BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche zum Teil aus der Publikation Erschütterungsmessungen beim Skifahren von B. M. Nigg, P. A. Neukomm, in Med. Welt, 1973, Seite 1883 beschriebene Einrichtung zur Untersuchung der beim Skifahren auftretenden Beschleunigungen und Bewegungen einer Person weist eine von der Versuchsperson mitzuführende Mess- und Sendevorrichtung mit beim Messen am Körper der Person befestigten, je mit einem Dehnungsmessstreifen versehenen Beschleunigungs-Messwertaufnehmern, einen Winkel-Messwertaufnehmer zum Messen des Winkels zwischen dem Unter- und Oberschenkel, einen an einem Ski angeordneten Geschwindigkeits-Messwertaufnehmer und einen mit den verschiedenen Messwertaufnehmern verbundenen, von der Person zu tragenden Telemetriesender, eine Sendeantenne und mindestens eine Batterie auf.
Zur Einrichtung gehört ferner eine von der zu untersuchenden, skifahrenden Person getrennte Empfangs- und Auswertevorrichtung mit einer Empfangsantenne, einem Telemetrieempfänger und einem Ultraviolett Lichtstrahlschreiber. Bei der Durchführung von Messungen werden die von den Messwertaufnehmern ermittelten Messwerte durch elektrische Signale dargestellt, durch den Telemetriesender drahtlos auf den Telemetrieempfänger übertragen und mit dem Lichtstrahlschreiber registriert.
Diese Einrichtung hat die Nachteile, dass sie verhältnismässig teure Telemetriesender und -empfänger benötigt und dass bei der Durchführung von Messungen nebst der untersuchten Person mindestens noch eine andere Person die Empfangs- und Auswertevorrichtung bedienen muss. Da die Versuchsperson den Telemetriesender, die Sendeantenne und die Batterie oder Batterien zur Speisung des Telemetriesenders mittragen muss, kann man nur mit verhältnismässig kleinen Antennen und Sendeleistungen arbeiten. Dies begrenzt die maximal möglichen Entfernungen des Senders vom Empfänger auf verhältnismässig kleine Werte, wobei zudem mindestens annähernd Sichtverbindung zwischen der skifahrenden Versuchsperson und der Empfangsantenne bestehen muss.
Dies bedingt, dass die Empfangs- und Auswertevorrichtung ebenfalls ins Skigebiet transportiert und dort installiert wird, was den Aufwand für eine Untersuchung nochmals vergrössert. Ferner verursacht die drahtlose Messwert-Übertragung sowohl in Bezug auf die Länge der Fahrstrecken als auch auf deren Verlauf im Gelände starke Beschränkungen. Des weitern beeinträchtigt die telemetrische Ubertragung der Messwerte die Messgenauigkeit.
Die Messung von Beschleunigungen, Winkeln und sonstigen mechanischen und/oder geometrischen Grössen kann nicht nur für die Untersuchung von skifahrenden Personen, sondern auch beim Untersuchen von andere Sportarten betreibende oder sich sonst bewegenden Personen oder auch beim Untersuchen von Tieren von Nutzen sein. Derartige Untersuchungen können beispielsweise dazu dienen, um Aufschlüsse über die Beschleunigungen und sonstige Beanspruchungen zu erhalten, denen ein gebrochener Knochen eines menschlichen oder tierischen Körpers während der Heilungsphase bei verschiedenen Körperbewegungen ausgesetzt ist. Wenn man die vorgängig beschriebene, bekannte Einrichtung für derartige Untersuchungen benutzen möchte, ergäben sich mehr oder weniger ähnliche Nachteile, wie sie für den Fall der Untersuchung einer skifahrenden Person angegeben wurden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die Nachteile der bekannten Einrichtung behebt und erlaubt, möglichst weitgehend unabhängig vom momentanen Aufenthaltsort des zu untersuchenden Menschen oder Tieres Messungen an dessen Körper durchzuführen, wobei die Einrichtung wirtschaftlich herstell- und verwendbar sein soll.
Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung der einleitend genannten Art gelöst, wobei die Einrichtung erfindungsgemäss durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gekennzeichnet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung gehen aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen hervor.
Die Erfindung betrifft ferner ein gewerbliches Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens ergibt sich aus dem Anspruch 10.
Der Erfindungsgegenstand wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung zeigt die Figur 1 einen skifahrenden Menschen mit einer Einrichtung zur Messung einer Beschleunigung und eines Winkels und die Figur 2 ein Blockschema der Einrichtung.
In der Figur 1 ist ein mit Skiern 3 über einen mit einer Schneeschicht bedeckten Boden 1 fahrenden Menschen, d. h.
eine Versuchsperson mit einem Körper 5 ersichtlich. Eine Einrichtung zur Messung einer mechanischen Grösse, nämlich einer Beschleunigung und einer geometrischen Grösse, nämlich eines Winkels, weist einen mit einem Befestigungsorgan 13 lösbar an einem Körperteil 5a, nämlich zum Beispiel einem Unterschenkel, befestigten Beschleunigungs-Messwertaufnehmer 11 und einen mit Befestigungsorganen 17 und 19 lösbar am bereits erwähnten Körperteil 5a und dem vom Oberschenkel gebildeten Körperteil 5b gehaltenen Winkel-Messwertaufnehmer 15 auf.
Der Beschleunigungs-Messwertaufnehmer 11 weist ein im in der Figur 2 dargestellten Blockschema ersichtliches, piezoelektrisches Element 21 auf, das auf einer Auflage abgestützt ist und beim Auftreten von Beschleunigungen durch einen Lastkörper, eine sogenannte seismische Masse mit einer Kraft beaufschlagt wird und eine durch eine elektrische Spannung gebildete, elektrische Grösse erzeugt, die ein Mass für die genannte Kraft und damit für die Beschleunigung gibt. Das benutzte, piezoelektrische Element 21 ist derart ausgebildet, dass es nur auf entlang einer bestimmten, bezüglich einem Gehäuse ortsfesten Geraden gerichtete Beschleunigungen oder Beschleunigungskomponenten anspricht, während quer zur genannten Geraden gerichtete Beschleunigungen praktisch keine elektrischen Spannungsänderungen bewirken.
Der Beschleunigungs-Messwertaufnehmer 11 weist ferner einen zusammen mit dem piezoelektrischen Element 21 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Impedanzwandler 23 auf, der zum Beispiel durch einen als Spannungsfolger geschalteten, einen MOS-Feldeffekttransistor oder ein Paar von solchen Transistoren aufweisenden Verstärker gebildet ist. Das Befestigungsorgan 13 besitzt zum Beispiel einen aus Kunstharz gebildeten, formfesten, schalenförmigen, an die Oberflächenform eines vorder- und schienbeinseitigen Unterschenkelbereichs der Versuchsperson angepassten Halteteil, an dem der Beschleunigungs Messwertaufnehmer 11 starr befestigt ist, und ein den Unterschenkel umschliessendes, zumindest teilweise elastisches Band, dessen Enden mit Klettverschlussmitteln versehen und mit diesen lösbar miteinander verbunden sind.
Der Winkel-Messwertaufnehmer 15 weist einen Drehwiderstand 25 auf, an dessen bezüglich einander drehbaren Teilen je ein Arm befestigt ist, so dass der Drehwiderstand zusammen mit diesen Armen ein Gelenk bildet. Der eine Arm ist mit dem Befestigungsorgan 17 starr am Körperteil 5a, d. h. am Unterschenkel befestigt, wobei das Befestigungsorgan 17 einen aus Kunstharz gebildeten, schalenförmigen, am Körperteil 5a, d. h. am Unterschenkel passend anliegenden Halteteil und ein Band mit Klettverschlussmitteln aufweist. Der andere Arm ist längsverschiebbar in einer Hülse geführt, die mit dem ebenfalls einen schalenförmigen Halteteil und ein Band mit Klettverschlussmitteln aufweisenden Befestigungsorgan 19 am Körperteil 5b, d. h. am Oberschenkel befestigt ist.
Der Drehwiderstand 25 ist derart geschaltet und mit den nachfolgend beschriebenen elektronischen Schaltungsmitteln verbunden, dass er beim Messen eine elektrische Grösse, nämlich eine Spannung erzeugt, die ein Mass für den Winkel zwischen den Körperteilen 5a, Sb gibt.
Zur Einrichtung gehört auch eine zur Verarbeitung der die Messwerte darstellenden, elektrischen Grössen und zum Registrieren der Messwerte dienende, elektronische und elektromagnetische Bauteile aufweisende Vorrichtung 31.
Diese kann zum Beispiel in einer Tasche angeordnet sein, die zusammen mit einem Gurt ein Halteorgan 33 zum lösbaren Halten der Vorrichtung 31 am Körper 5 bildet. Die Vorrichtung 31 besitzt für jeden der beiden Messwertaufnehmer 11 bzw. 15 einen Messkanal bildende elektronische Schaltungsmittel, zu denen eine sich am Eingang jedes Messkanals befindende Adapterschaltung 41 bzw. 43 gehört. Jeder Messwertaufnehmer 11, 15 ist über elektrische Verbindungsmittel, zu denen je ein Kabel und vorzugsweise eine trennbare Steckverbindung gehört, leitend und trennbar mit der zugehörigen Adapterschaltung 41 bzw. 43 verbunden.
Die Adapterschaltungen weisen Schaltungsmittel auf, um den Messwertaufnehmern die für deren Betrieb benötigte Spannungen zuzuführen und die von den Messwertaufnehmern erzeugten, elektrische Messwerte darstellenden Signale wenn nötig für die nachfolgende Weiterverarbeitung aufzubereiten. Die Adapterschaltungen 41, 43 können zum Beispiel durch einen umschaltbaren Spannungsteiler gebildete Einstellmittel 45, 47 aufweisen, um die von den Messwertaufnehmern kommenden Signale mehr oder weniger stark abzuschwächen. Die Einstellmittel 45, 47 können von der Aussenseite der Vorrichtung 31 her bedienbare Einstellorgane oder nur mit einem speziellen Werkzeug und/oder nach dem Entfernen eines Gehäuseteils verstellbare Trimm-Einstellorgane besitzen.
Des weitern ist die Adapterstellung 43 vorzugsweise mit verschiedenen Anschluss-Steckern und/oder umsteckoder umschaltbaren Verbindungsmitteln versehen, so dass man anstelle des Winkel-Messwertaufnehmers 15 einen Messwertaufnehmer anderer Art, zum Beispiel einen Beschleunigungs-Messwertaufnehmer an sie anschliessen kann. Die Adapterschaltung 41 kann eventuell ebenfalls derart ausgebildet sein, dass man wahlweise anstelle des Beschleunigungs-Messwertaufnehmers 11 einen andersartigen Messwertaufnehmer an sie anschliessen kann. Die Signalausgänge der Adapterschaltung 41, 43 sind je mit dem Eingang eines Frequenzmodulators 49 bzw. 51 verbunden.
Jeder von diesen hat einen Generator und Modulationsschaltungsmittel, um einer periodisch ändernden, elektrischen Spannung mit beispielsweise sägezahn- oder sinusförmigem, zeitlichem Verlauf und einer im Tonfrequenzbereich liegenden, etwa 4 bis 4,5 kHz betragenden, mittleren Frequenz zu erzeugen und diese Frequenz abhängig von den momentanen Werten der von den Adapterschaltungen 41,43 zugeführten Signale, d. h. Spannungen, bis zu beispielsweise # 3 kHz zu ändern. Die Frequenzmodulatoren können zum Beispiel je durch eine integrierte Schaltung, einige Widerstände und mindestens einen Kondensator gebildet sein.
Die Vorrichtung 61 weist ferner eine als Ganzes mit 61 bezeichnete Registriervorrichtung zur magneto-mechanischen Registrierung von Messwerten, nämlich eine Magnetbandkassetten-Registriervorrichtung auf. Die Registriervorrichtung 61 besitzt eine durch ein mit einem Klappdeckel verschliessbares Fach gebildete Halterung 63 zum lösbaren Halten einer Audio-Magnetbandkassette 65 üblicher Bauart mit einem Magnetband 67 und zwei Spulen zum Auf- und Abwickeln von diesem. Die Registriervorrichtung hat ferner eine Antriebsvorrichtung 69 mit mindestens einem elektrischen Motor und Bandtransportmitteln. Des weitern ist mindestens ein Magnetkopf 71 mit zwei Ringkernen 73, 75 vorhanden, von denen jeder mindestens eine Spulenwicklung 77 bzw. 79 hält.
Der Magnetkopf 71 ist in der Art eines bei einem handelsüblichen Audio-Magnetbandkassettengerät zur stereophonischen Schall-Aufnahme und -Wiedergabe vorhandenen Magnetkopfs ausgebildet. Die Registriervorrichtung 61 hat für jeden der beiden Messkanäle eine mit einem Verstärker versehene Aufbereitungsschaltung 81 bzw.
83, die zumindest beim Messen den Ausgang des Frequenzmodulators 49 bzw. 51 mit der Spulenwicklung 77 bzw. 79 verbindet. Die Registriervorrichtung besitzt vorzugsweise noch ein nicht dargestelltes, zum Zählen der Spulenumdrehungen dienendes Bandzählwerk und/oder eine Registrierzeitmessvorrichtung mit einem Anzeigeteil. Die Vorrichtung 31 weist noch mindestens eine Batterie 91, nämlich zum Beispiel zwei Batterien 91 und eine mit diesen verbundene Spannungsversorgungsvorrichtung 93 auf. Die beiden Batterien 91 führen der Spannungsvorrichtung 93 zwei gegenüber dem gemeinsamen Massenanschluss entgegengesetzte Polarität aufweisende, gleich grosse, zum Beispiel ungefähr 9 V betragende Spannungen zu.
Die Spannungsversorgungseinrichtung 93 besitzt Spannungsregelschaltungen, um zwei bezüglich dem gemeinsamen Massenanschluss entgegengesetzte Polarität aufweisende, auf einen konstanten, beispielsweise ungefähr 5 V betragenden Wert geregelte Speise Gleichspannungen zu erzeugen und zum Beispiel auch noch ein Schaltorgan 95 zum Ein- und Ausschalten der Speisespannungen. Die Spannungsversorgungsvorrichtung 93 ist mit durch Pfeile angedeutete Leiter mit den Frequenzmodulatoren 49, 51 und nötigenfalls auch direkt mit den beiden Adapterschaltungen 41,43 verbunden.
Die Registriervorrichtung 61 soll derart ausgebildet sein, dass sie bei den beim Skifahren auftretenden Erschütterungen noch einen guten Gleichlauf, d. h. eine möglichst konstante Magnetband-Transportgeschwindigkeit hat und auch sonst gut arbeitet. Die Registriervorrichtung kann zumindest zum Teil aus einem tragbaren Audio-Stereo Magnetbandkassettengerät gebildet sein, wie es beispielsweise unter der Bezeichnung Walkman in den Handel gebracht wird. Ein geeignetes, als Registriervorrichtung 61 verwendbares, Audio-Magnetbandkassettengerät ist zum Beispiel das unter der Bezeichnung Sony-Professional im Handel erhältliche Walkman-Magnetbandkassettengerät.
Die Registriervorrichtung 61 kann das Gehäuse handelsüblicher Walkman-Audio-Magnetbandkassettengeräte aufweisen.
Die Adapterschaltungen 41,43, die Frequenzmodulatoren 49, 51, die Batterien 91 sowie die Spannungsversorgungsvorrichtung 93 sind zu einem Element zusammengebaut und zum Beispiel ebenfalls in einem Gehäuse untergebracht.
Dieses kann durch mechanische Verbindungsmittel mechanisch fest mit dem Gehäuse der Registriervorrichtung 61 verbunden sein, so dass die ganze Vorrichtung 31 eine mechanisch feste Einheit bildet. Man kann jedoch die aus den Elementen 41,43,49, 51 und 91 bestehende Einheit und die Registriervorrichtung 61 auch lediglich durch elektrische, mindestens ein Kabel aufweisende Verbindungsmittel miteinander verbinden.
Die Registriervorrichtung 61 kann zusätzlich zu den für die Registrierung, d. h. Aufnahme von Messwerten dienenden Aufbereitungsschaltungen 81, 83 auch noch die bei einem üblichen Audio-Magnetbandkassettengerät für die Wiedergabe vorhandenen, elektronischen Schaltungsmittel sowie die bei einem solchen Gerät üblicherweise vorhandenen Schalter zum Ein- und Ausschalten und zum Wählen der Betriebsart, d. h. zum wahlweisen Bewirken einer Aufnahme oder einer Wiedergabe oder eines schnellen Bandtransports in der einen oder anderen Richtung ohne Aufnahme und Wiedergabe haben. Die Registriervorrichtung kann auch noch einen Lautsprecher und/oder Kopf- bzw.
Ohrhöreranschluss aufweisen, um akustische Kontrollen zu ermöglichen. Ferner können zusätzlich oder statt dessen optische Anzeigemittel, wie Leuchtdioden oder Lämpchen zur Anzeige von Betriebsfunktionen vorhanden sein. Da die Registriervorrichtung 61 jedoch nicht unbedingt eine Wiedergabe ermöglichen muss, können die bei einem üblichen Audio-Magnetbandkassettengerät ausschliesslich für die Wiedergabe dienenden, elektronischen Schaltungsmittel und Bedienungselemente eventuell ganz oder teilweise wegfallen, bzw. bei Verwendung eines handelsüblichen Audio-Magnetbandkassettengerätes für die Bildung der Registriervorrichtung 61 entfernt werden. Die Registriervorrichtung 61 kann eine eigene Batterie besitzen.
Man kann jedoch auch vorsehen, die Registriervorrichtung 61 ebenfalls über die Spannungsversorgungsvorrichtung 93 zu speisen, wobei diese dann die Speisespannung oder die Speisespannungen für die Registriervorrichtung vorzugsweise ebenfalls noch stabilisiert. Das Schaltorgan 95 kann durch einen manuell betätigbaren Schalter gebildet sein, so dass für die Inbetriebssetzung der Einrichtung sowohl das Schaltorgan 95 als auch mindestens ein Schalter der Registriervorrichtung 61 zu betätigen ist.
Falls die Registriervorrichtung 61 ebenfalls über die Spannungsversorgungsvorrichtung 93 gespiesen wird, kann der das Schaltorgan 95 bildende, manuell betätigbare Schalter auch zum Einschalten der Registriervorrichtung dienen und/oder eventuell sogar derart mit der Registriervorrichtung 61 in Wirkverbindung stehen, dass sein Einschalten gerade den Registriervorgang startet, so dass von den Frequenzmodulatoren 49, 51 zugeführte Signale registriert werden. Das Schaltorgan 95 kann jedoch auch durch mindestens einen Schaltkontakt eines Schalters der Registriervorrichtung oder durch ein zum Beispiel aus einem Relais bestehendes, steuerbares Schaltorgan gebildet sein, so dass die Spannungsversorgungseinrichtung 93 durch das Einund Ausschalten der Registriervorrichtung 61 ein- und ausgeschaltet wird.
Wenn die Einrichtung zur Messung bereitgemacht wird, kann die Versuchsperson die beiden Messwertaufnehmer 11 und 15 selbst an ihrem Körper 5 befestigen, wobei die Messwertaufnehmer vorzugsweise unmittelbar auf der Haut und also unter der Bekleidung angebracht werden. Ferner kann die Versuchsperson die Registriervorrichtung 61 mit einer Magnetbandkassette 65 versehen, die Vorrichtung 31 mit dem Halteorgan 33 aussen an ihrer Bekleidung anbringen und dadurch mit ihren Körper 5 verbinden. Ferner kann die Vorrichtung 31 mit den erwähnten Kabeln elektrisch mit den Messwertaufnehmern 11 und 15 verbunden werden, falls diese Verbindung nicht bereits vorhanden ist. Eventuell kann auch noch mit den Einstellmitteln 45, 47 die Messempfindlichkeit auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.
Die derart mit der Einrichtung ausgerüstete Versuchsperson kann sich nun in das Skigelände begeben und die Einrichtung durch Betätigen mindestens eines Schalters in Betrieb setzen sowie in den die Registrierung von Messwerten ermöglichenden Registrier- oder Aufnahme-Betriebszustand bringen. Wenn sich nun die mit der Einrichtung versehene Versuchsperson bewegt und insbesondere mit den Skiern 3 abwärts über den Boden 1 fährt, misst der Beschleunigungs-Messwertaufnehmer 11 die am den Körperteil 5a bildenden Unterschenkel in dessen Längsrichtung angreifende Beschleunigung, die bei der beschriebenen Anordnung des Messwertaufnehmers 11 zumindest annähernd identisch mit der auf das Schienbein der skifahrenden Versuchsperson einwirkenden Beschleunigung ist.
Der Wert der beim Messen von Messwertaufnehmern 11 als elektrische Grösse erzeugten Spannung ändert zumindest annähernd und vorzugsweise genau linear mit dem Beschleunigungswert. Dabei ergeben nur mit Bewegungen verknüpfte Beschleunigungen ein Signal, d. h. eine Spannung oder Spannungsänderung, so dass also die Erdbeschleunigung nicht erfasst wird. Das piezoelektrische Element 21 ist derart ausgebildet und mit dem Impedanzwandler 23 verbunden, dass sowohl nach unten zum Fuss hin als auch nach oben zum Knie hin gerichtete
Beschleunigungen Signale erzeugen.
Der Beschleunigungsmesswertaufnehmer 11 kann zum Beispiel derart ausgebildet und mit der Adapterschaltung 41 verbunden sein, dass er eine Spannung abgibt, deren Vorzeichen die Richtung der
Beschleunigung charakterisiert und den Absolutbetrag ein
Mass für den Wert der Bechleunigung gibt und zumindest annähernd und vorzugsweise genau proportional zu dieser ist. Der Messwertaufnehmer 11 könnte stattdessen aber auch eine Gleichspannung abgeben, die beim Beschleunigungswert Null gleich einem fest vorgegebenen Null-Wert ist und beim Auftreten von Beschleunigungen je nach deren Richtungen grösser oder kleiner als der Null-Wert wird.
Der Winkel-Messwertaufnehmer 15 ist zum Beispiel derart ausge bildet und mit der Adapterschaltung 43 verbunden, dass der Wert der von ihm als elektrische Grösse gelieferten Gleich spannung proportional zum Winkel ist, um den die Rich tungen seiner beiden Arme von einem gestreckten Winkel, d. h. von der Stellung abweichen, in der sie entlang einer
Geraden vom Drehwiderstand 25 wegragen.
Die Adapterschaltungen 41,43 führen beim Messen den
Frequenzmodulatoren 49, 51 diese steuernde Signale, nämlich Spannungen zu. Die Differenzfrequenzwerte, um die die Frequenzen der von den Frequenzmodulatoren erzeugten Wechselspannungen oder oszillierenden Gleich spannungen von einer vorgegebenen, mittleren Frequenz abweichen, geben dann ein Mass für die momentanen Mess werte und sind vorzugsweise zumindest annähernd oder sogar genau zu diesen proportional. Die von den Frequenzmodulatoren 49, 51 fortlaufend der Registriervorrichtung 61 zugeführten Spannungen gelangen über die Aufbereitungsschaltungen 81, 83 zu den Spulenwicklungen 77,79 und werden je entlang einer Spur des Magnetbandes 67 magnetisch auf diesem registriert.
Die Versuchsperson kann nötigenfalls die Kassette umkehren, um auf allen vier Spuren des Magnetbandes 67 Messwerte magnetisch zu registrieren und natürlich die Kassette auch auswechseln. Ferner kann die Versuchsperson nach der Durchführung gewisser Versuchsphasen jeweils den vom Bandzählwerk bzw. von der Laufzeitmessvorrichtung angezeigten Wert ablesen und schriftlich in einem Protokoll registrieren. Die Registriervorrichtung 61 kann eventuell noch mit einem Mikrofon versehen oder verbunden sein, das der Versuchsperson ermöglicht, für die Protokollierung vorgesehene Informationen sprachlich auf dem Magnetband zu registrieren.
Falls die Ausbildung der Tasche des Halteorgans 33 es erfordert, kann die Versuchsperson die Registriervorrichtung 61 oder, falls diese mit den restlichen Teilen der Vorrichtung 31 zusammen eine mechanische Einheit bildet, die ganze Vorrichtung 31 für die erforderlichen Bedienungsoperationen jeweils aus der Tasche des Halteorgans 33 herausnehmen.
Die Einrichtung ermöglicht also, sich über relativ grosse Distanzen erstreckende Skiabfahrten oder sogar während Skitouren Messwerte zu erfassen und zu registrieren. Dabei braucht ausser der Versuchsperson keine weitere Hilfsperson bei der Durchführung dieser Messungen mitzuwirken.
Wenn bei mindestens einer Messung Messwerte auf dem Magnetband 67 registriert worden sind, kann man zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt die Registriervorrichtung 61 in den Wiedergabe-Betriebszustand bringen und die auf den Spuren des Magnetbandes 67 registrierten magnetischen Aufzeichnungen wieder in elektrische Spannungen umwandeln. Selbstverständlich kann dies statt mit der Registriervorrichtung 61 auch mit einem andern Wiedergabegerät geschehen. Aus den bei diesem Wiedergabevorgang gebil deten, elektrischen Spannungen oder Signalen können mit einer elektronischen Auswertvorrichtung die Messwerte und/oder damit verknüpfte Grössen ermittelt, in analoger und/oder digitaler Form rechnerisch verarbeitet und in irgendeiner gewünschten Weise graphisch wiedergegeben werden.
Die bei der Wiedergabe entstehenden Spannungen können zum Beispiel über eine Aufbereitungsschaltung einem Vielkanal-Frequenz- oder Periodendaueranalysator zugeführt werden der für aufeinanderfolgende Intervalle quasikontinuierlich die Frequenzen bzw. Periodendauern ermittelt und durch digitale Signale darstellt. Diese können dann einem digital arbeitenden, programmierbaren Rechner zugeführt werden, der zum Beispiel die zeitlichen Verläufe und/oder Häufigkeitsverteilungen der Messwerte und/oder
Korrelationen verschiedener Messwerte ermittelt und als
Diagramme aufzeichnet und/oder als Tabellen ausdruckt.
Anstelle des Vielkanal-Analysators könnte auch ein analog arbeitender Demodulator zur Demodulation der frequenz modulierten Signale vorgesehen werden.
Die Anordnungen und Arten der Messwertaufnehmer können in verschiedener Weise variiert werden. Ferner kann man auch die Anzahl der Messwertaufnehmer ändern und insbesondere mehr als zwei solche an einer Versuchsperson anbringen, wobei im letzteren Fall auch die restlichen Teile der Einrichtung in einer der noch erwähnten Arten zum Ver arbeiten und Registrieren von Messwerten von mehr als zwei verschiedenen, mechanischen und/oder geometrischen
Grössen auszubilden sind. Anstelle der beiden an einem Bein der Versuchsperson befestigten Messwertaufnehmer 11,15 oder zusätzlich zu mindestens einem von diesen kann an mindestens einem anderen Körperteil, z. B. am Unterschenkel des andern Beins, an der Hüfte oder am Kopf der Versuchsperson ein Beschleunigungs-Messwertaufnehmer angebracht werden.
Ferner könnte man mindestens einen Beschleunigungs-Messwertaufnehmer vorsehen, der entlang von zwei oder sogar drei zueinander rechtwinkligen Achsen gerichtete Beschleunigungen oder Komponenten von solchen misst. Des weitern könnte man einen Winkel-Messwertaufnehmer vorsehen, um den sich beim Hüftgelenk zwischen dem Rumpf und dem Oberschenkel ergebenden Winkel und/oder um den sich infolge Torsion zwischen Ober- und Unterschenkel beim Knie ergebenden Winkel zu messen. Eventuell könnte man auch Winkelbeschleunigungen und/oder Abstände zwischen zwei Körperteilen und/oder sogar noch die Pulsfrequenz der Versuchsperson und/oder die Fahrgeschwindigkeit mit einem Messwertaufnehmer ermitteln.
Selbstverständlich kann die Einrichtung nicht nur für Untersuchungen von skifahrenden Versuchspersonen, sondern auch von Menschen verwendet werden, die sich in anderer Weise, mindestens zeitweise, bewegen und sich zum Beispiel ohne Skier zu Fuss fortbewegen oder sonstige Sportarten betreiben. Dabei können je nach Art der untersuchten Bewegungen verschiedene mit solchen verknüpften und von solchen abhängige mechanische und/oder geometrische Grössen, wie linear gerichtete Beschleunigungen und Kräfte, Winkel, Winkelbeschleunigungen, Drehmomente und Schrittfrequenzen mit entsprechend ausgebildeten Messwertaufnehmern ermittelt werden, wobei aber im allgemeinen immer mindestens eine Beschleunigung gemessen wird.
Die zum Verarbeiten und Registrieren der von den Messwertaufnehmern gelieferten Signalen dienende Vorrichtung 31 und das Halteorgan 33 können ebenfalls in verschiedener Hinsicht geändert werden. Das Halteorgan 33 könnte zum Beispiel statt durch einen Gurt mit einer Tasche auch durch einen Gurt ohne Tasche oder durch eine Tasche eines Kleidungsstücks der Versuchsperson oder einen Rucksack gebildet sein. Wenn die Registriervorrichtung 61 und die restlichen Teile der Vorrichtung 31 aus zwei lediglich elektrisch durch ein Kabel miteinander verbundenen, d. h.
mechanisch nicht starr verbundenen Einheiten besteht, können diese auch voneinander entfernt am Körper der Versuchsperson gehalten werden.
Falls mit der Einrichtung gleichzeitig Messwert-Folgen von mehr als zwei verschiedenen Grössen gemessen werden sollen, kann man zum Beispiel eine Registriervorrichtung vorsehen, die aus zwei oder mehr Magnetbandkassetten gebildet ist oder mindestens Teile von solchen, wie Antriebsmittel zum gleichzeitigen Transportieren von mindestens zwei Magnetbändern und Magnetköpfe zum Registrieren von Messwerten auf diesen Magnetbändern, aufweist. Bei einer solchen Ausgestaltung der Einrichtung wäre auch für jede zu messende Grösse eine Adapterschaltung und ein Frequenzmodulator vorzusehen. Eine andere Möglichkeit bestände darin, die Registriervorrichtung zusätzlich zum Messkopf 71 noch mit einem zweiten, gleichartigen Messkopf oder anstelle des Messkopfs 71 mit einem Messkopf auszurüsten, der vier Ringkerne mit je mindestens einer Spulenwicklung aufweist.
Man könnte dann gleichzeitig auf vier Spuren des Magnetbandes je eine Folge von Messwerten registrieren, wobei selbstverständlich auch vier Frequenzmodulatoren vorzusehen wären.
Eine weitere Möglichkeit bestände darin, auf beiden Spuren des Magnetbandes je von zwei oder mehr verschiedenen Messwertaufnehmern kommende Messwerte zu registrieren. Zu diesem Zweck könnte man beispielsweise elektronische Umschaltorgane vorsehen, die die verschiedenen Messwertaufnehmer, deren Messwerte auf ein und derselben Spur des Magnetbandes zu registrieren sind, zyklisch mit dem dieser Spur zugeordneten Frequenzmodulator verbinden, wobei dann die Anfänge der Zyklen durch ein besonderes Markierungssignal bezeichnet werden könnten. Ferner könnte man auch aus der Nachrichtenübertragungstechnik bekannte Pulsmodulationsverfahren, wie die Puls-Amplituden-Modulation, die Puls-Längen-Modulation, die Puls Phasen-Modulation, adaptieren und entsprechende Schaltungsmittel vorsehen, um Messwerte von mehreren Messwertgebern auf der gleichen Spur eines Magnetbandes magnetisch zu registrieren.
Des weitern wäre es möglich, durch die Messwertaufnehmer in analoger Form dargestellte Messwerte vor ihrer magnetischen Registrierung zu digitalisieren und in digitaler Form, d. h. bitweise, auf einem Magnetband zu speichern.
Die von einer Digitalisierungsvorrichtung für jeden Messkanal erzeugten Signale könnten einem steuerbaren Generator zugeführt werden, der eine Wechselspannung oder eine zeitlich periodisch ändernde Gleichspannung erzeugt, die für den Digitalwert 0 eine bestimmte, fest vorgegebene Frequenz und für den Digitalwert 1 eine andere vorgegebene Frequenz hat und auf einem Magnetband registriert wird.
Statt dessen könnte man die digitalisierten Werte auch direkt bitweise als Magnetisierungsänderungen, insbesondere Änderungen der Magnetisierungsrichtung magnetisch auf ein Magnetband aufzeichnen. Dabei kann beispielsweise jeder Magnetisierungsrichtungsänderung der Wert 1 zugeordnet werden, während der Wert 0 durch das Nichtvorhandensein einer Magnetisierungsänderung dargestellt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, jedem Wert 1 einen positiven und jedem Wert 0 einen negativen Magnetisierungsimpuls zuzuordnen.
Selbstverständlich ist es auch bei einer digitalen Speicherung der Messwerte möglich, auf einer Spur des Magnetbandes entweder nur von einem Messwertaufnehmer oder von zwei oder mehr verschiedenen Messwertaufnehmern kommende Messwerte zu registrieren, wobei das letztere durch Anpassen eines in der Nachrichten übertragungstechnik als Puls-Code-Modulation bekannten Verfahrens erfolgen kann.
Das Mess-Verfahren unter Verwendung einer Einrichtung kann beispielsweise gewerblich angewendet werden, um die Entwicklung von Skiern und Skischuhen und Tennisschlägern zu ermöglichen, die beim Skifahren bzw. Tennisspielen eine möglichst gute Dämpfung der auf den Körper einwirkenden Stösse erzielen. Ferner kann das Verfahren auch von Unfallversicherungsgesellschaften angewendet werden, um das Unfallrisiko von Sportausrüstungen zu beurteilen.
Die Einrichtung kann bei der Therapie von Knochenbrüchen sowie Gelenkverletzungen oder nach dem Einsetzen von künstlichen Gelenken von Ärzten und insbesondere von Spitälern zur Überwachung des Heilungsprozesses angewendet werden, um zum Beispiel nach einem Beinbruch oder nach einer Knie- oder Hüftgelenkoperation die Beanspruchung der beiden Beine eines Patienten zu ermitteln und zu vergleichen.
DESCRIPTION
The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
Such a device, described in part from the publication Vibration Measurements While Skiing by BM Nigg, PA Neukomm, in Med. Welt, 1973, page 1883, for examining the accelerations and movements of a person occurring during skiing, has a measuring and transmitting device to be carried by the test person When measuring on the body of the person attached, each with a strain gauge accelerometer, an angle sensor for measuring the angle between the lower and thigh, a speed sensor arranged on a ski and one connected to the various sensors, of which Person to be carried telemetry transmitter, a transmitting antenna and at least one battery.
The device also includes a receiving and evaluating device separate from the skiing person to be examined, with a receiving antenna, a telemetry receiver and an ultraviolet light beam recorder. When carrying out measurements, the measured values determined by the sensors are represented by electrical signals, wirelessly transmitted by the telemetry transmitter to the telemetry receiver and registered with the light beam recorder.
This device has the disadvantages that it requires relatively expensive telemetry transmitters and receivers and that when carrying out measurements, at least one other person must operate the receiving and evaluation device in addition to the person being examined. Since the test person has to carry the telemetry transmitter, the transmission antenna and the battery or batteries for feeding the telemetry transmitter, one can only work with relatively small antennas and transmission powers. This limits the maximum possible distances of the transmitter from the receiver to relatively small values, whereby there must also be at least an approximate line of sight between the test person skiing and the receiving antenna.
This means that the reception and evaluation device is also transported to the ski area and installed there, which further increases the effort for an examination. Furthermore, the wireless transmission of measured values causes severe restrictions both in terms of the length of the routes and their course in the field. Furthermore, the telemetric transmission of the measured values affects the measuring accuracy.
The measurement of accelerations, angles and other mechanical and / or geometric variables can be useful not only for the examination of skiing people, but also when examining other people doing sports or moving or when examining animals. Such examinations can serve, for example, to obtain information about the accelerations and other stresses to which a broken bone of a human or animal body is exposed during the healing phase during various body movements. If one would like to use the known device described above for such examinations, there would be more or less similar disadvantages as were given in the case of an examination of a skiing person.
The invention has for its object to provide a device that eliminates the disadvantages of the known device and allows, as far as possible independent of the current location of the human or animal to be examined to carry out measurements on his body, the device should be economical to manufacture and use.
This object is achieved by a device of the type mentioned in the introduction, the device according to the invention being characterized by the characterizing part of claim 1.
Advantageous refinements of the device emerge from the claims dependent on claim 1.
The invention further relates to a commercial method with the features of claim 9.
A preferred development of the method results from claim 10.
The object of the invention will now be explained with reference to an embodiment shown in the drawing. In the drawing, FIG. 1 shows a skiing person with a device for measuring an acceleration and an angle, and FIG. 2 shows a block diagram of the device.
In FIG. 1, a person skiing with skis 3 over a ground 1 covered with a layer of snow, i. H.
a test person with a body 5 can be seen. A device for measuring a mechanical variable, namely an acceleration and a geometric variable, namely an angle, has an acceleration transducer 11 detachably attached to a body part 5a, for example a lower leg, with a fastening element 13 and one with fastening elements 17 and 19 releasably on the already mentioned body part 5a and the body part 5b formed by the thigh.
The acceleration transducer 11 has a piezoelectric element 21, which can be seen in the block diagram shown in FIG. 2, which is supported on a support and, when accelerations occur, a force is exerted by a load body, a so-called seismic mass, and one by an electrical one Voltage generated, electrical quantity generated, which gives a measure of the force mentioned and thus for the acceleration. The piezoelectric element 21 used is designed in such a way that it responds only to accelerations or acceleration components which are directed along a certain straight line which is stationary with respect to a housing, while accelerations directed transversely to the straight line mentioned cause practically no electrical voltage changes.
The acceleration transducer 11 also has an impedance converter 23 arranged together with the piezoelectric element 21 in a common housing, which is formed, for example, by an amplifier connected as a voltage follower, comprising a MOS field-effect transistor or a pair of such transistors. The fastening member 13 has, for example, a dimensionally stable, shell-shaped holding part made of synthetic resin and adapted to the surface shape of a lower leg region of the test subject on the front and shin side, to which the acceleration sensor 11 is rigidly attached, and an at least partially elastic band enclosing the lower leg. the ends of which are provided with Velcro fasteners and releasably connected to one another.
The angle sensor 15 has a rotary resistor 25, on the parts of which are rotatable with respect to one another, one arm is fastened, so that the rotary resistor forms a joint together with these arms. One arm is rigid with the fastening member 17 on the body part 5a, d. H. attached to the lower leg, wherein the fastening member 17 is a shell-shaped made of synthetic resin, on the body part 5a, d. H. has a fitting fitting part on the lower leg and a band with Velcro fasteners. The other arm is guided in a longitudinally displaceable manner in a sleeve, which is attached to the body part 5b, ie. H. is attached to the thigh.
The rotary resistor 25 is switched and connected to the electronic circuit means described below that during measurement it generates an electrical quantity, namely a voltage, which gives a measure of the angle between the body parts 5a, Sb.
The device also includes a device 31 which has electronic and electromagnetic components for processing the electrical variables representing the measured values and for registering the measured values.
This can be arranged, for example, in a pocket which, together with a belt, forms a holding member 33 for detachably holding the device 31 on the body 5. The device 31 has electronic circuit means forming a measuring channel for each of the two measuring sensors 11 and 15, to which an adapter circuit 41 and 43 located at the input of each measuring channel belongs. Each transducer 11, 15 is electrically and separably connected to the associated adapter circuit 41 or 43 via electrical connecting means, which each include a cable and preferably a separable plug connection.
The adapter circuits have circuit means in order to supply the sensors with the voltages required for their operation and, if necessary, to prepare the signals representing electrical measured values generated by the sensors for subsequent further processing. The adapter circuits 41, 43 can have, for example, setting means 45, 47 formed by a switchable voltage divider in order to more or less attenuate the signals coming from the sensors. The adjustment means 45, 47 can have adjustment elements which can be operated from the outside of the device 31 or can only have trim adjustment elements which can be adjusted with a special tool and / or after a housing part has been removed.
Furthermore, the adapter position 43 is preferably provided with various connection plugs and / or switchable or switchable connection means, so that instead of the angle sensor 15, a different type of sensor, for example an acceleration sensor, can be connected to it. The adapter circuit 41 can possibly also be designed such that, instead of the acceleration sensor 11, a different type of sensor can be connected to it. The signal outputs of the adapter circuit 41, 43 are each connected to the input of a frequency modulator 49 or 51.
Each of these has a generator and modulation circuit means in order to generate a periodically changing electrical voltage with, for example, a sawtooth or sinusoidal course over time and an average frequency in the audio frequency range of about 4 to 4.5 kHz, and this frequency depending on the instantaneous values of the signals supplied by the adapter circuits 41, 43, i. H. Voltages to change up to, for example, # 3 kHz. For example, the frequency modulators can each be formed by an integrated circuit, some resistors and at least one capacitor.
The device 61 also has a registration device, designated as a whole by 61, for magneto-mechanical registration of measured values, namely a magnetic tape cassette registration device. The registration device 61 has a holder 63, formed by a compartment which can be closed with a hinged lid, for releasably holding an audio magnetic tape cassette 65 of a conventional type with a magnetic tape 67 and two spools for winding and unwinding it. The registration device also has a drive device 69 with at least one electric motor and belt transport means. Furthermore, there is at least one magnetic head 71 with two toroidal cores 73, 75, each of which holds at least one coil winding 77 and 79, respectively.
The magnetic head 71 is designed in the manner of a magnetic head which is present in a commercially available audio magnetic tape cassette device for stereophonic sound recording and reproduction. For each of the two measuring channels, the registration device 61 has a conditioning circuit 81 or
83, which connects the output of the frequency modulator 49 or 51 to the coil winding 77 or 79 at least during measurement. The registration device preferably also has a tape counter (not shown), which is used to count the spool revolutions, and / or a registration time measuring device with a display part. The device 31 also has at least one battery 91, namely, for example, two batteries 91 and a voltage supply device 93 connected to them. The two batteries 91 supply the voltage device 93 with two polarities of opposite polarity to the common ground connection, of the same magnitude, for example approximately 9 V.
The voltage supply device 93 has voltage regulating circuits in order to generate two DC direct voltages which have opposite polarity with respect to the common ground connection and are regulated to a constant value, for example approximately 5 V, and for example also a switching element 95 for switching the supply voltages on and off. The voltage supply device 93 is connected to the frequency modulators 49, 51 by conductors indicated by arrows and, if necessary, also directly to the two adapter circuits 41, 43.
The registration device 61 should be designed in such a way that it still runs well in the event of vibrations occurring during skiing, i. H. has a magnetic tape transport speed that is as constant as possible and also works well otherwise. The registration device can be formed at least in part from a portable audio-stereo magnetic tape cassette device, such as is marketed for example under the name Walkman. A suitable audio magnetic tape cassette device that can be used as a registration device 61 is, for example, the Walkman magnetic tape cassette device commercially available under the name Sony Professional.
The registration device 61 can have the housing of commercially available Walkman audio magnetic tape cassette devices.
The adapter circuits 41, 43, the frequency modulators 49, 51, the batteries 91 and the voltage supply device 93 are assembled to form one element and, for example, are also accommodated in a housing.
This can be mechanically fixed to the housing of the registration device 61 by mechanical connecting means, so that the entire device 31 forms a mechanically fixed unit. However, the unit consisting of the elements 41, 43, 49, 51 and 91 and the registration device 61 can also be connected to one another only by electrical connecting means having at least one cable.
The registration device 61 may be in addition to those for registration, i.e. H. Recording circuits 81, 83 serving measured values also include the electronic circuit means available for playback in a conventional audio magnetic tape cassette device and the switches usually present in such a device for switching on and off and for selecting the operating mode, i. H. for selectively effecting a recording or a playback or a fast tape transport in one direction or the other without recording and playback. The registration device can also include a loudspeaker and / or head or
Have earphone jack to allow acoustic controls. In addition or instead, there may be optical display means, such as light-emitting diodes or lamps, for displaying operating functions. However, since the registration device 61 does not necessarily have to enable playback, the electronic circuit means and operating elements used exclusively for playback in a conventional audio magnetic tape cassette device may possibly be wholly or partly omitted, or if a commercially available audio magnetic tape cassette device is used to form the registration device 61 can be removed. The registration device 61 can have its own battery.
However, it can also be provided that the registration device 61 is also fed via the voltage supply device 93, which then preferably also still stabilizes the supply voltage or the supply voltages for the registration device. The switching element 95 can be formed by a manually operable switch, so that both the switching element 95 and at least one switch of the registration device 61 have to be actuated for starting the device.
If the registration device 61 is also fed via the voltage supply device 93, the manually operable switch forming the switching element 95 can also serve to switch on the registration device and / or may even be in operative connection with the registration device 61 such that its switching on just starts the registration process, so that signals supplied by the frequency modulators 49, 51 are registered. However, the switching element 95 can also be formed by at least one switching contact of a switch of the registration device or by a controllable switching element consisting, for example, of a relay, so that the voltage supply device 93 is switched on and off by switching the registration device 61 on and off.
When the device is made ready for measurement, the test subject can attach the two sensors 11 and 15 to their bodies 5 themselves, the sensors preferably being attached directly to the skin and therefore under the clothing. Furthermore, the test person can provide the registration device 61 with a magnetic tape cassette 65, attach the device 31 with the holding member 33 to the outside of their clothing and thereby connect it to their body 5. Furthermore, the device 31 can be electrically connected to the sensors 11 and 15 with the cables mentioned, if this connection is not already present. The measuring sensitivity 45 may also be adjusted to a desired value using the setting means 45, 47.
The test person equipped with the device in this way can now go to the ski area and put the device into operation by actuating at least one switch and bring it into the registration or recording operating state which enables measurement values to be registered. If the subject provided with the device moves and in particular moves his skis 3 down over the ground 1, the acceleration sensor 11 measures the lower leg forming the body part 5a in the longitudinal direction thereof, the acceleration in the arrangement of the sensor 11 described is at least approximately identical to the acceleration acting on the shin of the test subject.
The value of the voltage generated as an electrical quantity when measuring transducers 11 changes at least approximately and preferably exactly linearly with the acceleration value. Only accelerations associated with movements give a signal, i. H. a voltage or voltage change so that the acceleration due to gravity is not recorded. The piezoelectric element 21 is designed and connected to the impedance converter 23 in such a way that it points both downwards towards the foot and upwards towards the knee
Generate accelerations signals.
The acceleration sensor 11 can, for example, be designed and connected to the adapter circuit 41 in such a way that it outputs a voltage, the sign of which indicates the direction of the
Characterized acceleration and the absolute amount
Measure the value of the acceleration and is at least approximately and preferably exactly proportional to this. Instead, the measured value pickup 11 could also emit a DC voltage which, at the acceleration value zero, is equal to a fixed, predetermined zero value and, when accelerations occur, becomes greater or less than the zero value depending on their directions.
The angle transducer 15 is, for example, formed out and connected to the adapter circuit 43 that the value of the DC voltage supplied by him as an electrical variable is proportional to the angle by which the directions of his two arms from an extended angle, i. H. deviate from the position in which they are along a
Stand straight away from the rotary resistor 25.
The adapter circuits 41, 43 perform the measurement
Frequency modulators 49, 51 control these signals, namely voltages. The difference frequency values by which the frequencies of the alternating voltages or oscillating direct voltages generated by the frequency modulators deviate from a predetermined, mean frequency then give a measure of the instantaneous measured values and are preferably at least approximately or even exactly proportional to them. The voltages continuously supplied to the registration device 61 by the frequency modulators 49, 51 reach the coil windings 77, 79 via the processing circuits 81, 83 and are magnetically recorded on the magnetic tape 67 along a track of each.
If necessary, the test subject can reverse the cassette in order to magnetically register 67 measured values on all four tracks of the magnetic tape and, of course, also to replace the cassette. Furthermore, after carrying out certain test phases, the test person can read off the value displayed by the tape counter or by the transit time measuring device and register it in writing in a log. The registration device 61 may also be provided or connected with a microphone, which enables the test person to register the information provided for the logging on the magnetic tape.
If the formation of the pocket of the holding member 33 requires it, the test person can remove the registration device 61 or, if this forms a mechanical unit with the remaining parts of the device 31, the entire device 31 for the required operating operations in each case from the pocket of the holding member 33 .
The device thus makes it possible to record and register measured ski runs extending over relatively large distances or even during ski tours. Apart from the test person, no other auxiliary person needs to be involved in carrying out these measurements.
If measured values have been registered on the magnetic tape 67 during at least one measurement, the registration device 61 can be brought into the playback operating state at any later point in time and the magnetic recordings recorded on the tracks of the magnetic tape 67 can be converted back into electrical voltages. Of course, this can also be done with another playback device instead of with the registration device 61. From the electrical voltages or signals formed during this playback process, the measured values and / or the quantities associated therewith can be determined with an electronic evaluation device, processed arithmetically in analog and / or digital form and reproduced graphically in any desired manner.
The voltages generated during playback can be fed, for example, via a processing circuit to a multi-channel frequency or period duration analyzer which quasi-continuously determines the frequencies or period durations for successive intervals and represents them by digital signals. These can then be fed to a digitally working, programmable computer which, for example, shows the time profiles and / or frequency distributions of the measured values and / or
Correlations of different measured values determined and as
Records diagrams and / or prints them out as tables.
Instead of the multi-channel analyzer, an analog demodulator for demodulating the frequency-modulated signals could also be provided.
The arrangements and types of sensors can be varied in different ways. Furthermore, one can also change the number of transducers and, in particular, attach more than two to a test person, in the latter case also processing the remaining parts of the device in one of the ways mentioned above for processing and registering measured values of more than two different mechanical ones and / or geometric
Sizes are to be trained. Instead of the two transducers 11, 15 attached to one leg of the test subject or in addition to at least one of these, at least one other body part, e.g. B. on the lower leg of the other leg, on the hip or on the head of the subject, an acceleration sensor can be attached.
Furthermore, one could provide at least one acceleration transducer that measures accelerations or components of such along two or even three mutually perpendicular axes. Furthermore, an angle transducer could be provided in order to measure the angle between the trunk and the thigh in the hip joint and / or the angle resulting from the torsion between the thigh and lower leg at the knee. Possibly one could also determine angular accelerations and / or distances between two parts of the body and / or even the pulse rate of the test subject and / or the driving speed with a sensor.
Of course, the device can be used not only for examinations of test subjects who are skiing, but also for people who move in a different way, at least temporarily, and who travel on foot without skis or do other sports. Depending on the type of movements examined, various mechanical and / or geometric variables linked to and dependent on them, such as linear accelerations and forces, angles, angular accelerations, torques and step frequencies, can be determined with appropriately trained transducers, but in general always at least an acceleration is measured.
The device 31 and the holding member 33 used for processing and registering the signals supplied by the measurement sensors can also be changed in various ways. The holding member 33 could, for example, instead of a belt with a pocket, also be formed by a belt without a pocket or by a pocket of a subject's clothing or a backpack. If the registration device 61 and the remaining parts of the device 31 consist of two only electrically connected by a cable, i. H.
units that are not mechanically rigidly connected, they can also be held apart from one another on the subject's body.
If the device is to measure measured value sequences of more than two different sizes at the same time, one can, for example, provide a registration device which is formed from two or more magnetic tape cassettes or at least parts of such, such as drive means for the simultaneous transport of at least two magnetic tapes and Magnetic heads for registering measured values on these magnetic tapes. With such a configuration of the device, an adapter circuit and a frequency modulator would also have to be provided for each variable to be measured. Another possibility would be to equip the registration device in addition to the measuring head 71 with a second, similar measuring head or instead of the measuring head 71 with a measuring head which has four toroidal cores, each with at least one coil winding.
A sequence of measured values could then be registered simultaneously on four tracks of the magnetic tape, with four frequency modulators naturally also having to be provided.
Another possibility would be to register measured values coming from two or more different sensors on both tracks of the magnetic tape. For this purpose, one could, for example, provide electronic switching devices which cyclically connect the various measuring sensors, the measured values of which are to be recorded on one and the same track of the magnetic tape, to the frequency modulator assigned to this track, in which case the start of the cycles could then be identified by a special marking signal . Furthermore, it would also be possible to adapt pulse modulation methods known from communications technology, such as pulse amplitude modulation, pulse length modulation, pulse phase modulation, and to provide appropriate circuit means for magnetically adding measured values from several sensors on the same track on a magnetic tape to register.
Furthermore, it would be possible to digitize the measured values represented in analog form by the transducers before their magnetic registration and in digital form, i. H. bit by bit to store on a magnetic tape.
The signals generated by a digitizing device for each measuring channel could be fed to a controllable generator that generates an alternating voltage or a periodically changing direct voltage that has a specific, fixed, predetermined frequency for digital value 0 and a different predetermined frequency for digital value 1 a magnetic tape is registered.
Instead, the digitized values could also be recorded magnetically on a magnetic tape directly as changes in magnetization, in particular changes in the direction of magnetization. For example, each change in magnetization direction can be assigned the value 1, while the value 0 is represented by the absence of a change in magnetization. Another possibility is to assign a positive magnetization pulse to each value 1 and a negative magnetization pulse to each value 0.
Of course, even with digital storage of the measurement values, it is possible to register on a track of the magnetic tape either only measurement values coming from one measurement sensor or from two or more different measurement sensors, the latter by adapting one in the transmission technology as pulse code modulation known method can be done.
The measuring method using a device can be used commercially, for example, to enable the development of skis and ski shoes and tennis rackets which achieve the best possible damping of the impacts on the body when skiing or playing tennis. The method can also be used by accident insurance companies to assess the risk of accidents involving sports equipment.
The device can be used in the treatment of broken bones and joint injuries or after the insertion of artificial joints by doctors and especially hospitals to monitor the healing process, for example after a broken leg or after a knee or hip joint operation, the stress on both legs of a patient to determine and compare.