WO2009135619A1 - Beinbewegungsschiene zur repetitiven bewegung des knie- und hüftgelenks mit assistenzfunktion bei aktiver nutzung - Google Patents

Beinbewegungsschiene zur repetitiven bewegung des knie- und hüftgelenks mit assistenzfunktion bei aktiver nutzung Download PDF

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motor
patient
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PCT/EP2009/003126
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Gerhard Knoll
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Medireha GmbH Produkte für die medizinische Rehabilitation
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    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5061—Force sensors

Definitions

  • the present invention relates to a leg movement splint for repetitive movement of the knee and hip joint according to the preamble of claim 1.
  • leg movement splint known from EP 0 676 944 B1
  • a continuous passive movement with force-free movement between the leg movement splint and the leg to be treated is achieved.
  • the healing process is stimulated and shortened and the recovery of traumatic joints is accelerated.
  • the leg of the patient is moved exclusively by the continuously passive movement track.
  • leg movement splints which are used as active orthoses and in which the patient can further refine the healing process under load.
  • Al leg movement rail is a footrest for active mobilization in the longitudinal direction displaceable, wherein the displacement takes place under the action of springs in the pressure and / or tensile direction.
  • the patient must work against this predetermined spring load, which leads to an acceleration of the restoration of, for example, artrophied muscles.
  • a pressure cell is provided in the foot part, which depends on the patient activity emits an optical signal that allows the patient to check his progress. This does not affect the continuous passive movement of the leg movement splint.
  • the object of the present invention is therefore to combine the hitherto separate therapeutic methods in a leg movement splint such that, depending on the gradual restoration of patient mobility, the exercises can be gradually transferred from a purely passive via a combined passive / active to a purely active form of therapy which the patient has in his hand to make the motor support more or less less.
  • the leg movement rail can be continuously transferred from an exclusively passive to an at least partially active or own movement activity as a function of the patient activity on the basis of the pressure and / or tensile forces applied by the patient.
  • the measuring system used in the form of sensors and / or a current-speed measurement can detect forces both in the direction of diffraction and in the direction of extension.
  • the engine and transmission unit can provide the force required to support patient movement in preset percentage values between 100 percent and 0 percent.
  • sensors are used in the measuring system which detect the pressure and / or tensile forces applied by the patient, they can be arranged at different points or regions of the leg movement rail. According to the features of claims 8 or 9 or 10 or 11 or 12 or 13, the sensors can either be provided individually or in combination between threaded spindle and slide or between threaded spindle or a bearing block receiving this or on the foot part of the leg movement rail.
  • FIG. 2 shows a block diagram for illustrating the function of the leg movement rail according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows the design and position of pressure sensors for the patient activities according to a first embodiment
  • FIG. 4 shows the design and position of pressure sensors for the patient activities according to a second embodiment
  • FIG. 5 shows the design and position of pressure sensors for the patient activities according to a third embodiment
  • FIG. 6 shows a sequence program of the leg movement rail according to FIG. 1,
  • FIGS. 7 and 8 each show a sequence subroutine for the sequence program according to FIG. 6.
  • the leg movement splint 10 shown in Figure 1 is for a patient in which, for example, after surgery of the hip joint and / or knee joint or a traumatized joint, the healing process of these / these joints to be accelerated, both the continuous passive leg movement and the motor assisted active leg movement of the patient.
  • the leg movement rail 10 is designed so that the movement between full extension and flexion of the joints or is performed anatomically correct.
  • the leg movement splint 10 may be adapted for different patient sizes in terms of lower leg length, thigh length, footplate tilt, and ankle height.
  • the leg movement rail 10 has an orthosis 11 of a plurality of mutually hinged brackets in In the form of pairs of parallel rods 12 to 15, between which support means 16, 17, for example in the form of shells for the different sections of the leg of a patient, are held in a manner not shown in detail.
  • the orthosis 11 is connected via a connecting element in the form of a connecting rod pair 18 with a sliding carriage 21 of a base 20 which is formed by a corresponding frame of parallel rods or by a plate.
  • the sliding carriage 21 can be moved back and forth along the base 20 according to the double arrow A by means of a motor.
  • the pair of rods 12 is used on the support means 16 of the support of the thigh of the patient and is provided with at least one fixing band 26 for the thigh.
  • the thigh-rod pair 12 is connected via a hinge mechanism 27, which is provided in an only schematically illustrated manner with an angle encoder 28, with the rod pair 14 for the lower leg of the patient.
  • the lower leg rod pair 14 is provided in the region of the support means 17 with, for example, two spaced-apart Fixierbandern 29.
  • Another thigh-rod pair 13, which serves to adjust the angular position and the length of the thigh-rod pair 12 is at one end via a joint 31 along a rail 32 on the underside of the lower leg-pair of rods 14 slowly movable and the other end via a hinge 33 with the associated End of the base 20 articulated.
  • the further pair of rods 13 in the region 36 in its length is telescopically adjustable, so that the thigh length of the patient can be considered.
  • Sickle-like levers 34 are pivotally provided between the thigh-rod pairs 12 and 13.
  • the Verlang ceremoniessstangenpare 15 in the region 37 are long adjustable connected at its the pair of rods 14 facing away from the free end via a hinge 38 with a shoe-like foot support 40, which is provided with a plantar plate 41, are provided on the fixing bands 42 for the patient's foot.
  • the sole plate 41 with her heel pad 43 is opposite to the
  • Extension rod pairs 15 adjustable in inclination and adjustable in terms of the ankle height of the patient.
  • a connecting rod pair 18 is connected at one end to the connection 39 between lower leg rod pair 14 and extension rod pair 15 and at the other end via a hinge 44 with the sliding carriage 21. With the reciprocating movement (double arrow A) of the sliding block 21, the lower leg rod pairs 14 with the
  • Extension rod pairs 15 moves up and down and the knee joint mechanism 27 with the angle encoder 28, the thigh-rod pairs 12 and 13th
  • the base 20 carries in Figure 1 but not in Figure 2 in a block-like manner a motor and gear unit 204 and a motor controller 205 for the preferably electrically powered engine.
  • the motor and gear unit 204 is rotatably connected to a, preferably a trapezoidal thread having threaded spindle 22 (Figure 3) which reciprocates a driver 23 of the slide 21.
  • the threaded spindle 22 is at one end in the gear unit fixed to drive and the other end in a Endlagerbock 24 ( Figure 4) stored.
  • the sliding carriage 21 is movable instead of a threaded rod drive via a hydraulic or pneumatic cylinder or via an electromechanical linear drive (linear motor) or back and forth.
  • a reciprocating motion of the pair of connecting rods 18 held pivotally on the base 20 can be carried out via the sliding carriages 21, whereby the articulated mechanism 27 provided with the angle encoder 28 is actuated and an anatomical trajectory of the knee joint about the axis of rotation of the knee joint Hip joint imitated.
  • the knee angle sensor 218 of the absolute angle sensor 28 detects the current angle of diffraction of the patient's knee.
  • the motor controller 205 takes over the electronic control of the drive motor 205 and is preferably wired connection with a remote control unit (handset) 300, the knee-angle sensor 218 and a measuring system arranged, for example, in the sliding carriage 21.
  • the remote control unit 300 allows the parameterization and mode selection, that is, whether a purely passive movement or supported by passive movement active movement of the patient's leg is to take place.
  • the remote control unit 300 also takes over the flow control and serves to control display of the device.
  • a parameterization, starting and stopping of the two movement rails 10 takes place via a keypad 303.
  • a display 302 serves to display the operating mode, the programmed parameters and current measured values.
  • the mode of operation of the continuous, purely passive mode of operation is known and arises, for example, from EP 0 676 944 B1.
  • a force is applied via the motor and gear unit which moves the patient leg in a preset angular range between extension and flexion at a predetermined speed.
  • the electromotive drive 204 In the active mode, in contrast to the passive movement, a self-effort of the patient is required. In this case, the electromotive drive 204 only takes over the force required to support the movement, which exceeds the preset percentage value between 100% and 0%. motor support corresponds.
  • the patient To move leg movement rail 10 into motion and maintain it, the patient must expend the minimum required force. This force is measured via the measuring system 216 connected to an activity sensor 206 on the sliding carriage 21 and supplied via the motor control 205 in accordance with the drive as a manipulated variable. If the patient reduces his effort, this results in reduced engine power and the movement slows down or can also stop. When increasing the effort is a corresponding increase in speed.
  • the patient By displaying on the display 302 of the remote control unit 300 or alternatively on the base 20 displays, the patient can acoustically and visually perceive his success of the "cooperation" as feedback and make corrections corresponding to more or less force.
  • FIG. 2 shows a typical realization of
  • the leg movement rail 10 in the form of a block diagram.
  • the leg movement rail 10 has, as mentioned, the remote control unit 300 and a motor controller 205 with connected drive unit 204 of preferably electric motor with gear set, one with a knee-angle sensor 208 for the current measuring unit 218 and with the activity sensor 206 for the compressive and tensile forces, the Patient on the leg movement rail 10 exercises.
  • the pressure and tension sensors 206 can be designed or arranged in different ways and at different locations on the leg movement rail 10.
  • the remote control unit 300 consists essentially of a microprocessor (CPU) 301, a display 302 for the output and display of information and a keyboard 303 for input. About the keyboard 303 of the Users program the remote control unit 300, so that the necessary for controlling the leg movement rail 10 sequence program can be started or stopped. Via a communication interface, not shown, the remote control unit 300 is connected to a microprocessor 210 (CPU) of the motor controller 205 in connection. Commands as well as status and error information are exchanged via this interface.
  • CPU microprocessor
  • the CPU 210 of the motor controller 205 can control the drive unit 204 or the electric motor.
  • the control of the speed and the specification of the direction of rotation takes place via the driver unit 214.
  • the CPU 210 can determine the current angular position supplied by the knee angle sensor 208.
  • a positioning command of the remote control unit 300 autonomously monitors the CPU 210 and stops the motor 204 at the programmed target position by determining the angle that sets in the knee angle sensor 208.
  • the patient pressure and tension forces of the patient are ascertained via the patient activity sensor measuring unit 216 via the patient activity sensor (s) 206 and transmitted to the remote control unit 300 for further processing. This increases or decreases the speed of the drive unit 204, depending on the patient activity.
  • the pressure or tensile force measuring sensor 206 may be provided at various selected locations on the leg movement rail 10. In other words, for the decrease of the compressive and tensile forces of the patient activity in active mode, several suitable locations or positions can be applied, as explained below with reference to FIGS. 3 to 5 becomes.
  • the sensors 206 are formed for example by piezo elements or strain gauges.
  • the pressure and tension sensors 206, 206 ' are mounted below the carrier 23 of the sliding carriage 21.
  • the tensile and compressive forces exerted by the patient on the leg movement rail 10 are transmitted vertically via the driver 23 to the sensors 206, 206 '. From the information movement direction of the leg movement rail 10 and the measured forces of the sensors 206, 206 ', the pressure and tensile forces caused by the patient can be considered separately and further processed by the control program.
  • the driver 23 of the slide 21 is provided with a corresponding to the external thread of the threaded spindle 22 formed here trapezoidal internal thread, wherein between this
  • Internally threaded sleeve 46 and a driver 47 at the respective axial ends of a sensor 206 or 206 ' is arranged in the form of a flat sensor. Covered are the flat sensors 206, 206 'at the two ends in each case by a side plate 48, 48', which is fastened with a screw 49 or 49 'to the internally threaded sleeve 46.
  • FIG. 4 shows an alternative recordable recording of the tensile and compressive forces in the region of the final bearing block 24.
  • the transmitted tensile and compressive forces caused by the patient via the sliding carriage 21 and threaded spindle 22 can be tapped in the region of a ball bearing 51 for the threaded spindle 22.
  • About the two-sided sensors 206a and 206a 'now the tensile and compressive forces can be determined and processed by the control program on.
  • the pressure sensors 206a, 206a 1 are designed as ring sensors, in the axial or radial position on both sides of the ball bearing 51 are arranged.
  • a flange 52 holds the one pressure sensor 206a 'on the axial side of the ball bearing 51 and a synchronizer disk 53 presses the pressure sensor 206a against the corresponding annular surface of the ball bearing 51 from the other side.
  • FIG. 5 another alternative is to absorb the compressive and tensile forces in the footrest 40.
  • the tensile and compressive forces which the patient exerts on the movement rail 10 are determined on the rear side of the foot plate 41 of the leg movement rail 10.
  • the patient's foot is fixed to the foot plate 41 so that both the compressive forces and the tensile forces are transmitted securely to the single pressure sensor 206b.
  • the sensor 206b is "floating" between two pressure plates 56 and 57 on the back of the plantar plate 41, which allow the mechanical attachment of the plantar plate 41 on the foot support 40 and the extension rod pair 15 of the leg movement rail 10. From the measured value of the sensor 206b, the force direction (train or pressure) can be determined and further processed by the control program.
  • the sensor 206b is designed as a flat sensor.
  • the two pressure plates 56 and 57 with the interposed pressure and tension sensor 206b are connected via countersunk screws 58 and a wing nut 59 with the plantar plate 41, wherein on the side facing away from the plantar plate 41 of the outer pressure plate 56, an ankle brace 61 is held, in addition to this Pressure plate 56 is connected.
  • the force exerted on the patient in the compression or pulling direction is detected by a sensor 206, 206 ', 206a, 206a' or 206b.
  • a sensor 206, 206 ', 206a, 206a' or 206b becomes Avoidance of sensors of the active force of the patient in one or the other direction via a current-speed measurement detected and fed to the measuring unit 216.
  • the motor acts as a brake.
  • a combination of sensor and current speed measurement is provided.
  • the flowchart of Figure 6 shows the operation or sequence program of the leg movement splint 10.
  • step 410 the programmed therapy parameters are loaded by the program and assigned to the internal variables in subroutine 420 and the motor is started.
  • a base speed is used, which can increase up to the programmed maximum speed, depending on the patient activity.
  • passive mode the programmed maximum speed is used.
  • step 440 it is checked whether the target position (ROM) of the leg movement rail 10 has been reached. If so, in step 565 the engine is stopped and subsequent branch 570 checks to see if any pause time needs to be inserted in step 580. After the pause, the direction change in subroutine 590 is made and the speed is set again. In active mode the basic speed is set again, in passive mode the maximum programmed speed of the remote control unit 300. The program continues from step 430.
  • step 450 it is checked in step 450 whether a preset therapy time has expired. If this is the case, the leg movement rail 10 is positioned in the middle position via step 550 and the sequence program is ended via step 560.
  • branch 460 checks to see if there is a STOP request from the patient or from leg movement splint 10 (e.g., error message). Here the immediate termination of the sequence program via step 560 and stopping the leg movement rail 10 takes place.
  • branch 470 is used to distinguish between active or passive mode.
  • active mode subroutine 480 determines patient activity. In accordance with the read or pull value the patient exerts on the leg movement rail, the speed is either increased to the programmed maximum speed in step 500 or alternatively lowered to the ground speed in step 520. Otherwise, the speed is held in step 530. In passive mode patient activity is disregarded and the sequence program continues from position 500.
  • step 540 the feedback information is passed to the patient to make appropriate corrections.
  • the sequence program continues from position 430.
  • the flow chart of Figure 7 illustrates that of the subroutine 420 ( Figure 6) for the initialization of Target position ROM, the speed and direction of rotation of the motor 204 is.
  • step 420.1 it is determined in step 420.1 that the first direction of movement must take place with an extension, so that the direction of rotation of the motor 204 is derived from this.
  • step 420.3 the end of the ROM variable is initialized to the programmed stretch value of the remote control unit 300.
  • the speed of the motor is set to a ground speed in step 420.6 in the case of the active mode.
  • step 420.7 the programmed maximum speed of the remote control unit 300.
  • step 420.8 the motor 204 is started in the initialized direction and speed.
  • the subroutine 420 ends.
  • FIG. 8 illustrates that of the subroutine 590 (FIG. 6) for the initialization of the following target position ROM, speed and direction of rotation of the motor 204.
  • the direction reversal is initialized in step 590.1.
  • the selection of the target position, end of ROM in steps 590.3 or 590.4 occurs. This also results in the direction of rotation of the motor 204.
  • the speed of the motor 204 is set depending on the operating mode. In active mode, the basic speed is set in step 590.6. In the passive mode, the allocation is made in step 590.7 of the maximum programmed speed from the remote control unit 300. In step 590.8, the engine is started in the initialized direction and speed. Subroutine 590 ends.

Abstract

Eine Beinbewegungsschiene (10) zur repetitiven Bewegung des Knie- und Hüftgelenks ist mit einer Basis (20), mit einer Motor- und Getriebeeinheit (204) sowie einer Motorsteuereinheit (205) an der Basis (20), mit einer oberschenkelseitigen Halterung (12, 13), welche an ihrem einen Ende mittels eines Drehgelenks (31) an der Basis (20) befestigt ist, mit einer unterschenkelseitigen Halterung (14, 15), welche mittels eines längs der Basis (20) verschieblich angeordneten Gelenks an der Basis (20) befestigt ist, und mit einem das andere Ende der unterschenkelseitige Halterung (14, 15) und die oberschenkelseitige Halterung (12, 13) verbindenden Gelenkmechanismus (27) versehen. Um abhängig von der graduellen Wiederherstellung der Patientenmobiliät die Bewegungsübungen schrittweise von einer passiven in eine aktive Therapieform überführen zu können, ist vorgesehen, dass außer einer einstellbaren kontinuierlich-passiven Bewegung der Beinbewegungsschiene (10) durch die Motor- und Getriebeeinheit (204) eine diese beeinflussende, von Patientenseite aktive Mobilisierung der Beinbewegungsschiene (10) dadurch bewirkbar ist, dass die von Patientenseite aufgebrachten Druck- und/oder Zugkräfte durch Sensoren (206) und/oder eine Strom-Drehzahlmessung ermittelt werden, deren Messwert der Motorsteuereinheit (205) zugeführt und als Stellgröße für die Motor- und Getriebeeinheit (204) weitergegeben wird.

Description

Titel : Beinbewegungsschiene zur repetitiven Bewegung des Knie- und Hüftgelenks mit Assistenzfunktion bei aktiver Nutzung
Besehreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beinbewegungsschiene zur repetitiven Bewegung des Knie- und Hüftgelenks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mit einer derartigen aus der EP 0 676 944 Bl bekannten Beinbewegungsschiene zur repetitiven Bewegung des Knie- und Hüftgelenks ist eine kontinuierlich-passive Bewegung bei kräftefreiem Bewegungsablauf zwischen Beinbewegungsschiene und dem zu behandelnden Bein erreicht. Mit einer derartigen Bewegung frisch operierter Hüft- oder Kniegelenke wird der Heilungsprozess stimmuliert und verkürzt und die Wiederherstellung traumatischer Gelenke beschleunigt. Dabei wird, wie erwähnt, das Bein des Patienten ausschließlich durch die kontinuierlich-passive Bewegungsschiene bewegt.
Bekannt sind auch Beinbewegungsschienen, die als aktive Orthesen eingesetzt werden und bei denen der Patient unter Belastung den Heilungsprozess weiter verfeinern kann. Bei einer derartigen aus der DE 35 21 470 Al bekannten Beinbewegungsschiene ist zur aktiven Mobilisierung eine Fußstütze in Längsrichtung verschiebbar, wobei die Verschiebung unter Einwirkung von Federn in Druck- und/oder Zugrichtung erfolgt. Dabei müssen also die Patienten gegen diese vorgegebene Federlast arbeiten, was zu einer Beschleunigung der Wiederherstellung beispielsweise artrophierter Muskeln führt. Bei dieser bekannten Beinbewegungsschiene ist im Fußteil eine Druckmessdose vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Patientenaktivität ein optisches Signal abgibt, anhand dessen der Patient seine Fortschritte überprüfen kann. Ein Einfluss auf den kontinuierlich-passiven Bewegungsablauf der Beinbewegungsschiene hat dies nicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die bisher getrennten Therapiemethoden in einer Beinbewegungsschiene derart zu kombinieren, dass abhängig von der graduellen Wiederherstellung der Patientenmobilität die Übungen schrittweise von einer rein passiven über eine kombinierte passive/aktive in eine rein aktive Therapieform überführt werden können, bei welcher es der Patient in der Hand hat, die motorische Unterstützung mehr oder weniger geringer werden zu lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Beinbewegungsschiene der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreicht, dass in Abhängigkeit von der Patientenaktivität aufgrund der von Patientenseite aufgebrachten Druck- und/oder Zugkräfte die Beinbewegungsschiene kontinuierlich von einer ausschließlich passiven in eine zumindest teilweise aktive bzw. eigene Bewegungsaktivität überführt werden kann. Dadurch ist es möglich, mit derselben Beinbewegungsschiene dem Patienten eine Kraftaufwendung abfordern zu können und den tatsächlichen Kraftaufwand, der noch von der Geräteseite her notwendig ist, zu bestimmen. Das dabei eingesetzte Messsystem in Form von Sensoren und/oder einer Strom-Drehzahlmessung kann Kräfte sowohl in Richtung Beugung als auch in Richtung Streckung erfassen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen hinsichtlich der Beeinflussung der Patientenaktivitäten auf die Überführung der Beinbewegungsschiene von ihrer passiven über eine kombinierte passive/aktive in ihre aktive Bewegung beziehungsweise umgekehrt ergeben sich aus den Merkmalen des Anspruchs 2 und/oder 3. Dabei kann die Motor- und Getriebeeinheit den Kraftaufwand als Unterstützung der Patientenbewegung in voreingestellten prozentualen Werten zwischen 100 Prozent und 0 Prozent ermöglichen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Motorsteuerung ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 4 bis 7.
Werden im Messsystem Sensoren verwendet, die die von Patientenseite aufgebrachten Druck- und/oder Zugkräfte erfassen, können diese an unterschiedlichen Stellen beziehungsweise Bereichen der Beinbewegungsschiene angeordnet sein. Gemäß den Merkmalen nach den Ansprüchen 8 beziehungsweise 9 oder 10 beziehungsweise 11 oder 12 beziehungsweise 13 können die Sensoren entweder zwischen Gewindespindel und Gleitschlitten oder zwischen Gewindespindel oder einem diese aufnehmenden Lagerbock oder am Fußteil der Beinbewegungsschiene einzeln oder in Kombination vorgesehen sein.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
Figur 1 in schematischer Seitenansicht eine
Beinbewegungsschiene zur repetitiven Bewegung des Knie- und Hüftgelenks gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,
Figur 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Funktion der Beinbewegungsschiene nach Figur 1, Figur 3 die Ausführung und Lage von Drucksensoren für die Patientenaktivitäten gemäß einer ersten Ausführungs form,
Figur 4 die Ausführung und Lage von Drucksensoren für die Patientenaktivitäten gemäß einer zweiten Aus führungsform,
Figur 5 die Ausführung und Lage von Drucksensoren für die Patientenaktivitäten gemäß einer dritten Ausführungsform,
Figur 6 ein Ablaufprogramm der Beinbewegungsschiene nach Figur 1,
Figuren 7 und 8 jeweils ein Ablauf-Unterprogramm zum Ablaufprogramm nach Figur 6.
Die in Figur 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellte Beinbewegungsschiene 10 dient für einen Patienten, bei dem beispielsweise nach einer Operation des Hüftgelenks und/oder Kniegelenks oder eines traumatisierten Gelenks der Heilungsprozess dieses/dieser Gelenke beschleunigt werden soll, sowohl der kontinuierlich-passiven Beinbewegung als auch der motorisch unterstützten aktiven Beinbewegung des Patienten. Die Beinbewegungsschiene 10 ist dabei so konstruiert, dass die Bewegung zwischen vollständiger Streckung und Beugung des beziehungsweise der Gelenke anatomisch korrekt ausgeführt wird. Außerdem kann die Beinbewegungsschiene 10 für verschiedene Patientengrößen hinsichtlich Unterschenkellänge, Oberschenkellänge, Fußplattenneigung und Sprunggelenkhöhe angepasst werden.
Die Beinbewegungsschiene 10 besitzt eine Orthese 11 aus einer Vielzahl von miteinander gelenkig verbundenen Halterungen in Form von Paaren von parallelen Stangen 12 bis 15, zwischen denen in nicht im einzelnen dargestellter Weise Auflagemittel 16, 17, beispielsweise in Form von Schalen für die verschiedenen Abschnitte des Beines eines Patienten gehalten sind. Die Orthese 11 ist über ein Verbindungselement in Form eines Verbindungsstangenpaares 18 mit einem Gleitschlitten 21 einer Basis 20 verbunden, die durch ein entsprechendes Gestell paralleler Stangen oder durch eine Platte gebildet ist. Wie noch zu zeigen sein wird, ist der Gleitschlitten 21 längs der Basis 20 gemäß Doppelpfeil A motorisch hin- und herbewegbar.
Das Stangenpaar 12 dient über das Auflagemittel 16 der Auflage des Oberschenkels des Patienten und ist mit mindestens einem Fixierband 26 für den Oberschenkel versehen. Das Oberschenkel-Stangenpaar 12 ist über ein Gelenkmechanismus 27, das in nur schematisch dargestellter Weise mit einem Winkelgeber 28 versehen ist, mit dem Stangenpaar 14 für den Unterschenkel des Patienten beweglich verbunden. Das Unterschenkel-Stangenpaar 14 ist im Bereich des Auflagemittels 17 mit beispielsweise zwei im Abstand angeordneten Fixierbandern 29 versehen. Ein weiteres Oberschenkel-Stangenpaar 13, das der Einstellung der Winkellage und der Lange des Oberschenkel-Stangenpaars 12 dient, ist einenends über ein Gelenk 31 längs einer Schiene 32 an der Unterseite des Unterschenkel-Stangenpaars 14 langsbeweglich und andernends über ein Gelenk 33 mit dem zugeordneten Ende der Basis 20 gelenkig verbunden. Außerdem ist das weitere Stangenpaar 13 im Bereich 36 in seiner Lange teleskopartig einstellbar, womit die Oberschenkellange des Patienten berücksichtigt werden kann. Sichelartige Hebel 34 sind gelenkig zwischen den Oberschenkel-Stangenpaaren 12 und 13 vorgesehen.
Mit den Unterschenkel-Stangenpaaren 14 sind die Verlangerungsstangenpaare 15 im Bereich 37 langenverstellbar verbunden, die an ihrem den Stangenpaaren 14 abgewandten freien Ende über ein Gelenk 38 mit einer schuhartigen Fußabstützung 40 verbunden sind, die mit einer Fußsohlenplatte 41 versehen ist, an der Fixierbänder 42 für den Patientenfuß vorgesehen sind. Die Fußsohlenplatte 41 mit ihrer Fersenauflage 43 ist gegenüber den
Verlängerungsstangenpaaren 15 in ihrer Neigung einstellbar und hinsichtlich der Sprunggelenkhöhe des Patienten verstellbar.
Ein Verbindungsstangenpaar 18 ist einenends mit der Verbindung 39 zwischen Unterschenkel-Stangenpaar 14 und Verlängerungs-Stangenpaar 15 verbunden und anderenends über ein Gelenk 44 mit dem Gleitschlitten 21. Mit der Hin- und Herbewegung (Doppelpfeil A) des Gleitschlittens 21 werden die Unterschenkel-Stangenpaare 14 mit den
Verlängerungsstangenpaaren 15 auf und ab bewegt und über den Kniegelenkmechanismus 27 mit dem Winkelgeber 28 die Oberschenkel-Stangenpaare 12 und 13.
Die Basis 20 trägt in in Figur 1 nicht jedoch in Figur 2 blockartig dargestellter Weise eine Motor- und Getriebeeinheit 204 sowie eine Motorsteuerung 205 für den vorzugsweise elektrisch betriebenen Motor. Die Motor- und Getriebeeinheit 204 ist mit einer, vorzugsweise ein Trapezgewinde aufweisenden Gewindespindel 22 (Figur 3) drehfest verbunden, die einen Mitnehmer 23 des Gleitschlittens 21 hin- und herbewegt. Die Gewindespindel 22 ist einenends in der Getriebeeinheit antriebsfest und andernends in einem Endlagerbock 24 (Figur 4) gelagert. Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform ist der Gleitschlitten 21 statt über einen Gewindestangenantrieb über einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder über einen elektromechanischen Linearantrieb (Linearmotor) translatorisch bzw. hin und her bewegbar. Mittels der Motor- und Getriebeeinheit 204 kann über den Gleitschlitten 21 eine Hin- und Herbewegung des an der Basis 20 gelenkig gehaltenen Verbindungsstangenpaares 18 ausgeführt werden, wodurch der mit dem Winkelgeber 28 versehene Gelenkmechanismus 27 betätigt wird und eine anatomische Bahnkurve des Kniegelenks um die Drehachse des Hüftgelenkes imitiert. Dabei erfasst der Kniewinkelsensor 218 des absoluten Winkelgebers 28 den aktuellen Beugungswinkel des Patientenknies. Die Motorsteuerung 205 übernimmt die elektronische Kontrolle des Antriebsmotors 205 und steht in vorzugsweise bedrahteter Verbindung mit einer Fernbedieneinheit (Handset) 300, dem Kniewinkelsensor 218 sowie einem beispielsweise im Gleitschlitten 21 angeordneten Messsystem. Die Fernbedieneinheit 300 ermöglicht die Parametrierung und Betriebsartenauswahl, das heißt, ob eine rein passive Bewegung oder eine durch passive Bewegung unterstützte aktive Bewegung des Patientenbeines erfolgen soll. Die Fernbedieneinheit 300 übernimmt außerdem die Ablaufsteuerung und dient zur Kontrollanzeige des Gerätes. Über ein Tastenfeld 303 erfolgt die Parametrierung, das Starten und das Stoppen der beiden Bewegungsschienen 10. Ein Display 302 dient der Anzeige der Betriebsart, der programmierten Parameter und aktueller Messwerte.
Die Wirkungsweise der kontinuierlichen, rein passiven Betriebsart ist bekannt und ergibt sich beispielsweise aus der EP 0 676 944 Bl. Hierbei wird über die Motor- und Getriebeeinheit eine Kraft aufgewendet, die das Patientenbein in vorab eingestelltem Winkelbereich zwischen Streckung und Beugung mit vorgegebener Geschwindigkeit bewegt.
In der aktiven Betriebsart ist im Gegensatz zur passiven Bewegung ein Eigenaufwand des Patienten erforderlich. Dabei übernimmt der elektromotorische Antrieb 204 nur den Kraftaufwand als Unterstützung der Bewegung, die dem voreingestellten prozentualen Wert zwischen 100 % und 0 % motorischer Unterstützung entspricht. Um die
Beinbewegungsschiene 10 in Bewegung zu versetzen und diese zu erhalten, muss der Patient die mindest erforderliche Kraft aufwenden. Über das mit einem Aktivitätssensor 206 verbundenen Messsystem 216 am Gleitschlitten 21 wird diese Kraft gemessen und über die Motorsteuerung 205 entsprechend dem Antrieb als Stellgröße zugeführt. Verringert der Patient sein Aufwand, so führt dies zu verringerter Motorleistung und die Bewegung verlangsamt sich oder kann auch stoppen. Bei Erhöhen des Kraftaufwandes erfolgt eine entsprechende Geschwindigkeitserhöhung. Durch im Display 302 der Fernbedieneinheit 300 oder alternativ an der Basis 20 angebrachte Anzeigen kann der Patient akustisch als auch visuell seinen Erfolg der "Mitarbeit" als Feedback wahrnehmen und entsprechende Korrekturen bezüglich mehr oder weniger Kraftaufwand vornehmen.
Figur 2 zeigt eine typische Realisation der
Beinbewegungsschiene 10 in Form eines Blockschaltbilds. Die Beinbewegungsschiene 10 besitzt, wie erwähnt, die Fernbedienungseinheit 300 sowie eine Motorsteuerung 205 mit angeschlossener Antriebseinheit 204 aus vorzugsweise Elektromotor mit Getriebevorsatz, eine mit einem Kniewinkelsensor 208 für die aktuelle Messeinheit 218 sowie die mit dem Aktivitätssensor 206 für die Druck- und Zugkräfte, die der Patient auf die Beinbewegungsschiene 10 ausübt. Wie noch zu zeigen sein wird (Figuren 3 bis 5), kann/können der oder die Druck- und Zugsensoren 206 in unterschiedlicher Weise und an unterschiedlichen Orten an der Beinbewegungsschiene 10 ausgeführt beziehungsweise angeordnet sein.
Die Fernbedienungseinheit 300 besteht im Wesentlichen aus einem Mikroprozessor (CPU) 301, einem Display 302 für die Ausgabe und Darstellung von Informationen sowie einer Tastatur 303 für die Eingabe. Über die Tastatur 303 kann der Anwender die Fernbedienungseinheit 300 programmieren, so dass das zur Steuerung der Beinbewegungsschiene 10 notwendige Ablaufprogramm gestartet oder beendet werden kann. Über eine nicht dargestellte Kommunikationsschnittstelle steht die Fernbedienungseinheit 300 mit einem Mikroprozessor 210 (CPU) der Motorsteuerung 205 in Verbindung. Über diese Schnittstelle werden Befehle als auch Status und Fehlerinformationen ausgetauscht .
Über die eine Treibereinheit 214 kann die CPU 210 der Motorsteuerung 205 die Antriebseinheit 204 beziehungsweise den Elektromotor steuern. Die Regelung der Geschwindigkeit und Vorgabe der Drehrichtung erfolgt über die Treibereinheit 214. Über die Kniewinkelsensormesseinheit 218 kann die CPU 210 die vom Kniewinkelsensor 208 gelieferte aktuelle Winkelposition bestimmen. Ein Positionierbefehl der Fernbedienungseinheit 300 überwacht die CPU 210 selbstständig und stoppt den Motor 204 an der programmierten Zielposition durch Bestimmen des Winkels, der sich im Kniewinkelsensor 208 einstellt .
Über die Patientenaktivitätssensor-Messeinheit 216 werden in der aktiven Betriebsart die Druck- und Zugkräfte des Patienten über den oder die Patientenaktivitätssensoren 206 ermittelt und zur Fernbedienungseinheit 300 zur weiteren Verarbeitung übermittelt. Diese steigert oder senkt je nach Patientenaktivität die Geschwindigkeit der Antriebseinheit 204.
Wie erwähnt, kann der die Druck- oder Zugkräfte messende Sensor 206 an verschiedenen ausgewählten Orten der Beinbewegungsschiene 10 vorgesehen sei. Mit anderen Worten, für die Abnahme der Druck- und Zugkräfte der Patientenaktivität in aktiver Betriebsart können mehrere geeignete Orte beziehungsweise Positionen Anwendung finden, wie dies im Folgenden anhand der Figuren 3 bis 5 erläutert wird. Die Sensoren 206 sind beispielsweise durch Piezoelemente oder Dehnungsmessstreifen gebildet.
Gemäß Figur 3 sind die Druck- und Zugsensoren 206, 206' unterhalb des Mitnehmers 23 des Gleitschlittens 21 angebracht. Hierbei werden die Zug- und Druckkräfte, die der Patient auf die Beinbewegungsschiene 10 ausübt, vertikal über den Mitnehmer 23 an die Sensoren 206, 206' übertragen. Aus der Information Bewegungsrichtung der Beinbewegungsschiene 10 und den gemessenen Kräften der Sensoren 206, 206' können die durch den Patienten verursachten Druck- und Zugkräfte getrennt betrachtet und durch das Steuerprogramm weiter verarbeitet werden .
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist der Mitnehmer 23 des Gleitschlittens 21 mit einem entsprechend dem Außengewinde der Gewindespindel 22 ausgebildeten hier trapezförmigem Innengewinde versehen, wobei zwischen dieser
Innengewindehülse 46 und einer Mitnehmerverbindung 47 an den jeweiligen axialen Enden ein Sensor 206 beziehungsweise 206' in Form eines Flachsensors angeordnet ist. Abgedeckt sind die Flachsensoren 206, 206' an den beiden Enden jeweils durch ein Seitenblech 48, 48', das mit einer Schraube 49 beziehungsweise 49' an der Innengewindehülse 46 befestigt ist.
Figur 4 zeigt eine alternative erfassbare Aufnahme der Zug- und Druckkräfte im Bereich des Endlagerbocks 24. Die über den Gleitschlitten 21 und Gewindespindel 22 durch den Patienten verursachten übertragenen Zug- und Druckkräfte können im Bereich eines Kugellagers 51 für die Gewindespindel 22 abgegriffen werden. Über die beidseitig angebrachten Sensoren 206a beziehungsweise 206a' können nun die auftretenden Zug- und Druckkräfte ermittelt werden und durch das Steuerprogramm weiter verarbeitet werden. Die Drucksensoren 206a, 206a1 sind als Ringsensoren ausgebildet, die in axialer beziehungsweise radialer Lage zu beiden Seiten des Kugellagers 51 angeordnet sind. Ein Flansch 52 hält dabei den einen Drucksensor 206a' an der axialen Seite des Kugellagers 51 und eine Synchronscheibe 53 drückt von der anderen Seite den Drucksensor 206a gegen die entsprechende Ringfläche des Kugellagers 51.
Gemäß Figur 5 besteht eine weitere Alternative darin, die Druck- und Zugkräfte in der Fußabstützung 40 aufzunehmen. Hierbei werden die Zug- und Druckkräfte, die der Patient auf die Bewegungsschiene 10 ausübt, an der Rückseite der Fußplatte 41 der Beinbewegungsschiene 10 ermittelt. Der Fuß des Patienten ist an der Fußplatte 41 so fixiert, dass sowohl die Druckkräfte als auch die Zugkräfte an den einzigen Drucksensor 206b sicher übertragen werden.
Der Sensor 206b befindet sich "schwimmend gelagert" zwischen zwei Druckplatten 56 und 57 an der Rückseite der Fußsohlenplatte 41, die die mechanische Befestigung der Fußsohlenplatte 41 an der Fußabstützung 40 beziehungsweise dem Verlängerungsstangenpaar 15 der Beinbewegungsschiene 10 ermöglichen. Aus dem Messwert des Sensors 206b kann die Kraftrichtung (Zug oder Druck) ermittelt und durch das Steuerprogramm weiter verarbeitet werden. Der Sensor 206b ist als Flachsensor ausgebildet. Die beiden Druckplatten 56 und 57 mit dem zwischengefügten Druck- und Zugsensor 206b sind über Senkkopfschrauben 58 und eine Flügelmutter 59 mit der Fußsohlenplatte 41 verbunden, wobei an der der Fußsohlenplatte 41 abgewandten Seite der äußeren Druckplatte 56 ein Sprunggelenkbügel 61 gehalten ist, der zusätzlich mit dieser Druckplatte 56 verbunden ist.
Im Vorstehenden wurde beschrieben, dass der Kraftaufwand des Patienten in Druck- oder Zugrichtung durch einen Sensor 206, 206', 206a, 206a' oder 206b erfasst wird. Gemäß einer nicht dargestellten anderen Ausführungsform jedoch wird zur Vermeidung von Sensoren der aktive Kraftaufwand des Patienten in die eine oder andere Richtung über eine Strom- Drehzahlmessung erfasst und der Messeinheit 216 zugeführt. Dabei wirkt der Motor als Bremse.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Kombination aus Sensoren- und Strom-Drehzahlmessung vorgesehen.
Das Ablaufdiagramm nach Figur 6 zeigt den Betrieb bzw. das Ablaufprogramm der Beinbewegungsschiene 10. Nachdem der Anwender die Beinbewegungsschiene 10 mittels der START Taste der Fernbedieneinheit 300 gestartet hat, beginnt die Therapiesitzung. Zu diesem Zeitpunkt sind die Parameter wie Geschwindigkeit, Betriebsart (aktive oder passive) und Bewegungsbereich (ROM) durch eine Vorauswahl in der Fernbedieneinheit 300 definiert.
Im Schritt 410 werden durch das Programm die programmierten Therapieparameter geladen und in Unterprogramm 420 den internen Variablen zugeordnet und der Motor gestartet. In der aktiven Betriebsart wird eine Grundgeschwindigkeit benutzt, die je nach Patientenaktivität bis zur programmierten maximalen Geschwindigkeit ansteigen kann. In passiver Betriebsart wird die programmierte maximale Geschwindigkeit benutzt .
In Verzweigung 440 wird geprüft, ob die Zielposition (ROM) der Beinbewegungsschiene 10 erreicht ist. Trifft dies zu, wird in Schritt 565 der Motor gestoppt und nachfolgende Verzweigung 570 prüft, ob gegebenenfalls eine Pausenzeit in Schritt 580 eingefügt werden muss. Nach Ablauf der Pause wird die Richtungsänderung in Unterprogramm 590 vorgenommen und die Geschwindigkeit wieder eingestellt. In aktiver Betriebsart erfolgt wieder die Einstellung der Grundgeschwindigkeit, in passiver Betriebsart die maximal programmierte Geschwindigkeit der Fernbedieneinheit 300. Das Programm wird ab Schritt 430 fortgesetzt.
Solange die Zielposition in Verzweigung 440 noch nicht erreicht ist, wird in Schritt 450 geprüft, ob eine voreingestellte Therapiezeit abgelaufen ist. Trifft dies zu, so wird die Beinbewegungsschiene 10 über Schritt 550 in die Mittelstellung positioniert und das Ablaufprogramm über Schritt 560 beendet.
Wird keine Therapiezeit verwendet oder ist diese noch nicht abgelaufen, wird in Verzweigung 460 geprüft, ob eine STOP- Anforderung durch den Patienten oder durch die Beinbewegungsschiene 10 ansteht (z.B. Fehlermeldung) . Hier erfolgt das sofortige Beenden des Ablaufprogramms über Schritt 560 und Anhalten der Beinbewegungsschiene 10.
Kann das Ablaufprogramm fortgesetzt werden, wird über Verzweigung 470 zwischen aktiver oder passiver Betriebsart unterschieden. In aktiver Betriebsart wird in Unterprogramm 480 die Patientenaktivität ermittelt. Entsprechend dem eingelesenen Druck- oder Zugwert, die der Patient auf die Beinbewegungsschiene ausübt, wird die Geschwindigkeit entweder in Schritt 500 bis zur programmierten maximalen Geschwindigkeit erhöht oder alternativ bis zur Grundgeschwindigkeit in Schritt 520 abgesenkt. Andernfalls wird die Geschwindigkeit in Schritt 530 gehalten. In passiver Betriebsart bleibt die Patientenaktivität unberücksichtigt und das Ablaufprogramm ab Position 500 fortgesetzt.
In Schritt 540 wird die Feedback-Information an den Patienten geleitet, damit dieser entsprechende Korrekturen durchführen kann. Das Ablaufprogramm wird ab Position 430 fortgesetzt.
Das Ablaufdiagramm nach Figur 7 stellt dasjenige des Unterprogramms 420 (Fig. 6) für die Initialisierung der Zielposition ROM, die Geschwindigkeit und Drehrichtung des Motors 204 dar.
Mit Aufruf des Unterprogramms 420 wird in Schritt 420.1 festgelegt, dass die erste Bewegungsrichtung mit einer Streckung erfolgen muss, so dass davon abgeleitet sich die Drehrichtung des Motors 204 ergibt. Im Schritt 420.3 erfolgt die Initialisierung des Endes der ROM-Variablen mit dem programmierten Streckungswert der Fernbedieneinheit 300. Abhängig von der Betriebsart 420.5 wird die Geschwindigkeit des Motors im Fall der aktiven Betriebsart in Schritt 420.6 auf eine Grundgeschwindigkeit gesetzt. Im Fall der passiven Betriebsart in Schritt 420.7 auf die programmierte maximale Geschwindigkeit der Fernbedieneinheit 300.
In Schritt 420.8 wird der Motor 204 mit initialisierter Drehrichtung und Geschwindigkeit gestartet. Das Unterprogramm 420 beendet sich.
Das Ablaufdiagramm nach Figur 8 stellt dasjenige des Unterprogramms 590 (Fig. 6) für die Initialisierung der folgenden Zielposition ROM, Geschwindigkeit und Drehrichtung des Motors 204 dar.
Mit Aufruf des Unterprogrammes wird in Schritt 590.1 die Richtungsumkehr initialisiert. Abhängig von der Richtung erfolgt die Auswahl der Zielposition, Ende des ROM in den Schritten 590.3 oder 590.4. Daraus ergibt sich auch die Drehrichtung des Motors 204. Im nachfolgenden wird die Geschwindigkeit des Motors 204 in Abhängigkeit der Betriebsart eingestellt. In aktiver Betriebsart wird die Grundgeschwindigkeit in Schritt 590.6 eingestellt. In der passiven Betriebsart erfolgt die Zuordnung im Schritt 590.7 der maximal programmierten Geschwindigkeit aus der Fernbedieneinheit 300. In Schritt 590.8 wird der Motor mit initialisierter Drehrichtung und Geschwindigkeit gestartet. Das Unterprogramm 590 beendet sich.

Claims

Patentansprüche
1. Beinbewegungsschiene (10) zur repetitiven Bewegung des Knie- und Hüftgelenks, mit einer Basis (20) , mit einer Motor- und Getriebeeinheit (204) sowie einer Motorsteuereinheit (205) , vorzugsweise an der Basis
(20), mit einer oberschenkelseitigen Halterung (12, 13), welche an ihrem einen Ende mittels eines Drehgelenks
(31) an der Basis (20) befestigt ist, mit einer unterschenkelseitigen Halterung (14, 15), welche mittels eines längs der Basis (20) verschieblich angeordneten Gelenks an der Basis (20) befestigt ist, und mit einem das andere Ende der unterschenkelseitige Halterung (14, 15) und die oberschenkelseitige Halterung (12, 13) verbindenden Gelenkmechanismus (27), dadurch gekennzeichnet, dass außer einer vorzugsweise einstellbaren kontinuierlich-passiven Bewegung der Beinbewegungsschiene (10) durch die Motor- und Getriebeeinheit (204) eine diese beeinflussende, von Patientenseite aktive Mobilisierung der Beinbewegungsschiene (10) dadurch bewirkbar ist, dass die von Patientenseite aufgebrachten Druck- und/oder Zugkräfte durch Sensoren (206) und/oder einer Strom- Drehzahlmessung ermittelt werden, deren Messwert der Motorsteuereinheit (205) zugeführt und als Stellgröße für die Motor- und Getriebeeinheit (204) weitergegeben wird.
2. Beinbewegungsschiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Stellgröße für die Motor- und Getriebeeinheit (204) von größer Null eine von Patientenseite aufzubringende Mindestkraft erforderlich ist.
3. Beinbewegungsschiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der von Patientenseite aufgebrachten Druck- oder Zugkraft ein Maß für die Bewegungsgeschwindigkeit der unterschenkelseitigen Halterung (14, 15) ist.
4. Beinbewegungsschiene nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (205) eine CPU (210) aufweist, die in Abhängigkeit von der Patientenaktivität eine Treibereinheit (214) für den Antriebsmotor der Motor- und Getriebeeinheit (204) ansteuert.
5. Beinbewegungsschiene nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die CPU (210) in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Gelenkmechanismus (27) die Treibereinheit (214) ansteuert.
6. Beinbewegungsschiene nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die CPU (210) der Motorsteuerung
(205) mit einer CPU (301) eines vorzugsweise als Fernbedienung ausgebildeten Bediengerätes (300) verbunden ist.
7. Beinbewegungsschiene nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bediengerät (300) eine Eingabetastatur (303) für die Programmierung der Beinbewegungsschiene (10) und ein Display (30) aufweist.
8. Beinbewegungsschiene nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Druckkräfte oder die Zugkräfte erfassenden Sensoren
(206) in einem Gleitschlitten (21) angeordnet sind, der mittels einer Gewindespindel (22) der Motor- und Getriebeeinheit (205) verfahrbar ist und der mit einem Verbindungselement (18) der unterschenkelseitigen Halterung (14, 15) verbunden ist.
9. Beinbewegungsschiene nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (206) durch Flachsensoren gebildet sind, die nahe jeweils eines axialen Endes des Gleitschlittens (21) angeordnet sind.
10. Beinbewegungsschiene nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Druckkräfte oder die Zugkräfte erfassenden Sensoren (206) in einem Endlagerbock (24) einer Gewindespindel (22) der Motor- und Getriebeeinheit (204) angeordnet ist, mittels der das Verbindungselement (18) der unterschenkelseitigen Halterung (14, 15) verfahrbar ist.
11. Beinbewegungsschiene nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (206) als Ringsensoren ausgebildet sind, die beiderseits eines das Lagerende der Gewindespindel (22) umgebenden Kugellagers (51) angeordnet sind.
12. Beinbewegungsschiene nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Druckkräfte oder die Zugkräfte erfassenden Sensoren (206) in einer Fußabstützung (40) der
Beinbewegungsschiene (10) angeordnet sind, die am Ende einer Verlängerungshalterung (15) der unterschenkelseitigen Hatlerung (14, 15) gehalten und mit Fixierungen (42) für den Patientenfuß versehen ist.
13. Beinbewegungsschiene nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger Drucksensor (206) als Flachsensor ausgebildet ist, der zwischen zwei Druckplatten (56, 57) der Fußabstützung (40) schwimmend gelagert ist, wobei die Druckplatten (56, 57) die mechanische Befestigung der Fußabstützung (40) an der unterschenkelseitigen Halterung (14, 15) ermöglichen.
PCT/EP2009/003126 2008-05-05 2009-04-30 Beinbewegungsschiene zur repetitiven bewegung des knie- und hüftgelenks mit assistenzfunktion bei aktiver nutzung WO2009135619A1 (de)

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US12/736,652 US20110040215A1 (en) 2008-05-05 2009-04-30 Leg movement rail for the repetitive movement of the knee and hip joint with assistance function for active use

Applications Claiming Priority (2)

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DE (1) DE102008023573A1 (de)
WO (1) WO2009135619A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9108080B2 (en) 2011-03-11 2015-08-18 For You, Inc. Orthosis machine
US9271864B2 (en) * 2011-10-04 2016-03-01 Feinstein Patents Llc Orthosis for range of motion, muscular and neurologic rehabilitation of the lower extremities
EP3021809B1 (de) * 2013-07-19 2017-07-12 Lambda Health System SA Systeme, vorrichtungen und verfahren zum trainieren der unteren extremitäten
CN111345973B (zh) * 2017-11-24 2022-04-22 国家康复辅具研究中心 一种康复训练系统
CN108853898B (zh) * 2018-06-26 2020-05-26 王桂兰 一种神经内科偏瘫康复训练装置
KR102330315B1 (ko) * 2018-12-05 2021-11-24 (주)비빔플래닛 관절 가동 기기
US11446191B2 (en) 2019-04-19 2022-09-20 Hill-Rom Services, Inc. Patient bed having exercise therapy apparatus
CN114452612B (zh) * 2022-02-23 2023-04-21 山东现代学院 一种健美体操训练用拉伸装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621620A (en) 1984-04-16 1986-11-11 Gene Anderson Human limb manipulation device
DE3521470A1 (de) 1985-06-14 1987-02-05 Baehr Heinz Bewegungsschiene
EP0676944B1 (de) 1993-01-04 1997-03-05 Medireha Gmbh Beinbewegungsschiene
US5901581A (en) 1997-06-07 1999-05-11 Oriental Institute Of Technology Paralytic lower limb rehabilitation apparatus
US20040172097A1 (en) 2001-05-16 2004-09-02 Roland Brodard Therapeutic and/or training device for a person's lower limbs
US20060293617A1 (en) 2004-02-05 2006-12-28 Reability Inc. Methods and apparatuses for rehabilitation and training
DE102005059342A1 (de) * 2005-12-09 2007-06-14 Eberhard P. Prof. Dr. Hofer Mechanismus, Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von physiologisch relevanten Kraftsignalen für die Stimulation der unteren Extremitäten

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8501550U1 (de) * 1985-05-02 Wilden Kg, 8473 Pfreimd Beinbewegungsschiene
JPH03165744A (ja) * 1989-11-22 1991-07-17 Konbi Kk 脚伸展力による瞬発力測定装置
US5399147A (en) * 1993-03-11 1995-03-21 Jace Systems, Inc. Continuous passive motion device for a braced limb
US5421798A (en) * 1993-05-17 1995-06-06 Cedaron Medical, Inc. Closed chain evaluation and exercise system
DE19549723B4 (de) * 1995-08-12 2010-11-04 Reck, Anton Bewegungstrainingsgerät mit einer Kurbel
AU7488296A (en) * 1995-11-14 1997-06-05 Orthologic Corporation Active/passive device for rehabilitation of upper and lower extremities
WO2000045897A1 (en) * 1999-02-03 2000-08-10 Synergy Innovations, Inc. In-bed exercise machine and method of use
SE515679C2 (sv) * 1999-12-20 2001-09-24 Jan A G Willen Anordning för kompression av de nedre extremiteterna för medicinskt bildupptagningsändamål
DE20012489U1 (de) * 2000-07-19 2000-11-30 Siebold Dirk Horst Trainingsgerät
US20030028130A1 (en) * 2001-08-04 2003-02-06 Craig Wunderly Machine for upper limb physical therapy
US7090650B2 (en) * 2002-12-30 2006-08-15 Industrial Technology Research Institute Continuous passive motion exercise system with driven monitoring
JP4520710B2 (ja) * 2003-05-22 2010-08-11 衛 光石 パワーアシスト制御装置およびパワーアシスト制御方法、ならびに整復装置
US7204814B2 (en) * 2003-05-29 2007-04-17 Muscle Tech Ltd. Orthodynamic rehabilitator
JP4178186B2 (ja) * 2003-08-21 2008-11-12 国立大学法人 筑波大学 装着式動作補助装置、装着式動作補助装置の制御方法および制御用プログラム
US7309320B2 (en) * 2004-09-17 2007-12-18 Ana-Tek, Llc Apparatus and method for supporting and continuously flexing a jointed limb
US8249714B1 (en) * 2005-07-08 2012-08-21 Customkynetics, Inc. Lower extremity exercise device with stimulation and related methods
US20070295110A1 (en) * 2006-05-09 2007-12-27 Keith Hochhalter Load cell

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621620A (en) 1984-04-16 1986-11-11 Gene Anderson Human limb manipulation device
DE3521470A1 (de) 1985-06-14 1987-02-05 Baehr Heinz Bewegungsschiene
EP0676944B1 (de) 1993-01-04 1997-03-05 Medireha Gmbh Beinbewegungsschiene
US5901581A (en) 1997-06-07 1999-05-11 Oriental Institute Of Technology Paralytic lower limb rehabilitation apparatus
US20040172097A1 (en) 2001-05-16 2004-09-02 Roland Brodard Therapeutic and/or training device for a person's lower limbs
US20060293617A1 (en) 2004-02-05 2006-12-28 Reability Inc. Methods and apparatuses for rehabilitation and training
DE102005059342A1 (de) * 2005-12-09 2007-06-14 Eberhard P. Prof. Dr. Hofer Mechanismus, Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von physiologisch relevanten Kraftsignalen für die Stimulation der unteren Extremitäten

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