DE69434390T2

DE69434390T2 - Übungsvorrichtung sowie technik

Info

Publication number: DE69434390T2
Application number: DE69434390T
Authority: DE
Inventors: Edward Frank JOUTRAS; J. Ronald HRUSKA
Original assignee: Kinetecs Inc
Current assignee: Kinetecs Inc
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2014-07-09
Also published as: AU688348B2; JP3713046B2; EP0707467B1; CA2166977A1; CA2166977C; WO1995001769A2; AU7257794A; EP0707467A1; US5980435A; JPH09502366A; WO1995001769A3; EP0707467A4; DE69434390D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Ausführen gesteuerter Übungen und Bereitstellung einer Abstützung.
Schienen für gelenkig verbundene anatomische Gliedabschnitte, beispielsweise das Bein und den Schenkel oder den Oberarm und den Unterarm sind bekannt. Die Schienen haben Gelenke, die eine Bewegung der Gliedabschnitte gestatten, beispielsweise die Bewegung des Beins in Bezug auf den Schenkel um das Knie, des Schenkels und des Rumpfes um die Hüfte, des Oberarms und des Rumpfes um die Schulter und des Unterarms und des Arms um den Ellbogen. Solche Schienen können Anschläge aufweisen, um die Bewegung zu begrenzen.
In einer Klasse von Übungsausrüstungen sind Vorkehrungen getroffen, um die Übungsausrüstung an eine schienenähnliche Struktur oder an einer schienenartigen Befestigungseinrichtung anzubringen, die Bestandteil der Ausrüstung ist. Dieser Typ von schienenartiger Ausrüstung wird an den Gliedabschnitten angebracht, um Übungen des geschienten Teils zu gestatten, beispielsweise um Übungen des Beins und des Schenkels um das Knie oder des Oberarms und des Unterarms um den Ellbogen zu gestatten oder einzuschränken.
Die dem Stand der Technik entsprechenden Übungstechnologien werden herkömmlich als isometrische, isotonische und isokinetische Technologien klassifiziert. Eine zusätzliche vierte Klassifikation ist kürzlich erkannt und als individualisierter, dynamisch variabler Widerstand klassifiziert worden. Alle diese Technologien, verwenden, mit Ausnahme der isometrischen, die Bewegung des Glieds zum Stärken oder Behandeln eines verletzten Muskels und alle Technologien haben ihnen zugeordnete entsprechende Übungsausrüstung.
Eine Art der dem Stand der Technik entsprechenden isokinetischen Technologie und die entsprechende Übungsausrüstung ist maschinenbetätigt. Der Benutzer bewegt und beugt ein Gelenk über einen vorbestimmten Bereich unter Verwendung von Motorsteuerung und behindert die Bewegung des Patienten mit einer Kraft, die der Bewegungsgeschwindigkeit des Benutzers proportional ist. Diese Art von Ausrüstung hat den Nachteil, daß sie teuer ist und unter bestimmten Umständen kein gesteuertes Niveau der muskulären Anstrengung bereitstellt, die der Position der Teile, die trainiert werden, angepasst ist, da sie auf einer festen Oberfläche, beispielsweise auf dem Fußboden angeordnet ist.
Eine andere Art von isokinetischer Übungsausrüstung ist in dem US-Patent 5,052,379 offenbart. Bei dieser Vorrichtung ist eine Schiene an einem Glied angebracht und ein hydraulisches Steuermodul ist angeschlossen, um der Bewegung der beiden miteinander verbundenen Teile des Glieds um das Gelenk Widerstand entgegenzusetzen. Das hydraulische Steuermodul weist ein viskoses Fluid und einen Rotor auf. Der Rotor wird bewegt, wenn sich die beiden Abschnitte der Schiene bewegen. Die Größe der Kraft hängt von dem Raum ab, durch welche das hydraulische Fluid fließt, wenn sich der Rotor bewegt. Die Kraft wird durch Verändern des Raums, durch den das Fluid bei verschiedenen Drehstellungen fließen kann, programmiert.
Diese Art von isokinetischer Ausrüstung hat die Nachteile, daß das Bereitstellen eines Widerstands eine Funktion der Bewegungsgeschwindigkeit des Glieds ist und daß sie schwierig zu programmieren ist.
Die United Kingdom Patentbeschreibung 762,695 offenbart einen durch ein Ventil einstellbaren Bypass für viskose Fluids, der in einer Einspannvorrichtung für künstliche Beine verwendet wird und der leichter eingestellt werden kann, um die Dämpfung in einer Rotations-Widerstandsvorrichtung mit viskosem Fluid zu verändern.
Isotonische Übungsausrüstung weist Gewichte und einen Mechanismus des Anlegens der Gewichte an einen anatomischen Abschnitt auf, so daß der Patient Kraft gegen die Gewichte ausübt. Diese Art der dem Stand der Technik entsprechenden Übungsausrüstung hat die Nachteile von: (1) daß sie, unabhängig von der Position des zu trainierenden Glieds, kontinuierlich einen Widerstand gleicher Größe zur Verfügung stellt, (2) daß die Kraft erhalten bleibt, wenn der Benutzer die Bewegung stoppt, wenn das Gewicht angehoben wird, und (3) daß sie nur in eine Richtung im konzentrischen Sinne wirkt (Muskelverkürzung).
Ein neuerer Typ der dem Stand der Technik entsprechenden Übungsausrüstung und Übungstechnologie, die Bewegung beinhaltete, ist der individualisierte, dynamisch variable Widerstand. Diese Ausrüstung misst die Wirkkraft eines Glieds isokinetisch, um eine Motorleistungskurve aufzustellen. Diese Kurve ist eine Beziehung zwischen Graden und Größenordnung der Bewegung und des Widerstands gegen diese Bewegung. Während der Übung wird der Widerstand als ein fester Prozentsatz des durch die Kurve festgelegten Maximums über eine Distanz zur Verfügung gestellt, welche der Größenordnung der Bewegung entspricht. Der Kurve wird gefolgt, jedoch auf einem voreingestelltem Niveau, beispielsweise einem Viertel des Maximums.
In der Ausrüstung, welche diese Technologie verwendet, wird die Kurve gemessen, aufgezeichnet und darauf fühlt während der Übung ein Rückkopplungsmechanismus die Position und erhält ein Signal entsprechend der Proportion des Widerstandes, der dieser Position entspricht. Dieses Signal steuert die Größe der angelegten Kraft über eine am Glied angebrachte Magnetpulverbremse. Eine Ausrüstung, die diese Technologie verwendet, ist in US-Patent 4,869,497, erteilt am 26. September, 1989 offenbart.
Diese Technologie hat unter bestimmten Umständen verschiedene Nachteile, beispielsweise: (1) sie lässt eine Widerstandskraft weiter wirken, nachdem die Bewegung gestoppt ist, (2) sie ist nur an eine Übung einer offenen kinetischen Kette anpassbar, (3) sie ist in einem bestimmten Maße von der gesteuerten Geschwindigkeit der Bewegung abhängig, um den entsprechenden Widerstand bereitzustellen, (4) die Ausrüstung ist bei ihrem Gebrauch feststehend an einem speziellen Ort sowie an dem Patienten befestigt, (5) die Ausrüstung ist sperrig und kann nicht ohne weiteres von einem Ort zum anderen bewegt werden, und (6) der Benutzer kann unabsichtlich andere Muskeln verwenden, um das Übungsmuster zu verändern, weil der Muskel nicht leicht mit der Ausrüstung, die an der Ausrüstung befestigt ist, auf welcher der Patient sitzt oder steht oder die am Fußboden befestigt ist, isoliert werden kann, da der Patient in der Lage sein muss, Hebelwirkung mit einem anderen Teil des Körpers auszuüben. Diese Technologie hat auch den Nachteil, daß sie unflexibel ist und keine Widerstandsprogramme zulässt, die für spezifische Zwecke entwickelt sind, beispielsweise ein Programm, um schnell reagierende Muskeln oder langsam reagierende Muskeln einzeln zu stärken oder ein Programm, das vorschreibt, in einer Art und Weise, die von der Motorleistungskurve abweicht, für die Entwicklung spezieller Muskeln eine spezielle Position des Glieds einzunehmen.
Um die vorher angeführten Schwierigkeiten zu verringern, weist eine Übungsvorrichtung eine Übungsanordnung auf, die einen ersten Abschnitt hat, der so gestaltet ist, daß er an ein Glied einer Person an einer ersten Seite eines Gelenks anschließbar ist, einen zweiten Abschnitt, der so gestaltet ist, daß er an das Glied an einer zweiten Seite eines Gelenks anschließbar ist, und einen dritten Abschnitt, wobei der dritte Abschnitt den ersten Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt verbindet, wodurch zumindest der erste Abschnitt oder der zweite Abschnitt so angepasst ist, daß er von einer Person in Bezug auf den jeweiligen anderen ersten oder zweiten Abschnitt bewegt wird, und eine programmierbare Widerstandsanordnung auf, die Bestandteil des dritten Abschnitts ist und die mit dem ersten und den zweiten Abschnitt, die dem dritten Abschnitt benachbart sind, verbunden ist, um die Widerstandskraft gegenüber Bewegung des ersten und zweiten Abschnitts in Bezug aufeinander um den dritten Abschnitt zu verändern. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbare Widerstandsanordnung ein Widerstandsprogramm aufweist, um die Widerstandsanordnung zu steuern und so aufgebaut ist, um nur eine Widerstandskraft zu liefern, die in ihrer Größe von der Bewegungsgeschwindigkeit gegenüber der Bewegung des ersten und zweiten Abschnitts in Bezug aufeinander im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn um einen dritten Abschnitt unabhängig ist, wobei das Widerstandsprogramm die Widerstandskraft als eine Funktion des Winkels zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt verändert. Die Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet: (1) daß der erste Abschnitt entweder an das Bein oder den Schenkel angeschlossen ist oder (2) der erste Abschnitt entweder an den Oberarm oder an den Unterarm angeschlossen ist und der zweite Abschnitt entweder an den Unterarm oder Oberarm angeschlossen ist. In jedem Fall weist die Widerstandsanordnung Reibungselemente auf und das Programm steuert die Widerstandskraft, indem sie die Kraft steuert, die zwischen den Reibungselementen aufgebracht wird, wobei die Widerstandsanordnung abnehmbar an dem ersten und zweiten Abschnitt angebracht ist, wodurch sie an eine Standardschiene zu Übungszwecken anbringbar und nach der Übung entfernbar ist.
Die Reibungsanordnung wird durch die Größe des Drucks zwischen den Reibungselementen gesteuert, die einander berühren und sich in Bezug aufeinander bewegen, wenn sich die ersten und zweiten Abschnitte bewegen und die Größe des Drucks zwischen den Reibungselementen wird von dem Programm in Abhängigkeit von dem Winkel zwischen den ersten und zweiten Abschnitten gesteuert und das Programm weist erhöhte Abschnitte auf, die die Reibungselemente an bestimmten Winkelpositionen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts in Bezug aufeinander zusammenpressen.
Vorzugsweise berührt sich ein erstes Paar von Reibungselementen während der Drehung im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn zwischen den ersten und zweiten Abschnitten in Bezug aufeinander und eine andere Kombination von Reibungselementen berührt sich während der entgegengesetzten Bewegung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn der ersten und zweiten Abschnitte in Bezug aufeinander. Die Widerstandsanordnung weist einen Mikroprozessor zum Steuern der Widerstandskraft gemäß einem Programm auf und sie wirkt einer Bewegung mit einer Kraft entgegen, die von der Lage des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts abhängt. Die Widerstandsanordnung wirkt einer Bewegung mit einer Kraft entgegen, die von der Bewegungsgeschwindigkeit der ersten und zweiten Abschnitte in Bezug aufeinander unabhängig ist. Die Widerstandsanordnung weist Mittel zum Behindern der Bewegung mit einer Kraft und ohne Aufbringen von Kraft auf die Abschnitte beim Fehlen einer auf die Widerstandsanordnung aufgebrachten Kraft durch mindestens einen der beiden ersten und zweiten Abschnitte auf.
In einer Ausführung ist sowohl der erste als auch der zweite Abschnitt an einem anderen Teil einer Oberbekleidung angebracht, die zum Beispiel ein Skistiefel oder ein Wanderschuh sein kann, wobei eine gesteuerte Widerstandskraft auf den Skistiefel oder den Wanderschuh aufgebracht wird. In der bevorzugten Ausführung sind die Abschnitte nur an einer Person angebracht. Für einige Zwecke sind die ersten und zweiten Abschnitte in jeder von einer Anzahl von Ebenen in Bezug aufeinander bewegbar und unterschiedlich viel Reibung kann in unterschiedlichen Ebenen aufgebracht werden und die ersten und zweiten Abschnitte können in Bezug aufeinander geschwenkt und gedreht werden. Ein mögliches Merkmal ist in einigen Vorrichtungen ein Sensor zum Fühlen der Bewegung der ersten und zweiten Abschnitte und Rückkopplungsmittel zum Anlegen von Signalen an den Mikroprozessor. Das Programm kann durch die Signale gesteuert werden und ebenfalls können Beobachtungseinrichtungen von dem Programm gesteuert werden.
Vorzugsweise ist ein Verbinder zwischen dem dritten Abschnitt und mindestens einem der ersten und zweiten Abschnitte vorgesehen, wodurch der Bewegungswiderstand der ersten und zweiten Abschnitte in Bezug aufeinander um den dritten Abschnitt eine Winkelbewegung ist, die den Winkel zwischen den ersten und zweiten Abschnitten verändert, und wobei das Verbindungsmittel eine Bewegung zwischen dem dritten Abschnitt und dem ersten oder zweiten Abschnitt in gerader Richtung zuläßt, wodurch eine Exzenterbewegung des ersten und zweiten Abschnitts in Bezug aufeinander um ein Gelenk der Person ausgeglichen werden kann. Die Widerstandsanordnung ist zwischen einem Rahmen eines Rollstuhls und einer bewegbaren Armlehne und/oder einer Fußstütze an dem Rahmen angeschlossen, wobei der Rahmen einen Sitz trägt, wodurch ein Benutzer sitzen bleiben und sich im Rollstuhl von Ort zu Ort bewegen und mit der bewegbaren Armlehne und/oder der Fußstütze, die schwenkbar an dem Rahmen montiert ist, Übungen ausführen kann. Der Rahmen weist zumindest eine Armlehne oder eine Fußstütze auf. Zumindest ist entweder die Armlehne oder die Fußstütze um verschiedene Steuereinrichtungen in jede von zwei verschiedenen Richtungen bewegbar.
In einer anderen Ausführung ist eine erste Widerstandsanordnung zwischen einem feststehenden Ständer und einem ersten schwenkbaren Rahmenteil angeschlossen, das zur Schwenkbewegung um eine horizontale Achse an Schwenkpunkten an den Ständer angebracht ist, und ein zweiter Widerstand ist zwischen einem zweiten Rahmenteil an das erste schwenkbare Teil angeschlossen, um um eine Vertikalachse schwenkbar zu sein. Es ist ein Griff vorgesehen, durch den eine Person den zweiten schwenkbaren Rahmen zur Ausführung von Übungen in einer Anzahl von unterschiedlichen Richtungen halten kann. Ein drittes schwenkbares Teil ist zur schwenkbaren Bewegung in Bezug auf den zweiten schwenkbaren Rahmen vorgesehen, wobei der dritte schwenkbare Rahmen an den zweiten schwenkbaren Rahmen durch ein Steuermodul angeschlossen ist, um den Bewegungswiderstand zwischen dem zweiten und dritten schwenkbaren Rahmen zu steuern.
In einer noch anderen Ausführung sind Elektroden so gestaltet, daß sie in Koordination mit der Übungsanordnung arbeiten und über dem Muskel des Patienten in Gegenüberstellung zu der Übungsanordnung angebracht sind. Elektrische Einrichtungen legen eine elektrische Stimulation durch die Elektroden an den Patienten an und eine Zeitschalteinrichtung stimmt die Stimulation zeitlich ab, damit die Übungsanordnung und die Stimulationseinrichtung in Übereinstimmung arbeiten. Ein Meßsystem zum elektrischen Messen der elektrischen myotonischen Aktivität der Muskeln oder Muskelgruppen, welche die ersten und zweiten Abschnitte in Bezug aufeinander um eine Gelenkeinrichtung bewegen, ist vorgesehen, um ein Signal zu liefern, das auf eine Steuereinrichtung aufgebracht wird, wodurch die Größe des Widerstands in Abhängigkeit von einem vorprogrammierten Muster geändert werden kann. Ein Wandler und an den Wandler angeschlossene Steuersysteme verändern das Widerstandsmuster in einer Weise, die von den Signalen vom Steuersystem beeinflusst wird. Das Steuersystem verändert den Widerstand zusammen mit dem Signal von dem Wandler und mit der Position der ersten und zweiten Abschnitte in Bezug aufeinander.
Aus der vorhergehende Beschreibung ist zu erkennen, daß die Übungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung mehrere Vorteile hat, beispielsweise: (1) sie kann einen gesteuerten Widerstand gegenüber einer Bewegung in jede Richtung liefern, (2) sie kann leicht auf vorhandene Schienen gerastet werden, um ein gesteuertes Therapieprogramm ohne teure Ausrüstung zur Verfügung zu stellen, (3) sie kann einen gesteuerten und profilierten Widerstand liefern, der von der Position des Glieds abhängig ist, (4) die gesteuerten Widerstandsprogramme können auf den Einzelfall zugeschnitten und durch Einsetzen in die Übungseinrichtung gesteuert werden, (5) der Widerstand ist von der Bewegungsgeschwindigkeit unabhängig, (6) es wird keine Kraft durch die Ausrüstung auf den Benutzer aufgebracht, wenn kein Bewegungsversuch ausgeführt wird und die Kraft ist lediglich eine Reaktionskraft, und sie kann als eine Komponente hinsichtlich virtueller Realität, Muskelstimulation und Bio-Rückkopplungsausrüstung funktionieren.
Die vorher angeführten und anderen Merkmale der Erfindung sind besser aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen zu verstehen, die zeigen in
1 eine Perspektivansicht einer Übungsanordnung, die an einem Schenkel und einem Bein einer Person an einer Schiene gemäß einer Ausführung der Erfindung angebracht ist;
6 eine Explosionsansicht der Ausführung von 5;
7 eine Schnittansicht eines Teils der Ausführung von 5, geschnitten entlang den Linien 7-7 von 6;
8 eine Teil-Draufsicht eines Steuermoduls und der Befestigungseinrichtungen für das Anbringen des Steuermoduls an eine Schiene gemäß einer Ausführung der Erfindung;
9 eine teilweise geschnittene Endansicht der Befestigungseinrichtung und der Schiene von 8;
10 eine Teil-Aufrissansicht, teilweise weggebrochen, einer noch anderen Ausführung der Erfindung;
11 eine Explosions-Perspektivansicht der Ausführung von 10;
12 eine Explosions-Perspektivansicht eines Teils der Ausführung von 10 und 11, gesehen in Richtung der Linien 12-12 von 11;
13 eine Perspektivansicht eines noch anderen Teils der Ausführungen der 10 und 11, gesehen in Richtung der Linien 13-13 von 11;
14 eine Perspektivansicht eines noch anderen Teils der Ausführungen der 10 und 11, gesehen in Richtung der Linien 14-14 von 11;
15 eine Aufrissansicht, teilweise als Explosionsansicht, einer noch anderen Ausführung der Erfindung;
16 eine Explosions-Perspektivansicht der Ausführung von 15, teilweise weggebrochen und geschnitten;
17 eine Draufsicht auf einen Teil der Ausführung von 16;
18 eine Seitenansicht des Teils der Ausführungen von 15 und 16, die in der Draufsicht von 17 dargestellt sind;
19 eine Draufsicht eines anderen Teils der Ausführung der 15 und 16;
20 eine Seitenansicht des Teils der Ausführung der 15 und 16, der in 19 dargestellt ist;
21 eine Draufsicht auf einen anderen Teil der Ausführung der 15 und 16;
22 eine Seitenansicht des Teils der Ausführungen von 15 und 16, die in 21 dargestellt sind;
23 eine Draufsicht eines noch anderen Teils der Ausführungen der 15 und 16;
24 eine Seitenansicht eines Teils der Ausführung der 15 und 16, der in 23 dargestellt ist;
25 eine Draufsicht eines noch anderen Teils der Ausführungen der 15 und 16;
26 eine Seitenansicht eines Teils der Ausführungen von 15 und 16, die in 25 dargestellt sind;
27 eine teilweise Schnittansicht eines Teils der Ausführung von 15 und 16;
28 eine teilweise als Explosionsansicht dargestellte Schnitt-ansicht einer noch anderen Ausführung der Erfindung;
29 eine Explosions-Perspektivansicht der Ausführung von 28;
30 eine Draufsicht einer Programmscheibe, die in der Ausführung von 28 verwendet wird;
31 eine Seitenansicht der Programmscheibe von 30;
32 eine Draufsicht einer Hebeplatte, die Bestandteil der Ausführung von 28 ist;
33 eine Seitenansicht der Hebeplatte von 32;
34 eine Draufsicht einer Hebeplattenbasis, die in der Ausführung von 28 verwendet wird;
35 eine Seitenansicht der Hebeplatte von 34;
36 eine Schnittansicht eines Teils der Platte von 34;
37 eine Aufriss-Seitenansicht des Gehäuseteils der Ausführung von 28 von hinten;
38 eine Aufriss-Seitenansicht eines Gehäuses von 37 von rechts;
39 eine Draufsicht der Rollenleseplatte der Ausführung von 28;
40 eine Seitenansicht der Platte von 38;
41 eine Seitenansicht einer Einstellmutter, die in der Ausführung von 28 verwendet wird;
42 eine Draufsicht einer Einstellmutter von 41;
43 eine Schnittansicht von Schrauben, die in der Ausführung von 28 verwendet werden;
44 eine Aufrissansicht eines Gehäuses, das in der Ausführung von 28 verwendet wird, von hinten;
45 eine Aufriss-Seitenansicht eines Gehäuses von 44 von rechts;
46 eine vereinfachte, perspektivische Teilansicht einer Ausführung einer Schiene, die ein Zusatz zu der vorherigen Ausrüstung der 1 bis 45 ist;
47 eine Seitenansicht eines Teils der Ausführung von 46;
48 eine Ansicht eines Teils der Ausführung von 47 von oben;
49 eine Schnittansicht, geschnitten entlang den Linien 49-49 von 48;
50 eine Ansicht eines Teils der Ausführung von 48 von oben;
51 eine Schnittansicht, geschnitten entlang den Linien 51-51 von 50;
52 eine Teil-Explosions-Perspektivansicht einer noch anderen Ausführung der Erfindung;
53 eine Perspektivansicht eines Teils der Ausführung von 50;
54 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems, das in der Ausführung von 52 verwendbar ist;
55 ist ein Blockdiagramm eines Teils der Ausführung von 54;
56 eine Seitenansicht einer anderen Ausführung des Hebelarms;
57 eine teilweise Explosions-Endansicht der Ausführung von 56;
58 eine Seitenansicht eines anderen Hebels, der mit dem Hebel von 56 zusammenwirkt;
59 eine Perspektivansicht des Hebelarms von 58, gesehen in Richtung der Linien 59-59 in 58;
60 eine Draufsicht des Hebelarms von 56;
61 eine Draufsicht des Hebelarms von 58;
62 eine Seitenansicht eines bewegbaren Teils der Griffklemme von 56;
63 eine Seitenansicht des Teils der Griffklemme von 62, gesehen in Richtung der Linien 63-63;
64 eine Seitenansicht eines bewegbaren Teils der Griffklemme von 58;
65 eine Seitenansicht des Teils der Griffklemme von 64, gesehen entlang der Linie 65-65;
66 eine Perspektivansicht einer anderen Ausführung der Erfindung, die die Verwendung der Erfindung an einem Ellbogen zeigt;
67 eine Aufrissansicht eines Skistiefels, der gemäß einer Ausführung der Erfindung ausgestaltet ist;
68 eine Aufrissansicht einer anderen Ausführung des Skistiefels, der gemäß einer Ausführung der Erfindung ausgestaltet ist;
69 eine Aufrissansicht einer noch anderen Ausführung des Skistiefels, der gemäß einer Ausführung der Erfindung ausgestaltet ist;
70 eine schematische, teilweise weggebrochene Aufrissansicht einer Mehrfachebenen-Übungsvorrichtung;
71 eine Aufriss-Schnittansicht eines Gehäuses für eine Programmeinheit, die einen Bestandteil der Übungsvorrichtung von 70 bildet;
72 eine Endansicht des Gehäuses von 71;
73 eine Aufrissansicht eines Teils des Steuermoduls, der in der Ausführung der Übungsvorrichtung von 70 verwendet wird;
74 eine Endansicht eines Teils des Gehäuses des Steuermoduls von 73;
75 eine vereinfachte Endansicht eines Teils der Übungsvorrichtung von 70 in einer offenen Aufnahmeposition für ein Glied eines Übenden;
76 eine Teil-Aufrissansicht einer Übungsanordnung, welche die Mehrfachebenen-Steuereinheit von 73 verwendet;
77 eine schematische Seitenansicht einer noch anderen Ausführung der Übungsvorrichtung;
78 eine Aufrissansicht der Ausführung der Übungsvorrichtung von 77 von vorn;
79 eine vereinfachte Schnittansicht einer Ausführung eines Ein-Ebenen-Steuermoduls von der Seite;
80 eine Endansicht des Steuermoduls von 79;
81 eine noch andere Ausführung der Übungsvorrichtung unter Verwendung des Steuermoduls der 79 und 80;
82 eine Vorderansicht der Übungsvorrichtung von 81;
83 eine Ansicht eines Satzes von Übungsvorrichtungen der in den 81 und 82 dargestellten Art von oben;
84 eine Perspektivansicht einer Knieschiene, die einen elektrisch steuerbaren Modul für das Verändern des Widerstandes gegenüber einer Bewegung des Beins in Bezug auf den Schenkel darstellt;
85 eine vereinfachte Explosions-Perspektivansicht eines Teils des Steuermoduls von 84;
86 eine Perspektivansicht eines anderen Teils des Moduls von 84;
87 eine Perspektivansicht einer Übungsvorrichtung, die für die Verwendung in einem Rollstuhl angepasst ist;
88 eine Perspektivansicht einer Verbindung unter Verwendung einer Abstützung mit gesteuertem Widerstand für die Verwendung in Schneebrettern;
89 eine Perspektivansicht einer Art einer Übungsvorrichtung;
90 eine Teil-Explosions-Perspektivansicht einer Unterschenkelstütze, die in einer Ausführung der Erfindung von Nutzen ist;
91 eine Aufrissansicht eines Teils der Unterschenkelstütze von 90;
92 eine Aufrissansicht eines anderen Teils der Unterschenkelstütze von 90;
93 eine Aufrissansicht eines noch anderen Teils der Unterschenkelstütze von 90;
94 eine Aufrissansicht eines noch anderen Teils der Unterschenkelstütze von 90;
95 eine Aufrissansicht eines noch anderen Teils der Unterschenkelstütze von 90;
96 eine Aufrissansicht eines noch anderen Teils der Unterschenkelstütze von 90;
97 eine Aufrissansicht eines noch anderen Teils der Unterschenkelstütze von 90;
98 eine Teil-Aufrissansicht eines Teils eines Steuermoduls, dargestellt als an einer Schiene angebracht, um die Art und Weise der Anbringung zu erläutern;
99 ist ein Blockdiagramm eines durch einen Mikroprozessor gesteuerten Systems, das in einer Ausführung der Erfindung von Nutzen ist;
100 ist ein Flußdiagramm, das bei der praktischen Ausführung der Erfindung von Nutzen ist;
101 ist ein anderes Flußdiagramm, das bei der praktischen Ausführung der Erfindung von Nutzen ist;
102 ist ein noch anderes Flußdiagramm, das bei der praktischen Ausführung der Erfindung von Nutzen ist;
103 ist ein anderes Flußdiagramm, das bei der praktischen Ausführung der Erfindung von Nutzen ist;
104 ist ein anderes Flußdiagramm, das bei der praktischen Ausführung der Erfindung von Nutzen ist;
105 eine Perspektivansicht, die eine andere Ausführung der Erfindung zeigt; und
106 eine schematische Skizze, welche die mögliche Anordnung von Elektroden für die Verwendung in einer Ausführung der Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung
In 1 ist eine Teil-Perspektivansicht, teilweise als Explosionsansicht dargestellt, einer Übungsanordnung 10 gezeigt, die an einem Glied 12 montiert ist. Die Übungsanordnung 10 weist ein Gliedschienenteil 14 und auf jeder Seite des Gliedschienenteils 14 erste und zweite Übungsmodule 16A und 16B auf (in 1 ist nur 16A dargestellt). In der bevorzugten Ausführung ist die Gliedschiene 14 eine Standardschiene, die für sich kein Bestandteil der Erfindung ist, ausgenommen insofern, daß sie mit einem Übungsmodul oder mit mehreren Übungsmodulen zusammenwirkt, beispielsweise den Übungsmodulen 16A und 16B.
Die abnehmbaren Übungsmodule 16A und 16B sind an einem Gliedschienenteil 14 angebracht, das im vorliegenden Fall eine Bein- und Schenkelschiene ist, um den Widerstand zu steuern, der für das Glied 12 benötigt wird, damit das Schienenteil 14 eine be grenzte Bewegung um ein Knie ausführt. In der bevorzugten Ausführung wird der Widerstand gegenüber der Bewegung durch Reibungswiderstand bereitgestellt.
Die Gliedschiene 14 weist eine erste Stützeinrichtung 20, eine zweite Stützeinrichtung 22 und zwei Schwenkgelenke 24A und 24B auf (in 1 ist nur 24A dargestellt), wobei die erste Stützeinrichtung am Schenkel und die zweite Stützeinrichtung am Bein einer Person befestigt ist. Jede der beiden Seiten (Schienen) der ersten Stützeinrichtung ist mit einer entsprechenden der beiden Seiten der zweiten Stützeinrichtung durch ein anderes der beiden Schwenkgelenke 24A und 24B verbunden, um so in der Lage zu sein, unter Steuerung durch die Kniemuskeln eine beschränkte Bewegung auszuführen.
Das Übungsmodul 16A weist eine Steueranordnung 30A, eine erste Hebelanordnung 32A und eine zweite Hebelanordnung 34A auf. Die ersten und zweiten Hebelanordnungen 32A und 34A sind an den gegenüberliegenden Seiten der Steueranordnung 30A befestigt, wobei die erste Hebelanordnung 32A dazu ausgestaltet ist, an er ersten Stützeinrichtung 20 befestigt zu werden, um sich mit dem Schenkel der Person zu bewegen und die zweite Hebelanordnung dazu ausgestaltet ist, an der zweiten Stützeinrichtung 22 befestigt zu werden, um sich mit dem Bein der Person zu bewegen. Weil die Übungsmodule 16A und 16B im Wesentlichen identisch sind und die Hebelanordnungen 32A und 34A im Wesentlichen identisch sind, werden hierin nur das Übungsmodul 16A und nur die Anordnung 34A beschrieben.
Die Anordnung 34A weist ein erstes fest angebrachtes Element 33A, ein zweites einrastbares Element 35A, ein erstes Befestigungselement 37A und ein zweites Befestigungselement 39A auf. Das befestigte Element 33A ist dauerhaft an einem Teil des Steuermoduls 30A befestigt und weist einen offenen Teil auf, der dazu ausgestaltet ist, ein Schienenelement der unteren Stützeinrichtung 22 in eine Nut darin aufzunehmen und das zweite Anbauteil 35A wird mittels der Befestigungselemente 37A und 39A, die durch beide Elemente 33A und 35A verlaufen, über die gegenüberliegende Seite des Schienenelements angeordnet, um sie zusammenzuhalten.
Bei dieser Anordnung können die fest angebrachten Elemente der ersten und zweiten Hebelanordnungen über entsprechende Teile einer anderen der Stützeinrichtungen 20 und 22 gleiten, wobei sich das Steuermodul 30A über dem Gelenk 24A befindet. Das Anbauteil, beispielsweise 35A und sein entsprechendes Teil an dem Hebel bei 32A, können dann über die entgegengesetzte Seite gleiten und durch Befestigungselemente, beispielsweise 37A und 39A, an dem feststehenden Element 33A befestigt werden, um die Hebelarme an den entsprechenden Teilen der Stützeinrichtungen 20 und 22 zu halten. Die Befestigungselemente 37A und 39A können Bolzen, Schrauben, Einraststifte und andere geeignete Befestigungselemente sein.
Die Steueranordnung 30A weist Widerstandskraftelemente auf, beispielsweise Reibscheiben, die in 1 nicht dargestellt sind, und in der Ausführung von 1 eine Einstellscheibe für die Eichung 41 auf, die auf verschiedene Größen des Widerstands einstellbar ist. Die Hebelanordnungen 32A und 34A sind an verschiedenen sich bewegenden Teilen der Steueranordnung 30A befestigt und sind in Bezug aufeinander nur mit der programmierten Größe der Kraft bewegbar, so daß das Übungsmodul 16A die Kraft steuern kann, gegen die das Knie durch den Patienten angelenkt wird.
Bei dieser Anordnung steuert die Steueranordnung 30A die Bewegung der ersten und zweiten Hebelanordnungen, welche wiederum die Größe der Kraft steuern, die für die Kniemuskeln einer Person erforderlich ist, um das Bein in Bezug auf den Schenkel zu bewegen. Die beiden Steuermodule 16A und 16B können leicht an ihren Platz an der Schiene eingerastet werden und der Patient kann die Übung unter Befolgung eines geeigneten Ablaufplans ausführen. Die Größe des Widerstands in dem Steuermodul kann durch den behandelnden Arzt in dem Steuermodul in einer Art und Weise eingestellt werden, die hierin noch beschrieben wird.
In 2 ist eine Perspektivansicht der Übungsanordnung 10 mit dem Gliedschienenteil und den abnehmbaren Übungsmodulen 16A und 16B gezeigt, die in Explosionsdarstellung dargestellt sind, um eine rechte Beinschiene zu zeigen, welche erste und zweite Schwenkgelenke 24A und 24B im Wesentlichen parallel zueinander und dazu ausgestaltet, an gegenüberliegenden Seiten eines Knies positioniert zu werden, aufweist, von denen jedes mit einem entsprechenden der Übungsmodule 16A und 16B zusammenwirkt. Die Schwenkgelenke 24A und 24B verbinden jeweils ein anderes der beiden parallelen Schenkelschienenelemente 26A und 26B mit einem entsprechenden Paar von Beinschienenelementen 28A und 28B.
An dem äußeren Schwenkgelenk 24A befindet sich das Steuermodul 30A über diesem, die erste Hebelanordnung 32A ist zur Bewegung mit dem Schenkelschienenelement 26A befestigt und die zweite Hebelanordnung 34A ist an dem Beinschienenelement 28A eingerastet. Die Schienenelemente sind durch eine weiche Rahmenstruktur und Gurte, die um das Bein fest angezogen sind, verbunden, so dass sie sich entsprechend mit den Schenkel- und Beinknochen bewegen. Die Schwenkgelenke weisen eine positionierbare Platte 27A auf (in 2 nicht dargestellt), die in Bezug auf eine Basis Stifte aufweist, beispielsweise 29A (in 2 nicht dargestellt), die in ihr angeordnet sind, um den maximalen Bewegungsbereich der Schiene sowohl bei Streckung als auch bei Beugung einzustellen.
Die Schiene selbst ist dazu bestimmt bei normalem Gebrauch die Bewegung des Schenkels zu steuern, um das vordere Kreuzband gegen übermäßige Verdrehung oder Dehnung zu schützen. Die Übungsanordnung kann periodisch an ihren Platz eingerastet, und der Muskel therapeutisch gemäß einem gesteuerten Programm trainiert werden. Das Programm wird von einem Arzt oder von einem Physiotherapeuten aufgestellt. Das Übungsprogramm kann jedoch von dem Patienten leicht mehrmals am Tag in Übereinstimmung mit einem vorgeschriebenen Plan ausgeführt werden. Die Größe der Reibung kann eingestellt werden, um einen Unterschied bei Streckung und Beugung des Beins zu haben und bei einigen Ausführungen kann ein Kraftprofil in die Vorrichtung programmiert werden, um mit der gewünschten, für die Übung erforderlichen Kraft übereinzustimmen. Das Programm und die Reibung müssen natürlich in den beiden Übungsmodulen 16A und 16B gleich eingestellt sein.
Wie in 2 dargestellt, weist das feststehende Teil, beispielsweise 33A, des Hebels 34A eine große Öffnung auf, um die Schienenelemente von vielen unterschiedlichen Knieschienenmodellen lose aufzunehmen. Um eine enge Passung zu erhalten, können die Rastelemente 35A verschiedene Größen aufweisen und innen an die oberen und unteren Abschnitte der feststehenden Elemente passen, so daß es einem Kunststoffstützelement ermöglicht wird, den losen Raum auszufüllen und einen Standardübungsmodul mit einer Anzahl von unterschiedlichen Schienen zu verwenden.
In Gebrauch kann das Steuermodul 30A eingestellt werden, eine programmierte Größe des Widerstands zwischen den beiden Hebelarmen 32A und 34A zu liefern, um während des Übens eine programmierte Größe der Widerstandskraft gegenüber der Bewegung bereitzustellen. Um den programmierten Widerstand zu wählen, weist das Steuermodul 30A eine richtungsempfindliche Wähleinrichtung für den Widerstandsmodus auf, die ein Widerstandsprogramm wählt, wenn der erste und der zweite Hebel zusammen bewegt werden, zum Beispiel durch das Beugen des Knies, und die ein anderes Widerstandsprogramm wählt, wenn das Bein gestreckt wird, wodurch bewirkt wird, dass sich die Hebel in die andere Richtung bewegen. In der bevorzugten Ausführung wählt eine richtungsempfindliche Wähleinrichtung für den Widerstandsmodus ein Reibungswi derstandsprogramm, wenn sich die Hebel in die eine Richtung bewegen und ein anderes Reibungswiderstandsprogramm, wenn sich die Hebel in die andere Richtung bewegen.
In einigen Ausführungen sind die beiden Übungsmodule 16A und 16B jeweils an der Schiene und nicht aneinander befestigt. Die Kraft an den gegenüberliegenden Seiten der Schiene wird durch Gurte an der Schiene selbst ausgeglichen. In anderen Ausführungen können jedoch die beiden Module durch ein starres Element verbunden sein oder die Schiene kann ein starres Element, das ein hierin nachfolgend noch beschriebener Schienbeinstützgurt ist, aufweisen, um die beiden Seiten miteinander zu verbinden, um eine ungleiche Kraft an den beiden Seiten des Glieds zu verhindern, die eine schädliche Torsion hervorrufen kann. Ein solches starres Element ist so ausgestaltet, daß es in Öffnungen an der Hebelanordnung 34A und 34B einrasten kann. Es können Mehrfachverbinder verwendet werden, wenn es erforderlich ist und die Verbindung kann mit den Hebelarmen 32A und 32B oder mit der Schiene selbst erfolgen.
In 3 ist eine Ausführung des Steuermoduls 30A, verbunden mit den Hebelanordnungen 32A und 34A, dargestellt. Dieses Modul ist mit bestimmten Modifikationen einem Hand-Übungsgerät nachgestaltet. Das Hand-Übungsgerät ist in dem US-Patent Nr. 4,869,492 offenbart und seine Offenbarung ist durch Bezugnahme hierin einbezogen.
Diese Übungsvorrichtung weist Mittel zum Befestigen der Hebelanordnungen an einer Gelenkschiene auf, um den Widerstand gegenüber dem Beugen des geschienten Glieds um ein Gelenk in der im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschriebenen Art und Weise zu steuern. Die Mittel zum Steuern des Widerstands sind abnehmbar an einer Standardschiene anbringbar und sie können ein Mechanismus sein, der für eine freie Bewegung in eine Richtung freigegeben ist, der sich jedoch nur mit Widerstand entgegen Kraft in die andere Richtung bewegen kann oder der einen gesteuerten Widerstand oder eine gesteuerte Kraft in eine oder in beiden Richtungen liefern kann. Allgemein sind Bewegungsbeschränkungen vorgesehen. Das Gliedgelenk kann eine im Fachgebiet einfach zentrierte Schiene oder eine mehrfach zentrierte Schiene sein. Wenn es jedoch eine mehrfach zentrierte Schiene ist, muß der Schwenkpunkt des Übungsmoduls mehrfach zentriert sein. Jeder der bekannten Mechanismen zum Bilden von mehrfach zentrierten Schwenkpunkten kann verwendet werden.
In der Ausführung von 3 weist das Steuermodul 30A einen Einweg-Mechanismus oder Ratschenmechanismus auf, der im Wesentlichen keinen Widerstand in einer Bewegungsrichtung des Gelenks liefern kann, der jedoch in der anderen Richtung mit Kraftelementen, beispielsweise Reibungselementen, eingreift, um einen gesteuerten Widerstand zu liefern. Wenn auch in 3 Reibungselemente verwendet werden, um einer Kraft entgegenzuwirken, können auch andere Bewegungswiderstandsvorrichtungen verwendet werden, beispielsweise Federn, dehnbare Elemente oder pneumatische Zylinder oder Ähnliches. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung der Größe der Kraft durch Reibungselemente und Druckelemente, die zusammenwirken um Reibungskraft der Bewegung entgegenzusetzen. Die Verwendung von Reibungselementen wird wegen der leichten Einstellung der der Bewegung entgegenwirkenden Kraft durch Einstellen des Drucks zwischen Reibungsflächen bevorzugt.
In der vorliegenden Ausführung ist ein konstanter Ein-Ebenen Bewegungsbereich in eine Richtung mit vorprogrammierten geschwindigkeitsunabhängigem Widerstand vorgesehen. Unter Verwendung einer Einwegkupplung oder eines Rastmechanismus kann die vorliegende Ausführung einen vorher eingestellten Widerstand der Bewegung in eine oder zwei mögliche Richtungen entgegensetzen, wobei der gesamte Widerstand in der Gegenrichtung zu dem programmierten Widerstand eliminiert ist. Der Gesamtwiderstand ist variabel, wird vor dem Gebrauch voreingestellt und bleibt als Voreinstellung über den gesamten Bewegungsbereich in eine der beiden gewählten Richtungen von der Bewegungsgeschwindigkeit unbeeinflusst. Wenn keine Bewegung vorhanden ist oder kein Versuch zum Bewegen unternommen wird, ist kein Widerstand vorhanden. Die relativ geringe Größe des Systems erlaubt es, den Widerstand über das Gelenk durch ein herkömmliches Schienensystem aufzubringen.
Anders als isotonische Widerstandssysteme erzeugt die vorliegende Ausführung Widerstand, der sofort eliminiert wird, wenn die Bewegung aufhört, wodurch ein sicheres Übungssystem geschaffen wird, und, obwohl isokinetische Systeme diese gleiche Sicherheit bieten, weil sie sich an den Widerstand anpassende Maschinen sind, die einen Motor mit variablem Drehmoment oder mit veränderlichem hydraulischen/pneumatischen Druck verwenden, beeinflußt die Bewegungsgeschwindigkeit die Größe des auf den Benutzer aufgebrachten Widerstands, anders als bei der vorliegenden Ausführung, bei der die Bewegungsgeschwindigkeit keinen Einfluß auf den voreingestellten Widerstand hat. Für den Patienten bedeutet das, daß er oder sie keine Schmerzen erleiden oder Schwäche überwinden muss, wenn eine vorgeschriebene Aufgabe verlangsamt wird, weil das Verlangsamen der Bewegungsgeschwindigkeit, um den Widerstand gegenüber den nachteiligsten Teilen des Bewegungsbereichs zu verringern, tatsächlich die Effektivität des Programms verringert, das speziell dazu entworfen wurde, um diese nachteiligsten Teile zu stärken.
Darüber hinaus kann durch die vorliegende Vorrichtung erzeugter Widerstand auf eine Richtung zu einer Zeit beschränkt werden. Bei der klinischen Gymnastik erlaubt das nun einem Patienten, der sich von einer Kniebandverletzung erholt, daß er früher üben kann, weil er jetzt sicher und korrekt nur während der Beugebewegungen üben kann (das kann sicher 2 bis 3 Wochen nach der Operation sein) und nicht während Streckbewegungen (was bis zu sechs Wochen nach der Operation unsicher sein kann).
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Vorrichtung ist ihre relativ geringe Größe. Bei Hinzufügen einer Befestigungsanordnung erlaubt es, daß der Kliniker die erste Gelegenheit ergreifen kann, um durch herkömmliches Schienen Widerstand auf ein Gelenk aufzubringen. Das ermöglicht es dem Klinker, den Patienten an sichere Muster von geeignetem Widerstand in seinem eigenen Heim und außerhalb der medizinischen Fürsorge zu gewöhnen und es für ihn leichter zu machen. Das Aufbringen von Widerstand in dieser Art und Weise dient auch zur Weiterentwicklung der neuromuskulären Koordinierung und der antagonistischen und Hilfsmuskeln. Das ist deswegen so, weil das Aufbringen des Widerstands auf den Patienten in einer geschlossenen kinetischen Kettenaktivität (die Widerstandsvorrichtung ist an dem Patienten angebracht) im Gegensatz zu einer offenen kinetischen Kettenaktivität (die Widerstandvorrichtung ist am Fußboden angebracht) erfolgt.
In der Ausführung von 3 weist das Steuermodul 30A eine Rastanordnung 130, eine erste Reibungsanordnung 132, eine zweite Reibungsanordnung 134 und eine Druckeinstellanordnung 136 auf. Die Rastanordnung 130 und die ersten und zweiten Reibungseinheiten 132 und 134 setzen der Bewegung des Glieds in eine Richtung Widerstand entgegen und die Rastanordnung erlaubt die Drehung praktisch ohne Widerstand gegenüber der Bewegung des Glieds in die andere Richtung.
Zu diesem Zweck weisen die Reibungseinheiten 132 und 134 vier Metallflächen auf, die zwei Reibscheiben zusammendrücken, wobei sich zwei der Metallflächen mit einem Griff und zwei mit dem anderen Griff bewegen. Jede der beiden Reibscheiben befindet sich zwischen einem anderen Paar von Metallflächen, wobei eine Metallscheibe jedes Paars von Metallscheiben eine Sandwichanordnung mit einer Reibscheibe, die sich mit einem Griff bewegt und mit der anderen Metallscheibe bildet, die sich mit dem anderen Griff bewegt. Diese Metallscheiben sind in der Ausführung von
3 vier Metall-Ringscheiben wobei sie jedoch auch zwei Ringscheiben und die Oberflächen eines Teils der Griff 34A sein könnten.
Um eine leichte Bewegung der ersten und zweiten Hebelanordnungen 32A und 34A in eine Richtung zu gestatten, weist die Rastanordnung 130 ein Rastrad 142, eine Achse 144 und eine geformte Sperrklinke 107 in der Öffnung 101 auf. Die Achse 144 weist an einem Ende einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 150 und an dem anderen Ende ein Rastrad 142 auf. Eine zylindrische Nabe 147 und ein rechteckiger Verriegelungsvorsprung 145 werden durch eine Stellschraube 152 darauf gehalten. Ein Ring 148 paßt über die zylindrische Nabe 147. Die Sperrklinke 107 ist dauerhaft in der Öffnung 101 angebracht, wo sie sich in das Rastloch 103 in Kontakt mit dem Rastrad 142 erstreckt, so daß die Achse 144 in eine Richtung im Rastloch 103 frei drehbar, jedoch nicht in die andere Richtung, wodurch es der Reibscheibe 164 gestattet ist, sich frei in eine Richtung, jedoch nicht in die andere Richtung zu bewegen. Ein Stift 109 hält die Sperrklinke 107 an ihrem Platz.
Um eine einstellbare Größe der Reibung zu liefern, die der Bewegung der beiden Hebelanordnungen in eine Richtung entgegenwirkt, während sie für die Bewegung in die andere Richtung freigegeben ist, weist die erste Reibungsanordnung 132 erste und zweite Metallringscheiben 160 und 162 an jeder Seite einer Lederreibscheibe 164 auf. Die Metallringscheibe 160, die Lederreibscheibe 164 und die Metallringscheibe 162 sind ringförmig ausgestaltet. Die Metallringscheibe 162 weist eine zentrale quadratische Öffnung auf, die mit einer zentralen zylindrischen Öffnung in der Lederreibscheibe 164 und mit der zentralen zylindrischen Öffnung 140 an der zweiten Griffanordnung 34A ausgerichtet ist.
Der Schaft 144 der Rastanordnung 130 ist so positioniert, daß er durch alle Öffnungen paßt und aufweist: (1) eine quadratische Nabe 145, die mit der quadratischen Öffnung in der Ringscheibe 162 der ersten Reibungsanordnung 132 übereinstimmt, so daß die Metallringscheibe 162 sich mit dem Schaft 144 dreht und gegen eine Seite der zentralen Reibscheibe anliegt, und (2) einen abgeflachten Abschnitt 151 am Ende des Schafts, welcher mit den flachen Seiten in der Ringscheibe 172 der zweiten Reibungsanordnung 134 eingreift, so daß sich die Ringscheibe 172 mit dem Schaft 144 dreht. Die Ringscheiben 160 und 170 an den anderen Seiten der Reibscheiben 164 und 174 drehen sich mit dem Griffabschnitt 34A. Bei dieser Anordnung sind die ersten und zweiten Reibungseinheiten 132 und 134 dazu angepaßt, eine gesteuerte Kraft zu erfordern, um die ersten und zweiten Hebel 32A und 34A in Bezug aufeinander zu bewegen.
Um den Druck und somit die Reibungskraft, gegen die die ersten und zweiten Hebelanordnungen 32A und 34A zusammengezogen werden, einzustellen, weist der Druckeinstellabschnitt 136 ein Endelement 176 mit einer Öffnung mit Innengewinde auf, das ausgerichtet ist, um auf den Gewindeabschnitt 150 der Achse 144 geschraubt zu werden und somit den Druck der ersten und zweiten Reibungseinheiten 132 und 134 gegen die Reibungsflächen der zweiten Griffanordnung 34A und die zentralen Reibscheiben 164 und 174 zu steuern. Eine Öffnung 180 ist vorgesehen, durch die ein Schaft zum Anziehen eingesetzt werden kann. Mit dieser Anordnung kann der Druck durch den Benutzer leicht eingestellt und freigegeben werden.
Wenn die Rastanordnung nicht vorhanden wäre, so daß sich der Schaft 144 mit der Hebelanordnung 32A in beide Richtungen dreht, würde Widerstand in beide Richtungen vorhanden sein. Weiterhin kann positive oder negative Kraft durch äußere Federn anstatt durch Reibscheiben, indem die Federn durch Reibscheiben ersetzt werden, wie es in 4 dargestellt ist, geliefert werden.
Wie am besten in 4 dargestellt ist, sind die Ringscheiben 162A und 160A im Wesentlichen mit den Ringscheiben 162 und 160 in 3 identisch und sie können in der gleichen Art und Weise auf dem Schaft 144 befestigt werden. Anstatt der Reibscheibe 164 zwischen ihnen ist jedoch ein Zylinder 161 an einer Seite der Scheibe 162 durch einen Drehzapfen 163 befestigt, der in seinem Inneren eine Druckfeder aufweist, die dazu ausgestaltet ist, einen Kolben 167 zu befestigen. Die Kolbenstange ist durch einen Drehzapfen 169, der in den Zylinder 161 paßt, an einer Seite der Ringscheibe 160A befestigt, die der entsprechenden Seite der Ringscheibe 162 zugewandt ist, so daß umfangsmäßig Druckkraft zwischen den Scheiben 162A und 164A ausgeübt wird, die der Bewegung entgegenwirkt.
Bei dieser Anordnung kann der Kolben die Reibscheibe ersetzen, die in der Ausführung von 3 verwendet wird, um der Bewegung einen vorbestimmten Widerstand entgegenzusetzen. Die Lage des Kolbens kann so gewählt werden, daß eine Kraft in jede Richtung in Bezug auf die beiden Ringscheiben bereitgestellt wird und daß der Kolben mit anderen, der Kraft Widerstand entgegensetzenden Vorrichtungen verwendet werden kann und mit anderen Kolben des gleichen Typs verwendet werden kann. Gleichermaßen kann der Zylinder 161 ein pneumatischer Zylinder sein, so daß dem Zurückziehen des Kolbens entgegen dem entweichenden Druck der entweichenden Luft Widerstand entgegengesetzt und somit eine Wirkung erzielt wird, die der Wirkung der Reibscheibe gleicht. Gleichermaßen kann eine Torsionsfeder anstatt der Reibscheibe 164 verwendet werden. Es gibt noch andere Mechanismen, die verwendet werden können, um eine Reibscheibe zu ersetzen, um Widerstand der Bewegung gegenüber zu liefern oder, in einigen Fällen, um eine positive Kraft zu liefern, die eine Bewegung in eine oder in die andere Richtung zwingt oder eine einem normalen Anfangs- und Reibungswiderstand des Steuermoduls und der Schiene entgegenzuwirken.
In 5 ist eine Teil-Aufrissansicht von der Seite, teilweise geschnitten, einer anderen Ausführung 16C des abnehmbaren Übungsmoduls mit einem Steuermodul 30C und den ersten und zweiten Hebelanordnung 32C und 34C verbunden mit dem Steuermodul dargestellt. Wie aus dieser Ansicht zu erkennen ist, weist das Steuermodul 30C einen oberen Abschnitt 40C, der mit der ersten Hebelanordnung 32C verbunden ist, einen unteren Abschnitt 42C, der mit der zweiten Hebelanordnung 34C verbunden ist und einen Verbindungsabschnitt 44C auf, welcher den oberen oder äußeren Abschnitt mit dem unteren Abschnitt verbindet.
Die oberen und unteren Abschnitte 40C und 42C des Steuermoduls 30C steuern die Reibung zwischen den ersten und zweiten Hebelanordnungen 32C und 34C in Zusammenwirken mit dem Verbindungsabschnitt 44C, so daß die Reibung zwischen den ersten und zweiten Hebelanordnungen in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung und der Lage der beiden Hebelanordnungen in Bezug zueinander verändert werden kann, wenn sie sich in Bezug aufeinander bewegen.
Die erste Hebelanordnung 32C weist einen ersten Arm 50C auf, der dazu angepaßt ist, mit einer ersten Klemmanordnung verbunden zu werden und die zweite Hebelanordnung 34C weist einen zweiten Arm 54C auf, der dazu angepaßt ist, mit einer zweiten Klemmanordnung verbunden zu werden. Die erste Klemmanordnung ist zum Beispiel in der Lage bequem und schnell an einer Schenkelschiene zur Bewegung mit dieser befestigt zu werden und die zweite Klemmanordnung ist dazu angepaßt, schnell und leicht an einer Beinschiene zur Bewegung mit dieser befestigt zu werden, wie es in Verbindung mit 1 und 2 erläutert ist. Bei dieser Anordnung können das Steuermodul und die ersten und zweiten Hebelanordnungen durch einen Patienten schnell an ihrem Platz an einer verschlissenen Knieschiene eingerastet werden, so daß der Patient dort, wo er sich befindet, üben und dann die abnehmbare Übungsanordnung abnehmen kann, während er die Knieschiene für das normale Abstützen an ihrem Platz weiter trägt.
Die Antriebselemente der schräggestellten Eingriffsbasis 66C und 64C und die angetriebenen Elemente der Eingriffsabschrägung 71C und 73C enthalten Abschrägungen, die nach außen schieben oder nach innen zurückfallen lassen. In Abhängigkeit von der Drehrichtung rufen diese Elemente Widerstand hervor oder schalten ihn ab. In der Ausführung von 5 ist ein Hebelarm zur Drehung mit der Schraube oder Welle 74C in jeder der unteren Abschnitte angebracht und in der entgegengesetzten Richtung ist der Hebel nicht zur Drehung mit der Welle 74C angebracht.
Bei dieser Anordnung liefern beide Reibscheiben Reibung bei entweder Strecken oder Beugen, je nachdem wie es gewählt ist, und sie eliminieren dann die Reibung in der zu der gewählten Richtung entgegengesetzten Richtung. Wenn eine Gesamtreibungseinstellung eingeschaltet wird, indem eine Bewegung in diese gewählte Richtung erfolgt, verändert eine Programmscheibe, beispielsweise eine Scheibe 90C, in Verbindung mit einer Programmlesescheibe 80C den Gesamtwiderstand über den Bewegungsbereich.
Das Steuermodul 30C ist dazu ausgestaltet, programmierte Reibscheiben, beispielsweise 90C, zu verwenden, die verschiedene Bewegungsbereichsprogramme des Widerstands gegenüber einer Bewegung in Abhängigkeit von der Lage der Hebelarme 50C und 54C in Bezug aufeinander anbieten. Allgemein wird in der vorliegenden Beschreibung eine Bewegung in eine Richtung, die einen spitzeren Winkel zwischen den Hebelarmen bildet, als Beugen bezeichnet und eine Bewegung in eine Richtung, die einen stumpferen Winkel zwischen den Hebelarmen bildet, wird als Strecken bezeichnet.
Um Widerstand gegenüber Bewegung in jede von zwei Richtungen zu liefern, wobei sich der Widerstand gemäß der Bewegungsrichtung voneinander unterscheidet, weist der obere Abschnitt ein erstes ringförmiges Reibungselement 60C, der untere Abschnitt ein zweites ringförmiges Reibungselement 62C, der obere Abschnitt eine erste Verriegelungsplatte 65C, die sich mit der Welle 74C be wegt, jedoch nicht an ihr befestigt ist, und der untere Abschnitt eine Verriegelungsplatte 67C auf, die sich mit der Welle 74C bewegt, jedoch nicht an ihr befestigt ist. Zwischen den Griffen 50C und 54C befindet sich ein Programmleser 80C mit ersten, zweiten und dritten Leserollen 82C, 84C und 86C, die einen kreisförmigen Weg bilden und mit einer Programmscheibe 90C zusammenpassen, die eine gleiche Anzahl von erhöhten, geneigten oder gekrümmten Rampenflächen 91C, 93C und 95C enthält, auf welchen sich die Rollen bewegen. Die Programmscheiben und der Programmleser sind mittels Gewindebolzen, beispielsweise solchen, wie sie bei 92C, 94C, 96C und 98C dargestellt sind, jeweils an den oberen und unteren Abschnitten befestigt.
Um die oberen und unteren Abschnitte zusammenzuhalten, weist der Verbindungsabschnitt 44C eine zentrale Welle 74C auf, die an einem Ende mit Gewinde versehen ist, um einen unteren Bolzenkopf 77C und einen Arm aufzunehmen der an der oberen Platte 70c angebracht ist. Das erlaubt es, daß der obere Abschnitt 40C und der untere Abschnitt 42C zusammengedrückt werden. Ein Meßgerät in der Mutter kann verwendet werden, um den Druck festzustellen, mit dem die Abschnitte zusammengehalten werden und dieser Druck bestimmt die Reibungskraft, die erforderlich ist, um die ersten und zweiten Hebelanordnungen in Bezug aufeinander zu bewegen.
Bei dieser Anordnung werden, wenn die ersten und zweiten Hebelanordnungen bewegt werden, um einen immer spitzer werdenden Winkel zu bilden, die Programmscheiben, beispielsweise 82C, 84C und 88, an den Seiten der Programmleserrampen 95C, 91C und 93C an der Hebeplatte 90C nach oben bewegt, um den Widerstand über den Bewegungsbereich zu verändern, wenn Reibung eingeschaltet wird.
In 6 ist eine Explosions-Perspektivansicht des Steuermoduls 30C dargestellt, welche die im Allgemeinen zylindrischen oberen und unteren Abschnitte 40C bzw. 42C mit dem oberen Hebelarm 50C in dem oberen Abschnitt 40C und dem unteren Hebelarm 54C in dem unteren Abschnitt 42C zeigt, um so Beugen und Strecken des Beins oder eines anderen Körperteils zu gestatten, um die Hebelarme in Bezug aufeinander zu bewegen. Der Gewindebolzen 74C verläuft durch eine zentrale Öffnung, die sich durch jede der Einheiten 40C und 42C erstreckt.
Wie am besten in dieser Ansicht dargestellt, wirken die Programmrampen 91C, 93C und 95C mit den Rollen (in 6 nicht dargestellt) an der anderen Unterseite der Platte 88 zusammen, um den Widerstandsbereich in der eingeschalteten Richtung zu verändern.
Allgemein sind die Reibungselemente 60C und 62C als Ringscheiben aus Polyurethan oder aus einem äquivalenten Material geformt. Sie können jedoch jede andere Form annehmen. Die Reibscheibe 60C ist zwischen der Verriegelungsplatte 65C und dem Eingriffsrampenschieber 71C und die Reibscheibe 62C zwischen der Verriegelungsplatte 67C und dem Eingriffsrampenschieber 73c eingeklemmt.
In 7 ist eine Schnittansicht, geschnitten entlang der Linie 7-7 von 6, dargestellt, um die Art der Programmleser (Rollen) 62C, 64C und 66C zu erläutern, und sie zeigt deren radiale Ausrichtung, um mit den Bewegungsbereichswiderstandprogrammrampen 91C, 93C und 95C von 6 einzugreifen. Das Positionieren der Programmleser liefert das Gleichgewicht in der Schubkraft axial zu dem Bolzen 74C und steuert somit besser die Reibung.
In den Ausführung gemäß 5 bis 7 ist ein variabler Bewegungsbereich in einer Ebene und einer Richtung mit vorprogrammiertem, von der Geschwindigkeit unabhängigem Widerstand vorgesehen. Sie weist ein Rampeneingriffssystem anstatt einer Einwegkupplung oder einer Ratscheneinrichtung auf. Das bietet die Möglichkeit, den Widerstand über den Bewegungsbereich in der gewählten Bewegungsrichtung zu verändern und den Widerstand allmählich und nicht auf einmal zu einzuschalten. Diese Vorrichtung stellt auch ein künstliches Reibelement anstatt des Lederelements bereit, um einen stufenlosen, genauen Widerstand zu erzeugen.
Die Verwendung eines Rampeneingriffssystems anstatt einer Einwegkupplung oder eines Ratschenmechanismus gestattet das Programmieren des Widerstands, um diesen über den Bewegungsbereich in eine Richtung zu verändern, während in die andere Richtung der gesamte Widerstand eliminiert wird. Das ermöglicht es dem Kliniker die größten Kraftdefizite im Bewegungsbereich des Patienten zu isolieren und dann einen geeigneten verträglichen Widerstand auf die isolierten Schwachbereiche in einer „sicheren„ Art und in der Wohnung des Patienten aufzubringen. Weiterhin erlaubt das dem Patienten, sich schneller an die Widerstandskräfte anzupassen, die in schwächeren Gradbereichen des Bewegungsbereichs aufgebracht werden. Weiterhin kann der Kliniker nun wegen der Möglichkeit, in der Lage zu sein, einen variierten Bewegungswiderstandsbereich über die Gelenke durch Schienen aufzubringen, ein spezielles Bewegungsbereichsprogramm für den Nutzer aufstellen, das unvereinbare Kräfte, die verschiedenen Benutzern auf Grund der unterschiedlichen Gliedlänge gegenüber Gelenkwinkelveränderungen angelegt werden, eliminiert.
Die Eingriffsrampen erlauben es dem Benutzer weiterhin vorsichtig in den voreingestellten Widerstand hineinzukommen, um einen plötzlichen Ruck zu vermeiden. Bei der klinischen Einstellung bedeutet das weniger Gefahr für das Verletzen operativ reparierter oder rekonstruierter Gelenkstrukturen.
Das System stellt ein künstliches Reibungsmaterial anstatt Leder bereit, das eine bessere Toleranz einhalten kann und somit ein unerwünschtes Abweichen von dem voreingestellten Widerstandsprogramm ausschließt. Das bedeutet für den Patienten, daß stetig seine Leistungsfähigkeit von Tag zu Tag ohne Störungen durch Unzuverlässigkeit eingeschätzt werden kann.
In 8 ist das Modul 30 angeschlossen an eine Ausführung der Klemmelemente 32 und 34 dargestellt, aufweisend eine Wählscheibe 31 zum Einstellen der Kraft, welche der Bewegung entgegenwirkt und bewegbar an der mittleren Mutter 74C (in 8 nicht dargestellt), so daß die Muttern angezogen werden können, um einen Nullpunkt einzustellen und der Zeiger der Wählscheibe 33 auf eine Anzeigemarkierung für die Nulleinstellung gesetzt wird. Nach diesen Einstellungen liefert eine Bewegung der Mutter, um weniger Druck zu liefern, eine Anzeige der Größe des Drucks oder des Widerstands, die aufzubringen sind, an den Gradmarkierungen 33 in Bezug auf den Zeiger.
In der vorliegenden Ausführung sind die Klemmeinrichtungen 32A und 34A identisch und bestehen aus vier Öffnungen in jedem der Elemente 32A und 34A, die mit vier entsprechenden Öffnungen in den Schienen ausgerichtet sind. In 8 sind vier dieser Öffnungen 180 bis 186 durch Befestigungselemente geschlossen so dargestellt, daß die Klemmelemente 32 und 34 an den Schienenelementen befestigt sind und vier sind ohne solche Befestigungselemente dargestellt, wobei sie in der tatsächlichen Anwendung ebenfalls Befestigungselemente aufweisen würden, beispielsweise Kombinationen von Schraubenbolzen und Mutter.
In 9 ist eine Schnittansicht einer Schiene 22 und ein Ende des Klemmelements 32A mit ausgerichteten Öffnungen 188 und 190 dargestellt, welche die Befestigungselemente aufnehmen, um die Schiene 22 und das Klemmelemente 32A zusammenzuhalten. Die Befestigungselemente zum Zusammenhalten der Schiene und des Klemmelements können Schraubenbolzen und Muttern, Maschinenschrauben, federvorgespannte Kolben oder jede andere Art von Vorrichtungen sein, die eine schnellere Verbindung bereitstellen können. Wie am besten in 9 dargestellt ist, weisen die Klemmelemente einen offenen Bereich im Boden auf, um konform um ein Teil der Schiene zu passen.
In 10 ist eine teilweise Aufrißansicht, teilweise weggebrochen, einer anderen Ausführung des Steuermoduls 30E unter Verwendung von Reibbahnen oder Reibprogrammen, jedoch unter Verwendung der Reibungsartprogramme in einer Betriebsart, die sich wesentlich von der Betriebsart der Ausführungen der 3 und 5 bis 7 unterscheidet, dargestellt.
Die Ausführungen von 3 und 5 bis 7 weisen Reibscheiben auf, die einer Kraft entgegenwirken und die Reibung wird durch Vergrößern der Reibung auf der Oberfläche der Scheibe oder der Scheiben unter Verwendung von Nocken- und Nockenstößelanordnungen gesteuert. Die Ausführungen weisen mehrere Scheiben auf, und die Scheiben befinden sich eine unter der anderen und weisen Hebeplatten auf, die als Nocken in Nocken- und Nockenstößelanordnungen und als Ratschenelemente in Sperrklinken- und Ratschenkombinationen dienen. Die Hebeplatten wählen einen funktionalen Nockenstößel oder Nockentreiber, um mit einer entsprechenden Reibscheibe in Ausführungen zusammenzuwirken, in denen verschiedene Scheiben eine verschieden programmierte Reibung in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung liefern.
Die Ausführungen gemäß 10 bis 14 weisen einen Hebelmechanismus in der Nocken-, Nockenstößelanordnung auf, um mit zwei gekrümmten Reibungsabschnitten zusammenwirken, um das Programm zu liefern. Der Hebel wählt den Nockenstößel und den Reibungsabschnitt, der den Widerstand gegenüber der Bewegung in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung steuert. Die Programmabschnitte liegen im Wesentlichen in derselben Ebene und nicht einer unter dem anderen, wie in der Ausführung von 3 und den 5 bis 7.
In der Ausführung von 10 weist das Steuermodul 30E als Hauptteile auf: (1) obere und untere Hebelanordnungen 32E und 34E; (2) eine Einstellmutter 70E; (3) einen Reibungsabschnitt 208 und 210; (4) einen Nocken, gebildet von einer Hebeplatte 90E und Hubplatten 216 und 218; (5) Nockenstößel, gebildet aus den Hebeln 212 und 214; und (6) Programme 60E und 62V, gebildet aus einer Oberfläche, auf welche die Nockenstößel aufgleiten.
Bei dieser Anordnung wählen (1) der Nocken und der Nockenstößel das Programm (den Teil des Reibungsabschnitts) aus, der den Widerstand gegenüber der Bewegung in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung der Hebelanordnungen 32E und 34E zueinander steuern soll; stellt (2) die Einstellmutter 70E einen Basiswiderstandspegel ein; und bestimmt (3) das Zusammenwirken zwischen dem Nockenstößel und dem Programm die Widerstandsveränderungen, die von der Position des zu streckenden oder zu beugenden Glieds abhängig sind.
Anders als bei den Ausführungen, die parallele Reibungsabschnitte an Scheiben in verschiedenen Ebenen, eine unter der anderen, oder in der derselben Ebene, eine in der anderen und konzentrisch zueinander aufweisen, wird eine Reibscheibe verwendet und der Widerstand wird durch den Nocken, den Nockenstößel und die Programme (verschiedene Abschnitte der Reibscheibe entsprechen verschiedenen Programmen) im Zusammenwirken mit den Hebelanordnungen in der Ausführung von 10 gewählt. Anstatt des Wählens einer speziellen Reibscheibe, wie in den Ausführungen der 3 und 5 bis 7, wählt die Bewegung von 32E und 34E in Bezug aufeinander eines der Nocken- und Nockenstößelelemente 214 und 218 oder 212 und 216 in Übereinstimmung mit der Bewegungsrichtung der Hebel in eine beugende Richtung, die einen immer kleiner werdenden Winkel zwischen ihnen bildet oder in eine streckende Richtung, die einen immer größer werdenden Winkel zwischen ihnen bildet. Jeder der Reibungswahlvorgänge kann ein unterschiedliches Programm 62E oder 60E aufweisen, so daß die Reibung bei unterschiedlichen Winkeln für Beugung und Streckung ansteigt.
Zu diesem Zweck werden die Hauptteile des Steuermoduls 30E auf einem Bolzen 74E in einer Art und Weise zusammengehalten, die der in den 5 bis 7 gleicht. Wie es besser in Verbindung mit 11 bis 14 beschrieben wird, hebt die Hebeplatte einen der Heber 216 oder 218 in Abhängigkeit von ihrer Bewegungsrichtung, und der Heber hebt wiederum einen der Hebel 212 oder 214 in eine Reibungsbahn des Treibers 210 und gegenüber einem Reibungsprogramm darin. So ist z.B. in 10 eine der Hebeplatten 216 durch die Heberampen 216 durch den Nocken nach oben bewegt. und drückt den Hebelarm 212 nach oben in das Programm 60E und in den Reibungsantrieb 210.
Wie am besten in der Explosionsansicht von 11 zu sehen ist, ist die Winkelgradzahl der Drehung der Hebelanordnungen 32E und 34E in Bezug aufeinander durch sich nach unten erstreckende Zapfenelemente, beispielsweise das Element 202, beschränkt, das unten an der Ringscheibe 71E angebracht und so positioniert ist, daß es durch den Schlitz 206 paßt und durch ein ähnliches Element (in 11 nicht dargestellt), das in den Schlitz 204 paßt. Die Verwendung von zwei verschiedenen Schlitzen anstatt eines Schlitzes, um die Größe der Drehung der Hebelanordnungen auf die Länge der Schlitze zu begrenzen, dient dazu, einen Gleichgewichtszustand zu erreichen.
Unter der Hebelanordnung 32A befindet sich eine ringförmige Nabe 220 (besser in 12 zu erkennen), die in sich Reibungsprogrammbahnen 62E und 60E trägt (in 11 nicht dargestellt). Die Reibungsprogrammbahnen 62E und 60E nehmen wahlweise, je nach der Richtung der Bewegung zwischen den Hebelanordnungen 32E und 34E, entsprechende Teile der Hebel 212 und 214 des Reibungswahlabschnitts 200 auf, um einen programmierten Widerstand gegenüber der Bewegung der Anordnung 32E in Bezug auf die Anord nung 34E bei Streckung und Beugung zu liefern. Das Anziehen der Mutter 70E steuert die Gesamtreibung um den Bolzen 74E in einer Art und Weise, die der der vorhergehenden Ausführungen gleicht. Die Reibungsringscheibe 208 paßt in das ringförmige Element als Abstandsstück und weist die zentrale Öffnung 224 auf, die mit den Öffnungen 226 in dem Reibungswahlabschnitt 200, 228 in der Hebelanordnung 32E und 230 und 232 in der Eichungsringscheibe 71E und der Mutter 70E ausgerichtet ist.
Um Reibung zu liefern, weist der Reibungswahlabschnitt 200 auf: (1) einen Reibungstreiber 210, der in das ringförmige Element 220 paßt, Hebel 212 und 214 und Heber 216 und 218 und (2) einen Nocken mit einer Hebeplatte 90E. Die Hebeplatte 90E ist zur Bewegung mit der Hebelanordndung 34E angebracht und sie hebt, wenn sie sich dreht, einen Heber und den Hebel 212 oder 214, um mit den Reibungsbahnen einzugreifen.
Um Nockenstößelwirkung zu liefern, weist der Treiber 210 die zentrale Öffnung 226, die mit der Öffnung 228 ausgerichtet ist, und eine Öffnung auf, die durch die Hebel 212 und 214 gebildet wird, um den Bolzen 74E aufzunehmen und die für eine bewegbare Passung mit diesem dimensioniert ist. Der Reibungstreiber 210 weist in seiner unteren Fläche eine Nut 234 auf, die sich diametral über die Fläche erstreckt und die so geformt ist, daß sie Teile der Hebel 212 und 214 aufnehmen kann, um die Ausrichtung zwischen ihnen aufrechtzuerhalten. Der Hebelarm 212 weist eine halbkreisförmige Öffnung 242, die so gestaltet ist, daß sie eine Hälfte des Schafts des Bolzens 74E umschreibt, und ein Basisteil 244 mit einer sich nach oben erstreckenden Reibungsnase 246 an einer Seite, einen Schwenkstab 248, der sich an einem Schwenkpunkt an einer Seite der Öffnung 242 nach unten erstreckt und sich nach oben erstreckende Nasenteile 250 und 252 an den diametral gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 242, um in die Nut 234 zu passen, auf. Gleichermaßen weist der Hebelarm 214 ein Körperteil 254 und eine halbkreisförmige Öffnung 256 auf, die so dimensioniert ist, daß sie halb um den Schaft des Bolzens 74E paßt, um zusammen mit der Öffnung 242 eine Öffnung zu bilden, durch welche der Schaft des Bolzens 74E verläuft.
Bei dieser Anordnung passen die sich nach oben erstreckenden Nasenelemente 260 und 262 eng mit den Nasenelementen 250 und 252 in der Nut 234 zusammen und ein sich nach unten erstreckender Schwenkstab 264 erstreckt von dem Schwenkstab 248 auf der entgegengesetzten Seite der Öffnung 256. Ein sich nach oben erstreckendes Reibungselement 266 wird gegenüber dem Programm 62E des ringförmigen Elements 220 in der Hebelanordnung 32E angeordnet (in 11 nicht dargestellt), so daß es, wenn es an seinen Platz geschwenkt ist, den Widerstand gegenüber Bewegung steuert.
Die Heber 216 und 218 sind allgemein halbkreisförmig im Querschnitt und bilden zusammen vollständige Scheiben, die auf der Hebeplatte 90E des Nockens ruhen und sich in Bezug auf sie drehen, um so durch die Nockenelemente auf der Oberfläche der Hebeplatte in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung der Hebelarme, wie in den vorherigen Ausführungen, nach oben oder nach unten bewegt zu werden. An ihren Paßflächen weist die Hebeplatte 218 eine halbkreisförmige Öffnung 270 und die Hebeplatte 216 eine halbkreisförmige Öffnung 272 auf, die zusammen einen Zylinder bilden, der konform um die Welle 74E paßt, die mit einer Öffnung 274 gleicher Dimension in der Hebeplatte und in der inneren Anordnung 34E und in dem durch die halbkreisförmigen Öffnungen 256 und 242 in den Hebeln 212 und 214 gebildeten Zylinder ausgerichtet ist.
Um ein Zusammenwirken zwischen den Hebern 216, 218 und den Hebeln 212, 214 zu bewirken, paßt der sich nach unten erstreckende Schwenkstab 248 in einen Schlitz 286 in dem Heber 218 und der sich nach unten erstreckende Schwenkstab 264 paßt in eine gleichartige Öffnung 278 in dem Heber 216, so daß der Schwenkstab für den Hebel 212 an der Hebeplatte 218 an einer Seite der ausgerichteten Öffnung für den Bolzen 74E angebracht ist und der Schwenkstab 264 des Hebels 214 in die gleichartige Öffnung 276 an der entgegengesetzten Seite des Bolzens 74E paßt.
Bei dieser Anordnung kann die eine oder die andere Hebeplatte durch den Nocken nach oben bewegt werden, um den entsprechenden Hebel zu bewegen. Die Scheiben passen zusammen und weisen zu diesem Zweck Zusammenpaßöffnungen 290 und 292 in der Hebeplatte 218 und 294 und 296 in der Hebeplatte 216 auf, so daß diese beiden Platten miteinander verriegelt werden und so lediglich eine Bewegung nach oben oder unten gestatten.
Wie am besten aus 12 ersichtlich ist, weist die Anordnung 32E einen sich nach unten erstreckenden Zylinder 220 auf, der eine kreisförmige Öffnung 228 für den Bolzen 74E aufweist (in 12 nicht dargestellt), umgeben von einem mit Aussparungen versehenen Zylinder für eine Reibungsringscheibe 208 (11) und einen Reibungstreiber 210 (11). An seinem äußeren Rand weist der sich nach unten erstreckende Zylinder 220 vertiefte Programmbahnen 62E und 60E auf, so daß, wenn eine Hebeplatte einen entsprechenden Hebel nach oben bewegt, die Nasenelemente, beispielsweise 260 und 262, in dem Hebel 214 und die Nasenelemente 252 und 250 in dem Hebel 212 (11) in dem Schlitz 234 (11) ihre jeweiligen Nasen nach oben bewegen und mit einer der gewählten Reibungsbahnen 60E und 62E eingreifen.
Auf diese Art und Weise wird, wenn der Heberarm 218 nach oben bewegt wird, wie es in 10 dargestellt ist, der Schwenkstab 248 nach oben bewegt und bewegt die Nase 246 in die Bahn 60E (12) und wenn die Hebeplatte 216 nach oben bewegt wird, bewegt sie den Schwenkstab 264 in seine Vertiefung 278, während die Nasenelemente 260 und 262 feststehend bleiben und die sich nach oben erstreckende Nase 266 des Hebelarms 214 wird gegen die Programmfläche 62E bewegt, um die Reibung zu steuern.
In 13 ist eine Perspektivansicht des Reibungstreibers 210 dargestellt, der eine zentrale Öffnung 226 und eine Nut 234 aufweist. Wie am besten in 11 zu sehen ist, passen die sich nach oben erstreckende Nasenelemente 262, 260, 252 und 250 in die Nuten 234, um sich mit der Reibscheibe 210 und den Hebern 216 und 218 zu drehen, wenn sich die Hebeplatte 90E dreht, wodurch ein Schwenken der Nase um diese mit gleicher Größe wie das Schwenken des Schwenkstabes des Hebels bewirkt wird.
In 14 ist eine Perspektivansicht der Heber 216 und 218 dargestellt. Wie in dieser Ansicht gezeigt ist, passen die Heber 216 und 218 zusammen, um eine zylindrische Öffnung zu bilden, wobei ihre ineinanderpassende Teile miteinander verriegelt sind. Die untere Fläche weist die Nockenelemente 82E, 84E und 80E auf, die mit den Nockenelementen 91E, 93E und 95E der Hebeplatte 90E (11) zusammenwirken, um einen entsprechenden Hebel in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Griffelemente nach oben anzuheben.
In der Ausführung gemäß 11 bis 14 wird ein vorprogrammierter, von der Geschwindigkeit unabhängiger, in einer Ebene und in zwei Richtungen wirkender, über einen variablen Bewegungsbereich veränderlicher Widerstand geliefert. Die vorliegende Ausführung weist alle Funktionen der Ausführung der 1 und der 3 bis 10 auf. Sie kann einen über den Bewegungsbereich veränderlichen, in zwei unabhängigen Richtungen gleichzeitig durch die Verwendung von zwei getrennten mechanischen Programmen liefern. Sie erlaubt wegen kleinerer Abmessungen ein leichteres Wechseln der Widerstandsprogramme und ein geringes Vorstehen von der Schiene.
Um weniger Streuung bei der Voreinstellung des Widerstands zu haben, verwendet die vorliegende Ausführung ein breiteres Stück Reibungsmaterial anstatt zweier Stücke mit geringerem Durchmesser.
Die vorliegende Ausführung kann Widerstand über zwei getrennte Bewegungsbereichsprogramme aufbringen, die den voreingestellten Gesamtwiderstand unabhängig in beiden Richtungen (Beugung und Streckung) verändern. Das bedeutet, daß der Benutzer Nutzen aus voreingestellten Widerstandsmustern ziehen kann, wenn er in einer geschlossenen kinetischen Kette partizipiert, wobei er die Übungsvorrichtung trägt. So ist zum Beispiel während einer Aktivität in einer geschlossenen kinetischen Kette ein Patient, der das vorliegende System trägt, in der Lage, am Knie einen entsprechenden Widerstand während der „Schwingphase„ beim Strecken des Knies und einen entsprechenden Widerstand während der „Schrittbewegungs„- und „Abstoßbwegungs„-Phasen bei Beugung des Knies für dasselbe Knie zu fühlen. Weiterhin kann ein Widerstand, der einem Programmmuster entspricht, in einer sicheren, geschützten und korrekten Art und Weise in der Wohnung des Patienten und nicht in der Klinik, auf das Gelenk aufgebracht werden Weiterhin kann der Benutzer durch Aufbringen von Widerstand über ein Schienensystem, das in beiden Richtung variiert, exzentrische Kontraktionen in Situationen mit Gewichtsbelastung erhöhen oder verringern.
Das Verändern der Programme ist jetzt wegen ihrer Lage innerhalb des Systems leichter. Das bedeutet mehr Bequemlichkeit für die Person, die das Programm wechselt und weniger Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Fehlers der Anordnung nach dem Programmwechsel, der die Vorrichtung während des Gebrauchs außer Betrieb setzen könnte.
Das System ragt weniger von der Schiene hervor und erlaubt es somit dem Patienten die Schiene während des täglichen Spaziergangs zu verwenden, anstatt sie nur für das Üben anzulegen. Das hilft dem Patienten während einer Frühbehandlung durch Verwenden eines Steigerungsprogramms, um ihn schonend an die Anschläge des Bewegungsbereichs heranzuführen, die an der Schiene eingestellt sind.
In 15 ist eine andere Ausführung des Steuermoduls 30F dargestellt, der als Hauptteile eine Einstellmutter 70F, Programmscheiben 62F und 60F, innere und äußere Hebeplatten 80F und 82F, eine Rampe 90F und innere und äußere Hebelanordnungen 32F und 34F aufweist. Sie sind in der angeführten Reihenfolge um den Schaft oder den Bolzen 74F in einer Art und Weise positioniert, die der in den vorherigen Ausführungen beschriebenen gleicht. Eine Urethanscheibe 300 ist zwischen den Aufzeichnungs- und Heberplatten positioniert und eine Lederscheibe 302 trennt die inneren und äußeren Hebelanordnungen 32F und 34F.
Wie besser in 16 dargestellt ist, ist die Einstellmutter 70F auf den Schaft oder den Bolzen 74F geschraubt, um Druck auf die anderen Elemente als Haupteinstellung auszuüben. Eine Ringscheibe 304 ist um die Einstellmutter 70F drehbar und konzentrisch mit dieser, wobei sowohl die Einstellmutter als auch die Wählscheibe 304 auf ihren oberen Flächen Anzeigemarkierungen aufweisen.
Bei dieser Anordnung kann die Mutter 70F maximal angezogen und die Wählscheibe 304 angehoben werden, um sich nach unten erstreckende Zapfen 308, die gleichmäßig über den Umfang entlang dem Umfang der Wählscheibe 304 beabstandet sind, von einer entsprechenden Anzahl von gleichmäßig über den Umfang beabstandeten Öffnungen 306 in der äußeren Aufzeichnungseinrichtung 60F zu trennen. Wenn sie angehoben ist, können die Null-Anzeigemarkierungen ausgerichtet und dann, während die Wählscheibe noch mit der Aufzeichnungseinrichtung eingreift, kann die Mutter bis zu einer vorbestimmten Einstellkraft aus der Nullposition gelöst werden. Die Markierungen zwischen der Wählscheibe und der Mutter zeigen nun die Lose der Einstellmutter und damit die bestimmte Größe des Drucks zwischen den Programmreibscheiben und der Aufzeichnungseinrichtungen an.
Um einen programmierten Widerstand gegenüber der Bewegung zu liefern, ist der Schaft oder der Bolzen 74F zur Drehung mit der inneren Hebelanordnung 34F befestigt und weist einen weggeschnittenen Bereich auf, der ein teilweise abgeflachtes Element mit einem elliptischen Querschnitt 310 an seinem obersten Ende ist. Die Öffnungen in der inneren Aufzeichnungsscheibe und in der Polyurethanscheibe 300 sind elliptisch und greifen mit dem entsprechenden elliptischen Abschnitt oben an dem Schaft 74F ein, der durch Entfernen eines Abschnitts des zylindrischen Schafts gebildet ist und sie bewegen sich somit mit dem Schaft und mit dem inneren Hebel. Auf den inneren und äußeren Aufzeichnungseinrichtungen sind unterschiedlich abgeschrägte Flächen ausgebildet, um eine unterschiedliche Dicke bereitzustellen und sie können sich ansonsten auf dem Schaft frei nach oben und unten bewegen, um verschiedene Reibungsgrößen gegenüber den Oberflächen, die sich gegeneinander drehen und sich unter diesen abgeschrägten Abschnitten befinden, zu verhindern.
Um eine Reibungsbewegung entweder zwischen der äußeren Aufzeichnungseinrichtung 60F oder der inneren Aufzeichnungseinrichtung 62F zu liefern, die zueinander durch Finger verriegelt sind, ist die innere Hebelanordnung 32F (11) zur Drehung mit dem Rampenelement 90F montiert, da sie sich nach unten erstreckende Zapfen 310 in ihren Öffnungen 312 aufnimmt und sich in Bezug auf die innere Hebelanordnung 34F (16) bewegt, weil sie von dieser durch eine Scheibe 312 in einer Art und Weise getrennt ist, die der der früheren Ausführungen gleicht. Die Grifframpe 90F weist mehrere über den Umfang beabstandete Rampenelemente 91F, 93F, 95F, 97F, 99F und 101F auf, die so positioniert sind, daß sie mit den inneren Hebeplatten 80F und 82F eingreifen. Diese Hebeplatten weisen an ihren unteren Flächen Rampen auf, die wahlweise mit der Rampe 90F eingreifen, um entweder die innere oder die äußere Heberplatte in Abhängigkeit von der Richtung der Paßflächen zwischen der Unterseite der Hebeplatte 80F und der Rampenplatte 90F anzuheben.
Wenn die äußere Platte 80F in eine Richtung angehoben wird, wird die Polyurethanscheibe 300 zwischen diese und die äußere Aufzeichnungseinrichtung 60F gedrückt, um Reibung zu erzeugen, wenn sich die Hebeplatte mit der äußeren Anordnung 32F dreht. Gleichermaßen drückt, wenn die innere Hebeplatte angehoben wird, diese weiter auf die Urethanscheibe 312, die dem inneren Programm 62F gegenüberliegt, so daß, wenn sich die Anordnungen 32F und 34F in Bezug aufeinander bewegen, sie ihre jeweilige Hebeplatte 80F und innere Aufzeichnungseinrichtung 62F tragen.
Somit ist entweder die äußere Hebeplatte 80F oder die innere Hebeplatte 82F durch die Rampen auf der Rampenplatte 90F in Eingriff, um sich zu bewegen, während die andere sich in Bezug auf die Polyurethanscheibe 300 und die jeweilige innere und äußere Programmscheibe 60F und 62F, die sich mit dem unteren Griff 32F bewegen, und die durch den elliptischen Querschnitt 310 oben an dem Schaft oder Bolzen 74F eingespannt ist, nicht bewegt.
In 17 ist eine Draufsicht der inneren Programmscheibe oder Aufzeichnungseinrichtung 62F gezeigt, welche den allgemein elliptischen Querschnitt 316 zeigt, der zu jeder Zeit mit dem elliptischen Abschnitt 310 (16) des Schafts oder Bolzens 74F (16) eingreift. Sich nach innen erstreckende Öffnungen 318 dienen zum Eingriff, um eine Bewegung der äußeren Programmscheibe oder Aufzeichnungseinrichtung 60F (16) in einer Art und Weise zu bewirken, de hierin nachfolgend beschrieben wird.
Wie am besten in 18 dargestellt ist, weist die innere Programmscheibe oder Aufzeichnungseinrichtung 62F erhöhte Teilabschnitte und abgesenkte Teilabschnitte auf, beispielsweise sol che, wie sie bei 320F (erhöhter Teilabschnitt) und bei 322F (abgesenkter Teilabschnitt) dargestellt sind, so daß, wenn sie sich in Bezug auf die innere Heberplatte 82F (in 18 nicht dargestellt) dreht, die Reibungskraft sich verändert, um so ein steuerbares Programm bereitzustellen, das unten beginnt, bis zu einer Spitze ansteigt und dann reduziert wird. Dieses Programm ist leicht veränderbar und kann als Option des Physiotherapeuten für eine geeignete Übungsvariation während des Streckens des Glieds vorbereitet werden.
In 19 ist eine Draufsicht auf den äußeren Programmring 60F dargestellt, der einen kreisringförmigen Querschnitt mit sich nach innen erstreckenden Elementen 324 aufweist, die dazu ausgestaltetet sind, mit sich radial erstreckenden Einkerbungen 318 (17) in der inneren Programmscheibe 62F (17) einzugreifen. Bei dieser Anordnung dreht sich auch die äußere Programmscheibe mit der inneren Hebelanordnung 34F (16), da sie sich mit der inneren Programmscheibe dreht, die sich mit der Oberseite des Schaftes oder des Bolzens 74F dreht.
Wie am besten in 20 dargestellt ist, weist die äußere Programmscheibe oder Aufzeichnungseinrichtung 60F weiterhin eine Konturfläche auf, die erhöhte Teilabschnitte, so wie sie bei 328 dargestellt sind, und abgesenkte Teilabschnitte, so wie sie bei 330 dargestellt sind, hat, die sich von denen in der inneren Programmscheibe um wenige hundertstel Zoll unterscheiden, um so den Druck zu verändern, wenn die äußere Programmscheibe während des Beugens eines Glieds gewählt ist. Die Hebeplatten, Rampen und die inneren und äußeren Programme können umgedreht werden, so daß eine innere Programmscheibe die Beugung und das äußere Programm die Streckung steuert. Gleichermaßen müssen die Programme nicht auf der oberen Fläche aufgezeichnet sein, sondern könnten sich auch auf der unteren Fläche befinden und sie könnten eine konische Fläche sein, die nach oben oder nach unten bewegt wird, um mit zusammenwirkenden Elementen einzugreifen.
In 21 ist eine Draufsicht auf eine äußere Hebeplatte 80F dargestellt, die ebenfalls sich nach innen erstreckende Elemente aufweist und die von der inneren Heberplatte in einer Art und Weise abgehoben werden kann, die hierin nachfolgend beschrieben wird. Wie am besten in der Aufrißansicht von 22 dargestellt ist, weist die Hebeplatte auf ihrer oberen Fläche Rampen auf, beispielsweise solche, wie die Rampen 352, 354 und 356, die dazu ausgestaltet sind, mit der Rampenplatte 90F (25) einzugreifen. An der unteren Fläche der Hebeplatte befinden sich mehrere erhöhte Knoten 360, die dazu ausgestaltet sind, mit der Urethanscheibe 300 einzugreifen. Wenn die Rampenplatte 90F in eine Richtung im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, die in der bevorzugten Ausführung das Beugen ist, gleitet die äußere Hebeplatte nach oben, um eine Bewegung der Rampenplatte 90F in Bezug auf die äußere Hebeplatte zu erlauben. Somit wird in eine Bewegungsrichtung Reibung und Druck auf die Urethanschicht 300 ausgeübt und in die andere Bewegungsrichtung nicht.
In 23 ist eine Draufsicht auf die innere Hebeplatte 82F dargestellt, die eine innere, kreisförmige Öffnung 358 hat, die dazu angepaßt ist, den Schaft oder den Bolzen 74F aufzunehmen und sich in Bezug dazu zu drehen, und auf ihrer äußeren Oberfläche Öffnungen 360, 362 und 364 aufweist, die dazu angepaßt sind, mit den sich nach innen erstreckenden Elementen 350, 352 und 356 einzugreifen, um so das äußere Element zu drehen, wenn dieses äußere Element nicht von ihnen abgehoben ist.
Wie am besten in 24 dargestellt, weist die innere Hebeplatte mehrere Rampen 370, 372 und 374, die sich nach oben erstrecken, um mit der Grifframpe 90F einzugreifen, und mehrere Knoten 380, 382 und 384 auf, die sich nach unten erstrecken, um mit der Urethanscheibe 300 einzugreifen. Die Knoten üben während der Bewegung des inneren Rings Druck auf die Urethanschicht 300 aus, um selektiv einen vorbestimmten Druck zu bewirken.
In der Ausführung gemäß 15 bis 24 ist ein variabler Bewegungsbereich in einer Ebene und zwei Richtungen mit vorprogrammiertem, von der Geschwindigkeit unabhängigem Widerstand vorgesehen. Sie weist die Merkmale der Ausführungen gemäß 3 und 10 bis 14 auf und stellt wegen der neuen Anordnung der Griffe auch mehr Stabilität zur Verfügung, wodurch wiederum größere Zuverlässigkeit hinsichtlich der Sicherheit erzielt wird. Die Griffe können mit wenig Störung durch andere Körperteile bewegt werden. Es sind nun mehrere Anwendungen mit einer kleineren, weniger störenden Vorrichtung möglich. Die Vorrichtung kann jetzt für andere Gelenke angewendet werden. Der Befestigungsmechanismus erlaubt eine schnellere Befestigung und eine bequemere Anwendbarkeit für den Patienten.
Sie weist mehrere Vorteile auf. So befinden sich zum Beispiel beide Griffe dicht an der Schiene und es ist eine bessere und stabilere Befestigung des Systems an der Schiene möglich. Der Patient profitiert von weniger „Spiel„ beim Wechseln von einer Richtung in die andere. Ferner ist das Wechseln der Programme wegen ihrer Lage innerhalb des Systems leichter. Das bedeutet mehr Bequemlichkeit für die Person, die das Programm wechselt und weniger Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Fehlers der Anordnung nach dem Programmwechsel, der die Vorrichtung während des Gebrauchs außer Betrieb setzen könnte. Die inneren und äußeren Reibungssteuerungen machen das System stabiler. Der Wechsel von Halbkreis- zu Vollkreis-Reibungssteuerungen bewirkt, daß das System nun die Kraft über volle 360 Bogengrad anstatt über 180 Bogengrad verteilt, wie es vorher der Fall war. Das ermöglicht, daß das System durch Verringerung der Abweichung von voreingestellten Programmen stabiler wird. Für den Patienten bedeutet das, dass er nicht von dem empfohlenen Programm abweicht, was ansonsten Verletzungen hervorrufen könnte.
In 25 ist eine Draufsicht auf eine Rampenscheibe 90F dargestellt, die eine zentrale Öffnung 370 aufweist, um den Schaft 74F (6) und mehrere, über den Umfang beabstandete Rampen 91F, 93F, 95F, 97F, 99F und 101F in einem inneren Kreis und mehrere Rampen 103F, 105F, 107F, 109F, 111F und 113F in einen äußeren Kreis aufzunehmen, wobei die Rampen auf einem inneren Kreis in die entgegengesetzte Richtung zu den Rampen auf dem äußeren Kreis gewandt sind, so daß die Rampen auf dem äußeren Kreis die äußere Hebeplatte 80F anheben und die Rampen auf dem inneren Kreis mit den Rampen auf der inneren Platte 82F eingreifen. Wie am besten in 26 dargestellt ist, ist die Grifframpe 90F an dem äußeren Griff 32F durch mehrere Zapfen 370 und 372 angebracht, die in 26 dargestellt sind. Diese Zapfen greifen mit passenden Öffnungen ein, die über den Umfang in der äußeren Griffanordnung 32F beabstandet sind, so daß die äußere Griffanordnung und die Rampenscheibe 90F sich zusammen bewegen.
Bei dieser Anordnung bewirkt die Drehung des Griffs und der Rampenscheibe 90F zusammen in eine Richtung, daß die Rampen 97F mit der inneren Heberplatte 82F eingreifen und somit sowohl die innere als auch die äußere Platte antreiben, da sie miteinander verriegelt sind. Sie hebt jedoch nicht die innere Platte, sondern die äußere Platte an, da die äußere Hebeplatte auf den äußeren Rampen zur gleichen Zeit aufwärts gleitet, in der die inneren Rampen antreibend eingreifen.
In 27 ist in einer Schnittansicht von 25 dargestellt: (1) das Positionieren der Rampe 97F in dem inneren Ring der Rampen und der Rampe 109F in dem äußeren Ring der Rampen, (2) die unterschiedlichen Neigungen, wie sie beispielsweise bei 376F dargestellt sind, in dem äußeren Ring der Rampen und bei 378F in dem inneren Ring der Rampen, und (3) der abgeflachte Teilabschnitt oben an jeder Rampe. Bei dieser Struktur gleitet die Heberplatte die Rampe aufwärts und stoppt dann in einer stabilen Position, wobei sie von der anderen der inneren oder der äußeren Hebeplatten mit ihren Rampen in diesem abgeflachten Teilabschnitt zum Antreiben in der unteren Position gehalten wird.
In 28 ist eine Schnittansicht, teilweise als Explosionsansicht, einer anderen Ausführung des Steuermoduls 30G für die Ausführung der 15 bis 27 dargestellt, die als Hauptteile die inneren und äußeren Hebelanordnungen 32G und 34G, zwei zentral angeordnete Einpaß-Bolzen oder Schäfte 44G und 47G, einen Hebel, der die Scheibe 45G trennt, erste und zweite Einstellmuttern 70G und 71G, erste und zweite Programmscheiben 60G und 62G, erste und zweite Leseplatten 63G und 65G und erste und zweite Hebeplatten sowie eine Hebebasis aufweist. Der erste Nocken weist eine Hebebasis 82G, eine Hebeplatte 610G und der zweite Nocken eine Hebebasis 81G und eine Hebeplatte 612G auf.
Um die kombinierte Bewegung der Nocken und der Nockenstößel zu steuern, wirken die Bolzen 44G und 47G und entsprechende Gehäuse 620G und 621G zusammen. Die äußere Hebelanordnung 34G hat vier Löcher 623G (in 28 nicht dargestellt), die in ihrer Unterseite gebildet sind, um mit den Zapfen von dem inneren Gehäuse 620G zusammenzupassen. Die Basisreibung zwischen den rotierenden Elementen wird durch die Einstellmuttern 71G und 70G bestimmt, von denen mindestens eine auf die Bolzen 44G und 47G schraubbar ist. Die Programmscheiben 60G und 62G drehen sich mit den Bolzen 44G und 47G, der Hebelanordnung 32G, den Nockenhebern 82G und 81G und den Hebeplatten 610G und 612G. Die Leseplatten 608G und 609G drehen sich mit den Gehäusen 620G und 624G und mit der äußeren Hebelanordnung 34G. Das bewirkt eine Reibung an den Reibscheiben 313 und 310, wenn die Hebeplatten eingreifen und die Hebelanordnungen sich in Bezug aufeinander bewegen.
Bei dieser Anordnung sind die Programmscheiben oder Reibscheiben einer unter der anderen zusammen mit der Hebebasis (Nocken) und den Hebeplatten (Nockenstößelelemente) positioniert, die ein greifen, um die Programme auf ihnen zu lesen. Wenn sich die Hebel in eine Richtung bewegen, wird ein Satz, beispielsweise der untere Satz von Hebeplatten, in Eingriff gebracht und wenn sie sich in die andere Richtung bewegen, wird die andere der Hebeplatten in Eingriff gebracht. Die Programmscheiben werden zweckmäßigerweise innerhalb des Gehäuses angebracht, um ein leichtes Einsetzen zu sichern. Die Scheiben 312G und 310 (16) können Polyurethanteile sein oder aus einem anderen Material hergestellt sein, das eine gesteuerte Reibung gestattet.
In der Ausführung von 28 ist das Gehäuse an seiner Mittelposition in zwei Teile geteilt, um so zwei Teilabschnitte aufzuweisen: (1) den Gehäuseverbinder 622 und (2) das Außengehäuse 624, die zusammengeschraubt sind, wie es in 28 dargestellt ist, oder die zusammen eingerastet werden können.
Die Bolzen 44G und 47G sind dazu angepaßt nahe der Mitte des Steuermoduls eine in die andere zu passen. Die beiden Einstellmuttern 71G und 70G sind an der äußeren Oberfläche angeordnet, wo das Gehäuse geöffnet wird. Wenn die beiden Teile des Moduls getrennt sind, können die Einstellmuttern einzeln eingestellt werden, um Reibung an jeder Gehäusehälfte zu erzeugen und die Programmscheiben 60G und 62G und die Muttern können leicht gewechselt werden. Ferner kann der obere Teilabschnitt entfallen, wenn nur Kraft in eine Richtung gewünscht wird.
In der vorliegenden Ausführung sind die beiden Teile des Moduls in der Reihenfolge der Teile invers zueinander, so daß einer der beiden Sätze von Heberbasis, Heberplatten, Programmscheiben und Einstellmuttern zu dem anderen invers ist. Das vereinfacht die Herstellung, gestattet aber auch, was noch wichtiger ist, den schnellen Zugang durch Trennen der beiden Gehäuse mit einer Rasteinrichtung oder mit Schraubgewinden für die Einstellmutter zur leichten Eichung und für das bequeme Einsetzen der verschiedenen Programmscheiben. Für das leichte Einsetzen der Programm scheiben werden die Programmscheiben dicht an der Einstellmutter in jedem der beiden Teile angeordnet und jedes der Teile des Moduls steuert den Widerstand gegenüber einer Bewegung in einer von Beugen und Strecken unterschiedlichen Richtung.
Wie besser aus 29 ersichtlich ist, welche eine von unten gesehene Explosions-Perspektivansicht ist, mit Ausnahme der Hebeplatte 82G, die in einer Ansicht von oben dargestellt ist, ist die Einstellmutter 70G auf den Schaft oder Bolzen 44G geschraubt und die Einstellmutter 71G ist auf den Schaft oder den Bolzen 47G der oberen bzw. unteren Abschnitte geschraubt, um Druck auf die anderen Elemente, wie die Haupteichungseinstellungen auszuüben. Der Schaft oder der Bolzen 44G weist einen Aufnahmeschlitz auf, der ein Einsteckteil mit Parallelepiped-Querschnitt aufnimmt, das bewirkt, daß die beiden Bolzen miteinander eingreifen und sich miteinander drehen. Die Muttern gestatten eine individuelle Eichung der beiden Abschnitte und enthalten Anzeigen, die mit den Anzeigen an dem Gehäuse oder an anderen Elementen, beispielsweise an den Programmscheiben 62G und 60G zusammenwirken.
Die Scheiben 62G und 60G weisen Öffnungen auf, die einen Teil der Muttern 71G bzw. 70G aufnehmen, um sie in ihrer Position zu verriegeln, und die Scheiben 62G und 60G weisen längliche Schlitze auf, die gleich geformte Teilabschnitte der Bolzen 47G bzw. 44G aufnehmen, um zu bewirken, daß die Scheiben 62G und 60G sich mit ihren jeweiligen Bolzen drehen. Sowohl die Einstellmuttern 70G und 71G als auch die Wählscheiben weisen Anzeigemarkierungen auf ihrer oberen Fläche auf, um ihre Positionen anzuzeigen.
Bei dieser Anordnung können die Muttern 70G und 71G im äußersten Maße angezogen und darauf zurückgedreht werden, um die entsprechenden, sich nach unten in die in gleichen Abständen über den Umfang angeordneten Löcher entlang dem Umfang der Lesescheiben erstreckenden Arretierungen 308 und 308 zu trennen. Alternativ können sich die über den Umfang in gleichen Abständen angeordneten Öffnungen in einer entsprechenden Wählscheibe 304 befinden, die bei 308 der Ausführung der 16 bis 25 dargestellt ist und die durch Einsetzen eines Teils der Mutter in sie anstatt in eine entsprechende Aufzeichnungseinrichtung oder in die Programmscheiben 62G und 60G frei drehbar und einstellbar ist. Wenn eine solche Wählscheibe 304 (16) angehoben wird, können die Nullanzeigemarkierungen ausgerichtet werden und darauf kann, während sich die Wählscheibe noch mit der Aufzeichnungseinrichtung in Eingriff befindet, die Mutter auf eine vorbestimmte Einstellkraft aus der Nullstellung gelöst werden. Die Anzeigemarkierungen zwischen den Wählscheiben und die Muttern zeigen nun die Lose der Einstellungsmuttern und somit die festgelegte Druckgröße zwischen den Reibscheiben und den Aufzeichnungseinrichtungen oder Programmscheiben an.
Um programmierten Widerstand gegenüber Bewegung zu liefern, werden die Schäfte oder Bolzen 44G und/oder 47G jeweils zur Drehung mit der inneren Hebelanordnung 32G angebracht und sie weisen an ihren oberen Enden einen weggeschnittenen Teilabschnitt auf, der flache Seiten hat, um allgemein einen elliptischen Querschnitt zu bilden. Die Öffnungen in den Programmscheiben 60G und 62G und in der Hebebasis 82G und 81G weisen eine allgemein elliptische Seite mit flachen Seiten auf und ruhen auf den allgemein elliptischen Teilabschnitten (flachen Seitenabschnitten) oben an den entsprechenden Schäften 47G und 44G, um sich mit den Schäften und mit den inneren Hebeln zu bewegen. Auf den inneren und äußeren Aufzeichnungseinrichtungen oder Programmscheiben 62G und 60G sind unterschiedlich abgeschrägte Flächen vorgesehen, um eine unterschiedliche Dicke bereitzustellen und sie sind ansonsten frei nach oben und nach unten an dem elliptischen Abschnitt bewegbar, um unterschiedliche Reibungsgrößen gegenüber Oberflächen zu verhindern, denen gegenüber sie sich drehen und die unter diesen abgeschrägten Abschnitten liegen.
Die Hebeplatten 610G und 612G weisen jeweils mehrere über den Umfang beabstandete Rampenelemente auf (an der Platte 610G sind 350, 352, 354, 356, 358 und 360 dargestellt), die positioniert sind, um mit den Rampen (auf der Hebebasis sind 91G bis 101G dargestellt) auf der Hebebasis 81G und 82G (die Hebebasis 82G ist in einer Perspektivansicht von oben dargestellt) sind, einzugreifen. Die Hebeplatten haben Teile 311, die in die Öffnungen 313 in der Hebebasis eintreten. Diese Zapfen begrenzen die Drehung der Hebeplatten in Bezug auf die Hebebasis, um die Rampen in Eingriff zu halten. Wenn diese Drehung erfolgt, können die Hebeplatten durch die Rampen 350 bis 360 angehoben werden und bewegen sich entlang den Rampen 91G bis 101G.
Wenn die äußere Hebeplatte 612G in eine Richtung angehoben wird, wird die Polyurethanscheibe 310 zwischen sie und die äußere Leseeinrichtung 310 gedrückt, um Reibung zu erzeugen, wenn sich die Hebeplatte mit der Hebelanordnung 32G und die Leseeinrichtung mit der Hebelanordnung 34G dreht. Gleichermaßen drückt, wenn die innere Hebeplatte 610G angehoben wird, diese auf die Urethanscheibe 312 gegenüber der inneren Leseeinrichtung 608G, so daß sich die Anordnungen 32G und 34G in Bezug auf die Urethanreibungsscheibe bewegen. Somit wird entweder die äußere Hebeplatte 612G oder die innere Hebeplatte 610G durch die Rampen an einer Hebebasis zum Eingriff gebracht, um sie zu bewegen, während die andere sich nicht in Bezug auf eine der Polyurethanscheiben 300 und 312 bewegt. Die jeweilige innere oder äußere Programmscheibe 60G und 62G bewegt sich mit dem unteren Griff 32G.
In 30 ist eine Draufsicht auf die Programmscheibe oder Aufzeichnungseinrichtung 60G oder 62G dargestellt, welche den allgemein flachseitigen elliptischen Querschnitt 316 zeigt, der zu jeder Zeit mit dem komplementären, allgemein elliptischen Teil des entsprechenden Schafts oder Bolzens 44G oder 47G (in 30 nicht dargestellt) in Eingriff steht.
Wie am besten in 31 dargestellt ist, weisen die inneren Programmscheiben oder Aufzeichnungseinrichtungen 62G zwei Reihen von erhöhten Rampenabschnitten und abgesenkte Teile auf, wie zum Beispiel die bei 320G dargestellten, die erhöht sind, so daß, wenn sie sich gegenüber den Hebeplatten 82G und 81G (in 31 nicht dargestellt) drehen, die Reibungskraft verändert wird, um ein steuerbares Programm zu liefern, das normalerweise niedrig anfängt, bis zu einer Spitze ansteigt und dann reduziert wird. Dieses Programm ist leicht auswechselbar und kann als Option des Physiotherapeuten für die geeignete Übungsveränderung während des Streckens des Glieds vorbereitet werden. In jeder Programmscheibe sind zum Aufrechterhalten der Spannung drei Blattfedern ausgebildet, wie es zum Beispiel bei 321G dargestellt ist.
In 32 ist eine Draufsicht auf eine äußere Hebeplatte 81G von 29 gezeigt, die ebenfalls sich nach innen erstreckende Elemente aufweist, die von der Hebebasis 81G (34 und 35) in einer Art und Weise getrennt werden können und von ihr frei kommen, wie es nachfolgend beschrieben wird. Wie am besten in der Aufrißansicht von 33 dargestellt ist, weist die Hebeplatte (612G oder 610) auf ihrer Oberfläche Rampen auf, beispielsweise die Rampen 352, 353, 354, 355 und 356, die dazu ausgestaltet sind, mit den entsprechenden Rampen auf der Hebeplattenbasis 81G (34) einzugreifen.
Wenn die Rampenplatte in eine Richtung im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, welche in der bevorzugten Ausführung die Beugung ist, wird die Hebeplatte 612G abgesenkt oder in Richtung der Rampenplatte 81G bewegt, und wenn sie in die andere Richtung gedreht wird, gleitet die Hebeplatte 612G nach oben, um eine Bewegung über die Hebebasis 81G in Bezug auf sie zu gestatten, wodurch bewirkt wird, daß die Leseplatte 609G Druck auf die Polyurethanscheibe 310 (29) ausübt. Somit wird bei einer Bewegungsrichtung Reibung und Druck auf die Urethanschicht 310 ausgeübt und in der anderen Bewegungsrichtung nicht. In dem anderen Abschnitt sind die Rampen umkehrt auf der Hebescheibe 610G angeordnet, um so bei umgekehrter Bewegungsrichtung in gleicher Art und Weise zu wirken.
In 34 ist eine Draufsicht und in 35 eine Aufrissansicht der Hebebasis 81G mit einer zentralen Öffnung 370, um den Schaft 74G (16) aufzunehmen, und mehreren über den Umfang beabstandete Rampen 91F, 93F, 95F, 97F, 99F, 101F, 103F, 105F, 107F, 109F, 111F und 113F (34) dargestellt. Bei dieser Anordnung bewirkt das Drehen der Basisrampenscheibe 81G in eine Richtung, daß die Rampen 91F bis 113F mit der inneren Hebeplatte 612G (29) eingreifen und somit die Hebeplatte nach oben in die Urethanscheibe 312 treiben.
In 36 ist in einer Schnittansicht, geschnitten entlang den Linien 36-36 von 34 gezeigt: (1) das Positionieren der Rampen, (2) die verschiedenen Neigungen, wie zum Beispiel die bei 104C dargestellte und (3) der abgeflachte Teilabschnitt am Boden jeder Rampe. Bei dieser Struktur gleitet die Hebeplatte auf die Rampe und stoppt dann in einer stabilen Position, wobei sie durch den anderen des inneren oder äußeren Rings in diesem stabilen, abgeflachten Teilabschnitt gehalten wird, um entweder eine erhöhte Position oder eine abgesenkte Position zu treiben.
In 37 und 38 sind eine Aufrißansicht von hinten und eine Aufrißansicht des oberen Gehäuses 624 von rechts gezeigt (29), das dazu ausgestaltet ist, den Bolzen 47G (28) in eine zentrale Öffnung aufzunehmen und das aufweist: (1) innere Einkerbungen, um die Vorsprünge 701 bis 704 von der Leseplatte 609G (40) aufzunehmen, und (2) Einkerbungen 70G, die dazu ausgestaltet sind, mit äußeren Arretierungen 708 an dem Gehäuse 622 (29) zusammenzupassen. Wie in den 39 und 40 dargestellt, weisen die Leseplatten 609G und 608G jeweils vier unterschiedliche Ohren 701 bis 704 auf, die mit den inneren Einkerbungen 701 bis 704 in dem Gehäuse 624 eingreifen, um dadurch gegen Drehung gehalten zu werden. Die Rollen 800, 801, 802 und 803 gleiten gegen die Programmkonturen der äußeren und inneren Bahn 320G und 321G (30 und 31), und drücken dadurch die Rückseite der Rollenplatte gegen die Hebeplatte 610 und 612, um die Polyurethanscheiben 310 und 312 zusammenzudrücken, um eine programmierte Bewegung zu erhalten, wenn die Hebebasisplatten 81G und 80G bewegt werden. Die inneren und äußeren Bahnen 320G und 321G (30 und 31) sind den Rollen 800 bis 803 zugewandt, von denen zwei (800 und 802) mit der äußeren Bahn 320G und zwei (801 und 803) mit der inneren Bahn 323G ausgerichtet sind. Die beiden Kunststoffscheiben 300, von denen eine von der Programmscheibe 60G (16) weggebrochen dargestellt ist, und die andere Scheibe 62G überdecken die vier Rollen und weisen Schlitze auf, um eine Isolation der Spannung in der Kunststoffscheibe benachbart den Rollen zu gestatten. Die beiden Rollen und die beiden Bahnen haben verschiedene Bewegungsrichtungen, beispielsweise Beugen und Strecken.
41 und 42 stellen eine Seitenansicht von einer und eine Draufsicht auf eine der flachen Einstellmuttern 70G und 71G dar, die entsprechende innere Gewindeöffnungen 806 und 808 aufweisen. Diese Muttern weisen zusammenpassende und eingreifende Komplementärschlitze und Keile an ihren Enden 47G und 44G (28) auf. Wie am besten in 43 zu erkennen ist, weisen die Bolzen 47G und 44G Paßteile 900 und 902 auf, die eingreifen, um die Bolzen miteinander zu verriegeln, wobei sie es gestatten, die oberen und unteren Abschnitte des Steuermoduls voneinander weg zu ziehen und zu trennen. Die passenden Abdeckungen 901 sind in der Draufsicht der Zeichnung und in der Schnittansicht in den 44 bzw. 45 dargestellt. Außengewinde gestatten die Steuerung der Reibung durch das Aufnehmen individueller Einstellmut tern. Die getrennten Abdeckungen, 33 und 45, können die beiden Abschnitte schließen, wenn nur eine Seite verwendet werden soll. Die Abdeckung 901 weist sich nach unten erstreckende Arretierungen 903 auf, die durch Einkerbungen 905 getrennt sind, um mit den entsprechenden Teilen der unteren Abschnitt der 37 und 38 zusammenzupassen.
In 46 ist eine teilweise Perspektivansicht einer Schiene gemäß der Erfindung dargestellt, die zwei seitliche Stützen 904 aufweist, die zum Beispiel Schienbeinstützen sein können, welche die rechten und die linken Seiten einer Schiene zueinander verriegeln. Zu diesem Zweck weist die Zwei-Seiten-Stütze 904 einen starren, verriegelnden Schienenabschnitt 906 und einen gepolsterten Abschnitt 908 auf. Der Abschnitt 906 hält die rechten und linken Seiten 912A und 912B in Position zueinander und der gepolsterte Abschnitt 908 hält das Schienbein oder ein anderes Körperteil in Position. Der starre Abschnitt 906 weist eine einstellbare Verriegelung 910 in der Mitte und entsprechende Befestigungselemente 912A und 912B zum Verriegeln er Beinschienen auf. Der gepolsterte Abschnitt ist einstellbar, damit er fest gegen das Bein gezogen werden kann.
Wie am besten in 47 dargestellt ist, weist der Verriegelungsabschnitt 910 einen Stift 914 auf, der in jede einer Reihe von Löchern in der Seite 918 der Stütze paßt. Die Wahl der ausgerichteten Löcher 916 für das Aufnehmen des Stiftes 914 bestimmt die Länge des oberen Teilabschnitts des oberen Schienenabschnitts 906 (46). Das Polster weist zwei Enden auf, die sich durch eine unterschiedliche der Öffnungen 922 und 924 erstrecken und die sich zur Befestigung, beispielsweise durch einen Klettverschluß bei 926 bzw. 928, über das Oberteil der Schiene erstrecken. Wie am besten in 48 bis 51 zu erkennen ist, weisen die Seiten 918 und 920 auf: (1) obere Paßabschnitte, die Öffnungen enthalten, um so leicht zusammen zu gleiten, und (2) einen Teilabschnitt des Haken-Öse-Klettverschlusses für das Polster 908 (47).
Die Ausführungen gemäß 25 bis 51 liefern einen variablen Bewegungsbereich in einer Ebene und zwei Richtungen und einen vorprogrammiertem, von der Geschwindigkeit unabhängigen Widerstand. Sie weisen die Funktionen der Ausführungen von 3 und 10 bis 24 auf und weisen weiterhin auf: (1) eine Verringerung des Gesamtgewichts infolge der Verwendung neuer Materialien und Abmessungen, (2) einen erhöhten oberen Widerstand, (3) vollständige Eingriffszuverlässigkeit durch Verwendung von Reibungskissen mit einem größeren Oberflächenbereich, (4) ein System, in welchem die Beugungs- und Streckungssystemkomponenten getrennt sind und es somit dem Benutzer erlaubt wird, Übungen unter Verwendung von Widerstandsprogrammen sowohl für Beugung und Streckung, als auch nur für Beugung oder nur für Streckung durchzuführen und (5) eine Verringerung der Größe und des Gewichts des Systems.
Durch die Verwendung von Reibungskissen mit einem größeren Oberflächenbereich, erhöhter oberer Reibung, neuer Materialien und Abmessungen wird erreicht: (2) ein erhöhter oberer Widerstand, (3) eine vollständige Eingriffszuverlässigkeit durch Verwendung von Reibungskissen mit einem größeren Oberflächenbereich, (4) ein System, in welchem die Beugungs- und Streckungssystemkomponenten getrennt sind und es somit dem Benutzer erlaubt wird, Übungen unter Verwendung von Widerstandsprogrammen sowohl für Beugung und Streckung, als auch nur für Beugung oder nur für Streckung durchzuführen und (5) eine Verringerung der Größe und des Gewichts des Systems.
Durch die Verwendung von Reibungskissen mit einem größeren Oberflächenbereich werden erhöhte obere Widerstandswerte und eine vollständige Zuverlässigkeit des Rampeneingriffs erreicht. Das erlaubt es dem Patienten zuverlässig zu üben und ein Endergebnis mit einem höheren Niveau zu erreichen. Auch die effektive Behandlungsdauer mit der Vorrichtung wird länger. Beugungs- und Streckungssystemkomponenten sind getrennt. Das bedeutet, daß der Benutzer nun in eine oder in beide Richtungen üben kann. So kann zum Beispiel während der postoperativen Rehabilitation eines Patienten, dem das vordere Kreuzband wiederhergestellt wurde, der Kliniker nun während der ersten sechs Wochen der Rehabilitation nur die Beugungsseite benutzen. Wenn der Kliniker der Meinung ist, daß es sicher ist, kann die Streckungsseite hinzugefügt werden oder sie könnte die Beugungsseite insgesamt ersetzen. Das Verwenden nur der Beugungsseite oder nur der Streckungsseite verringert die Größe und das Gewicht der Vorrichtung und erhöht die Effektivität bei der Anwendung.
In 52 ist eine Perspektivansicht eines anderen Steuermoduls 30H mit einem Schaft oder Bolzen 74H, einem inneren Hebel 34H, einer mittleren Reibscheibe 380H, einer oberen Griffanordnung 32H und mit einem elektronischen Steuermodul 382H dargestellt. In dieser Ausführung ist die Reibscheibe 380H fest an der unteren Griffanordnung 34H befestigt, mit ihr elektrisch verbunden, dreht sich in Bezug auf die obere Griffanordnung 32H und ist mit Unterbrechungen elektrisch mit dieser verbunden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Programmierabschnitt 382A und der Reibungsanordnung zur Verfügung zu stellen, welche bei der vorliegenden Anordnung die oberen und unteren Griffanordnungen und die Reibscheibe 380H aufweist. Der Druck zwischen den Griffanordnungen und der Reibscheibe wird durch den Programmabschnitt 382H während der Beugung und Streckung gesteuert. Die Reibscheibe kann in einigen Ausführungen anstatt einer getrennten Scheibe ein Teil der inneren und äußeren Griffe sein.
In der vorliegenden Ausführung ist der Schaft oder der Bolzen 74H durch ausgerichtete Öffnungen 384, 386H und 388 in der inneren Griffanordnung 34H, die Reibscheibe 380H und die äußere Griffanordnung 32H geschraubt, um die Einheiten zusammenzuhal ten. Die elektronische Programmsteuerung 382H ist zur Drehung mit der oberen Griffanordnung 32H an dieser befestigt und elektrisch mit ihr verbunden.
In einer Ausführung weist die untere Griffanordnung 34H eine Oberfläche 385H auf, die magnetisch ist und dazu ausgestaltet ist, durch eine variable Magnetkraft nach innen gezogen zu werden. Ein äußeres leitendes Band 387 ist dazu ausgestaltet, selektiv mit den elektrischen Teilen der Reibscheibe 380H zusammenzuwirken und eine Vielzahl von Öffnungen 398H, die über den Umfang voneinander beabstandet sind und sich unter der Reibscheibe 380H befinden, befinden sich in Kontakt mit den Leitern, die dadurch verlaufen, um einen elektrischen Weg zum Verbinden aller Leiter zu bilden, die normalerweise durch die Scheibe 380H von oben nach unten verlaufen. In einer anderen Ausführung greift ein Motor 426 mit seiner Abtriebswelle mit dem Bolzen 74H ein, um den Bolzen in Art und Weise einer Kugelumlaufspindel anzutreiben und die untere Platte oder die innere Platte weisen in ihrer zentralen Öffnung zusammenwirkende Gewinde auf, die mit den Gewinden des Bolzens in der Art und Weise einer Kugelumlaufspindel und einer Mutter zusammenwirken, um die beiden Hebel aufeinander zu oder voneinander weg zu bewegen, wenn sich der Motor dreht.
Um mit der Reibscheibe 380H bei der Erzeugung von Reibung zusammenzuwirken, weist die obere Anordnung 32H mehrere Leiter 400H auf, die über ihren Umfang voneinander beabstandet sind und dazu ausgestaltet sind, elektrischen Kontakt mit anderen Leitern zu haben, die durch die Oberfläche der Reibungsscheibe 380H verlaufen. Ihre untere Fläche greift umfangsmäßig mit der oberen Fläche der Reibscheibe 380H ein. Die über den Umfang angeordneten Leiter 400H sind elektrisch mit dem elektronischen Steuermodul 382H verbunden und so beabstandet, daß sie elektrisch mit dem Ring von Leitern 402H verbunden sind, die durch die Reibscheibe 380H verlaufen, wobei die Leiter 402H in Kontakt mit dem leiten den Band 386H in der unteren Anordnung 34H sind und von dort mit Energie versorgt werden. Bei dieser Anordnung setzen die Taktimpulse, die auf bestimmte der Leiter 400H aufgebracht werden, das leitende Band in der unteren Anordnung unter Strom und liefern Zeitimpulse, die sowohl durch die Zeit- und die Taktimpulse, die durch die elektronische Steuertafel 382 aufgebracht werden, als auch durch den Abstand zwischen den äußeren und inneren Hebelanordnungen 32H und 34H beeinflußt werden.
Das elektronische Drucksteuermodul 382H ist elektrisch mit einer starken Magnetspule in seiner unteren Fläche verbunden, welche die Fähigkeit aufweist, das magnetische Teil 382H der unteren Hebelanordnung 34H anzuziehen und somit die Anordnungen 32H und 34H in Abhängigkeit von dem Strom, der durch das Computermodul durch seine Spule geleitet wird, um das Feld zu verändern, mit ansteigender oder abnehmender Kraft zusammenzudrücken. Auf diese Art und Weise kann das elektronische Drucksteuermodul die Reibungskraft und den Widerstand gegenüber Bewegung bei Beugung und Streckung steuern und kann sogar als eine elektronische Bremse dienen, welche die Bewegung stoppt oder die Elemente zur freien Bewegung freigibt.
Die Taktimpulse werden durch ausgewählte der Leiter aufgebracht, die sich in den unteren Teil der oberen Hebelanordnung 32H erstrecken und elektrische Signale werden von der unteren Anordnung 34H durch das leitfähige Band zurückgeleitet, wenn es durch die Taktimpulse, die durch die Leiter 402 an ausgewählten Positionen übertragen werden, unter Strom gesetzt wird. Auf diese Art und Weise bestimmt das Beabstanden der Leiter in der oberen Hebelanordnung 32H die Übertragung der Taktimpulse und das Wiedereintakten der Aufnahme der Taktimpulse in Bezug auf die Positionen der oberen und unteren Hebelanordnungen 32H und 34H in Bezug aufeinander nach unregelmäßigen Beabstanden der Leiter, die durch die obere Anordnung verlaufen. Auf diese Art und Weise werden ein Code für das Aufbringen auf die obere elektronische Anordnung 382A in Bezug auf das Beabstanden der oberen und unteren Hebelanordnungen in Bezug aufeinander und ein Programm in der elektronischen Steueranordnung erzeugt, die hierin nachfolgend noch beschrieben werden.
Natürlich können, wenn auch der Code in der Ausführung von 52 durch elektrischen Kontakt zwischen den sich bewegenden Elementen erzeugt wird, andere Mechanismen verwendet werden, beispielsweise eine optische oder magnetische Leseeinrichtung, die Anzeigen erfaßt, wobei sich die magnetische oder optische Leseeinrichtung in der oberen Griffanordnung und die Anzeigen in der unteren Hebelanordnung befinden. Weiterhin können viele andere Technologien, die im Fachgebiet gut bekannt sind, verwendet werden, um kodierte Signale an das elektronische Modul 382H zu liefern. Gleichermaßen können viele andere Mechanismen von dem elektronische Modul 382H für das Steuern des Widerstands gegenüber Bewegung verwendet werden, um die Größe der Kraft zu steuern, die beim Widerstand gegenüber Bewegung ausgeübt wird, einschließlich der Steuerung des Drucks auf Solenoide oder des Anziehens oder Lösens einer mechanischen Vorrichtung in Form eines Solenoids, der die oberen und unteren Hebelanordnungen zusammendrückt oder sie löst. So könnte sich zum Beispiel, anstatt Magnetkraft direkt auf die untere Anordnung auszuüben, der Schaft 74H nach oben durch eine Solenoidspule erstrecken und könnte entgegen einer Vorspannung einer Feder, die dem Widerstand gegenüber Bewegung proportional ist, angezogen oder freigegeben werden, oder es könnte eine hydraulische oder pneumatische Steuerung verwendet werden.
In 53 ist eine Schnittansicht, geschnitten entlang den Linien 53-53 von 52 dargestellt, die die äußere Griffanordnung 32H und die Vielzahl von durch sie verlaufenden Leitern 400H zeigt und die für den Eingriff mit einem elektrischen Anschluss an das Modul 382H an mehreren Positionen ausgestaltet ist. Das Modul 382H ist an der Hebelanordnung 32H befestigt und bewegt sich mit dieser, um so eine elektrische Verbindung mit den dadurch verlaufenden Leitern 400H zu gestatten, so daß das elektrische Widerstandsprogramm selektiv bestimmte dieser Leiter unter Strom setzt und Signale von verschiedenen anderen dieser Leiter empfangen kann.
In 54 ist ein Blockdiagramm des Widerstandsprogrammmoduls 382H dargestellt, mit einem Eingangsdekoder 412, einem Ausgangsdekoder 414, einem gepufferten Parallel-Serien-Umsetzer 416, einem gepufferten Serien-Parallel-Umsetzer 418, einem Mikroprozessor 420, einem Taktimpulsausgang 422, angeschlossenen Treibern 424 und einer Magnetbremsspule und/oder Motor 426. Der Mikroprozessor 420 bringt kodierte Signale über den gepufferten Serien-Parallel-Umsetzer 418, den Dekoder 414 zu den Ausgangsleitern in der äußeren Hebelanordnung 32H (52) auf.
Die kodierten Signale wirken über die Leiter auf die Reibscheibe 380H (52), um eine Verbindung mit dem leitenden Rand der inneren Hebelanordnung 34H herzustellen, um eine Reihe von kodierten Impulsen dorthin zu liefern. Diese Impulse sind elektrisch über andere Leiter 402H in der Reibscheibe 380H durch den Dekoder 412 in dem gepufferten Parallel-Serien-Umsetzer 412 mit dem Mikroprozessor 420 rückgekoppelt, um die Position der äußeren und inneren Hebelanordnungen 32H und 34H anzuzeigen. Diese Position wird mit den gespeicherten Programmwerten verglichen, die Signale zu den angeschlossenen Treibern 424 senden, welche die Magnetbremsspule und/oder den Motor 426 steuern, was (1) in einer Ausführung zu einer sich verändernden Stromzuführung zu der Magnetbremsspule 426 zum Verändern des Anziehens zwischen den äußeren und inneren Hebelanordnungen 32H und 34H gemäß dem Programm, oder (2) in einer anderen Ausführung zu einem konstanten Strom führt, der über eine festgelegte Zeit einem Motor zugeführt wird, wobei der Bolzen 74H in die Ausgangswelle des Motors geschraubt ist, um den Druck durch Anziehen oder Lösen der Reibungsflächen zu verändern, wenn der Bolzen weiter von dem Motor weg oder zu dem Motor hin bewegt wird. Der Motor wird verwendet, wenn die durch das Magnetfeld erzielte Anziehung zwischen den Oberflächen nicht ausreichend ist.
In einer Ausführung ist für das Durchführen einer Analyse eine Anzeige 423 für die Position auf einem Monitor vorgesehen und eine zweite Anzeige 425 liefert Abbildungen eines für den Patienten festgelegten Programms. Die letztere Anzeige kann ein interaktives Programm einschließen, beispielsweise für einen Skihang, wobei Abbildungen und Widerstand gegenüber Bewegung, die durch die Reibungsmodule geliefert werden, sich verändern, wenn der Patient die Schienen bewegt. Weiterhin kann virtuelle Realität durch Verwendung von zwei unterschiedlichen Anzeigen, eine vor jedem Auge, erreicht werden, um eine dreidimensionale Ansicht und Ton über Kopfhörer bereitzustellen. Rückkopplungssignale können verwendet werden, um Bild- und Tonprogramme in Reaktion auf die Bewegung des Benutzers zu wählen und die Reibung kann gemäß dem Programm verändert werden.
In 55 ist ein Blockdiagramm der relevanten Funktionen des Mikroprozessors 420 dargestellt, der eine Vergleichseinrichtung 450, einen Taktgeber 452, einen seriellen Speicher 454, einen Programmspeicher 456 und einen Digital-Analog-Wandler 458 aufweist. Die Vergleichseinrichtung 450 empfängt über den gepufferten Parallel-Serien-Umsetzer Signale von dem Dekoder 412 (54) und vergleicht sie unter Steuerung durch den Taktgeber 450 mit in den in dem Speicher 454 gespeicherten Signalen. Das Erkennen der zusammenpassenden Signale bei dem Vergleich führt zu Signalen, die durch die Vergleichseinrichtung 450 in den Programmspeicher gelangen, der wiederum Signale zu dem Digital-Analog-Wandler 458 sendet, um die Analogsignale an dem Leiter 460 zu verändern. Der Taktgeber 452 liefert über den Ausgangsleiter 422 Taktimpulse zu dem gepufferten Serien-Parallel-Umsetzer 418 (54) zum Entschlüsseln in dem Dekoder 414 (54) und Anlegen an die Leiter 410 (54) in der äußeren Hebelanordnung 32H (52).
Bei dieser Anordnung werden die kodierten Signale übertragen und mit der Position der äußeren und inneren Hebelanordnungen verglichen, um die Position der Hebelarme und ihre Bewegungsrichtung anzuzeigen. Das bewirkt dann wiederum ein Auslesen der mit den Positionen verglichenen Programmen, um eine Magnetbremsspule und damit den Widerstand gegenüber Bewegung zu steuern.
Der Positionscode wird durch die Verbindung zwischen den Leitern in der Reibscheibe zur Verfügung gestellt, die für jede Position gleichmäßig beabstandet sind, um so Positionen zu entsprechen, die einen unterschiedlichen linearen Abstand haben und mit gleichen Abständen in der äußeren Hebelanordnung 32H zusammenwirken. Die Bewegungsrichtung wird durch eine numerische Folge in den Leitern angezeigt, die ähnlich einer Feineichung gebildet wird, so daß jeder Bewegungszuwachs eine Folge von Bewegungen in eine Richtung anzeigt und Bewegungszuwächse in die andere Richtung dieselben Leiter in der umgekehrten Reihenfolge unter Strom setzen. Das erfolgt durch gleichmäßig beabstandete Leiter, wenn sie mit Leitern kombiniert werden, die einen geringfügig anderen Abstand haben.
Die Ausführung gemäß 52 bis 55 liefert: (1) einen variablen Bewegungsbereich in einer Ebene und zwei Richtungen mit vorprogrammiertem, von der Geschwindigkeit unabhängigem elektromagnetischen Widerstand, (2) alle Merkmale der Ausführungen von 3 und 10 bis 51 und verwendet (3) zusätzlich ein Solenoid, einen Schrittmotor oder andere Verfahren, um die Leseplatte einer Mikroprozessorsteuereinheit gegenüber einem Reibungskissen auf der Basis eines durch einen Computer erzeugten Programms für jede Richtung zu aktivieren oder deaktivieren. Diese Ausführung weist mehrere Vorteile auf, beispielsweise: (1) Das durch den Computer erzeugte Programm ermöglicht es dem Kliniker oder dem Benutzer schnell jedes auf den Benutzer zugeschnittene Programm zu erzeugen und das ermöglicht eine unbegrenzte Anzahl von Programmvarianten, so daß Patienten in der Lage sind, unmittelbar Spezialprogramme zu benutzen, die auf ihre spezifische Situation zugeschnitten sind, (2) die spezifischen Programme können in der Klinik auf der Basis des klinischen Gebrauchs, von Erkenntnissen und Bewertungen verändert werden, (3) die Fähigkeiten, einen erhöhten Widerstand zu liefern, erlauben es der Vorrichtung in großen, selbständigen Maschinen zusätzlich zu den Schienensystemen verwendet zu werden, (4) Sensoren können bestimmen, ob der Widerstand dem voreingestelltem Programm entspricht und können alle Einstellungen vornehmen, um die Zuverlässigkeit der Entsprechung zu dem voreingestelltem Programm zu erhöhen.
In 56 ist eine Seitenansicht einer Ausführung der äußeren Hebelanordnung 32H dargestellt, mit einem Scheibenabschnitt 500, einem abgestuften Abschnitt 502 und einem Klemmabschnitt 504. Der Scheibenabschnitt 500 weist Scheibenform auf, hat eine zentrale Öffnung zum Aufnehmen des Schafts 74F (16) und vier Öffnungen 313, die ihn umgeben, um Zapfen der Rampenscheibe 90F (16) aufzunehmen, um die obere Hebelanordnung 32F an einer Rampenscheibe zu halten, wie sie beispielsweise bei 90F in 16 dargestellt ist.
Das Klemmsystem 504 ist dazu ausgestaltet, schnell auf eine Schiene aufgeklemmt zu werden und weist für diesen Zweck Zapfen 506 und 508, die sich nach außen erstrecken (in 56 in Richtung in das Papier hinein), eine obere Wand 510, eine untere Wand 512, die sich teilweise in Richtung auf die obere Wand erstreckt und eine allgemein C-förmige Konfiguration bildet, auf. Der Übergangsabschnitt 502 verbindet den Scheibenabschnitt 500 und den Klemmabschnitt 504 unter einem Winkel, um die Erhöhung der äußeren Hebelanordnung 32F (16) über die innere Hebelanordnung 34F (16) aneinander anzupassen.
In 57 ist eine perspektivische Endansicht, teilweise als Explosionsansicht, in Richtung der Linien 57-57 von 56 dargestellt, die den C-förmigen Abschnitt 530 und den invers gegenüberliegenden C-förmigen Abschnitt 526 zeigt, der eine Klemme bildet. Der C-förmige Abschnitt 530 weist ein Oberteil 510 und den sich nach innen erstreckenden Abschnitt 522 auf, der über eine Seite der Schiene gleitet und der inverse C-förmige Abschnitt 526 weist eine Oberseite und einen sich nach innen erstreckenden Abschnitt 524 auf, der die andere Seite der Schiene aufnimmt.
Der Abschnitt 526 paßt mit diesem ersten Abschnitt zusammen und enthält eine Öffnung 520, die dazu angepaßt ist, den Zapfen 506 aufzunehmen und parallel dazu eine gleichartige Öffnung, um den Zapfen 508 (57) aufzunehmen, so daß die beiden Elemente miteinander einschnappen können. In der tatsächlichen Praxis hat der Zapfen 506 an einem Ende eine Raste, die in eine Lippe der Öffnung 520 paßt, so dass er nicht vollständig zurückgezogen, sondern nur geöffnet werden kann, um die Schiene anzubringen. Bei vollständigem Einführen schnappt eine durch eine Feder vorgespannte Arretierung 520 in eine Nut, aus welcher sie durch Stoßen nach unten entfernt werden kann. Allgemein ist die Arretierung 520 L-förmig, so daß sie den Zapfen vom unteren Ende ergreift und sie ist durch Herunterdrücken des durch eine Feder vorgespannten Stifts 520 entfernbar.
In 58 ist eine Seitenansicht einer inneren Hebelanordnung 34H gezeigt, die der Anordnung 34F gleicht, jedoch mit der Ausnahme, daß sie einen Klemmmechanismus 530 aufweist, der mit dem Klemmmechanismus 504 identisch ist, mit der Ausnahme daß er umgekehrt ist, so daß er für die innere anstatt an die äußere Hebelanordnung angepaßt ist. Der Übergangsabschnitt 532 ist jedoch relativ waagerecht, da er gegenüber dem Scheibenabschnitt 534 der inneren Hebelanordnung 34H nicht abgestuft zu sein braucht.
In 59 ist eine End-Perspektivansicht, teilweise als Explosionsansicht, gesehen in Richtung der Linien 59-59 in 58, dargestellt, welche den Bolzen 509 zum Klemmen des Endelements 511 positioniert zeigt, um es in gleicher Weise wie bei der Betätigung es Hebelarms 32H am Bolzen zu halten.
In 60 bis 64 ist eine Ansicht des ersten Hebels 32H von oben, eine Ansicht es zweiten Hebels 34H von oben, eine Seitenansicht eines Klemmmechanismus für den ersten Hebel 32H, eine Ansicht des Klemmmechanismus für den ersten Hebel 32H von unten, eine Seitenansicht des Klemmmechanismus für den zweiten Hebel 34H und eine Ansicht des Klemmmechanismus für den zweiten Hebel 34H von unten dargestellt. Diese Teile gestatten ein leichtes Klemmen des Moduls der vorliegenden Erfindung an eine Beinschiene.
Das zweite Klemmteil, das in 62 und 63 dargestellt ist, greift mit dem Hebelmechanismus von 60 so ein, daß die beiden Seiten zusammenbewegt werden können und gegen eine Schiene klemmen. Gleichermaßen wirken die zweiten Teile der 64 und 65 mit der Hebelanordnung von 61 zusammen, so daß sie auseinander und zusammen gleiten und über der Schiene klemmen.
Der erste Hebel 32H weist Zapfen 521 und 523 auf, die ebenfalls in den Klemmabschnitt 526 passen und ein Zusammenschieben des Klemmabschnitts und der Hebelanordnung in einer Größenordnung gestatten, die durch die Schrauben 519 und 525 erlaubt wird. Gleichermaßen weist der zweite Hebelabschnitt Zapfen 515 und 517 auf, die sich zwischen dem Klemmabschnitt und dem Hebelabschnitt selbst erstrecken, wie es in 64 und 65 dargestellt ist und ein Verschieben der beiden gestatten, so daß sie über die Schiene passen und zusammen eingerastet werden können.
In 66 ist eine Perspektivansicht der Übungsanordnung 10A dargestellt, die dazu ausgestaltet ist, eine Armschiene, ähnlich der Beinschiene der Übungsanordnung 10 (1) aufzuweisen, die dazu ausgestaltet ist, ein Steuermodul 30 aufzunehmen, das an seinem Platz in gleicher Weise eingerastet werden kann, um das Trainieren eines Arms 12A zu gestatten, ohne die Armschiene zu entfernen. Die Armschiene ist in jeder Hinsicht mit der Beinschiene identisch, mit Ausnahme der Einstellungen des Bewegungsbereichs und des Programms für den Widerstand gegen Bewegung, die verändert sind, um sich an die Art einer Ellbogenverletzung anstatt an eine Knieverletzung anzupassen. Da im vorliegenden Fall unterschiedliche Reibungsoberflächen in Abhängigkeit davon gewählt sind, ob die Hebelanordnungen dichter zusammen oder weiter entfernt bewegt werden, können diese Oberflächen auch mit einer Kontur versehen sein, um die Größe der Reibung in jede Richtung zu verändern.
In 67 ist eine Aufrißansicht eines Skistiefels 1000 mit einem Zehenbereich 1002, einem Fersenbereich 1008, einem hinteren Bereich 1004 und einem Modul 30 gezeigt, dessen Hebelarme mit dem Zehenbereich und dem hinteren Bereich in der Nähe des Knöchels verbunden sind.
In der vorliegenden Ausführung sind der Zehenbereich 1006 und der hintere Bereich 1004 steif, jedoch in Bezug aufeinander bewegbar, und der Fersenbereich 1008 hat flexibles Material, so daß der Stiefelbereich 1004 sich zurück und vorwärts bewegen kann. Um sich an die Bewegung um das Modul 30 anzupassen, gleiten die Hebelarme in den Taschen 1005 und 1007.
In 68 ist eine andere Ausführung des Skistiefels 1000A dargestellt, die der Ausführung von 66 gleicht, jedoch mit der Ausnahme, daß ein einzelnes Modul 30B an einem relativ steifen Fersenabschnitt 1008A angebracht ist, wobei ein Abstand zwischen dem steifen hinteren Abschnitt 1004A und dem Fersenab schnitt vorhanden ist. Der steife Zehenabschnitt 1006A, der durch normale Klemmen an dem Fersenabschnitt geklemmt ist, ist von dem steifen hinteren Abschnitt durch ein flexibles Material 1007A getrennt, um so eine Bewegung zurück und nach vorn zu gestatten. Der einzelne Hebelarm des Moduls 30B erstreckt sich nach oben in einen verschiebbaren Abschnitt 1005A und das Modul selbst weist einen zweiten Abschnitt auf, der fest an der Ferse 1008 angebracht ist.
In 69 ist eine noch andere Ausführung eines Skistiefels 1000C dargestellt, die der Ausführung von 67 gleicht, jedoch zwei Module 30A und 30B aufweist, die durch einen einzelnen Arm verbunden sind, um noch weitere Variationen in der Bewegung des steifen Abschnitts 1004B des Stiefels in Bezug auf den steifen Sohlenabschnitt 1008B zu gestatten, wobei diese Abschnitte durch flexibles Material verbunden sind. In jeder dieser Ausführungen kann das Modul 30A ein Typ sein, der Rückkopplungssensoren aufweist, die elektrisch mit einer Computeranordnung für das virtuelle Abbilden verbunden sein können.
Die Übungsanordnungen gemäß 1 bis 65 können an vorhandene Schienen, beispielsweise an Schienen für untere Gliedmaßen oder obere Gliedmaßen angebracht werden und sie ermöglichen ein gesteuertes Üben der Person, welche die Schiene trägt, oder sie können Teil einer anderen gesteuerten Widerstandsvorrichtung sein. Sie gestatten eine gesteuerte Widerstandstherapie für Personen mit verletzten Gliedmaßen oder Gelenken oder möglicherweise mit verletzten anderen Körperteilen, wobei der Widerstand eine Bewegung ist, die in einer vorgesteuerten Art und Weise auf die Position des Teils bezogen ist, das trainiert wird. Sie stellen eine Übungsvorrichtung und eine Übungstechnologie zur Verfügung, die Widerstand gegenüber Bewegung liefert, der in einer vorprogrammierten Art und Weise auf die Position des Teils bezogen ist, das trainiert wird, wobei jedoch der Widerstand von der Geschwindigkeit unabhängig ist.
Diese Ausrüstung gestattet maßgeschneiderte Übungsprogramme für eine große Vielfalt von Zwecken, beispielsweise das Stärken eines schnell reagierenden Muskels oder eines langsam reagierenden Muskels oder das Stärken nur bestimmter Abschnitte eines verletzten Muskels. Der Benutzer verändert die Geschwindigkeit während eines Widerstandsprogramms, das Widerstand gegenüber Bewegung bezogen auf die Position liefert, das jedoch keine äußere Kraft erzeugt, so daß, wenn der Benutzer keine Kraft aufbringt, kein Widerstand durch die Ausrüstung aufgebracht und der Mechanismus freigegeben wird.
In einer anderen Ausführung ist die Übungsvorrichtung mit Bildern oder anderen erfaßten Programmen gekoppelt, so daß der Benutzer Muskelaktivität mit erfaßten Ereignissen korrelieren kann. Bei dieser Anordnung kann der Benutzer auf einer Kathodenstrahlröhre, beispielsweise auf einer am Kopf angebrachten Einheit, eine Aktivität, zum Beispiel Skifahren, visualisieren und der Bildschirm zeigt das Terrain, so daß der Benutzer seine Position entsprechend einstellen kann. Sensoren zeigen das Ergebnis dieser Aktionen und liefern einen gesteuerten Widerstand bezogen auf seine Bewegung. Einige Ausrüstungen, beispielsweise Skistiefel, werden mit einem programmierten Widerstand unter Verwendung der Übungsanordnung geliefert, um schützende und nützliche Größen des Widerstands gegenüber Bewegung in gesteuerten Richtungen zur Verfügung zu stellen.
Der Widerstand gegenüber Bewegung ist während der Übung in einer vorgesteuerten Art und Weise auf die Position des Teils bezogen, das trainiert wird. Das Verhältnis zwischen Position und Widerstand ist jedoch nicht einer mittleren Motorleistungskurve proportional, sondern ist für spezielle Zwecke aufgebaut. Diese Übungsvorrichtung kann zweckmäßig in entweder einer Übung verwendet werden, die einer offenen oder einen geschlossenen kinetischen Kette entspricht.
In einer bevorzugten Ausführung weisen die Einrichtungen zum Steuern der Größe der Kraft ein Reibungswiderstandselement oder mehrere dieser Elemente auf, die abnehmbar an einer herkömmlichen Schiene oder an einem anderen Befestigungselement anbringbar sind, um eine gewünschte Widerstandskraft gegenüber Bewegung zu liefern. Die Reibungswiderstandselemente können entweder aufweisen: (1) einen Mechanismus, der eine freie Bewegung in eine Richtung zuläßt, sich jedoch in die andere Richtung nur mit Widerstand gegen die Kraft bewegt oder (2) einen Mechanismus, der einen gesteuerten variablen oder konstanten Widerstand in jede der beiden Richtungen liefert. Allgemein sind einstellbare Anschläge oder Begrenzungselemente vorgesehen, um die Größe oder den Bereich der Bewegung zu steuern. Die Widerstandskraft kann durch Kraftelemente, beispielsweise Federn oder Motoren oder dehnbare Elemente oder pneumatische Zylinder oder Ähnliches bereitgestellt werden.
In der bevorzugten Ausführung werden Reibungselemente und Druckelemente, die zusammenwirken, um Reibungskraft gegenüber Bewegung zu liefern, verwendet, weil Mechanismen, die Reibung verwenden, um die Größe des Widerstands gegenüber Bewegung zu steuern, relativ leicht auf verschiedene Größen der Widerstandskraft einzustellen sind, indem der Druck senkrecht zu den Reibungsflächen, die sich in Bezug aufeinander bewegen, eingestellt wird.
In der bevorzugten Ausführung weist eine Knie- oder Ellbogenschiene erste und zweite Abschnitte auf, die an einem Schwenkpunkt verbunden sind. Für eine Anwendung ist der erste Abschnitt an dem Bein (Schienbein und Wadenbein) durch ein erstes Verbindungsmittel anbringbar und der zweite Abschnitt ist mit dem Schenkel (Oberschenkel) durch ein zweites Verbindungsmittel verbunden. Für eine andere Anwendung ist der erste Abschnitt durch ein erstes Verbindungsmittel am Unterarm (Speiche und Elle) anbringbar und der zweite Abschnitt ist mit dem Arm (Oberarm) durch ein zweites Verbindungsmittel verbunden. Bei jeder Anwendung schnappt ein erster Hebel in dem ersten Abschnitt lösbar am ersten Verbindungsmittel ein und ein zweiter Hebel in dem zweiten Abschnitt schnappt lösbar an dem zweiten Verbindungsmittel ein, wobei die beiden Hebel durch ein Reibungssteuermodul verbunden sind, das am Schwenkpunkt zentriert ist. Das Reibungssteuermodul steuert die Größe der Reibung gegenüber der sich das erste und zweite Verbindungsmittel bewegen.
In der bevorzugten Ausführung werden die Reibungselemente in Bezug zueinander bewegt, wenn sich die beiden Hebel bewegen. Die Größe der Reibung wird gesteuert: (1) in einer Ausführung durch ein Ratschenelement, das bewirkt, daß die beiden Scheiben in einer Position gegeneinander gedrückt werden, in einer anderen Position jedoch freigegeben werden, so daß sie getrennt sind, (2) in einer anderen Ausführung durch einen Rampenmechanismus, der eingreift, um die Scheiben in einer Bewegungsrichtung zusammenzuschieben, während die Bewegung in die andere Richtung bewirkt, daß die beiden Elemente getrennt werden, indem eines von ihnen sich auf der Rampe nach unten verschiebt, und (3) in einer noch anderen Ausführung durch eine mikroprozessorgesteuerte Druckvorrichtung, die sowohl einen Gesamtdruck oder Mindestdruck als auch Veränderungen des Drucks steuert, um Veränderungen des Widerstands gegen Bewegung in verschiedenen Bewegungsrichtungen zu erzeugen. Ein Gesamtvorspannungsdruck kann durch einen Anziehmechanismus erzeugt werden, der senkrechten Druck zwischen den beiden Reibungselementen aufbringt.
In einigen Ausführungen sind die Reibungsscheiben eben und flach und in anderen können sie eine Kontur aufweisen, um verschiedene Reibungsgrößen an verschiedenen Orten bei der Bewegung der Vorrichtung zu liefern. Die Beugungs- und Streckungs-Reibungselemente können in konzentrischen Ringen benachbart zueinander oder an gegenüberliegenden Seiten zueinander oder eines unter dem anderen angeordnet sein.
In der bevorzugten Ausführung sind die Reibungselemente dazu ausgestaltet, um leicht mit Splinten verbunden zu werden, die Teile von vorhandenen herkömmlichen Schienen sind. Die Reibungselemente befinden sich in einem Steuermodul, der Hebel aufweist, die sich von ihm erstrecken. Die Hebel sind austauschbar an den Standardsplinten der Schienen angebracht. Bei dieser Anordnung kann das Steuermodul durch eine die für die Übung verwendete Schiene tragende Person an einer Schiene angebracht werden, wobei das Steuermodul an der Schiene angebracht und von der Schiene nach der Übung abgenommen wird, ohne die Schiene abzunehmen.
In anderen Ausführungen kann die Reibung durch das Zusammendrücken von Reibungsplatten gemäß einem geplanten Programm, beispielsweise magnetisch oder durch drehbare Schraubenantriebsmittel oder durch Hydraulikkolbenmittel oder andere Mittel zum Verändern der Kraft zwischen den Reibungsplatten geliefert werden.
Das Basismodul kann auch in Verbindung mit anderen Arten von Ausrüstungen verwendet werden, beispielsweise Skistiefel oder Ähnliches, um eine gesteuerte Größe der Bewegung und der Reibung zu erhalten und somit eine Verletzung zu vermeiden, die ansonsten, beispielsweise mit einem nicht flexiblen Skistiefel, auftreten könnte. Gleichermaßen kann eine solche Ausrüstung Sensoren aufweisen, um so visuelle oder andere durch Sensoren erzeugte Bilder darzustellen während eine Person übt, beispielsweise Bilder eines Terrains, während jemand die Übungsausrüstung zum Simulieren von Skilanglauf verwendet. Orthodoxe Systeme können ausgerüstet sein, um komplexe oder relativ komplette Übungsumgebungen zur Verfügung zu stellen, oder andere einfachere Ausrüstung, die heute mit Gewichten versehen ist, um isotonische Übungen durchzuführen, kann statt dessen mit Steuermodulen ausgerüstet sein, um gesteuerten Widerstand in Übereinstimmung mit der Position der zu trainierenden anatomischen Abschnitte zu liefern.
In 70 ist eine vereinfachte Teilaufrißansicht, teilweise geschnitten, einer Mehrebenen-Übungsvorrichtung 1050 dargestellt, die als ihre Hauptteile eine erste Hebelarm- und Halteranordnung 1052, eine zweite Hebelarm- und Halteranordnung 1054 und ein Steuermodul 1060 aufweist. Das Steuermodul 1060 verbindet die ersten Hebelarm- und Halteanordnungen 1052 und 1054 in einer Art und Weise, die der der Ausführungen von 3 und 10 bis 69 gleicht und die Übungsvorrichtung von 70 ist dazu ausgestaltet, an Körperabschnitten an gegenüberliegenden Seiten eines Glieds befestigt zu werden, um die Größe der Kraft zu steuern, die erforderlich um dieses Gelenk zu bewegen.
Während die vorherigen Ausführungen eine Schwenkbewegung in nur einer Ebene steuern, steuert die Übungsvorrichtung 1050 Bewegung in mehreren verschiedenen Ebenen und Richtungen und liefert eine Rotationsbewegung eines Körperteils in Bezug auf ein anderes und eine Schwenkbewegung in einer Anzahl von verschiedenen Ebenen und Kombinationen von Rotations- und Schwenkbewegung zwischen den Körperteilen. Sie liefert Widerstand, der unabhängig von der Geschwindigkeit in einer Art und Weise gesteuert wird, die der der vorherigen Ausführungen von 3 und 10 bis 69 gleicht und der programmiert werden kann, um den Widerstand als Funktion der Zeit oder als eine Funktion der Position und als eine Funktion der Geschwindigkeit je nach Option des Programmierers zu verändern.
Die ersten und zweiten Hebelarm- und Halteranordnungen 1052 und 1054 weisen jeweils einen anderen der beiden Halter 1056A bzw. 1056B und eine andere der entsprechenden ersten Hebelarmanordnungen 1052 und zweiten Hebelarmanordnungen 1062 auf. Der Halter 1056A ist an der Hebelarmanordnung 1058 befestigt und ausgestaltet, ein Körperteil an einer Seite des Gelenks zu halten, das sich in Bezug auf das zweite Körperteil bewegt und der Halter 1056B ist an der Hebelarmanordnung 1062 zur Bewegung mit dieser befestigt und ist dimensioniert und geformt, um das zweite Körperteil zu halten, das sich um ein Gelenk bewegt.
Das Modul 1060, das die ersten und zweiten Hebelarm- und Halteranordnungen 1052 und 1054 verbindet, ist in Gegenüberstellung zu dem Gelenk oder dem Teil des Körpers, das die beiden Körperteile, die sich in Bezug zueinander bewegen, verbindet, angeordnet. Das Wort Gelenk schließt in der vorliegenden Beschreibung nicht nur herkömmliche Gelenke, beispielsweise Ellbogen- oder ähnliche Gelenke ein, sondern auch andere Körperteile, die die Gelenkigkeit eines Körperteils in Bezug auf ein anderes zulassen oder steuern. Somit ist es offensichtlich, daß, wenn auch die Halter am besten für einen Ellbogen oder ein Knie, wie in 69 dargestellt, gestaltet sind, andere Formen und Größen von Haltern an den Hebelarmanordnungen befestigt und angepaßt sein können, um mit anderen Körperteilen verbunden zu werden, um die Gelenkigkeit des Halses oder des Rückens zu steuern.
Die ersten und zweiten Halter 1056A und 1056B sind gleich und in der vorliegenden Beschreibung unterscheiden sich ihre entsprechenden Bezugszahlen nur durch die jeweiligen Anhänge A und B. Daher wird nur ein Halter beschrieben, der allgemein der Halter 1056B ist.
Der Halter 1056B weist eine röhrenförmige Hülsenwand 1064B, eine Halteröffnung 1066B, ein Gelenk 1068B sowie drei Verriegelungselemente 1070B, 1072B und 1074B auf. Die Hülsenwand 1064B ist dazu angepaßt, sich durch Schwenken um das Gelenk 1068B um die Hülsenöffnung 1066B zu öffnen. Wenn sie geschlossen ist, wird sie durch die Verriegelungselemente 1070B, 1072B und 1074B geschlossen gehalten, die Haken-Öse-Textilhalter oder eine mechanische Verriegelung jedes Typs sein können.
Bei dieser Anordnung können die beiden Halter 1056A und 1056B an verschiedenen Seiten eines Gelenks oder eines anderen Körperteils befestigt werden, welches die Gelenkigkeit steuert, um Bewegung in einer Vielzahl von Ebenen unter Steuerung durch das Steuermodul 1060 und ein entsprechendes Programm zu gestatten, wobei Veränderungen der Reibung in Bezug auf Zeit, Position oder Geschwindigkeit durchzuführen sind.
Der erste Hebelarm 1058 weist einen ersten Hebelkörper 1076 und eine Programmeinheit 1078 auf. Der erste Hebelkörper 1076 ist eine Stütze, die dazu ausgestaltet ist, an dem Halter 1056A befestigt zu werden und den Programmabschnitt 1078 starr daran zu befestigen. Er kann jede Form aufweisen, beispielsweise die in 70 dargestellte Röhrenform, kann jedoch auch eine flache oder runde Form oder jede andere geeignete Form aufweisen.
Die Programmeinheit 1078 weist eine erste Reibungsfläche 1080, eine Antriebseinheit 1082 und eine Halteeinheit 1088 auf. Sie ist angebracht, um mit einem Universalgelenk und mit einer Reibungsfläche zusammenzuwirken, die Bestandteile des Steuermoduls 1060 sind. Bei dieser Anordnung übt die Antriebseinheit 1082 Kraft unter Steuerung durch ein Programm auf die erste Reibungsfläche 1086 aus, die mit der Reibungsfläche 1086 des Universalgelenks 1084 eingreift, um den Widerstand gegenüber einer Kraft zu verändern, die zwischen den beiden Hebelarm- und Halteranordnungen 1052 und 1054 angreift. Die Steuerung des Antriebssystems kann pneumatisch oder elektrisch erfolgen und die Antriebseinheit 1082 kann in der Art und Weise eines stufenweise wirkenden Solenoids oder eines pneumatischen oder hydraulischen Kolbens unter Steuerung durch einen Computer betrieben werden.
Das Universalgelenk 1084 weist einen Zylinder auf, auf dem sich die Reibungsfläche 1060 befindet und es wird in der Programmeinheit 1078 festgehalten, wobei die Reibungsfläche die Reibungsfläche 1080 entlang einem ungeteiltem Bogen berührt. In Ausfüh rungen, die übermäßige Druckveränderungen zwischen den Reibungsflächen vorsehen, können die Reibungsflächen gleichförmig sein. Andererseits können Veränderungen an jeder der Reibungsflächen hinsichtlich der Dicke oder des Reibungskoeffizienten verwendet werden, um den Widerstand bei verschiedenen Winkeln zwischen den ersten und zweiten Hebelarm- und Halteranordnungen 1052 und 1054 zu programmieren.
Um mit dem Steuermodul 1060 und der ersten Hebelarmanordnung ein Zusammenwirken zu erreichen, weist die zweite Hebelarmanordnung 1062 einen zweiten Hebelkörper 1100 und eine Universalgelenkeinheit 1102 auf. Der Körperabschnitt 1100 ist röhrenförmig und ist an der Hülse 1056 befestigt, um sich mit ihr zu bewegen und er ist an seinem Ende mit der Universalgelenkeinheit 1102 verbunden.
Die Universalgelenkeinheit 1102 weist ein Gehäuse für einen Teil der Steuereinheit 1060, mit dem Schaft des Universalgelenks 1006, einer Feder 1104, einem Haltering 1108 und einem Arretierungselement 1106 auf. Die Arretierung 1110 befindet sich an dem Schaft 1106 und wird nach oben gegen den Haltering 1108 an dem Ende der Universalgelenkeinheit 1100 gedrückt, so daß die Feder den Schaft 1102 vorspannt. Der Schaft 1102, der an seinem anderen Ende an der Universalgelenkkugel in der Universalgelenkeinheit 1078 befestigt ist, wird durch den ersten Hebelarm 1058 gehalten. Bei dieser Anordnung weist der Schaft etwas Neigung auf, kann nach innen gegen die Kraft der Feder 1104 vorgespannt werden, befindet sich trotzdem in Kontakt mit der Reibscheibe 1080 und wird in der Universalgelenkeinheit 1078 festgehalten.
Das Steuermodul 1060 weist eine Endkugel auf, die ein Bestandteil des Universalgelenks 1084 ist. Der Durchmesser der Kugel ist größer als eine Öffnung in dem Ende der Universalgelenkeinheit 1078, so daß sie als Teil des ersten Hebelarms 1058 festgehalten wird, jedoch mit dem Schaft 1106 verbunden ist, der sich in die Arretierung 1006 erstreckt und von ihr und dem Haltering 1108 des zweiten Hebelarms 1062 gehalten wird. Bei dieser Anordnung steuert die Reibungsfläche 1080, die durch die Antriebseinheit 1082 angedrückt wird, den Widerstand gegenüber Kraft, die versucht, die zweiten Hebelarme auseinander zu bewegen nach einem gesteuerten Programm.
An der Oberseite des kugelförmigen Teils des Universalgelenks erstrecken sich von dem Gehäuse 1094 mehrere Markierungen und an dem Ende der Einheit ist ein Sensor 1090 befestigt, der die Markierungen abtastet und Signale zu den Leitern 1091 liefert. Der Sensor erzeugt Signale auf den Leitern 1091, welche die Position der ersten Hebelarm- und Halteranordnung und der zweiten Hebelarm- und Halteranordnung zueinander anzeigen. Dieses Signal kann wiederum dem Computer zugeführt werden, der die Signale zu der Antriebseinheit 1082 liefert, um den Druck und somit den Reibungswiderstand zu steuern, der an diesem Ort aufgebracht werden soll.
Das Steuermodul 1060 weist auf und wirkt zusammen mit dem Antriebssystem 1082, der ersten Reibungsfläche 1080, der zweiten Reibungsfläche 1086, dem Universalgelenk 1084, der Halteeinheit 1088, dem Sensor 1090, den Markierungen 1092 und dem Schaft 1106. Bei dieser Anordnung verbindet das Steuermodul 1060 die erste und die zweite Hebelarm- und Halteranordnung, um die Größe des Widerstands gegenüber der Kraft gemäß dem Ort und in einigen Ausführungen gemäß der Zeit oder der Bewegungsgeschwindigkeit zu steuern und um Informationen über die Position der ersten Hebelarm- und Halteranordnung in Bezug auf die zweite Hebelarm- und Halteranordnung zu einer zentralen Steuereinrichtung zu liefern.
In 71 und 72 sind ein Längsschnitt bzw. eine Endansicht des Gehäuses 1094 gezeigt, das mit dem Steuermodul 1060 (69) zusammenwirkt, um die Größe des Reibungswiderstands zu steuern, der von der Übungsvorrichtung 1050 (70) erzeugt wird, auf weisend eine äußere Gehäusewand 1120, eine zylindrische Buchse 1122, einen Haltering 1124 und eine Haltemutter 1126 mit Außengewinde. Der Haltering 1124 ist so dimensioniert, daß er die Wand 1120 schließt und er weist eine gekrümmte Innenform und eine Öffnung auf, die dazu angepaßt sind, das kugelförmige Teil des Universalgelenks 1086 zu begrenzen. Die Haltemutter 1126 wirkt mit dem Innengewinde 1128 an der Wand 1120 zusammen, um den Haltering an seinem Platz zu halten und den zylindrischen Teil des Universalgelenks 1086 drehend zu begrenzen und um zu bewirken, dass es mit der Reibungsfläche zusammenwirkt. Die Reibungsfläche ist komplementär zu der Kugel geformt, wie es bei 1080 in 70 dargestellt ist. Die Buchse ist dazu ausgestaltet, die Antriebseinheit 1082 (70), die wiederum das Solenoid enthält, das den nach außen gerichteten durch die Reibungsfläche 1080 ausgeübten Druck steuert, aufzunehmen und zu begrenzen.
In 73 und 74 sind eine Längsschnittansicht bzw. eine Endansicht des Steuermoduls 1060 gezeigt, aufweisend eine Antriebseinheit 1082, eine erste Reibungsfläche 1080, ein Universalgelenk 1084, einen Schaft 1106 für das Universalgelenk und einen Haltering 1108. Das Solenoid 1130 funktioniert schrittweise, um die erste Reibungsfläche 1080 gegen die Reibungsfläche 1086 an dem Universalgelenk 1084 zu drücken.
Der Schaft 1106 bewirkt ein Koppeln mit dem zweiten Hebelarm und dem Gehäuse 1054 (70), wobei jedoch der Widerstand gegenüber Bewegung in eine Schwenkrichtung oder Kreisrichtung bei dieser Ausführung durch die Berührungsfläche zwischen der ersten Reibungsfläche 1084 und der zweiten Reibungsfläche 1086 geliefert wird.
Auf der Seite des Kugelgelenks, das von dem Solenoid 1130 weg weist und die sich über die zweite Armanordnung hinaus erstreckend, sind mehrere Markierungen 1092 angebracht, die körperliche Vorsprünge sein können, die durch einen physikalischen Sensor erfaßt werden oder optische Markierungen sein können, die durch eine Photozellenanordnung erfaßt werden, um die Position der ersten und zweiten Hebelarm- und Halteranordnungen 1052 und 1054 in Bezug zueinander zu übertragen. Der Schaft 1106 weist einen Haltering 1108 auf, der seine Bewegung begrenzt, um ihn in der zweiten Hebelarmanordnung 1062 zu halten.
In 75 ist eine Endansicht der ersten Hebelarm- und Halteranordnung 1052 mit einem ersten Hebelkörper 1076 und einem ersten Hebelhalter 1056A aneinander angebracht dargestellt. Das Universalgelenk 1084 und der Schaft 1106 erstrecken sich von der Hebelarmanordnung 1076. Der Halter 1056A weist ein mit 1070A bezeichnetes Verriegelungselement, das in ein zusammenpassendes Verriegelungselement an der Öffnungslinie 1066A einschnappt, ein Gelenk 1068A und zwei röhrenförmige Halbzylinder auf, die zusammen um ein Körperteil einschnappen. Bei diesem Aufbau kann der Halter 1056A geöffnet, über ein Körperteil, beispielsweise über einen Schenkel eingeschnappt werden, wobei das Steuermodul über dem Gelenk eingepaßt wird, beispielsweise über dem Kniegelenk, der zweite Halter geöffnet wird und an seinem Platz einschnappt, so dass die ersten und zweiten Hebelarme an gegenüberliegenden Seiten des Gelenks befestigt sind, um die Widerstandskraft gegenüber seiner Bewegung zu steuern.
Die Ausführung gemäß 70 bis 75 weist die Vorteile der Ausführungen gemäß 3 und 10 bis 69 auf und gewährleistet zusätzlich einen vorprogrammierten, elektromagnetischen, geschwindigkeitsunabhängigen Widerstand in mehreren Ebenen, mehreren Richtungen und mit veränderlichem Bewegungsbereich. Sie verwendet Solenoide, Schrittmotoren, pneumatische Zylinder, hydraulische Zylinder, Kugelschraubenanordnungen oder jegliche andere Mittel, um gekrümmte Leseplatten in ein gekrümmtes Kugelgelenk oder aus ihm heraus zu bewegen. Das gekrümmte Kugelgelenk kann Reibung oder elektromagnetische Felder zwischen einem Kugelge lenk und seiner gekrümmten Platte verwenden, um sich verändernde Größen von Widerstand gegenüber Bewegungen eines Hebelarms in mehreren Richtungen und mehreren Ebenen aufbringen, wobei die Bewegung des Systemschafts in Bezug auf das Gehäuse, gesteuert durch ein vorher eingestelltes Computerprogramm, das den Widerstand für jedes Grad entlang einem dreidimensionalen Drei-Ebenen-Bewegungsbereich unabhängig von jeder Richtung beibehalten wird.
Bei der Ausführung gemäß 70 bis 75 wird der Widerstand in mehreren Ebenen für Teile zur Verfügung gestellt, die mit Mehr-Ebenen-Gelenken verbunden sind, zum Beispiel ein Hüft- oder Schultergelenk. Sie kann auch verwendet werden, um Betätigung an einer Seite zu verhindern. So kann zum Beispiel ein Schlaganfallpatient mit linksseitiger Gehirn- und Wirbelsäulen-Disfunktion das naheliegende Gelenk (beispielsweise das linke Hüftgelenk) beim Stehen, Sitzen und Liegen und bei Bewegungsmustern der linken Hüfte in mehreren Richtungen, wie Abduktion (Wegführen von der Medianebene), Beugung, Streckung oder Drehung gesperrt haben, um die Disfunktion zu kompensieren und um die Wahrnehmung, Aktivität und Stärke der rechten Gliedmaßen zu erhöhen. Darüber hinaus können andere Bewegungsmuster des entfernten Gelenks in mehreren Richtungen durch neuromuskuläre Zeitsteuerung während vollständiger Aktivität des Glieds erleichtert oder erschwert werden. So kann man zum Beispiel die Kniestreckungsspastik während der Streckung der Hüfte verringern.
In 76 ist eine noch andere Übungsvorrichtung 1200 mit mehreren einzelnen Übungseinheiten 1050A bis 1050F an einer entsprechenden Anzahl von Gelenken dargestellt. Jede der Einheiten 1050A bis 1050F entspricht allgemein der Einheit 1050 in 70 und funktioniert in der Art und Weise der entsprechenden Steuermodule 1060A bis 1060 und der Hebel-Halte-Anordnungen 1052A bis 1052F sowie 1054A bis 1054E. Die Einheiten steuern den Widerstand gegenüber Kraft eines Patienten um Schulter, Ellenbogen und Rücken, an denen sie angebracht sind. Sie können jedoch auch andere Gelenke steuern, beispielsweise den Hals. Bei dieser Anordnung kann jedes Gelenk für Übungszwecke gesteuert werden. Ein Bildschirm 1202 kann verwendet werden, um Bilder in einem interaktiven System zu liefern, das eine Sportart simuliert, wie es beispielsweise in Verbindung mit den 54 und 55 erläutert ist.
In 77 ist eine schematische Seitenaufrißansicht einer Übungsvorrichtung dargestellt, aufweisend eine Stützbasis 1146, einen ausziehbaren Kolben 1144, beispielsweise einen pneumatischen Kolben, Halter für Körperteile, beispielsweise 1148A bis 1148M, und Steuermodule gemäß den in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen, angeordnet an den Gelenken, die während der Übung zu bewegen sind, wie zum Beispiel die Steuermodule 1142A bis 1142F. Der Kolben 1144 ist an der Basis 1146 mit einer Drehkopfanordnung befestigt, so dass er nach oben oder nach unten ausgezogen werden kann und er steht über das Steuermodul 1142D mit einer Rückenstütze und einer Gesäßstütze in Verbindung. Um eine Bewegung um die Gelenke zu gestatten steht (1) die Rückenstütze mit einer Schulterstütze am Steuermodul 1142C und mit einer Kopfstütze über das Steuermodul 1142 in Verbindung, steht (2) das entfernte Ende der Oberarmstütze über das Steuermodul 1142 mit einer Unterarmstütze in Verbindung und stehen (3) die Gesäßstützen mit dem Unterschenkel über das Steuermodul 1142E und mit der Fußstütze über das Steuermodul 1142 in Verbindung. Diese Anordnung gestattet die gesteuerte Gelenkbewegung gegenüber gesteuerten Druck an jedem der Hauptgelenke des Körpers.
Bei Gebrauch kann ein Patient an seinem Platz durch den Rückenstützenhalter 1148A, die Gesäßhalter 1148F und 1148G, die Unterschenkelstützenhalter 1148E und 1148D und die Fußstützenhalter 1148C und 1148B befestigt sein. Die Kopf-, Schulter- und Armstützen sind durch die Halter 1148L, 1148K, 1148G, 1148I bzw. 1148H an dem Patienten befestigt. Wie in 78 dargestellt ist, kann die Übungsvorrichtung 1140 mit dem Kolben 1144 angehoben werden, so dass der Patient in einer stehenden Position an seinem Platz befestigt ist. In jeder Position ist die Position der Gelenke gesichert, wie es in Verbindung mit den Ausführungen gemäß 70 bis 75 beschrieben ist und der Widerstand gegenüber Kraft ist gesteuert.
In 79 und 80 sind eine Längsschnittansicht und eine Endansicht einer anderen Ausführung des Steuermoduls 1150 dargestellt, mit einem Gehäuse 1152, einem Schrittmotor 1154, 1156, einem Reibungssteuerschaft 1158, einer Halteplatte 1162 und einem Reibungskissen 1160. Bei dieser Anordnung ist das Reibungselement 1158 dazu ausgestaltet, an einem Halter befestigt zu werden, um die Reibungsbewegung dieses Halters zu steuern und der Schrittmotor 1152 ist in einer feststehenden Position in Bezug auf die Programmiereinrichtung angeordnet. Somit steuert eine Zentraleinheit die Reibung an einem Gelenk, um gesteuerten Widerstand für das Üben zu liefern. Das Steuermodul kann auch verwendet werden, um den Druck zwischen zwei zusammenpassenden Abschnitten eines Universalgelenks wie in den Ausführungen gemäß 70 bis 78 angeführt, zu steuern.
In 81 ist das Steuermodul 1150 an einer stationären Einheit 1166 in Gegenüberstellung zu einem Stuhl 1164 befestigt dargestellt, so dass das Steuermodul 1150 ein Gelenk 1162 steuert, das die Gesäß- und die Unterschenkelstütze 1161 verbindet, so dass der Patient das Kniegelenk unter Steuerung des Moduls 1150 trainieren kann. In 81 ist eine Seitenaufrißansicht des Stuhls 1164 dargestellt und sie zeigt zusätzlich zu dem Griff an der Beinstütze 1161 einen Griff, der jedoch höher angeordnet ist als der bei 1174 dargestellte Griff. Diese Einheit kann für Armübungen und die untere Einheit für Beinübungen verwendet werden.
In 83 ist eine zentrale Steuerkonsole mit vier über den Umfang beabstandeten Steuereinheiten 1166A bis 1166D und damit verbundenen Stühlen 1164A bis 1164D dargestellt, um es zu ermöglichen, dass ein einziger zentraler Steuercomputer 1172 mehrere Module steuert, die an einzelne Patienten bei Bein- oder Armübungen oder Ähnlichem angepaßt werden können.
In der Ausführung gemäß 70 bis 78 kann ein vorprogrammierter, elektromagnetischer, von der Geschwindigkeit unabhängiger Widerstand für mehrere Gelenke, mehrere Ebenen, mehrere Richtungen und variablen Bewegungsbereich geliefert werden. Allgemein hat dieser Vorteil zusätzlich zu den Vorteilen anderer Ausführungen die Eigenschaft, einen computergesteuerten, voreingestellten Widerstand auf der Basis von voreingestellten Widerstandswerten, an mehrere Gelenke zu liefern, die für jedes Gelenk für jede Kombination des Bewegungsbereichs des Gelenks in Bezug auf die anderen beteiligten Gelenke vorgegeben sind. Sie kann sowohl Beugung als auch Streckung über einen weiten, voreingestellten Bewegungsbereich und mit dem passenden Widerstand für jeden Bewegungsbereich zur Verfügung stellen. Die vorliegende Ausführung ist besonders für Übungsausführungen mit Darstellungen in virtueller Vision und für Ganzkörperübungen mit oder ohne Fernsehen oder simulierte Handlung geeignet.
Die Ausführungen gemäß 70 bis 78 liefern einen vorprogrammierten elektromagnetischen, von der Geschwindigkeit unabhängigen Widerstand für mehrere Gelenke, mehrere Richtungen und variablen Bewegungsbereich und Helm für virtuelle Realität entweder sitzend oder stehend und die Ausführungen gemäß 81 bis 83 liefern eine Steuerung in einer Ebene, mehreren Richtungen, variablen Bewegungsbereich, vorprogrammiert und von der Geschwindigkeit unabhängig mit virtueller Realität, wenn es gewünscht wird. Helme oder Gläser, die eine Bilddarstellung mittels Computer verwenden, liefern Bilder, die mit der Computerüberwachung des Programms koordiniert sind, um den voreinge stellten Widerstand für mehrere Gelenke für jedes Gelenk zu verändern, wie es vorher beschrieben ist. Der Bewegungsbereich für jedes Gelenk ist durch eines von vielen Programmen vorbestimmt, das den Widerstandswert festlegt auf der Basis: (1) der Bewegungsbereichsposition des gewählten Gelenks und des Bewegungsbereichsorts aller anderen Gelenke in Bezug auf die gewählten Gelenke, (2) der Richtung, in die sich die mit dem gewählten Gelenk verbundenen Glieder in Bezug auf die gewählten Gelenke bewegen, (3) der dreidimensionalen Koordinaten des Videobandes der virtuellen Realität. Bei Verwendung eines Betrachters, der künstlich eine funktional geschlossene kinetische Kettenaktivitätsvisualisierung erzeugen kann, kann der Übende Wandern oder andere Umgebungen sehen, wenn der Widerstand in Übereinstimmung mit der Bewegung des Übenden beim simulierten Wandern oder Rudern oder Skilaufen oder Ähnlichem eingestellt ist.
In 84 ist eine noch andere Übungsanordnung 10E dargestellt, aufweisend einen Stützenabschnitt 14B und rechte und linke Übungsmodule 16C bzw. 16D. Wie in den Ausführungen von 1 und 2 verbinden die Steuermodule 16C und 16D zwei Abschnitte der Schiene um ein Gelenk, das geschützt und/oder trainiert werden soll. In der Ausführung von 84 ist die Übungsanordnung 10E für eine Knieschiene 14B angepaßt. Die Übungsmodule 16C und 16D können jedoch auch mit anderen Arten von Schienen, beispielsweise als Ellbogenschienen, und für andere Arten von Übungsausrüstung verwendet werden, in der gesteuerter Widerstand in zwei Richtungen zur Verfügung gestellt werden soll.
Die Schiene 14B kann eine von vielen Standardschienen sein und ist für sich kein Bestandteil der Erfindung. Sie weist in einer für Knieschienen üblichen Art und Weise eine erste Stützeinrichtung 20E und eine zweite Stützeinrichtung 22E auf, die durch schwenkbare Gelenke 24E und 24F in einer Art und Weise verbunden sind, die im Fachgebiet bekannt ist. Die Steuermodule 16C und 16D sind jeweils dazu ausgestaltet, über ein jeweiliges der schwenkbaren Gelenke 24E und 24F miteinander verbunden zu werden. Die linken und rechten Übungsmodule 16C und 16D sind identisch und es wird daher nur das Modul 16C beschrieben.
Das Steuermodul 16C weist eine Steueranordnung 30J, eine erste Hebelanordnung 32J und eine zweite Hebelanordnung 34J auf. Die ersten und zweiten Hebelanordnungen 32J und 34J sind an der Steueranordnung 30J an gegenüberliegenden Seiten davon befestigt, wobei die erste Hebelanordnung 32J dazu ausgestaltet ist, an der ersten Stützeinrichtung 20E befestigt zu werden, um sich mit dem Schenkel einer Person zu bewegen und die zweite Hebelanordnung dazu ausgestaltet ist, an der zweiten Stützeinrichtung 22E befestigt zu werden, um sich mit dem Bein der Person zu bewegen.
Die erste Hebelanordnung 32J weist einen ersten Hebelarm 1384, einen Schlitz 1386 in dem ersten Hebelarm, eine Positionierschraube 1388 und einen Positionssensor 1390 auf. Der Schlitz 1386 ist mit einem gleichen Schlitz in der ersten Stützeinrichtung 20E ausrichtbar, so daß diese positioniert und durch die Positionierschraube 1388 bewegbar an ihrem Platz angebracht werden kann. Der Positionssensor 1390 ist an dem ersten Arm 1384 befestigt und wird verwendet, um die Position des ersten Stützabschnitts 20E zu dem zweiten Stützabschnitt 22E der Schiene und somit die Größe der Streckung oder der Beugung des Glieds oder von Körperteilen um ihr Gelenk zu erfassen.
Die zweite Hebelanordnung 34J weist gleichermaßen einen zweiten Arm 1392, einen Schlitz 1394, eine Positionierschraube 1396 und ein Betätigungselement 1398 auf. Bei dieser Anordnung ist der Schlitz 1394 des zweiten Arms mit einem gleichartigen Schlitz in der zweiten Stützeinrichtung 22E ausgerichtet, um durch die Mutter 1396 beweglich befestigt zu werde, wobei das Betätigungselement 1398 dem Steuermodul 30J zugewandt ist und ihn parallel und diametral dem Sensor 1390 gegenüberliegend auf der gegen überliegenden Seite berührt. Das Betätigungselement 1398 stellt den Druck ein und der Sensor 1390 erfaßt den Winkel zwischen den Elementen, die das Gelenk umgeben.
Das Steuermodul 30J weist einen Schaft 70J, eine erste Reibscheibe und Reibkissen 1400 und eine zweite Reibscheibe und Reibkissen 1402 auf. Das Betätigungselement drückt die Kissen gegen die Reibscheibe, um die Kraft zwischen der Reibscheibe und dem Kissen und somit den Widerstand der Glieder oder anderen Körperteile um das Gelenk zu verändern. Die Schlitz- und Schraubenanordnung erlaubt die Bewegung des Betätigungselements, des Sensors und des Moduls als eine Einheit, um so die exzentrische Bewegung des Gelenks während der Beugung und Streckung einstellen zu können.
In 85 ist ein Teil der ersten Hebelanordnung 32J und ein Teil des Steuermoduls 30J dargestellt, aufweisend den ersten Hebelarm 1384 und den ersten Schlitz 1386 in dem Hebelarm. Wie in dieser Ansicht dargestellt, weist die Steueranordnung 30J eine Reibscheibe 1406, einen Schaftkopf 1408, eine Schaftmutter 1410 und ein erstes Armbasiselement 1412 auf. Der Schaftkopf 1408 ist ein regelmäßiges Parallelepiped mit Seiten, die größer sind als der Durchmesser des zylindrischen Schafts 74J. Der Schaft 74J hat ein mit einem Gewinde versehenes Ende 1414, das mit einem Innengewinde in einer zentralen Bohrung der Schaftendmutter 1410 eingreift, um die Reibscheibe 1406 an der Basis 1412 zu halten. Ausgerichtete Öffnungen, die annähernd so groß sind, wie der Durchmesser des Schafts 74J, erstrecken sich durch die Reibscheibe und die Basis 1412, um ausgerichtete Öffnungen für den dadurch verlaufenden Schaft zu erzeugen, damit durch Schrauben der Mutter 1410 auf das mit Gewinde versehene Schaftende ein Anziehen erfolgen kann. Eine parallelepipedförmige Öffnung 1416 ist so dimensioniert, daß sie den Kopf 1408 aufnehmen kann, um so zu bewirken, daß die Reibscheibe 1406 sich zusammen mit dem Arm 1384 dreht.
In 86 ist eine perspektivische Teilansicht des inneren Hebels 34J dargestellt, mit einem zweiten Hebelarm 1392, einem Halter 1410 für das Betätigungselement 1398 (84) und dem Schlitz 1394 für das Befestigen an der zweiten Stützeinrichtung 22E. Die Steueranordnung 30G weist einen kreisringförmigen Stützring 1174 und eine Reibungsbasis und Reibungskissen 1400 auf. Das Betätigungselement 1398 drückt die Reibungsbasis und das Reibungskissen 1402 (84) gemäß einem elektrisch gesteuerten Programm gegen das Kissen 1400, um in einer vorprogrammierten Art und Weise die Größe des Reibungswiderstands gegenüber Bewegung der ersten und zweiten Hebel 34J und 32J in Bezug zueinander zu verändern.
Ein optischer Sensor, der für das Erfassen von Positionssignalen geeignet ist, beispielsweise der Sensor 1390, kann von der Polywissenschaftlichen Abteilung von Litton Industries, 1213 North Main Street, Blacksburg, Virginia 24060-3100 beispielsweise unter der Bauteilnummer F03573-2 bezogen werden. Dieser lineare Sensor liefert ein Digitalsignal, das zu dem Computer rückgekoppelt werden kann (in 84 nicht dargestellt). Geeignete Betätigungselemente 1398 können von der EXTREMA Products, Inc., einer Tochterfirma von EDGE Technologies, Inc. 2500 North Loop Drive, Ames, Iowa 50010 zum Beispiel unter der Katalognummer 50/6m bezogen werden.
In 87 ist eine Perspektivansicht eines Rollstuhls 1420 dargestellt, mit vier Rädern 1422A bis 1422D, einer Rückenlehne 1426 und einem Sitz 1424, der in herkömmlicher Art und Weise an einem Rahmen abgestützt ist, um es einer Person zu gestatten, auf einer horizontalen Abstützung 1424 zu sitzen, während sie durch den Rahmen auf den vier Rädern abgestützt ist und sie sich gegen die Rückenlehne 1426 zurücklehnt. An jeder Seite sind Armlehnen vorgesehen, wie sie bei 1442A und 1442B dargestellt sind.
Der Rollstuhl 1420 kann weiterhin eine Armübungseinrichtung aufweisen, mit einem ersten Paar rechten und linken Steuermodulen 1438A und 1438B, einem entsprechenden Paar von Übungsschäften 1436A und 1436B und einem entsprechenden Paar von Handgriffen 1434A und 1434B. Die Steuermodule 1440A und 1440B sind an gegenüberliegenden Seiten an dem Rollstuhlrahmen befestigt und sind an dem Rahmen so befestigt, daß sie Widerstand entlang der horizontalen Achse gegenüber Bewegung in einer vorprogrammierten Art und Weise liefern. Sie können in der Art und Weise jedes der anderen Steuermodule oder in der Art und Weise der Module der 84 bis 86 ausgestaltet sein.
Die Steuermodule 1438A und 1438B sind zwischen dem Rahmen des Stuhls und den gegenüberliegenden Seiten des Stuhls befestigt, um sowohl den rechten und linken Arm aufzunehmen, wobei das Modul 1438A die seitliche Auswärtsbwegung durch den rechten Arm aufnimmt und das Modul 1438B positioniert ist, um die Auswärtsbewegung durch den linken Arm aufzunehmen. Diese beiden Module haben eine vertikale Achse und verbinden die entsprechenden der horizontalen Armübungsschäfte 1436A und 1436B mit dem Rahmen an einem Ende der Armschäfte. Die Handgriffe 1434A und 1434B sind an den entsprechenden Armübungsschäften befestigt, um einen zweckdienlichen Handgriff für eine Person zur Verfügung zu stellen, die sich in einem Rollstuhl befindet, um gesteuerte Armübungen um die Steuermodule auszuführen.
Ein programmierter Widerstandsgrad gemäß den Bewegungen der Hand seitlich nach außen kann geliefert werden. Ferner können die Module 1438A und 1438B an entsprechenden Steuermodulen von gleichartiger Struktur, jedoch unabhängig voneinander programmierbar, befestigt werden und sie weisen Achsen auf, die horizontal und quer zu der Achse der Module 1438A und 1438B verlaufen. Diese Module können wiederum mit einen entsprechenden der Armübungsschäfte 1436A und 1436B in Verbindung stehen, so daß diese Armübungsschäfte mit einem vorbestimmten Widerstandsmuster unter Steuerung des entsprechenden der Module 1436A und 1436B und unter Steuerung der zusätzlichen Module in eine vertikale Richtung bewegt werden können, um zwei Bewegungsgrade für die Übungseinrichtung zur Verfügung zu stellen. Somit können zwei der Ein-Ebenen zweidimensionalen Steuermodule miteinander verbunden werden, um eine dreidimensionale Übungsbewegung in mehreren Ebenen zu liefern.
In einer ähnlichen Art und Weise ist die Rückenlehne 1426 mit dem Rahmen durch zwei Module 1440A und 1440B verbunden, wobei sich ein Modul auf jeder Seite der Rückenlehne befindet. Diese beiden Module bilden eine Verbindung zwischen dem Rollstuhlrahmen und der Rückenlehne 1426, um gesteuerten Widerstand gegenüber dem Drücken der Rückenlehne 1426 nach hinten und damit Übungen um die Taille zu gestatten.
Um Beinübungen zu gestatten, sind die Steuermodule 1428A und 1428B an gegenüberliegenden Seiten mit einer horizontalen Achse an dem Rahmen befestigt und verbinden entsprechende der Beinstützenschäfte 1432A und 1432B mit dem Rahmen, um gesteuerten Widerstand dazwischen zu liefern. Die Fußstützen 1430A und 1430B sind mit den gegenüberliegenden Enden der entsprechenden Beinstützenschäfte 1430A und 1430B verbunden, um Übungen der Beine der Person durch ihr Aufwärtsschwingen entgegen dem Widerstand, der durch den entsprechenden der Steuermodule 1428A und 1428B geliefert wird, zu gestatten.
Wenn auch der Übungsmechanismus für mehrere Gliedmaßen in Verbindung mit einem Rollstuhl dargestellt ist, können diese Übungsmechanismen für andere Arten von menschlichen Stützstrukturen verwendet werden, beispielsweise für gewöhnliche Stühle oder Betten oder für Rahmenwerke zum Stützen einer stehenden Person. Bei allen diesen Arten von Strukturen können Bewegungsmuster in einer Dimension oder in zwei Dimensionen zum Üben mit Steuermodulen an den Schwenkpunkten zur Verfügung gestellt werden, um Widerstand gegenüber Bewegung gemäß dem Programm in dem Steuermodul zu liefern.
In 88 ist eine Perspektivansicht einer Schneebrettbindung 1450 unter Verwendung der vorher beschriebenen Steuermodule dargestellt, aufweisend eine Basis 1452, eine Stiefelverriegelung 1454 und eine Beinverriegelung 1456. Die Basis 1452 ist dazu ausgestaltet, feststehend an dem Schneebrett befestigt zu werden und sie stützt die Stiefelverriegelung 1454, die gelenkig angebracht und dazu ausgestaltet ist, den vorderen Teil eines Stiefels an seinem Platz an der Basis zu befestigen. Die Beinbefestigungseinrichtung 1456 ist an der Stiefelbefestigungseinrichtung 1454 durch einen Schaft 1458 befestigt, der die Befestigungsteile 1460 und 1462 einstellbar miteinander verbindet.
Das Befestigungsteil 1460 ist starr an der Beinverriegelung 1456 befestigt und das Befestigungsteil 1462 ist starr mit der Stiefelbefestigungseinrichtung 1454 verbunden. Der Schaft 1458 ist so positioniert, daß er entlang einer vertikalen Achse um das Befestigungsteil 1460 gleitet und er weist an seinem unteren Ende ein dreidimensionales Steuermodul 1464 auf, um eine universelle Gelenkbewegung mit gesteuerten, vorprogrammierten Widerstand zwischen dem Schaft 1458 und dem Schuhteil 1454 zu liefern. Somit kann der Schaft 1458 in jede Richtung um einen Punkt in dem Steuermodul 1464 schwenken, um in Gebrauch eine Bewegung des Körpers in Bezug auf das Schneebrett zu gestatten.
Das Modul 1464 ist in derselben Art und Weise gestaltet, wie das Modul von 73. Alternativ kann es zwei zweidimensionale Steuermodule aufweisen, beispielsweise wie die Steuermodule, die in Verbindung mit 84 bis 86 offenbart wurden, die in rechten Winkeln zueinander angebracht sind, so daß ein Modul eine Schwenkbewegung um eine x-Achse und das andere eine Schwenkbewegung um eine y-Achse in Querrichtung liefert. Dem Schwenken kann eine vorbestimmte Größe des Widerstands in der vorher beschriebenen Art und Weise entgegengesetzt werden, um die Wahrscheinlichkeit von Unfällen, während noch Bewegung gestattet ist, zu vermeiden. Der Widerstand kann eingestellt werden, um eine stabile Stütze zu bilden, um Gewichtsverschiebung auf dem Brett zu gestatten, jedoch in einigen Positionen nachzugeben, um Verletzungen zu vermeiden.
In 89 ist eine Übungsmaschine für einen Benutzer in stehender Position 1470 dargestellt, welche die Steuermodule verwendet, die vorher beschrieben wurden und die einen stationären Rahmen, der stationäre Elemente 1472A und 1472B, die dazu ausgestaltet sind, auf einem Fußboden zu stehen, einen schwenkbaren Rahmen mit dem Element 1471 und einen Schulter- und Rückenrahmen 1476 aufweist. Das schwenkbare Rahmenelement 1471 ist ein Stahlrohr mit einem quadratischen Querschnitt und in einer solchen Form ausgebildet, daß es ein Rechteck bildet, das schwenkbar mit dem Rahmen 1472 und mit dem Schulter- und Rückenrahmen 1476 verbunden ist.
Der Schulter- und Rückenrahmen 1476 weist eine Rückenlehne 1486 und rechte und linke Schulterhaken 1484A und 1484B auf, die an der Oberseite der flachen, plattenförmigen Rückenlehne 1486 befestigt sind. Bei dieser Anordnung kann eine übende Person ihren Rücken gegen die flache, plattenförmige Rückenlehne 1486 mit den Schulterstützen 1484A bzw. 1484B drücken, die sich gekrümmt über die rechte und linke Schulter erstrecken, so daß die Rückenlehnen- und Schulterstütze 1476 sich mit der Übungsanordnung bewegen kann. Die Rückenlehne 1476 ist relativ klein und weist eine vertikale Abmessung zwischen 15,2 cm (sechs Zoll) und 152,4 cm (fünf Fuß) auf, so daß sie mit dem Rücken gekrümmt werden kann und nicht den Fußboden berührt, wenn sie vertikal in ihrer Normalstellung steht.
Um eine Verdrehungsbewegung zu gestatten, ist die Schulter- und Rückenlehnenstütze 1476 durch ein Steuermodul 1474 an dem schwenkbaren Rahmen 1471 befestigt. Das Steuermodul 1474 kann ein Widerstandsprogramm liefern, um vorprogrammierten Widerstand bei verschiedenen Winkeln während der Schwenkbewegung des Rahmens für eine Person zu erzeugen, die sich an der Rücken- und Schulterlehne festhält und den Oberkörper verdreht.
Um ein Krümmen an der Taille als eine Übung zu gestatten, ist der schwenkbare Rahmen 1471 durch die Steuermodule 1478A bzw. 1478B schwenkbar an einem zentralen Ort etwa in Taillenhöhe an dem stationären Rahmen 1472A und 1472B befestigt, um es einer Person, die an den Schulterlehnen 1484A und 1484B festgehalten wird, sich in einer Bewegung zu krümmen, wie zum Beispiel in einer Bewegung, bei welcher sie die Zehen berührt.
Um Armübungen zu gestatten, sind Handgriffmechanismen 1478A und 1478B für die rechte und linke Hand positioniert und an der Schulter- und Rückenlehne durch die Steuermodule 1480A und 1480B befestigt, so daß eine Person ihre Arme trainieren kann, indem sie diese nach oben und unten schwenkt.
Um eine Hockbewegung zu gewährleisten, ist der Verdrehrahmen aus Schienen 1475A und 1475B gebildet, die durch an diesen auf jeder Seite angebrachte Hülsen verschiebbar dazu befestigt sind und er ist durch die Steuermodule 1474A und 1474B sowie 1476A und 1476B befestigt, um die Bewegung der Rücken- und Schulterlehne 1476 nach unten zu gestatten, während eine in dem Mechanismus stehende Person das Knie beugt, um Hockbewegungen nach oben und nach unten auszuführen. Die Steuermodule können alle eingestellt sein, ein gesteuertes Übungsmuster zu liefern.
In 90 ist eine Perspektivansicht, teilweise in Explosionsdarstellung, einer Schiene gemäß der Erfindung dargestellt, aufweisend eine zweiseitige Stütze 904A, die zum Beispiel eine Schienbeinstütze ähnlich der Schienbeinstütze von 46 sein kann, welche die rechte und linke Seite einer Stütze miteinander verbindet. Zu diesem Zweck weist die zweiseitige Stütze einen starren verriegelnden Schienenabschnitt 906A, einen gepolsterten Abschnitt 908A und rechte und linke Seitenabschnitte 913A bzw. 913B auf.
Der Schienenabschnitt 906A verbindet die rechte Seite 913A mit der linken Seite 913B in Position in Bezug zueinander und ermöglicht es, daß der gepolsterte Abschnitt 908A positioniert wird, um ein Körperteil, beispielsweise das Schienbein, in Position abzustützen. Zu diesem Zweck weist der starre Abschnitt 906A ein verschiebbares Befestigungselement 910A, zwei mit Gewinde versehenen Arretierungsringe 915A und 915B, einen geteilten Endring 1509, eine Hülse 917 mit Innengewinde, einen Schaftabschnitt mit verringertem Durchmesser 1512 und einen hohlen, mit Gewinde versehenen Basisabschnitt 906A auf. Der Schaftabschnitt mit verringertem Durchmesser 1512 paßt in den Schaftabschnitt mit verringertem Durchmesser 1512 und drückt auf den dazwischenliegenden Endring 1509, wenn die Aufnahmehülse 917 auf den Basisabschnitt 906A geschraubt wird. Das verschiebbare Befestigungselement 910A kann zu einem Ort bewegt werden, um den gepolsterten Abschnitt 908A zu positionieren und ihn mittels der mit Gewinde versehenen Arretierungsringe 915A und 915B zu arretieren.
Der gepolsterte Abschnitt 908A ist an einem sich nach unten erstreckenden Abschnitt der Arretierung 910A so befestigt, daß er durch die Arretierung 910A zum Positionieren über dem Schienbein von Ort zu Ort bewegt werden kann. Er weist einen unteren gepolsterten Abschnitt 1500 und einen obere Abstützung 1502 auf, die starr genug ist, um das Körperteil an seinem Platz zu halten, wenn das Polster 1500 gegen die Haut des Patienten gedrückt wird. Eine sich nach oben von der starren Abstützung erstreckende Hülse 1504 nimmt ein Kugelgelenk des Verriegelungselements auf. Es ist um das Verriegelungselement schwenkbar, wird jedoch in seitlicher und in Längsrichtung an seinem Platz festgehalten. Eine Schraube 1507 kann durch eine mit Innengewinde versehene Öffnung gegen die Elemente 913A und 913B gedrückt werden, wie es bei 1506 in dem Adapter 32L zur Befestigung an einer Schiene dargestellt ist.
In 91 ist eine Seitenaufrißansicht der linksseitigen Stütze 913B dargestellt, aufweisend ein erstes Ende 1508 mit einem Außengewinde darauf, einen Verbindungsabschnitt 1510 und einen Schienenabschnitt mit verringertem Durchmesser 1512. Das mit Gewinde versehene Ende 1508 ist dazu ausgestaltet, um in eine Öffnung in dem Adapter für eine Schiene zu passen, wo es durch eine Gewindeschraube gehalten wird und den Verbindungsabschnitt 1510 abstützt, der sich nach außen erstreckt und nach innen krümmt, um den Schienenabschnitt zu bilden.
Der Abschnitt mit verringertem Durchmesser 1512 ist dazu ausgestaltet, in den hohlen, mit Außengewinde versehenen Schienenabschnitt 919 zu passen, um ein Zwischenverbindungselement für den starren Mittelabschnitt 906A der Schiene zu bilden. Die mit Innengewinde versehene Aufnahmehülse 917 ist an dem rechtsseitigem Element 913B zwischen dem Schaftabschnitt mit verringertem Durchmesser 1502 und dem Verbindungsabschnitt 1510 positioniert und weist in sich eine mit Innengewinde versehenen Aussparung 1514 zum Aufnehmen des mit Außengewinde versehenen Abschnitts 919 des Basisabschnitts 906A und eine Aussparung mit einem verringerten Durchmesser auf, die mit dem Ende des Endrings 1509 eingreift, und ihn zwischen den Abschnitt mit verringertem Durchmesser 1512 und die Innenwand des hohlen Abschnitts drückt, um die beiden in Bezug zueinander zu verriegeln, wenn die Aufnahmehülse 917 auf das Außengewinde des hohlen Abschnitts 919 geschraubt wird.
In 92 ist eine Aufrißansicht der rechtsseitigen Stütze 913B von vorn dargestellt, welche den mittleren zylindrischen Schaft 1502 zeigt, der in eine entsprechend dimensionierte Öffnung in dem linksseitigen Element 1913A paßt, um den starren Mittelabschnitt 906A mit der Hülse 917 am gegenüberliegenden Ende zu bilden.
In 93 ist eine Aufrißansicht des linksseitigen Elements 913A dargestellt, aufweisend den mit einem Außengewinde versehenen Schaft 906A, eine Innenbohrung 1520, die in Längsrichtung durch die Mittelachse des Abschnitts 906A verläuft, ein Paar Schlitze in einer Ebene senkrecht zu der Ebene des linksseitigen Elements 913A, von denen einer bei 1522 dargestellt ist, einen Verbindungsabschnitt 1524 und einen Endbefestigungsabschnitt 1526 mit einem mit Gewinde versehenen Ende. Das mit Gewinde versehene Ende des Abschnitts 1526 ist in den Adapter eingesetzt und erstreckt sich parallel zu dem Ende 1508 nach oben, wobei ein Verbindungsabschnitt eine Verbindung mit dem sich senkrecht erstreckenden Ende herstellt. Der Abstand zwischen den Außengewinden 906 ist weiterhin so dimensioniert, daß sie mit den mit Innengewinde versehenen Zylinder 917 eingreifen, der den Endring 1526 zwischen den Schaft 1502 und die Innenbohrung 1522 drückt, um den Abstand zwischen den Seiten 913A und 913B durch Festhalten des Schafts an einem festgelegten Ort innerhalb der Bohrung 1520 einzustellen.
In 94 ist das Positionierungselement 910A dargestellt, mit einem zylindrischen Hülsenelement 1530, das über das Element 906A paßt und darauf beweglich ist, einem sich nach unten erstreckenden Schaft 1532 und einer Kugel 1534. Die Kugel 1534 ist an der Hülse 1530 durch das sich nach unten erstreckende Element 1532 befestigt und befindet sich innerhalb der gepolsterten Schienbeinstütze 908A.
In 95 ist eine Aufrißansicht des Positionierungselements 908A dargestellt, mit einer Hülse 1504, die dazu ausgestaltet ist, die Kugel 1534 beweglich aufzunehmen, so daß eine Einstel lung der Hülse 908A seitlich entlang dem Element 906A durch Bewegen der Gleithülse 1530 daran entlang gestattet wird.
In 97 ist eine Ansicht der Schienbeinstütze 908A von oben dargestellt, welche die Hülse 1504 zeigt, die die Kugel 1534 aufnimmt, die in sie durch Druck auf ihre Oberseite eingesetzt und an ihrem Platz arretiert werden kann. In 96 ist einer der Ringe mit Innengewinde 915A dargestellt, der mit dem Ring 915B identisch ist. Diese schmalen Ringe können durch Schrauben entlang dem Schaft 906A bewegt werden. Sie sind dazu bestimmt, die Hülse 1530 fest angezogen festzustellen.
Mit diesem Mechanismus können, wie am besten in 90 zu erkennen ist, die beiden Seiten 913A und 913B in Öffnungen in den Adaptern 32L und 34L eingesetzt und an ihrem Platz festgehalten werden, indem Arretierungen gegen sie gedrückt werden. Die Hülse 910 kann in einer für den Patienten geeigneten Weise durch Schrauben der beiden Ringe 915A und 915B, bis das Polster 1500 korrekt positioniert ist, positioniert werden. Die beiden Elemente 913A und 913B können fest an dem Schaft 1502 in der Bohrung 1520 befestigt werden. Die Länge kann eingestellt und die beiden Elemente können zur Erreichung von Festigkeit durch Schrauben der mit Innengewinde versehenen Hülse 917 auf das Gewinde des Schafts 906A, bis der Endring 1540 eine fest angezogene Berührungsdichtung zwischen der Außenseite des Schafts 1502 und der Innenwand der Öffnung 1520 bildet zusammengezogen werden, um so den Schaft 1502 fest in der Öffnung in einem Abstand zu halten, welcher zu der Länge zwischen den Adaptern 32L und 34L paßt, wobei die beiden Seiten 1526 und 1510 parallel zueinander angeordnet sind.
In 98 sind die ersten und zweiten Hebelarme 32K und 34K befestigt an ersten und zweiten Abschnitten 26K bzw. 28K einer Knieschiene dargestellt. Die jeweiligen zentralen Scheiben 1530 und 1532 dieser beiden Hebelabschnitte 32K und 34K überlappen sich und sind mit einem Steuermodul über einem Kniegelenk verbunden. Ein Bolzen des Steuermoduls 74K ist teilweise dargestellt.
Die Hebelabschnitte sind dazu angepaßt, in einer Art und Weise über die Schienenteile zu schnappen, die der gleicht, die in Bezug auf 56 bis 59 beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß ein einziger Bolzen die beiden Schnappabschnitte der Hebel zusammenhält, wobei der Bolzen 1534 einen ersten über das Schienenteil geschnappten Abschnitt an einem zweiten Abschnitt hält, der den Scheibenabschnitt für den Hebelarm 32K aufweist und ein Bolzen 1536 die beiden Abschnitte des Hebelarms 34A über der Schiene zusammenhält. Weiterhin ist eines der beiden Paare von Arretierungen 1506 dargestellt, die mit einem Endabschnitt (90) eingreifen, um eine Seite der zweiseitigen Stütze 904A (90) an ihrem Platz zu halten.
In 99 ist ein Blockdiagramm des Mikroprozessor-Steuersystems 1538 dargestellt, mit einem Mikroprozessor 1540, einer Kombination einer Elektronenstrahlröhre und einer Tastatur 1542, einem Drucker 1544, einem Modem 1546, mehreren Sensoren 1548A bis 1548F und mehreren Betätigungsvorrichtungen 1550A bis 1550G. Die Kombination von Kathodenstrahlröhre und Tastatur 1542, der Drucker 1544 und die Schnittstelle Modem-Computer 1546 sind alle elektrisch mit dem Mikroprozessor verbunden, um die Übertragung von Informationen in den Mikroprozessor und das Auslesen der Informationen aus dem Mikroprozessor entweder zu einem Benutzer an einer lokalen Station oder an einer entfernten Station zu gestatten. Die Sensoren 1548A bis 1548F senden Signale zu dem Mikroprozessor, die darstellen: (1) die Positionen von Gliedern in Bezug auf ein Gelenk oder andere Körperteile, (2) Zustände des Muskels, wie sie durch myotonische elektrische Aktivität zum Ausdruck kommen, und/oder (3) Zeitsteuerung von Aktivitäten, beispielsweise von Signalen von externen Wandlern, die anzeigen, wenn ein Fuß gegen den Fußboden stößt oder die einen bestimmten Beschleunigungswert eines Körperteils oder eine Temperatur oder Ähnliches aus der Umgebung anzeigen.
Die Betätigungsvorrichtungen 1550A bis 1550G können: (1) den Widerstand gemäß verschiedenen in den Steuermodulen aufgezeichneten und vom Benutzer verwendeten Programmen verändern, oder (2) elektrische myographische Signale oder Ultraschallsignale oder Wärme oder Ähnliches in Verbindung mit Daten in dem Mikroprozessor 1540, mit dem sie elektrisch verbunden sind, anlegen. Die Sensoren 1548A bis 1548F liefern Signale zu dem Mikroprozessor 1540, die verwendet werden können, um auf Daten zuzugreifen, die wiederum verwendet werden können, um die Betätigungselemente bezüglich Zeit oder Amplitude oder Ähnlichem zu steuern.
Um Kommunikation zwischen dem Mikroprozessor und dem Bedienungspersonal zu gewährleisten, ist eine örtliche Station mit sowohl Anzeige- als auch Eingabeeinrichtungen vorgesehen. So kann zum Beispiel eine Elektronenstrahlröhre Daten von dem Mikroprozessor anzeigen und durch eine Bedienungsperson können Daten über eine Tastatur eingegeben werden, obwohl sie auch über ein Band oder andere Mittel eingegeben werden können. Alternativ kann der Mikroprozessor Informationen für einen Ausdruck zu einem Drucker 1544 senden. Für den Ausdruck und das Betrachten von Daten an einem entfernten Ort oder für die Übertragung von Daten zu einem anderen Mikroprozessor oder Ähnlichem kann ein Modem elektrisch angeschlossen werden, so daß ein entfernter Benutzer an der Aktivität, welche die Übung oder die Therapie oder Ähnliches für einen Benutzer beinhaltet, teilnehmen kann.
In der bevorzugten Ausführung ist der Mikroprozessor 1540 ein Mikroprozessor, der als intelligentes Block-Mikroprozessor-Kernspeichermodul bezeichnet wird und der einen Z-world Engineering Z-180 Mikroprozessor mit zwei seriellen Anschlüssen, Motorola 6800 Peripheral Interface Drive, Busverbinder, Zeit-/Datum-Taktgeber, Überwachungs-Zeitsteuereinrichtung und Stromausfal lanzeige verwendet. Der Mikroprozessor kann von der Z-world Engineering, 1724 Picasso Avenue, Davis, California 95616 käuflich erworben werden.
Um Muskelstimulation zur Verfügung zu stellen, um eine Muskelbewegung zu einer vorbestimmten Zeit zu stärken, weist der EMS-Aktivator 1550A Elektroden auf, die an einer Stelle oder an mehreren Stellen gegen die Haut gehalten werden können, um ausgewählte Muskeln in einer Art und Weise zu stimulieren, die im Fachgebiet bekannt ist. Die Muskelstimulation kann verwendet werden, um Muskeln zu stärken oder um den Muskeltonus (Spannkraft) auszugleichen, der in der Stärke auf beiden Seiten des Körperteils, beispielsweise des Schienbeins, in der Stärke ungleich ist. Somit kann der Patient üben, ohne daß das Bein durch ungleiche Muskelstärke verdreht wird oder er kann mit einer Schiene gehen oder Ähnliches.
Die Stimulation des Muskels kann von Patienten allein durchgeführt werden, um es ihnen dadurch zu gestatten, ambulant behandelt zu werden, während sie ansonsten nicht ambulant behandelt werden könnten. Patienten, die unter mangelnder Knickfestigkeit es Knies leiden, könnte unter bestimmten Bedingungen ein Signal zu einer richtigen Zeit angelegt werden, um das Einknicken des Knies zu vermeiden. Es können mehrere Muskeln in einer zeitgesteuerten Reihenfolge stimuliert werden, die ereignisgesteuert ist, beispielsweise durch ein Ereignis, wie ein gemessener Stoß, der durch ein Auftreffen der Ferse auf einen Fußboden erzeugt wird oder eine Beanspruchung bestimmter Größe, die auf eine Schiene mit einem Steuermodul aufgebracht wird, oder Ähnliches. Das Signal für die Stimulierung kann durch mehr als eine Quelle gesteuert werden, beispielsweise durch spezielle Positionen der Beugung eines Gelenks zusammen mit einer Kraft auf das Gelenk oder durch bestimmte myotonische elektrische Aktivität, die durch Muskelwirkung entweder von selbst oder in Verbindung mit Kraft oder Winkelstellung erzeugt wird oder irgend eine andere Erfassungstechnik.
Die Muskeln können in Verbindung mit einer Veränderung des Widerstands des Steuermoduls, wie vorher hierin beschrieben, stimuliert werden. Somit kann bei bestimmten Pegeln von Kraft oder myotonischer Aktivität und Gelenkstellung entweder der Widerstand verändert werden, um eine zusätzliche Abstützung zu liefern, beispielsweise durch Erhöhen des Widerstands eines Steuermoduls in einer Knieschiene, um ein Einknicken des Knies unter bestimmten Bedingungen zu vermeiden oder zusammen mit einer Aktivierung einer zusätzlichen Muskelfaser durch Stimulierung oder, als eine Alternative, durch Stärken des Muskels in Abhängigkeit von einem Signal, das von dem Muskel selbst empfangen wird.
Somit kann der Mikroprozessor zusammen mit Sensoren und Betätigungselementen den Widerstand in dem Modul in Abhängigkeit von der Kraft, die erforderlich ist, das Modul zu beugen, von Bedingungen, beispielsweise dem Gewicht, das auf einen äußeren Wandler wirkt, vom Zeitpunkt eines bestimmten Stoßes, beispielsweise wenn ein Fuß auf den Boden trifft, und von Signalen, die durch Muskelaktivität erzeugt werden, steuern. Dieser Widerstand kann verwendet werden, um eine Abstützung zu Verfügung zu stellen, beispielsweise gegen das Einknicken eines Knies, oder es kann eine gesteuerte Widerstandskurve für die Übung bereitgestellt werden. Der Widerstand kann mechanisch programmiert werden oder er kann in einer Nachschlagetabelle des Mikroprozessors gespeichert sein, durch Signale von den Wandlern adressiert sein oder er kann im Fall einiger einfacher Kurven, die berechnet werden können, durch den Mikroprozessor berechnet werden.
Der Wandler für das Bereitstellen elektrischer Stimulation für ausgewählte Muskeln kann jede der verschiedenen im Handel erhältlichen Einheiten sein, beispielsweise das Modell RESPOND II, hergestellt von Medtronic und zu beziehen von Medtronic, Inc., 7000 Central Avenue N. E., Minneapolis, Minnesota 55432, United States of America, obwohl es auch andere im Handel erhältliche Einheiten gibt, die verwendet werden können. Die Technologie der Anwendung elektrischer Muskelstimulation entweder für das Üben oder als Hilfsmittel für in ihren Bewegungen behinderte Personen ist in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben, beispielsweise „Die Verwendung eines elektrischen Vier-Kanal-Stimulators als ambulatorische Hilfe für paraplegische (gelähmte) Patienten„, Bajd u.a., Physical Therapy, Bd. 63, Nr. 7, Juli 1983, S. 1116 bis 1120, „Elektrisch erzeugte Zusammenziehung der Schenkelmuskulatur nach einer Operation des vorderen Kreuzbands„, Delitto, u.a., Physical Therapy, Bd. 68, Nr. 1, Januar 1988, S. 45 bis 50, und „Entwicklung von Muskelstärke durch elektrische Stimulation bei gesunden Personen„, Corrier u.a., Physical Therapy. Bd. 63, Nr. 6, Juni 1983, S. 915 bis 920. Die Anwendungsbedingungen werden ausführlich in „Electrotherapeutic Terminology in Physical Therapy„, herausgegeben von der Sektion Klinische Elektrophysiologie der American Physical Clinical Association, ISBN-Nr. 912452-77-3 behandelt, zu beziehen von der American Physical Clinical Association. 111 North Fairfax Street, Alexanderia, Virginia 22314-1488.
Die Elektroden sind allgemein über dem Muskel in einem flachen, flexiblen Gewebematerial mit den Abmessungen 10 × 5 cm (vier × 2 Inch) angeordnet, wobei die Elektroden aus der unteren Fläche hervorstehen. Sie können durch Binden oder jedes andere geeignete Mittel, beispielsweise Gurte oder durch Befestigen an der Schiene an ihrem Platz gehalten werden. Die Impulsdauer verändert sich mit den Umständen, liegt jedoch allgemein in der Größenordnung von einer halben Mikrosekunde bis zu 750 Mikrosekunden. Die Frequenz kann zwischen einem Gleichstrom bis zu einer Frequenz von 750 Impulsen pro Sekunde bei einer Stromstärke von 1 bis 50 Milliampere und einer Spannung zwischen 50 und 300 Volt variieren. Die speziell bevorzugten Spannungen und Stromstärken werden allgemein durch den behandelnden Physiotherapeuten oder Arzt festgelegt. Typische Werte sind jedoch in dem vorher angeführten Handbuch der elektrotherapeutischen Terminologie enthalten.
Die Wandler für die biologische Rückkopplung können jede der verschiedenen bekannten vorhandenen Vorrichtungen sein, beispielsweise Myotrac Rapid Scan Wandler der Thought Technology Ltd., zu beziehen von der Thought Technology Ltd., RR #1 RT, Rt. 9N, #380 West Chazy, New York 12992 oder der Cyborg EMG, verkauft unter den Modellnummern J53 für das tragbare Doppel-EMG (Elektromyographie)-Gerät und J33 für den tragbaren EMG, zu beziehen von der Cyborg Corporation, 342 West Avenue, Boston, Massachusettes 02135.
Um eine Trennung zwischen den Wandlern für die biologische Rückkopplung 1548A und der elektronische Vorrichtung zum Entgegensetzen von Widerstand gegenüber dem Muskel 1550A zu ermöglichen, wird ein Zwei-Positions-Relaisschalter 1552 durch den Mikroprozessor über ein Steuersignal auf dem Leiter 1554 gesteuert, um die Relaiskontakte mit einem Leiter 1556 zu der elektronischen Muskelübungsvorrichtung zu schließen, um zu bewirken, daß ein Hochspannungssignal zu einem vom Mikroprozessor 1540 angegebenen Zeitpunkt mit der gewählten Frequenz und Leistung angelegt wird. Wenn kein Steuersignal auf dem Leiter 1554 vorhanden ist, wird ein biologisches Rückkopplungssignal von der Einheit für die biologische Rückkopplung 1548A über einen Leiter 1558 und die normalerweise geschlossenen Kontakte des Relaisschalters 1552 über den Leiter 1560 zu dem Mikroprozessor übertragen.
Bei dieser Anordnung können periodisch Signale an den Muskel angelegt werden, um ihn zu einer vorbestimmten Zeit zu stimulieren, beispielsweise wenn das Signal für die biologische Rückkopplung anzeigt, daß sich die Muskelkontraktion an ihrem Maximum befindet, um ein Glied voll gegen den Widerstand des Steuer moduls arbeiten zu lassen, oder um den Muskel zu stimulieren, das Gehen zusammen mit einem Abstützen in die entgegengesetzte Richtung von einem Steuermodul oder gegen weiteren Widerstand von dem Steuermodul fortzusetzen.
Die externen audio/visuellen Einrichtungen 1550F können Monitore sein, die durch einen Therapeuten beobachtet werden, während die Übung oder die Therapie durchgeführt wird. Sie können aus einem Bildschirm bestehen, der auf dem Rücken oder an einem Gürtel des Patienten befestigt ist oder sie können an eine Virtual Reality-Kopfmaske angeschlossen sein, wie sie bei 1202 in 76 dargestellt ist, um Ton und dreidimensionale Ansichten mit der Übung oder dem Training zu koordinieren. Eine geeignete Beschreibung der Ausrüstung, die für das Vorbereiten der Virtual Reality-Anzeige zur Anwendung vorteilhaft ist, wird unter „Virtual Reality„ in International Directory of Research Projects, herausgegeben von Jeremy Thompson, JET Publishing, Aldershot, United Kingdom, ISBN 0-88736-862-X zur Verfügung gestellt.
In 100 ist ein Blockdiagramm 1561 einer Programmsoftware für das Steuern eines Ein-Ebenen-Steuermoduls dargestellt, umfassend den Startschritt 1560 für das Verringern der Kraft um die maximale Anzahl von Schritten, um den Null-Einstellpunkt zu erhalten, die Schritte 1562 zum Abrufen der entsprechenden Daten aus einer Datennachschlagetabelle in dem Speicher des Computers und die Schritte 1564 zum Senden der Impulse zu dem Steuermodul, um das gewünschte Potential zu erhalten. Jedes der elektrisch gesteuerten Steuermodule kann so verwendet werden, wie das in 52 bis 55 und in 84 bis 86 verwendete.
Um Daten aus dem Mikroprozessor 1540 (100) zu erhalten, weist eine Reihe von Schritten 1562 Unterprogramme auf, einschließend den Schritt 1566 zum Lesen des Eingabedatenanschlusses, den Schritt 1568 des Überprüfens auf gültige Daten, den Schritt 1570 für die Bestimmung, ob die Daten verändert worden sind und den Schritt 1572 des Berechnens oder Lesens einer Datentabelle für den Zuwachswert, der für den neuen Winkel erforderlich ist. Der Schritt 1566 bewirkt eine Anfrage von der Steuereinheit des Moduls nach der Position des Ein-Ebenen-Moduls. Dieses Ausleseergebnis wird mit der erwarteten Größenordnung der Werte in der Entscheidungstabelle 1568 verglichen und wenn der Wert nicht annehmbar ist, geht das Programm zum Schritt 1566 zurück. Wenn er annehmbar ist, empfängt der Entscheidungsblock 1570 die Daten und vergleicht sie mit den Daten der letzten Auslesung. Wenn die Daten gleich sind, kehrt das Programm erneut zu dem Schritt 1566 zurück. Wenn eine Veränderung erfolgt ist, wird die neue Adresse verwendet, um eine Datentabelle zu lesen, um die Daten für die Veränderung des Widerstands in dem Steuermodul zu liefern und sie zu der Reihe von Schritten 1564 zu übertragen.
Um den korrekten Wert auszuwählen, wird die Zuwachsveränderung, die durch die Schritte des Unterprogramms 1562 aufgerufen ist, auf den Entscheidungsschritt 1574 angewendet, der bestimmt, ob der Widerstand größer oder geringer ist. Wenn er größer ist, wird ein Signal zu dem Schritt 1576 gesendet, um die Anzahl der Zuwachsimpulse zu berechnen, um den korrekten Pegel zu erreichen. Diese Impulse werden in dem Schritt 1578 verwendet, um zu bewirken, daß ein Schrittmotor in der Betätigungseinrichtung sich in eine neue Position bewegt und damit einen neuen Widerstand gegenüber Bewegung in dem Steuermodul liefert. Andererseits wird, wenn der Widerstand kleiner geworden ist, ein Signal an den Schritt 1580 angelegt, um die Impulse zu berechnen, die erforderlich sind, um den korrekten Pegel zu erreichen. Diese Anzahl wird durch den Schritt 1582 dem Terminal zur Verringerung der Ausgangsimpulse zugeführt, um zu bewirken, daß die Hebelarme sich in eine neue Position bewegen und damit den Widerstand gegenüber Bewegung durch den Benutzer verringern.
In 101 ist ein Blockdiagramm 1584 dargestellt, aufweisend den Schritt 1586 des Lesens eines rechts- oder linksseitigen Kniepositionssensors, den Schritt 1588 des Messens des Fersendrucks, den Schritt 1590 des Erfassens der anderen rechts- oder linksseitigen Positionssensoren, den Schritt 1592 der Verwendung der Auslesedaten, die aus den Schritten 1586, 1588 und 1590 erhalten wurden, um ein Signal aus einer Nachschlagetabelle in dem Mikroprozessor 1540 zu erhalten, den Schritt 1594 des Empfangens des Signals von dem Mikroprozessor und des Veränderns des Widerstands auf der linken Seite, den Schritt 1596 des Empfangens des Signals und des Veränderns des Widerstands auf der rechten Seite und den Schritt 1598 des Stimulierens des Muskels mit einem elektrischen Signal. Danach wiederholt sich der Kreislauf, um die Schritte fortzusetzen, so daß der Muskel wiederholt mit einer vorher festgelegten Frequenz stimuliert wird. Die Nachschlagetabelle kann für einige Werte ein Nullbit in ihrem übertragenen Wort ergeben, so daß die rechts- oder linksseitigen Widerstandsmodule unverändert bleiben können oder daß sie jeweils mit einem unterschiedlichen Wert verändert werden können und der Muskel stimuliert oder nicht stimuliert werden kann.
So können zum Beispiel Patienten Muskeln in ihrem Knie haben, die nicht elektrisch auf eine größere Stärke stimuliert werden können. In einem solchen Fall weist das von der Nachschlagetabelle übertragene Wort einen Nullwert für die EMS-Stimulation auf, hat aber Werte für den rechts- und linksseitigen Widerstand, die dazu bestimmt sind, diese beiden Widerstände auf jeder Seite einer Knieschiene gleich zu halten, jedoch groß genug, daß das Knie an einem Einknicken gehindert wird. Andererseits kann lediglich ein Muskelstimulationssignal für andere Patienten vorhanden sein. Die speziellen Werte werden von dem Therapeuten bestimmt und im Computer vorprogrammiert, indem der Patient vorzeitig getestet wird.
In 102 ist ein Programm 1600 zum Verändern des Widerstands in Reaktion lediglich auf ein EMG-Signal (Elektromyographie-Signal) und ein Fersendrucksignal dargestellt, um den Muskelzustand zu erfassen, beispielsweise die maximale Kontraktion während eines Gehvorgangs. Das Programm kann dann bestimmen, welche Werte des Widerstands oder der Stimulation aus der Nachschlagetabelle verwendet werden sollten.
Das Programm 1600 weist den Schritt 1602 des Messens des Fersendrucks, den Schritt 1604 des Messens der elektrischen myographischen Aktivität, den Schritt 1606 des Nachschlagens eines Steuerworts oder einer Steuerwortfolge auf der Basis von Adressen aus den Schritten 1602 und 1604, den Schritt 1608 des Veränderns des rechts- oder linksseitigen Widerstands, den Schritt 1610 des Veränderns des anderen der rechts- oder linksseitigen Widerstände und den Schritt 1612 des Stimulierens des Muskels auf. Das gewählte Steuerwort kann wiederum Nullwerte für jeden der zu verändernden Widerstände oder für das elektrische Signals zum Stimulieren des Muskels, das gemäß den vorher aufgezeichneten Informationen, die vom Therapeuten zur Verfügung gestellt werden, anzulegen ist, aufweisen. Daher kann dieses Programm für eine Übungsroutine verwendet werden, die es dem Patienten ermöglicht zu gehen, während der Patient ansonsten nicht in der Lage ist, zu gehen. Dieses System kann die Zeitsteuerung für die Stimulierungssignale in Reaktion auf sowohl ein Signal von dem Muskel, das einen Maximalwert anzeigt als auch auf eine zeitgesteuerte Position von dem Druckwandler die anzeigt, welcher Teil eines Schritts durch den teilnehmenden Patienten ausgeführt wird, bereitstellen.
In 103 ist ein Programm 1614 dargestellt, aufweisend die Schritte 1616 des (1) Erfassens des Drucks auf ein Körperteil oder einer anderen relevanten erfaßten Kraft, beispielsweise des Fersendrucks oder der Beschleunigung der Bewegung eines Körperteils, (2) des Anlegens von Signalen in Reaktion darauf und die Schritte 1618 des (1) Steuerns des Zeit-Widerstands-Musters, das durch die Steuermodule verwendet wird und, wenn zutreffend, die Zeit des Anlegens von den Muskel stimulierenden elektrischen Signalen.
Bei dieser Anordnung können sowohl der Widerstand als auch das Takten des Stimulierungssignals durch die Größe des auf ein Knie aufgebrachten Drucks, durch den auf eine Ferse oder Ähnliches aufgebrachten Druck, der Bewegung anzeigt, gesteuert werden. Somit können Verdrehbewegungen, beispielsweise die eines Patienten, der eine schwache Kniescheibe hat, erfaßt und durch Stimulieren des geschwächten Muskels korrigiert werden und dadurch ein gleicher Druck und/oder Veränderung der Widerstände auf jeder Seite ermöglicht werden.
Um Steuerworte für die Zeitsteuerung zu erhalten und die Steuerung des Intensität der Muskelstimulierung und der Veränderungen des Widerstands zu erreichen, weist die Gruppe von Programmschritten 1616 den Schritt 1622 des Erfassens der Position auf einer Seite eines Körperteils, beispielsweise eines Knies, den Schritt 1626 des Erfassens der Position der anderen Seite des Körperteils, den Schritt 1624 des Erfassens des Fersendrucks, den Schritt 1620 des Erfassens des Drucks auf eine der beiden Seiten der Körperteile und den Schritt 1628 des Erfassens des Drucks auf der anderen Seite der beiden Körperteile auf. Dieselbe Anordnung kann verwendet werden, um den Zustand der beiden Körperteile, beispielsweise von zwei Beinen, zu erfassen, wobei dann jedoch ein Fersensensor einbezogen werden würde.
Diese Informationen werden für die Gruppe der Schritte 1618 verwendet, die wiederum auf Steuerworte reagiert, um Muskeln zu stimulieren und/oder um die entsprechenden Widerstände des Steuermoduls zu verändern. Die Gruppe der Schritte 1618 weist für diesen Zweck auf: (1) den Schritt 1630 des Nachschlagens der Steuerworte in der vorher aufgezeichneten Nachschlagetabelle in dem internen Speicher des Mikroprozessors 1540, die vom Therapeuten aufgerufen und sequentiell den Steuermodulen zugeführt werden, und (2) die sich ergebende Folge von Schritten 1632, 1634 und 1636, welche die Größe des Widerstands auf der rechten und linken Seite und die Art jeder anzulegenden Muskelstimulation festlegen.
In 104 ist ein Blockdiagramm eines Programms 1638 zum Steuern der Größe und des zeitlichen Ablaufs von Widerstandsveränderungen und Muskelstimulation auf der Basis von biologischer Rückkopplung von der elektrischen Muskelaktivität, Fersendruck und Druck auf die Knieschienen dargestellt. Zu diesem Zweck weist das Programm 1638 eine Gruppe von Programmschritten 1648 zum Ausführen der entsprechenden Messungen und Schritten 1650 zum Festlegen der erforderlichen Veränderungen des Widerstands, Durchführen der Veränderungen des Widerstands und Liefern der Stimulation für die Muskeln auf.
Um die geeigneten Meßdaten zu liefern, weist die Gruppe von Schritten 1648 den Schritt 1642 des Messens des Fersendrucks, den Schritt 1644 des Messens der elektrischen Muskelaktivität, den Schritt 1640 des Messens des Kniedrucks auf einer Seite und den Schritt 1646 des Messens des Verdrehdrucks an dem anderen Knie auf. Diese Signale werden von der Gruppe von Schritten 1650 zum Durchführen der entsprechenden Korrekturen verwendet.
Die Gruppe von Schritten 1650 weist den Schritt 1652 des Nachschlagens von Steuerworten in einer Steuerungstabelle auf der Basis elektrischer myographischer Werte und von Druckwerten und ihrer Verwendung zum Verändern des Widerstands auf der rechten und linken Seite der Schienen und zum Stimulieren der Muskeln, wie es in der Folge von Schritten 1654, 1656 und 1658 aufgezeigt ist.
In 105 ist eine Perspektivansicht einer Übungs- oder Schienenabstützungsvorrichtung 10A mit einem oberen Schienenteil 26C und einem unteren Schienenteil 28C, verbunden an den Gelenken 16N und 16M, zum Bilden von zwei Seiten einer Schiene, beispielsweise einer Knieschiene, dargestellt. Die beiden Seiten der Schiene sind durch eine Schienbeinstütze 904B, ähnlich der in 90 dargestellten, verbunden. An der Unterseite der Schiene ist ein Wandler 1548F, angebracht, beispielsweise wie er in 99 beschrieben ist, der Anzeigen über das Gehen zur Verfügung stellt und am Fuß zu positionieren ist. Der Wandler kann ein Druckwandler sein, der in relativ weiches Polstermaterial eingebettet ist. Der Wandler selbst kann so ausgeführt sein, wie es 99 beschrieben ist.
In 106 ist eine vereinfachte Teilansicht eines Beins 1550 mit Elektroden 1552, 1554, 1556, 1558 und 1560 dargestellt, die an dem Bein zum Messen und Stimulieren angebracht sind. Die Positionen und die Elektroden selbst sind herkömmlich und weisen an der oberen Fläche Buchsen für den Anschluss von Stiftsteckern auf, wobei die Elektrode 1552 eine Buchse zum Anlegen eines negativen Potentials aufweist, das zur Stimulation über dem Oberschenkelknochen verwendet wird, die Elektrode 1554 drei Buchsen zum Messen der elektrischen myographischen Signale aufweist, die Elektrode 1556 zwei Buchsen für positives Potential aufweist, die zur Stimulation in der Mitte zwischen dem schräg verlaufenden Musculus Vastus Medialis und der Hüftfalte verwendet werden, die Elektrode 1558 drei Buchsen zum Messen der elektrischen myographischen Signale im Zusammenwirken mit der Elektrode 1554 aufweist und die Elektrode 1560 eine Buchse zum Anlegen eines negativen Potentials über dem schräg verlaufenden Musculus Vastus Medialis im Zusammenwirken mit der positiven Elektrode 1556 und der anderen negativen Elektrode 1552 aufweist.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß die Übungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verschiedene Vorteile aufweist, beispielsweise: (1) sie kann zeitgesteuerten Widerstand gegenüber Bewegung in jede Richtung liefern, (2) sie kann leicht auf vorhandene Schienen aufgerastet werden, um ein gesteuertes Therapieprogramm zu liefern, ohne daß eine teure Ausrüstung erforderlich ist, (3) sie kann einen gesteuerten und profilierten Widerstand liefern, der von der Position des Glieds abhängt, (4) die gesteuerten Widerstandsprogramme können maßgerecht auf die Einzelperson zugeschnitten und durch Einsetzen in die Übungsvorrichtung gesteuert werden.
Wenn auch eine bevorzugte Ausführung der Erfindung mit einiger Ausführlichkeit beschrieben wurde, können viele Modifikationen und Variationen in der bevorzugten Ausführung durchgeführt werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Es ist daher so zu verstehen, daß innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung anders ausgeführt sein kann, als es spezifisch beschrieben ist.

Claims

Vorrichtung mit: einer Übungsanordnung (10, 16A, 16B), die einen ersten Abschnitt (32G, 32H) hat, der so gestaltet ist, daß er an ein Glied einer Person an einer ersten Seite eines Gelenks anschließbar ist, einen zweiten Abschnitt (34G, 34H), der so gestaltet ist, daß er an das Glied an einer zweiten Seite eines Gelenks anschließbar ist, und einen dritten Abschnitt (30A, 30B); wobei der dritte Abschnitt (30A, 30B) den ersten Abschnitt (32G, 32H) mit dem zweiten Abschnitt (34G, 34H) verbindet, wodurch zumindest der erste Abschnitt oder der zweite Abschnitt so angepaßt ist, daß er von einer Person in Bezug auf den jeweiligen andren ersten oder zweiten Abschnitt (32G, 34G, 32H, 43H) bewegt wird; und mit einem Widerstandsprogramm in einer Programmeinheit (60G, 62G, 402H) in dem dritten Abschnitt (30) zum Verändern der Widerstandskraft gegenüber Bewegung des ersten und zweiten Abschnitts (32G, 32H, 43G, 43H) in Bezug aufeinander um den dritten Abschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsprogramm entweder eine Programmscheibe (60G, 62G) ist, die zur Drehung mit dem ersten und zweiten Abschnitt in Bezug auf den jeweils anderen ersten oder zweiten Abschnitt (z.B. 32H) angeschlossen ist, oder ein Programmspeicher (465), der in Bezug auf die Position des ersten und zweiten Abschnitts in Bezug aufeinander elektrisch gesteuert wird, und ein Programmleser (63G oder 65G) oder ein leitender, magnetischer oder optischer Leser (402H), der an den anderen Abschnitt von dem ersten oder zweiten Abschnitt (z.B. 34H) angeschlossen ist, um ein Programm zu lesen, das der Winkelstellung zwischen den ersten und zweiten Abschnitten zugeordnet ist, wobei das Programm einen mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Antrieb zwischen Reibungsteilen (313, 316, 380H, 1080) steuert, die zur Drehung in Bezug aufeinander gegenüber dem ersten oder zweiten Abschnitt (32G, 32H, 43G, 43H) montiert sind, um nur eine Widerstandskraft gegenüber einer Bewegung des ersten und zweiten Abschnitts (32G, 32H, 34G, 34H) in Bezug aufeinander entweder in Richtung des Uhrzeigers oder gegen den Uhrzeiger um den dritten Abschnitt (30A, 30B) zu liefern, wobei das Widerstandsprogramm die programmierte Widerstandskraft lediglich als eine Funktion des Winkels zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt (32G, 32H, 43G, 43H) variiert, um unabhängig von Geschwindigkeit zu sein.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (32A) so gestaltet ist, daß er entweder an das Bein oder den Schenkel anschließbar ist und daß der zweite Abschnitt (34A) so gestaltet ist, daß er jeweils an den Schenkel oder das Bein anschließbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (32A) so gestaltet ist, daß er entweder an den Oberarm oder an den Unterarm anschließbar ist, und daß der zweite Abschbitt (43A) so gestaltet ist daß er jeweils an die andere Gliedmaße, also Unterarm oder Oberarm anschließbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, gekennzeichnet durch Reibungselemente (160, 162, 164) die zusammen mit dem Programm die Widerstandskraft steuern, indem sie die Kraft steuern, die zwischen den Reibungselementen (160, 162, 164) aufgebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsprogramm abnehmbar an dem ersten oder zweiten Abschnitt (32G, 32H, 34G, 34H) angebracht ist, wodurch es an eine Standardschiene zu Übungszwecken anbringbar und nach der Übung entfernbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsprogramm durch die Größe des Drucks zwischen den Reibungselementen (160, 162, 164) gesteuert wird, die einander berühren und sich in Bezug aufeinander bewegen, wenn sich die ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Drucks zwischen den Reibungselementen (160, 162, 164) von dem Programm in Abhängigkeit von dem Winkel zwischen den ersten und zweite Abschnitten (32G, 32H, 34G, 34H) gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmeinheit (60G, 62G, 60F, 62F) erhöhte Abschnitte aufweist, die die Reibungselemente (160, 162, 164) an bestimmten Winkelpositionen des ersten Abschnitts (32G, 32H) und des zweiten Abschnitts in Bezug aufeinander zusammenpreßt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein erstes Paar von Reibungselementen während der Drehung im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn zwischen den ersten und zweiten Abschnitten (32G, 32H, 34G, 34H) und eine andere Kombination von Reibungselementen sich während der entgegengesetzten Drehung von im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn der ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) in Bezug aufeinander berührt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmeinheit (456) einen Mikroprozessor aufweist, der das Widerstandsprogramm enthält, um die Widerstandskraft in Abhängigkeit von dem Widerstandsprogramm zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsprogramm einer Bewegung mit einer Kraft entgegenwirkt, die abhängt von der Lage des ersten Abschnitts, 32G, 32H) und des zweiten Abschnitts.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsprogramm einer Bewegung mit einer Kraft entgegenwirkt, die unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit der ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) in Bezug auf einander ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsprogramm Mittel zum Behindern der Bewegung mit einer Kraft und ohne Aufbringen von Kraft auf die Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) beim Fehlen einer auf das Widerstandsprogramm (40C, 42C) durch mindestens einen der beiden ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) aufgebrachten Kraft aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der erste als auch der zweite Abschnitt (32G, 32H, 34G, 34H) an einem anderen Teil einer Oberbekleidung angebracht ist, wobei eine gesteuerte Widerstandskraft aufgebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberbekleidung ein Skistiefel oder ein Wanderschuh ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) nur an einer Person angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) in jeder von einer Anzahl von Ebenen in Bezug aufeinander bewegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlich viel Reibung in unterschiedlichen Ebenen aufgebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) in Bezug aufeinander geschwenkt und gedreht werden können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–19, gekennzeichnet durch einen Sensor (400, 400H, 385H, 402H) zum Fühlen der Bewegung der ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) und durch ein Rückkopplungsmittel (416, 418) zum Anlegen von Signalen an den Mikroprozessor.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm durch die Signale gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Beobachtungseinrichtungen, die von dem Programm gesteuert werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–22, gekennzeichnet durch einen Verbinder (1386, 1388, 1392, 1394, 1396) zwischen dem dritten Abschnitt und mindestens einem der ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H), wodurch der Bewegungswiderstand der ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) in Bezug aufeinander um den dritten Abschnitt eine Winkelbewegung ist, die den Winkel zwischen den ersten und zweiten Abschnitten (32G, 32H, 34G, 34H) verändert, und wobei das Verbindungsmittel eine Bewegung zwischen dem dritten Abschnitt und dem ersten oder zweiten Abschnitt (32G, 32H, 34G, 34H) in gerader Richtung zuläßt, wodurch eine Exzenterbewegung des ersten und zweiten Abschnitts in Bezug aufeinander um ein Gelenk der Person ausgeglichen werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–22, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsprogramm zwischen einem Rahmen (1426, 1428) eines Rollstuhls (4420) und einer bewegbaren Armlehne (1434) und/oder einer Fußstütze (1432) an dem Rahmen angeschlossen ist, wobei der Rahmen einen Sitz (1424) trägt, wodurch ein Benutzer sitzen bleiben und sieh im Rollstuhl von Ort zu Ort bewegen und mit der bewegbaren Armlehne und/oder der Fußstütze, die schwenkbar an dem Rahmen montiert ist, Übungen ausführen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Rahmeneinrichtung zumindest eine Armlehne oder eine Fußstütze (1434, 1432) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder die Armlehne oder die Fußstütze (1434, 1432) um verschiedene Steuereinrichtungen in jede von zwei verschieden Richtungen bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–23, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Widerstandsprogramm zwischen einem feststehenden Ständer (1472) und einem schwenkbaren Rahmenteil (1471) angeschlossen ist, das zur Schwenkbewegung um eine horizontale Achse an Schwenkpunkten (1479) an den Ständer angeschlossen ist, und wobei ein zweites Widerstandsprogramm zwischen einem zweiten Rahmenteil (1486) an das erste schwenkbare Teil angeschlossen ist, um um ei ne Vertikalachse schwenkbar zu sein, und wobei ein Griff (1484) vorgesehen ist, durch den eine Person den zweiten schwenkbaren Rahmen zur Ausführung von Übungen in einer Anzahl von unterschiedlichen Richtungen halten kann.
Übungsmaschine nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch ein drittes schwenkbares Teil (1476), das zur schwenkbaren Bewegung in Bezug auf den zweiten schwenkbaren Rahmen montiert ist; wobei der dritte schwenkbare Rahmen an den zweiten schwenkbaren Rahmen durch ein Steuermodul angeschlossen ist, um den Bewegungswiderstand zwischen dem zweiten und dritten schwenkbaren Rahmen zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–28, gekennzeichnet durch Elektroden (1552, 1554, 1556, 1558, 1560), die so gestaltet sind, daß sie in Koordination mit der Übungsanordnung (10, 16A, 16B) arbeiten und über dem Muskel des Patienten in Gegenüberstellung zu der Übungsanordnung angebracht sind; wobei elektrische Einrichtungen eine elektrische Stimulation durch die Elektroden an den Patienten legen; und mit einer Zeitschalteinrichtung zum zeitlichen Abstimmen der Stimulation, damit die Übungsanordnung (10, 16A, 16B) und die Stimulationseinrichtung in Übereinstimmung arbeiten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–29, gekennzeichnet durch ein Meßsytem der elektrischen myotonischen Aktivität der Muskeln oder der Muskelgruppen, welche die ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) in Bezug aufeinander um eine Gelenkeinrichtung bewegen, um ein Signal zu liefern, und mit Mitteln zum Anlegen des Signal an eine Steuervorrichtung, wodurch die Größe des Widerstandes in Abhängigkeit von einem vorprogrammierten Muster geändert werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–30, gekennzeichnet durch einen Wandler (1548, 1624, 1622, 1626) und durch ein Steuersystem (1618), das an den Wandler angeschlossen ist, um das Widerstandsmuster in einer Weise zu verändern, die von den Signalen vom Steuersystem beeinflußt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem den Widerstand zusammen mit dem Signal von dem Wandler (1548, 1624, 1622, 1626) und mit der Position der ersten und zweiten Abschnitte (32G, 32H, 34G, 34H) in Bezug aufeinander verändert.