DE60201130T2

DE60201130T2 - Dynamisches balancier-spielbrett

Info

Publication number: DE60201130T2
Application number: DE60201130T
Authority: DE
Inventors: Gillian Brydson; Daniel Rafferty
Original assignee: University of Glasgow; Glasgow Caledonian University
Current assignee: University of Glasgow; Glasgow Caledonian University
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: EP1377345B1; US20040198573A1; WO2002081033A3; EP1377345A2; ATE274978T1; WO2002081033A2; ES2230485T3; GB0108421D0; AU2002253282B2; DE60201130D1; CA2443033A1

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Balancierbretter, insbesondere betrifft es ein Balancierbrett zum automatischen Messen der dynamischen Balance.
Wackelnde oder schaukelnde Balancebretter werden üblicherweise von Physiotherapeuten bei der Rehabilitation von Patienten verwendet, die eine Vielzahl von Diagnosen haben und innerhalb eines Bereichs von klinischen Besonderheiten. Derartige Bretter werden verwendet, um die dynamische Balance, den Bewegungsbereich, die Koordination, die Propriozeption (Positionssinn) und das Selbstvertrauen zu verbessern. Sie weisen ein nicht-biegsames Stück einer Spanplatte auf einer Schaukelbasis auf, die einen Kippwinkel von etwa 10° bis 20° zulässt. Wenn der Bewegungsbereich, über den gekippt wird, 180° übersteigt, wird das Brett im Stand der Technik als Schaukelbrett bezeichnet. Wenn ein solcher Bereich 360° beträgt, wird das Brett als Wackelbrett bezeichnet, Wackelbretter stellen daher eine größere Herausforderung an einen Patienten dar.
Beispielsweise offenbart das Dokument EPA-0862930 ein dynamisches Balancebrett mit einem oberen Brett, einem Schaukelmittel, das die Schwingung des oberen Bretts um eine Mittelposition erlaubt und ein Detektionsmittel, das auf dem oberen Brett angeordnet ist, auf.
Wackel- und Schaukelbretter werden üblicherweise für Patienten mit Knöchel- und Kniebandverletzungen verwendet, um die propriozeptible Fähigkeit des Patienten zu verbessern. Sie helfen weiter, den verfügbaren Bewegungsbereich des Knöchels und des Fußes zu erhöhen, um so die Bewegung der Perzeption der Steifigkeit eines Patienten zu verbessern. Ein dritter Bereich, in dem solche Geräte verwendet werden, ist das Helfen von Patienten mit Balanceproblemen, die sich als Ergebnis von neurologischen, orthopädischen oder normalen, altersbedingten Problemen ergeben.
Solche Einrichtungen sind für die Verwendung über ein großes Spektrum von Patienten geeignet. Beispielsweise können sie bei der Rehabilitation von Kindern oder Sportlern als auch zum Verbessern der unabhängigen Mobilität älterer Patienten verwendet werden.
Schaukel- und Wackelbretter sind beliebt, da sie billig, tragbar, einfach zu verwenden sind und werden sowohl vom Klinikpersonal als auch von Patienten in gleicher Weise verstanden. Sie sind ausgebildet, um von den Patienten unabhängig verwendet zu werden und sind einfach klassifiziert, um den Schwierigkeitsgrad zu erhöhen. Die Geräte sind jedoch begrenzt, wenn es um die Schaffung einer objektiven Messung des Fortschritts eines Patienten geht. Es besteht ein zunehmender Bedarf bei Physiotherapeuten, den Erfolg ihrer Arbeit mit Patienten formell nachzuweisen, indem der gemachte Fortschritt gezeigt wird. Obwohl einige Balancemonitorsysteme auf dem Markt verfügbar sind, messen sie nicht direkt die Fähigkeit in einer dem Patienten zugänglichen Weise. Auch neigen solche Geräte dazu, nicht tragbar zu sein und sie sind erheblich teurer als übliche Schaukel- oder Wackelbretter.
Es ist eine Aufgabe bezüglich eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, ein Balancebrett zu schaffen, das ein Mittel zum Schaffen objektiver Messungen der dynamischen Balance des Verwenders aufweist, wodurch eine objektive Messung des gemachten Fortschritts möglich wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Balancebrett zu schaffen, das dazu in der Lage ist, dynamische Balancemessungen zu ermöglichen, das tragbar und kostengünstig herzustellen ist.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein dynamisches Balancebrett geschaffen mit einem oberen Brett, einer Wippeinrichtung und einem oder mehrerer Erfassungseinrichtungen, wobei die Wippeinrichtung ein Schwingen des oberen Bretts um eine Gleichgewichtsstellung erlaubt und das Erfassungsmittel eine Information bezüglich des Winkels des oberen Bretts relativ zu der Gleichgewichtsstellung ausgibt.
Die Ausgangsinformation des Erkennungsmittels ist binär, wobei das Ausgangssignal aus ist, wenn das obere Brett im Wesentlichen horizontal ist und ein ist, wenn das obere Brett um einen bestimmten Winkel gedreht ist.
Der vorgegebene Winkel wird durch die Anordnung des Erkennungsmittels auf dem Wippmittel bestimmt.
Vorzugsweise weist die Wippeinrichtung eine Wölbung auf.
Die Wölbung ist vorzugsweise halbkugelförmig.
Vorzugsweise weist das Erkennungsmittel ein oder mehrere auf eine Kraft ansprechende Schalter auf. Vorzugsweise weisen die auf eine Kraft ansprechenden Schalter aktive Wandler auf, die an der Wölbung an vorgegebenen Orten angeordnet sind, wobei dann, wenn eine Kraft, die größer als ein kritischer Wert ist, auf den Wandler aufgebracht wird, von dem Wandler eine sich ergebende Ausgangsspannung erzeugt wird.
Vorzugsweise sind die Wandler auf der Wölbung auf einer im Wesentlichen radialen Weise angebracht.
Besonders bevorzugt sind die Wandler unter verschiedenen Radien an der Wölbung in vorgegebenen Breiten angegeben, die definiert sind durch den Durchmesser einer horizontalen Sehne der Wölbung, wodurch dann, wenn das obere Brett um einen vorgegebenen Winkel kippt, eine Kraft auf den Wandler aufgebracht wird, die größer ist als der kritische Wert.
Vorzugsweise werden die Ausgangssignale von den Wandlern auf eine Aufzeichnungs- und Verarbeitungseinrichtung übertragen, die ein zeitabhängiges Profil des Winkels des oberen Bretts schafft. Optional schafft das Aufzeichnungs- und Verarbeitungsmittel ein zeitabhängiges Profil der Drehbewegung des dynamischen Balancebretts.
Vorzugsweise weist das dynamische Balancebrett eine Biofeedbackeinrichtung auf, die dazu in der Lage ist, zuverlässige Informationen bezüglich des Verwenders an die Aufzeichnungs- und Verarbeitungseinrichtung zu liefern.
Optional ist das Aufzeichnungs- und Verarbeitungsmittel ein Mikroprozessor. Alternativ ist die Aufzeichnungs- und Verarbeitungseinrichtung ein Computer.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden lediglich beispielhaft beschrieben unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Dabei zeigt:
1 eine Seitenansicht eines dynamischen Balancebretts,
2 eine Bodenansicht einer Schaukelbasis des in 1 gezeigten dynamischen Balancebretts,
3 eine Draufsicht auf einen auf Kraft ansprechenden Schalter des dynamischen Bretts von 1,
4 eine Seitenansicht eines auf Kraft ansprechenden Schalters des dynamischen Bretts von 1, und
5 ein alternatives Ausführungsbeispiel der Schaukelbasis des dynamischen Balancebretts von 1.
Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen. Ein dynamisches Balancebrett 1 ist allgemein dargestellt und kann, wie erkennbar, ein oberes Brett 2 und eine Schaukelbasis 3 in halbkugelförmiger Form aufweisen.
2 zeigt eine Bodenansicht der Schaukelbasis 3. Es ist erkennbar, dass die auf eine Kraft ansprechenden Schalter 4 auf der Schaukelbasis 3 montiert sind. 3 und 4 zeigen eine weitere Einzelheit der auf eine Kraft ansprechenden Schalter 4. Jeder Schalter 4 weist einen aktiven Wandler 5 mit einem elektrischen Verbinder 6 auf. Die auf eine Kraft ansprechenden Schalter 4 arbeiten in einer binären Weise. Wenn keine Kraft von außen auf den aktiven Wandler 5 aufgebracht wird, verbleibt der auf eine Kraft ansprechende Schalter 4 ausgeschaltet. Die Aufbringung von Kraft auf den aktiven Wandler 5, die größer ist als ein kritischer Wert, aktiviert den auf eine Kraft ansprechenden Schalter 4.
Die auf eine Kraft ansprechenden Schalter 4, die auf der Schaukelbasis 3 montiert sind, arbeiten in Abhängigkeit von dem Winkel des oberen Bretts 2. Wenn das obere Brett 2 im Wesentlichen horizontal ist, sind alle auf eine Kraft ansprechenden Schalter 4 ausgeschaltet, sie liefern also kein Ausgangssignal. Wenn das obere Brett 2 dagegen um mehr als um einen Winkel kippt, der bestimmt ist durch die Anordnung der aktiven Schalter auf der Rockerbasis (10 Winkelgrad relativ zur Horizontalen) wird eine Kraft mit einem ausreichenden Wert auf die aktiven Wandler 5 aufgebracht, so dass die Schalter 4 betätigt werden.
Das Ausgangssignal von jedem der auf eine Kraft ansprechenden Schalter 4 wird mit einem elektrischen Komparator (nicht gezeigt) verbunden, um TTL (Transistor-Transistor Logik) Impulse zu erzeugen, die das digitale Ausgangssignal für ein (nicht gezeigtes) elektronisches Display zu bilden. Die Zeitdauer, über die ein Patient um 10° Winkelgrad über der horizontalen Gleichgewichtsposition ist, kann aufgezeichnet werden. Die Zeitdauer und die Richtung der Kippung kann sodann als ein Prozentsatz der Gesamttestdauer ausgedrückt werden, wodurch die eine dynamische Messung der Fähigkeit eines Patienten, das Brett 1 auszubalancieren, erzeugt wird.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, das in 5 gezeigt ist, wird die Schaukelbasis 3 mit auf eine Kraft ansprechende Schalter 4 versehen, die an zwei unterschiedlichen Durchmessern der Schaukelbasis 3 angebracht sind.
Das Anbringen der auf eine Kraft ansprechenden Schalter 4 bei einem zweiten Durchmesser schafft ein Mittel zum Erfassen sekundärer Winkelbewegungen des Kippwinkels des oberen Bretts, wie oben beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch ein zusätzliches Signal von den auf eine Kraft ansprechenden Schaltern erzeugt, das dem Durchmesser entspricht, auf dem der Schalter angeordnet ist. Durch die Verwendung dieses zweiten Ausführungsbeispiels wird mehr Information bezüglich des Kippwinkels und der Zeitdauern, bei denen diese Winkel erreicht werden, geschaffen.
Zusätzliche auf eine Kraft ansprechende Schalter können einfach auf der Schaukelbasis 3 vorgesehen sein. Diese zusätzlichen Schalter würden die Genauigkeit des dynamischen Balanceprofils vergrößern, das erreicht wird, da die einzelnen Richtungen, in denen der Kippwinkel gemessen wird, erhöht wäre. Das dynamische Balancebrett könnte daher geeignet verwendet werden, um eine Information bezüglich der Drehbewegung als auch bezüglich der Winkelverkippung schaffen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel weist eine Biofeedbackeinrichtung an dem dynamischen Balancebrett auf, um dem Patienten die Beobachtung des eigenen Fortschritts zu erlauben. Eine solcher direkter Feedback hat sich als die Wiederherstellung der Motivation des Patienten verbessern gezeigt, die Neigung, mit den Übungen fortzusetzen, wird erhöht.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es ein Balancebrett schafft, das ein Mittel zum Schaffen objektiver Messungen der dynamischen Balance des Verwenders zu schaffen.
Ein zweiter Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es klein und tragbar ist, keinen besonderen Computer zum Aufzeichnen der Daten benötigt, wodurch es dem Verwender einfach wird, diese zu gewinnen und zu speichern.
Weitere Abwandlungen und Verbesserungen können erreicht werden, ohne sich von dem Schutzbereich der Erfindung, wie er sich aus den beiliegenden Ansprüchen ergibt, zu lösen.

Claims

Dynamisches Balancierbrett mit einem oberen Brett (2), einer Wippeinrichtung (3), die das Schwingen des oberen Bretts (2) um eine Gleichgewichtsstellung zulässt, und wenigstens einer an der Wippeinrichtung (3) angebrachte Erfassungseinrichtung (4), wobei ein binärer Ausgang der wenigstens einen Wippeinrichtung Informationen bezüglich des Winkels des oberen Bretts relativ zur Gleichgewichtsstellung bereitstellt.
Dynamisches Balancierbrett nach Anspruch 1, bei dem der binäre Ausgang der wenigstens einen Erfassungseinrichtung Informationen bezüglich der Drehung des oberen Bretts relativ zu einer im wesentlichen senkrechten Achse bereitstellt.
Dynamisches Balancierbrett nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der binäre Ausgang der wenigstens einen Erfassungseinrichtung aus ist, wenn das obere Brett in einer im Wesentlichen waagerechten Gleichgewichtsstellung ist, und ein ist, wenn das obere Brett sich um einen vorbestimmten Winkel um eine im wesentlichen waagerechte Achse dreht.
Dynamisches Balancierbrett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wippeinrichtung eine Wölbung umfasst.
Dynamisches Balancierbrett nach Anspruch 4, bei dem die Wölbung im Wesentlichen halbkugelförmig ist.
Dynamisches Balancierbrett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Erfassungseinrichtung einen kraftempfindlichen Schalter umfasst.
Dynamisches Balancierbrett nach Anspruch 6, bei dem der kraftempfindliche Schalter einen Aufnehmer umfasst, wodurch, wenn eine Kraft an den Aufnehmer angelegt wird, die größer als eine kritische Größe ist, eine resultierende Ausgangsspannung vom Aufnehmer erzeugt wird.
Dynamisches Balancierbrett nach Anspruch 7, bei dem die Aufnehmer auf im wesentlichen radiale Weise an der Wölbung angebracht sind.
Dynamisches Balancierbrett nach Anspruch 8, bei dem auf verschiedenen Radien montierte Aufnehmer an vorbestimmten Breiten an der Wölbung angeordnet sind.
Dynamisches Balancierbrett nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Ausgangssignale von den Aufnehmern zu einer Aufzeichnungs- und Bearbeitungsseinrichtung gesendet werden, die ein zeitabhängiges Profil des Winkels des oberen Bretts relativ zur Gleichgewichtsstellung erzeugt.
Dynamisches Balancierbrett nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Ausgangssignale von den Aufnehmern zu einer Aufzeichnungs- und Bearbeitungseinrichtung gesendet werden, die ein zeitabhängiges Profil der Drehung des oberen Bretts relativ zur im Wesentlichen senkrechten Achse erzeugt.
Dynamisches Balancierbrett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Biofeedbackvorrichtung aufweist, die Informationen in Bezug auf den Benutzer zur Aufzeichnungs- und Bearbeitungseinrichtung weiterleiten kann.
Dynamisches Balancierbrett nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Aufzeichnungs- und Bearbeitungseinrichtung ein Mikrocomputer ist.
Dynamisches Balancierbrett nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Aufzeichnungs- und Verarbeitungseinrichtung ein Computer ist.