Vorrichtung zur Behandlung der Schulter eines PatientenDevice for treating the shoulder of a patient
Die Schulter ist ein auf Beweglichkeit hochspezialisiertes Gelenk. Aufgrund des hohen Bewegungsumfanges besteht eine geringe knöcherne Stabilität. Das Gelenk wird durch das umliegende Weichteilgewebe mit seinen Sehnen, Muskeln, Kapsel geführt. Die Funktion erhält sich durch die Bewegung im Alltag. Das heißt ein Gelenk, welches nicht bewegt wird, wird steif.The shoulder is a highly specialized joint for mobility. Due to the high range of motion, there is little bony stability. The joint is guided by the surrounding soft tissue with its tendons, muscles, capsule. The function is maintained by the movement in everyday life. That is, a joint that is not moved becomes stiff.
Postoperativ ist die Schulter oft eingeschränkt belastbar. Somit ist das aktive Bewegen durch den Patienten nur sehr eingeschränkt möglich. Zum Erhalt bzw. Wiederherstellung der Beweglichkeit bedarf es daher der Bewegungstherapie, die möglichst täglich erfolgen sollte.Postoperatively, the shoulder is often limited resilient. Thus, active movement by the patient is very limited. To maintain or restore the mobility, therefore, requires the exercise therapy, which should be done daily as possible.
Die Erfindung bezieht sich auf eine wie im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebene Vorrichtung.The invention relates to a device as indicated in the preamble of the claim.
Man kann eine derartige Vorrichtung in bekannter Weise als sogenannte Motorschiene ausbilden. Die Motorschiene führt eine passive Bewegung der Schulter durch nach vorheriger Eingabe der Bewegungsausmaße. Der Patient hat während der Bewegungstherapie keine Möglichkeit, das Bewegungsausmaß oder die Geschwindigkeit zu beeinflussen. Bei Schmerzen entstehen allerdings Schonhaltungen und Ausweichbewegungen, welche die normale Schulterfunktion beeinträchtigen oder durch eine Entzündungsreaktion das Bewegungsausmaß sogar reduzieren können.One can form such a device in a known manner as a so-called motor rail. The motor rail performs a passive movement of the shoulder after previously entering the movement dimensions. The patient has no opportunity to influence movement or speed during exercise therapy. In case of pain, however, it creates restraints and evasive movements that impair normal shoulder function or even reduce the range of motion through an inflammatory reaction.
Andererseits kann man in ebenfalls bekannter Weise vorsehen, dass die Bewegung aktiv durch den Patienten erfolgt. Unterstützt das Gerät die Bewegung in eine Richtung durch Hydraulik, deren Stärke zuvor festgelegt wird, so wird die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung erschwert, weil hier die hydraulische Kraft überwunden werden muss.On the other hand, one can also provide in a known manner that the movement is actively carried out by the patient. If the device supports movement in one direction by means of hydraulics, the strength of which is previously determined, the movement in the opposite direction is made more difficult because the hydraulic force has to be overcome.
Überlegungen im Rahmen der Erfindung haben ergeben, dass eine fehlende Unterstützung der Bewegung in Gegenrichtung zu einer Überlastung der Schulter führen kann und dass eine möglichst gleiche Beanspruchung entgegengesetzter Muskelgruppen gewährleistet sein sollte.Considerations in the context of the invention have shown that a lack of support of the movement in the opposite direction can lead to an overload of the shoulder and that as equal as possible stress opposite muscle groups should be guaranteed.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass die Bewegung in gewünschten Bewegungsrichtungen möglichst aktiv durch den Patienten erfolgt, ohne dass es dabei zu einer Überlastung der bewegten Strukturen kommt.The object of the invention is to design the device of the type mentioned above such that the movement in the desired directions of movement takes place as actively as possible by the patient, without resulting in an overloading of the moving structures.
Die Vorrichtung wird zur Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Weise ausgebildet.The device is designed to solve this problem in the manner specified in the characterizing part of the patent claim.
Dabei ergibt sich der Vorteil, dass die Bewegung der Schulter aktiv durch den Patienten gesteuert und dabei besonders wirkungsvoll und dabei schonend vorgenommen wird. Von besonderem Vorteil ist, dass die aktive Mitwirkung des Patienten zum Erhalt der Bewegungsmuster und der nervalen Innervation beiträgt. Die Maschine unterstützt die Bewegungen der Schulter durch den Patienten. Durch die Bewegungsübung wird Verklebungen und bewegungseinschränkenden Narbenbildungen entgegengewirkt. Durch die Unterstützung durch die Maschine sowie durch die Möglichkeit der Mitwirkung des Patienten wird einer Überlastung der verletzten Strukturen vorgebeugt.This results in the advantage that the movement of the shoulder is actively controlled by the patient and thereby made particularly effective and gentle. It is particularly advantageous that the active participation of the patient contributes to the preservation of the movement patterns and the nervous innervation. The machine supports the movements of the shoulder by the patient. The movement exercise prevents sticking and movement-restricting scarring. The assistance of the machine and the possibility of the patient's involvement prevent overloading of the injured structures.
Der Schienenträger dient zur Schienenaufhängung.The rail carrier is used for rail suspension.
Die Kraftsensoren sind vorzugsweise oberhalb oder seitlich des in der Schiene liegenden Armes angeordnet, so dass das Gewicht des Armes vom Kraftsensor nicht wahrgenommen wird. Die Kraft kann unmittelbar am Arm, insbesondere am Unterarm oder mittelbar an einer mit dem Arm kraftschlüssig verbundenen Manschette gemessen werden. Die Kraftsensoren sind auf einer Seite der zu messenden Kraft ausgesetzt. Auf der anderen Seite stützen sie sich an einem Fixpunkt ab.The force sensors are preferably arranged above or laterally of the arm lying in the rail, so that the weight of the arm is not perceived by the force sensor. The force can be measured directly on the arm, in particular on the forearm or indirectly on a cuff which is frictionally connected to the arm. The force sensors are exposed on one side of the force to be measured. On the other hand, they rely on a fixed point.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 8.Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the claims 2 to 8.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 sind die Unterarmschiene und die Oberarmschiene zweckmäßigerweise in der Länge verstellbar. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bereich nahe dem Scharniergelenk 51 für die Oberarmschiene in der Länge variabel, so dass der Bereich der Kraftsensoren immer im unteren Bereich der Schiene verbleibt. Die Unterarmschiene ist insbesondere nahe dem Scharniergelenk 52 verstellbar, so dass auch hier die Kraftsensoren im unteren Bereich der Schiene bleiben.In the development according to claim 2, the forearm splint and the humeral splint are expediently adjustable in length. In a preferred embodiment, the area is near the hinge joint 51 variable in length for the upper arm rail so that the area of the force sensors always remains in the lower area of the rail. The forearm splint is particularly close to the hinge joint 52 adjustable, so that here too the force sensors remain in the lower part of the rail.
Im Hinblick auf eine möglichst schonende Behandlung des Patienten kann das Scharniergelenk 52 hinsichtlich seines Bewegungswiderstandes manuell einstellbar sein, um ein medizinisch erlaubtes Bewegungsausmaß zu gewährleisten. Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform lässt sich das Scharniergelenk 52 feststellen, um den Ellenbogen des Patienten durch kontrollierbare Einschränkung der Beweglichkeit zu entlasten.With regard to a gentle treatment of the patient as possible, the hinge joint 52 be manually adjustable in terms of its resistance to movement to ensure a medically permissible range of motion. In another expedient embodiment, the hinge joint can be 52 to relieve the elbow of the patient by controllable restriction of mobility.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 wird die Bewegungsart Abduktion/Adduktion der Schulter unterstützt. Das Scharniergelenk liegt unterhalb des Schultergelenkes, um sein Bewegungszentrum dem der Schulter möglichst anzunähern. Der Kraftsensor ist dabei vorzugsweise oberhalb des distalen Oberarmes im mittleren Bereich der Armbreite angebracht. Der Elektromotor im Bereich des Gelenkes führt die Bewegung der Schiene durch.In the development according to claim 3, the movement is abduction / adduction of the shoulder supported. The hinge joint is located below the shoulder joint in order to bring its center of motion as close as possible to that of the shoulder. The force sensor is preferably mounted above the distal upper arm in the middle region of the arm width. The electric motor in the area of the joint performs the movement of the rail.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 4 wird die Bewegungsart Ante/Retroversion unterstützt. Das Drehgelenk der Maschine hierzu ist so angeordnet, dass sein Bewegungsausmaß dem der Schulter möglichst genau entspricht. Der Kraftsensor ist dabei vorzugsweise ventral oder dorsal des distalen Oberarmes im mittleren Bereich der Armbreite angebracht. Der Elektromotor im Bereich des Gelenkes führt die Bewegung der Schiene durch. Hierzu dient insbesondere ein Motor, welcher den Schienenträger in sich dreht.In the development according to claim 4, the movement type ante / retroversion is supported. The rotary joint of the machine for this purpose is arranged so that its movement amount corresponds to the shoulder as closely as possible. The force sensor is preferably attached ventral or dorsal to the distal upper arm in the central region of the arm width. The electric motor in the area of the joint performs the movement of the rail. For this purpose, in particular a motor which rotates the rail carrier in itself is used.
Die Weiterbildung nach Anspruch 5 bezieht sich auf die Drehbewegung der Schulter. Das Gelenk der Maschine hierzu ist so angeordnet, dass sein Bewegungsausmaß dem der Schulter möglichst genau entspricht. Der Kraftsensor ist dabei vorzugsweise oberhalb also dorsal des distalen Unterarmes im mittleren Bereich der Armbreite angebracht. Der Elektromotor im Bereich des Gelenkes führt die Bewegung der Schiene durch. Hierzu dient insbesondere ein Motor, welcher die Oberarmschiene in sich dreht.The development according to claim 5 relates to the rotational movement of the shoulder. The joint of the machine for this purpose is arranged so that its range of motion corresponds to the shoulder as closely as possible. The force sensor is preferably mounted above the dorsal of the distal forearm in the middle region of the arm width. The electric motor in the area of the joint performs the movement of the rail. For this purpose, in particular a motor which rotates the humeral rail in itself is used.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 6 oder 7 sind die Kraftsensoren des Oberarmes an festen Trägern montiert, die dem mit der Manschette versorgten Oberarm unmittelbar anliegen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der vollständig runde Oberarm in jeglicher Drehposition die gleiche Kraft auf die Kraftsensoren ausübt. Der Unterarm dreht nicht gegen die Schiene und braucht daher nicht rund sein.In the development according to claim 6 or 7, the force sensors of the upper arm are mounted on solid supports which rest directly on the cuff supplied with the upper arm. This embodiment has the advantage that the completely round upper arm in any rotational position exerts the same force on the force sensors. The forearm does not turn against the rail and therefore does not need to be round.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in FIGS. Show it
1 eine Vorrichtung, welche die vom Patienten durchgeführten Bewegungen seiner Schulter, d. h. der Schulter dieses Patienten unterstützt und somit eine vom Patienten geführte Bewegung unter Entlastung dieser Schulter und der damit verbundenen knöchernen und weichteiligen Strukturen im medizinisch freigegebenen Bewegungsausmaß unterstützt. 1 a device that supports the patient's movements of his shoulder, ie the shoulder of this patient and thus supports a guided by the patient's movement to relieve this shoulder and the associated bony and soft tissue structures in medically approved range of motion.
2 Einzelheiten des Schienenträgers. 2 Details of the rail carrier.
3 Einzelheiten der Oberarmschiene. 3 Details of the humeral splint.
4 Detail aus 3 Darstellung der Haltevorrichtung der Kraftsensoren 71, 72. 4 Detail off 3 Representation of the holding device of the force sensors 71 . 72 ,
5 Oberarmmanschette mit Klammer. 5 Upper arm cuff with clamp.
6 Einzelheiten der Unterarmschiene. 6 Details of the forearm splint.
7 Detail aus 6 Darstellung der Haltevorrichtung des Kraftsensors 73. 7 Detail off 6 Representation of the holding device of the force sensor 73 ,
8 Scharniergelenk 52 aus seitl. Perspektive. 8th hinge 52 from side Perspective.
9 Position der Vorrichtung bei Therapie der linken oder rechten Schulter aus seitlicher Perspektive. Beide Positionen sind gleichzeitig gezeigt. 9 Position of the device during therapy of the left or right shoulder from a lateral perspective. Both positions are shown simultaneously.
1 zeigt eine Übersicht über den Gesamtaufbau des Gerätes. Die Vorrichtung dient zur Behandlung einer Schulter eines Patienten. Die Vorrichtung ist mit einem auf der Bodenplatte 11 angebrachten Sitz 13 für den Patienten, einem an der Bodenplatte angebrachten Träger 21 und mit einer über ein Gelenk 52 mit dem Träger 21 verbundenen Schiene, welche sich in eine Oberarmschiene 31 und eine Unterarmschiene 32 gliedert, welche wiederum mit einem Gelenk 52 verbunden sind, ausgestattet, die mit Hilfe wenigstens eines an eine Steuervorrichtung angeschlossen Motors 61, 62, 63 in vorgegebener Bewegungsrichtung bewegbar ist. 1 shows an overview of the overall structure of the device. The device is used to treat a shoulder of a patient. The device is with one on the bottom plate 11 attached seat 13 for the patient, a carrier attached to the bottom plate 21 and with one over a joint 52 with the carrier 21 connected rail, which is in a humeral splint 31 and a forearm splint 32 which in turn is articulated 52 are connected, equipped with the aid of at least one motor connected to a control device 61 . 62 . 63 is movable in a predetermined direction of movement.
Dem Motor 61, 62, 63 ist jeweils ein Kraftsensor 71, 72, 73 zur Messung der Kraft zugeordnet. Die Kraft wird von einem in den Schienen 31, 32 liegenden Arm in einer der den Motoren zugeordneten Bewegungsrichtung ausgeübt. Die Motoren 61, 62, 63 sind durch die Steuervorrichtung derart steuerbar, dass die Motoren 61, 62, 63 die Bewegung der Schiene vornehmen und hierdurch die Bewegung des Armes des Patienten unterstützen.The engine 61 . 62 . 63 is in each case a force sensor 71 . 72 . 73 assigned to measuring the force. The power is from one in the rails 31 . 32 lying arm applied in one of the motors associated movement direction. The motors 61 . 62 . 63 are controllable by the control device such that the motors 61 . 62 . 63 perform the movement of the splint and thereby assist the movement of the patient's arm.
Das Scharniergelenk 51 verbindet die Oberarmschiene 31 mit dem Träger 21. Der benachbart angebrachte Motor 62 ist mit dem Träger (1) oder alternativ der Schiene 31 (nicht dargestellt) derart verbunden, dass die Schiene mittels des Motors 62 in vertikaler Richtung schwenkbar ist. Der dem Motor 62 zugeordnete Kraftsensor 72 ist im unteren Bereich der Oberarmschiene 31 oberhalb der Oberarmschiene an einem mit der Oberarmschiene verbundenen Träger angebracht.The hinge joint 51 connects the humerus splint 31 with the carrier 21 , The adjacently mounted engine 62 is with the carrier ( 1 ) or alternatively the rail 31 (not shown) connected such that the rail by means of the motor 62 is pivotable in the vertical direction. The engine 62 associated force sensor 72 is in the lower part of the humeral splint 31 above the upper arm rail attached to a carrier connected to the upper arm rail.
Unterhalb des Scharniergelenkes befindet sich das Drehgelenk 41. Dem Drehgelenk 41 benachbart ist der Motor 61 angebracht, der mit dem Träger derart verbunden ist, dass der Träger mittels des Motors 61 drehbar ist und sich somit in horizontaler Richtung bewegt. Der dem Motor 61 zugeordnete Kraftsensor 71 ist an der Vorderseite der Oberarmschiene 31 im unteren Bereich angebracht.Below the hinge joint is the swivel joint 41 , The hinge 41 adjacent is the engine 61 mounted, which is connected to the carrier such that the carrier by means of the motor 61 is rotatable and thus moves in the horizontal direction. The engine 61 associated force sensor 71 is at the front of the humeral splint 31 attached in the lower area.
Die Oberarmschiene 31 besteht aus zwei Teilen, die über das Drehgelenk 42 miteinander verbunden sind. Der Motor 63 ist an dem Drehgelenk 42 derart angebracht, dass der untere Teil der Oberarmschiene 32 gegen den oberen Teil gedreht werden kann und so eine Rotation im Schultergelenk des Patienten unterstützt wird. Der dem Motor 63 zugeordnete Kraftsensor 73 ist oberhalb der Unterarmschiene an einem mit der Unterarmschiene verbundenen Träger 703 fixiert.The humeral splint 31 consists of two parts, which over the hinge 42 together are connected. The motor 63 is at the swivel joint 42 mounted so that the lower part of the humeral splint 32 can be rotated against the upper part and so a rotation in the shoulder joint of the patient is supported. The engine 63 associated force sensor 73 is above the forearm rail at a support connected to the forearm rail 703 fixed.
Auf der Bodenplatte 11 ist der Schienenträger 21, welcher am unteren Ende höhenverstellbar ist, montiert. An dessen oberen Bereich sind das Drehgelenk 41 und der Elektromotor 61 angebracht, welche eine Drehbewegung der gesamten Schienenaufhängung ermöglichen. Am oberen Ende des Trägers 21 ist die Oberarmschiene 31 über das Scharniergelenk 51 beweglich angebracht. In diesem Bereich befindet sich der Elektromotor 62. Die Oberarmschiene ist ausgestattet mit zwei Kraftsensoren 71, 72 sowie deren Verankerungsträger 701, 702 und ist durch die teleskopische Gleitvorrichtung 311 in der Länge verstellbar. An ihrem unteren Ende findet sich das Drehgelenk 42 mit dem Elektromotor 63. Das Ende der Schiene 31 ist über das Scharniergelenk 52 mit der Unterarmschiene 32 verbunden. Die Unterarmschiene 32 ist mit dem Kraftsensor 73 und dessen Verankerungsträger 703 ausgestattet. Am unteren Ende der Schiene 32 findet sich der Handgriff 8. Der Winkel zwischen Schiene und Handgriff ist einstellbar. Hierzu findet sich zwischen Handgriff und Schiene das feststellbare Drehgelenk 43.On the bottom plate 11 is the rail wearer 21 , which is height adjustable at the bottom, mounted. At its upper part are the swivel joint 41 and the electric motor 61 attached, which allow a rotational movement of the entire rail suspension. At the top of the carrier 21 is the humeral splint 31 over the hinge joint 51 movably mounted. In this area is the electric motor 62 , The humeral rail is equipped with two force sensors 71 . 72 as well as their anchorage carrier 701 . 702 and is through the telescopic slide 311 adjustable in length. At its lower end is the hinge 42 with the electric motor 63 , The end of the rail 31 is over the hinge joint 52 with the forearm splint 32 connected. The forearm splint 32 is with the force sensor 73 and its anchorage 703 fitted. At the bottom of the rail 32 there is the handle 8th , The angle between rail and handle is adjustable. For this purpose can be found between the handle and rail, the lockable swivel 43 ,
Der Patient sitzt auf dem höhenverstellbaren Sitz 13, welcher nicht fest mit der Bodenplatte verbunden ist, so dass auch die Position des Sitzes zur Schienenaufhängung und Schiene flexibel positionierbar ist. Der Stuhl steht so, dass die Knie ca. 90° gebeugt sind und die Füße flach aufliegen und die Achsel des Patienten entspannt über dem Scharniergelenk 51 liegt und der Arm des Patienten in den Schienen 31, 32 entspannt liegt. Die Achsel des Patienten liegt über dem Gelenk 51 der Vorrichtung. Der Oberarm liegt auf der Schiene 31. Das Ellenbogengelenk des Patienten liegt über dem Gelenk 52 der Vorrichtung. Der Unterarm liegt auf der Schiene 32 und die Hand des Patienten greift den Handgriff 8 der Vorrichtung. Die Sitzfläche kann – wenn nötig – zur Förderung einer aufrechten Haltung ganz leicht Richtung Knie geneigt werden. Es kann jedoch auch jeder Stuhl des Patienten genutzt werden, da die Schiene in ihrer Höhe flexibel einstellbar ist. Jedoch sollte der Patient immer aufrecht sitzen, Knie sollten angewinkelt und vollständiger Fußsohlenkontakt am Boden gegeben sein.The patient sits on the height-adjustable seat 13 , which is not firmly connected to the bottom plate, so that the position of the seat for rail suspension and rail can be flexibly positioned. The chair stands so that the knees are bent approximately 90 ° and the feet lie flat and the armpit of the patient relaxes over the hinge joint 51 lies and the patient's arm in the rails 31 . 32 relaxed. The armpit of the patient lies above the joint 51 the device. The upper arm lies on the rail 31 , The elbow joint of the patient lies above the joint 52 the device. The forearm is on the rail 32 and the patient's hand grips the handle 8th the device. If necessary, the seat can easily be tilted towards the knee to promote an upright posture. However, it is also possible to use every chair of the patient since the height of the rail can be adjusted flexibly. However, the patient should always sit upright, knees should be angled, and complete soles on the floor must be present.
Die Vorrichtung kann die Bewegungsrichtungen der Schulter des Patienten Abduktion/Adduktion, Ante/Retroversion und Innen/Außenrotation unterstützen. Über das Drehgelenk 41 erfolgt Ante/Retroversion, über das Scharniergelenk 51 erfolgt Ab/Adduktion und über das Drehgelenk 42 erfolgt Innen/Außenrotation. Die Motoren 61, 62 und 63 werden jeweils über Veränderungen der gemessenen Kraft am zugeordneten Kraftsensor 71, 72, 73 gesteuert und bewegen die Schiene in die Richtung, welche die Kraft an dem betreffenden Sensor wieder zum Ursprungswert zurückführt. Jedem der beiden Kraftsensoren ist ein Motor zugeordnet und für jede Bewegungsrichtung gibt es einen Kraftsensor mit dazugehörigem Elektromotor:
Eine Abduktion und Adduktion der Schulter erfolgt durch Heben und Senken der Oberarmschiene 31 mittels des Motors 62 über das Gelenk 51.The device can assist the patient's shoulder movement directions abduction / adduction, ante / retroversion, and internal / external rotation. About the hinge 41 done ante / retroversion, via the hinge joint 51 done ab / adduction and via the swivel joint 42 done inside / outside rotation. The motors 61 . 62 and 63 are each about changes in the measured force on the associated force sensor 71 . 72 . 73 controlled and move the rail in the direction which returns the force at the sensor in question to the original value. Each of the two force sensors is assigned a motor and for each direction of movement there is a force sensor with associated electric motor:
An abduction and adduction of the shoulder is done by lifting and lowering the humeral splint 31 by means of the engine 62 over the joint 51 ,
Eine Anteversion oder Retroversion der Schulter erfolgt durch Drehen der gesamten Schienenaufhängung nach vorne oder hinten mit Hilfe des Motors 61 über das Gelenk 41.Anteversion or retroversion of the shoulder is accomplished by turning the entire rail suspension forwards or backwards using the motor 61 over the joint 41 ,
Eine Innen- oder Außenrotation der Schulter erfolgt durch eine Drehbewegung des unteren Endes der Oberarmschiene 31 und der gesamten Unterarmschiene 32 mit Hilfe des Motors 63 über das Gelenk 42.An internal or external rotation of the shoulder is effected by a rotational movement of the lower end of the humeral splint 31 and the entire forearm splint 32 with the help of the engine 63 over the joint 42 ,
Das Scharniergelenk 52 erlaubt die reflektorische Mitbewegung des Ellenbogens ohne diese motorisch zu unterstützen.The hinge joint 52 allows the reflex movement of the elbow without motor support.
In der Grundposition sitzt der Patient aufrecht stabil und entspannt. Das Gerät wird von einem Patienten in eine bestimmte ihm angenehme mittlere Position gebracht, wo der Arm gut aus der Halterung genommen werden kann, bevor dieser die Vorrichtung verlässt. Die Schienen bewegen sich dann nicht mehr in den Gelenken 51, 41 und 42. Das Gelenk 52 lässt sich durch Freigabe der dazugehörigen Schraube schwenken. Somit ist die Vorrichtung in einer angemessenen Grundposition für den nächsten Patienten. Zweckmäßigerweise ist die Schiene in allen relevanten Teilen verstellbar und so für jeden Patienten individuell anpassbar.In the basic position the patient sits upright stable and relaxed. The device is brought by a patient to a certain middle position convenient to him, where the arm can be well taken out of the holder before it leaves the device. The rails then no longer move in the joints 51 . 41 and 42 , The joint 52 can be swiveled by releasing the corresponding screw. Thus, the device is in a reasonable home position for the next patient. Conveniently, the rail is adjustable in all relevant parts and so individually adaptable for each patient.
Ein wesentlicher Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass eine patientengeführte Bewegung der Schulter mit gleichzeitiger Entlastung der schulternahen Strukturen bei allen der Vorrichtung möglichen Bewegungsrichtungen erfolgt.A significant advantage of the device is that a patient-guided movement of the shoulder with simultaneous relief of the structures close to the shoulders takes place in all possible directions of movement of the device.
2 zeigt Einzelheiten des Schienenträgers 21. An seinem unteren Ende ist der Schienenträger 21 auf der Bodenplatte 11 neben dem Sitz des Patienten montiert. Er ist am unteren Ende elektrisch oder mechanisch höhenverstellbar. Im Verlauf ist er derart c-förmig leicht gebogen, dass er dem sitzenden Patienten sowie dem sich bewegendem Arm nicht im Weg steht. Der Schienenträger gliedert sich somit in drei Bereiche: 121 bezeichnet den c förmigen Bereich, 221 bezeichnet den Bereich unterhalb des Bereiches 121 und 021 bezeichnet den Bereich oberhalb des Bereiches 121. Am oberen Ende des Bereiches 121 ist das Drehgelenk 44 angeordnet. Am unteren Ende des Bereiches 121 ist das Drehgelenk 45 angeordnet. Durch diese Drehgelenke 44 und 45 kann der Bereich 121 des Schienenträgers geschwenkt werden, um in seiner Position individuell für jeden Patienten so einstellbar zu sein, dass er dem sitzenden Patienten sowie dem sich bewegendem Arm nicht im Weg steht. Das Schwenken kann manuell erfolgen und ist über einen Radius von mindestens 270° möglich. Der Bereich 021 wird während dieser Einstellung fixiert werden z. B. manuell, um ein Mitdrehen des Bereiches 021 während der Einstellung des Bereiches 121 zu vermeiden. Die Drehgelenke 44 und 45 können als zwei senkrecht zur Achse des Schienenträgers 21 verlaufende Platten, welche kugelgelagert aufeinanderliegen, mit einem zentral an der unteren Platte angebrachten Stift, welcher durch ein zentrales Loch in der darüber liegenden Platte ragt, ausgebildet sein. Die Gelenke 44, 45 weisen einen die Platten zirkulär umgebenen Lochkranz auf und sind durch Schieben eines Stiftes durch zwei übereinander liegende Löcher feststellbar. 2 shows details of the rail carrier 21 , At its lower end is the rail carrier 21 on the bottom plate 11 mounted next to the patient's seat. It is electrically or mechanically height adjustable at the lower end. As it progresses it is slightly curved in a c-shape so that it does not get in the way of the sitting patient or the moving arm. The rail carrier is thus divided into three areas: 121 denotes the c-shaped area, 221 indicates the area below the area 121 and 021 indicates the area above the area 121 , At the top of the area 121 is the hinge 44 arranged. At the bottom of the area 121 is the hinge 45 arranged. Through these hinges 44 and 45 can the area 121 of the rail wearer to be adjustable in position individually for each patient so that it does not stand in the way of the seated patient and the moving arm. The pivoting can be done manually and is possible over a radius of at least 270 °. The area Phone 021 will be fixed during this adjustment z. B. manually, to turn the area 021 while setting the area 121 to avoid. The swivel joints 44 and 45 can be considered two perpendicular to the axis of the rail carrier 21 extending plates which are ball-bearing on one another, with a centrally attached to the lower plate pin which projects through a central hole in the overlying plate, be formed. The joints 44 . 45 have a plate circularly surrounding the perforated ring and can be determined by pushing a pin through two superimposed holes.
Im oberen Bereich des Schienenträgers 21 im Bereich 021 ist dieser geteilt. Beide Teile des Schienenträgers 21 sind durch das Gelenk 41 drehbeweglich miteinander verbunden. Das Gelenk 41 enthält zwei Anteile:
- 1.: Zur Kraftübertragung sind beide Teile der Schiene 21 kraftschlüssig, aber drehbeweglich miteinander verbunden: z. B. durch eine quer zur Laufrichtung der Schiene verlaufende, diese vollständig umrundende Wölbung in einem Anteil, welche sich in eine entsprechende Vertiefung im anderen Anteil einpasst (nicht dargestellt) oder z. B. durch zwei senkrecht zur Laufrichtung des Trägers verlaufende Platten, welche jeweils an einem Teil befestigt sind und bei Drehbewegungen übereinander gleiten (dargestellt). Zweckmäßigerweise ist an dieser Stelle ein Kugellager vorgesehen, um eine Abnützung zu vermeiden.
- 2: Zur Bewegung des Gelenkes 41 dient eine Verbindung, bestehend aus einem Zahnrad, welches fest mit dem Elektromotor 61 verbunden ist und von diesem in beide Richtungen gedreht werden kann sowie einem dem Zahnrad angepassten und mit diesem in Eingriff stehenden Zahnkranz, welcher fest mit dem über dem Drehgelenk liegenden Bereich des Schienenträgers verbunden ist.
In the upper part of the rail carrier 21 in the area 021 this is shared. Both parts of the rail carrier 21 are through the joint 41 rotatably connected. The joint 41 contains two parts: - 1 .: For power transmission, both parts of the rail 21 non-positively, but rotatably connected to each other: z. B. by a transverse to the running direction of the rail, this completely encircling curvature in a proportion which fits into a corresponding recess in the other portion (not shown) or z. B. by two perpendicular to the direction of travel of the carrier plates, which are each attached to a part and slide over one another during rotational movements (shown). Appropriately, a ball bearing is provided at this point in order to avoid wear.
- 2: To move the joint 41 serves a connection consisting of a gear, which is fixed to the electric motor 61 is connected and can be rotated by this in both directions and a gear adapted and meshing with this gear, which is fixedly connected to the overlying the hinge joint of the rail carrier.
Zur Einschränkung der Beweglichkeit des Gelenkes 41 aus therapeutischen Gründen dienen die folgenden Maßnahmen: Im Falle einer im Gelenk 42 bestehenden Wölbung besteht folgende Alternative zur therapeutischen Einschränkung der Beweglichkeit des Gelenkes 41: Im Bereich der Wölbung ist ein kleiner Vorsprung. Die Nut zeigt alle 10° ein Loch mit Beschriftung für das entsprechende Bewegungsausmaß. Durch Einbringen eines Stiftes kann die Beweglichkeit des Gelenkes in Schritten von 10° eingeschränkt werden. Hierdurch kann eine Einschränkung der Beweglichkeit des Gelenkes 42 aus therapeutischen Gründen vorgenommen werden. Alternative zur therapeutischen Einschränkung der Beweglichkeit des Gelenkes 41: Im Bereich unmittelbar oberhalb des Gelenkes 41 findet sich als Teil des Gelenkes 41 ein horizontal ausgerichteter, fast den gesamten Umfang des Schienenträgers 21 umgebender Lochkranz 411. Eine Aussparung besteht in dem Bereich des Verlaufes der Zahnstange des Motors 62, da dieser hier sonst möglicherweise gestört werden könnte. Der Lochkranz 411 weist alle 10° ein Loch auf, durch welches zur Begrenzung des Bewegungsradius des Gelenkes 41 in senkrechter Richtung zwei Stifte geschoben werden. Unmittelbar unterhalb des Gelenkes 41 als Teil des Gelenkes 41 findet sich ein kleiner Vorsprung 412, welcher an einem im Lochkranz des Gelenkes 41 steckenden Stift bei Drehbewegungen des Gelenkes 41 nicht vorbeikommt. Somit definieren die zwei Stifte das Bewegungsausmaß des Gelenkes. Durch Entfernen der Stifte kann das Bewegungsausmaß vollständig freigegeben werden. Durch Einbringen der Stifte kann die Beweglichkeit des Gelenkes in Schritten von 10° eingeschränkt werden. Die Löcher sind entsprechend beschriftet.To limit the mobility of the joint 41 for therapeutic reasons, the following measures are used: In the case of one in the joint 42 existing vaulting is the following alternative to therapeutic limitation of the mobility of the joint 41 : In the area of the vault is a small lead. The groove shows a hole every 10 ° with inscription for the corresponding amount of movement. By inserting a pin, the mobility of the joint can be restricted in steps of 10 °. This can be a limitation of the mobility of the joint 42 be made for therapeutic reasons. Alternative to therapeutic limitation of the mobility of the joint 41 : In the area immediately above the joint 41 is found as part of the joint 41 a horizontally oriented, almost the entire circumference of the rail carrier 21 surrounding hole wreath 411 , A recess exists in the region of the course of the rack of the motor 62 because otherwise this could possibly be disturbed here. The hole wreath 411 has a hole every 10 ° through which limits the range of motion of the joint 41 two pins are pushed in the vertical direction. Immediately below the joint 41 as part of the joint 41 there is a small lead 412 , which at one in the perforated ring of the joint 41 plug-in pin during rotational movements of the joint 41 does not pass. Thus, the two pins define the amount of movement of the joint. By removing the pins, the amount of movement can be fully released. By inserting the pins, the mobility of the joint can be restricted in steps of 10 °. The holes are labeled accordingly.
Am oberen Ende ist der Schienenträger mit der Oberarmschiene über das Scharniergelenk 51 verbunden. Das Gelenk besteht aus einer rechtwinklig zur Achse des Trägers 21 verlaufenden Stange 211, welche von dem Träger 21 gehalten wird und in seiner Innenseite befestigt ist. Über diese Stange 211 dreht die Schiene 31. Das freigegebene Scharniergelenk bietet der Schulter des Patienten eine Bewegung von Abduktion und Adduktion im Bereich von ca. 180-15-0.At the upper end of the rail support with the upper arm rail over the hinge joint 51 connected. The joint consists of a perpendicular to the axis of the wearer 21 extending rod 211 which of the carrier 21 is held and fixed in its inside. About this pole 211 turns the rail 31 , The released hinge joint provides the patient's shoulder with a movement of abduction and adduction in the range of approximately 180-15-0.
Zur Einschränkung der Beweglichkeit des Gelenkes 51 liegt an beiden Kontaktpunkten der Stange 211 am Träger 21 jeweils ein Lochkranz 212 mit sich so gegenüberliegenden Löchern. Durch Schieben eines Stiftes durch diese gegenüberliegenden Löcher kann die Beweglichkeit des Gelenkes eingeschränkt werden, da der Querstift die Bewegung der Schiene 31 aufhält. Oberhalb des Gelenkes 41 befindet sich der Elektromotor 62, welcher das Scharniergelenk 51 bewegt. Hierzu dreht der Elektromotor ein Zahnrad, welches mit einer Zahnstange verbunden ist. Die Zahnstange ist über das Scharniergelenk 53 gleitend mit der Oberarmschiene 31 verbunden. Das Gelenk 53 besteht aus einem Stift, an welchem die Zahnstange drehbar montiert ist und einem Schlitten, an welchem dieser Stift angebracht ist und welcher entlang der Oberarmschiene gleitet. So verbleibt die Zahnstange in ihrer Ausrichtung konstant trotz Bewegungen im Gelenk 51. Durch eine Drehbewegung des Elektromotors wird die Zahnschiene auf bzw. abwärts bewegt und die mit der Zahnschiene verbundene Oberarmschiene folgt dieser Bewegung. Das Gelenk 53 bewirkt in vorteilhafter Weise, dass das Bewegungszentrum im Bereich des Scharniergelenkes 51 liegt. Alternativ kann der Elektromotor 62 auch an der Oberarmschiene montiert sein mit entsprechender Anordnung der Zahnschiene und Gelenk 53.To limit the mobility of the joint 51 lies at both contact points of the rod 211 on the carrier 21 each a hole wreath 212 with holes facing each other By sliding a pin through these opposing holes, the mobility of the joint can be limited because the cross pin movement of the rail 31 staying. Above the joint 41 is the electric motor 62 which is the hinge joint 51 emotional. For this purpose, the electric motor rotates a gear, which is connected to a rack. The rack is over the hinge joint 53 sliding with the humerus splint 31 connected. The joint 53 consists of a pin on which the rack is rotatably mounted and a carriage on which this pin is mounted and which slides along the Oberarmschiene. Thus, the rack remains constant in alignment with movements in the joint 51 , By a rotary motion of the electric motor, the toothed rail is moved up and down and with the toothed rail Connected humeral rail follows this movement. The joint 53 causes in an advantageous manner that the movement center in the region of the hinge joint 51 lies. Alternatively, the electric motor 62 also be mounted on the humerus with appropriate arrangement of the dental splint and joint 53 ,
Der Motor 61 unterstützt durch Bewegung im Gelenk 41 die Ante und Retroversion der Schulter.The motor 61 supported by movement in the joint 41 the ante and retroversion of the shoulder.
Der Motor 62 unterstützt durch Bewegung im Gelenk 51 die Abduktion/Adduktion der Schulter.The motor 62 supported by movement in the joint 51 the abduction / adduction of the shoulder.
Die Drehzentren der Gelenke 41, 42, 51 der Vorrichtung sind dem Drehzentrum der Schulter unmittelbar angenähert. (Zur Beschreibung des Gelenkes 42 und zu dessen Darstellung siehe weiter unten Beschreibung zu 3 und 3) Das Bewegungsausmaß der Vorrichtung zu einem best. Zeitpunkt entspricht somit jederzeit dem der Schulter. Deshalb ist das obere Ende des Schienenhalters nah an der Schulter und der darunter liegende Teil des Schienenträgers so angebracht, dass er den sitzenden Patienten und den in der Schiene liegenden Arm nicht stört. Dies wird durch die Abwinkelung des Schienenträgers im Bereich 121 erreicht.The turning centers of the joints 41 . 42 . 51 the device are directly approximated to the center of rotation of the shoulder. (To the description of the joint 42 and for its illustration see below description 3 and 3 ) The amount of movement of the device to a best. Time thus always corresponds to the shoulder. Therefore, the upper end of the rail holder is mounted close to the shoulder and the underlying part of the rail carrier so that it does not disturb the seated patient and lying in the rail arm. This is due to the angulation of the rail carrier in the range 121 reached.
Durch eine elektronische Winkelmessung der Gelenke 41, 51, 52, 42. (Zur Beschreibung des Gelenkes 42 und 52 und zu dessen Darstellung siehe weiter unten Beschreibung zu 3 und 3) der Vorrichtung, z. B. durch einen Sensor dort, wo die mechanische Bewegungseinschränkung erfolgt, kann die Bewegung der Vorrichtung und auch annähernd die Bewegung der Schulter nach Verarbeitung in einem Prozessor auf einem Bildschirm gezeigt werden, um eine visuelle Rückkopplung für den Patienten zu ermöglichen bzw. zu erleichtern.Through an electronic angle measurement of the joints 41 . 51 . 52 . 42 , (To the description of the joint 42 and 52 and for its illustration see below description 3 and 3 ) of the device, for. For example, by a sensor where the mechanical restriction of movement occurs, the movement of the device and also approximately the movement of the shoulder after processing in a processor can be shown on a screen to facilitate or facilitate visual feedback to the patient.
Eine Winkelmessung und Darstellung der Bewegung ist bei bekannten Motorschienen an sich vorhanden, die auf diesem Wege auch unterhaltsame Spiele anbieten können. Bei der Vorrichtung entsprechend 1 ergibt sich aufgrund der speziellen Lage der Gelenke 41, 42, 51 eine besonders hohe Annäherung zwischen Schulterbewegungswinkel und angezeigtem Bewegungswinkel der Vorrichtung.An angle measurement and representation of the movement is present in known motor rails, which can offer entertaining games in this way. In the device accordingly 1 arises due to the special position of the joints 41 . 42 . 51 a particularly high approximation between the shoulder movement angle and the displayed movement angle of the device.
3 zeigt Einzelheiten der Oberarmschiene 31 Die Oberarmschiene 31 ist über das Gelenk 51 mit dem Schienenträger verbunden und kann wie vorstehend anhand 2 beschrieben über dieses Gelenk nach oben und unten bewegt werden. Im weiteren Verlauf liegt die Gleitvorrichtung 311. Die Schiene 31 ist hier vertikal zu ihrem Verlauf geteilt und die beiden Teile liegen ineinander. So kann durch Auseinanderziehen bzw. Zusammenschieben die Schiene verlängert bzw. verkürzt werden. Die Feststellung erfolgt vorzugsweise stufenlos oder in kleinen Stufen z. B. durch eine Schraube oder durch einen Stift. Im weiteren Verlauf finden sich im unteren Drittel der Schiene 31 die Träger 701, 702 für die Kraftsensoren 71, 72. Eine nähere Beschreibung der Träger 702, 701, 712, 711, der Aufhängung der Kraftsensoren 72, 71 geht aus 4 und dazugehörende Beschreibung weiter unten hervor. 3 zeigt den Träger 702 von oben. Die darunter liegenden Träger 701, 712 und 711 und Kraftsensoren 71, 72 sind nicht dargestellt. 3 shows details of the humeral splint 31 The humeral splint 31 is about the joint 51 connected to the rail carrier and can as above based 2 described be moved over this joint up and down. In the further course lies the sliding device 311 , The rail 31 is here divided vertically to its course and the two parts are intertwined. Thus, the rail can be extended or shortened by pulling apart or pushing together. The determination is preferably carried out continuously or in small steps z. B. by a screw or a pin. In the further course can be found in the lower third of the rail 31 the carriers 701 . 702 for the force sensors 71 . 72 , A closer description of the carriers 702 . 701 . 712 . 711 , the suspension of the force sensors 72 . 71 comes from 4 and related description below. 3 shows the wearer 702 from above. The underlying beams 701 . 712 and 711 and force sensors 71 . 72 are not shown.
Im unteren Bereich der Oberarmschiene 31 liegt das Drehgelenk 42 zur Rotation des unteren Anteiles der Oberarmschiene 31 und der gesamten Unterarmschiene 32. Die Schiene 31 ist drehbeweglich geteilt. Beide Teile sind über das Gelenk 42 miteinander verbunden. Das Gelenk 42 enthält zwei Anteile.
- 1. Zur Kraftübertragung sind beide Teile der Schiene 31 kraftschlüssig, aber drehbeweglich miteinander verbunden: z. B. durch eine quer zur Laufrichtung der Schiene verlaufende, diese vollständig umrundende Wölbung im einen Anteil, welche sich in eine entsprechende Vertiefung im anderen Anteil einpasst oder z. B. durch 2 senkrecht zur Laufrichtung des Trägers verlaufende Platten, welche jeweils an einem Anteil befestigt sind und bei Drehbewegungen übereinander gleiten. Zweckmäßigerweise ist an dieser Stelle ein Kugellager vorgesehen, um eine Abnützung zu vermeiden.
- 2: Zur Bewegung dient eine Verbindung, bestehend aus einem Zahnrad, welches fest mit dem Elektromotor 63 verbunden ist und von diesem in beide Richtungen gedreht werden kann sowie einem dem Zahnrad angepassten und mit diesem in Eingriff stehenden Zahnkranz, welcher fest mit dem über dem Drehgelenk liegenden Bereich des Schienenträgers verbunden ist.
In the lower part of the humeral splint 31 is the hinge 42 for rotation of the lower portion of the humeral splint 31 and the entire forearm splint 32 , The rail 31 is split in rotation. Both parts are above the joint 42 connected with each other. The joint 42 contains two shares. - 1. For power transmission, both parts of the rail 31 non-positively, but rotatably connected to each other: z. B. by a transverse to the running direction of the rail, this completely encircling curvature in a share, which fits into a corresponding depression in the other share or z. B. by 2 perpendicular to the direction of the wearer plates, which are each attached to a share and slide over each other in rotational movements. Appropriately, a ball bearing is provided at this point in order to avoid wear.
- 2: To move a connection, consisting of a gear, which is fixed to the electric motor 63 is connected and can be rotated by this in both directions and a gear adapted and meshing with this gear, which is fixedly connected to the overlying the hinge joint of the rail carrier.
Im Falle einer im Gelenk 42 bestehenden Wölbung besteht folgende Alternative zur therapeutischen Einschränkung der Beweglichkeit des Gelenkes: Im Bereich der Wölbung ist ein kleiner Vorsprung. Die Nut zeigt alle 10° ein Loch mit Beschriftung für das entsprechende Bewegungsausmaß. Durch Einbringen eines Stiftes kann die Beweglichkeit des Gelenkes in Schritten von 10° eingeschränkt werden. Hierdurch kann eine Einschränkung der Beweglichkeit des Gelenkes 42 aus therapeutischen Gründen vorgenommen werden. Alternative zur therapeutischen Einschränkung der Beweglichkeit des Gelenkes 42: Im Bereich unmittelbar oberhalb des Gelenkes 42 findet sich als Teil des Gelenkes 42 ein vertikal zum Schienenverlauf ausgerichteter den gesamten Umfang des Gelenkes umgebender Lochkranz 421. Damit dieser den Arm des Patienten nicht stört, ist er in diesem Bereich abgedeckt. Alle 10° findet sich im Lochkranz 421 ein Loch, durch welches zur Begrenzung des Bewegungsradius des Gelenkes 42 in senkrechter Richtung zwei Stifte geschoben werden. Unmittelbar unterhalb des Gelenkes 42 als Teil des Gelenkes 42 findet sich ein kleiner Vorsprung 422, welcher an einem im Lochkranz des Gelenkes 42 steckenden Stift bei Drehbewegungen des Gelenkes 42 nicht vorbeikommt. Somit definieren die zwei Stifte das Bewegungsausmaß des Gelenkes. Durch entfernen der Stifte kann das Bewegungsausmaß vollständig freigegeben werden. Durch Einbringen der Stifte kann die Beweglichkeit des Gelenkes in Schritten von 10° eingeschränkt werden. Die Löcher werden entsprechend beschriftet.In case of one in the joint 42 Existing curvature is the following alternative to the therapeutic limitation of the mobility of the joint: In the area of the curvature is a small lead. The groove shows a hole every 10 ° with inscription for the corresponding amount of movement. By inserting a pin, the mobility of the joint can be restricted in steps of 10 °. This can be a limitation of the mobility of the joint 42 be made for therapeutic reasons. Alternative to therapeutic limitation of the mobility of the joint 42 : In the area immediately above the joint 42 is found as part of the joint 42 a vertically aligned with the track course surrounding the entire circumference of the joint hole ring 421 , So that this does not disturb the arm of the patient, he is covered in this area. Every 10 ° is in the hole circle 421 a hole through which limits the range of motion of the joint 42 two pins are pushed in the vertical direction. Immediately below the joint 42 as part of the joint 42 there is a small lead 422 , which at one in the perforated ring of the joint 42 plug-in pin during rotational movements of the joint 42 does not pass. Thus, the two pins define the amount of movement of the joint. By removing the pins, the amount of movement can be fully released. By inserting the pins, the mobility of the joint can be restricted in steps of 10 °. The holes are labeled accordingly.
Am unteren Ende der Oberarmschiene 31 liegt das Scharniergelenk 52 (siehe hierzu auch 8). Das Scharniergelenk 52 besteht aus zwei runden Platten, welche jeweils an einer Schiene 31, 32 angebracht sind und über eine Schraube, welche mittig in den Platten steht, miteinander verbunden sind. Die Platten können durch diese Schraube fest aufeinander gepresst werden, was die Bewegung hier einschränkt oder mehr oder weniger freigibt. So ist die Bewegung im Ellenbogengelenk in Ausmaß und Widerstand einstellbar. Die Beweglichkeit ist hier über mindestens 270° möglich. Die Schraube wird von unterhalb der Schiene bedient, damit der Ellenbogen des Patienten nicht auf dem Schraubenkopf aufliegt.At the lower end of the humeral splint 31 lies the hinge joint 52 (see also 8th ). The hinge joint 52 consists of two round plates, each one on a rail 31 . 32 are attached and connected via a screw which is centrally located in the plates. The plates can be pressed firmly together by this screw, which limits the movement here or releases more or less. So the movement in the elbow joint is adjustable in extent and resistance. The mobility is possible here over at least 270 °. The screw is operated from below the rail so that the patient's elbow does not rest on the screw head.
Die Länge der Oberarmschiene 31 kann über die Gleitvorrichtung 311 dem jeweiligen Patienten angepasst werden. Der Kraftsensor 71 nimmt durch seine Anordnung vor oder hinter der Oberarmschiene 31 Veränderungen der Kraft in horizontaler Richtung wahr. Der Motor 61 bewegt das Gelenk 41, um diese Veränderung zu kompensieren. Der Kraftsensor 72 nimmt durch seine Anordnung über der Oberarmschiene Veränderungen der in vertikaler Richtung wirkenden Kraft wahr. Der Motor 62 bewegt das Gelenk 51, um diese Veränderung zu kompensieren. Die Verankerung der Kraftsensoren kann der Armgröße des jeweiligen Patienten angepasst werden. Die Bewegung im Ellenbogengelenk ist in Ausmaß und Widerstand einstellbar.The length of the humeral splint 31 can over the slider 311 adapted to the respective patient. The force sensor 71 takes by its arrangement in front of or behind the humeral splint 31 Changes in the force in the horizontal direction are true. The motor 61 moves the joint 41 to compensate for this change. The force sensor 72 By virtue of its arrangement above the upper arm rail, it perceives changes in the force acting in the vertical direction. The motor 62 moves the joint 51 to compensate for this change. The anchoring of the force sensors can be adapted to the arm size of the respective patient. The movement in the elbow joint is adjustable in extent and resistance.
Die Anordnung im unteren Bereich der Schiene erleichtert durch den verlängerten Hebelarm die sensible Wahrnehmung von Kraftunterschieden bei kleinsten Bewegungen des Armes des Patienten. Die Bewegung des Patienten wird in vorteilhafter Weise unterstützt, lange bevor dieser das volle Gewicht seines Armes hält. Bei Rotation im Schultergelenk erfolgt eine Bewegung des Gelenkes 42. Die Position der Kraftsensoren 71, und 72 verbleiben unverändert, da nur der untere Teil der Schiene 31 dreht. Somit können die Bewegungsrichtungen Abduktion und Adduktion und Ante und Retroversion wie oben beschrieben unabhängig von der Rotation durchgeführt werden.The arrangement in the lower part of the rail facilitates the sensitive perception of force differences with the smallest movement of the patient's arm due to the extended lever arm. The movement of the patient is advantageously supported long before he holds the full weight of his arm. Rotation of the shoulder joint causes movement of the joint 42 , The position of the force sensors 71 , and 72 remain unchanged, since only the lower part of the rail 31 rotates. Thus, the directions of movement abduction and adduction and ante and retroversion can be performed independently of the rotation as described above.
Der Oberarm des Patienten liegt auf der Schiene 31 im oberen Bereich auf. Hier ist die Schiene etwas breiter. Im Bereich der Kraftsensoren ist sie, wie unten beschrieben, schmaler. Im Bereich des Gelenkes 43 bis zum Gelenk 52 hat die Schiene die Form eines runden Rohres. Eine flache Ausbildung im Bereich des Gelenkes 43 würde bei Bewegung im Gelenk 42 dem distalen Oberarm im Weg stehen.The upper arm of the patient lies on the rail 31 in the upper area. Here the rail is a bit wider. In the area of force sensors, it is narrower, as described below. In the area of the joint 43 to the joint 52 the rail has the shape of a round tube. A flat training in the area of the joint 43 would when moving in the joint 42 stand in the way of the distal upper arm.
4 Detail aus 3 zeigt im Detail die Anordnung der Kraftsensoren 71, 72 und der Träger 702, 703, 711, 712. Im Bereich der Vorderseite der Oberarmschiene 31 ist der Träger 701 angeordnet. Der Träger ist an beiden Enden teleskopisch verlänger- bzw. verkürzbar und besteht somit aus 3 Teilen. Beide äußeren Teile können in das mittlere Teil geschoben werden, um eine Verkürzung zu erreichen bzw. können aus dem mittleren Teil herausgeschoben werden, um die Gesamtlänge zu erhöhen. Durch Schrauben 3, welche jeweils in einer im Verlauf des Trägers verlaufenden schmalen Aussparung liegen (siehe 3), ist die Position der drei Teile und somit die Länge des Trägers 701 stufenlos fixierbar. Da menschliche Oberarme in der Regel einen Umfang zwischen 22 und 32 cm haben, ist die Länge des Trägers insbesondere mindestens zwischen min. 6 cm und max. 12 cm variabel. Der Kraftsensor 71 ist am mittleren Teil befestigt und befindet sich somit automatisch stets in der Mitte des Armdurchmessers. Der Träger 701 ist an den Trägern 702 und 712 rechtwinklig montiert. In gleicher Weise ist der Träger 711 teleskopisch einstellbar, so dass die Länge des Trägers 701 immer der Länge des Trägers 711 entspricht. Der Träger 702 liegt somit immer horizontal gegenüber dem Träger 712, welcher in seinem mittleren Teil an der Schiene 31 befestigt ist. In gleicher Weise wie der Träger 701 ist auch der Träger 702 an beiden Seiten in seiner Länge variabel einstellbar. Der Kraftsensor 72 ist analog zum Sensor 71 an dem mittleren Teil befestigt und verbleibt somit nahe des mittleren Armdurchmessers. Da der Oberarm durch die Oberarmmanschette in eine absolut runde Form gebracht ist, ist die Länge des Trägers 702 gleich wie die des Trägers 701 vorzugsweise zwischen 6–12 cm einstellbar. Gegenüber dem Träger 702 liegt die Oberarmschiene 31. Unterhalb der Schiene 31 ist der Träger 712 angebracht, welcher in gleicher Weise teleskopisch in seiner Länge variabel ist und in seinem mittleren Anteil an der über ihm (4) oder unter ihm liegenden (nicht dargestellt) Schiene 31 fixiert ist. Die Schiene 31 ist in diesem Bereich so schmal, dass sie eine maximale Verkürzung der Träger 712 und 702 nicht behindert. Die Träger 701, 702, 711, 712 sind an ihren Enden rechtwinkelig relativ winkelstabil miteinander verbunden. Um ein Hinein- bzw. Herausnehmen des Armes aus dieser Vorrichtung zu ermöglichen, ist das Scharniergelenk 54 und der Verschluss 4 jeweils an einem Ende des Trägers 701 und 711 angebracht (dargestellt 4). So kann die Aufhängung der Kraftsensoren wahlweise über den Träger 701 oder 711 geöffnet werden. 4 Detail off 3 shows in detail the arrangement of the force sensors 71 . 72 and the carrier 702 . 703 . 711 . 712 , In the area of the front of the humeral splint 31 is the carrier 701 arranged. The carrier is telescopically extendable or shortenable at both ends and thus consists of 3 parts. Both outer parts can be pushed into the middle part to achieve a shortening or can be pushed out of the middle part to increase the overall length. By screws 3 , which lie in each case in a narrow recess running in the course of the carrier (see 3 ), is the position of the three parts and thus the length of the carrier 701 infinitely fixable. Since human upper arms usually have a circumference between 22 and 32 cm, the length of the carrier is in particular at least between min. 6 cm and max. 12 cm variable. The force sensor 71 is attached to the middle part and is thus automatically always in the middle of the arm diameter. The carrier 701 is on the straps 702 and 712 mounted at right angles. In the same way is the carrier 711 telescopically adjustable, so that the length of the carrier 701 always the length of the carrier 711 equivalent. The carrier 702 thus always lies horizontally opposite the carrier 712 , which in its middle part to the rail 31 is attached. In the same way as the carrier 701 is also the carrier 702 adjustable in length on both sides. The force sensor 72 is analogous to the sensor 71 attached to the middle part and thus remains close to the middle arm diameter. Since the upper arm is brought into an absolutely round shape by the upper arm cuff, the length of the wearer is 702 same as the carrier 701 preferably adjustable between 6-12 cm. Opposite the carrier 702 lies the humerus splint 31 , Below the rail 31 is the carrier 712 which in the same way is telescopically variable in length and in its middle part at the above it ( 4 ) or under it (not shown) rail 31 is fixed. The rail 31 is so narrow in this area that it gives a maximum shortening of the wearer 712 and 702 not disabled. The carriers 701 . 702 . 711 . 712 are connected at their ends at right angles relative angle stable with each other. To allow insertion or removal of the arm from this device is the hinge joint 54 and the closure 4 each at one end of the carrier 701 and 711 attached (shown 4 ). Thus, the suspension of the force sensors can optionally via the carrier 701 or 711 be opened.
Wichtig ist, dass der Arm des Patienten einen gewissen Grundwert der Kraft auf die Kraftsensoren ausübt, damit auch eine Abnahme der Kraft möglich ist. Hierzu bedarf es eines Gegenübers zu dem Kraftsensor und seiner Verankerung. Dies stellen die Träger 711 und 712 dar. It is important that the arm of the patient exerts a certain basic value of the force on the force sensors, so that a decrease of the force is possible. This requires a comparison with the force sensor and its anchoring. This is what the carriers do 711 and 712 represents.
Wichtig ist des Weiteren, dass der Kraftsensor immer im mittleren Bereich der Armbreite liegt, da der runde Arm nur in diesem Bereich ausreichend am Kraftsensor 71 oder 72 anliegen kann. Dies ist durch ihre Fixierung am mittleren Teil der Träger gegeben. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Möglichkeit der individuellen Einstellbarkeit der Gesamtvorrichtung, welche ebenfalls durch oben beschriebenen Aufbau möglich ist. Die Träger sind hart. Flexible, weiche Träger würden dem Druck ausweichen und wären als Kraftübertragung unzureichend.It is also important that the force sensor is always in the middle range of the arm width, since the round arm is only sufficient in this area on the force sensor 71 or 72 can be present. This is given by their fixation on the central part of the carrier. Another important point is the possibility of individual adjustability of the overall device, which is also possible by the structure described above. The carriers are hard. Flexible, soft carriers would avoid pressure and would be inadequate for power transmission.
Durch die beschriebene Anordnung nehmen die Kraftsensoren das Gewicht des Armes in vorteilhafter Weise nicht wahr. Wahrgenommen wird jedoch eine Veränderung der Kraft, welche ausschließlich durch eine Bewegung des Armes verursacht ist. So kann der Kraftsensor eine Bewegung verlässlich wahrnehmen und die Elektromotoren sind über die jeweiligen Kraftsensoren in der gewünschten Weise steuerbar.By virtue of the described arrangement, the force sensors do not perceive the weight of the arm in an advantageous manner. However, perceived is a change in the force, which is caused solely by a movement of the arm. Thus, the force sensor can reliably detect a movement and the electric motors can be controlled via the respective force sensors in the desired manner.
5 zeigt eine Oberarmmanschette. 5 shows a humeral cuff.
Den an der Oberarmschiene 31 nach den 1 und 3 angebrachten Kraftsensoren 71, 72 nach den 1 und 3 benachbart ist eine Versorgung des Patientenarmes mit der Oberarmmanschette 100 vorgesehen.The at the humeral rail 31 after the 1 and 3 attached force sensors 71 . 72 after the 1 and 3 adjacent is a supply of the patient's arm with the humeral cuff 100 intended.
Die Weite der Oberarmmanschette 100 ist derart stufenlos einstellbar, dass die allzeit runde Oberarmmanschette 100 im eingestellten Zustand an der Haut des Patienten anliegt.The width of the humeral cuff 100 is infinitely adjustable so that the all-round upper arm cuff 100 in the adjusted state rests against the skin of the patient.
Der Oberarm ist in dem Bereich, wo er den Kraftsensoren 71, 72 der Oberarmschiene 31 anliegt, mit der Oberarmmanschette 100 ausgestattet, welche vor Platzierung des Armes im Schultergerät übergestreift wird. Sie ist aus einem teilsteifen festen Material, insbesondere aus Kunststoff oder Metall und durch Ineinanderrollen der Enden der Manschette rund. So ist sie auf jeden Oberarmdurchmesser stufenlos einstellbar. Eine Klammer 101 oder der Oberarmmanschette umliegendes Band mit Klettverschluß (nicht dargestellt) fixiert die angelegte Manschette in ihrem Durchmesser.The upper arm is in the area where he uses the force sensors 71 . 72 the humeral splint 31 rests with the humerus cuff 100 equipped, which is slipped over before placement of the arm in the shoulder device. It is made of a partially rigid solid material, in particular of plastic or metal and by rolling the ends of the sleeve around each other. So it is infinitely adjustable to every upper arm diameter. A clamp 101 or the upper arm cuff surrounding band with Velcro (not shown) fixes the applied cuff in its diameter.
Dem Oberarm wird im Bereich der Kraftsensoren eine runde Form gegeben, damit in allen Positionen der Rotation die gleiche Grundkraft an den Kraftsensoren 71 und 72 anliegt.The upper arm is given a round shape in the area of the force sensors, so that in all positions of the rotation, the same basic force on the force sensors 71 and 72 is applied.
In vorteilhafter Weise ergibt sich hierdurch eine Unabhängigkeit der Kraftmessung von den Bewegungsrichtungen.In an advantageous manner, this results in an independence of the force measurement of the directions of movement.
6 zeigt weitere Einzelheiten der Unterarmschiene. Die Unterarmschiene 32 ist wie oben unter 3 beschrieben über das Gelenk 52 mit der Oberarmschiene 31 verbunden. Im weiteren Verlauf ist sie in der Länge verstellbar so wie die Oberarmschiene: Mittels der Gleitvorrichtung 321 kann die Schiene durch Auseinanderziehen bzw. Zusammenschieben verlängert bzw. verkürzt werden. Die Unterarmschiene ist daher in ihrer Länge flexibel dem Patienten anpassbar. Die Schiene 32 ist so breit ausgebildet, dass der Unterarm des Patienten bequem auf ihr abgelegt wird. 6 shows more details of the forearm splint. The forearm splint 32 is as above 3 described about the joint 52 with the humeral splint 31 connected. In the further course, it is adjustable in length as the humeral splint: By means of the sliding device 321 the rail can be extended or shortened by pulling apart or pushing together. The forearm splint is therefore flexible in its length adaptable to the patient. The rail 32 is designed so wide that the forearm of the patient is conveniently placed on her.
Eine nähere Beschreibung der Träger 703, 722, 721, 723, der Aufhängung des Kraftsensors 73 geht aus 7 und dazugehörende Beschreibung weiter unten hervor. 6 zeigt den Träger 703 von oben. Die darunter liegenden Träger 722, 721, 723 und der Kraftsensor 73 sind nicht dargestellt.A closer description of the carriers 703 . 722 . 721 . 723 , the suspension of the force sensor 73 comes from 7 and related description below. 6 shows the wearer 703 from above. The underlying beams 722 . 721 . 723 and the force sensor 73 are not shown.
Am unteren Ende der Unterarmschiene 32 befindet sich der Handgriff 8. Der Handgriff ist an einem senkrecht zu ihm verlaufenden kurzen Rohr 81 angebracht, welches einen Lochkranz 812 hat. Dieses Rohr 81 wird in die ebenfalls runde Fassung 322 am unteren Ende der Unterarmschiene geschoben. Die Fassung 322 hat einen, mit einer Feder ausgestatteten Stift 3221, der unter Kompression der Feder ein Stück herausgezogen werden kann. Dann kann der Griff in eine für den Patienten bequeme Position gedreht werden. Anschließend wird der Stift losgelassen und er rastet durch die Feder in eines der Löcher des Rohres 81 ein und der Griff 8 ist eingestellt. Der Griff ist in seiner Position individuell einstellbar. Der Unterarm des Patienten sollte immer annähernd in der Position Pro/Supination 90-90-0 eingestellt werden.At the lower end of the forearm splint 32 is the handle 8th , The handle is on a perpendicular to him running short tube 81 attached, which has a hole wreath 812 Has. This pipe 81 will be in the round version 322 pushed at the lower end of the forearm rail. The version 322 has a pen equipped with a spring 3221 which can be pulled out a piece under compression of the spring. Then the handle can be rotated to a comfortable position for the patient. Then the pin is released and he snaps by the spring in one of the holes of the tube 81 one and the handle 8th is employed. The handle is individually adjustable in its position. The forearm of the patient should always be set approximately in the position Pro / Supination 90-90-0.
Der Kraftsensor ist so platziert, dass er eine Rotationsbewegung der Schulter wahrnimmt.The force sensor is placed so that it perceives a rotational movement of the shoulder.
Fig. 7Fig. 7
Detail aus 6 zeigt im Detail die Anordnung des Kraftsensors 73 und der Träger 721, 723, 703, und 722 Im unteren Teil der Unterarmschiene 32 ist der Träger 723 mit seinem mittleren Teil an der Unter- (nicht dargestellt) oder Oberseite (dargestellt) der Schiene fixiert. Der Träger besteht aus drei Teilen: Zwei Teile können in jeweils eine Seite des mittleren Teiles teleskopisch hineingeschoben bzw. herausgezogen werden, um die Länge des Trägers zu variieren. Die Länge wird abschließend auf jeder Seite des mittleren Teiles mit einer in einer Aussparung liegenden Schraube 3 stufenlos fixiert. Die Aussparung ist länglich und verläuft in Richtung des Trägers an dessen dem Patientenarm abgewandten Seite (siehe 6). An beiden Enden des Trägers 723 ist ein Träger rechtwinklig angebracht: Träger 722 auf der einen und Träger 721 auf der anderen Seite. Diese Träger sind analog zu dem Träger 723 in ihrer Länge einstellbar und liegen sich gegenüber. An den freien Enden der Träger 722 und 721 ist der Träger 703 rechtwinklig angebracht, so dass der Träger 703 gegenüber dem Träger 723 liegt. Der Träger 703 ist ebenfalls wie für Träger 723 beschrieben in der Länge einstellbar. An dem mittleren Teil des Trägers 703 ist an der dem Patienten zugewandten Seite der Kraftsensor 73 angebracht. Die Haltevorrichtung ist stufenlos so einzustellen, dass alle Träger an dem Unterarm des Patienten anliegen und ein Grunddruck am Kraftsensor 73 messbar ist. Ein Grunddruck ist hier wie auch an den anderen Kraftsensoren notwendig, damit eine Abnahme des Druckes gemessen werden kann und die Schiene sich in die entsprechende Richtung bewegt. Um ein Hinein- bzw. Herausnehmen des Armes aus dieser Vorrichtung zu ermöglichen, ist das Scharniergelenk 55 und der Verschluss 2 jeweils an einem Ende des Trägers 722 und in gleicher Weise am Träger 721 angebracht. So kann die Aufhängung der Kraftsensoren wahlweise über den Träger 722 oder 721 geöffnet werden. Zusammen mit der Öffnung der Haltevorrichtung der Oberarmschiene 31 über Träger 701 oder Träger 711 kann der Patientenarm durch vermehrte Anteversion der Schulter bei gleichbleibender Rotation und Abduktion aus der Schiene geführt werden.Detail off 6 shows in detail the arrangement of the force sensor 73 and the carrier 721 . 723 . 703 , and 722 In the lower part of the forearm splint 32 is the carrier 723 with its middle part fixed to the lower (not shown) or upper side (shown) of the rail. The carrier consists of three parts: two parts can be telescoped into one side of the middle part or pulled out to vary the length of the carrier. The length is finally on each side of the middle part with a screw lying in a recess 3 infinitely fixed. The recess is elongated and runs in the direction of the carrier its side facing away from the patient arm (see 6 ). At both ends of the carrier 723 a carrier is attached at right angles: carrier 722 on the one hand and wearer 721 on the other hand. These carriers are analogous to the carrier 723 adjustable in length and face each other. At the free ends of the carrier 722 and 721 is the carrier 703 attached at right angles, leaving the carrier 703 opposite the carrier 723 lies. The carrier 703 is also like for carriers 723 described adjustable in length. At the middle part of the carrier 703 is on the patient-facing side of the force sensor 73 appropriate. The holding device is infinitely adjustable so that all the carriers abut the forearm of the patient and a base pressure on the force sensor 73 is measurable. A basic pressure is necessary here as well as at the other force sensors, so that a decrease of the pressure can be measured and the rail moves in the appropriate direction. To allow insertion or removal of the arm from this device is the hinge joint 55 and the closure 2 each at one end of the carrier 722 and in the same way on the carrier 721 appropriate. Thus, the suspension of the force sensors can optionally via the carrier 722 or 721 be opened. Together with the opening of the holding device of the humeral splint 31 via carrier 701 or carrier 711 The patient's arm can be guided out of the splint by increasing anteversion of the shoulder with constant rotation and abduction.
8 zeigt das Scharniergelenk 52 aus seitlicher Perspektive. Hier wird der Aufbau des Gelenkes 52 nochmals verdeutlicht. 8th shows the hinge joint 52 from a lateral perspective. Here is the structure of the joint 52 again clarified.
Im folgenden werden zweckmäßige Vorrichtungen zur Steuerung der Motoren beschrieben. Als Elektromotoren 61, 62 und 63 dienen übliche Motoren, die für Vorwärts- und Rückwärtslauf geeignet sind, insbesondere Getriebemotoren. Im Falle eines Gleichstrommotors hängt die Drehrichtung von der Polarität der Klemmenspannung ab. Die Drehzahl lässt sich z. B. durch Ändern der Klemmenspannung, der Erregung oder des Ankerstromes einstellen.In the following, practical devices for controlling the motors will be described. As electric motors 61 . 62 and 63 Serve usual motors that are suitable for forward and reverse, especially geared motors. In the case of a DC motor, the direction of rotation depends on the polarity of the terminal voltage. The speed can be z. B. by changing the terminal voltage, the excitation or the armature current set.
Die Motoren werden durch eine Steuervorrichtung gesteuert, die in den Figuren nicht dargestellt ist. Die Steuervorrichtung enthält insbesondere einen Komparator, der den vom Kraftsensor gemessenen Messwert mit einem Referenzwert vergleicht, der einer Grundstellung der Vorrichtung entspricht. Die Polarität der mit Hilfe des Komparators ermittelten Differenz bestimmt die Drehrichtung des Elektromotors. Man kann als Kraftsensor eine mechanische Vorrichtung und als Steuervorrichtung einen Umschalter nach Art eines Kippschalters vorsehen. Eine Möglichkeit der Aufhängung einer solchen Vorrichtung ist ein federgeführtes Scharniergelenk, welches den Umschalter betätigt. Die Kraft der Feder ist dabei so bemessen, dass sie durch den Grundwert der vom Arm ausgeübten Kraft kompensiert wird und deshalb von einem für den Patienten angenehmen Wert ist z. B. 30 mm Hg, jedenfalls deutlich unter dem diastolischen Blutdruck. Eine Verstellbarkeit der Federkraft kann dabei zweckmäßig sein. Die Grundkraft des Armes bringt den Umschalter in seine Mittelstellung und bewirkt, dass die dem Gleichstrommotor zugeführte Speisespannung den Wert 0 annimmt. Eine Zu oder Abnahme der Kraft durch den Arm des Patienten (dargestellt in 7 durch die Oberarmmanschette 8, aber gleiches gilt für den Unterarm, welcher keine Manschette trägt und den Kraftsensor 73), bewirkt, dass die Kraft des Armes oder die Kraft der Feder überwiegt und der Umschalter die eine oder andere Stellung annimmt. Der Elektromotor erhält dabei eine Speisespannung der gewünschten Polarität. Die Richtung des Stromes, also auch die Richtung, in welche der Elektromotor dreht, führt zu einer Bewegung der Schiene in die Richtung, welche zu einer Rückkehr der vom Arm ausgeübten Kraft zum Grundwert der Kraft führt. Die Steuerung der Motoren erfolgt jeweils mit Hilfe eines eigenen Umschalters. Der Patient kann alle Bewegungsrichtungen je nach Bedarf unabhängig voneinander oder in Kombination üben.The motors are controlled by a control device, which is not shown in the figures. In particular, the control device contains a comparator which compares the measured value measured by the force sensor with a reference value which corresponds to a basic position of the device. The polarity of the difference determined with the aid of the comparator determines the direction of rotation of the electric motor. It is possible to provide a mechanical device as a force sensor and a changeover switch in the manner of a toggle switch as a control device. One possibility of the suspension of such a device is a spring-guided hinge joint, which actuates the switch. The force of the spring is dimensioned so that it is compensated by the basic value of the force exerted by the arm and therefore of a pleasant for the patient value z. B. 30 mm Hg, definitely well below the diastolic blood pressure. An adjustability of the spring force may be appropriate. The basic force of the arm brings the switch in its center position and causes the DC voltage supplied to the DC motor assumes the value 0. An increase or decrease in force through the patient's arm (shown in 7 through the humerus cuff 8th but the same applies to the forearm, which does not wear a cuff and the force sensor 73 ), causes the force of the arm or the force of the spring outweighs and the switch assumes one or the other position. The electric motor receives a supply voltage of the desired polarity. The direction of the current, including the direction in which the electric motor rotates, leads to a movement of the rail in the direction which leads to a return of the force exerted by the arm to the basic value of the force. The motors are controlled by means of a separate switch. The patient can practice all directions of movement independently or in combination as needed.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dienen als Kraftsensoren elektronische Sensoren, insbesondere piezoelektrische Sensoren z. B. in Form von Kraftmessdosen, Dehnungsmessstreifen oder faseroptische Kraftsensoren und die Motoren werden durch eine elektronische Steuervorrichtung gesteuert.In a preferred embodiment serve as force sensors electronic sensors, in particular piezoelectric sensors z. B. in the form of load cells, strain gauges or fiber optic force sensors and the motors are controlled by an electronic control device.
Ein an den Kraftsensor angeschlossene Messverstärker gewinnt in bekannter Weise aus einer Folge abgetasteter Messwerte, die oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegen, einen Messsignalwert, welcher der Steuervorrichtung zugeführt wird.A measuring amplifier connected to the force sensor acquires in a known manner from a sequence of sampled measured values which are above a predetermined threshold value, a measured signal value which is fed to the control device.
Die Steuervorrichtung enthält einen Komparator, der den Messsignalwert mit einem dem genannten Grundwert der Kraft entsprechenden Vergleichswert vergleicht. Eine Erstellung des Grundwertes der Kraft erfolgt zweckmäßigerweise durch Platzierung der Träger 711, 712, 721, 722 und der Träger der Kraftsensoren 701–703. Im Rahmen der Einstellung des Gerätes auf den Patienten wird vor Beginn der Übung die an den Kraftsensoren gemessene Kraft am Komparator als Grundkraft definiert.The control device contains a comparator which compares the measured signal value with a comparison value corresponding to the said basic value of the force. A creation of the basic value of the force is expediently carried out by placing the carrier 711 . 712 . 721 . 722 and the carrier of the force sensors 701 - 703 , As part of the adjustment of the device to the patient before the exercise is performed, the force measured at the force sensors at the comparator as the basic force is defined.
Elektronische Sensoren in Verbindung mit einer elektronischen Steuervorrichtung haben den Vorteil, dass sich in Abhängigkeit vom Messsignalwert sowohl die Drehrichtung des Motors als auch seine Drehgeschwindigkeit steuern lassen.Electronic sensors in conjunction with an electronic control device have the advantage that both the direction of rotation of the motor and its rotational speed can be controlled as a function of the measured signal value.
Abhängig von der Polarität der vom Komparator ermittelten Differenz lassen sich Steuersignale für Vorwärtslauf einerseits oder für Rückwärtslauf andererseits bilden. Abhängig vom Absolutwert der vom Komparator ermittelten Differenz lässt sich ein Steuersignal für die Drehgeschwindigkeit des Motors bilden. Depending on the polarity of the difference determined by the comparator, control signals for forward running on the one hand or for reverse running on the other hand can be formed. Depending on the absolute value of the difference determined by the comparator, a control signal for the rotational speed of the motor can be formed.
Als Motor dient vorzugsweise ein Getriebemotor mit Steuereinheit, die Signaleingänge für die von der Steuereinrichtung abgegebenen Steuersignale aufweist, insbesondere für Steuersignale, die die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit des Motors bestimmen. Zweckmäßig ist eine vergleichsweise kleine Versorgungsspannung von z. B. etwa 12 V.The motor used is preferably a geared motor with a control unit which has signal inputs for the control signals delivered by the control device, in particular for control signals which determine the direction of rotation and / or the rotational speed of the motor. Suitably, a comparatively small supply voltage of z. B. about 12 V.
Dient als Motor ein Schrittmotor, so gibt die Steuervorrichtung abhängig von der Polarität der vom Komparator ermittelten Differenz Steuerimpulse für Vorwärtslauf einerseits oder für Rückwärtslauf andererseits ab. Die Folgefrequenz der Steuerimpulse kann vom Absolutwert der vom Komparator ermittelten Differenz bestimmt werden. Vorzugsweise dient als Steuervorrichtung ein Prozessor, der durch ein Programm gesteuert wird, für das die vorstehend genannten Vorgaben gelten. Als Steuervorrichtung kann eine für mehrere der Motoren gemeinsame Steuervorrichtung dienen. Andererseits kann für jeden der Motoren jeweils eine eigene Steuervorrichtung vorgesehen sein. In beiden Fällen sollte die Steuerung der Motoren derart unabhängig voneinander erfolgen, dass der Patient alle Bewegungsrichtungen je nach Bedarf unabhängig voneinander oder in Kombination üben kann. Wesentlich ist auch hier, dass die Richtung, in welche der Motor dreht, zu einer Bewegung der Schiene in die Richtung führt, welche zu einer Rückkehr der Kraft am Kraftsensor zum Grundwert der Kraft führt. Auf diese Weise wird der Motor 61, 62 oder 63 mittels der Steuervorrichtung jeweils derart gesteuert, dass eine Abweichung der vom Kraftsensor 71, 72 oder 73 gemessenen Kraft vom Grundwert zu einer Bewegung der Schiene in die Richtung führt, die zu einer Reduktion der genannten Differenz führt, so lange bis die Differenz wenigstens näherungsweise den Wert null annimmt. Bei einer zweckmäßigen Vorrichtung hat der Kraftsensor einen Messbereich von wenigstens 0–500 N, der Messverstärker eine Abtastrate von mindestens 1/10 ms um Bewegungen des Patienten sensibel wahrzunehmen. Des Weiteren liegt der Schwellwert der Übertragung an die Steuerungselektronik insbesondere bei ca. 1–1,5 N, um Umgebungsgeräusche auszublenden. Das Getriebe des Motors hat z. B. eine Geschwindigkeit von ca. 0–1,5 Umdrehung/Sek.Serves as a motor stepper motor, the control device outputs depending on the polarity of the difference determined by the comparator control pulses for forward running on the one hand or for reverse running on the other. The repetition frequency of the control pulses can be determined by the absolute value of the difference determined by the comparator. Preferably, the control device is a processor which is controlled by a program to which the above-mentioned specifications apply. As a control device can serve a common control device for several of the motors. On the other hand, a separate control device can be provided for each of the motors. In both cases, the control of the motors should be independent of each other so that the patient can practice all directions of movement independently or in combination as needed. It is also essential here that the direction in which the motor rotates leads to a movement of the rail in the direction which leads to a return of the force at the force sensor to the basic value of the force. That way, the engine becomes 61 . 62 or 63 controlled by the control device in each case such that a deviation of the force sensor 71 . 72 or 73 measured force from the base value to a movement of the rail in the direction that leads to a reduction of said difference, until the difference at least approximately assumes the value zero. In an expedient device, the force sensor has a measuring range of at least 0-500 N, the measuring amplifier has a sampling rate of at least 1/10 ms in order to sensibly perceive movements of the patient. Furthermore, the threshold value of the transmission to the control electronics, in particular at about 1-1.5 N, to hide ambient noise. The transmission of the engine has z. B. a speed of about 0-1.5 revolution / sec.
Fig. 9Fig. 9
1 zeigt eine Vorrichtung, mit deren Hilfe sich eine Schulter eines Patienten therapieren lässt. Vorrichtung nach 1 zeigt beispielhaft die Vorrichtung zur Behandlung einer linken Schulter. Um den Fall der Vorrichtung zur Therapie einer rechten Schulter zu zeigen, genügte – ausgehend von 1 – die spiegelbildliche Darstellung, bei der, bezogen auf die Blickrichtung des Patienten links und rechts miteinander vertauscht sind. Da in der Beschreibung von 1 und der nachfolgenden Figuren weder von links noch von rechts die Rede ist, gelten die Beschreibungen in gleicher Weise für beide Fälle. Um eine universell einsetzbare Vorrichtung zur Behandlung sowohl rechter als auch linker Schultergelenke zu erhalten, sind folgende Maßnahmen zweckmäßig: 1. Das Scharniergelenk 52 ist durch Freigabe der dazugehörigen Schraube frei beweglich und lässt sich um 180° schwenken (vgl. Beschreibung zu 3). 2. Der Stuhl des Patienten 13 ist nicht an der Bodenplatte fixiert und kann um 180° gedreht werden (vgl. Beschreibung zu 1) 3. Der Bereich 121 des Schienenträgers 21 kann wie oben unter 2 beschrieben gedreht werden, um dem sitzenden Patienten sowie dem sich bewegendem Arm nicht im Weg zu sein. Somit kann durch Schwenken des Gelenkes 52 um 180°, Drehen des Patientenstuhles um 180° und Schwenken des Bereiches 121 des Schienenträgers 21 die Vorrichtung so umgestellt werden, dass beide, d. h. rechte und linke Schulter behandelt werden können. Zu einem Behandlungszeitpunkt kann immer nur eine entweder eine rechte oder eine linke Schulter behandelt werden. Die Positionen der Sensoren 72 und 73 verbleiben trotz dieser beschriebenen Umstellung konstant und ändern somit ihre Arbeitsweise nicht. Die Position des Kraftsensors 71 ändert sich bezogen zur Position des Armes des Patienten durch die veränderte Sitzposition des Patienten. Einmal liegt der Kraftsensor vor dem Oberarm des Patienten und nach einer Umstellung liegt er hinter dem Oberarm des Patienten. Der Kraftsensor 71 kann seine Funktion in beiden Positionen (hinter oder vor dem Oberarm des Patienten) durchführen, weil er in beiden Positionen das Gewicht des Armes des Patienten nicht wahrnimmt und weil er in gleicher Weise Signale an die Steuerung abgeben kann, um den Motor so anzusteuern, dass die am Sensor 71 gemessene Kraftdifferenz durch Bewegung des Motors ausgeglichen wird. 1 shows a device by means of which a shoulder of a patient can be treated. Device after 1 shows by way of example the apparatus for the treatment of a left shoulder. To show the case of the right shoulder therapy device, it sufficed - from 1 - The mirror image representation, in which, with respect to the viewing direction of the patient left and right interchanged. As in the description of 1 and the following figures, neither left nor right is mentioned, the descriptions apply in the same way for both cases. To obtain a universally applicable device for the treatment of both right and left shoulder joints, the following measures are appropriate: 1. The hinge joint 52 is freely movable by releasing the corresponding screw and can be swiveled by 180 ° (see description to 3 ). 2. The chair of the patient 13 is not fixed to the base plate and can be rotated by 180 ° (see description to 1 ) 3. The area 121 of the rail carrier 21 can as above under 2 be rotated described in order not to be in the way of the sitting patient and the moving arm. Thus, by pivoting the joint 52 180 °, turning the chair by 180 ° and swiveling the area 121 of the rail carrier 21 the device can be switched so that both, ie right and left shoulder can be treated. At one treatment time, only one right or one left shoulder can ever be treated. The positions of the sensors 72 and 73 remain constant despite this described change and thus do not change their way of working. The position of the force sensor 71 changes with respect to the position of the patient's arm due to the changed seating position of the patient. Once the force sensor lies in front of the patient's upper arm and after a change, it lies behind the patient's upper arm. The force sensor 71 can perform its function in both positions (behind or in front of the upper arm of the patient) because in both positions it does not perceive the weight of the patient's arm and because it can similarly deliver signals to the controller to control the motor so that the at the sensor 71 measured force difference is compensated by movement of the motor.
9 zeigt die Position der Vorrichtung bei Therapie der linken oder rechten Schulter aus seitlicher Perspektive. Die Strukturen sind in 9 schematisch gehalten, da dies genügt um nur die Positionen zu erläutern. Es sind beide Positionen gleichzeitig gezeigt. Die gestrichelten Pfeile bezeichnen die zweckmäßige Schwenkung des Gelenkes 52 und die Schwenkung des Bereiches 121 des Schienenträgers zur Umstellung der Vorrichtung. 9 shows the position of the device in therapy of the left or right shoulder from a lateral perspective. The structures are in 9 kept schematic, as this is sufficient to explain only the positions. Both positions are shown simultaneously. The dashed arrows indicate the appropriate pivoting of the joint 52 and the swinging of the area 121 the rail carrier for the conversion of the device.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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44
-
Verschlussshutter
-
22
-
Verschlussshutter
-
33
-
Feststellschraube für TrägerLocking screw for carrier
-
1111
-
Bodenplattebaseplate
-
1313
-
SitzSeat
-
2121
-
Schienenträgerrail support
-
021021
-
Anteil des Schienenträgers oberhalb des Drehgelenkes 44 Share of the rail carrier above the swivel joint 44
-
121121
-
Anteil des Schienenträgers zwischen den Drehgelenken 44 und 45 Share of the rail carrier between the swivel joints 44 and 45
-
221221
-
Anteil des Schienenträgers unterhalb des Drehgelenkes 45 Share of the rail carrier below the pivot 45
-
211211
-
Stange als Teil des Scharniergelenkes 51 Rod as part of the hinge joint 51
-
212212
-
Lochkranzperforated ring
-
3131
-
Oberarmschieneupper arm splint
-
3232
-
Unterarmschieneforearm splint
-
311311
-
Gleitgelenkslip joint
-
321321
-
Gleitgelenkslip joint
-
322322
-
Fassung für Handgriff 8 Holder for handle 8th
-
32213221
-
Stift mit Feder als Teil von 322 Pen with spring as part of 322
-
411411
-
Lochkranzperforated ring
-
421421
-
Lochkranzperforated ring
-
412412
-
Vorsprunghead Start
-
422422
-
Vorsprunghead Start
-
4141
-
Drehgelenkswivel
-
4242
-
Drehgelenkswivel
-
4343
-
Drehgelenkswivel
-
4444
-
Drehgelenkswivel
-
4545
-
Drehgelenkswivel
-
5151
-
Scharniergelenkhinge
-
5252
-
Scharniergelenkhinge
-
5353
-
Scharniergelenkhinge
-
5454
-
Scharniergelenkhinge
-
5555
-
Scharniergelenkhinge
-
6161
-
Elektromotorelectric motor
-
6262
-
Elektromotorelectric motor
-
6363
-
Elektromotorelectric motor
-
7171
-
Kraftsensorforce sensor
-
7272
-
Kraftsensorforce sensor
-
7373
-
Kraftsensorforce sensor
-
701701
-
Träger für KraftsensorCarrier for force sensor
-
702702
-
Träger für KraftsensorCarrier for force sensor
-
711711
-
Trägercarrier
-
712712
-
Trägercarrier
-
703703
-
Träger für KraftsensorCarrier for force sensor
-
721721
-
Trägercarrier
-
722722
-
Trägercarrier
-
723723
-
Trägercarrier
-
88th
-
Handgriffhandle
-
8181
-
Rohrpipe
-
812812
-
Lochkranzperforated ring
-
100100
-
Oberarmmanschetteupper arm cuff
-
101101
-
Klammerclip
