Beschreibung

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.

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.

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 CI 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. 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.

Aus der DE 20 2015 101 590 Ul der Anmelderin ist eine Laufbandanordnung bekannt, die Armstützen und/oder einen Sitz umfasst und in der Mittel zur Erfassung einer Abstütz- und/oder Haltekraft oder auf den Sitz einwirkenden Kraft zur Gewinnung eines Steuersignals für den Antrieb vorgesehen sind.

In einer weiteren ähnlichen Anordnung, die in der DE 20 2015 102 320 Ul der Anmelderin detailliert beschrieben wird, ist auch eine Kameraüberwachung des Benutzers zur noch zuverlässigeren Erfassung seines Zustandes sowie die zusätzliche Verwertung von Signalen aus einer Fußkraft-Sensorik unter dem Laufband vorgesehen.

Aus der DE 20 2018 104 636 Ul ist eine weitere Laufbandanordnung insbesondere für den Rehabilitations-Einsatz bekannt, bei der weiter verfeinerte Mittel zur Überwachung des aktuellen Bewegungszustandes Benutzers und zu einer entsprechenden Steuerung des Antriebs vorgesehen sind, die Gefahren und Irritationen für den Benutzer weitestgehend ausschließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe der Bereitstellung einer weiter verbesserten Anordnung der genannten Art zugrunde, die sich besonders für Rehabilitations-Zwecke und im privaten Umfeld, eignet. Ein Ziel ist es, das System zu einem noch gefahrloser und effizienter nutzbaren Therapiegerät und Trainingsgerät weiter zu entwickeln und dabei die Sicherheit und Nutzerakzeptanz weiter zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, mittels geeigneter Sensorik den Bewegungszustand eines Benutzers bzw. den Beanspruchungszustand des Laufbandes in Abhängigkeit von der Zeit kurz- oder langfristig zu erfassen und die hierbei gewonnenen Daten in einer Weise zu verarbeiten, dass sich hieraus Schlüsse auf spezielle Situationen, wie etwa Gefahrensituationen oder Versäumnisse im Rehabilitations- oder Trainingsablauf, ziehen lassen. Hierzu sind einerseits Signale von Sensoren einer Bewegungszustands- Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Bewegungszustandes oder einer Ortsveränderung des Nutzers und andererseits Mittel zur Erfassung der Belastung des Laufbandes selbst oder des Laufbandgestells oder auch Kombinationen aus diesen Einrichtungen/Mitteln vorgesehen. Schließlich gehört zur Erfindung der Gedanke, die gewünschten Informationen zu speziellen Situationen mittels einer Vergleichs-Analyseeinrichtung zur vergleichenden Analyse der von mindestens einer der genannten Erfassungseinrichtungen gelieferten Daten bzw. Signale zu gewinnen.

In einer Ausgestaltung dieses Konzepts ist vorgesehen, dass der Vergleichs- Analyseeinrichtung eine Alarmerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Alarm- oder Warnsignals in Abhängigkeit von den das Ergebnis der vergleichenden Analyse repräsentierenden Daten oder Signalen nachgeschaltet ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu können die Daten bzw. Signale von der Vergleichs-Analyseeinrichtung einer Therapie- oder Trainingskontroll einrichtung zugeführt und dort einer Bewertung anhand vorgegebener Kriterien zu unterzogen werden, die beispielsweise auf dem Rechner oder Smartphone eines den Benutzer überwachenden Arztes oder Trainers implementiert ist. Mittels eines geeigneten Bewertungsalgorithmus können aufgrund der Daten der vergleichenden Analyse gravierende Abweichungen vom Rehabilitations- oder Trainingsprogramm festgestellt und zur Ableitung geeigneter Schlussfolgerungen genutzt werden.

In einer ersten Ausführung der Erfindung können die Vergleichsanalyse einrichtung und/oder die Alarmerzeugungseinrichtung am oder nahe dem Laufbandgestell angeordnet sein. Mindestens eine der beiden erfindungswesentlichen Anordnungskomponenten ist also lokal am Ort der Rehabilitation oder des Trainings platziert. Andererseits können die Vergleichs- Analyseeinrichtung und/oder die Alarmerzeugungseinrichtung entfernt vom Laufbandgestell, insbesondere in einer Überwachungs- oder Notrufzentrale eines Sport- oder Rehabilitationszentrums oder einer Klinik, angeordnet sein.

Die erstere genannte Ausführung ist insbesondere für Laufbandanordnungen geeignet, die primär als Heimtrainer ausgeführt und zur weitgehend selbstständigen Benutzung konfiguriert sind. Gleichwohl kann auch hierbei eine Datenverbindung zu einem (möglicherweise leistungsfähigeren) zentralen Rechner oder in die Cloud und eine dort angesiedelte komplexe Vergleichs- Analyse in den Betrieb einer solchen lokalen Laufbandanordnung eingebunden sein. Die letztgenannte Ausführung hingegen ist hingegen grundsätzlich für Laufbandanordnungen in Sportstudios oder Rehabilitationszentren besonders geeignet, wo normalerweise eine Überwachung der Benutzung des Laufbandes durch einen Therapeuten oder Trainer erfolgt und daher die Daten bzw.

Signale aus der vergleichenden Analyse und/oder die Alarmsignale auch primär für diesen bestimmt sind.

In einer sinnvoll und flexibel einsetzbaren Ausführung umfasst die Vergleichs und Analyseeinrichtung einen Echtzeit-Messwertspeicher zur zeitaufgelösten Speicherung der zeitaufgelöst erfassten Daten zum Bewegungszustand des Benutzers und/oder zur Belastung des Laufbandes und/oder des Laufbandgestells, eine Vergleichsdaten-Speichereinrichtung zur zeitaufgelösten Speicherung entsprechender Vergleichsdaten und/oder von Schwellenwerten zum Bewegungszustand oder den Belastungen des Laufbandes und/oder Laufbandgestells, eine Vergleichsalgorithmus-Speichereinheit zur Speicherung mindestens eines Vergleichsalgorithmus sowie eine Echtzeit-Vergleichereinheit zum Vergleich von in dem oder jedem Echtzeit-Messwertspeicher gespeicherten Daten mit in dem oder jedem Vergleichswertspeicher gespeicherten Vergleichsdaten. In dieser Ausführung ist die Laufbandanordnung gerüstet für vielgestaltige Auswertungs- und Signalisierungsaufgaben, von der einfachen Registrierung von kleineren Unregelmäßigkeiten im Therapie- bzw. Trainingsablauf, bis hin zur sofortigen Erkennung und Signalisierung von Notsituationen und Ableitung entsprechender zeitnaher Schutz- bzw. Nothilfemaßnahmen.

Zu Letzterem trägt insbesondere auch bei, wenn die Alarmerzeugungs einrichtung einen programmierbaren oder selbsttätig aktualisierbaren Alarmkriterienspeicher zur Speicherung von Vergleichsdaten oder -Signalen für die Ausgangsdaten oder -Signale der Vergleichs-Analyseeinrichtung umfasst. Hiermit lassen sich insbesondere zeitnahe Anpassungen an planmäßige Veränderungen der Benutzung der Laufbandanordnung und somit des Ausgangspunktes für die Ausgabe von Warn- oder Alarmsignalen realisieren.

Bei der Ausführung der zur Bewegungszustands-Erfassungseinrichtung gehörigen Sensorik gibt es zahlreiche Optionen, die sowohl die Realisierung von Low-Cost- als auch von High-End-Produkten und die Anpassung an unterschiedliche Einsatzzwecke, vom kostengünstigen Home-Office-Laufband bis hin zu hochwertigen Therapiegeräten mit umfangreichen Reha- Programmen, ermöglichen. In einer dieser Ausführungen weist die Beweg ungszusta nds-Beweg ungszustands-Erfassung sein richtung mindestens eine über der Geh- oder Lauffläche und vor dem Sitz oder der Rückenlehne angeordnete Lichtschranken- oder Kameraeinrichtung, die aus einer oder mehreren 2D oder 3D Kameras bestehen kann, zur optischen Erfassung von Bewegungen der Beine des Benutzers auf.

In einer weiteren Ausführung der Bewegungszustands-Erfassungseinrichtung umfasst diese eine Fußaufsetz-Sensorik, die insbesondere eine Mehrzahl von zeilen- oder matrixförmig angeordneten Drucksensoren umfasst, zur Bestimmung einer Fußdruckverteilung auf dem Laufband oder einer unterhalb desselben befindlichen Messplatte, eine mit der Fußaufsetz-Sensorik eingangsseitig verbundene Fußdruck-Auswertungseinheit, welche die Position von Druckverteilungsbildern eines gehenden oder laufenden Benutzers auf dem Laufband und damit deren zeitabhängige Ortsveränderungen detektiert, und eine ausgangsseitig mit der Fußdruck-Auswertungseinheit verbundene Verarbeitungseinheit, welche aus der Zeit-/Ortsabhängigkeit der Drucksignale ein Erfassungssignal erzeugt, welches die Unterscheidung eines Gehens oder Laufens von einem Sitzen oder Stehen des Benutzers ermöglicht. In einer weiteren, konstruktionsseitig und in der Ausführung der Signalverarbeitungselektronik einfachen Implementierung weist die Bewegungszustands-Erfassungseinrichtung eine Sensorik auf, die an oder unter einer Geh- oder Laufplatte unterhalb des Endlosbandes platziert ist und derart ausgebildet ist, dass sie Krafteinwirkungen oder Vibrationen auf die Gehplatte zeitaufgelöst erfasst und hieraus eine Bewegungszustandsänderung von Gehen oder Laufen auf Sitzen oder Stehen oder umgekehrt detektiert. Hierzu können Kraftmessdosen unter der Laufplatte platziert sein oder es können Vibrations-sensoren auf oder unter der Laufplatte angebracht sein.

In einer weiteren, konstruktionsseitig und in der Ausführung der Signalverarbeitungselektronik einfachen Implementierung weist die Bandbelastungs-Erfassungseinrichtung eine Dehnungsmessstreifen-Sensorik auf, die an, auf oder unter einer Geh- oder Laufplatte unterhalb des Endlosbandes platziert ist und derart ausgebildet ist, dass Dehnungen und Verbiegungen der Gehplatte zeitaufgelöst erfasst werden.

In einer weiteren, konstruktionsseitig und in der Ausführung der Signalverarbeitungselektronik einfachen Implementierung weist die Bandbelastungs-Erfassungseinrichtung Sensorik auf, die die Leistungs- oder Stromaufnahme oder die Drehzahl des Antriebsmotors für das Endlosband zeitaufgelöst erfasst und detektiert. Hierbei wird der Umstand genutzt, dass sich beim Gehen zwischen dem Laufgurt und der Laufplatte ein Reibungswiderstand ergibt, der zu einer unterschiedlichen Leistungs- bzw. Stromaufnahme des Antriebsmotors führt.

Des Weiteren kann die Drehzahl des Motors gemessen und dadurch eine Bewegungszustandsänderung detektiert werden. In weiteren Ausführungen kann die Druckeinwirkung auf den Laufgurt oder die Dehnung des Laufgurtes vermessen werden.

Gemäß den obigen Erläuterungen ist die Bewegungszustands- Erfassungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet, mindestens ein zeitabhängiges Sensorsignal zu erfassen und eine Diskriminierung zwischen einem zeitlich schwankenden, insbesondere annähernd periodischen, und einem zeitlich konstanten oder verschwindenden Sensorsignal zu leisten. Es werden also schwankende uns insbesondere rhythmisch entsprechend Beinbewegungen beim Gehen oder Laufen auftretende Sensorsignale unterschieden von zeitlich annähernd konstanten (oder verschwindenden) Sensorsignalen, wie sie sich bei einem stehenden Probanden oder dann ergeben, wenn dieser steht und vom Laufband aus dem Erfassungsbereich eines Sensors fortgezogen wird. Eine derartige Diskriminierung zeitlich schwankender von zeitlich konstanten Sensorsignalen ist eine Routineaufgabe zahlreicher Sensorsysteme und für den Fachmann ohne nähere Beschreibung und ohne erfinderisches Zutun lösbar.

In einer konstruktiven Variante der erfindungsgemäßen Anordnung ist im Hinterteil des Laufbandgestells ein quer zum Laufband erstreckendes, insbesondere verstellbares, Haltegestell vorgesehen, welches den in einen Sitz und/oder eine Rückenlehne trägt. Ein solches Haltegestell kann insbesondere so konstruiert sein, dass es ein Nach-Hinten-Kippen und somit gefährliches Stürzen des Benutzers auch bei einer Bewegungsstörung sicher verhindert.

In einer entsprechenden Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich zur Bewegungszustands-Erfassungseinrichtung in oder an dem Sitz und/oder der Rückenlehne eine Sitz-/Rückenlehnen-Kraft Kontakterfassungseinrichtung vorgesehen, welche als weiteres Sensorsignal für die vergleichende Analyse erzeugt, wenn sie erfasst, dass der Benutzer auf dem Sitz sitzt oder an die Rückenlehne angelehnt ist. Hiermit lässt sich beispielsweise die weiter oben erwähnte Option realisieren, dass der Benutzer auch im sitzenden Zustand „läuft", oder es lässt sich in der Steuerung des Bandlaufes eine sinnvolle Redundanz realisieren. Insbesondere kann die Vergleichs-Analyseeinrichtung zur kombinierten Verarbeitung der Ausgangssignale der Bewegungszustands- Erfassungseinrichtung und der Sitz-/Rückenlehnen Kontakterfassungs einrichtung ausgebildet sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird bei dieser Konstruktion zur gewünschten frühzeitigen Erfassung eines beabsichtigten Anlehnens oder Hinsetzens die Tatsache genutzt, dass der Benutzer unmittelbar vorher vom Bewegungszustand Laufen oder Gehen in den Zustand Stehen übergeht und daraufhin vom Laufband ein Stück nach hinten gezogen wird. Es ändert sich also in Folge der Änderung des Bewegungszustandes sein Ort relativ zum Laufbandgestell, und diese Ortsveränderung kann über eine geeignete Sensorik detektiert werden und ein Echtzeit-Sensorsignal für die erfindungsgemäße vergleichende Analyse des Bewegungszustandes liefern.

Das gleiche gilt für den umgekehrten Vorgang, wenn sich der Benutzer also von der Rückenlehne löst oder vom Sitz erhebt und dabei ebenfalls seine Position bezüglich des Laufbandgestells ändert.

In einer weiteren Ausführung der Laufbandanordnung, die ebenfalls insbesondere für den Rehabilitations-Einsatz oder im Bereich des betreuten Wohnens oder in Seniorenheimen geeignet ist, weist das Laufbandgestell beidseits je mindestens ein seitliches Geländerteil auf, das mindestens einen umgreifbaren Geländerabschnitt hat und/oder ein Halteelement zum Ergreifen mit der Hand trägt. Hierbei ist in jedes seitliche Geländerteil eine Kraftsensorik-Komponente zur Registrierung der von einem Benutzer bei der Benutzung der Laufbandanordnung in den umgreifbaren Geländerabschnitt bzw. das Halteelement eingeleiteten Abstütz- und/oder Haltekraft als Komponente der Gestellbelastungs-Erfassungseinrichtung integriert.

Bei dieser Ausführung ist insbesondere die Kraftsensorik als Mehrachsen- Sensorik zur raumrichtungsabhängigen Erfassung von Abstütz- und/oder Haltekräften des Benutzers ausgebildet. Speziell ist die Mehrachsen- Kraftsensorik mindestens zur Unterscheidung von in oder gegen die Laufband- Bewegungsrichtung oder von nach unten oder nach oben wirkenden Abstütz- und/oder Haltekräften ausgebildet, bevorzugt zur Unterscheidung der Wirkungsrichtung beider Abstütz- oder Haltekraftkomponenten, und insbesondere auch zur Unterscheidung von nach links oder nach rechts wirkenden Abstütz-und/oder Haltekräften.

Des Weiteren kann das Laufbandgestell ein nahe dem Vorderende des Laufbandes platziertes, das Laufband überbrückendes vorderes Geländerteil aufweisen, das einen mindestens abschnittsweise umgreifbaren waagerechten Geländerabschnitt umfasst, und wobei in den waagerechten Geländerabschnitt nahe seiner beiden Enden je eine Komponente der Kraftsensorik integriert ist.

In einer bevorzugten und universell einsetzbaren Ausführung ist die Laufbandanordnung mit einer mindestens mittelbar eingangsseitig mit der Beweg ungszustands-Erfassungseinrichtung verbundenen Benutzerführungseinheit ausgestattet. Diese dient zur optischen und/oder akustischen Ausgabe von Informationen oder Handlungsanweisungen, insbesondere über Ohrhörer oder Lautsprecher und/oder als Texteinblendungen durch eine Bildanzeigevorrichtung. Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist die Benutzerführungseinheit über einen Steuereingang mit der Bewegungszustands-Erfassungseinrichtung und/oder Bandbelastungs-Erfassungseinrichtung und/oder Gestell belastungs- Erfassungseinrichtung verbunden. Dies ermöglicht es, dass die Informationen oder Handlungsanweisungen in Abhängigkeit von den durch die Vergleichs- Analyseeinrichtung gelieferten Daten oder Signalen oder einem durch die Alarmerzeugungseinrichtung gelieferten Alarm- oder Warnsignal ausgegeben werden.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich um Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer

Laufbandanordnung,

Fig. 2 eine schematische Ausschnitt-Darstellung einer zweiten

Laufbandanordnung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zu einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführung der Erfindung, und

Fig. 5 eine illustrative Darstellung zum Einsatz der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Laufband-Trainingssystem 1, welches ein über zwei Walzen 2a laufendes Laufband 2b umfasst. Unter der oberen Oberfläche 2c des Laufbandes ist eine Druckerfassungsplatte 3 mit einer Mehrzahl von (nicht einzeln bezeichneten) zeilen- oder matrixförmig angeordneten Drucksensoren zur Erfassung von durch den Benutzer beim Auftreten auf das Laufband erzeugten Druckerfassungsbildern vorgesehen. Die eine der beiden Walzrollen 2a ist von einem Motor 2d angetrieben und zieht das Band 2b mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, die über eine Verarbeitungs- und Steuereinheit 4 der Anordnung eingestellt wird.

Die Drucksensoren der Druckerfassungsplatte 3 können wahlweise eine analoge oder - in einer vereinfachten und kostengünstigeren Ausführung - eine digitale Ansprechcharakteristik (Aus/Ein-Charakteristik) haben. Beide Varianten haben für bestimmte Anwendungen ihre Berechtigung, und der Auswahl einer der Varianten wird der Systementwerfer nach den primären Einsatzanforderungen treffen. In einer vereinfachten Ausführung der Anordnung kann eine Fußaufsetz-Erfassung durch wenige voneinander beabstandete Kraftsensoren unter dem Band oder auch durch Dehnungsmessstreifen oder Vibrationssensoren im Band oder unter dem Band vorgesehen sein. Aufgrund der mit solchen einzelnen Sensoren erhaltenen zeitabhängigen Signale lässt sich eine Unterscheidung zwischen rhythmischen Bewegungen der Füße (Laufen oder Gehen) und einem unbewegten Zustand der Füße (Stehen) und somit die gewünschte Bewegungszustands-Erfassung realisieren. Im Folgenden sowie in den Ansprüchen ist unter dem Begriff „Fußaufsetz-Sensorik" insbesondere eine solche vereinfachte Konfiguration zu verstehen.

Als Benutzerschnittstelle ist eine (hier als Lautsprecher symbolisierte)

Audiostufe 8 vorgesehen, über die der Trainierende akustische Trainingsanweisungen erhalten kann. Die Audiostufe 8 kann beispielsweise auch als Headset bidirektional ausgeführt sein, so dass der Trainierende außerdem akustisches Feedback (etwa eine Bestätigung erhaltener Anweisungen oder Antworten auf Ihm gestellte Fragen) liefern kann.

Ein Gestell 10 der Laufbandanordnung 1, in dem die Walzen 2a des Laufbandes gelagert sind, hat vertikal aufragende Seitenteile 10a, in denen beidseits des Bandes eine höhenverstellbare Sitzfläche 11 und/oder eine Rückenlehne 13 angebracht ist, woran der Benutzer sich bei einer Verwendung der Laufbandanordnung abstützen kann.

Einem oder mehreren Seitenteil/en 10a ist eine Kraftsensorik 12 zugeordnet. Ausgangssignale dieser Kraftsensorik, mit der durch den Benutzer beim Anlehnen eingeleitete Kräfte raumrichtungsabhängig erfasst werden können, gelangen, ebenso wie die Signale der instrumentierten Laufplatte 3 und/oder der Motormesseinheit 5, zum Auswerterechner 4, um dort in einer weiter unten beschriebenen Weise verarbeitet zu werden.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist von Belang, dass die Kraftsensorik 12 es ermöglicht zu erfassen, ob der Benutzer sich auf die Sitzfläche 11 setzt bzw. an die Rückenlehne 13 anlehnt oder ohne Kontakt mit dieser auf dem Laufband läuft oder geht. Zusammen mit den Signalen der instrumentierten Laufplatte 3 („Fußaufsetz-Sensorik") ermöglicht die beispielhafte Anordnung somit eine differenzierte und ggfs redundante Erfassung von Bewegungs-zustandsänderungen des Benutzers und eine entsprechend zuverlässige und sanfte Steuerung des Bandlaufes.

Die in Fig. 1 skizzenartig dargestellte Laufbandanordnung stellt eine High-End- Konfiguration dar, von der ohne Abweichen vom erfinderischen Konzept verschiedene Komponenten und Funktionen weggelassen oder verändert werden können. So ist die Erfindung auch bei einer Laufbandanordnung ohne akustische Benutzerführung und somit auch ohne die entsprechenden Auswertungs- und Verarbeitungskomponenten vorteilhaft verwendbar.

Wie weiter oben erwähnt, kann als Bewegungszustands-Erfassungseinrichtung anstelle einer Druck- oder Dehnungs-Sensorik auch eine optische Sensorik in Art einer Lichtschranke mit entsprechender Auswertungseinrichtung dienen.

Eine solche Lichtschrankeneinrichtung, z. B. ein Lichtschrankenarray, kann beispielsweise so platziert und konfiguriert sein, dass sie einfach eine Positionsveränderung des Benutzers relativ zum Laufbandgestell (also das erwähnte Nach-hinten-ziehen beim Stehenbleiben) detektiert. In einer aufwändigeren Ausführung kann eine Lichtschrankeneinrichtung oberhalb des Laufbandes im Bereich der Füße oder Unterschenkel des Benutzers platziert sein und die beim Laufen oder Gehen rhythmisch unterbrochenen Lichtsignale von einem konstanten Signal diskriminieren, das beim stehenden Benutzer erzeugt wird.

Des Weiteren kann die Bewegungszustands-Erfassungseinrichtung aus einer Kameraeinrichtung aus einer oder mehreren 2D oder 3D Kameras bestehen, wobei die Bewegungszustände durch Bildbearbeitung bzw. durch Verarbeitung von 3D - Oberflächendaten errechnet werden.

Des Weiteren kann eine Bandbelastungs-Erfassungseinrichtung fortlaufend die Motorkenndaten wie beispielsweise Leistungsaufnahme, Strom oder Geschwindigkeit detektieren.

Anstelle der in Fig. 1 gezeigten Anordnung von Erfassungseinrichtungen für ein Anlehnen des Benutzers an der Rückenlehne 13 oder ein Sitzen des Benutzers auf dem Sitz 11 kann auch in die Rückenlehne oder den Sitz selbst ein Drucksensor oder (besser) eine Anordnung mehrerer Drucksensoren oder eine einfache Kontaktsensormatte integriert sein. Grundsätzlich ist auch eine optische Erfassung, ob der Benutzer den Sitz oder die Rückenlehne berührt mittels Lichtschranken oder 2D/3D Kameras, realisierbar. Der oder die Kraftsensoren 12 können in jedem Bereich der aufragenden Seitenteile 10a, also auch in einem oberen Bereich, untergebracht sein.

Fig. 2 zeigt ein Laufband-Trainingssystem , dessen grundlegende Komponenten denen des Laufband-Trainingssystems 1 aus Fig. 1 entsprechen und daher hier nicht nochmals beschrieben werden. Nachfolgend wird lediglich auf zusätzliche Komponenten bzw. wesentlichen Funktionsabweichungen hingewiesen.

Zunächst kann beim Trainingssystem über ein geeignetes Neigungs- Stellglied 6, welches ebenfalls Störsignale von der Verarbeitungs- und Steuereinheit 4 empfangen kann, eine Neigung des gesamten Laufbandes bedarfsgerecht eingestellt oder wahlweise auch nur sein vorderer Teil etwas aufgerichtet werden. In der Praxis kann die Neigungsverstellung des Laufbandes etwa durch eine das Vorderteil anhebende Hydraulik oder sonstige Aktuatoren an der vorderen Walze oder unter der Lauffläche realisiert werden. Mit einer Mehrzahl von Aktuatoren lassen sich auch Unebenheiten der Lauffläche erzeugen, was für bestimmte Trainingsaufgaben wünschenswert sein kann.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung gelangen den eingestellten Geschwindigkeitswert des Laufbandes charakterisierende Signale wiederum zur Verarbeitungs- und Steuereinheit 4. Sie dienen dort u.a. zur Synchronisation einer bildlichen Darstellung auf der Lauffläche 2c mittels eines Projektors (Laserbeamers) 7, die aus vorgespeicherten Bildelementen und/oder Bildfolgen generiert wird.

Die bildliche Darstellung wird anhand der Geschwindigkeitssignale derart gesteuert, dass - insbesondere in Verbindung mit einer weiter unten beschriebenen speziellen Ausgestaltung - dem Nutzer eine insgesamt stimmige Simulation einer Laufumgebung, vorteilhaft verknüpft mit der Einblendung von mit den Füßen zu treffenden Markierungen und/oder mit der Simulation von zu überwindenden oder zu vermeidenden Hindernissen, präsentiert wird.

Abweichend von der Darstellung in der Figur, kann auch die tatsächliche Geschwindigkeit des Laufbandes über eine geeignete (nicht dargestellte) Sensorik erfasst und der Messwert der Verarbeitungs- und Steuereinheit 4 zum Zweck der (gewissermaßen rückgekoppelten) Ablaufsteuerung der Bilddarstellung und synchronisierten Auswertung der Druckverteilungsmuster zugeführt werden.

In der Figur ist dargestellt, dass der Projektor 7 an einer Wandhalterung 7a winkelverstellbar befestigt ist, so dass die Projektionsrichtung mit der Ebene des Laufbandes einen variablen Winkel einschließt. Um Verzerrungen der aus der Verarbeitungs- und Steuereinheit 4 bereitgestellten Bilder bzw. Bildelemente durch den spitzen Projektionswinkel zu vermeiden, ist dem Projektor 7 ein Bildsignal-Entzerrer 7b vorgeschaltet. Dieser kann in Abhängigkeit von der tatsächlichen Winkelstellung des Projektors 7 in der Halterung 7a arbeiten, das ist aber in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Eine Bewegungszustands-Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Notsituation kann in einer weiteren Ausführungsform durch einen an den Füssen befestigten Sensor 9 realisiert werden. Dessen Signale werden mittels einer an sich bekannten (hier nicht dargestellten) Positionserfassungs-Sensorik erfasst und es können Rückschlüsse über die Bewegung, Lage bzw. die Höhe der Füße gegeben werden. Die Sensoren 9 können als ein- oder mehrachsige Beschleunigungssensoren ausgeführt sein und sind ggf. über Funk mit dem Auswerterechner 4 verbunden. Aus den Beschleunigungssignalen kann die Position der Füße errechnet werden, insbesondere dann, wenn zusätzlich die Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsmuster in die Berechnung mit eingehen können. In erweiterten Anordnungen können Inertialsensorsysteme zur Anwendung kommen, bei denen zusätzlich Gyroskope oder Sensoren zur Detektion des Erdmagnetfeldes eingesetzt werden. Solche Sensoren können natürlich auch an anderen Körperabschnitten befestigt werden, so dass die Bewegung der kompletten unteren Extremitäten oder des ganzen Körpers gemessen und dargestellt werden kann. Die Sensoren 9 können aber auch nach anderen Messprinzipien arbeiten, zum Beispiel auf der Basis aktiver oder passiver Lichtmarker die von stationären Kameras aufgenommen werden, Magnetfeldsensoren oder Sensoren die Ultraschallwellen zu stationären Empfängern abgeben oder von dort empfangen und aus der Laufzeit des Schalls die Position der Füße bestimmen. Eine laufende Positionsbestimmung der Füße des Laufband-Benutzers und speziell eine Bestimmung der Aufsetzpunkte auf das Band kann grundsätzlich auch mittels einer herkömmlichen (3D) Digitalkamera oder einer 2D-Kamera erfolgen.

Ein Gestell 10 der Laufbandanordnung , in dem die Walzen 2a des Laufbandes gelagert sind, hat vertikal aufragende Seitenteile 10a, in denen hier beidseits des Bandes jeweils eine Armstütze 14 mit Halteg riff 14a angebracht ist, woran der Benutzer sich bei einem Rehabilitations-Einsatz der Laufbandanordnung abstützt und festhält. Die Armstützen 14 sind krückenartig ausgebildet, können also insbesondere ein (nicht gesondert bezeichnetes) U-förmiges Endstück haben, das den Oberarm des Benutzers oberhalb des Ellbogens stützt. Ein Drehgelenk 14b ist zur Winkelverstellung der Armstütze und somit zur Anpassung an verschiedene Benutzer-Anatomien und sonstige Gegebenheiten beim Benutzer vorgesehen. Die Armstütze 14 ist zudem im Seitenteil 10a höhenverschieblich und in verschiedenen Flöhen arretierbar gehaltert.

Den Armstützen 11 ist jeweils eine Mehrachsen-Kraftsensorik 15 zugeordnet, die weiter unten beispielhaft genauer erläutert wird. Ausgangssignale dieser Kraftsensorik, mit der durch den Benutzer eingeleitete Abstütz- bzw. FHaltekräfte raumrichtungsabhängig erfasst werden können, gelangen, ebenso wie die Signale der Druckerfassungsplatte 3 und des Geschwindigkeitsfühlers 5, zum Auswerterechner 4, um dort kombiniert mit den Signalen der weiteren Sensoren verarbeitet zu werden.

Mit der Kraftsensorik 15, die hier wiederum in den unteren Bereich des Laufbandgestells 10 integriert ist, werden auf die Armstützen einwirkende Kraftkomponenten aufgrund von unwillkürlichen Reaktionen des Benutzers erfasst, insbesondere ein Verkippen nach vorn oder nach hinten. In Abhängigkeit von der eingesetzten Art der Sensorik und der nachgeschalteten Auswertung dient diese Erfassung beispielsweise zur Steuerung von Sicherheitsfunktionen, etwa einer Geschwindigkeitsverringerung oder Not-Abschaltung des Laufbandes und der Ausgabe von Alarmsignalen, s. dazu weiter unten. Die Kraftsensorik 15 kann im Sinne der vorliegenden Erfindung einerseits als Bewegungszustands- Erfassungseinrichtung, andererseits aber - je nach konkreter Signalauswertung - auch als Gestellbelastungs-Erfassungseinrichtung wirken.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Ausschnittdarstellung in Art eines Funktions- Blockschaltbildes wesentliche Komponenten bzw. Aspekte der Auswertungs- und Steuerkomponente 4 einer Ausführungsform der Erfindung. Hierbei wird teilweise auf in Fig. 1 und 2 gezeigte und weiter oben grundsätzlich erläuterte Komponenten und Funktionen Bezug genommen.

Ausgangsseitig ist die Fußaufsetz-Sensorik 3 mit einer Vorverarbeitungsstufe 41 verbunden, an deren Ausgang störbefreite zeitabhängige Signale F(t) ausgegeben werden. Anschließend gelangt dieses vorverarbeitete Signal über eine Synchronisationsstufe 42 zu einer Gangcharakteristik-Auswertungsstufe 43. Diese stellt eine aufgrund der Messsignale ermittelte Gang-Charakteristik des Benutzers oder wesentliche Parameter einer solchen auf einem Auswerterechner 16 des Arztes oder Physiotherapeuten zu Verfügung.

Andererseits ist die Vorverarbeitungsstufe 41 mit einer Zeitabhängigkeits vergleichseinheit 44 verbunden, in die die zeitlich aufgelöst erfasste Fußkraft laufend mit Vergleichsdaten bzw. Vergleichsmustern verglichen wird, die in einem Vergleichsmusterspeicher 45 gespeichert sind. Die Vergleichsdaten/-muster repräsentieren typische Zeitverläufe, die einem Laufen bzw. Gehen des Benutzers auf der Bandoberfläche bzw. einem nahezu unbewegten Stehen entsprechen, und ermöglichen eine Zuordnung der aktuell aufgenommenen Signale zu einem der grundsätzlichen Bewegungszustände „Laufen/Gehen" oder „Stehen/Sitzen". Im Ergebnis werden am Ausgang der Vergleichereinheit 45 der Verarbeitungs- und Steuereinheit 4 Vergleichsanalysedaten bereitgestellt.

In der gezeigten Ausführung gelangt auch ein von der in der Rückenlehne 11 angeordneten Sensorik 12 ausgehendes Signal in die Verarbeitungs- und Steuereinheit 4 und wird dort zusätzlich zum Fußaufsetz-Signal, als zweites Eingangssignal, verarbeitet. Dieses zweite Eingangssignal kann auf die gleiche Weise wie das von der Fußaufsetz-Sensorik 3 kommende Signal einer zeitaufgelösten Vergleichs-Verarbeitung unterzogen werden. Dies ist in der Figur durch den punktierten Abschnitt in der Signallinie von der Sensorik 12 zu einem Vergleichsdaten-Mischer 46 symbolisiert. Im Vergleichsdaten-Mischer 46 werden die aus den Sensorik-Komponenten 3 und 12 herrührenden Vergleichs- Analysedaten einer kombinierten Verarbeitung gemäß einem programmierbaren Algorithmus unterzogen, und die Ausgangsdaten des Mischers 46 gelangen einerseits zum Motor 2d des Laufbandes und andererseits zu einer Alarm- Erzeugungseinrichtung 47.

Abhängig von der Bewegungszustands-Erfassung und der Vergleichs-Analyse 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 tatsächlich von der Rückenlehne löst. Dieser Steuerungsablauf ist vom Willen des Benutzers weitgehend unabhängig und beruht auf dessen tatsächlichem Bewegungsablauf.

Zudem wird mit den aus der vergleichenden Analyse der Sensorsignale stammenden Daten erforderlichenfalls die Erzeugung eines Warn- oder Alarmsignals ausgelöst. Dies geschieht beispielsweise dann, wenn sich aus der vergleichenden Analyse eine Gefahrensituation für den Benutzer oder eine drastische Abweichung von normalen Bewegungsabläufen innerhalb eines Trainings- oder Rehabilitationsprogramms ableiten lässt.

Fig. 4 zeigt in einer synoptischen Darstellung in Art eines Funktions- Blockschaltbildes eine Ausführung der Erfindung, bei der die Optionen einer Erfassung und vergleichenden Verarbeitung von Bewegungszustands-Signalen des Benutzers und von Belastungs-Signalen des Laufbandes und seines Gestells parallel genutzt werden. Die dargestellte komplexe Analyseeinrichtung 100 umfasst demnach eine Bewegungszustands-Erfassungs/Analyseeinrichtung 110, eine Bandbelastungs-Erfassungs/Analyseeinrichtung 120 sowie eine Gestellbelastungs-Erfassungs/Analyseeinrichtung 130. Sämtliche Komponenten haben grundsätzlich den gleichen Aufbau, wie nachfolgend beschrieben. Die Bewegungszustands-Erfassungs/Analyseeinrichtung 110 umfasst eine Bewegungszustands-Erfassungseinrichtung (Messkomponente) 111 zur zeitaufgelösten Erfassung von Bewegungszustandsdaten M(t) eines Benutzers, einen dieser nachgeordneten Echtzeit-Messwertspeicher 112 und eine Echtzeit- Vergleichereinheit 113. Der Vergleichereinheit 113 ist einerseits eine Vergleichsalgorithmus-Speichereinheit 114 und andererseits eine Vergleichsdaten speichereinheit 115 zugeordnet, aus denen die Vergleichereinheit einerseits den anzuwendenden Vergleichsalgorithmus und andererseits zeitaufgelöste Vergleichsdaten bezieht, die zu den erfassten Bewegungszustandsdaten korrespondieren.

In der Vergleichereinheit 113 wird aufgrund des anzuwendenden Algorithmus und der verfügbaren Vergleichsdaten eine vergleichende Langzeit-Analyse der Bewegungszustandsdaten ausgeführt, und es werden das Vergleichsergebnis repräsentierende Daten D(M) ausgegeben. Diese gelangen zu einer Alarmierungseinrichtung 116, die in Abhängigkeit von den empfangenen Daten erforderlichenfalls ein bewegungszustands-abhängiges Warn- oder Alarmsignal A(M) ausgibt.

Der Aufbau der Bandbelastungs-Erfassungs/Analyseeinrichtung 120 ist analog; diese umfasst demnach eine Messkomponente 121 für die Gewinnung zeitabhängiger Bandbelastungsdaten L(t), einen entsprechenden Echtzeit- Messwertspeicher 122, eine Echtzeit-Vergleichereinheit 123 mit zugehöriger Vergleichsalgorithmus-Speichereinheit 124 und zugeordneter Vergleichsdaten speichereinrichtung 125, an deren Ausgang ein Datensatz D(L1) bereitgestellt wird, der das Ergebnis der vergleichenden Analyse der erfassten Bandbelastungen repräsentiert. Auch hier ist der Vergleichereinheit 123 ausgangsseitig eine Alarm- Erzeugungseinrichtung 126 zugeordnet, in der ggfs aufgrund der eingangsseitig empfangenen Bandbelastungs-Vergleichsergebnisse ein bandbelastungs abhängiger Alarm A(L1) ausgegeben wird.

Analog ist auch der Aufbau der Gestellbelastungs-Erfassungs/ Analyseeinrichtung 130 mit einer Messkomponente 131 zur Gewinnung zeitaufgelöster Gestellbelastungs-Daten L(t), einem entsprechenden Messwertspeicher 132, einer Echtzeit-Vergleichereinheit 13 mit zugeordneter Vergleichsalgorithmus- Speichereinheit 134 und Vergleichsdaten-Speichereinrichtung 135 und einer Alarm-Erzeugungseinrichtung 136, die die empfangenen Gestellbelastungs- Analysedaten D(L2) ggfs zur Ausgabe eines gestellbelastungs-abhängigen Alarmsignals A(L2) nutzt.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausführung der Erfindung auch mit nur einer der gezeigten Erfassungs/Analyseeinrichtungen möglich ist und dass im Übrigen (wie weiter oben beispielhaft dargestellt) zahlreiche Möglichkeiten zur Gewinnung von Bewegungszustands-, Bandbelastungs- und Gestellbelastungs daten bestehen, wobei mit diversen Erfassungseinrichtungen bzw. Messkomponenten durchaus sowohl Bewegungszustands- als auch Band- oder Gestellbelastungsdaten erfasst werden können, so dass die Unterscheidung zwischen den verschiedenen Datensätzen bis zu einem gewissen Grade von der Art ihrer Auswertung abhängt. Wie ebenfalls weiter oben beispielhaft dargestellt, können die Ergebnisse der vergleichenden Analyse der verschiedenen Daten vor einer Ausgabe eines Warn- oder Alarmsignals oder der Ableitung von Handlungsanweisungen an den Benutzer auch einer Zusammenfassung nach einem vorbestimmten Algorithmus (einem „Mischen") unterzogen werden.

Die einzelnen Komponenten oder auch einzelne Funktionseinheiten hiervon können an verschiedenen Orten implementiert sein, insbesondere am Aufstellort der Laufbandanordnung (etwa in deren in Fig. 1 und 2 gezeigter Verarbeitungs und Steuerkomponente 4), oder aber an einem entfernten Ort, wie etwa einem Zentralrechner eines Trainings- oder Rehabilitationszentrums. Sowohl die gezeigten Vergleichsalgorithmus-Speichereinheiten als auch die Vergleichsdaten speichereinrichtungen können auch in der Cloud realisiert und über eine leitungsgebundene oder drahtlose Nachrichtenverbindung durch die entsprechende Vergleichereinheit zugreifbar sein.

Fig. 5 zeigt in einer schematischen Darstellung den Einsatz der erfindungs gemäßen Laufbandanordnung in einer Senioren- oder Rehabilitationseinrichtung, einem Sportzentrum oder einer Akutklinik. Die entsprechende Überwachungs oder Notrufzentrale kann sich in unmittelbarer Nähe oder im gleichen Gebäude befinden, wobei das Notrufsignal ggf. in ein bereits vorhandenes Notrufnetz eingespeist werden kann. Im Falle des Einsatzes der Laufbandanordnung im häuslichen Bereich können das Notrufsignal sowie ggf. weitere Informationen über Telefon- oder Internetverbindung an eine externe Uberwachungseinheit geleitet werden.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.