WO2011050780A2 - Verfahren und vorrichtung zum trainieren der stand- und gangfähigkeit einer person - Google Patents

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    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5023—Interfaces to the user

Definitions

  • the invention is based on a method and a device for training the standing and walking ability of a person.
  • Stability and gait disorders occur, for example, in strokes, in neurodegenerative or spinal disorders such as paraplegia, craniocerebral trauma, multiple sclerosis, Parkinson's disease, infantile cerebral palsy as well as diseases such as peripheral paresis, coordination disorders, normal pressure hydrocephalus and brain tumors.
  • neurodegenerative or spinal disorders such as paraplegia, craniocerebral trauma, multiple sclerosis, Parkinson's disease, infantile cerebral palsy as well as diseases such as peripheral paresis, coordination disorders, normal pressure hydrocephalus and brain tumors.
  • Devices are known from the prior art, in which persons with standing and gait disorders with the help of tethers in a vertical position, for example, on a treadmill are arranged. Through an exoskeleton, movements of the arms or legs are applied and supported.
  • CONFIRMATION COPY A disadvantage proves that the person does not have to maintain their balance, since this task is taken over by the tethers and other retaining elements. Although, for example, walking movements of the legs are performed, however, the person does not exercise the balancing of their body. Training with such devices therefore does not allow the person to walk or stand independently without the assistance of the device.
  • devices which are equipped with one or more movably mounted and driven by a motor plates.
  • On such a plate is the exercising person with their feet in an upright position.
  • the motor moves the plate.
  • These may be periodic or aperiodic movements.
  • the person must balance the movements of the plate to be able to maintain the balance of their body and to avoid a fall.
  • this leads to training of the stressed muscles of the person and increases the ability to balance, but the device has the disadvantage that training is only possible in people without heavier standing and gait disorders. If a person is not able to walk or stand independently on account of a disease, it is not possible for her to stand on such a moving plate and that
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus that allow people with stand and gait training of their ability to keep their body in balance, without the people have to stand or walk independently during exercise.
  • Method and apparatus are characterized in that a person exercising is placed in a position in which their weight or not at most partially resting on their feet.
  • the person may for example lie, sit or be fastened to a vertically erected therapy couch with straps.
  • the last mentioned position is called fixed standing.
  • a rotatably mounted physical body is placed on the feet of the person and connected to the feet.
  • the rotatably mounted physical body can be, for example, a plate with seats for the feet, for example loops as in bicycle pedals, or a shoe or boot-like body into which the person can put their feet. It is important to ensure that a relative movement between the rotatably mounted body and the feet of the
  • the body weight and body size of the person are detected and determines the center of gravity of the person. In determining the position of the center of gravity, the person is preferably standing up.
  • the body's center of gravity can be determined from the body weight, body size and, if necessary, taking into account further anthropometric data of the person.
  • the rotatably mounted, physical body is deflected from its initial position by the action of a force which depends on the body size, the
  • the deflecting force is thus tuned to the exercising person.
  • the deflecting force is not exerted by the exercising person but by another person or by a drive on the rotatably mounted physical body. In the starting position of the physical
  • Body occupy the feet of the exercising person preferably a relaxed position. If the physical body is deflected out of this starting position, this also results in a deflection of the feet from their relaxed foot position. The person is therefore endeavored and motivated, the physical body against the force causing the deflection back into the
  • the rotatably mounted body does not return by itself to its original position. This feedback is done by the Person. She exerts with her feet a force on the rotatably mounted body and moves the rotatably mounted body back to its original position. This force exerted by the person on the rotatably mounted body force is directed against a torque of a drive.
  • This torque represents a resistance that the exercising person must overcome in order to return the rotatably mounted body to the starting position.
  • the force and torque to be overcome for returning the deflected body to its starting position depend on the height and / or body weight and / or center of gravity of the person. They are predetermined by a coupled to the rotatably mounted body drive and a control device. In addition, the torque may depend on other factors such as the angle of rotation and the acceleration of the rotatably mounted body.
  • the physical body is not equipped with a drive.
  • the deflection then takes place by the exercising person or by a third person.
  • the force that the exercising person must expend to move the rotatably mounted body to its original position depends on the deflection, the weight and the shape of the body, the position of the axis of rotation relative to the center of gravity of the body, as well frictional forces and possible damping. If damping is provided, it can be adjustable in order to keep the force necessary for returning the body to its starting position variable. In addition, it is possible to equip the rotatably mounted body with a drive.
  • the exercising person balances not their own body but a physical body that is rotatably mounted.
  • the force which the person must apply to return the rotatably mounted body to its starting position is matched to the body of the person. It is determined by their body weight, body size and / or body center of gravity. The force is thus equal to the force that the person must apply to balance their own body. In this way, the balance of your own body while standing is simulated. Since the person does not have to stand on his own for this purpose, but can lie down, sit or stand fixed, training is also possible if the person is standing and standing.
  • Gang disorders suffers.
  • the training is also possible in people who do not suffer from stasis or gait disorders, but due to a disease or injury over a longer period must be. In this case the training increases the mobility and stimulates the circulation.
  • examinations of the person during training are possible because the person does not move from the place and also only a movement of the feet takes place. For example, examinations with magnetic resonance tomography can be performed during training. Such an investigation is so far not possible during a stand and aptitude enhancing training.
  • the physical body must be large enough to be able to place one or both feet of a person on or in it.
  • the size and shape no special requirements. From the radial extent of the rotatably mounted body with respect to its
  • the axis of rotation may depend on the torque which is necessary to return the rotatably mounted body from a deflected position to its original position.
  • the physical body is rotatably arranged about a rotation axis.
  • the axis of rotation can run through the center of gravity of the body, below or above the center of gravity.
  • the unstable equilibrium is an unstable equilibrium. If the axis of rotation runs below the center of gravity of the physical body, then the body behaves like an inverted pendulum. With a small deflection from the position of equilibrium, the body moves further and further away from its equilibrium, unless a force counteracts the movement of the body. In this case, a drive is therefore not necessary. If the axis of rotation runs above the center of gravity, a stable equilibrium is possible. Without external drive, the physical body always returns to the position of stable equilibrium. For this case, therefore, a drive is always necessary to perform a workout.
  • the deflections may be periodic or aperiodic. They can vary both in terms of their time interval and in terms of their strength.
  • the torque which the person must overcome in balancing the rotatably mounted body depends not only on the body weight, body size and / or center of gravity, but also on the training condition of the exercising person. It can thus be adapted to the abilities of the person.
  • Training success for example, take place in a predetermined time interval, several deflections of different sizes. Furthermore, a deflection can take place again during the return of the rotatably mounted body before the rotatably mounted body is returned to the initial position.
  • a training entry is possible at a very low level as well as at a high level, even if the person is still far from independent standing.
  • Such individuals can exercise balancing their body with a weight reduced in weight relative to their body weight, as long as they are not yet able to balance their actual body weight. If the person is able to balance a physical body with a force equal to the weight of the person, then it will assuming that she can also balance her own body and balance herself when standing and walking. To simulate an increased body mass and to increase the training effect and forces can be set, which are greater than the weight of the exercising person.
  • the movement that the person makes when balancing the physical body is composed of two movements: a first movement, which serves to hold the physical body in the unstable equilibrium of its starting position, and a second movement, which, in a deflection, the physical one Returns the body to its original position.
  • the deflections are also referred to as disturbances or disturbing stimuli.
  • a superimposition of the two movements corresponds to the free standing and walking of a person who must both balance their own body on a stationary surface in balance and must compensate for interference from an uneven or uneven ground and moving body support surfaces, for example in vehicles. This corresponds to a free standing on a dormant surface and on a moving surface.
  • the method of the invention and the apparatus of the invention exercise to balance one's own body and maintain balance in standing and walking. It is subordinate that in the absence of movement of the body, a change of the equilibrium signal from the ear, the so-called vestibular signal, absent.
  • the information of the organ of balance that no movement of the entire body has taken place can be used for balance regulation.
  • the rotatable mounted body only moves by a few degrees of an angle, mainly the proprioceptive signals, such as, for example, joint thinking, muscle spindles, Golgi tendon organs and main tension are used for balancing.
  • the rotatably mounted body behaves like a inverse pendulum. The same applies to the human body while keeping the balance. Again, this can be assumed as an inverse pendulum for ease of description of the movement in balancing.
  • the method according to the invention and the device according to the invention make it possible to train a person without the need for care by a third person during training.
  • For the exercising person there is no risk of injury during training, even with standing and gait disturbances. Falls are excluded. Persons with standing and gait disorders are mobilized more quickly through training, which improves overall health and reduces lay time in inpatient settings.
  • the physical body is placed in its initial position in an unstable equilibrium.
  • the body moves away at a deflection from its starting position as long as no or too little force counteracts the deflection.
  • the rotatably mounted body is driven by a drive, such as a motor.
  • the drive deflects the rotatably mounted body from its starting position.
  • the deflections can be repeated at intervals. This can be done in the same or different time intervals.
  • the deflections are specified by the associated angle of rotation.
  • the deflection angles of rotation of the different deflections can vary.
  • the torque of the motor is given as a function of the body size, the body weight and / or the center of gravity.
  • the drive can be equipped with a control device.
  • the torque of the drive is controlled in dependence on the angle of rotation of the rotatably mounted body and of the acceleration acting on the physical body. The torque can thus be adapted to the training state of the exercising person.
  • the angle by which the rotatably mounted body deviates from its starting position is measured.
  • This angle can also be called the angle of rotation.
  • the device according to the invention can be equipped, for example, with a potentiometer. In this way the training can be monitored. The training success can be determined and recorded. This makes it possible to compare the result of the training at different points in time. Furthermore, based on the measured angles, the training state with regard to the stability and gait of the person can be classified for diagnostic purposes.
  • the torque exerted by the person on the rotatably mounted body measured.
  • the measurement of the torque is used alternatively or cumulatively to
  • the drive is controlled in dependence on the measured angle or on the measured torque.
  • the torque of the engine and the rotation angle of the various deflections can be automatically adjusted to the training state of the person. This will ensure that the Training is always adapted to the training state of the person and the person is neither over nor under-challenged.
  • At least one plate is used as a rotatably mounted body, which is rotatably mounted about an axis of rotation aligned parallel to the plate. It may be a plate for both feet or two separate plates, each with a plate for a foot.
  • the axis of rotation is located outside the plate on the side facing an exercising person.
  • the plate is equipped on the sides with connecting elements, which the plate with the
  • the rotary axis Connect the rotary axis. If two plates are provided, they can be arranged to be rotatable about a common axis of rotation or the axes of rotation can run collinearly.
  • the distance between the axis of rotation and the plate or plates is typically between 5 cm and 15 cm and corresponds to the distance between the sole of the foot and the ankle of a person.
  • one or two shoes or boots are used as rotatably mounted body.
  • the feet of the person are arranged.
  • the feet are fixed in the shoes or boots so that the feet can not move relative to the shoes or boots.
  • the axis of rotation about which the two shoes or boots are rotatable passes between the sole and the top of the shoes or boots.
  • the runs are arranged in these shoes or boots.
  • this is the Transition area between the shaft and the foot enclosing the foot part of the boot. In this area, the patient's ankle is placed.
  • the foot enclosing member is rotatable about the axis of rotation, while the shaft is rigid and non-rotatable relative to the foot enclosing member. This ensures that only the feet move and the rest of the body of the exercising person performs no movement.
  • the inventive device for training the standing and walking ability of the person is characterized by the fact that it is equipped with a rotatably mounted physical body.
  • the body has connecting means for connecting the body to the feet of a person.
  • the device is arranged relative to a person exercising so that they can rotate with their feet the physical body about its axis of rotation. The person can deflect the physical body from its starting position and return it to the starting position.
  • the device is equipped with an input device in which the body size and body weight of the person can be entered. It also has a device for determining the body center of gravity of the person.
  • a drive which generates a torque is coupled to the physical body.
  • a control device controls the drive as a function of the body size and / or the body weight and / or the body center of gravity. In this way, the torque exerted by the drive on the physical body is tuned to the exercising person.
  • the rotatably mounted body is in its initial position in an unstable equilibrium, in particular in a labile equilibrium.
  • the rotatably mounted, physical body is a plate.
  • the axis of rotation is aligned parallel to the plate. It preferably extends outside the plate at a distance to the plate on the side facing a person exercising.
  • the distance between the axis of rotation and the plate between 5 and 5 cm.
  • the plate can be equipped with two connecting elements or side parts to connect the plate with the axis of rotation.
  • one or two shoes or boots are provided as a rotatably mounted body whose axis of rotation extends above the sole and below the upper edge of the shoes or boots.
  • the device is equipped with a motor as a rotary drive for the rotatably mounted body.
  • the device is equipped with a rotation angle measuring device for the rotatably mounted body.
  • a rotation angle measuring device for the rotatably mounted body.
  • This may be, for example, a potentiometer.
  • the device may alternatively or cumulatively be equipped to the rotation angle measuring device with a torque-measuring device.
  • the device is equipped with a platform for placing a person.
  • This may, for example, be a therapy couch.
  • this is equipped with straps to fix the exercising person.
  • the therapy couch can be aligned both horizontally, so that the exercising person lies, as well as vertically, so that a person attached with straps to the therapy couch is fixed.
  • the device is free of metal parts, so that it does not affect or impair a study of a person exercising with magnetic resonance imaging.
  • Figure 1 first embodiment of a device for training the
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention for training the standing and walking ability of a person.
  • the device is equipped with a rotatably arranged physical body 1 in the form of a respective shoe for the two feet 2 of a person 3. Due to the illustration as a side view only one of the two shoes in Figure 1 can be seen.
  • Each shoe-shaped body 1 encloses a foot 2 of the person 3.
  • the shoe-shaped body 1 is arranged rotatably about a rotation axis 4.
  • the axes of rotation of the shoe-shaped bodies for the two feet of the person are collinear.
  • a shaft 5 is arranged on the shoe-shaped body 1. However, this is not rotatable about the axis of rotation 4.
  • the axis of rotation 4 extends at the shaft-facing end of the shoe-shaped body 1 in the region in which the ankle or ankle of the exercising person is arranged.
  • the shoe-shaped body rotates about the same axis as the feet when pulling on the body and when stretching.
  • the device is further equipped with a drive 6 in the form of a motor which drives the shoe-shaped body 1 in a position-controlled manner for rotation about the axis of rotation 4.
  • a drive 6 in the form of a motor which drives the shoe-shaped body 1 in a position-controlled manner for rotation about the axis of rotation 4.
  • an inverse pendulum is simulated on the one hand.
  • interfering stimuli are generated, which deflect the two shoe-shaped bodies from their starting position and thus cause the person 3 to return the shoe-shaped bodies to their starting position.
  • the starting position of the two shoe-shaped body 1 corresponds to the position in which the person's feet are arranged in a relaxed position.
  • the device is equipped with a torque measuring device 7, which measures the torque which the person exerts on the shoe-shaped body 1.
  • the measured torque serves as input to a controller 8 of the motor 6.
  • a controller a microcontroller or a
  • the body weight, body size and / or body center of gravity of the person are also entered into the controller via an interface.
  • the exercising person 3 lies on a couch 9 during training.
  • Her feet are arranged in the shoe-shaped bodies 1.
  • Her lower legs are each in a shaft 5 arranged.
  • the two shoe-shaped body 1 are deflected relative to the two shafts 5 about the axis of rotation 4 by the motor.
  • the person must move their feet to move the shoe-shaped bodies 1 against the force and against the torque of the drive to their original position.
  • the controller 8 the drive is controlled in dependence on the body weight, the body size, the body center of gravity and the torque measured by the torque measuring device such that the person simulates the balancing of his own body on a stationary and moving ground.
  • a physical body 10 in the form of a plate 10 which is rotatably disposed about a rotation axis 1 1.
  • the plate is equipped with side parts 12, via which the plate is connected to the axis of rotation 1 1.
  • no motor is provided as a physical body drive.
  • the plate is oriented and connected to the axis of rotation so as not to be in equilibrium in the initial position corresponding to a relaxed foot position of the exercising person 3. Unless the person with their feet has any force on the plate-shaped
  • the exercising person 3 is arranged in the erected position in the second embodiment, which corresponds to a fixed standing.
  • the person 3 is first arranged on a horizontally oriented couch 13 and fixed with straps 14 on the couch. Subsequently, the deck 13 is rotated about an axis of rotation 15 and thereby erected vertically. The person is also aligned vertically, since it is fixed with the straps 14 on the couch. Due to the attachment to the lounger, the person does not have to stand on his own.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trainieren der Stand- und Gangfähigkeit einer Person vorgeschlagen. Dabei werden das Körpergewicht der Person, die Körpergröße der Person, und der Körperschwerpunkt der Person bestimmt. Die Person (3) in einer Position angeordnet, in der die Gewichtskraft der Person (3) nicht oder allenfalls teilweise auf den Füßen (2) der Person (3) ruht. Dann wird ein drehbar gelagerter, physikalischer Körper (1, 10) an den Füßen (2) der Person (3) angeordnet und mit den Füßen (2) der Person (3) verbunden. Der Körper (1, 10) wird aus seiner Ausgangsposition durch eine externe von dem Körpergewicht und/ oder der Körpergröße und/oder des Körperschwerpunkts abhängige Kraft ausgelenkt. Das Zurückführen des drehbar gelagerten Körpers (1, 10) in seine Ausgangsposition erfolgt durch die Person (3) entgegen einer auf den physikalischen Körper (1, 10) wirkenden, von dem Körpergewicht und/ oder der Körpergröße und/ oder dem Körperschwerpunkt abhängigen Kraft.

Description

Titel: Verfahren und Vorrichtung zum Trainieren der Stand- und
Gangfähigkeit einer Person
B E S C H R E I B U N G
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Trainieren der Stand- und Gangfähigkeit einer Person.
Stand- und Gangstörungen treten beispielsweise bei Schlaganfällen, bei neurodegenerativen oder spinalen Erkrankungen wie beispielsweise Querschnittslähmung, Schädel-Hirn-Trauma, Multiple Sklerose, Parkinson, infantile Zerebralparese sowie bei Erkrankungen wie periphere Paresen, Koordinationsstörungen, Normaldruckhydrocephalus und Hirntumoren auf. Infolge derartiger Erkrankungen ist eine betroffene Person in ihrer Fähigkeit selbstständig zu gehen oder zu stehen beeinträchtigt. Sie ist nicht in der Lage, ihren Körper beim Stehen und Gehen im Gleichgewicht zu halten. Zur Rehabilitation der betroffenen Personen muss daher die Stand- und Gangfähigkeit trainiert werden.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, bei denen Personen mit Stand- und Gangstörungen mit Hilfe von Haltegurten in einer vertikalen Position beispielsweise an einem Laufband angeordnet werden. Über ein Exoskelett werden Bewegungen der Arme oder Beine appliziert und unterstützt.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Als nachteilig erweist sich, dass die Person ihre Balance nicht halten muss, da diese Aufgabe von den Haltegurten und sonstigen Halteelementen übernommen wird. Zwar werden beispielsweise Schreitbewegungen der Beine ausgeführt, jedoch trainiert die Person nicht das Balancieren ihres Körpers. Das Training mit derartigen Vorrichtungen ermöglicht es der Person daher nicht, ohne die Unterstützung der Vorrichtung selbstständig zu gehen oder stehen.
Darüber hinaus sind Vorrichtungen bekannt, die mit einer oder mehreren beweglich gelagerten und durch einen Motor angetriebenen Platten ausgestattet sind. Auf einer derartigen Platte steht die trainierende Person mit ihren Füßen in aufrechter Position. Durch den Motor wird die Platte bewegt. Dabei kann es sich um periodische oder aperiodische Bewegungen handeln. Die Person muss die Bewegungen der Platte ausgleichen um das Gleichgewicht ihres Körpers halten zu können und um einen Sturz zu vermeiden. Dies führt zwar zu einem Training der beanspruchten Muskeln der Person und steigert die Fähigkeit die Balance halten zu können, jedoch ist die Vorrichtung mit dem Nachteil verbunden, dass ein Training nur bei Personen ohne schwerere Stand- und Gangstörungen möglich ist. Ist eine Person aufgrund einer Erkrankung nicht in der Lage selbstständig zu gehen oder stehen, so ist es ihr nicht möglich, auf einer derartig bewegten Platte zu stehen und das
Training mit der Vorrichtung durchzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die Personen mit Stand- und Gangstörungen ein Training ihrer Fähigkeit den eigenen Körper im Gleichgewicht zu halten ermöglichen, ohne dass die Personen während des Trainings selbstständig stehen oder gehen müssen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 gelöst.
Verfahren und Vorrichtung zeichnen sich dadurch aus, dass eine trainierende Person in einer Position angeordnet wird, in der ihre Gewichtskraft nicht oder allenfalls teilweise auf ihren Füßen ruht. Die Person kann hierzu beispielsweise liegen, sitzen oder an einer vertikal aufgerichteten Therapieliege mit Gurten befestigt sein. Die zuletzt genannte Position wird als fixiertes Stehen bezeichnet. Ein drehbar gelagerter, physikalischer Körper wird an den Füßen der Person angeordnet und mit den Füßen verbunden. Bei dem drehbar gelagerten, physikalischen Körper kann es sich beispielsweise um eine Platte mit Aufnahmen für die Füße, zum Beispiel Schlaufen wie bei Fahrradpedalen oder einen um Schuh- oder Stiefel-ähnlichen Körper handeln, in den die Person ihre Füße hineinstecken kann. Dabei ist darauf zu achten, dass eine Relativbewegung zwischen dem drehbar gelagerten Körper und den Füßen der
Person nicht oder allenfalls in einem sehr geringen Umfang möglich ist. Ferner werden das Körpergewicht und die Körpergröße der Person erfasst und der Körperschwerpunkt der Person bestimmt. Bei der Bestimmung der Position des Körperschwerpunktes wird bevorzugt von der Person im Stehen ausgegangen. Der Körperschwerpunkt kann aus dem Körpergewicht, der Körpergröße sowie gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer anthropometrischer Daten der Person bestimmt werden.
Der drehbar gelagerte, physikalische Körper wird aus seiner Ausgangsposition durch Einwirkung einer Kraft ausgelenkt, welche von der Körpergröße, dem
Körpergewicht und/ oder dem Körperschwerpunkt der Person abhängig ist. Die auslenkende Kraft wird somit auf die trainierende Person abgestimmt. Die auslenkende Kraft wird nicht durch die trainierende Person sondern durch eine weitere Person oder durch einen Antrieb auf den drehbar gelagerten, physikalischen Körper ausgeübt. In der Ausgangsposition des physikalischen
Körpers nehmen die Füße der trainierenden Person bevorzugt eine entspannte Stellung ein. Wird der physikalische Körper aus dieser Ausgangsposition ausgelenkt, so hat diese auch eine Auslenkung der Füße aus ihrer entspannten Fußstellung zur Folge. Die Person ist daher bemüht und motiviert, den physikalischen Körper gegen die die Auslenkung bewirkende Kraft wieder in die
Ausgangsposition zurückzuführen. Der drehbar gelagerte Körper kehrt nicht von alleine in seine Ausgangsposition zurück. Diese Rückführung erfolgt durch die Person. Sie übt mit ihren Füßen eine Kraft auf den drehbar gelagerten Körper aus und bewegt den drehbar gelagerten Körper in seine Ausgangsposition zurück. Dieser von der Person auf den drehbar gelagerten Körper ausgeübten Kraft ist ein Drehmoment eines Antriebs entgegen gerichtet. Dieses Drehmoment stellt einen Widerstand dar, den die trainierende Person überwinden muss, um den drehbar gelagerten Körper in die Ausgangsposition zurück zu führen. Die Kraft und das Drehmoment, die zum Rückführen des ausgelenkten Körpers in seine Ausgangsposition zu überwinden sind, hängen von der Körpergröße und/ oder dem Körpergewicht und/ oder dem Körperschwerpunkt der Person ab. Sie werden durch einen an den drehbar gelagerten Körper gekoppelten Antrieb und eine Steuereinrichtung vorgegeben. Darüber hinaus kann das Drehmoment von weiteren Faktoren wie beispielsweise dem Drehwinkel und der Beschleunigung des drehbar gelagerten Körpers abhängen.
Bei einem einfachen Ausführungsbeispiel ist der physikalische Körper nicht mit einem Antrieb ausgestattet. Die Auslenkung erfolgt dann durch die trainierende Person oder durch eine dritte Person. In diesem Fall hängt die Kraft, die die trainierende Person aufwenden muss, um den drehbar gelagerten Körper in seine Ausgangsposition zu bewegen, von -der Auslenkung, von dem Gewicht und der Form des Körpers, von der Position der Drehachse relativ zum Schwerpunkt des Körpers sowie von Reibungskräften und eventuellen Dämpfungen ab. Ist eine Dämpfung vorgesehen, so kann diese einstellbar sein um die zur Rückführung des Körpers in seine Ausgangsposition notwendige Kraft variabel zu halten. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den drehbar gelagerten Körper mit einem Antrieb auszustatten. Dieser sorgt für die Auslenkung des Körpers aus seiner Ausgangsposition und gibt die Kraft und das Drehmoment vor, welche von der trainierenden Person beim Rückführen des ausgelenkten Körpers in seine Ausgangsposition überwunden werden müssen. Die trainierende Person balanciert damit nicht ihren eigenen Körper sondern einen physikalischen Körper, der drehbar gelagert ist. Dabei ist die Kraft, die die Person zum Rückführen des drehbar gelagerten Körpers in seine Ausgangsposition aufbringen muss, auf den Körper der Person abgestimmt. Sie wird durch ihr Körpergewicht, ihre Körpergröße und/ oder ihren Körperschwerpunkt vorgegeben. Die Kraft gleicht damit derjenigen Kraft, die die Person zum Balancieren ihres eignen Körpers aufbringen muss. Auf diese Weise wird das Balancieren des eigenen Körpers im Stehen simuliert. Da die Person hierzu nicht selbstständig stehen muss sondern liegen, sitzen oder fixiert stehen kann, ist das Training auch dann möglich, wenn die Person unter Stand- und
Gangstörungen leidet. Darüber hinaus ist das Training auch bei Personen möglich, die nicht unter Stand- oder Gangstörungen leiden, die jedoch aufgrund einer Erkrankung oder Verletzung über einen längeren Zeitraum liegen müssen. Das Training steigert in diesem Fall die Mobilität und regt den Kreislauf an. Ferner sind Untersuchungen der Person während des Trainings möglich, da sich die Person nicht von der Stelle bewegt und außerdem nur eine Bewegung der Füße stattfindet. Es können beispielsweise Untersuchungen mit der Magnetresonanztomografie während des Trainings durchgeführt werden. Eine derartige Untersuchung ist bislang während eines die Stand- und Gangfähigkeit steigernden Trainings nicht möglich.
Der physikalische Körper muss groß genug sein, um einen oder beide Füße einer Person an oder in ihm anordnen zu können. Darüber hinaus werden an die Größe und die Form keine besonderen Anforderungen gestellt. Von der radialen Ausdehnung des drehbar gelagerten Körpers im Bezug auf seine
Drehachse kann das Drehmoment abhängen, welches notwendig ist, um den drehbar gelagerten Körper aus einer ausgelenkten Position in seine Ausgangsposition zurückzuführen. Der physikalische Körper ist um eine Drehachse drehbar angeordnet. Die
Drehachse kann durch den Schwerpunkt des Körpers, unterhalb oder oberhalb des Schwerpunkts verlaufen. Im ersten Fall liegt ohne einen Antrieb ein instabiles Gleichgewicht in Form eines indifferenten Gleichgewichts vor. Im zweiten Fall ist das instabile Gleichgewicht ein labiles Gleichgewicht. Verläuft die Drehachse unterhalb des Schwerpunktes des physikalischen Körpers, so verhält sich der Körper wie ein inverses Pendel. Bei einer kleinen Auslenkung aus der Position des Gleichgewichts entfernt sich der Körper immer weiter von seinem Gleichgewicht, sofern nicht eine Kraft der Bewegung des Körpers entgegenwirkt. In diesem Fall ist ein Antrieb daher nicht unbedingt notwendig. Verläuft die Drehachse oberhalb des Schwerpunkts so ist ein stabiles Gleichgewicht möglich. Ohne äußeren Antrieb kehrt der physikalische Körper stets in die Position des stabilen Gleichgewichts zurück. Für diesen Fall ist daher stets ein Antrieb notwendig um ein Training durchzuführen.
Die Auslenkungen können periodisch oder aperiodisch sein. Sie können sowohl hinsichtlich ihres zeitlichen Abstands als auch hinsichtlich ihrer Stärke variieren.
Vorteilhafterweise hängt das Drehmoment, das die Person beim Balancieren des drehbar gelagerten Körpers überwinden muss, nicht nur von dem Körpergewicht, der Körpergröße und/ oder dem Körperschwerpunkt ab, sondern auch von dem Trainingszustand der trainierenden Person. Es kann somit an die Fähigkeiten der Person angepasst werden. Bei einem
Trainingserfolg können beispielsweise in einem vorgegebenen Zeitintervall mehrere Auslenkungen unterschiedlicher Größe erfolgen. Ferner kann bereits während des Rückführens des drehbar gelagerten Körpers erneut eine Auslenkung erfolgen, bevor der drehbar gelagerte Körper in die Ausgangsposi- tion zurückgeführt ist. Damit ist ein Trainingsseinstieg sowohl bei einem sehr niedrigen Niveau als auch bei einem hohen Niveau möglich, auch wenn die Person noch weit davon entfernt ist, selbständig frei stehen zu können. Derartige Personen können das Balancieren ihres Körpers mit einem gegenüber ihrem Körpergewicht verminderten Gewicht trainieren, solange sie noch nicht in der Lage sind, ihr tatsächliches Körpergewicht zu balancieren. Ist die Person in der Lage, einen physikalischen Körper mit einer Kraft zu balancieren, die der Gewichtskraft der Person entspricht, so wird davon ausgegangen, dass sie auch ihren eigenen Körper balancieren und beim Stehen und Gehen im Gleichgewicht halten kann. Zur Simulation einer erhöhten Körpermasse und zur Steigerung des Trainingseffektes können auch Kräfte eingestellt werden, die größer sind als die Gewichtskraft der trainierenden Person.
Die Bewegung, die die Person beim Balancieren des physikalischen Körpers durchführt, setzt sich aus zwei Bewegungen zusammen: einer ersten Bewegung, die dazu dient, den physikalischen Körper im instabilen Gleichgewicht seiner Ausgangsposition zu halten, und einer zweiten Bewegung, die bei einer Auslenkung den physikalischen Körper in seine Ausgangsposition zurückführt. Die Auslenkungen werden auch als Störungen oder Störreize bezeichnet. Eine Überlagerung der beiden Bewegungen entspricht dem freien Stehen und Gehen einer Person, die sowohl ihren eigenen Körper auf einem ruhenden Untergrund im Gleichgewicht halten muss als auch Störungen durch einen unebenen oder unsicheren Untergrund und durch bewegte Körperunterstützungsflächen beispielsweise in Fahrzeugen ausgleichen muss. Dies entspricht einem freien Stehen auf einem ruhenden Untergrund und auf einem bewegten Untergrund.
Obwohl die Person nur ihre Füße und nicht ihren ganzen Körper bewegt, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Balancieren des eigenen Körpers und das Halten des Gleichgewichts beim Stehen und Gehen trainiert. Dabei ist nachrangig, dass in Ermangelung einer Bewegung des Körpers eine Veränderung des Gleichgewichtssignals aus dem Ohr, des so genannten vestibulären Signals, ausbleibt. Die Information des Gleichgewichtsorgans, dass keine Bewegung des gesamten Körpers stattgefunden hat, kann zur Balance-Regulation verwendet werden. Bewegt sich der drehbare gelagerte Körper nur um einige Winkelgrade, so werden zum Balancieren hauptsächlich die propriozeptiven Signale wie beispielsweise Gelenklagesinn, Muskelspindeln, Golgi-Sehnenorgane und Hauptspannung verwendet. Der drehbar gelagerte Körper verhält sich wie ein inverses Pendel. Entsprechendes gilt für den menschlichen Körper beim Halten des Gleichgewichts. Auch dieser kann zur vereinfachten Beschreibung des Bewegung beim Balancieren als inverses Pendel angenommen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen ein Training einer Person, ohne dass hierzu eine Betreuung durch eine dritte Person während des Trainings notwendig ist. Für die trainierende Person besteht selbst bei Stand- und Gangstörungen keine Verletzungsgefahr während des Trainings. Stürze sind ausgeschlossen. Personen mit Stand- und Gangstörungen werden durch das Training schneller mobilisiert, wodurch der allgemeine Gesundheitszustand verbessert und die Liegezeit in stationären Einrichtungen verkürzt wird.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der physikalische Körper in seiner Ausgangsposition in einem instabilen Gleichgewicht angeordnet. Damit entfernt sich der Körper bei einer Auslenkung immer weiter von seiner Ausgangsposition sofern keine oder eine zu geringe Kraft der Auslenkung entgegen wirkt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der drehbar gelagerte Körper durch einen Antrieb, beispielsweise einen Motor angetrieben. Dabei lenkt der Antrieb den drehbar gelagerten Körper aus seiner Ausgangsposition aus. Die Auslenkungen können in zeitlichen Abständen wiederholt werden. Dies kann in gleichen oder unterschiedlichen Zeitabständen erfolgen. Die Auslenkungen werden durch den zugehörigen Drehwinkel vorgegeben. Die Auslenkungs-Drehwinkel der verschiedenen Auslenkungen können unterschiedlich groß sein. Das Drehmoment des Motors wird in Abhängigkeit von der Körpergröße, dem Körpergewicht und/ oder dem Körperschwerpunkt vorgegeben. Hierzu kann der Antrieb mit einer Steuerungseinrichtung ausgestattet sein. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Drehmoment des Antriebs in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des drehbar gelagerten Körpers und von der auf den physikalischen Körper wirkenden Beschleunigung gesteuert. Das Drehmoment kann damit an den Trainingszu- stand der trainierenden Person angepasst werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Winkel, um den der drehbar gelagerte Körper von seiner Ausgangsposition abweicht, gemessen. Dieser Winkel kann auch als Drehwinkel bezeichnet werden. Hierzu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise mit einem Potentiometer ausgestattet sein. Auf diese Weise kann das Training überwacht werden. Der Trainingserfolg kann festgestellt und festgehalten werden. Dadurch ist ein Vergleich des Trainingsergebnisses zu verschiedenen Zeitpunkten möglich. Ferner kann anhand der gemessenen Winkel der Trainingszustand bezüglich der Stand- und Gangfestigkeit der Person zu diagnostischen Zwecken eingeordnet werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Drehmoment, welches die Person auf den drehbar gelagerten Körper ausübt, gemessen. Die Messung des Drehmoments dient alternativ oder kumulativ zur
Messung des Drehwinkels der Feststellung, Auswertung und Überwachung des Trainingszustands und des Trainingserfolgs der Person betreffend ihre Stand- und Gangfestigkeit. Es kann festgestellt werden, wie weit die Person noch von dem angestrebten Trainingszustand entfernt ist. Auf diese Weise können Trainingsziele exakt definiert werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Antrieb in Abhängigkeit von dem gemessenen Winkel oder von dem gemessenen Drehmoment gesteuert. Damit können das Drehmoment des Motors und der Drehwinkel der verschiedenen Auslenkungen automatisch an den Trainingszustand der Person angepasst werden. Dadurch wird gewährleistet, dass das Training stets an den Trainingszustand der Person angepasst ist und die Person weder über- noch unterfordert wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als drehbar gelagerter Körper mindestens eine Platte eingesetzt, welche um eine parallel zu der Platte ausgerichtete Drehachse drehbar gelagert ist. Es kann sich dabei um eine Platte für beide Füße oder um zwei getrennte Platten mit je einer Platte für einen Fuß handeln. Die Drehachse befindet sich außerhalb der Platte auf der Seite, die einer trainierenden Person zugewandt ist. Hierzu ist die Platte an den Seiten mit Verbindungselementen ausgestattet, welche die Platte mit der
Drehachse verbinden. Sind zwei Platten vorgesehen, so können diese um eine gemeinsame Drehachse drehbar angeordnet sein oder die Drehachsen können kollinear verlaufen. Der Abstand zwischen der Drehachse und der Platte oder den Platten beträgt typischerweise zwischen 5 cm und 15 cm und entspricht dem Abstand zwischen der Fußsohle und dem Sprunggelenk einer Person.
Dadurch wird ermöglicht, dass während des Trainings nur eine Drehung der Füße der Person um die Sprunggelenke stattfindet. Die Beine müssen nicht bewegt werden. Dies ist bei Personen mit Stand- und Gangstörungen von Vorteil. Ferner ist eine Bewegung, die auf die Füße begrenzt ist, auch bei Magnetresonanzuntersuchungen von Vorteil, da der übrige Körper während der
Untersuchung ruht und für die Untersuchung in optimaler Weise angeordnet werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden als drehbar gelagerter Körper ein oder zwei Schuhe oder Stiefel eingesetzt. In diesen Schuhen oder Stiefeln werden die Füße der Person angeordnet. Die Füße werden in den Schuhen oder Stiefeln fixiert, damit sich die Füße nicht relativ zu den Schuhen oder Stiefeln bewegen können. Die Drehachse, um welche die beiden Schuhe oder Stiefel drehbar sind, verläuft zwischen der Sohle und der Oberkante der Schuhe oder Stiefel. Bevorzugt verläuft die
Drehachse an dem nach oben weisenden Ende des den Fuß umschließenden Teils der Schuhe oder Stiefel. Bei Stiefeln handelt es sich dabei um den Übergangsbereich zwischen dem Schaft und den den Fuß umschließenden Fußteil des Stiefels. In diesem Bereich wird der Knöchel des Patienten angeordnet. Bevorzugt ist bei Stiefeln der den Fuß umschließende Teil um die Drehachse drehbar, während der Schaft starr und nicht drehbar gegenüber dem den Fuß umschließenden Teil ist. Dadurch wird gewährleistet, dass sich nur die Füße bewegen und der übrige Körper der trainierenden Person keine Bewegung ausführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trainieren der Stand- und Gangfähigkeit der Person zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit einem drehbar gelagerten, physikalischen Körper ausgestattet ist. Der Körper weist eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden des Körpers mit den Füßen einer Person auf. Die Vorrichtung wird relativ zu einer trainierenden Person derart angeordnet, dass sie mit ihren Füßen den physikalischen Körper um seine Drehachse drehen kann. Dabei kann die Person den physikalischen Körper aus seiner Ausgangsposition auslenken und in die Ausgangsposition zurückführen. Ferner ist die Vorrichtung mit einer Eingabeeinrichtung ausgestattet, in welche die Körpergröße und das Körpergewicht der Person eingebbar sind. Sie weist außerdem eine Einrichtung zur Bestimmung des Körperschwerpunktes der Person auf. Einem Antrieb, welcher ein Drehmoment erzeugt, ist an den physikalischen Körper gekoppelt. Eine Steuerungseinrichtung steuert den Antrieb in Abhängigkeit von der Körpergröße und/ oder dem Körpergewicht und/ oder dem Körperschwerpunkt. Auf diese Weise wird das durch den Antrieb auf den physikalischen Körper ausgeübte Drehmoment auf die trainierende Person abgestimmt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich der drehbar gelagerte Körper in seiner Ausgangsposition in einem instabilen Gleichgewicht, insbesondere in einem labilen Gleichgewicht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der drehbar gelagerte, physikalische Körper eine Platte. Dabei ist die Drehachse parallel zu der Platte ausgerichtet. Sie verläuft bevorzugt außerhalb der Platte mit einem Abstand zu der Platte auf der einer trainierenden Person zugewandten Seite. Vorteilhafterweise beträgt der Abstand zwischen der Drehachse und der Platte zwischen 5 und 5 cm. Statt einer Platte für beide Füße können auch zwei Platten für je einen Fuß vorgesehen sein. Die Platte kann mit zwei Verbindungselementen oder Seitenteilen ausgestattet sein, um die Platte mit der Drehachse zu verbinden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind als drehbar gelagerter Körper ein oder zwei Schuhe oder Stiefel vorgesehen, deren Drehachse oberhalb der Sohle und unterhalb der Oberkante der Schuhe oder Stiefel verläuft.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sie mit einem Motor als Rotationsantrieb für den drehbar gelagerten Körper ausgestattet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sie mit einer Drehwinkel-Messeinrichtung für den drehbar gelagerten Körper ausgestattet. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Potentiometer handeln. Darüber hinaus kann die Vorrichtung alternativ oder kumulativ zu der Drehwinkel-Messeinrichtung mit einer Drehmoment- Messeinrichtung ausgestattet sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sie mit einer Plattform zum Anordnen einer Person ausgestattet. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Therapieliege handeln. Bevorzugt ist diese mit Gurten ausgestattet um die trainierende Person zu fixieren. Die Therapieliege kann sowohl horizontal ausgerichtet werden, so dass die trainierende Person liegt, als auch vertikal, so dass eine mit Gurten an der Therapieliege befestigte Person fixiert steht. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Vorrichtung frei von Metallteilen, so dass sie eine Untersuchung einer trainierenden Person mit Magnetresonanztomografie nicht beeinflusst oder beeinträchtigt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüche zu entnehmen.
Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Trainieren der
Stand- und Gangfähigkeit in einer Seitenansicht, Figur 2 zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Trainieren der
Stand- und Gangfähigkeit in einer Seitenansicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Trainieren der Stand- und Gangfähigkeit einer Person dargestellt. Die Vorrichtung ist mit einem drehbar angeordneten, physikalischen Körper 1 in Form je eines Schuhs für die beiden Füße 2 einer Person 3 ausgestattet. Aufgrund der Darstellung als Seitenansicht ist nur einer der beiden Schuhe in Figur 1 erkennbar. Jeder schuhförmige Körper 1 umschließt einen Fuß 2 der Person 3. Der schuhförmige Körper 1 ist um eine Drehachse 4 drehbar angeordnet. Die Drehachsen der schuhförmigen Körper für die beiden Füße der Person verlaufen kollinear. An dem schuhförmigen Körper 1 ist ein Schaft 5 angeordnet. Dieser ist jedoch nicht um die Drehachse 4 drehbar.
Die Drehachse 4 verläuft an dem dem Schaft zugewandten Ende des schuhförmigen Körpers 1 in dem Bereich, in dem der Knöchel oder das Sprunggelenk der trainierenden Person angeordnet ist. Damit dreht sich der schuhförmige Körper um dieselbe Achse wie die Füße beim Heranziehen an den Körper und beim Strecken.
Die Vorrichtung ist ferner mit einem Antrieb 6 in Form eines Motors ausgestattet, der die schuhförmigen Körper 1 zur Rotation um die Drehachse 4 positionskontrolliert antreibt. Über den Antrieb 6 wird zum einen ein inverses Pendel simuliert. Zum anderen werden Störreize erzeugt, die die beiden schuhförmigen Körper aus ihrer Ausgangsposition auslenken und damit die Person 3 veranlassen, die schuhförmigen Körper wieder in ihre Ausgangsposition zurückzuführen. Die Ausgangsposition der beiden schuhförmigen Körper 1 entspricht der Stellung, in der die Füße der Person in entspannter Stellung angeordnet sind.
Die Vorrichtung ist mit einer Drehmoment-Messeinrichtung 7 ausgestattet, die das Drehmoment misst, welches die Person auf die schuhförmigen Körper 1 ausübt. Das gemessene Drehmoment dient als Eingangsgröße für eine Steuerung 8 des Motors 6. Als Steuerung kann ein Microcontroller oder ein
Rechner dienen. In die Steuerung werden über eine Schnittstelle ferner das Körpergewicht, die Körpergröße und/ oder der Körperschwerpunkt der Person eingegeben. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 liegt die trainierende Person 3 auf einer Liege 9 während des Trainings. Ihre Füße sind in den schuhförmigen Körpern 1 angeordnet. Ihre Unterschenkel sind in je einem Schaft 5 angeordnet. Zum Training werden die beiden schuhförmigen Körper 1 relativ zu den beiden Schäften 5 um die Drehachse 4 durch den Motor ausgelenkt. Die Person muss ihre Füße bewegen um die schuhförmigen Körper 1 entgegen der Kraft und entgegen des Drehmoments des Antriebs in ihre Ausgangsposition zurückzubewegen. Über die Steuerung 8 wird der Antrieb in Abhängigkeit von dem Körpergewicht, der Körpergröße, dem Körperschwerpunkt und dem durch die Drehmoment-Messeinrichtung gemessenen Drehmoment derart gesteuert, dass die Person das Balancieren des eigenen Körpers auf ruhendem und bewegtem Untergrund simuliert.
Bei dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Trainieren der Stand- und Gangfähigkeit sind keine schuhförmigen Körper vorgesehen sondern ein physikalischen Körper 10 in Form einer Platte 10, die um eine Drehachse 1 1 drehbar angeordnet ist. Die Platte ist mit Seitenteilen 12 ausgestattet, über die die Platte mit der Drehachse 1 1 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist kein Motor als Antrieb für den physikalischen Körper vorgesehen. Die Platte ist derart ausgerichtet und mit der Drehachse verbunden, dass sie sich in der Ausgangsposition, die einer entspannten Fußstellung der trainierenden Person 3 entspricht, nicht in einem Gleichgewicht befindet. Sofern die Person mit ihren Füßen keine Kraft auf den plattenförmigen
Körper 10 ausübt dreht sich dieser in Uhrzeigersinn, was zu einer unangenehmen Fußstellung führt. Die Person wird daher mit ihren Füßen eine Kraft auf den plattenförmigen Körper ausüben. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die trainierende Person 3 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer aufgerichteten Position angeordnet, die einem fixierten Stehen entspricht. Dabei wird die Person 3 zunächst auf einer horizontal ausgerichteten Liege 13 angeordnet und mit Gurten 14 an der Liege fixiert. Anschließend wird die Liege 13 um eine Drehachse 15 gedreht und dabei vertikal aufgerichtet. Die Person wird dabei ebenfalls vertikal ausgerichtet, da sie mit den Gurten 14 an der Liege fixiert ist. Aufgrund der Befestigung an der Liege muss die Person nicht selbstständig stehen.
Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszahlen
1 physikalischer Körper in Form eines Schuhs
2 Fuß
3 Person
4 Drehachse
5 Schaft
6 Antrieb
7 Drehmoment-Messeinrichtung
8 Steuerung
9 Liege
10 physikalischer Körper in Form einer Platte
1 1 Drehachse
12 Seitenteil
13 Liege
14 Gurt
15 Drehachse

Claims

A N S P R Ü C H E
Verfahren zum Trainieren der Stand- und Gangfähigkeit einer Person gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Bestimmen des Körpergewichts der Person,
Bestimmen der Körpergröße der Person,
Bestimmen des Körperschwerpunkts der Person,
Anordnen der Person (3) in einer Position, in der die Gewichtskraft der
Person (3) nicht oder allenfalls teilweise auf den Füßen (2) der Person (3) ruht,
Anordnen eines drehbar gelagerten, physikalischen Körpers (1 , 10) an den Füßen (2) der Person (3),
Verbinden der Füße
(2) der Person (3) mit dem drehbar gelagerten Körper (1 ),
Auslenken des Körpers (1 , 10) aus seiner Ausgangsposition durch eine externe von dem Körpergewicht und/ oder der Körpergröße und/ oder des Körperschwerpunkts abhängigen Kraft,
Zurückführen des drehbar gelagerten Körpers (1 , 10) in seine Ausgangsposition durch die Person
(3) entgegen einer auf den physikalischen Körper (1 , 10) wirkenden von dem Körpergewicht und/ oder der Körpergröße und/ oder dem Körperschwerpunkt abhängigen Kraft.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
physikalische Körper in seiner Ausgangsposition in einem instabilen Gleichgewicht angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Rückführen des drehbar gelagerten Körpers (1 , 10) in seine Ausgangsposition zu überwindende Kraft einstellbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbar gelagerte Körper (1 , 10) durch einen Antrieb (6) angetrieben wird, und dass der Antrieb (6) den drehbar gelagerten Körper (1 , 10) aus seiner Ausgangsposition auslenkt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Drehmoment des Antriebs (6) in Abhängigkeit von der durch die Person auf den physikalischen Körper ausgeübten Kraft und in Abhängigkeit von dem Körpergewicht und/ oder der Körpergröße und/ oder dem Körperschwerpunkt gesteuert oder geregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Antriebs in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des drehbar gelagerten Körpers und von der auf den physikalischen Körper wirkenden Beschleunigung gesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Drehwinkel, um den der drehbar gelagerte Körper (1 , 10) von seiner Ausgangsposition abweicht, erfasst wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Drehmoment, welches die Person (3) auf den drehbar gelagerten Körper (1 , 10) ausübt, erfasst wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass als drehbar gelagerter Körper (10) mindestens eine Platte eingesetzt wird, und dass die Drehachse (1 1) parallel zu der Platte und außerhalb der Platte auf der der Person (3) zugewandten Seite der Platte verläuft.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als drehbar gelagerter Körper (1 ) ein oder zwei Schuhe oder Stiefel eingesetzt werden, und dass die Drehachse (4) oberhalb der Sohle der Schuhe oder Stiefel an dem nach oben weisenden Ende des den Fuß umschließenden Teils der Schuhe oder Stiefel verläuft.
11. Vorrichtung zum Trainieren der Stand- und Gangfähigkeit einer Person wobei die Gewichtskraft der Person während des Trainings nicht oder allenfalls teilweise auf den Füßen der Person ruht, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einer Eingabeeinrichtung, in welche die Körpergröße und das Körpergewicht der Person eingebbar sind,
mit einer Einrichtung zur Bestimmung des Körperschwerpunktes der Person,
mit einem drehbar gelagerten, physikalischen Körper (1 , 10),
mit einer Verbindungseinrichtung zum Verbinden des Körpers mit den
Füßen (2) der Person (3),
mit einem Antrieb, welcher ein Drehmoment erzeugt,
mit einer Kopplung des physikalischen Körpers an den Antrieb,
mit einer Steuerungseinrichtung, welche das Drehmoment in Abhängigkeit von der Körpergröße und/ oder dem Körpergewicht und/ oder dem
Körperschwerpunkt steuert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der drehbar gelagerte Körper (10) eine Platte ist, deren Drehachse (11 ) parallel zu der Platte ausgerichtet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der drehbar gelagerte Körper (1 ) ein oder zwei Schuhe oder Stiefel sind, deren
Drehachse (4) oberhalb der Sohle und unterhalb der Oberkante der Schuhe oder Stiefel verläuft.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der physikalische Körper (1 , 10) in seiner Ausgangsposition in einem instabilen Gleichgewicht angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Drehwinkel-Messeinrichtung für den drehbar gelagerten Körper (1 , 10) ausgestattet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drehwinkel-Messeinrichtung mit einem Potentiometer ausgestattet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Drehmoment-Erfassungseinrichtung (7) für den drehbar gelagerten Körper (1 , 10) ausgestattet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Plattform (9, 13) zum Anordnen einer Person (3) ausgestattet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie frei von Metallen ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE152904T1 (de) * 1993-03-31 1997-05-15 Medireha Gmbh Bewegungsgerät für das obere sprunggelenk
TWM311442U (en) * 2006-10-24 2007-05-11 Univ Nat Cheng Kung Ankle rehabilitation apparatus
WO2009125397A2 (en) * 2008-04-08 2009-10-15 Motorika Limited Device and method for foot drop analysis and rehabilitation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113951875A (zh) * 2021-09-29 2022-01-21 江苏格姆思体育科技研究院有限公司 一种儿童动作协调能力测试装置及其测试方法

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