transversaler Richtung gezogen. Ein möglicher Arbeitsraum für die durch den Transversalantrieb 33b ermöglichte Schwerpunktverlagerung beträgt beispielsweise, bezogen auf eine Nullposition, +/- 5cm. Andere Bereiche sind möglich.
Die Kontrolle des Schwerpunkts in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung erfolgt durch die Relativbewegung der Haltemittel 12a, 12b bzw. der Fußplatten bezogen auf den Aufhängungspunkt der Verstelleinrichtung 31. Die Position des ersten Schlittens 14 (Hauptschlitten) kann auf der Linearführung 15 frei angesteuert werden. Dabei ist der Aufhängungspunkt des Patienten in einer Richtung parallel zur Linearführung 15 ortsfest, so dass eine entsprechende Verlagerung des Schwerpunkts möglich ist. Der durch die Schlittenlänge mögliche Arbeitsraum beträgt bezogen auf eine Nullposition +/- 10cm. Andere Bereiche sind möglich.
Die Vorrichtung lässt eine äußerst variable und flexible Therapie bzw. ein Training der unteren Extremitäten zu, wobei die Vorrichtung einfach und kompakt aufgebaut ist und somit guten Zugang zum Patienten gewährt.
Folgende Gegenstände werden als zur Erfindung gehörend offenbart:
1. Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen mit angetriebenen steuerbaren Bewegungseinrichtungen (10a, 10b), die mit einem ortsfesten Rahmen (11) verbunden sind und Haltemittel (12a, 12b) zur Befestigung jeweils einer Extremität aufweisen, die unabhängig voneinander entlang von Gangtrajektorien bewegbar sind, wobei die Bewegungseinrichtungen (10a, 10b) jeweils einen in verschiedene Höhenlagen schwenkbaren Ausleger (13) aufweisen, der einerseits an einem ersten Schlitten (14) einer Linearführung (15) angelenkt und andererseits mit einem der Haltemittel (12a, 12b) drehbeweglich verbunden ist, dad urch geken nzeichnet, dass in Gangrichtung vor dem ersten Schlitten (14) und relativ beweglich zum ersten Schlitten (14) ein zweiter Schlitten (16) der Linearführung (15) angeordnet ist, der mit dem Ausleger (13) durch ein Verbindungselement (17) gelenkig verbunden ist, wobei der erste Schlitten (14) einen ersten Linearantrieb (18) zur Änderung der Längsposition des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b), der zweite Schlitten (16) einen zweiten Linearantrieb (19) zur Änderung der Höhenlage des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) und der Ausleger (13) einen Drehantrieb (20) zur Änderung der Neigung des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) aufweist.
2. Vorrichtung nach Ziffer 1, dad urch gekennzeichnet, dass der zweite Linearantrieb (19) ein Kraftübertragungselement (21b) um- fasst, das die beiden Schlitten (14, 16) koppelt, und der Abstand zwischen den beiden Schlitten (14, 16) durch Betätigung des Kraftübertragungselements (21b) veränderbar ist.
3. Vorrichtung nach Ziffer t 1 oder 2, dadurch geken nzeichnet, dass der zweite Linearantrieb (19) eine Drehspindel (22) umfasst, die einerseits am ersten Schlitten (14) und andererseits am zweiten Schlitten (16) drehbar befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Ziffer 3, dad urch gekennzeichnet, dass ein Spindelantrieb (23) der Drehspindel (22) am zweiten oder am ersten
Schlitten (14, 16) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach einer der Ziffern 1 bis 4, dad urch gekennzeichnet, dass der erste Linearantrieb (18) ein Kraftübertragungselement (21a) umfasst, das den ersten Schlitten (14) mit dem ortsfesten Rahmen (11) koppelt.
6. Vorrichtung nach wenigstens einer der Ziffern 1 bis 5, dad urch gekennzeich net, dass der erste Linearantrieb (18) eine angetriebene Kette (24) umfasst, die am ersten Schlitten (14) einerseits und am Rahmen (11) andererseits befestigt ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einer der Ziffern 1 bis 6, dad urch geken nzeich net, dass der Drehantrieb (20) für die Neigungsänderung beabstandet vom Haltemittel (12a, 12b) angeordnet und mit diesem durch ein Kraftübertragungsmittel (21c) gekoppelt ist.
8. Vorrichtung nach wenigstens einer der Ziffern 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass der Drehantrieb (20) einen Riemen (25) umfasst, der auf einer Antriebsscheibe (26) am Ausleger (13) und auf einer Abtriebsscheibe (27) am Halteelement (12a, 12b) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach wenigstens einer der Ziffern 1 bis 8, dad urch geken nzeich net, dass ein Längsende (13a) des Auslegers (13) am ersten Schlitten (14) angelenkt ist.
10. Vorrichtung nach wenigstens einer der Ziffern 1 bis 9, dad urch geken nzeich net, dass das Verbindungselement (17) am Ausleger (13) zwischen der Anlenkstel- Ie (13d) am ersten Schlitten (14) und dem Halteelement (12a, 12b) angreift.
11. Vorrichtung nach wenigstens einer der Ziffern 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinrichtung (31) oberhalb der Bewegungseinrichtung (10a, 10b) angeordnet ist, die zur Änderung des Körperschwerpunktes eines mit den Haltemitteln (12a, 12b) verbundenen Menschen angepasst ist.
Bezuqszeichenliste
10a, 10b Bewegungseinrichtungen Rahmen a, 12b Haltemittel
Ausleger a erstes Längsendeb erstes Drehlagerc zweites Längsended Anlenkstelle e zweites Drehlager erster Schlitten
Linearführung zweiter Schlittena Lagerblock
Verbindungselementa, 17b Drehlager erster Linearantrieb zweiter Linearantrieb
Drehantrieb a, 21b, 21c Kraftübertragungselement
Drehspindel
Spindelantrieb
Kette
Riemen
Antriebsscheibe
Abtriebsscheibe
Gestell a, 28b Arme a, 29b Verbindungselementea, 30b Seitenholme
Verstelleinrichtung
Gurt a Vertikalantrieb b Transversalantriebc Schwenkmechanismus
Verstellscheibe
Patientenlifter

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen mit angetriebenen steuerbaren Bewegungseinrichtungen (10a, 10b), die mit einem ortsfesten Rahmen (11) verbunden sind und Haltemittel (12a, 12b) zur Befestigung jeweils einer Extremität aufweisen, die unabhängig voneinander entlang von Gangtrajektorien bewegbar sind, wobei die Bewegungseinrichtungen (10a, 10b) jeweils einen in verschiedene Höhenlagen schwenkbaren Ausleger (13) aufweisen, der einerseits an einem ersten Schlitten (14) einer Linearführung (15) angelenkt und andererseits mit einem der Haltemittel (12a, 12b) drehbeweglich verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Gangrichtung vor dem ersten Schlitten (14) und relativ beweglich zum ersten Schlitten (14) ein zweiter Schlitten (16) der Linearführung (15) angeordnet ist, der mit dem Ausleger (13) durch ein Verbindungselement (17) gelenkig verbunden ist, wobei der erste Schlitten (14) einen ersten Linearantrieb (18) zur Änderung der Längsposition des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b), der zweite Schlitten (16) einen zweiten Linearantrieb (19) zur Änderung der Höhenlage des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) und der Ausleger (13) einen Drehantrieb (20) zur Änderung der Neigung des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) aufweist, wobei der erste Linearantrieb (18) einen Hauptantrieb bildet, der beide Schlitten (14, 16) zusammen mit dem zweiten Linearantrieb (19) relativ zum ortsfesten Rahmen (11) bewegt, der zweite Linearantrieb (19) dabei als Mitnehmer wirkt, der die Antriebskraft des ersten Linearantriebs (18) auf den zweiten Schlitten (16) überträgt und zusätzlich der zweite Linearantrieb (18) als Relativantrieb für die Relativbewegung zwischen den beiden Schlitten (14, 16) wirkt.
2, Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der zweite Linearantrieb (19) ein Kraftübertragungselement (21b) um- fasst, das die beiden Schlitten (14, 16) koppelt, und der Abstand zwischen den beiden Schlitten (14, 16) durch Betätigung des Kraftübertra- gungselements (21b) veränderbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dad urch gekennzeich net, dass der zweite Linearantrieb (19) eine Drehspindel (22) umfasst, die einerseits am ersten Schlitten (14) und andererseits am zweiten Schlitten (16) drehbar befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dad urch gekennzeich net, dass ein Spindelantrieb (23) der Drehspindel (22) am zweiten oder am ersten Schlitten (14, 16) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dad urch geken nzeichnet, dass der erste Linearantrieb (18) ein Kraftübertragungselement (21a) umfasst, das den ersten Schlitten (14) mit dem ortsfesten Rahmen (11) koppelt.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dad urch geken nzeichnet, dass der erste Linearantrieb (18) eine angetriebene Kette (24) umfasst, die am ersten Schlitten (14) einerseits und am Rahmen (11) andererseits befestigt ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch geken nzeichnet, dass der Drehantrieb (20) für die Neigungsänderung beabstandet vom Haltemittel (12a, 12b) angeordnet und mit diesem durch ein Kraftübertragungsmittel (21c) gekoppelt ist.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dad u rch geken nzeichnet, dass der Drehantrieb (20) einen Riemen (25) umfasst, der auf einer Antriebsscheibe (26) am Ausleger (13) und auf einer Abtriebsscheibe (27) am Halteelement (12a, 12b) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dad urch geken nzeichnet, dass ein Längsende (13a) des Auslegers (13) am ersten Schlitten (14) angelenkt ist.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch geken nzeich net, dass das Verbindungselement (17) am Ausleger (13) zwischen der Anlenkstel- Ie (13d) am ersten Schlitten (14) und dem Halteelement (12a, 12b) angreift.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dad urch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinrichtung (31) oberhalb der Bewegungseinrichtung (10a, 10b) angeordnet ist, die zur Änderung des Körperschwerpunktes eines mit den Haltemitteln (12a, 12b) verbundenen Menschen angepasst ist.
12. Vorrichtung zur therapeutischen Behandlung und/oder zum Training der unteren Extremitäten eines Menschen mit angetriebenen steuerbaren Bewegungseinrichtungen (10a, 10b), die mit einem ortsfesten Rahmen (11) verbunden sind und Haltemittel (12a, 12b) zur Befestigung jeweils einer Extremität aufweisen, die unabhängig voneinander entlang von Gangtrajektorien bewegbar sind, wobei die Bewegungseinrichtungen (10a, 10b) jeweils einen in verschiedene Höhenlagen schwenkbaren Ausleger (13) aufweisen, der einerseits an einem ersten Schlitten (14) einer Linearführung (15) angelenkt und andererseits mit einem der Haltemittel (12a, 12b) drehbeweglich verbunden ist, dadurch geken nzeichnet, dass in Gangrichtung vor dem ersten Schlitten (14) und relativ beweglich zum ersten Schlitten (14) ein zweiter Schlitten (16) der Linearführung (15) angeordnet ist, der mit dem Ausleger (13) durch ein Verbindungselement (17) gelenkig verbunden ist, wobei der erste Schlitten (14) einen ersten Linearantrieb (18) zur Änderung der Längsposition des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b), der zweite Schlitten (16) einen zweiten Linearantrieb (19) zur Änderung der Höhenlage des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) und der Ausleger (13) einen Drehantrieb (20) zur Änderung der Neigung des jeweiligen Haltemittels (12a, 12b) aufweist.
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