CN108289781B - 卧床患者的康复机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种康复机构(30)，其被设计为适合于根据计划以自动的方式对卧床患者(90)的腿(92)的至少关节、肌肉和肌腱进行康复，其至少包括：膝模块(50)，其可操作地连接至卧床患者(90)的膝关节(93)；以及控制模块(60)，其用于利用膝模块(50)根据计划控制卧床患者(90)的腿(92)的至少关节、肌肉和肌腱的康复运动；其中所述膝模块(50)被设计为可设置在患者(90)和床垫(20)上方，以及直接或间接支撑在床(11)或所述床垫框架(21)上的模块，并至少包括：膝矫形器(51)，其接收限制在床的患者(90)的膝关节(93)；连接至膝矫形器(51)的连接元件(52)；延伸臂(53)，连接元件(52)固定至延伸臂(53)；和机械装置(61)，其可由控制模块(60)致动并经由延伸臂(53)和连接元件(52)将限定的力引入至膝矫形器(51)中，使得腿(92)的关节、肌肉和肌腱根据计划通过接收在膝矫形器中的患者(90)的膝关节(93)来执行康复运动。

Description

卧床患者的康复机构

技术领域

本发明涉及用于卧床患者的康复机构和用于驱动所述康复机构的方法，并且也涉及包括康复机构，特别是护理床、病床、医院病床或重症监护病床的病床。

背景技术

例如，患有疾病或出过事故的人，或因其他原因作为病人被“绑在”床上比正常的夜间休息时间更长的人(以及以下被称为卧床病人的人)，通常活动受到限制，这导致这些人在被限制至床上之后发现其参与社交生活有困难或甚至不能参与社交生活，也就是说无法或仅能够部分恢复工作，并需要日常生活中的帮助。

通过康复，患者可以恢复一些活动能力。在医疗领域，康复被理解为旨在最大限度地减少在活动上对身体、心理和障碍或限制的社会影响(以前残疾，现在活动)以及中断参与社会生活(原来障碍；现在参与)的措施的实施和效果。

医疗康复已被证明对人类运动系统特别重要。如果骨骼、关节、肌肉和肌腱，特别是人体腿(包括臀部、髋关节、大腿、膝关节、小腿和脚)不能有规律地移动，它们会变得僵硬，并且位于人体内脊髓的相关运动中心可能萎缩。

与那些身体健康并且具有稳定的循环状态的人相比，例如他们可以参加跑步机训练，这种训练通常拒绝卧病的患者。特别的原因可能是单独或累积地遇到的骨科、重症监护和/或神经学活动限制。

恢复对矫形活动的限制

骨科是骨科和创伤外科专家的活动领域，涉及肌肉骨骼系统，即骨骼、关节、肌肉和肌腱的形式或功能的先天性或后天性缺陷的发生、预防、检测和治疗，并涉及这些患者的康复。

除其他外，矫形治疗包括外科手术，例如特别是假体手术(例如但不限于髋关节或膝关节置换)。事故或手术治疗后，对活动限制的矫形意味着卧病的患者通常无法将其全部身体的重量施加到一条腿或两条腿的骨骼、关节、肌肉和肌腱。

然而，为了避免腿僵硬，例如WO 00/45897 A1已经公开了一种床上锻炼机器，该机器当被向上推动抵靠在护理床或病床的端部时允许腿在斜倚的位置的周期性运动。但是，特别地，已知的床上锻炼机器并不允许在垂直位置进行锻炼。为了使脚完全地或部分地承载患者自身的重量，例如可以在关节置换或骨折后加速愈合过程，但仍然需要能够使卧病的患者完全或部分地带至垂直位置。

例如，在WO00/61059A1中公开的站台考虑了这方面。问题在于所述站台和与其相似的已知装置通常位于单独的训练室中，但是在任何情况下都需要将患者从床上转移至相应的康复设备。至少对于重症监护患者，即对于需要强化医疗管理的患者来说，这通常是不可能的，并且在任何情况下都与特定风险有关。

恢复重症监护活动的局限性

重症监护是一种与诊断和治疗威胁生命的疾病和疾病有关的医学专业。通常在医院或诊所的特别配备的病房里提供重症监护，称为重症监护病房，由经过专门培训的医生(如麻醉师、内科医生、外科医生或神经科医生)来指导。

重症监护的结果范围很广，这取决于潜在的疾病。原则上，疾病必须有积极的预后。重症监护的目标也就是恢复全身健康或至少达到患者的基本自主状态。因此，所谓的延长生命的措施并不仅仅是为了他们的利益。

重症监护病房容纳特别是由于心血管系统薄弱、心脏骤停的风险、感染风险等原因的病情危及生命或可能危及生命的患者。在重症监护病房的标准化监测措施中考虑到了这些情况。

重症监护病房在结构和技术设备方面进行精心设计。重点在于重症监护床的设计，该重症监护床用于安全地支撑重症监护病房中病情最严重的患者。除了支撑监测措施的设备之外，重症监护床的特征还在于床垫，其被适当设计以防止褥疮并且允许立即对重症监护患者的至少心脏和/或肺进行手动复苏。床垫也必须是不导电的，用于执行除颤，并且抵抗液体、血液和使用市售消毒剂的擦拭消毒。为了确保重症患者不会从床上脱落，床垫通常在纵向和横向两侧被屏障包围，所述屏障可以连接到床或床垫框架的纵向侧和横向侧，并且通常支撑至少部分监视装置。

由于这种典型的重症监护床的设计，上述已知的康复设备不能容易地靠近现代重症监护床并且/或者不需要患者的重新定位。然而，正如已经提到的那样，这种重新定位对于重症监护患者来说通常是不存在问题的，重症监护患者通常较弱或因其他原因需要重症监护，并且在任何情况下都与特定风险有关。

同时，与在正常病房的患者相比，重症监护室患者的感染风险要高出五到十倍。各种感染促进因素加在重症监护患者身上，这些因素可能源于患者本身以及重症监护中使用的治疗措施(许多导管、管等。)。因此，为了降低感染风险，对重症监护房规定了特殊的卫生措施，并且如已知的床上锻炼机器或已知的站台的康复装置很难满足这些规范。

因此，康复装置支持的康复策略迄今通常仅在患者离开重症监护室之后才使用。

恢复对活动的神经学限制

神经病学是神经系统的疾病的课题。在神经病学中考虑的器官系统是中枢神经系统，即大脑和脊髓，其周围结构和血液供应管，以及包括连接肌肉和肌肉组织的结构的周围神经系统。

在神经康复方面的最近研究表明，康复应该尽早开始。例如，为了使康复的成功最大化，康复措施应在中风后出现截瘫或其他瘫痪后或在其最严重时表现为昏迷的伴有或不伴有意识丧失的外伤性脑损伤后24小时开始。

由于受瘫痪和/或意识丧失影响的患者此时通常仍然在重症监护病房内，因此在早期阶段开始的神经康复策略是非常困难的：除了以上描述的有问题的重症监护环境，至少在瘫痪患者和/或昏迷患者的情况下，整个腿运动必须至少在一开始单独地通过康复装置循环地进行。

在这方面，特别有问题的是，患者在床上的位置通常是不确定的。为了在患者与康复装置之间产生接触，患者可以移动，直至他的部分，特别是他的腿与康复装置的合适接触点重合，或者可以尝试将康复装置的位置调整至患者直到达到足够的重合。所描述的两种情况都需要时间并且也容易出错，因为通常必须手动获得一致，因此并不完美。

也产生以下问题：当通过康复装置开始治疗时，例如当床被完全或部分地置于垂直位置并且重力将患者向下拉时，通常可能发生患者滑动。康复装置与合适的肢体，特别是患者的腿之间的先前调整的接触点将不再相对于彼此最佳地布置。为了重新调整接触点，在继续治疗之前必须停止并重新定向康复装置。

由于这些原因，旨在使患者处于重症监护室的锻炼活动主要由专业理疗师进行，他们手动地移动重症监护患者的肢体，如果可能的话，每天至少几次，但至少每周几次。这种手动物理疗法具有的缺点是治疗师可能由于体力消耗而很快变得疲惫，导致难以按计划进行，更不用说评估阶段中取得的进展。而且，不能保证的是，物理治疗师将在每次理疗阶段以相同(最大)努力和效率进行工作。此外，物理治疗师不能对患者的活动进行客观评估，只能进行主观评估，这使在几次治疗阶段的成功的客观评估变得困难。最后，特别是在重症监护环境中，治疗阶段不仅需要一个或多个物理治疗师的存在，但是，例如为了能够对心血管问题做出反应，也需要在阶段期间必须监视患者的重要参数的护士的存在。高素质的临床人员的额外存在意味着这些治疗阶段难以负担。

发明内容

由此出发，本发明的目的是提供一种与现有技术相比有改善的康复机构，特别是对于由于整形外科、重症监护和/或对活动有限制的神经学而卧病的患者，该康复机构允许至少对卧床患者腿的关节、肌肉和肌腱进行计划的、自动康复，而不需要患者在床之间进行转移。此外，根据本发明的优选构造的康复机构应该能够整体或部分自动地调整至康复机构与合适肢体，特别是患者的腿之间的改变的接触点。除了市售的或专门制造的护理床或病床之外，最后，康复机构也应该应用在市售或专门制造的医院床或重症监护床，而不管相应床中的卧床患者可以完全或部分地进入竖直位置，其中康复机构旨在能够支持在水平位置和垂直位置之间的由卧床患者的任何位置中的卧床患者的脚的脚底的有节奏的加载和卸载。

该目的首先通过具有独立权利要求1的特征的康复机构来实现。

根据本发明的一种用于床的康复机构，其纵向侧在y方向上延伸且横向侧在x方向上延伸，该康复机构被设计为适合于对卧床患者的腿的至少关节、肌肉和肌腱的计划的、自动康复，至少包括：

-膝模块，其可以可操作地连接至卧床患者的膝关节，以及

-控制模块，其用于借助于膝模块来控制卧床患者的腿的至少关节、肌肉和肌腱的计划康复运动。

此外，其特征在于，膝模块被设计为可沿z方向布置在患者和床垫上方并且直接或间接支撑在床框架或床垫框架上的模块，以及至少包括：

-膝矫形器，其沿z方向布置在床垫上方，并且接收卧床患者的膝关节；

-连接元件，其沿z方向布置在患者和床垫上方，并且连接至膝矫形器；

-机械装置，其直接或间接支撑在床框架或床垫框架上，可以通过控制模块致动，该致动利用：

-延伸臂，

-连接元件，以及

-延伸臂连接到连接元件的一个接触点，

在膝矫形器的旋转点上方沿z方向将确定的力(N)引入至膝矫形器，使得该腿的关节、肌肉和肌腱通过接收在膝矫形器中的卧床患者的膝关节执行计划的康复运动。

康复机构的模块化设计具有的优点是，卧病的患者，特别是重症监护患者可以直接在他们的床上接受计划的、自动康复，特别是没有涉及床之间的转移的风险和/或不需要协作。

术语“模块”或“模块化设计”在下文中应该被理解为：特别地是指，指定的部件形成单个的、独立的组件，其特别地可操作地连接至其他元件，但为了储存和/或运输的目的可以与后者可逆地分离。

通过在患者和床垫上方设置膝模块并将其直接或间接地支撑在床框架或床垫框架上，特别地可以向卧床患者的膝关节施加有利地且有节奏地加载和卸载所述患者的脚的脚底的支撑力，特别是在水平位置和垂直位置之间的患者所采用的任何位置。

在骨科患者的情况下，脚的脚底的有节奏的承载和卸载是重要的，例如为了使受伤的关节再次行走和/或以部分或完全垂直的位置承载。

在重症监护患者的情况下，为了防止腿僵硬和位于脊髓中的运动中心萎缩，脚的脚底的有节奏的承载和卸载是重要的。

在神经病患者的情况下，交替运动在脚底产生额外的感觉输入，所述输入被传递至中枢神经系统。这种“传出神经感觉输入”确保参与步行运动产生的大脑区域也被激发。

鉴于上述情况，因此在一种发展中，优选的是，康复机构进一步包括可以可操作地连接至脚和/或特别是卧床患者的脚底的脚模块。

这些模块，特别是膝模块或者也可以是可选的脚模块，可以从他们所使用的床上机械地和电力地完全分离和移除，并且这些模块因此可以被分开地收藏。替代地或附加地，这些模块可以折叠起来，例如折叠在床的床垫下方的空间中。

无论是通过将治疗模块分离在床下面还是通过将治疗模块存储在床下面，床的膝模块和可选的脚模块的模块化/可移除性/可分离性是特别有利的，因为床可以用作治疗周期之外的正常床。术语“正常使用”在此应理解为，康复机构的任何部件都不能以任何形式阻止从各个侧面接触患者，阻止从床上转移或进入床，或防止或妨碍任何必要的应急措施或护理措施。

关于本发明的治疗背景，这里也提到由申请人提交的WO2015/158664A1，其中该文献的全部内容在此以预防的方式被引用，特别地关于其中所描述的脚模块变体也被引用。

因此，根据本发明，本发明也涉及一种包括的康复机构的床，所述床可以设计为，例如市售的或专门构建的护理床、病床、医院床或特别是作为重症监护床的床。

康复机构优选地能够以可逆和可释放的方式固定至病床，特别是常规病床。为此目的，它设置为和设计成可逆地布置在常规病床上，以便躺在病床上的患者可以进行治疗。康复机构优地选具有支撑和/或夹紧装置以实现可逆的紧固。康复机构优选地设计成可作为模块从病床，特别是传统病床上可拆卸和/或收藏在病床下方。这极大地简化了康复机构的使用。它代表一个独立的系统，其可以选择性地使用在现有的病床上。

对卧病的患者，特别是重症监护患者的腿的至少关节、肌肉和肌腱来说，使用根据本发明的康复机构的计划的自动康复，具有旨在最小化对活动的限制和/或中断参与社会生活。这背后的中心治疗思想是尽可能早地量化和/或控制卧病的患者，特别是重症监护患者的理想的活动水平，也就是说，当他们仍然被限制在床上时。在本发明的范围内，在这方面的计划的自动康复的个人的参数的确定仍然是物理治疗师或至少相当受过训练的人员的责任。

特别地，康复运动优选为步行运动、步进运动和/或模拟爬楼梯的运动。例如，就康复来说，步行运动、步进运动或模拟爬楼梯的运动实质上比循环运动更有利。例如，DE4113135A1公开了一种允许循环运动的纯粹的脚模块。然而，对于康复患者来说，获得步行运动、步进运动或模拟爬楼梯的运动以及模拟在这样的步行运动、步进运动或模拟爬楼梯的运动期间发生的承载，并因此衡量进展情况。循环运动仅在某些情况下才是合适的，因为此处尤其是没有脚的滚动，并且施加至脚的脚踝关节的转矩趋于较低。

根据本发明的优选的实施例，脚模块和膝模块一起形成用于患者的外骨骼。形成外骨骼的模块之间通过控制模块相互作用并协助患者进行运动。

此外，康复机构优选地包括用于向患者提供视觉和/或听觉反馈的生物反馈模块。这种生物反馈模块优选地具有布置在患者视野中的显示器等，以便向患者提供反馈。这种生物反馈模块大体上可以如US2010/0042022A1中所公开的那样设计。它优选地被设计成向患者指示何时所述患者正在进行正确的运动和/或正在进行改进。而且，生物反馈模块优选地被设计成向患者指示何时所述患者没有正确地进行运动、何时应该改变锻炼、何时应该停止锻炼等等。

可以单独使用或彼此组合使用的其他有利的实施例和改进方案是从属权利要求的主题。

附图说明

下文根据优选的说明性实施例并结合附图来描述本发明的这些和其它的细节以及进一步的优点，但本发明不限于此，其中：

图1示出了根据现有技术的，在具有纵向屏障和横向屏障，尤其是具有布置在头端或者脚端的屏障板的市售床中，特别是在重症监护床中的卧床患者或重症监护患者的示意图；

图2示出了图1的具有康复机构的床，其中康复机构示意设置在脚端以代替市售的屏障板，或者如图所示借助于特别地静态地构造的支撑板；

图3示出了如图2所示的康复机构的细节示意图；

图4示出了图3的床在垂直放置之前的侧示意图，患者固定在床上，带有康复机构的膝模块和脚模块；

图5示出了图3处在垂直状态的床；

图6示出了根据本发明的图5的康复机构的放大示意图；

图7示出了如图6所示的康复机构的正视图；

图8a-8c和图10a-10c示出了康复机构与长腿(图8a-8c)或短腿(图10a-图10c)患者肢体之间的接触点改变之后的自动调节；

图9a-图9c以及图11a-图11c示出了康复机构通过膝矫形器产生的轨迹(T)，用于弯曲或伸长长腿(图9a-图9c)或短腿(图11a-图11c)患者的腿；

图12示出了图8c的延伸臂的放大视图，例如，如何借助于至少一个角度传感器监测连接元件采用的至膝矫形器和/或延伸臂的角度phi(φ)；

图13示出了在偏离期望的角度设定(φ_desired)的情况下，患者的膝关节可如何在床的脚端方向上移动；

图14示出了在偏离期望的角度设定(φ_desired)的情况下，患者的膝关节可以如何在床的头端的方向上移动；

图15示出了控制电路的示意图，其用于通过康复机构生成计划的康复运动；以及

图16示出了相对于图15扩展的控制电路的示意图，其用于产生康复机构的偏心轮的调整，相对于计划的康复运动，这种调整要么顺序地要么同时实现。

具体实施方式

在下文对本发明的优选实施例的描述中，相同的附图标记表示相同或可比较的部件。

图1示出了在根据现有技术的市售的床10中，特别是在重症监护床中的卧病或需要重症监护的患者90的示意图。特别地，所示的床10可被设计用于通常针对重症监护床的医疗需求，但它也可以用于非重症护理环境中，特别是用作护理床、病床或医院床。除了支撑监控措施的设备(未示出)之外，所示床10的特征在于被适当地设计为至少防止褥疮的床垫20。在作为重症监护床的情况下，所示床10的进一步特征在于床垫20，该床垫20另外被设计为允许立即手动复苏重症监护患者90的至少心脏和/或肺91，其不导电以允许进行除颤，以及抵抗液体、血液和使用市售消毒剂的擦拭消毒，其中由于涉及清洁和消毒的原因，未分隔或连续配置的床垫20是优选的。为了确保卧床患者90，特别是重症监护患者不会掉下床，床垫20完全或部分地被纵向屏障14和横向屏障15所包围，例如，所述纵向屏障14和横向屏障15可以固定在床10的床框架11或床垫框架21的纵向侧12和横向侧13，该侧通常支撑至少一些监控设备(未示出)。例如，为能够移动床10，其具有脚轮16。为了提高可操作性，脚轮16可以设计成由电机驱动。也优选这样的实施例，其中床框架11和/或床垫框架21被设计为可调节高度和/或倾斜(纵向或横向)，其中头端和脚端可优选地被设计为可分开地调节的，即具有不同的和/或相反的倾斜(未示出)。

图2示出了图1的具有康复机构30的床10，其中康复机构30布置在脚端以代替市售屏障板，或者如图所示借助于特别静态构造的支撑板32。可以看出康复机构30如何被带入床10上的存放位置，从而有利地的是，不会导致患者90持久的不便。

图3示出了图2中示出的康复机构30的膝模块50的左延伸臂53的详细示意图。可以看出延伸臂53的远端或部分531和近端或部分532如何经由中间部分533彼此连接，中间部分533优选地被设计为将它们进行桥接，使得确保足够的间隙供患者90的脚94使用。此外，通过连接元件52承载膝矫形器51的延伸臂53的近侧部分532可以通过轴向固定元件，例如夹具、杠杆、卡接器(click connectors)(未示出)连接到两个电动偏心机构63和64上，或者如图所示通过两个蝶形螺母57，例如两个蝶形螺母57可以拧到控制销633和643上(关于这方面参见图8-11)。

在治疗开始之前或将床10移动到垂直位置之前，治疗师通过可释放的销连接件(例如与控制销633或643配合的蝶形螺母57)将膝模块50的远端，即延伸臂53的远端531连接至支撑板32，特别是连接至用于延伸臂53的驱动(电机45)的偏心机构63、64。在膝模块50的延伸臂53的近端532处，膝矫形器51放置在患者90的膝93上，并由治疗师通过固定带43固定至患者90的小腿和大腿。

如果除膝模块50之外还优选有脚模块40，那么优选地通过线性机构41在y方向上可以移动脚模块40以适应患者90的高度并且在x方向上移动脚模块40以适应腿90的宽度，并且此后可以例如通过夹紧机构(未示出)将脚模块40固定至支撑板32。患者90的脚通过固定带43(图6)固定至脚模块40的踏面42上。

因此支撑板32具有线性机构41，以能够将脚模块40移动至支撑板32内。而且，至少用于驱动每个延伸臂53的偏心机构63、64的电机62、控制模块60和偏心机构63、64优选地集成在支撑板32上。为了将载荷传递至床10，支撑板32和床10之间的连接件必须具有高刚性。为了在市售床10中使用康复机构30，因此优选地采用静态改进的支撑板32。

图4示出了在床10移动至垂直位置之前的图3的具有患者90(固定至床10)与康复机构30的膝模块50和脚模块40的床10的透视图。

图5示出了处于垂直状态的图4中的床10，图6示出了图5康复机构30的放大示意图，以及图7示出了图6的用于产生步进运动等的康复机构30的正视图。

康复机构30根据本发明由控制模块60和具有膝矫形器51、连接元件52和延伸臂53的膝模块50组成，并且除此之外，优选地还包括作为踏面42和固定带43的脚模块40以及床10，康复机构30通过调节机构70带到垂直位置，供治疗使用，并持续所述疗程。患者90不仅通过脚模块40和膝模块50由床所支撑，而且也被稳定机构80所支撑。

康复机构30用于产生计划的康复运动，特别是患者90的腿部92的步进运动和/或模拟爬楼梯的运动，和用于在接收患者(膝关节93应始终位于矫形器51的中心铰链的高度处)的肢体的膝矫形器51与康复机构30之间的接触点改变之后进行自动调节，康复机构30描述如下。

每个延伸臂53都由两个偏心机构63、64的旋转驱动，其中延伸臂53通过连接元件52和膝矫形器51引起患者90的腿部92的运动。偏心机构63、64的旋转由电机62通过第一偏心机构63的轴631和第二偏心机构64的轴641驱动产生。该运动经由第一偏心机构63和第二偏心机构64的控制销633、643传递至相应的延伸臂53。相应的延伸臂53安装在控制销633、643上并且固定以防止轴向移位。由于旋转滑动轴承65，第一偏心机构63的控制销633相对于延伸臂53具有旋转自由度。由于在此表示为滑块67(参见图3)的线性引导件66以及线性引导件66内的旋转滑动轴承，第二偏心机构64的控制销643在平移和旋转的方向上相对于延伸臂53具有自由度。

为了使康复机构30适应患者90的不同人体测量数据和适应患者90距离支撑板32的不同距离，连接元件52可以安装在不同的接收点54中或借助于线性滑动架(未示出)安装在延伸臂53上。连接元件52(至少在一端，为了在两端初始地适当调节)以铰接的方式安装在膝矫形器51上(并且随后在至少一端处固定)。连接元件52与延伸臂53的连接具有旋转自由度，该自由度直到并且包括患者90的最终位置的调节。在治疗开始时，该自由度优选地被移除，例如，通过手动锁定，使得连接元件52和延伸臂53之间的连接在治疗期间是刚性的。

图8a-8c和图10a-10c示出了在康复机构30与长腿92(图8a-8c)或短腿92(图10a-图10c)患者90的肢体之间的接触点改变之后的自动调节。

从图8a-8c可以看出，延伸臂53上的接收点54的连接元件52相对于具有短腿长度的患者，距离延伸臂53的远端或部分531的距离更大。这种情况在图10a-10c中示出，由此可以看出，延伸臂53上的接收点54中的连接元件52至延伸臂53的远端或部分531的距离具有最短的距离。

图8a和图10a示出了将膝矫形器51和连接元件52手动紧固至延伸臂53之后的初始状态。当床10移动到垂直位置时，患者90如他的关节一样，通常沿负y方向滑动。通过第一偏心机构63的控制销633的限定的旋转运动(第一偏心机构63的轴631围绕x轴的旋转)与第二偏心机构64的控制销643上的限定的旋转和平移运动(第二偏心机构64的轴641围绕x轴的旋转，滑块67沿延伸臂53的平移运动)的组合，可以得到连接元件52沿着y轴的负方向的平移运动，使得可以补偿由患者90滑动引起的此处为在y方向的负方向的铰链点的位移。通常，如图8b和图10b所示，连接元件52的运动可以通过机构在y方向的正和负方向上产生。图8c和图10c示出了在对患者90沿y方向的负方向的滑动进行自动调整之后偏心机构63、64的方位。

自动调节的目的是以限定的角度向膝矫形器51引入力N，限定的角度大多是但不完全是直角。通过在连接元件52的铰链中使用至少一个角度传感器55，和替代地或累积地在连接元件52和膝矫形器51之间使用力传感器56，在垂直化之后铰接点的不正确位置或患者90的某种其他类型的滑动可以被检测到，使得自动调节的过程如上所描述的被触发和执行。一方面，这具有在偏离“理想”角度和力的情况下自动重新调整的优点。例如，可以定义理想角度，使得力N总是相对于床垫20垂直地被引入，或相对于膝93围绕髋旋转点旋转的圆周运动(或轨迹T)被切向引入。“理想”的定义由治疗师定义，并且不同的患者90可以具有不同的“理想”定义。因此，本发明允许治疗师随后选择如何引入力N，这取决于患者90的需要，并且这不必从一开始就设置，反而是可以随着时间改变，使得康复机构30可以更好地且单独地适应每个患者90。

图9a-图9c以及图11a-图11c示出了康复机构30经膝矫形器51产生的轨迹(T)，用于弯曲或伸长具有长腿92(图9a-图9c)或短腿92(图11a-图11c)的患者90的腿92。

从图9a-9c可以看出，延伸臂53上的接收点54的连接元件52相对于具有短腿长度的患者，距离延伸臂53的远端或部分531的距离更大。这种情况在图11a-11c中示出，由此可以看出，延伸臂53上的接收点54中的连接元件52至延伸臂53的远端或部分531的距离具有最短的距离。在两种情况下，无论患者具有长腿还是短腿92，都可以为每个患者90产生步进运动和/或模拟爬楼梯的运动。

图9a和11a示出了初始状态，其中连接元件52和经由连接元件52连接的膝矫形器51位于z轴的最低点，以及其中患者90的腿部92被伸展。

通过偏心机构63、64的限定的旋转的组合，可以使在图9b和11b中示例性示出的轨迹(T)行进，该轨迹(T)大致对应于围绕患者90的髋关节的膝关节93的旋转。对于连接元件52沿y和z方向的正方向的运动，第一偏心机构63围绕x轴的正方向旋转并且第二偏心机构64围绕x轴的负方向旋转。如图9a和11a所示，滑动轴承66中的线性引导件在第一偏心机构63的旋转点的方向的y-z平面内运动。

对于如图9c和11c所示的y和z方向的负方向的运动，偏心机构63、64的旋转和滑动轴承66中的线性引导件的平移运动是完全相反的。此外，图9c和图11c示出了连接元件52在z方向上的最大偏转和由此引起患者90的腿部92的最大弯曲位置时偏心机构63、64的方位。

在治疗过程期间，膝模块50以及也可选脚模块40可以由治疗师从患者90移除并且收藏在床10上或者可替代地收藏在医院房间中，使得，一方面，为治疗期间患者90的运动提供足够的间隙，另一方面，治疗师可以将部件快速地重新应用于患者90和床10或支撑板32。为此目的，通过用于适应腿宽度的线性机构，脚模块40可以在x方向上移动至床垫20的外边缘并被锁定。通过松开例如借助于蝶形螺母57固定的销连接件633和634，延伸臂53可以从偏心机构63、64分离并折叠在一旁。具有连接元件的膝矫形器51可以固定到脚板32的后部(参见图2)。

本发明提供了一种康复机构30，其相对于现有技术得到了改进，并且可以毫无困难地集成到所有已知的临床程序中，特别是针对已经卧病的患者90，尤其是由于整形外科、重症监护和/或神经学活动限制的患者90。不必在床之间转移这些患者90，本发明允许卧床患者90的腿92的至少关节、肌肉和肌腱的计划的自动康复。由于其模块化构造，康复机构30可以快速地被移除以及在紧急情况或日常临床活动中不会是障碍。脚94承载患者90的全部或部分重量的能力进一步训练肌肉组织和骨骼，并防止肌肉-骨骼系统的退化。采取垂直姿势的可能性也可以训练心血管系统。

这对骨科患者同样重要，对重症监护患者和神经病患者90也同样重要。除了市售的或专门制造的护理床或病床10之外，根据本发明的康复机构30也可以容易地附接至市售或专门制造的医院床或重症监护床10并可从其中容易地移除，而不管相应床10中的卧床患者90可以完全或部分地进入竖直位置，其中康复机构30支持在水平和垂直位置之间的卧床患者90采用的任何位置中的卧床患者90的脚的脚底95的间歇的加载和卸载。

利用本发明，特别地可首次执行用于致动康复机构30的方法，在该方法中：

-借助于至少一个角度传感器55来监测连接元件52采用的至膝矫形器51和

/或延伸臂53的角度(φ)；

和/或

-借助力传感器56监测经由延伸臂53和连接元件52引入至膝矫形器51中的力(N)，

其中，如果超过或低于可变预定义的期望的角度阈值(φ_desired)和/或超出或低于可变预定义的期望的力阈值，则控制模块60致动机械装置61，使得通过调整偏心机构63和64或其偏心盘632、642，实际角度(φ_actual)和/或实际力(N)被返回至低于超出阈值或高于低于的阈值的期望的角度阈值(φ_desired)和/或期望的力阈值。

图12示出了图8c的延伸臂53的放大视图，例如如何借助于至少一个角度传感器55监测连接元件52采用的至膝矫形器51和/或延伸臂53的角度phi(φ)。它也示出了角度alpha(α)和beta(β)，其可分别通过角度传感器(未示出)测量，或者表示驱动第一偏心机构63和/或第二偏心机构64的电机62的限定的旋转角度位置。

通过至少一个角度传感器55监测的延伸臂53和连接元件52之间的角度φ应该能够采用任何治疗上期望的角度阈值(φ_desired)，其中连接元件52将延伸臂53连接至膝矫形器51。例如，指向床垫20的期望的角度阈值(φ_desired)可以为90°。此外优选的是，在该90°处，延伸臂53连接至连接元件52的接触点恰好位于膝矫形器51的转动点之上。

图13示出了在偏离期望的角度设定(φ_desired)的情况下，患者90的膝关节93可以如何在床10的脚端方向上移动。在这种情况I下，延伸臂53必须重新调整至新的正确的接触点，否则，特别地，旨在通过延伸臂53、连接元件52和膝矫形器51引入至膝关节93的力(N)可以不垂直地引入。

在图13所示的情况I下，必须调整偏心机构63和/或64，即如图8a所示朝向彼此旋转(具体来说，使得对应于角alpha的偏心机构63逆时针旋转，即沿负向旋转以及对应于角beta的偏心机构64顺时针旋转，即沿正方向旋转)，以便如图13中的箭头所示的那样使延伸臂53线性地在床10的脚端方向上移动。例如，这可以通过控制器来实现，该控制器测量实际角度phi(φ_actual)，并且例如借助于PID(比例积分微分控制器)将其调节至可变预定义的期望角度阈值(φ_desired)，优选地，期望角度阈值(φ_desired)为90度。

图14示出了在偏离期望的角度设定(φ_desired)的情况下，患者90的膝关节93可以如何在床10的头端方向上移动。也在这种情况II下，延伸臂53必须重新调整至新的正确的接触点，否则，特别地，旨在通过延伸臂53、连接元件52和膝矫形器51再次引入至膝关节93的力(N)可以不垂直地引入。

在图14所示的情况II下，同样必须调整偏心机构63和/或64，即如图8c所示朝向彼此旋转(具体来说，使对应于角alpha的偏心机构63顺时针旋转，即沿正方向旋转以及对应于角beta的偏心机构64逆时针旋转，即沿负方向旋转)，以便如图14中的箭头所示的那样使延伸臂53线性地在床10的脚端的方向上移动。例如，这可以通过控制器来实现，该控制器测量实际角度phi(φ_actual)，并且尤其借助于PID控制器将其调节至可变预定义的期望角度阈值(φ_desired)，优选地，期望角度阈值(φ_desired)为90度。

根据本发明，偏心盘632、642的以上描述的调整可以相对于按计划进行的康复运动优选顺序地(即，独立于按照计划进行的康复运动)或者同时进行。

图15示出了用于通过图15中也称为“机器人”的康复机构30产生计划康复运动的控制电路的示意图。因此，在第一步中，偏心角alpha(t)和beta(t)被固定为期望角度组合对的时间序列

在图9a至9c中示出和描述了角度alpha和beta的变化与延伸臂53的获得的运动之间的关系。通过适当的致动，患者90的膝关节93有利地移动，使得膝关节93在围绕髋关节的圆形轨迹T上移动。

通过比较实际角度(φ_actual)和所需角度(φ_desired)，可以计算出alpha/beta误差。然后，这可以由控制器来纠正，例如，通过PID控制器来纠正。

最后，图16示出了关于图15扩展的控制电路的示意图，该控制电路用于生成也在图16中被称为的“机器人”的康复机构30的偏心机构63和/或64的调整，相对于计划的康复运动，这种调整要么顺序地要么同时进行。

如果现在进行有计划的康复运动，则可能发生的是，由于作用力N和/或由于重力而导致患者90滑倒。例如，特别地，这也可以在床10移动到垂直位置并且重力将患者90向下推动时发生。

利用图16中所示的控制电路，偏心机构63和/或64，即偏心运动alpha和beta的调整，可以相对于计划的康复运动同时实现。特别地，还可以插入校正项，该校正项特别地执行对延伸臂53的近端部分532的位置的调整，使得每次的实际角度phi(φ_actual)遵循其期望值phi_desired(φ_desired)。数学地描述，这意味着控制系统内的偏心旋转命令alpha(t)和beta(t)之间的相位滞后的改变。

因此，可以同时执行计划的康复运动和一个或多个接触点的位置的调整。

作为替代方案，当然也可以按顺序操作，在这种情况下，计划的康复运动最初在规定的时间内进行，然后进行重新调整。

而且，本发明具有的优点是治疗师可以预先确定控制模块60校正哪一个phi_desired值。

-一种可能性是将phi(φ_desired)始终保持在90度。

-另一种可能性是通过角度alpha和beta计算延伸臂53的位置，并由此一直根据alpha和beta确定角phi_desired(φ_desired)，使得延伸臂53和矫形器51之间的连接元件52总是垂直于床垫20。

-第三种可能性是控制角度φ_desired，使得延伸臂53和膝矫形器51之间的连接元件52总是与圆形路径，即关于髋关节的圆形轨迹T相切，膝关节93围绕髋旋转点进行旋转。以这种方式，φ_desired将与偏心机构63和64的预定义角度组合对

成时间依赖关系并且将被指定为φ_desired(t)。

最后，在优选实施例中，治疗师可以有利地在控制模块60的操作部分上做出这些决定。

参考符号列表

10 床，特别是护理床、病床、医院床或重症监护床

11 床框架

12 纵向侧

13 横向侧

14 纵向屏障

15 横向屏障

16 脚轮

20 床垫

21 床垫框架

30 康复机构

32 支撑板，其用于康复机构30，可固定在床框架11或床垫框架21上

40 脚模块

41 固定装置

42 踏面

43 固定带

50 膝模块

51 膝矫形器

52 连接元件

53 延伸臂

531 延伸臂53的远端部分

532 延伸臂53的近端部分

533 延伸臂53的中间部分

54 接收点

55 角度传感器

56 力传感器

57 蝶形螺母

60 控制模块

61 机械装置

62 电机

63 第一偏心机构

631 第一偏心机构63的偏心轴

632 第一偏心机构63的偏心盘

633 第一偏心机构63的控制销

64 第二偏心机构

641 第二偏心机构64的偏心轴

642 第二偏心机构64的偏心盘

643 第二偏心机构64的控制销

65 径向轴承

66 滑动轴承

67 滑动块

70 调整机构

80 稳定机构

90 患者

91 胸-心脏/肺

92 脚

93 膝关节

94 脚

95 脚底

N 力

T 轨迹

Claims (12)

1.一种康复机构(30)，其纵向侧(12)在y方向上延伸且横向侧(13)在x方向上延伸，所述康复机构(30)被设计为适用于卧床患者(90)的腿(92)的至少关节、肌肉和肌腱的计划的、自动的康复，至少包括：

-膝模块(50)，其能够可操作地连接至卧床患者(90)的膝关节(93)，以及

-控制模块(60)，其借助于膝模块(50)控制卧床患者(90)的腿(92)的至少关节、肌肉和肌腱的计划的康复运动；

其特征在于：

-所述膝模块(50)被设计为能够沿z方向布置在卧床患者(90)和床垫(20)上方并且直接或间接支撑在床框架(11)或床垫框架(21)上的模块，其至少包括：

-膝矫形器(51)，其沿z方向布置在床垫(20)上方，接收卧床患者(90)的膝关节(93)；

-连接元件(52)，其沿z方向布置在卧床患者(90)和床垫(20)上方，与所述膝矫形器(51)相连；以及

-机械装置(61)，其直接或间接支撑在床框架(11)或床垫框架(21)上，能够通过控制模块(60)致动，所述致动利用：

-延伸臂(53)，

-连接元件(52)，以及

-延伸臂连接到连接元件的一个接触点，

在膝矫形器的旋转点上方沿z方向将确定的力引至膝矫形器(51)，由此使得所述腿(92)的关节、肌肉和肌腱通过在膝矫形器(51)中接收的卧床患者(90)的膝关节(93)执行计划的康复运动。

2.根据权利要求1所述的康复机构(30)，其特征在于，所述机械装置(61)包括两个偏心机构(63、64)，其中每个偏心机构由安装在偏心轴(631、641)上的偏心盘(632、642)形成，并且在任何情况下，其中心点均位于轴线之外。

3.根据权利要求2所述的康复机构(30)，其特征在于，所述偏心轴(631、641)由电机(62)驱动。

4.根据权利要求2或3所述的康复机构(30)，其特征在于，所述延伸臂(53)的远端部分(531)通过径向轴承(65)可操作地与第一偏心机构(63)的偏心盘(632)的控制销(633)相连，并且通过滑动轴承(66)可操作地与第二偏心机构(64)的偏心盘(642)的控制销(643)相连，所述滑动轴承(66)由可旋转地与第二偏心轮(64)的控制销(643)相连的滑块(67)形成。

5.根据权利要求1所述的康复机构(30)，进一步包括：

-至少一个角度传感器(55)，其监测连接元件(52)至膝矫形器(51)的角度、或连接元件(52)至延伸臂(53)的角度、或同时监测连接元件(52)至膝矫形器(51)的角度和连接元件(52)至延伸臂(53)的角度；和/或

-力传感器(56)，其监测经由延伸臂(53)和连接元件(52)引入至膝矫形器(51)的力。

6.根据权利要求1所述的康复机构(30)，其特征在于，所述延伸臂(53)具有用于以铰接方式安装所述连接元件(52)的多个接收点(54)，所述接收点(54)彼此间隔开。

7.根据权利要求1所述的康复机构(30)，其特征在于，所述延伸臂(53)具有围绕腿(92)的脚(94)接合的凹部。

8.根据权利要求1所述的康复机构(30)，进一步包括：

-脚模块(40)，其能够可操作地与卧床患者(90)的脚(94)和/或脚底(95)相连。

9.根据权利要求8所述的康复机构(30)，其特征在于，所述脚模块(40)被设计成在所述卧床患者(90)的康复运动期间对所述卧床患者(90)的踝关节施加扭矩。

10.一种卧床患者(90)的床(10)，至少包括如前述权利要求中任一项所述的康复机构(30)。

11.一种驱动如前述权利要求中任一项所述的康复机构(30)的方法，在该方法中：

-借助于至少一个角度传感器(55)监测连接元件(52)的至膝矫形器(51)和/或至延伸臂(53)的角度；

和/或

-借助力传感器(56)监测经由延伸臂(53)和连接元件(52)引入至膝矫形器(51)中的力，

其中，如果超过或低于可变地预定义的期望角度阈值(φ_desired)和/或超出或低于可变地预定义的期望力阈值，控制模块(60)则驱动机械装置(61)，通过偏心盘(632、642)的调节，使得实际角度(φ_actual)和/或实际力被返回至低于过高阈值或高于过低阈值的期望的角度阈值(φ_desired)和/或期望的力阈值。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述偏心盘(632、642)的调节相对于所执行的计划的康复运动循序地或同时地进行。

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