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Die Erfindung betrifft eine Laufbandanordnung, mit einem Laufbandgestell und einem über im Laufbandgestell gehalterte Walzen laufenden und von einem Antrieb angetriebenen Endlosband, dessen eine Oberfläche als Geh- oder Lauffläche dient.
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Laufbandanordnungen für sportliche Trainingszwecke sind in großer Produktvielfalt seit langem bekannt. Ihre Gestelle sind im vorderen (d. h. in Benutzungsrichtung vor dem Benutzer liegenden) Teil üblicherweise mit einem Anzeige- und Bedienpult zur Anzeige und Einstellung von Parametern und Funktionen der Anordnung und vielfach auch zur Anzeige von Körperfunktionsparametern des Benutzers ausgestattet.
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Auch Vorrichtungen und Verfahren zur Ganganalyse, die eine Aufzeichnung und Analyse des Ganges ermöglichen und sich eines Laufbandes bedienen, sind bekannt. Beispielhaft sei hierzu hingewiesen auf die
DE 40 27 317 C1 oder die
US 6,010,465 A . In
R. Kram und A.J. Powell: „A treadmill-mounted force platform" Appl. Physiol. 67 (4): 1692–1698 (1989) wird eine Messvorrichtung als bekannt beschrieben, bei der ein Laufband über eine Messplattform bzw. Messfläche gezogen wird und somit eine fortlaufende Erfassung von durch die Füße eines Probanden auf dem Untergrund ausgeübten Kräften möglich wird.
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Die
DE 10 2010 004 504.7 beschreibt eine Laufbandanordnung, die gemäß dem tatsächlichen Gangverhalten eines Benutzers, speziell eines Rehabilitations-Patienten, gesteuert wird und bei der u. a. ein Abschaltvorgang ausgelöst werden kann. Die
WO 2014/009046 A2 , die auf die Anmelderin zurückgeht, beschreibt eine Laufbandanordnung und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen, wobei beidseits des Laufbandes Haltegriffe angebracht sind und eine Kraftsensorik zur Registrierung und Auswertung von durch den Benutzer in die Haltegriffe eingeleiteten Haltekräften vorgesehen ist. Durch Auswertung jener Haltekräfte kann etwa eine Sicherheits-Abschaltung des Laufbandes gesteuert werden; es sind aber auch eine komplexere Auswertung sowie die Betätigung bestimmter Funktionen der Laufbandanordnung hiermit möglich.
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Laufbandanordnungen, die speziell für den Einsatz in der Rehabilitation und bei älteren Benutzern mit motorischen Einschränkungen geeignet sind, sind auch Gegenstand der
DE 20 2015 101 590 U1 , und
DE 20 2015 102 320 U1 der Anmelderin.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe der Bereitstellung einer weiter verbesserten Anordnung der genannten Art zugrunde, die sich besonders für Rehabilitations-Zwecke und für die eigenständige Nutzung durch ältere Benutzer eignet, die ggfs. gewisse motorische Einschränkungen haben, eignet. Ein Ziel ist es, das System zu einem noch breiter nutzbaren Therapie- und Übungsgerät weiter zu entwickeln und dabei die Sicherheit und Nutzerakzeptanz weiter zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung schließt den Gedanken ein, das Laufband mit einer grundsätzlich sehr einfach und für den Benutzer übersichtlich aufgebauten Anordnung zur seitlichen Abstützung zu versehen, welche zugleich mit einer Sensorik ausgestattet ist, die ihre Inanspruchnahme durch den Benutzer hinreichend differenziert erfasst und geeignete Steuersignale für den Antrieb bereitstellen kann. Sie schließt weiter den Gedanken ein, dass das Laufbandgestell beidseits je mindestens ein seitliches Geländerteil aufweist, das mindestens einen umgreifbaren Geländerabschnitt hat und/oder ein Halteelement zum Ergreifen mit der Hand trägt. Schließlich umfasst die Erfindung den Gedanken, dass in jedes Geländerteil eine Kraftsensorik-Komponente zur Registrierung der von einem Benutzer beim Benutzen der Laufbandanordnung in den umgreifbaren Geländerabschnitt bzw. das Halteelement eingeleiteten Abstütz- und/oder Haltekraft integriert ist.
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Die Sensorik ermöglicht sowohl die Bestimmung der Be- oder Entlastung der Extremitäten und auch die Gewinnung von Informationen über die Bewegungen und insbesondere etwaige Bewegungsstörungen des Benutzers/Patienten, um letztlich die Sicherheitsausstattung der Anordnung weiter zu verbessern und/oder eine angepasste Benutzerführung zu realisieren. Die erfasste Haltekraft wird hierbei insbesondere genutzt:
- a. zur Gewinnung eines Steuersignals für den Antrieb;
- b. zur Gewinnung eines optischen, akustischen oder haptischen Feedbacksignals um die Überlastung (Vertikalkraft) einer Körperseite zu verhindern;
- c. zur Gewinnung eines Signals als Eingabemedium um die ggf. an einem Bildschirm vor dem Laufband dargestellten Aufgaben lösen zu können.
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Als Beispiel für Option b. wird auf folgendes hingewiesen: Nach den sehr häufigen endoprothetischen Operationen ist es oftmals wichtig die betroffene Körperseite beim Gangtraining nicht zu sehr zu belasten. Beispielsweise kann eine Minderbelastung um 30 % des Körpergewichtes verlangt sein. Nach vorhergehender numerischer Eingabe des Körpergewichtes kann das System nun durch ein Feedbacksignal vorgeben wenn diese Entlastung unterschritten wird oder dokumentieren wie oft wie lange und wie intensiv die Körperentlastung unterschritten wurde.
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In Ausgestaltungen der Erfindung ist mindestens eine Komponente der Kraftsensorik direkt im entsprechenden Geländerabschnitt angeordnet. Insbesondere ist die im Geländerabschnitt angeordnete Komponente der Kraftsensorik als Kraftmessdose oder zwei Rohrabschnitte des Geländerteils verbindender Metallträger mit mindestens zwei auf gegenüberliegende Oberflächen des Metallträgers aufgebrachten Dehnmessstreifen ausgebildet.
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Die Kraftsensorik kann, je nach Einsatzgebiet und Nutzerkreis der Laufbandanordnung, in verschiedener Weise von Low-Cost-Ausführungen bis zu High-End-Ausführungen differenziert ausgestaltet sein. In vielen zweckmäßigen Ausführungen wird der Kraftsensorik eine ausgangsseitige Kraft-Auswertungseinrichtung zur numerischen Auswertungs-Verarbeitung der eingeleiteten Abstütz- und/oder Haltekraft zugeordnet sein. In weiteren Ausführungen kann die Kraftsensorik ein Schaltelement mit Schwellwertcharakteristik zur Ausgabe eines Schaltsignals bei Überschreitung eines voreingestellten Kraft-Schwellwertes aufweisen. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Realisierung der Kraftsensorik dar, die insbesondere ohne separate Kraft-Auswertungseinrichtung auskommt und bei der das Auftreten einer unzulässig hohen Kraftkomponente in eine vorbestimmte Richtung unmittelbar einen Schaltvorgang auslöst.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Kraftsensorik als Mehrachsen-Sensorik zur raumrichtungsabhängigen Erfassung von Abstütz- oder Haltekräften eines Benutzers ausgebildet. Hiermit lassen sich einerseits Reaktionen des Benutzers in Bezug auf das Laufband, wie etwa ein Festhalte-Reflex oder Abstütz-Reflex bei Geschwindigkeitsänderung oder plötzlichem Unwohlsein, oder auch Reflexe zum Ausgleich von Unsicherheiten des Ganges registrieren und einer diagnostischen Auswertung zuführen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Mehrachsen-Sensorik einerseits durch in mehreren Achsen nachweisfähige Kraftsensoren, andererseits aber auch durch geeignete räumliche Anordnung „einachsiger“ Kraftsensoren innerhalb des Laufbandgestells oder spezieller der Geländerabschnitte bzw. Halteelemente realisiert sein kann. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass der Begriff hier in einem Sinne gebraucht wird, der beispielsweise die gleichzeitige Erfassung von Horizontalkräften in einer Achse und von Vertikalkräften umfasst.
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Spezieller ist die Mehrachsen-Sensorik mindestens zur Unterscheidung von in oder gegen die Laufband-Bewegungsrichtung oder von nach unten oder nach oben wirkenden Haltekräften ausgebildet, bevorzugt zur Unterscheidung der Wirkungsrichtung beider Abstütz- oder Haltekraftkomponenten. Dies ermöglicht eine Auswertung sowohl der bereits erwähnten reflexartigen Reaktionen auf Geschwindigkeitsänderungen des Laufbandes bzw. eine selbsterklärende Geschwindigkeitssteuerung, weiterhin aber auch die Erfassung von Ansätzen zu Stürzen oder von posterior/anterioren Körperschwankungen. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit des Laufbandes durch Drücken eines Haltegriffs nach vorn erhöht und durch Ziehen nach hinten verringert werden. Bevorzugt ist des Weiteren die Mehrachsen-Sensorik auch zur Unterscheidung von nach links oder nach rechts wirkenden Halte- oder Betätigungskräften ausgebildet, wodurch auch laterale Körperschwankungen registrier- und auswertbar gemacht werden.
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In weiteren zweckmäßigen Ausführungen ist die Laufbandanordnung mit einer Benutzerführungseinheit zur optischen und/oder akustischen Ausgabe von anzeigebegleitenden Handlungsanweisungen, insbesondere über Ohrhörer oder Lautsprecher und/oder als Texteinblendungen durch eine Bildanzeigevorrichtung, versehen. Im Kontext des oben erwähnten zweiten Aspekts der Erfindung ist sinnvollerweise vorgesehen, dass die Benutzerführungseinheit einen mit der Kraft-Auswertungseinrichtung verbundenen Eingangsanschluss zum Empfang von Ausgangssignalen der Kraft-Auswertungseinrichtung aufweist und zur Erzeugung und Ausgabe von Handlungsanweisungen ausgebildet ist, die von den Ausgangssignalen der Kraft-Auswertungseinrichtung abhängig sind.
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Die Erfindung schließt in zweckmäßigen Ausgestaltungen weiterhin den Gedanken ein, die Nutzbarkeit einer Laufbandanordnung für Rehabilitationspatienten und ältere Benutzer durch eine geeignet geformte Anordnung zu verbessern, die bereits beim Betreten und auch beim Verlassen des Laufbandes ein seitliches Abstützen bzw. Festhalten mit den Händen ermöglicht, ohne dass der Benutzer dabei bestimmte einzelne Handgriffe erreichen muss. Sie schließt weiter den Gedanken ein, hierzu seitliche Geländerteile vorzusehen, die in mehreren verschiedenen Abschnitten vom Nutzer ergriffen bzw. umgriffen werden können.
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Hierbei sieht die Anordnung insbesondere so aus, dass das Laufbandgestell beidseits je mindestens ein seitliches Geländerteil aufweist, das einen umgreifbaren ersten waagerechten Geländerabschnitt mit einer ersten Höhe und einen zweiten waagerechten Geländerabschnitt mit einer zweiten Höhe, kleiner als die erste Höhe, umfasst, auf dem ein Pfostenelement angebracht ist, welches ein Halteelement zum Ergreifen mit der Hand trägt. Hierbei ist in jeden ersten waagerechten Geländerabschnitt nahe seiner beiden Enden je eine Komponente der Kraftsensorik integriert.
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Hierbei müssen die Geländerteile nicht unbedingt integral mit dem Grundkörper des Laufbandgestells verbunden sein, sondern können auch von diesem lösbar oder sogar relativ selbstständig neben diesem aufgestellt sein. Des Weiteren ist hierbei mit den Formulierungen „waagerecht“ und „senkrecht“ lediglich grundsätzlich die Lage des entsprechenden Geländerabschnitts beschrieben; die entsprechenden Abschnitte können durchaus bezüglich der Vertikalen bzw. der Horizontalen signifikant geneigt oder auch gekrümmt sein.
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Bevorzugt ist das Halteelement im Pfostenelement höhenverstellbar und/oder austauschbar gehaltert. Die Höhenverstellung kann hierbei insbesondere mit an sich bekannten teleskopartigen Konstruktionen in Raststufen erfolgen, um ein unbeabsichtigtes und für den Benutzer ggfs. gefährliches vertikales Verrutschen der Haltelemente auszuschließen. Bevorzugt ist ein Satz verschiedenartiger austauschbarer Halteelemente als Zubehör zur Anordnung vorgesehen, der ein erstes Halteelement in Art eines Rollator-Handgriffes, ein im Wesentlichen L-förmig gestaltetes Halteelement, das eine in Gebrauchslage im Wesentlichen horizontal verlaufende Unterarmauflage und einen von dieser im Wesentlichen vertikal aufstehenden Handgriff aufweist, der vorzugsweise durch Drehen oder Aufstecken in eine horizontale Lage gebracht werden kann, und als drittes Halteelement eine in Gebrauchslage im Wesentlichen horizontal verlaufende Griffstange und/oder einen ringförmig geschlossenen Haltegriff umfasst. Hierdurch lässt sich die Laufbandanordnung an verschiedene Nutzerkreise und Anwendungssituationen flexibel anpassen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Laufbandgestell ein nahe dem Vorderende des Laufbandes platziertes, das Laufband überbrückendes vorderes Geländerteil auf, das einen weiteren waagerechten, mindestens abschnittsweise umgreifbaren Geländerabschnitt umfasst. Dieses vordere Geländerteil bietet zusätzliche Sicherheit für den Benutzer, insbesondere gegen ein Herabfallen nach vorn oder auch bei körperlichen Störungen, die ein Schritthalten mit der eingestellten Geschwindigkeit des Laufbandes plötzliche erschweren. Ein Zusatznutzen ist dadurch erzielbar, dass das vordere Gestellteil zur Anbringung einer Anzeige- und/oder Bedienkomponente einer Benutzerführungseinheit ausgebildet ist, insbesondere eine Halterung zur abnehmbaren Anbringung jener Komponente aufweist.
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Die oben skizzierte wesentliche Funktion der Geländerteile lässt sich in einfacher und kostengünstiger Weise dadurch realisieren, dass mindestens ein Teil der umgreifbaren Geländerabschnitte als Rohrabschnitte mit einem an die menschliche Hand angepassten Durchmesser, insbesondere im Bereich zwischen 2 cm und 4 cm, ausgebildet sind. In einer weiter vereinfachten Ausführung weist jedes seitliche Geländerteil ein mehrfach gebogenes bzw. abgekantetes einzelnes Metallrohr auf, und es ist optional auch das vordere Geländerteil durch ein mehrfach gebogenes bzw. abgekantetes einzelnes Metallrohr gebildet.
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Zur weiteren Verbesserung der Sicherheitsausstattung der Laufbandanordnung ist gemäß einem relativ unabhängigen Aspekt der Erfindung mindestens dem ersten und wahlweise auch dem dritten senkrechten Geländerabschnitt oder, falls vorgesehen, dem vorderen Geländerteil eine Lichtschrankenanordnung zur Erfassung des Durchtritts eines Körperteils des Benutzers zugeordnet, wobei die oder jede Lichtschrankenanordnung steuerungsmäßig mit dem Antrieb des Endlosbandes und/oder der Benutzerführungseinheit verbunden ist. Speziell ist hierbei die oder jede Lichtschrankenanordnung am entsprechenden Geländerabschnitt nahe der Ebene des Endlosbandes derart angeordnet, dass sie den Durchtritt des Unterschenkels eines Benutzers erfasst.
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Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich um Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:
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1A bis 1C drei Ansichten einer Laufbandanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2A bis 2C drei Ansichten des Geländerteils einer Laufbandanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
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3A bis 3C drei Ansichten des Geländerteils einer Laufbandanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
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4 eine skizzenartige Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Komponente der Kraftsensorik,
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5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Auswertung von Kraftsensor-Signalen bei einer erfindungsgemäßen Laufbandanordnung,
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6A bis 6C drei Ansichten einer Laufbandanordnung gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung, und
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7 ein Prinzipschaltbild einer Variante der Kraftsensorik.
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1A bis 1C zeigen in einer Seitenansicht, Draufsicht bzw. Vorderansicht eine Laufbandanordnung 10 mit einem plattenförmigen Laufbandgestell bzw. einer Grundplatte 11, in deren Innerem (nicht gezeigt) Walzen und ein Antrieb eines Endlosbandes 12 untergebracht sind, dessen obere Oberfläche 12a als Geh- oder Lauffläche für einen Nutzer dient. Aus der Grundplatte 11 der Laufbandanordnung bzw. dem Grundrahmen 10 ragt links- und rechtsseitig jeweils ein seitliches Geländerteil 13 bzw. 14 auf, und nahe dem in Gebrauchslage vorderen Ende der Oberseite des Endlosbandes 12 wird dieses von einem vorderen Geländerteil 15 quer überbrückt. Vor diesem Geländerteil 15 hat die Grundplatte 11 eine obere Abdeckung 11a, die zusätzlich als ebene Projektionsfläche dienen oder einen elektrooptischen Bildanzeigeschirm tragen kann.
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Die seitlichen Geländerteile 13, 14 sind gleichartig geformt und umfassen jeweils einen nahe dem Ende des Endlosbandes 12 von dessen Ebene (bzw. der Oberseite der Grundplatte 11) aufstehenden ersten senkrechten Geländerabschnitt 13a, 14a, hieran anschließend einen ersten waagerechten Geländerabschnitt 13b, 14b, hieran anschließend einen nach unten verlaufenden zweiten senkrechten Geländerabschnitt 13c, 14c, hieran anschließend einen zweiten waagerechten Geländerabschnitt 13d, 14d und schließlich einen das Geländerteil zur Ebene des Endlosbandes 12 bzw. der Plattform 11 hinab führenden dritten senkrechten Geländerabschnitt 13e bzw. 14e. Wie in der Figur zu erkennen ist, verläuft der zweite waagerechte Geländerabschnitt 13d, 14d in wesentlich geringerer Höhe als der erste waagerechte Geländerabschnitt 13b, 14b, und von ihm ragt ein integral angebrachtes (zum Beispiel angeschweißtes) Pfostenelement 13f, 14f senkrecht auf, in dessen oberem Ende abnehmbar und höhenverstellbar eine Armstütze 16 bzw. 17 fixiert ist. Das vordere Geländerteil 15 ist annähernd U-förmig gebildet und hat einen weiteren horizontalen, von den aufstehenden Geländerabschnitten 15a, 15b aus leicht nach vorn gezogenen horizontalen Geländerabschnitt 15c, der hier auch als dritter waagerechter Geländerabschnitt bezeichnet wird.
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Die seitlichen Geländerteile 13, 14, ebenso wie das vordere Geländerteil 15 sind hier durchgängig aus einem Stahl- oder Aluminiumrohr gebildet, dessen Durchmesser derart bemessen ist, dass das jeweilige Geländerteil von einem Benutzer leicht umgriffen werden und er sich dort gut festhalten kann, und sie werden in der praktischen Ausführung normalerweise eine schützende und die Griffigkeit verbessernde Lackierung oder Pulverbeschichtung haben.
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An den seitlichen Geländerteilen 13, 14 ist beidseits der Pfostenelemente 13f, 14f im zweiten waagerechten Geländerabschnitt 13d, 14d jeweils ein Kraftsensor 18A vorgesehen. Mit diesen Kraftsensoren 18A können Halte- bzw. Abstützkräfte eines Benutzers (Vertikal- und optional auch Horizontalkräfte) bei Benutzung des Laufbandes erfasst werden; die Auswertung dieser Signale wird weiter unten beschrieben. Die hier erwähnte Anordnung von Kraftsensoren ist lediglich beispielhaft; die Sensoren können auch an anderen Punkten der seitlichen Geländerteile vorgesehen sein, oder es können zusätzliche Sensoren an anderen Stellen – gegebenenfalls auch des vorderen Geländerteils 15 – angebracht sein.
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Weiterhin sind im unteren Bereich des ersten senkrechten Geländerabschnitts 13a, 14a sowie im Übergangsbereich zwischen dem zweiten waagerechten und dem dritten senkrechten Geländerabschnitt 13d/13e bzw. 14d/14e Lichtschranken 18B angeordnet. Die Lichtschranken 18b sind dazu vorgesehen, das Betreten und gegebenenfalls auch das Verlassen des Laufbandes durch den Benutzer über den hinteren Zugang sowie ein unbeabsichtigtes Verlassen des Laufbandes nach vorn (etwa bei einem Stolpern) zu erfassen Vorzugsweise wird beim Auslösen der Lichtschranke im hinteren Bereich des Laufbandes der Bandlauf automatisch gestoppt und kann durch Auslösen der Lichtschranke im vorderen Bereich wieder gestartet werden. Mit den entsprechenden Signalen der Lichtschranken kann somit, wie weiter unten beispielhaft skizzenartig beschrieben wird, ein die Sicherheit der Benutzung erhöhender Eingriff in den Antrieb der Laufbandanordnung erfolgen.
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Die Armstützen 16, 17 an den seitlichen Geländerteilen 13, 14 haben am vorderen Ende aufstehende (nicht gesondert bezeichnete) Handgriffe und eine Unterarmauflage und bieten besonders komfortable Abstützmöglichkeiten für den Benutzer. Auf dem vorderen Geländeteil 15 ist ein Anzeige- und Bedienungsgerät 19 der Anordnung abnehmbar und neigungsverstellbar angebracht. Der Nutzer kann sich also dort einerseits abstützen bzw. festhalten und andererseits den Betrieb der Anordnung nach eigenem Bedarf steuern. Nicht gezeigt sind die an der Unterarmauflage in horizontaler Position montierten Handgriffe. Hieran kann sich der Benutzer festhalten, ohne die Armstützen zu verwenden. Durch diese vorteilhafte Einstellmöglichkeit kann ggf. auf das vordere Geländerteil 15 ganz verzichtet werden.
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2A bis 2C zeigen in einer Seitenansicht, Draufsicht bzw. Rückansicht eine Modifikation der in 1A bis 1C gezeigten und oben beschriebenen Geländerkonfiguration, wobei der Grundaufbau der gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform und hier nicht nochmals beschrieben wird. Das Geländerteil 23 unterscheidet sich von dem Geländerteil 13 dadurch, dass in dem aufstehenden Pfostenteil 23f ein einfacher Handgriff 26 in Art eines Rollator-Griffes angebracht ist.
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3A bis 3C zeigen wiederum in einer Seitenansicht, Draufsicht bzw. Rückansicht, als weitere Abwandlung der in 1A bis 1C gezeigten und oben beschriebenen Anordnung, ein Geländerteil 33, bei dem in dem aufstehenden Pfostenabschnitt 33f ein annähernd T-förmiger Handgriff 36 fixiert ist, der dem Benutzer andere Greifmöglichkeiten als die Armstützen der ersten Ausführungsform bietet. Die Ausführung der Kraftsensorik ist die gleiche wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform.
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3D und 3E zeigen die in 3A–3C dargestellten Ausführungsform, nämlich die Pfostenteile 33f mit jeweils einem annährend ringförmig geschlossenen Haltegriff 36‘ (3D) bzw. 36‘‘ (3E), anstelle der T-förmigen Haltestange. Die Haltegriffe 36‘ bzw. 36‘‘ haben einen Abstand zwischen dem unteren und oberen Griffabschnitt, der mindestens so groß ist, dass genügend Raum zum Umgreifen des oberen Griffabschnitts vorhanden ist. Die „gekröpfte“ Ausführung als Halteelement 36‘‘ in 3E hat einen vorteilhaft großen Verbindungs-Halbkreis zwischen dem unteren und oberen Griffabschnitt, was dem Benutzer einerseits ein bequemes Umgreifen von vorn oder hinten ermöglicht und zugleich die Höhenverstellbarkeit im Pfostenabschnitt 33f nicht übermäßig einschränkt.
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4 zeigt skizzenartig einen an die Geländerkonstruktionen der vorgeschlagenen Laufbandanordnung angepassten Kraftsensor 48, der zwischen die Rohrenden zweier aneinander angrenzender rohrförmiger Geländerabschnitte 43.1, 43.2 eingefügt sein kann. Dieser Kraftsensor hat einen massiven quaderförmigen Metallträger 48.1, der fest mit den einander gegenüber liegenden Enden der Geländerabschnitte 43.1, 43.2 verbunden ist, beispielsweise durch Schweißen. Auf beiden Oberflächen des Metallträgers 48.1 ins jeweils ein Dehnungsmessstreifen 48.2, 48.3 herkömmlicher Bauart aufgebracht, und mit diesen Dehnungsmessstreifen 48.2, 48.3 werden Biegungen des Metallträgers in Folge einer Krafteinleitung in einen der Geländerabschnitte durch einen Nutzer erfasst, und über entsprechende (hier nicht gesondert bezeichnete) Anschlüsse der Dehnungsmessstreifen werden die Kraftsignale durch eine Auswertungselektronik abgegriffen.
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5 zeigt in einer schematischen Ausschnittdarstellung in Art eines Funktions-Blockschaltbildes wesentliche Komponenten bzw. Aspekte der Auswertungs- und Steuerkomponente 50 einer Ausführungsform der Laufbandanordnung.
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Als Kraftsensorik 51 kann ein handelsüblicher Mehrachsen-Kraftsensor eingesetzt werden, der mit seiner Kraftaufnahmefläche derart mit Geländerabschnitten verbunden ist, dass die vom Benutzer eingeleitete Abstütz- bzw. Haltekraft richtungs- und betragsgenau in den Sensor eingeleitet wird. In der Auswertungs- und Steuerkomponente 50 können speziell auch Ausgangssignale der in 1A– 4 gezeigten Kraftsensoren verarbeitet werden. Ausgangsseitig ist die Kraftsensorik 51 mit einer Haltekraft-Vorverarbeitungsstufe 52 verbunden, an deren Ausgang störbefreite Haltekraftkomponenten Fx, Fy und Fz ausgegeben werden. Anschließend gelangt dieses vorverarbeitete Signal über eine Synchronisationsstufe 53 zu einer Gangcharakteristik-Auswertungsstufe 54. Diese stellt eine aufgrund der Messsignale der Kraftsensorik 51 ermittelte Gang-Charakteristik des Benutzers oder wesentliche Parameter einer solchen auf einem Auswerterechner 55 des Arztes oder Physiotherapeuten zu Verfügung.
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Anderseits ist die Vorverarbeitungsstufe 52 mit einer Haltekraft-Vergleichseinheit 56 verbunden, in die die räumlich und zeitlich aufgelöst erfasste Abstütz- bzw. Haltekraft laufend mit Vergleichsdaten bzw. Vergleichsmustern verglichen wird, die in einem Vergleichswertspeicher 56a gespeichert sind. Die Vergleichsdaten/-muster repräsentieren Abstütz- bzw. Haltekräfte, die Benutzer in typischen Benutzungssituationen in die Armstütze bzw. den zugehörigen Haltegriff einleiten, insbesondere bei Gefahr eines Sturzes. Der Vergleichsvorgang kann insbesondere eine Schwellwertcharakteristik aufweisen, und im Ergebnis wird am Ausgang der Vergleichereinheit 56 ein erstes Eingangssignal einer Verarbeitungs- und Steuereinheit 57 der Laufbandanordnung bereitgestellt, deren Ausgangssignal hier zum Antrieb 58 gelangt.
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Abhängig von der Richtung, in der der Benutzer eine Kraft in die Armstütze bzw. den Haltegriff einleitet, sowie abhängig von deren Betrag können somit Geschwindigkeitsänderungen des Laufbandes, erforderlichenfalls bis hin zur Abschaltung (Stillstand), gesteuert werden. Auch kann verhindert werden, dass der Bandlauf startet, solange nicht sichergestellt ist, dass sich der Benutzer über die Halteelemente abstützt bzw. absichert. Dieser Steuerungsablauf ist vom Willen des Benutzers weitgehend unabhängig und berücksichtigt hauptsächlich dessen Bewegungsablauf unter Benutzung der Geländerabschnitte, Armstützen bzw. Haltegriffe.
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In der gezeigten Ausführung gelangt auch ein von einer Lichtschranke 18B (siehe auch 1A–1C) ausgehendes Signal in die Verarbeitungs- und Steuereinheit und wird dort zusätzlich zum Kraftsignal zur Gewinnung eines Steuersignals für den Laufbandbetrieb verarbeitet. Die Lichtschranke und das von ihr ausgehende Signal sind aber nur optional vorgesehen. Die quer zur Laufrichtung wirkenden Lichtschranken können als Reflexionslichtschranken oder mit je einem separaten Sende- und Empfangselement gebildet sein.
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6A bis 6C zeigen als weitere Ausführungsform der Erfindung eine gegenüber den oben beschriebenen und in 1A bis 3E gezeigten Ausführungsformen grundsätzlich ähnliche, in der Gestaltung der seitlichen Geländerteile 63, 64 aber stark vereinfachte Laufbandanordnung 60. Soweit deren Komponenten und Abschnitte mit denjenigen der früher beschriebenen Ausführungsformen übereinstimmen oder funktionsgleich sind, wurden sie mit an die 1A bis 3E angelehnten Bezugsziffern bezeichnet, und die Beschreibung wird hier nicht wiederholt.
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Die seitlichen Geländerteile 63, 64 sind hier einfach U-förmig ausgeführt, haben also einen einzelnen durchgehenden waagerechten Geländerabschnitt 63b, 64b zwischen einem hinteren und vorderen aufstehenden Geländerabschnitt 63a, 64a bzw. 63c, 64c. Separate Handgriffe oder Armstützen gibt es hier nicht. Je nachdem ob nur die Vertikalkraft oder auch die Horizontalkräfte gemesssen werden sollen, können die Kraftsensoren 68A hier jeweils im vorderen und hinteren Endbereich der waagerechten Geländerabschnitte 63b, 64b und unterhalb des Übergangs zwischen den horizontalen und den aufstehenden Geländerabschnitten vorgesehen sein.
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Lichtschranken oder ähnliche Sensoren zur Überwachung des Zutritts oder Verlassens des Laufbandes durch einen Benutzer sind in 6A bis 6C nicht gezeigt, können dort aber in ähnlicher Weise vorgesehen sein wie bei den weiter oben beschriebenen Anordnungen. Auch die Steuerung und Benutzerführung ist grundsätzlich vergleichbar mit den obigen Anordnungen; aufgrund ihres einfacheren Aufbaus ist die zuletzt beschriebene Laufbandanordnung jedoch eher für Nutzer ohne oder mit nur geringen Behinderungen geeignet, und auf deren höherentwickelte Fertigkeiten wird üblicherweise auch die Benutzerführung zugeschnitten sein.
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7 zeigt beispielhaft eine Messschaltung zur Erfassung der Messsignale von Kraftsensoren der in 4 gezeigten Art. Die Figur zeigt, dass Dehnungsmessstreifen 48.2, 48.3 bzw. 78.2, 78.3, die gemäß der in 4 gezeigten Weise zwischen die Rohrenden von aneinander angrenzenden Geländerabschnitten 43.1, 43.2 bzw. 73.1, 73.2 eines Geländerteils 73 eingebracht sind, mit Messverstärkern 72a bzw. 72b verbunden sind. Die Messverstärker 72a, 72b sind in Art einer Brückenschaltung miteinander verkoppelt und ermöglichen die Bestimmung sowohl von Horizontalkomponenten Fh als auch von Vertikalkomponenten Fv von durch einen Benutzer der Laufbandanordnung aufgewendeten Haltekräften. Die konkrete Ausgestaltung und Dimensionierung der Komponenten einer solchen Auswertungsschaltung liegt im Rahmen fachgemäßen Handelns und wir daher hier nicht weiter erläutert.
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Im Übrigen ist die Ausführung der Erfindung auch in einer Vielzahl von Abwandlungen der hier gezeigten Beispiele und weiter oben hervorgehobenen Aspekte der Erfindung möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4027317 C1 [0003]
- US 6010465 A [0003]
- DE 102010004504 [0004]
- WO 2014/009046 A2 [0004]
- DE 202015101590 U1 [0005]
- DE 202015102320 U1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- R. Kram und A.J. Powell: „A treadmill-mounted force platform“ Appl. Physiol. 67 (4): 1692–1698 (1989) [0003]
