DE202020100742U1

DE202020100742U1 - Laufbandanordnung mit elastisch aufgehängtem Rahmen

Info

Publication number: DE202020100742U1
Application number: DE202020100742.4U
Authority: DE
Original assignee: Zebris Medical GmbH
Current assignee: Zebris Medical GmbH
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2030-02-13

Abstract

Laufbandanordnung, mit einem Laufbandrahmen und einem über im Laufbandrahmen gehalterte Walzen laufenden und insbesondere von einem Antrieb angetriebenen Endlosband bzw. Lamellenband, dessen eine Oberfläche als Geh- oder Lauffläche dient, wobei der Laufbandrahmen in einem Grundgestell elastisch derart aufgehängt ist, dass in Benutzung durch die vom Benutzer ausgeübte Aufsetzkraft ein Schwingen des Laufbandrahmens im Grundgestell mit einer dominierenden Vertikalkomponente der Schwingung bewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufbandanordnung, mit einem Laufbandgestell und einem über im Laufbandgestell gehaltene Walzen laufenden Endlosband oder vom Laufbandgestell über eine Führungsvorrichtung laufenden Lamellen, deren Oberfläche als Geh- oder Lauffläche dient, wobei das Laufbandgestell an einer Anzahl von Schwingelementen schwingfähig gelagert ist.
Es geht bei der vorliegenden Anmeldung darum, das Gang- und Lauftraining auf dem Laufband abwechslungsreicher und interessanter zu gestalten, aber auch darum, ein effektives Training zur Behandlung verschiedener Krankheiten zu ermöglichen. Dies gilt insbesondere für Krankheiten wie Schlaganfall und Parkinson, bei denen es darum geht, die posturale Kontrolle und das Gleichgewicht wiederzuerlangen, um ein Stehen und Gehen mit möglichst geringem Sturzrisiko zu ermöglichen. Bei älteren Menschen geht es insbesondere darum, die Gehfähigkeit bis ins hohe Alter zu erhalten.
Diese Aufgabe wird durch eine Laufbandanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Laufbandanordnung soll dem Nutzer - und insbesondere älteren Nutzern - eine völlig neue Qualität der Beanspruchung des Bewegungsapparates ohne Unfallrisiko, mit einer wesentlich höheren Aktivierung der stabilisierenden Muskeln (insbesondere in der Beckenregion, am Rumpf und an den Gelenken) bereits bei langsamem Gehen, bieten. Die kardiovaskulären und sensomotorischen Fähigkeiten lassen sich mit der vorgeschlagenen Anordnung in sehr kurzer Zeit wesentlich erhöhen.
Hierbei erfolgt der Antrieb des Bandes oder der Lamellen über die Beinbewegung des Läufers und/oder einen elektrischen Antrieb. Auch eine Umschaltung zwischen beidem ist möglich.
Bevorzugt werden vier Schwingelemente verwendet. Denkbar ist aber auch eine Aufhängung über drei Schwingelemente oder zwei Schwingelemente auf einer Seite und einer drehbaren oder anderweitig (z.B. über ein Elastomer) beweglichen Lagerung auf der anderen Seite.
Auch kann durch ggf. übereinander angeordnete Schwingelemente der Schwingeffekt verstärkt werden. Die Schwingelemente selbst sind entweder starr und an der Ober- und Unterseite z.B. über ein Kugelgelenk beweglich gelagert. Bevorzugt sind die Schwingelemente in sich flexibel, wobei damit die Dämpfungseigenschaften beeinflusst werden können.
Insbesondere kann das Schwing- und Dämpfungsvehalten der vorder- und rückseitigen Schwingelemente unterschiedlich sein.
In einer besonderen Ausführungsform sind die Schwingelemente in Ihrer Länge einstellbar. Damit kann die Auslenkweite der Anordnung gegebenenfalls auch nach links und rechts unsymmetrisch eingestellt werden. Damit können ggf. vorliegende Bewegungseinschränkungen des Nutzers berücksichtigt oder der Trainingseffekt verstärkt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Dämpfung der Schwingelemente individuell eingestellt werden.
Die Vorrichtung beinhaltet vorzugsweise eine Möglichkeit zur Arretierung des Laufbandrahmens an mindestens zwei Stellen mit dem Gestell bzw. der Halterung der Schwingelemente, damit ein Gang- oder Lauftraining unter „normalen“ Bedingungen ohne Schwingung des Rahmens durchgeführt werden kann.
Die Arretiervorrichtung kann so gestaltet sein, dass bei Arretierung mit nur einer Einrichtung im Wesentlichen eine Drehbewegung erhalten bleibt. Damit können eingeschränkte Bewegungsmuster der Laufbandanordnung erhalten bleiben.
In einer besonderen Ausgestaltung ist die Arretiereinrichtung nicht starr mit dem Laufbandrahmen verbunden, sondern es wird eine Restbeweglichkeit ermöglicht. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, dass die Arretierung über ein Elastomer und/oder Zug- oder Druckfedern mit dem Laufbandrahmen bzw. einer zugehörigen Unterkonstruktion verbunden wird.
Die Arretiereinrichtungen können den Schwingelementen zugeordnet sein. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform können diese zusätzlich oder alleine an beliebiger Stelle z.B. mittig am seitlichen oder vorderen Teil des Laufbandrahmens angeordnet sein.
Während des Gehens wird der Rahmen des Laufbandes bzw. die Gehfläche bereits durch die Geh- und Laufbewegung in Bewegung versetzt und damit ein Trainingseffekt erzielt. Durch spezielle Übungen beim Gehen kann die Schwingneigung noch verstärkt werden. Ein besonderer Effekt kann dadurch erzeugt werden, dass bei einem elektrischen Antrieb des Laufbandes oder der Lamellen der Antrieb nicht gleichförmig durchgeführt, sondern sich in ggf. unregelmäßigen Zeitabständen in der Geschwindigkeit ändert. Dies kann sehr ruckartig oder über eine weniger harte Geschwindigkeitsänderung erfolgen, wobei sich das Schwingverhalten dadurch mehr oder weniger stark ändert.
In einer weiteren Ausführung sind an einer oder mehreren Außen- oder Innenseiten des Rahmens ein oder mehrere Elektromagnete ggf. an der Halterung der Schwingelemente angebracht. Während der natürlichen Bewegung des Rahmens beim Gehen kann der Rahmen durch die Magnete festgehalten und zu einem definierten Zeitpunkt freigegeben werden. Dadurch kann das Schwingverhalten beeinflusst und der Trainingseffekt durch nicht vorhersagbare Bewegungen verstärkt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Rahmen durch elektrische, pneumatische oder andersartige Aktoren angestoßen oder geführt sein. Diese können vorteilhaft mit einem Magneten kombiniert werden.
In einer besonderen Ausführungsform ist mindestens ein Magnet oder Aktor mit einem elastischen Element kombiniert. Dieses kann aus einem Elastomer und/oder aus einer Konstruktion mit einer oder mehreren Federn bestehen. Damit kann sowohl eine Restbeweglichkeit der Gehfläche erhalten werden als auch das Andocken an die Gehfläche ruckfrei erfolgen. Auch eine zusätzliche Neigungsverstellung kann durchaus sinnvoll sein.
In einer Ausführungsform sind zusätzlich Lichtschranken, Kraftsensoren /Dehnungsmesstreifen oder Druckverteilungssensoren auf/unter/an der Lauffläche zur Steuerung und Messung des Gehverhaltens angeordnet.
Weiterhin können mit den Bewegungen der Lauffläche gekoppelte bzw. synchronisierte Darstellungselemente aus der virtuellen Realität - dargestellt mit Bildschirm, Projektor, AR-Brille - zum Einsatz kommen.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von diesen zeigen:

1 eine beispielhafte Anordnung in einer Schnittzeichnung von hinten,
1A und 1B in einer Draufsicht und Seitenansicht schematisch eine modifizierte Ausführung der Arretierungseinrichtung,
2 eine dreidimensionale Darstellung einer gegenüber 1 modifizierten Anordnung,
2A eine Schnittzeichnung mit modifizierter Anordnung der Schwingelemente,
3 eine Möglichkeit der Steuerung der Geschwindigkeit der elektrisch betriebenen Antriebswalze. und
4 eine modifizierte Anordnung aus 1 und 2 in Draufsicht.

Die Steuerung kann über einen im Laufband befindlichen Rechner oder einem externe Rechner erfolgen. Der Laufbandrahmen ist hier nur angeschnitten dargestellt.
Für die nachfolgende beispielhafte Erläuterung von wesentlichen Aspekten der Erfindung wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass Laufbandanordnungen der hier in Rede stehenden Art dem Fachmann seit langem vertraut und in zahlreichen patent- und technischen Veröffentlichungen - unteranderem seitens der Anmelderin - detailliert beschrieben sind. Dies betrifft auch spezielle Ausgestaltungen wie das Vorsehen von Aktoren zur Einstellung einer Neigung des Laufbandes oder von Benutzer-unabhängigen Bewegungen des Laufbandrahmens und/oder von Mitteln zur Geschwindigkeitssteuerung des Laufbandes (auch in Abhängigkeit vom Bewegungsverhalten des Benutzers beziehungsweise von Trainingsprogrammen), Anzeigemitteln zur Darstellung einer virtuellen Laufumgebung und/oder von Trainingsanweisungen und/oder einer Druckerfassungssensorik zur Erfassung des Aufsetzens und optional von Aufsetzpunkten und Aufsetzkräften auf der Geh- oder Lauffläche und weitere sinnvolle Features für spezielle Nutzungszwecke der Laufbandanordnung.
1. zeigt eine Laufbandanordnung 1, bei der in einem Laufbandrahmen 3 (der in 2 genauer zu erkennen ist) zwei Walzen 5 gehaltert sind, über die ein Laufband 7 läuft und angetrieben wird. Die Walzen 5 haben Drehachsen beziehungsweise-wellen 5a, die in Lagerbohrungen 3a des Laufbandrahmens 3 reibungsarm rotieren können.
Der Laufbandrahmen 3 ist über Federelemente 9 in einem Grundgestell 11 elastisch derart aufgehängt, dass in Benutzung durch die vom Benutzer ausgeübte Aufsetzkraft ein Schwingen des Laufbandrahmens im Grundgestell mit einer dominierenden Vertikalkomponente der Schwingung bewirkt wird.
Auf der linken Seite der Figur ist Bespielhaft dargestellt, dass am Laufbandrahmen 3 ein Ausleger 3b angebracht ist, der durch eine Öffnung 11a im Grundgestell 11 hindurch nach außerhalb des Grundgestells ragt. Dem Ausleger 11a ist eine Arretierungseinrichtung 13 mit einer Festellschraube 13a zugeordnet, über die sich der Laufbandrahmen 3 im Grundgestell 11 unter mindestens lokaler Unterbindung von Schwingungen des Rahmens innerhalb des Gestells fixieren lässt. Es versteht sich, dass bei vorsehenden mehrerer derartiger Arretierungseinrichtungen an verschiedenen Stellen des Laufbandrahmens eine vollständige Arretierung des Rahmens im Gestell realisieren lässt.
1A und B zeigen schematisch in Art einer Draufsicht (1A) und einer Seitenansicht (1B) eine modifizierte Ausführung der Arretierungseinrichtung 13', mit der sich auch im arretierten Zustand des Laufbandrahmens innerhalb des Grundgestells eine gewisse Restbeweglichkeit erhalten lässt. Hierzu ist unterhalb des Endes der Feststellschraube 13a ein topfförmiges Widerlager 13b vorgesehen, welches durch vier Arretier-Federelemente 13c in den Ecken einer quadratischen Ausnehmung 11b am Ende des Auslegers 11a verspannt ist. Diese Konstruktion ist nur beispielhaft wobei das topfförmige Widerlager 13b auch in ein elastisches Material eingebettet sein kann.
2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine gegenüber der Ausführung nach 1 etwas modifizierte Laufbandanordnung 1', bei der keine Arretierungseinrichtung vorgesehen ist. Im Übrigen ist die Ausführung identisch mit derjenigen nach 1.
Abweichend von der in 1 und 2 dargestellten Befestigung der Schwingelemente 9 am Laufbandrahmen 3 sind andere Befestigungsmöglichkeiten möglich.
2A zeigt, wie die Schwingelemente 9 mit einer Unterkonstruktion 12 verbunden sind, auf die der Laufbandrahmen 3 aufgelegt und ggf. befestigt wird.
3 zeigt schematisch eine der zahlreichen Optionen zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Laufbandanordnung, nämlich die Ausgestaltung mit einer Antriebssteuereinrichtung 15, mit der einerseits (beispielhaft über eine Drehzahlerfassung der Antriebswelle) die aktuelle Geschwindigkeit des Laufbandes erfasst und andererseits (beispielhaft über einen Bedienrechner 17) eine Variation der Bandgeschwindigkeit, beispielsweise im Rahmen eines Trainingsprogrammes, vorgenommen werden kann.
4 zeigt nochmals die Anordnung aus 1 und 2 in einer Draufsicht, mit zusätzlichen Elementen, die dazu dienen, benutzer-induzierte Bewegungen des Laufbandrahmes im Laufbandgestell zu bewirken und/oder eine Neigung des Laufbandrahmens im Grundgestell einzustellen. Es handelt sich hierbei um Elektromagnete 19 bzw. andersartige Aktoren 21, gegebenenfalls in Verbindung mit einem elastischen Kopplungselement 23. Die entsprechenden Elemente sind jeweils vorzugsweise mit dem Laufband-Grundgestell 11 verbunden.
Wird der Laufbandrahmen 3 und damit die Lauffläche 7 durch die Schwingelemente in Bewegung versetzt, so kann der am Laufband-Grundgestell 11 befestigte Elektromagnet 19 aktiviert werden und den Laufbandrahmen 3 fixieren und zu gegebenem Zeitpunkt wieder freigeben. Der Aktor 21 kann über einen Hubzylinder 21 den Laufbandrahmen gezielt in Bewegung versetzen und so Störimpulse auf die Lauffläche 7 ausüben. Wie dargestellt und zur Kombination beider Eigenschaften, kann der Aktor 21 mit dem Hubzylinder 21 verbunden werden.
Die Hinzufügung eines elastischen Elements 23 erlaubt ein ruckfreies Andocken an den Laufbandrahmen 3 und ermöglicht ggf. eine Restbeweglichkeit der Lauffläche. Das elastische Element 23 ist beispielhaft vor dem Elektromagneten 19 dargestellt, kann aber auch dahinter direkt mit dem Grundgestell 11 verbunden sein und/oder in Verbindung mit dem Aktor 21 oder der Kombination beider Elemente zum Einsatz kommen.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Beispiele und Aspekte beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass jedwede Kombinationen der abhängigen Ansprüche als zum Schutzbereich der Erfindung gehörig angesehen werden sollen.

Claims

Laufbandanordnung, mit einem Laufbandrahmen und einem über im Laufbandrahmen gehalterte Walzen laufenden und insbesondere von einem Antrieb angetriebenen Endlosband bzw. Lamellenband, dessen eine Oberfläche als Geh- oder Lauffläche dient, wobei der Laufbandrahmen in einem Grundgestell elastisch derart aufgehängt ist, dass in Benutzung durch die vom Benutzer ausgeübte Aufsetzkraft ein Schwingen des Laufbandrahmens im Grundgestell mit einer dominierenden Vertikalkomponente der Schwingung bewirkt wird.
Laufbandanordnung nach Anspruch 1, wobei die elastische Aufhängung mindestens ein mit einem ersten Ende im Grundgestell und mit einem zweiten Ende im Laufbandrahmen fixiertes Schwing-, Feder- oder Elastomerelement umfasst.
Laufbandanordnung nach Anspruch 2, wobei der Laufbandrahmen in der Draufsicht Rechteckform hat und an oder nahe jedem Ende des rechteckigen Laufbandrahmens ein Schwing-, Feder- oder Elastomerelement vorgesehen ist, welches den Laufbandrahmen elastisch mit einem Aufhängungspunkt im Grundgestell verbindet.
Laufbandanordnung nach Anspruch 2, wobei der Laufbandrahmen in der Draufsicht Rechteckform hat und an oder nahe den Endpunkten der Vorderkante oder Hinterkante des rechteckigen Laufbandrahmens jeweils ein Schwing-, Feder- oder Elastomerelement vorgesehen ist, welches den Laufbandrahmen elastisch mit einem Aufhängungspunkt im Grundgestell verbindet und an der anderen von Vorderkante oder Hinterkante der Laufbandrahmen im Wesentlichen drehbar im Grundgestell gelagert ist.
Laufbandanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das oder jedes Schwing-, Feder- oder Elastomerelement als Zugfeder bzw. Zug-Element ausgeführt und zwischen einer Oberseite des Laufbandrahmens und einem den Laufbandrahmen an einem entsprechenden Punkt oder mehreren Punkten übergreifenden Abschnitt des Grundgestell angeordnet ist/sind.
Laufbandanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das oder jedes Schwing-, Feder- oder Elastomerelement als Druckfeder oder Druck-Element ausgeführt ist und zwischen einer Unterseite des Laufbandrahmens und einem unterhalb dieser liegenden Abschnitt des Grundgestells angeordnet ist/sind.
Laufbandanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei mindestens einem Schwing-, Feder- oder Elastomerelement Arretierungsmittel zur wahlweisen Ausbildung einer drehbaren oder Verbindung zwischen dem Laufbandrahmen und dem Grundgestell zugeordnet sind.
Laufbandanordnung nach Anspruch 7, wobei die Arretierungsmittel seitlich oder vorn am Laufbandrahmen angeordnet sind und ein elastisches Element zur Ausbildung einer Restbeweglichkeit zwischen Laufbandrahmen und Grundgestell im arretierten Zustand des Laufbandrahmens aufweisen.
Laufbandanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei dem oder jedem Schwing-, Feder- oder Elastomerelement Dämpfungsmittel zur Einstellung einer vorbestimmten Dämpfung der durch die Aufsetzkräfte bewirkten Schwingung des Laufbandrahmens zugeordnet sind.
Laufbandanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem Laufbandrahmen elektrische, elektromagnetische, pneumatische oder hydraulische Aktoren zur Einprägung einer einstellbaren Vorne-Hinten-Neigung und/oder seitlichen Neigung des Laufbandrahmens gegenüber dem Grundgestell und/oder zur Erzeugung von benutzer-unabhängigen Bewegungen des Laufbandrahmens im Laufbandgestell zugeordnet sind.
Laufbandanordnung nach Anspruch 9, wobei mindestens ein elektromagnetischer Aktor vorgesehen ist, welcher auf die durch die Aufsetzkräfte eingeprägte Schwingungsbewegung des Laufbandrahmens im Grundgestell derart anspricht, dass bei vorbestimmten Auslenkungsbeträgen des Laufbandrahmens dieser mit Magnetkraft erfasst und einer zusätzlichen Bewegungskomponente unterworfen bzw. vom Elektromagneten wieder freigegeben wird oder der durch Ein- bzw. Ausschalten zusätzliche Bewegungskomponenten des Laufbandrahmens bezüglich des Grundgestells bewirkt werden.
Laufbandanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem Antrieb des Laufbandes Steuermittel zum Bewirken von Geschwindigkeitsänderungen des Laufbandes insbesondere aufgrund von Ausgangssignalen eines Zufallsgenerators oder eines Trainingsprogrammspeichers zugeordnet sind.
Laufbandanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit optischen Anzeigemitteln zur Darstellung einer virtuellen Laufumgebung und/oder von Trainingsanweisungen und/oder mit akustischen Ausgabemitteln zur Ausgabe von Trainingsanweisungen.
Laufbandanordnung nach Anspruch 13, wobei die optischen Anzeigemittel und/oder akustischen Ausgabemittel eine Anzeige-/Ausgabesteuerung umfassen, welche über einen Signaleingang mit Sensoren zur Erfassung des aktuellen Schwingungszustandes des Laufbandrahmens im Grundgestell verbunden sind und Mittel zur Synchronisierung der Anzeige der virtuellen Laufumgebung und/oder der Trainingsanweisungen mit dem Schwingungszustand bzw. Schwingungsverlauf des Laufbandrahmens im Laufbandgestell aufweisen.
Laufbandanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem Endlosband bzw. Lamellenband eine Druckerfassungssensorik zur Erfassung des Aufsetzens und optional von Aufsetzpunkten und Aufsetzkräften auf der Geh- oder Lauffläche zugeordnet ist und die Laufbandanordnung eine Aufsetz-Auswertungseinheit zur Auswertung der Signale der Kraftsensorik umfasst.
Laufbandanordnung nach Anspruch 15, wobei die Kraftsensorik Dehnungsmessstreifen und/oder ein Drucksensor-Array zur räumlich aufgelösten Erfassung der Aufsetzkräfte umfasst.
Laufbandanordnung nach Anspruch 15 und Anspruch 16, wobei die Aufsetz-Auswertungseinheit über einen Signaleingang mit einer Sensorik zur Erfassung des Schwingungszustandes des Laufbandrahmens im Grundgestell verbunden und derart ausgebildet ist, dass bei der Auswertung der Aufsetzkräfte der Schwingungszustand bzw. das Schwingungsverhalten des Laufbandrahmens im Grundgestell berücksichtigt wird.
Laufbandanordnung nach Anspruch 14 und einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Aufsetz-Auswertungseinheit mit den optischen Anzeigemitteln und/oder mit den akustischen Ausgabemitteln verbunden ist und die Anzeige-/Ausgabesteuerung Verarbeitungsmittel zur Verarbeitung der Auswertungsergebnisse der Druck-Sensorik zur Beeinflussung der Darstellung der virtuellen Laufumgebung bzw. der Ausgabe von Trainingsanweisungen umfasst.