专利名称：用于由一对手臂或腿施加的力的矢量差的评估和显示的设备的利记博彩app
技术领域：
本发明的主题是一种用来评估和显示由一对手臂或腿施加的力的矢量差的设备。设备优选地打算供锻炼病人的手臂或腿之用，这些病人患有肌肉骨骼或神经系统损害(例如，轻偏瘫)。同一设备也可由业余或专业运动员用来锻炼一对手臂或腿，以便从同一对双肢的强度、速度及协调作用的观点看，实现预期潜力。本发明的设备还可用来玩计算机游戏，在这些计算机游戏中，添加如下新元素:力矢量，由参预者实际产生，而不只是模拟。
背景技术：
由本发明解决的技术问题是用来锻炼骨骼、肌肉及间接地神经系统的这样的设备的设计，这使人们，比如病人或运动员，能够在没有教练员或理疗师和外部专业机构的情况下进行锻炼。设备应该保证这样的锻炼，在这些锻炼中，应该考虑治疗或运动的原理。个别锻炼步骤、锻炼或整个锻炼周期的成功标准，应该是一个手臂或腿的能力与另一肢体(即锻炼人员或另一个人员，例如理疗师或教练员的另一肢体)的相同能力的不断和经常比较，该理疗师或教练员假定技术适当地和以适当强度进行锻炼。设备应该规则地遵循上述原理，并且将成功通知锻炼人员和提供如何进行的建议。在病人治疗的情况下，设备应该提供健康和受影响肢体的状态的现行评估，进行比较，及给予锻炼人员关于下一锻炼步骤的建议。设备还应该将这些数据转送给用于专业评估的专家，并且专家应该然后向锻炼人员提供详细指令，并且也可基于从多位锻炼人员接收的这样的信息，将这些数据用于专业研究。这种类型的设备对于康复领域是已知的。这样的设备向病人供给用于受影响肢体的各种锻炼的可能性，而在任何锻炼中健康肢体的能力永远不与受影响肢体的能力相比较，并且不向给病人提供对于进一步锻炼的指令。用于这样的目的治疗在理疗师的监督下进行，该理疗师基于他对治疗 进程的专业评估而建议改变的锻炼。有对于不同设备的需要，该不同设备的操作基于对生理特性的认识，S卩如果同时锻炼健康肢体，则受影响肢体的锻炼或治疗更有效。同一对健康和受影响肢体的同时锻炼，导致与健康肢体的肌肉和神经情景相比，受影响肢体的肌肉和神经系统的协调发展，健康肢体的肌肉和神经情景是用于受影响肢体的加强的现行标准。在锻炼期间，健康肢体可以是对于受影响肢体的运动支持的操纵者。最终结果是肌肉和神经组织的、和因此同一对的整个健康和治愈肢体的相互平衡状态。在健康和受影响肢体的所述锻炼中，常常需要理疗师或教练员使他的健康肢体参与，并且按这样一种方式指导病人的受影响肢体的锻炼，从而锻炼人员感觉到理疗师或教练员的肢体的作用，并且试图尽可能适当和有力地重复它。
发明内容
描述的技术问题由本发明的设备解决，该设备的结构特性和新颖性是描述的锻炼原理按这样一种方式的人格化，从而结构向锻炼人员供给这样的锻炼，并且锻炼人员根本不必了解这些原理。本发明的设备通过允许同一对双肢，例如健康和受影响肢体的同时锻炼而供给和保证适当锻炼，并且将由双肢施加到设备上的力的强度和方向不断地比较，估计这些数据，及向锻炼人员提供在下个步骤中用于锻炼的进一步指令。在如上所述的模拟中，使用适当理疗师或教练员的肢体。进一步，使用理疗师的理论知识和经验，该理疗师的锻炼向锻炼人员提供锻炼的合适表现和适当强度的示范。本发明的设备不断地输入关于锻炼的各种数据，从而设备的随后自动操作允许锻炼人员在考虑所述输入数据的情况下锻炼，而没有专业和外部专业机构的监督，并且没有按错误或甚至有害方式锻炼的危险。在锻炼期间，设备向锻炼人员提供这样的听视形式和这样的内容的指令，使得病人可将该指令包括在他的锻炼中，而不用任何以前知识。
本发明的实质将通过实施例和包括的附图而解释，附图表示为图1是根据第一实施例的本发明的设备的横截面，图2是根据第二实施例的本发明的设备的示意图，及图3是根据第三实施例的本发明的设备的示意图。
具体实施例方式用来评估和显示由锻炼人员，例如患有轻偏瘫，即一半身体的肌肉疾病的病人,进一步具有损害的肌肉骨骼系统的人员、或运动员的一对手臂或腿施加的力的矢量差的设备包括壳体1，该壳体I具有用于使用一对肢体-手臂或腿参与的两个装置2，这对肢体没有表示在图中。假定病人只有一个肢体受到轻偏瘫影响。装置2以允许受治疗肢体对在个别锻炼中的适当参与为目的各种方式设计。因此预见到的是，装置2是可互换的。装置2的最普通设计是由锻炼人员用一只手握住的手柄。如果考虑不能够握持装置和锻炼的受影响肢体，则预见到可借助于已知元件安装到在肢体上的理疗适当点的装置2。用于腿的装置2具有不同设计。装置2的详细设计不是本发明的主题。装置2布置在壳体I内的轴承3上。每个装置2与用于力的测量的装置4相连接。装置4测量力F，该力F作为肢体施加在装置2上的各种活动的结果而出现，该结果在弯曲时是可观察到的。如果两个手臂或腿是相等能力的，则它们在锻炼中可达到相同结果，并且力的差合计为0，这是这样的治疗或锻炼的目标。由于不同锻炼人员的能力当健康时是不同的，所以评估锻炼的唯一适当方式是在同一锻炼中健康肢体的能力与受治疗肢体的能力的不断地比较。健康肢体因而是操纵者，并且测量在两个肢体之间的合作。除各个肢体的那些运动之外-这些运动的效果通过比较同一对的一个肢体相对于另一个的效果而测量，锻炼也包括要求两个肢体的协调动作的那些运动。期望的是，在治疗的开始时健康肢体帮助和引导受影响肢体，直到受影响肢体变得足够强，理想地当治疗完成时与健康肢体等同。这样的锻炼要求，本发明的整个设备应该用两个肢体移动到规定方向。本发明的设备设有辅助位置和取向传感器，以当锻炼人员在空间中移动设备，并且同时改变移动速度时，监视和评估这些锻炼。
为了确定力F的方向，使用加速度计5、陀螺仪6及磁力计7。加速度计5、陀螺仪6及磁力计7 —起相对于选中坐标系评估设备在空间中的当前取向。这种组件的细节不是本发明的主题。除测量设备的取向之外，其位置需要测量，以便评估设备在空间中的位置。由借助于加速度计5的测量，可得到粗略估计。为了得到设备的位置的更加精确的测量，预见到位置传感器的使用。这些传感器基于:机械原理，例如借助于接合和接合位置传感器，设备对于机构的紧固；光学原理，例如照相机和标记器或摄像机；超声原理，例如为了位置的评估使用超声发射器和接收器；及电磁原理，例如具有线圈的设备的升级、和设备到受控电磁场中的布置。可能的是，借助于取向和位置传感器，相对于选中坐标系精确地确定设备在空间中的位置。来自装置4、加速度计5、陀螺仪6及磁力计7的全部数据由微控制器8收集，该控制器8用模型和算法估计它们，这不是本发明的主题。数据连续地显示在显示器9、监视器或TV屏蔽上，将锻炼状态通知锻炼人员并建议下一步骤。除在显示器9上提供的可见信息之外，也可按声频方式经扬声器10给出信息。在第二实施例中，将元件11添加到所述第一实施例中，该元件11打算将本发明的设备连接到选中固定附着物12上。本发明的设备经元件11对于附着物12的连接是弹性的，具有可能也可调整的刚度，这给锻炼人员提供了帮助，例如它比如补偿手臂的重量，或者提供对抗阻力，例如模拟重力等等，如由个别锻炼要求的那样。固定附着物可设有位置传感器，该位置传感器允许测量设备在空间中的位置，并且部分地代替用在最初两个实施例中描述的装置进行的测量。
在第三实施例中的元件11在机器人(robot)的意义内升级，该机器人由计算机程序操作，并且支配和监视锻炼人员的受控复杂运动。机器人对于锻炼人员添加变化的反作用力，这些变化反作用力由每次锻炼所支配。这种类型的机器人通过引导锻炼人员用受影响肢体产生适当力和其方向，帮助锻炼的适当执行。机器人这里如由锻炼要求的那样移动本发明的设备，而锻炼人员通过在预期方向上按预期力适当运动他的锻炼肢体，遵循或响应程序，如由锻炼要求的那样。机器人测量其接合处的位置，并因而测量设备在空间中的位置。第四实施例设计成第一实施例的改编。它在结构上，更确切地在尺寸上，适于锻炼一个肢体，特别是一只手，其中，一个肢体，例如手，用其部分之一，例如手指，作用在一个装置2上，并且用其它部分，例如手掌，对于另一个装置2作用。一个装置2也可机械地接地，其中，设备允许受影响肢体的等比例锻炼。在全部所述实施例中，计算机组件打算供操作本发明的设备之用。所述计算机组件从所述力和加速度传感器、和用来评估设备的空间位置和其运动方向的装置接收数据。这些数据由微控制器处理和存储，该微控制器将这些数据与由专家选中的预置值相比较，该专家指挥锻炼或治疗。这些值是每次个别锻炼或整个锻炼组的目标值。当然，计算机组件包括每次锻炼的预见模型，这些预见模型组成用于由这个组件执行的锻炼的基础。从锻炼人员的每次锻炼收集的数据可同时地或随后由专家研究。这些数据的统计分析用作各个锻炼的成功证据。设备因此包括用来将数据连续转送到专家的装置，例如互联网连接，或经可选的已知数据载体用于随后数据传输的装置。数据按相同方式-连续地或随后地，返回到设备，以便提供用于下一锻炼的指令。本发明的设备因而基于个别锻炼人员的康复速度和质量，实现锻炼的现行选择。
在锻炼之前和期间指令的转送和在进行每次锻炼之后结果的传输借助于个人计算机13 (或适当TV接收机)和互联网14进行，经该个人计算机13和互联网14，在本发明的设备中的微控制器8和/或理疗师接收在对于专家中心(远程康复)15的远程访问的意义内的数据，从该处，锻炼人员接收到适当消息。况且，这个中心15同时从各种锻炼人员收集数据，并且进行专业处理。如较早已经提到的那样，本发明的设备既打算供受影响人员的治疗之用，又打算供打算锻炼人员之用，这些锻炼人员想相对于当前情景和需要，使一对肢体的效率协调。这对于运动员，特别是顶级运动员，特别有意义，这些运动员在锻炼期间在肌肉-神经组织的发展中可能经历不希望错误。由此可能的是，使一对肢体的强度和反应协调，以协调地和按相同强度作用。甚至可能的是，运动部门要求个别肢体能力的校正。这通过本发明的设备都使得可能。本发明的设备还可在计算机游戏中用作游戏接口。这种类型的当前已知接口(例如，游戏控制台或控制杆)向参预者供给如下可能性:提交模拟和/或数字形式的各种命令、和在由计算机形成的和在显示器上显示的虚拟空间中一个或多个物体的两维或三维控制。本发明的设备对于参预者添加又一个游戏维度(playing dimension):在本发明的设备上参预者创建的定向真实力。参预者使用这个力，以对于由游戏的计算机程序所预见的游戏过程具有影响。况且对于本领域的技术人员不言而喻的是，本发明描述的设备可按这样一种方式修正，从而包括比仅一对多的用于与一对肢体合作的装置，例如对于具有多于一个参预者的游戏或对于更复杂疗法，例如这些更复杂疗法不仅作用在肢体的肌肉-神经系统上，而且也作用在身体的 其它部分上。本发明的设备还允许医务人员就运动的调整和范围、故意力的大小和方向、及病理指示的评估而论，进行锻炼人员的能力的客观评估。可理解的是，通过了解以上描述，本领域的技术人员可设计进一步的实施例，而不绕过在附属权利要求书中限定的本发明的特征。
权利要求
1.用来评估和显示由锻炼人员，例如运动员或患有轻偏瘫，即一半身体的肌肉疾病的病人的一对手臂或腿施加的力的矢量差的设备，包括壳体(I )，该壳体(I)优选地具有用于使用一对肢体-手臂或腿参与的两个装置(2)，其中，装置(2)以允许受治疗肢体对在个别锻炼中的适当参与为目的各种方式设计，并且布置在壳体(I)内的轴承(3)上，该设备还包括微控制器(8)和可选地计算机(13)、用于连接到专家中心(15)的互联网(14)，其特征在于，每个装置(2)与用于力(F)的测量的装置(4)相连接，并且包括用于确定其在空间中位置和取向的已知装置，像加速度计(5)、陀螺仪(6)及磁力计(7)，其中，来自所述装置(4)、所述加速度计(5)、所述陀螺仪(6)及磁力计(7)的全部数据由所述微控制器(8)收集，该微控制器(8 )用模型和算法估计这些数据，并且所述数据连续地显示在显示器(9 )、监视器或TV屏幕上，将锻炼状态通知锻炼人员并建议下一步骤。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，添加元件(11)，该元件(11)打算将设备连接到选中固定附着物(12)上，其中，设备经元件(11)到附着物(12)的所述连接是弹性的，具有可能也可调整的刚度。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述元件(11)是由计算机程序操作的机器人类型的，并且支配和监视受控复杂运动，对于锻炼人员添加由每次锻炼所支配的变化的反作用力。
4.根据权利要求1至3所述的设备，其特征在于，为了设备的协调操作预见到计算机微控制器(8)，所述微控制器(8)接收由所述力和加速度传感器以及用来评估设备的空间位置和其运动方向的装置传送的值，估计和存储这些值，并将这些值与由支配锻炼或治疗的专家选中的预置值不断地比较。
5.根据权利 要求1至4所述的设备，其特征在于，装置(2)是可互换的，以适应锻炼人员的受治疗肢体的情景。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其适于锻炼一个肢体，特别是一只手，其中，一个肢体，例如手，用其部分之一，例如手指，作用在一个装置(2)上，并且用其它部分，例如手掌，对于另一个装置(2)作用。
全文摘要
一种用来评估和显示由锻炼人员，例如患有肌肉骨骼或神经系统损害的病人、或运动员的一对手臂或腿施加的力的矢量差的设备，包括壳体(1)，该壳体(1)优选地具有用于使用一对肢体-手臂或腿参与的两个装置(2)，其中，装置(2)以允许受治疗肢体对在个别锻炼中的适当参与为目的各种方式设计，并且布置在壳体(1)内的轴承(3)上，该设备还包括微控制器(8)和可选地计算机(13)、用于连接到专家中心(15)的互联网(14)。每个装置(2)与用于力(F)的测量的装置(4)相连接。本发明的设备还包括加速度计(5)、陀螺仪(6)及磁力计(7)，用于其在空间中位置和取向的确定，其中，来自所述装置(4)、所述加速度计(5)、所述陀螺仪(6)及磁力计(7)的全部数据由所述微控制器(8)收集，该微控制器(8)用模型和算法估计这些数据，并且所述数据连续地显示在显示器(9)、监视器或TV屏幕上，将锻炼状态通知锻炼人员并建议下一步骤。
文档编号A61B5/22GK103153189SQ201180038407
公开日2013年6月12日 申请日期2011年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者M·米赫尔加, M·穆尼赫, M·特瑞里普 申请人:基涅斯蒂卡有限责任公司