DE10308267A1

DE10308267A1 - Ergometer zum Training achsengerecht geführter Bewegungen der unteren Extremitäten

Info

Publication number: DE10308267A1
Application number: DE2003108267
Authority: DE
Inventors: Eberhard Schlösser; Lothar Dr. Ulatowski
Original assignee: ULATOWSKI KARIN; Ulatowski Karin Drmed
Current assignee: ULATOWSKI KARIN; Ulatowski Karin Drmed
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ergometer zum Training der unteren Extremitäten welches einem EDV-Rechner zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ergometer zum Training achsengerecht geführter Bewegungen der unteren Extremitäten, bestehend aus Rahmen mit Standfuß und Pedalwerk sowie mit Sitz und Handgriff, wobei Winkel und Abstände zwischen diesen Abstützstellen für Fuß, Gesäß und Hand zumindest teilweise im Sinne individuell einstellbarer Ergonometrie am Rahmen verstellbar sind.
Derartige Ergometer sind allgemein bekannt.
Sie dienen dem Training achsengerecht geführter Bewegungen der unteren Extremitäten und finden Verwendung im Fitnessbereich, im Kraftsporttraining und im medizinischen Bereich.
Insbesondere im medizinischen Bereich dienen sie der Bewegungstherapie bei Rehabilitation und in der Diagnostik. Bislang werden insoweit sogenannte Motorschienen zur Mobilisierung des Kniegelenks bei liegenden Patienten verwendet.
Bekannt ist auch die Verwendung derartiger Ergometer zur Erstellung von sogenannten Belastungs-EKGs.
Bekannt ist ebenfalls auch die zunehmende Verwendung derartiger Ergometer im Unterwasserbereich.
Unter einem Ergometer wird daher im Sinne der vorliegenden Erfindung ein medizinisches Arbeitsmeßgerät verstanden, welches eine dosierbare Belastung zu Trainings- bzw. Untersuchungszwecken ermöglicht.
Die Vorteile der Verwendung von Ergometern im Unterwasserbereich liegen insbesondere in der sogenannten Wechseldruckmassage, die beispielsweise bei Therapien infolge vorderer Kreuzbandrisse behilflich ist, Blutergüsse aus dem Kniebereich durch den Wechseldruck auf das Kniegelenk herauszupressen, welcher dadurch entsteht, daß sich der statische Wasserdruck auf das Kniegelenk infolge der Tretbewegung in der Größenordnung von etwa 0,04 bar periodisch ändert.
Obwohl dies keine Beschränkung der Erfindung auf Ergometer sein soll, die im wesentlichen in aufrechter Sitzposition betätigt werden, kommt im therapeutischen Bereich diesen Ergometern jedoch besonderes Augenmerk zu.
Gleichwohl sollen von der Erfindung aber auch Ergometer umfaßt werden, bei denen die dosierbare Belastung der unteren Extremitäten bei im wesentlichen horizontaler Arbeitsposition erfolgt.
Ein weiterer Vorteil der Unterwassertherapie mit Ergometern ist der Auftriebseffekt aufgrund dessen der Patient praktisch nur ein verringertes Körpergewicht zu tragen hat, woraus letztlich auch eine geringere Muskelbeanspruchung der Bänder, Gelenke, Knochen etc. erfolgt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Unterwassertherapie liegt darin, daß Wassertemperaturen um die etwa 30 Grad Celsius vom Patienten als Wohlfühltemperatur empfunden werden, während andererseits diese Temperatur so weit unterhalb der Körpertemperatur liegt, daß der beispielsweise zu therapierende Kniebereich umfassend gekühlt wird.
Das Problem der bekannten Ergometer wird darin gesehen, daß derzeit keine individuelle Dokumentation des Trainings-Erfolgs- bzw. Therapiefortschritts möglich ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, daß bekannte Ergometer so auszustatten, daß obige Probleme vermieden werden und ein Ergometer bereitgestellt wird, welches eine exakt genaue Dokumentation von personenbezogenen Individualdaten und Trainings-/Therapieerfolgen ermöglicht.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil einer unbestechlichen Dokumentation und insbesondere Reproduzierbarkeit der individuellen ergonomischen und ergometrischen Einstellungen vorausgegangener Trainings-/Therapieperioden.
Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, daß die jeweils individuellen bewegungsmotorischen, ergonomischen und leistungsbezogenen Daten über eine unmittelbare Datenverbindung zwischen den maßgeblichen Meßstellen am Ergometer und dem EDV-Rechner unidirektional oder bevorzugt bidirektional ausgetauscht werden/austauschbar sind.
Die maßgeblichen Meßstellen im Sinne der Erfindung berücksichtigen die Erfassung von Griffhöhe, Sitzhöhe, Position und Pedalgeometrie, weil sich aus der 3-Punkt-Position von Fuß, Gesäß und Hand die insbesondere für Therapiezwecke wichtige Winkelstellungen des Knies bzw. Sprunggelenks ergibt allein oder in Verbindung mit einem Sensor zur Erfassung der mechanisch am Pedalwerk abgegebenen Individualleistung. Diese Individualleistung kann in bevorzugter Weiterbildung positiv, negativ oder Null sein. Auch periodische Wechsel der Individualleistung über mehrere Quadranten sind möglich und ebenso frequenzvariable bzw. getriggerte Antriebe.
Die Erfindung vereinigt auch die Vorteile einer Motorschiene mit den Vorteilen des Unterwasser-Wechseldruckeffekts zur Vermeidung von Verklebungen im Kniegelenk.
Insbesondere im therapeutischen Bereich kommt eine getriggerte Rotationsbewegung, die über einen am Pedalwerk angreifenden Motor eingeleitet wird, für die Verbesserung der Propriozeption in Betracht.
Ferner lassen sich über getriggerte Antriebe auch Massagen der unteren Extremitäten durchführen um z. B. der Cellulitis entgegenzuwirken.
Ein weiterer Anwendungsbereich für getriggerte Antriebe liegt in der therapeutischen Behandlung von Gefäßerkrankungen. In jedem Falle können diese getriggerten Antriebe insbesondere im Mehrquadrantenbetrieb sowohl aktive als auch passive Bewegungen des Patienten ermöglichen.
Durch die Möglichkeit der elektronischen Steuerung ergibt sich als weiterer Vorteil eine aktive Unterstützung in der Anfangsphase therapeutischer Behandlungen, z. B. durch ein belastungsfreies Treten, wobei mit zunehmendem Trainingserfolg eine stufenlose Erhöhung des Tretwiderstands einsetzen kann, so daß aus den ursprünglich extern angetriebenen Bewegungen der unteren Extremitäten des Patienten sogar ein Krafttraining möglich ist. Für diesen Zweck wird vorgeschlagen, eine elektronisch ansteuerbare Bremse vorzusehen.
Dabei lassen sich insbesondere auch einzelne Muskelgruppen trainieren, einzelne Gelenkzonen am Knie-, Hüft- und Sprunggelenk und die jeweils erzielten Trainingsergebnisse zuverlässig dokumentieren.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, das Pedalwerk mit einem Generator zu koppeln, der im Ergometer oberhalb des Wasserspiegels untergebrachte Akkus im Leistungsbetrieb auflädt, um ggf. die gespeicherte Energie im Antriebsfalle an das Pedalwerk zurückzugeben.
Da ferner der EDV-Rechner problemlos auch einen Servomotor digital ansteuern kann, ist auch eine behindertengerechte Therapie nach einer Amputation möglich, weil der motorische Antrieb bezogen auf die jeweils aktuelle ansteuerbar ist.
Darüber hinaus ist auch jederzeit eine Vorwärts- bzw. Rückwärtstretbewegung möglich, so daß mit der vorliegenden Erfindung gezielt einzelne Bereiche der unteren Extremitäten trainiert werden können.
Dies ist z. B. notwendig bei der sogenannten Knochenknorpelwechselplombe, um das jeweils betroffene Kompartement gezielt zu trainieren.
Zur Erzielung reproduzierbarer Einstellungen des Beugungswinkels am Kniegelenk muß allerdings der Patient zuvor vermessen werden. Die Vermessung kann beispielsweise über einen motorisch verfahrbaren Lasermeßkopf erfolgen, der mit dem EDV-Rechner im Sinne einer integrierten Datenerfassung verbunden ist.
Aufgrund der patientenspezifischen Meßdaten lassen sich dann die ergonometrischen Positionen am Gerät automatisch und stufenlos über die EDV-Anlage gesteuert einstellen.
Hierzu zählt insbesondere die Verstellung des Sitzes in Horizontal- und Vertikalrichtung sowie ggf. die Neigung der Sattelsitzfläche.
Ferner sind Maßnahmen möglich, mit denen der Tretradius auf den patientengeeigneten Wert einstellbar ist und ebenso die Höhe der Lenkerachse.
Zudem ist ebenfalls eine personenbezogene reproduzierbare Winkelveränderung von Kniegelenk, Sprunggelenk bzw. Hüftgelenk zu Therapiezwecken möglich.
Während Griffhöhe, Sitzhöhe und Pedalgeometrie ggf, auch manuell entsprechend einer Meßskala einstellbar sein können, wird bevorzugt vorgeschlagen, daß hierfür elektronisch ansteuerbare motorische Stellantriebe vorgesehen sind, deren jeweilige Individualpositionen über den EDV-Rechner ferngesteuert einstellbar sind. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, daß die personenbezogenen Individualdaten lediglich einmal erfaßt sein müssen, um diese jeweils bei Bedarf erneut abrufen zu können, damit das Ergometer entsprechend voreingestellt werden kann.
Durch die Datenverbindung zwischen Ergometer und EDV-Anlage lassen sich alle patientenspezifischen Daten nicht nur manipulationssicher dokumentieren, sondern auch jederzeit reproduzierbar zur ergonometrischen Positionierung abrufen.
Da ferner davon auszugehen ist, daß das Therapiekonzept ärztlicherseits vorgegeben ist, wird auf diese Weise auch zuverlässig dokumentiert, ob von physiotherapeutischer Seite diesen Behandlungsvorschlägen nachgekommen worden ist, ob Abweichungen vorgekommen sind oder sogar Manipulationen.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dem Patienten über einen am Vorbau befindlichen Bildschirm, vorzugsweise in Touchscreen-Ausführung, seine individuellen Leistungsdaten und Beugewinkel oder andere Meßwerte optisch anzuzeigen. Weiterhin kann so ggf, ein Dialog bezüglich der Leistungsanforderungen mit dem Therapeuten geführt werden.
Hierzu wird vorgeschlagen, den Patienten/Benutzer während der Sitzung beispielsweise über Tretfrequenz, Leistung, Beugewinkel am Kniegelenk, Behandlungsfortschritt, Pulsfrequenz, Kalorienverbrauch, gefahrene Kilometer, Behandlungszeit, Bodymaßindex, Sauerstoffpartialdruck zur Messung der O₂-Sättigung, Atemfrequenz und Blutdruck zu informieren. Diese Information kann ggf. über das integrierte Display abgerufen werden.
Es soll ausdrücklich erwähnt sein, daß die obige Aufzählung keinesfalls vollständig ist sondern je nach Bedarf auch geändert oder ergänzt werden kann.
Darüber hinaus bietet der EDV-Rechner auch die Möglichkeit zur Abspeicherung diagnosespezifischer Therapievorschläge oder allgemeiner Therapiekonzepte.
Über eine regelmäßige Pflege der bestehenden Software mittels üblicher Kommunikationsnetze wie Internet, Telefon, Handykarte usw. bleibt auf jeden Fall die Bindung zum Kunden erhalten, während dieser von der technischen Weiterentwicklung des Gerätes ständig profitieren kann.
Ferner ist auch eine hausinterne Vernetzung zur Verwaltung der gesammelten Daten möglich, so daß nicht nur eine zuverlässige Terminplanung mit Dokumentationsmöglichkeiten gegeben ist sondern auch eine ständige Dokumentation des Behandlungserfolgs.
Zusätzlich läßt sich der verwendete EDV-Rechner ohne weiteres auch zur Erzielung von Patientenstatistiken, Praxisstatistiken, Behandlungsstatistiken, Erfolgsstatistiken und betriebswirtschaftlichen Statistiken und ebenso zu Abrechnungszwecken verwenden, wobei auch eine automatische Erstellung der Liquidation durch das Gerät ermöglicht ist.
Ergänzend wird vorgeschlagen, insbesondere die Stellantriebe zur Verstellung der Abstützstellen für Gesäß und Hand als Linearantriebe auszubilden, z. B. als Kolben-Zylinder-Einheiten.
Dabei bietet es sich für den Unterwasserbetrieb derartiger Ergometer im therapeutischen Bereich an, Kolben-Zylinder-Einheiten zu wählen, die durch Wasserhydraulik betätigt werden.
Diese Weiterbildung vermeidet eine Wasserverschmutzung bei ggf. Undichtigkeiten im Kolben-Zylinder-Bereich durch hydraulische Öle o. ä. wobei durch die zwingend vorgegebene Materialauswahl eines unterwasserbetriebenen Ergometers kein zusätzlicher Aufwand betrieben werden muß.
Der guten Ordnung halber soll erwähnt sein, daß hier insbesondere auch austenitische Stähle in Betracht kommen oder Verbundwerkstoffe.
In einer Weiterbildung werden die ergonometrischen Individualdaten nicht nur unmittelbar am Ergometer sondern auch über eine separate Einlesevorrichtung erfaßt und anschließend im EDV-Rechner abgespeichert.
Alternativ könnte man auch in Erwägung ziehen, die ergonomischen Individaldaten unmittelbar am Ergometer dadurch zu finden, daß Griff-, Sitz- und Pedalgeometrie so lange verstellt werden bis die Idealposition gefunden ist.
Hierzu werden Ausführungsbeispiele gegeben, bei denen die Einlesevorrichtung die Individualdaten berührungslos erfaßt. Dies kann beispielsweise über Lasermessung in einem vorgegebenen Koordinatensystem erfolgen. Über eine Datenverbindung zwischen Einlesevorrichtung und EDV-Rechner läßt sich auf diese Weise sicherstellen, daß diese Individualdaten lediglich einmal erfaßt werden müssen um daraus die Individualpositionen von Griff-, Sitz- und Pedalgeometrie zu finden.
Insbesondere bei Verwendung des Ergometers im Unterwasserbereich bietet es zusätzliche Vorteile, die Einlesevorrichtung einem separaten Meßplatz zuzuordnen, die außerhalb des Unterwasserbereichs angeordnet ist.
Die Kommunikation zwischen EDV-Rechner und Ergometer kann erfindungsgemäß drahtgebunden oder drahtlos über Funk erfolgen.
Sieht man ergänzend vor, zusätzlich auch ergonometrische Individualdaten im Speicher des EDV-Rechners abzulegen, läßt sich auch der Trainingserfolg durch Leistungszuwachs jederzeit dokumentieren.
Einer Weiterbildung der Erfindung, bei welcher das Pedalwerk mit einem Servomotor gekoppelt ist, der über den EDV-Rechner ansteuerbar ist, kommt besonderes Augenmerk zu.
Diese Weiterbildung bietet nämlich insbesondere im therapeutischen Bereich Vorteile durch die Möglichkeit alternierenden Betriebs z. B. bei der Mobilisation des Kniegelenks sowie des gesteuerten Antriebs einer im wesentlichen kraftlosen Person.
Mit zunehmendem Therapieerfolg läßt sich ein derartiger Servomotor so ansteuern, daß praktisch kraftfreies Trampeln erfolgt, welches – bei weiter zunehmendem Therapieerfolg – in eine Leistungsabgabe übergehen kann.
Zu diesem Zweck wird der Servomotor dann als Bremse betrieben.
Hinsichtlich dieser 4-Quadranten Regelung wird auf den Stand der Technik verwiesen.
Da der Servomotor auch jederzeit zwischen seinen einzelnen Betriebsarten umschaltbar ist, bietet diese Weiterbildung insbesondere auch Vorteile für beinamputierte Patienten, bei denen das nicht amputierte Bein lediglich die eine Halbkreisbewegung ausführen muß, während es auf der komplementären Halbkreisbewegung des (amputierten) anderen Beins gezogen wird.
Verfügt der EDV-Rechner zusätzlich über einen Summenbildner zur Erfassung der Gesamtbetriebszeit und ggf. auch über einen Summenbildner zur Erfassung der personenbezogenen Betriebszeiten lassen sich die Wartungsintervalle einerseits und die individuellen Trainingszeiten andererseits einfach dokumentieren.
Diese Maßnahmen können beispielsweise der Herstellung persönlicher Statistiken oder zur Berechnung individueller Kosten dienen.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, den EDV-Rechner mit einem Anschluß an eine Telekommunikationsverbindung auszustatten, so daß diese Daten ggf. über Fernabfrage abgefordert werden können.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen
1: Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
1a: ergonometrische Individualdaten mit minimalem Kniebeugungswinkel
1b: ergonometrische Individualdaten mit maximalem Kniebeugungswinkel
1c: Darstellung des Kniegelenks im Detail
1d: schematische Darstellung des Meßplatzes
2: Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
3: Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Unterwasserbereich
4: Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
5: Ein mögliches Ausführungsbeispiel für eine Displaydarstellung
6: eine ausfahrbare Stützrolle
7: eine elektrohydraulische Antriebsschaltung zur Einstellung der Pedallängen Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.
Die Figuren zeigen ein Ergometer 1 zum Training achsengerecht geführter Bewegungen der unteren Extremitäten.
Derartiges Ergometer besteht aus einem Rahmen 2 mit Standfuß 3 und Pedalwerk 4 und weist einen Sitz 5 und einen Handgriff 6 auf.
Ausdrücklich soll gesagt sein, daß derartiges Ergometer nicht zwingend auf den Boden abgestellt sein muß. Gleichwirkend kann derartiges Ergometer ggf. auch an der Wand angebracht sein.
Pedalwerk 4, Sitz 5 und Handgriff 6 bilden jeweils Abstützstellen 7 für den Fuß, 8 für das Gesäß und 9 für die Hand.
Insoweit ist es bekannt, durch die Verstellung von Sitz 5 und Handgriff 6 die Winkel und Abstände zwischen den Abstützstellen 7, 8 und 9 für Fuß, Gesäß und Hand zumindest teilweise im Sinne individuell einstellbarer Ergonometrie am Rahmen zu verändern.
Hierzu gehört die Erfassung der personenbezogenen ergonometrischen Daten, die beispielhaft anhand der 1a, 1b und 1c gezeigt ist.
Nach Erfassung von Oberschenkellänge 35 und Unterschenkellänge 36 wird insbesondere im therapeutischen Bereich auch der minimale Kniebeugungswinkel 10a und der maximale Kniebeugungswinkel 10b zu erfassen sein, damit z. B. im postoperativen Bereich bei Knieverletzungen die volle Beweglichkeit wiederhergestellt werden kann.
Insoweit können zu den ergonometrischen Individualdaten auch der untere Pedalabstand 13 zum Sitz 5 und der obere Pedalabstand 14 zum Sitz 5 von Belang sein.
Es soll ausdrücklich darauf hingeweisen sein, daß dies keine vollständige Erfassung aller ggf. notwendigen Individualdaten sein soll, sondern daß diese auch unter medizinischen und therapeutischen Gesichtspunkten, anders als oben genannt, erfaßt werden könnten.
Hierzu zeigt die 1d schematisch einen Meßplatz zur Erfassung der ergonometrischen Individualdaten.
An einem vertikalen Ständer ist ein Schlitten verfahrbar, der auf seiner dem Patienten zugewandten Stirnfläche einen Lasermeßkopf trägt.
Der Lasermeßkopf wird an der vertikalen Stange ausgehend vom Sprunggelenk in die Höhe des Kniegelenks, des Hüftgelenks, des Handgelenks, des Ellenbogengelenks und des Schultergelenks verfahren. Ferner ist noch die Körpergröße 45 von Interesse, dabei werden neben Unterschenkellänge und Oberschenkellänge auch Unterarmlänge und Oberarmlänge erfaßt.
Hieraus lassen sich dann, nach entsprechender – hier telemetrischer – Übermittlung der Meßdaten an den EDV-Rechner 15, die richtigen Einstellungen am Ergometer vornehmen.
Weiterhin zeigt 1c, daß dem Kniegelenk sowohl am Oberschenkel als auch am Unterschenkel jeweils ein vorderes Kompartement 41a bzw. 42a und analog ein hinteres Kompartement 41b bzw. 42b zugeordnet ist.
Man kann sich vorstellen, daß abhängig vom Kniebeugungswinkel 10 jeweils nur ganz bestimmte Partner der Kompartemente aufeinander abgleiten, bzw. in Berührung sind, so daß dank der vorliegenden Erfindung auch ganz gezielt jeweils nur bestimmte Teile des Kniegelenks trainiert werden können.
Maßgeblich ist jedoch in jedem Fall, daß dem Ergometer 1 ein EDV-Rechner 15 mit Speicher 16 und Eingabemodul 17 zugeordnet ist, wobei in dem EDV-Rechner 15 zeitabhängig und personenbezogen jeweils individuelle bewegungsmotorische, ergonomische und leistungsbezogene Daten abrufbar gespeichert sind.
Hierunter fallen beispielsweise im therapeutischen Bereich die jeweils angestrebten minimalen Kniebeugungswinkel 10a und Sprunggelenksbeugungswinkel 59, so daß der therapeutische Erfolg einer Nachbehandlung bei Knieverletzung ebenso dokumentierbar ist wie bei sämtlichen Verletzungen der unteren Extremitäten.
Zusätzlich zeigen die Figuren eine Weiterbildung, bei welcher elektronisch ansteuerbare motorische Stellantriebe 18, 19, 20 vorgesehen sind, mit deren Hilfe die ergonomisch unterschiedlichen Individualpositionen der Abstützstellen 7, 8, 9 für Fuß, Gesäß und Hand einstellbar sind.
Die Einstellung erfolgt hier über eine vom EDV-Rechner ausgehende Fernsteuerung, die im Ausführungsbeispiel gemäß 1 entweder über eine drahtlose oder alternativ über eine drahtgebundene Datenverbindung 23 erfolgt.
Insbesondere bei den Stellantrieben zur Verstellung von Sitz 5 und Handgriff 6 kommen Linearantriebe in Betracht.
Gezeigt sind hier Kolben-Zylinder-Einheiten, die hydraulisch/wasserhydraulisch über eine entsprechende Peripherie betätigt werden können.
Hierbei ist von Vorteil, daß diese Linearantriebe nach erfolgter Positionierung in Haltestellung verbleiben und stromlos geschaltet sind.
Ergänzend hierzu zeigt 1 im rechten Teil des Bildes eine Weiterbildung mit Einlesevorrichtung 21, mittels derer die ergonomischen Individualdaten z. B. 35, 36, 10a, 10b erfaßt werden. Die so erfaßten Individualdaten werden dem EDV-Rechner zur Berechnung der Individualpositionen der Abstützstellen 7, 8, 9 von Fuß, Gesäß und Hand übermittelt.
Zu diesem Zweck ist hier ein Laserscanner vorgesehen, der in einem fest vorgegebenen (nicht gezeigten) Koordinatensystem die Individualdaten der Person an einem separaten Meßplatz 37 erfaßt und unmittelbar an den EDV-Rechner übermittelt.
Sind diese Individualdaten einmal erfaßt, können diese ggf. auch auf einer Chipkarte 40 abgelegt sein, die dann jederzeit erneut über die Einlesevorrichtung 21 eingelesen werden kann.
Die gezeigte Einlesevorrichtung 21 arbeitet hier infolge eines im Raum fest vorgegebenen und einprogrammierten Koordinatensystems berührungslos.
Gleichwirkend kann selbstverständlich auch eine Vermessung des Patienten mit herkömmlicher Technik erfolgen.
Zusätzlich ist hier ein Meßsensor 22 am Pedalwerk 4 vorgesehen, mit dessen Hilfe auch ergometrische, also leistungsbezogene Individualdaten im Speicher des EDV-Rechners 15 abgelegt sind.
Diese Meßsensoren 22 können ohne weiteres auch in einen Regelkreis eingebunden sein, innerhalb dessen die vom Benutzer abgeforderte Leistung regelungstechnisch überwacht wird.
Hierzu wird vorgeschlagen, die Meßsensoren 22 mit dem EDV-Rechner 15 im Sinne einer bidirektionalen Datenverbindung 23 kommunizieren zu lassen, über welche auch die ergometrischen Soll-Daten an ein Stellglied 39 übermittelt werden, welches der Einstellung der zu erbringenden Soll-Leistung dient.
Ergänzend hierzu zeigt 1 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Rahmen 2 auf dem Boden steht und zusätzlich über eine Höhenverstellung 24 verfügt.
Insbesondere im Unterwasserbereich kann diese Maßnahme Sinn machen, um die Eintauchtiefe des Benutzers an dessen Körpergröße anzupassen.
Die 2 zeigt insbesondere eine Weiterbildung, bei welcher der Rahmen 2 einen Pedalwerkträger 25 aufweist, in welchem das Pedalwerk 4 drehbar gelagert ist. Der Pedalwerkträger 25 verfügt über einen motorischen Stellantrieb 18 und ist hierüber in unterschiedlich hohe Individualpositionen verfahrbar.
Im vorliegenden Fall wird der Pedalwerkträger 15 von einer mit der Exentrizität 26 bezüglich der Achse des Pedalwerks 4 gelagerten drehbaren Scheibe im Rahmen 2 des Ergometers 1 gebildet. Durch Verdrehen des Pedalwerkträgers verändert sich daher die absolute Höhe der Achse des Pedalwerks 4 oberhalb des Erdbodens und damit auch der Abstand zwischen der Abstützstelle 7 und der Abstützstelle 8.
Anstelle der hier gezeigten Exenterscheibe kann selbstverständlich auch ein vertikal oder mit vertikaler Komponente wirksamer Linearantrieb vorgesehen sein, an welchem die Achse des Pedalwerks 4 drehbar gelagert ist. (s. 4, 7) Ergänzend ist vorgesehen, den Stellantrieb 18 des Pedalwerks ebenfalls über den EDV-Rechner 15 zu steuern, so daß einmal aufgenommene und abgespeicherte Individualdaten jederzeit reproduzierbar dokumentiert sind.
Zusätzlich weist das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel einen Servomotor 28 auf, der über den EDV-Rechner 15 im Sinne eines vorbestimmten Programms ansteuerbar ist.
Hierzu wird dem Servomotor über die Steuerleitung 38 ein entsprechendes Programm aufgeprägt, welches im EDV-Rechner 15 abgelegt ist.
An Beispielen soll dies näher erläutert werden: Will man lediglich eine Mobilisation des Kniegelenks erzielen, soll der Servomotor über das Programm alternierend ansteuerbar sein.
Es erfolgt dann lediglich eine alternierende Beug-Streckbewegung des Kniegelenks in dem für die Benutzerperson verträglichen Bereich.
Mit zunehmendem Trainingserfolg kann der Servomotor 28 über das Programm in Tretsinnrichtung ansteuerbar sein, um die Bewegung der Benutzerperson zu unterstützen.
Weiter sollten dann mit zunehmendem Trainingserfolg die über den Servomotor 28 eingeleiteten Drehmomente abnehmen, so daß letztlich der Servomotor 28 kraftfrei ist.
Mit zunehmendem Trainingserfolg kann der Servomotor 28, der dann im 4-Quadrantenbetrieb gefahren wird, auch als Brem se dienen. Hierzu wird vorgeschlagen, daß er entgegen der Tretsinnrichtung ansteuerbar ist.
Ferner zeigt insbesondere 1 die Ausstattung des EDV-Rechners mit einem Summenbildner 29 zur Erfassung der Gesamtbetriebszeit T.
Hier werden bei jeweiligem Betrieb der Anlage die Einzelbetriebszeiten aufaddiert. Die sich hieraus ergebende Gesamtbetriebszeit T_i dient beispielsweise dem Zweck, die Gerätewartung zu vereinfachen oder im gewerblichen Bereich die Betriebszeiten zur Abrechnung zu erfassen.
Ein weiterer Summenbildner 30 ist vorgesehen, um ggf. die personenbezogenen Betriebszeiten (t_i. i=...n) zu erfassen. Diese Maßnahme dient dem Zweck der therapeutischen Dokumentation. Auf diese Weise lassen sich zur Zulassung von umlagefinanzierten Therapien unbestechliche Daten erzeugen oder auch „nur" persönliche Statistiken.
Die Überwachung der gesamten Anlage kann beispielsweise über eine Telekommunikationsverbindung 31 online oder offline erfolgen. Die so ermöglichte externe Überwachung bringt zusätzliche Sicherheit bei der Frage der unbestechlichen Dokumentation.
Zusätzlich zeigen 1 und 3 die räumliche Trennung von Ergometer 1 und EDV-Rechner 15.
Diese Maßnahme dient dem Zweck, ein derartiges Ergometer auch im Unterwasserbereich entsprechend 3 betreiben zu können.
Andererseits dient die räumliche Trennung auch der zentralen Überwachung der Anlage.
Im Falle eines Unterwasserbetriebs in einem Wasserbecken 33 liegen die elektronischen EDV-Einheiten, die dem EDV-Rechner 15 zugeordnet werden, außerhalb des Wasserspiegels 32.
Lediglich die Steuerleitung 38, die der Ansteuerung des ggf. vorgesehenen Servomotors dient, führt in das Wasserbekken hinein. Alternativ können aber auch Akkus vorgesehen sein. (4).
Ergänzend hierzu zeigt 4 eine Weiterbildung der Erfindung.
Hier ist am Ergometer oberhalb des Wasserspiegels ein Gehäuse 46 vorgesehen, welches ein dem Benutzer zugewandtes Display 47 zeigt.
Das Display 47 kann bedarfsweise alle notwendigen Daten eingespielt bekommen, die dem Benutzer die aktuelle Trainingssituation darstellen.
Zudem läßt sich das Display als sogenanntes Touchscreen-Display ausführen, so daß auch unmittelbar vom Benutzer selbst Beeinflussungen am Ergometer vorgenommen werden können, die selbstverständlich keine Manipulation beinhalten und die dann über die Datenverbindung 23 im EDV-Rechner 15 abspeicherbar sind.
Da der Servomotor 28 ebenso gut als Generator betrieben werden kann, empfiehlt es sich, in das oberhalb des Wasserspiegels befindliche Gehäuse 46 Akkumulatoren unterzubringen, mit deren Hilfe das Ergometer eine eigene Stromversorgung besitzt.
Weiterhin ist gezeigt, daß der Sitz 5 nicht nur in der Höhe sondern auch in der Neigung und in Richtung zum Handgriff 6 bzw. in entgegengesetzte Richtung bewegbar ist.
Der Handgriff 6 kann zusätzlich über eine geeignete Klemmverbindung verfügen, um eine dem Benutzer genehme Neigung einnehmen zu können.
5 zeigt ein Display 47, auf welchem der Benutzer schematisch dargestellt ist.
Zusätzlich können Daten wie aktuelle Leistung, Trainingszeit, aufsaldierte Trainingszeit, Trainingserfolge usw. dargestellt werden.
Über eine entsprechende Touchscreen-Auslegung des Displays kann in zulässigem Umfang auch in den Betriebsablauf des Ergometers eingegriffen werden, sofern der Benutzer das wünscht/darf.
Darüber hinaus zeigt 6 eine Weiterbildung, bei welcher im Standfuß 3 des Ergometers bedarfsweise ausfahrbare Rollen 48 vorgesehen sind. Diese Rollen sind in einem Wälzlager drehbar gelagert, welches in einem Kolben 52 untergebracht ist. Der Kolben 52 läuft in einem zugeordneten Zylinder 54 in vertikaler Richtung auf und ab, wobei der oberhalb des Kolbens befindliche Raum über eine Pumpe 49 und eine Druckleitung 53 bedarfsweise gefüllt wird.
Hierzu dient die Pumpe 49, die über eine Steuerleitung 51 so angesteuert werden kann, daß über die Saugleitung 50 der oberhalb des Kolben 52 befindliche Raum gefüllt werden kann.
Um ein derartiges Ergometer außerhalb eines Wasserbekkens betreiben zu können wird zusätzlich vorgeschlagen, die Saugleitung 50 mit einem im Gehäuse 2 des Ergometers untergebrachten Tank zu verbinden.
Diese Rollenanordnung dient dem Zweck, das Ergometer bedarfsweise aus seiner Standposition so weit anzuheben, daß es auf dem Boden verfahrbar ist, um es hernach wieder abzusenken.
Ergänzend hierzu zeigt 4 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Pedalachse 55 sich stets an dergleichen Stelle des Rahmens 2 befindet.
Über eine Betriebliche Verbindung, z. B. einen Zugmitteltrieb, z. B. einen Ketten- oder Riemenantrieb wird der Servomotor 28 angetrieben. Ggf. kann zwischen Antrieb und Abtrieb auch eine Kupplung sitzen.
Zur Höhenverstellung der Pedale in der angedeuteten Richtung muß die Länge der Tretkurbeln 56a, 56b gemäß 7 verändert werden.
Hierzu wird aus einem geeignetem Tank 67 über eine Pumpe 68 Flüssigkeit angesaugt, wobei die angesaugte Flüssigkeit über ein steuerbares Wegeventil 60 in das Innere der Pedalachse 55 ausgetragen wird.
Die Pedalachse 55 verfügt über eine mit den jeweiligen Tretkurbeln 56a bzw. 56b kommunizierende Bohrung, wobei die Tretkurbeln 56a, 56b ebenfalls innen hohl sind. Dort sind Stellkolben 61a, 61b geführt, die ihrerseits mit den Pedalen verbunden sind.
Die Rückseite der Kolben 61a, 61b kommuniziert über ein weiteres Kanalsystem mit dem Tank 67, so daß sich insgesamt ein geschlossenes System ergibt.
Wird die Pumpe 68 aktiviert, schaltet das Wegeventil 60 auf Durchgang, so daß die Stellkolben 61a, 61b, nach außen bewegt werden.
Auf ihrer vorauslaufenden Seite schieben sie über das geschlossene System die verdrängte Flüssigkeit über das Wegeventil 60 zurück in den Tank 67.
Danach wird das Wegeventil 60 in die mittlere Stellung verfahren, so daß der Betrieb des Ergometers aufgenommen werden kann.
Soll die Länge der Tretkurbel 56a, 56b verringert werden, wird das Wegeventil 60 in die andere Endstellung verfahren, so daß die Fließrichtung der Hydraulikflüssigkeit umgekehrt wird. Auf diese Weise werden die Stellkolben 61a, 61b in Richtung zur Zentralachse der Pedalachse 55 verlagert.
Das erfindungsgemäße Ergometer zeichnet sich also durch ausgesprochene vielseitige Anwendungsmöglichkeiten aus.
Ferner zeigen die Figuren zwar ausschließlich Ergometer, die eine im wesentlichen aufrechte Sitzposition ermöglichen.
Gleichwohl soll der Vollständigkeit halber gesagt sein, daß dies keine Beschränkung der Erfindung hierauf ist, sondern daß diese Ausführungsform lediglich für den Bereich der Unterwassertherapie aufgrund der Wechseldruckmassage im Kniebereich erhebliche Vorteile bietet.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist auch die Tabelle 1, welche die medizinischhen Indikationsgebiete der Erfindung beispielhaft zeigt und den tabellarische Darstellung den wesentlichen Vorteile der Erfindung dient.
Tabelle 1
I Orthopädisch-chirurgische Rehabilitation der unteren Extremitäten

1. Vordere Kreuzbandrupturen
2. Hintere Kreuzbandrupturen
3. Knie-teilprothetik
4. Knie-vollprothetik
5. Meniskus-Operationen
6. Chondropathia patellae
7. Kniegelenk-distorsionen
8. Muskelfaserrisse des Ober- u. Unterschenkels
9. Oberschenkelfrakturen
10. Unterschenkelfrakturen
11. Sprunggelenkfrakturen
12. Achillessehnenrupturen
13. Sprunggelenkdistorsionen
14. Mittelfußfrakturen
15. Sämtliche Bandlaesionen der unteren Extremitäten

II Neurologische Erkrankungen

1. Zustand nach Apoplex
2. Lähmungszustände
3. Multiple Sklerose
4. Zustand nach Hirntumor-OP

III Kardiologische Erkrankun en

1. Rehabilitation nach Herzinfarkt
2. Bluthochdruck
3. Hypotonie
4. Durchblutungsstörungen

IV Gefäßchirurgische Erkrankungen

1. Venöse Erkrankungen (Krampfadern)
2. Arterielle Erkrankungen (Durchblutungsstörung)
3. Lymphödeme/Lymphdrainage
4. Zustand nach Amputationen

V Rehabilitation von Verbrennungen
VI Kraftmessung einzelner Muskelgruppen

1. Zur Kontrolle bei therapeutischen Bemühungen oder
2. Bei Leistungssportlern
3. Leistungsmessung
4. Leistungszuwachsmessung

Claims

Ergometer (1) zum Training achsengerecht geführter Bewegungen der unteren Extremitäten, bestehend aus Rahmen (2) mit Standfuß (3) und Pedalwerk (4) sowie mit Sitz (5) und Handgriff (6), wobei Winkel und Abstände (10a; 10b; 11; 12; 13; 14;) zwischen diesen Abstützstellen für Fuß (7), Gesäß (8) und Hand (9) zumindest teilweise im Sinne individuell einstellbarer Ergonometrie am Rahmen (2) verstellbar sind und wobei das Ergometer (1) einem EDV-Rechner (15) mit Speicher (16) und Eingabemodul (17) zugeordnet ist, in welchem zeitabhängig und personenbezogen jeweils individuelle bewegungsmotorische, ergonomische und leistungsbezogene Daten abrufbar abgespeichert sind.
Ergometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem EDV-Rechner (15) elektronisch ansteuerbare motorische Stellantriebe (18, 19, 20) vorgesehen sind, die zur ferngesteuerten Einstellung ergonomisch unterschiedlicher Individualpositionen der Abstützstellen für Fuß (7), Gesäß (8) und Hand (9) dienen.
Ergometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellantriebe (19, 20) zur Verstellung der Abstützstellen für Gesäß (8) und Hand (9) als Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildet sind.
Ergometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten hydraulisch betätigt sind.
Ergometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten wasserhydraulisch betätigt sind.
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einlesevorrichtung (21) vorgesehen ist, mit welcher die ergonomischen Individualdaten (35, 36, 10a) erfaßt und zur Berechnung der Individualpositionen der Abstützstellen von Fuß (7), Gesäß (8) und Hand (9) an den EDV-Rechner (15) übermittelt werden.
Ergometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlesevorrichtung (21) die Individualdaten (35, 36, 10a) berührungslos erfaßt.
Ergometer nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlesevorrichtung (21) Bestandteil eines vom Ergometer unabhängig angeordneten Meßplatzes (37) ist.
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auch ergometrische Individualdaten im Speicher des EDV-Rechners (15) abgelegt sind, die über Meßsensoren (22) am Pedalwerk (4) erfaßt werden, wobei die Meßsensoren (22) mit dem EDV-Rechner (15) im Sinne einer bidirektionalen Datenverbindung (23) kommunizieren über welche auch die ergonometrischen Soll-Daten an ein Stellglied (39) übermittelt werden.
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ferngesteuerte Einstellung drahtgebunden erfolgt.
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ferngesteuerte Einstellung drahtlos erfolgt.
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (2) auf dem Boden steht und höhenverstellbar ist.
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (2) einen Pedalwerkträger (25) aufweist, in welchem das Pedalwerk (4) drehbar gelagert ist und der über einen motorischen Stellantrieb (18) in unterschiedlich hohe Individualpositionen verfahrbar ist.
Ergometer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Stellantrieb (18) ebenfalls über den EDV-Rechner (15) aktivierbar ist.
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Pedalwerk (4) mit einem Servomotor (28) gekoppelt ist, der über den EDV-Rechner (15) im Sinne eines vorbestimmten Programms ansteuerbar ist.
Ergometer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (28) über das Programm alternierend ansteuerbar ist.
Ergometer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (28) über das Programm in Tretsinnrichtung ansteuerbar ist.
Ergometer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (28) kraftfrei ansteuerbar ist.
Ergometer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (28) entgegen der Tretsinnrichtung ansteuerbar ist.
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen Summenbildner (29) zur Erfassung der Gesamtbetriebszeit (T).
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 20 gekennzeichnet durch einen Summenbildner (30) zur Erfassung der personenbezogenen Betriebszeiten (t_i, i=1..n).
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß es eine im wesentlichen aufrechte Sitzposition ermöglicht.
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der EDV-Rechner (15) über einen Anschluß an eine Telekommunikationsverbindung (31) verfügt,
Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß es räumlich getrennt von dem EDV-Rechner (15) angeordnet ist.
Ergometer nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Ausnahme des EDV-Rechners (15) für den Betrieb unterhalb des Wasserspiegels (32) in einem Wasserbecken (33) ausgelegt ist.
Verfahren zur Verwendung eines Ergometers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die ergonomisch unterschiedlichen Individualpositionen (10a, 10b) abhängig von jeweiligen Benutzungszeiten (t_i, i=1...n) personenbezogen erfaßt und abrufbar gespeichert werden.