GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Adaption eines annähernd
natürlichen Bewegungsablaufs eines Beins an eine rotatorische Bewegung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[0002] Im Stand der Technik sind Geräte bekannt, die einen Rotationsantrieb zur Rehabilitation
aufweisen. Diese Geräte dienen insbesondere dazu, das Sprunggelenk eines Patienten
zu mobilisieren. Hierbei werden die für das Gehen notwendigen Muskeln bewegt. Das
Gerät kann dabei derart ausgebildet sein, dass es eigenständig die Gehbewegung ausführt.
Das Bein des Patienten wird dabei mitgenommen und bewegt und kann sich an den Ablauf
der Gehbewegung gewöhnen. Alternativ kann der Patient eine entsprechende Vorrichtung
antreiben und dadurch seine Beinmuskulatur stärken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0003] Bekannte Vorrichtungen zur Stärkung oder zum Wiederaufbau der Beinmuskulatur stellen
einfache Anordnungen dar, bei denen Fußpedale in einem Kreis bewegt werden können.
Eine exakte Kreisbewegung stellt nicht die beste Möglichkeit zur Rehabilitation dar.
Die natürlichen Bewegungsabläufe entsprechen zumeist nicht einer Kreisbewegung. Insbesondere
durch die Nachbildung einer natürlichen Gehbewegung kann jedoch ein Heilungsprozess
unterstützt werden.
[0004] Eine Aufgabe ist daher, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine Adaption
an ein Gerät mit Rotationsantrieb ermöglicht. Hierbei sollen für die Beine eines Patienten
derartige Bewegungsabläufe ermöglicht werden, die besser geeignet sind, einen medizinischen
Heilungsprozess herbeizuführen.
[0005] Als erste Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Adaption eines
annähernd natürlichen Bewegungsablaufs eines Beins an eine rotatorische Bewegung zur
Verfügung gestellt, umfassend: ein Festlager, eine Pedalstange mit einem ersten Gelenkpunkt,
der an dem Festlager angelenkt ist, und einem zweiten Gelenkpunkt, der eine rotatorische
Bewegung um das Festlager ausführen kann, eine Fußschale zur Aufnahme des Fußes eines
Patienten und eine Leiste, die mit einem ersten Endpunkt mit der Fußschale verbunden
ist, wobei die Vorrichtung einen Ausleger aufweist, wobei der Ausleger einen ersten
und einen zweiten Gelenkpunkt umfasst, wobei der erste Gelenkpunkt an die Leiste angelenkt
ist und der zweite Gelenkpunkt an die Pedalstange angelenkt ist.
[0006] Insbesondere soll die Adaption derart ausgebildet sein, dass eine Gehbewegung nachgebildet
werden kann. Hierdurch kann beispielsweise ein verletztes Sprunggelenk wieder mobilisiert
werden. Zusätzlich kann durch das fremdkraftbetriebene, motorgestützte und muskelbetriebene
Gerät die Durchblutung des Beines gefördert werden.
[0007] Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
[0008] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zur
Verfügung gestellt, wobei der Gelenkpunkt eine Bahnkurve ausführen kann, wobei die
Bahnkurve einer Ellipse, insbesondere einer unförmigen bzw. unsymmetrischen Ellipse,
oder einer "Acht", insbesondere einer unsymmetrischen "Acht", entspricht.
[0009] Durch eine Bahnkurve, die ellipsenförmig oder annähernd einer "Acht" ausgebildet
wird, wird eine Annäherung an eine natürliche Gehweise des menschlichen Beins erzielt.
[0010] In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Vorrichtung zur Verfügung
gestellt, wobei die Vorrichtung ein Loslager aufweist, wobei zwischen dem Loslager
und dem Festlager eine Verbindung besteht und wobei zwischen dem zweiten Gelenkpunkt
der Pedalstange und dem Loslager eine Verbindung besteht.
[0011] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Verfügung gestellt, wobei zwischen der Verbindung und dem Ausleger ein Winkel
α ausgebildet ist und wobei zwischen dem Ausleger und der Leiste ein Winkel β ausgebildet
ist.
[0012] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zur
Verfügung gestellt, wobei der Winkel α und/oder der Winkel β einstellbar sind, wobei
während des Durchlaufens der Bahnkurve der Winkel α und/oder der Winkel β konstant
sind.
[0013] In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Vorrichtung zur Verfügung
gestellt, wobei beim Durchlaufen der Bahnkurve in einer Situation sich das Loslager
zwischen Fußschale und Festlager befindet.
[0014] Durch eine spezielle Anordnung des Loslagers kann eine "Acht" als Bahnkurve der Fußschale
bzw. des Endpunkts der Leiste, die am Fußlager angeordnet ist, erreicht werden.
[0015] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Verfügung gestellt, wobei die Verbindung starr als Schiene oder Stange ausgeformt
ist.
[0016] Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, eine Bewegungsmöglichkeit zur
Regeneration der Beinmuskulatur zur Verfügung zu stellen, wobei ein Pedalantrieb bereitgestellt
wird, der zu einem medizinisch geeigneteren Bewegungsablauf führt im Vergleich zum
Bewegungsablauf, der einen exakten Kreis darstellt. Insbesondere wird vorgeschlagen,
dass die Bewegungsabläufe eine Ellipse, insbesondere eine unsymmetrische Ellipse,
bzw. eine "Acht" ergeben. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, die erfindungsgemäße
Vorrichtung derart auszugestalten, dass sie der natürlichen Fußbewegung im Sitzen
bzw. Liegen angenähert ist. In einer alternativen Ausführungsform bewegen sich die
Fußpedale automatisch. Der Patient muss keine Kraftanstrengung aufbringen und kann
stattdessen sein Bein von der Vorrichtung "mitnehmen lassen". Hierdurch kann die Beinmuskulatur
an die Bewegungsabläufe beim Gehen bzw. Laufen gewöhnt werden.
[0017] Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden,
wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die
Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0018] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Ausführung einer "unförmigen Ellipse" bzw. einer "unsymmetrischen
Ellipse" als Bewegungskurve und
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Ausführung einer "Acht" als Bewegungskurve.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
[0019] Fig. 1 zeigt eine erste Vorrichtung der Erfindung, wobei die Vorrichtung zur Ausführung
einer ellipsenförmigen Bewegung vorgesehen ist. Die Vorrichtung umfasst eine Fußschale
4, in die der Patient seinen Fuß auflegen kann, eine Pedalstange 13, die eine rotatorische
Bewegung um das Festlager 5 ausführen kann und einen Ausleger 14, der an die Fußschale
4 und die Pedalstange 13 angelenkt ist. Außerdem ist ein Loslager 3 vorgesehen, das
mit dem Festlager 5 über eine Verbindung 11 und mit dem äußeren Ende 2 der Pedalstange
13 über eine Verbindung 12 verbunden ist. Die Verbindungen 11 und 12 können als starre
Schienen bzw. Stangen ausgebildet sein. Die Fig. 1 stellt den Teil der Vorrichtung
dar, der für ein Bein des Patienten vorgesehen ist. Die beiden Fußschalen 4 der Vorrichtung
können insbesondere um 180° zueinander versetzt ausgebildet sein. Die Gelenke 1 und
2 können insbesondere jeweils als Welle mit Kugellagerung ausgebildet sein. Die Winkel
α und β können eingestellt werden, sind aber typischerweise während eines Bewegungsablaufs
konstant. Ein stumpfer (großer) Winkel β führt zu einer längeren, größeren Bahnkurve
des vorderen Endes 15 der Fußschale 4. Ein spitzer (kleiner) Winkel β hat eine kürzere,
kleinere Bahnkurve des vorderen Endes 15 der Fußschale 4 zur Folge. Das Loslager 3
ist als Schubgelenk mit rotatorischer Lagerung ausgeführt, wodurch eine lineare Führung
der Verbindung 12 mit gleichzeitiger Rotation im Gelenkpunkt des Loslagers 3 ermöglicht
wird. Der Winkel α kann insbesondere 60° betragen. Der Winkel α kann zu einer Änderung
der Bahnkurve 6 des Gelenkpunkts 1 genutzt werden. Bei einem stumpfen (großen) Winkel
α ergibt sich eine kreisförmigere Bahnkurve 6. Wird der Winkel α spitz (klein) gewählt,
liegt eine ausgeprägte Ellipsenform vor. Hierdurch kann entweder eine ausgeprägte
Plantarflexion (Streckung des Fußes) oder eine stärkere Dorsalextension (Anziehen
des Fußes in Richtung Schienbein) erreicht werden. Vorteilhafterweise wird durch die
Ellipsenform der Bahnkurve 6 der Vorfuß in der Vorwärtsbewegung, vergleichbar der
Schwungphase beim Gehen, angehoben und beim Übergang von der Schwung- zur Standphase
abgerollt. Es ergibt sich dadurch eine Annäherung an das natürliche Gangbild.
[0020] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei im Vergleich zur Vorrichtung
der Fig. 1 das Loslager 3 derart angeordnet ist, dass sich eine Situation ergeben
kann, bei der sich das Loslager 3 zwischen Fußschale 4 und Festlager 5 befindet. Hierzu
ist der Ausleger 16 im Vergleich zum Ausleger 14 der Fig. 1 länger ausgebildet. Beim
Durchlaufen der Bahnkurve 7 des Gelenkpunkts 1 sind die Winkel α zwischen Ausleger
14 und Verbindung 12 und der Winkel β zwischen Leiste 17 und Ausleger 16 tendenziell
kleiner im Vergleich zu den Winkeln α und β der Fig. 1. Vorteilhafterweise wird durch
diese Ausführungsform eine Bahnkurve 7 des Gelenkpunkts 1 erreicht, die einer "Acht",
insbesondere einer unförmigen bzw. unsymmetrischen "Acht", entspricht. Hierdurch kann
eine gute zeitliche Annäherung an eine natürliche Gehbewegung erzielt werden, wobei
die terminale Schwungphase und der initiale Kontakt annähernd nur 7% des Gangzyklus
ausmachen. Dies entspricht dem kürzeren Bogen der "Acht" und dem schnellen Übergang
zwischen Extension (Streckung) und Flexion (Beugung) des Sprunggelenks.
[0021] Es sei angemerkt, dass der Begriff "umfassen" weitere Elemente oder Verfahrensschritte
nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff "ein" und "eine" mehrere Elemente und Schritte
nicht ausschließt.
[0022] Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit
und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich
der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
[0023]
- 1
- Gelenkpunkt
- 2
- Gelenkpunkt
- 3
- Loslager
- 4
- Fußschale
- 5
- Festlager
- 6
- Bahn des Gelenkpunktes 1
- 7
- Bahn des Gelenkpunktes 1
- 8
- Fuß
- 9
- rotatorische Bewegung
- 10
- Winkel fest, insbesondere 90°
- 11
- starre Verbindung zwischen Loslager und Festlager
- 12
- starre Verbindung zwischen Loslager und Gelenkpunkt 2
- 13
- starre Verbindung zwischen Festlager und Gelenkpunkt 2 der Pedalstange
- 14
- Ausleger
- 15
- vorderes Ende der Fußschale 4
- 16
- Ausleger
- 17
- Leiste
- α
- einstellbarer Winkel (wird während des Bewegungsablaufs nicht verändert)
- β
- einstellbarer Winkel (wird während des Bewegungsablaufs nicht verändert)
1. Vorrichtung zur Adaption eines annähernd natürlichen Bewegungsablaufs eines Beins
an eine rotatorische Bewegung, umfassend:
ein Festlager (3),
eine Pedalstange (13) mit einem ersten Gelenkpunkt, der an dem Festlager (3) angelenkt
ist, und einem zweiten Gelenkpunkt (2), der eine rotatorische Bewegung (9) um das
Festlager (5) ausführen kann,
eine Fußschale (4) zur Aufnahme des Fußes eines Patienten und
eine Leiste (17), die mit einem ersten Endpunkt mit der Fußschale (4) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung einen Ausleger (14, 16) aufweist, wobei der Ausleger (14, 16) einen
ersten und einen zweiten Gelenkpunkt (1, 2) umfasst, wobei der erste Gelenkpunkt (1)
an die Leiste (17) angelenkt ist und der zweite Gelenkpunkt (2) an die Pedalstange
(13) angelenkt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkpunkt (1) eine Bahnkurve (6, 7) ausführen kann, wobei die Bahnkurve (6,
7) einer Ellipse, insbesondere einer unförmigen bzw. unsymmetrischen Ellipse, oder
einer "Acht", insbesondere einer unsymmetrischen "Acht", entspricht.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Loslager (3) aufweist, wobei zwischen dem Loslager (3) und dem
Festlager (5) eine Verbindung (11) besteht und wobei zwischen dem zweiten Gelenkpunkt
(2) der Pedalstange (13) und dem Loslager (3) eine Verbindung (12) besteht.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Verbindung (12) und dem Ausleger (14, 16) ein Winkel (α) ausgebildet
ist und wobei zwischen dem Ausleger (14, 16) und der Leiste (17) ein Winkel (β) ausgebildet
ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) und/oder der Winkel (β) einstellbar sind, wobei während des Durchlaufens
der Bahnkurve (6, 7) der Winkel (α) und/oder der Winkel (β) konstant sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchlaufen der Bahnkurve (7) in einer Situation sich das Loslager (3) zwischen
Fußschale (4) und Festlager (5) befindet.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (11, 12) starr als Schiene oder Stange ausgeformt ist.