DE102017117102B3

DE102017117102B3 - Vorrichtung zur Messung der Dicke einer Körperhautfalte unter konstantem Druck zur Bestimmung des Körperfettanteiles

Info

Publication number: DE102017117102B3
Application number: DE102017117102.9A
Authority: DE
Inventors: Bernd Buck; Andreas Bonin; Jochen Borner
Original assignee: 2b1 GmbH
Current assignee: 2b1 GmbH
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2037-07-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Körperfettzange zur Bestimmung der Dicke einer subkutanen Fettschicht einer Person, umfassend zwei um eine Achse (4, A) verschwenkbare Zangenarme (11, 21) zum Vermessen der Dicke einer Hautfalte (7) der Person, ein rückstellendes Federsystem (T1, T2, T3, UF, OF) zum Schließen der beiden Zangenarme (11, 21) sowie ein im Bereich der Achse (4, A) angeordnetes Gehäuse (3), wobei innerhalb des Gehäuses (3) eine Sensoreinheit (50, 54, 56) zur Bestimmung des Öffnungswinkels (Z) der Zangenarme (11, 21) und das Federsystem (T1, T2, T3, UF, OF), welches zwei zueinander gewinkelt angeordnete Zugfederabschnitte (UF; OF) umfasst, angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Körperfettzange zur Bestimmung der Dicke einer subkutanen Fettschicht einer Person.
Aus der US 9 198 602 B2 ist eine Vorrichtung zum Messen der Hautfettdicke bekannt, wobei Messergebnisse mittels drahtloser Datenkommunikation an eine entfernte Empfangsstation übermittelbar sind. Die Vorrichtung verwendet insbesondere einen in einem Gerätehandgriff integrierten konstanten Kraftbetätiger, dessen primäre Funktion darin besteht, bei der Messung einen konstanten Druck auf die Hautfalte zwischen den Endspitzenflächen aufzuerlegen.
Druckschriften US 5 430 954 A und US 6 301 799 B1 bekannt. Vergleichbare Vorrichtungen zum Messen der Hautfettdicke sind aus den
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Messung der Dicke einer Körperhautfalte anzugeben, welche kompakter aufgebaut ist und bei welcher die Einleitung auftretende Kräfte in die Bauteile der Vorrichtung verringert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den im unabhängigen Anspruch aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Körperfettzange zur Bestimmung der Dicke einer subkutanen Fettschicht einer Person umfasst- zwei um eine Achse verschwenkbare Zangenarme zum Vermessen der Dicke einer Hautfalte der Person, ein rückstellendes Federsystem zum Schließen der beiden Zangenarme sowie ein im Bereich der Achse angeordnetes Gehäuse. Die erfindungsgemäße Körperfettzange zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb des Gehäuses eine Sensoreinheit zur Bestimmung des Öffnungswinkels der Zangenarme und das Federsystem, welches zwei zueinander gewinkelt angeordnete Zugfederabschnitte umfasst, angeordnet sind.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht, dass bei Betätigung der Körperfettzange das Federsystem eine Annäherung an die Drehachse, um die die beiden Zangenarme schwenkbar sind, erfährt. Dadurch wird die Zunahme der auftretenden Federkräfte im Federsystem in einer Weise kompensiert, dass eine nahezu konstante Druckkraft auf die jeweils gemessene Hautfalte weitgehend unabhängig von deren Dicke und damit von dem jeweiligen Öffnungswinkel der Zangenarme erzeugt wird. Durch die gewinkelte Anordnung der Zugfederabschnitte übernimmt jeder Federabschnitt nur den halben erforderlichen Federweg, wodurch höhere Federkräfte bei gleichzeitig verbesserter Konstanz des Drehmoment erzielbar sind.
In einer Ausführungsform können die zwei zueinander gewinkelt angeordneten Zugfederabschnitten Zugfederabschnitte einer einzelnen Feder sein. In einer anderen Ausführungsform können die zwei zueinander gewinkelt angeordneten Zugfederabschnitten zwei einzelne Federn sein, welche mit einem Verbindungselement seriell miteinander verbunden sind. Die Längsachsen der Zugfederabschnitte können dabei in einem Winkel von weniger als 180° zu einander angeordnet sein. Die Zugfederabschnitte, insbesondere die einzelne Feder bzw. die beiden einzelnen Federn, können aus gewickelten Zugfedern gefertigt sein. Hierbei ist es möglich, dass die Zugfederabschnitte identische oder unterschiedliche Federkonstanten aufweisen.
Die Zugfederabschnitte können in einer Ausführungsform über eine bewegliche Verbindung gekoppelt sein. Dabei kann die bewegliche Verbindung über schwenkbare Federhaltegabeln geschaffen sein. Ferner können die Federhaltegabeln auf einer gemeinsamen Achse mit den Zangenarmen schwenkbar gelagert sein.
Die erfindungsgemäße Körperfettzange zeichnet sich in einer weiteren Ausführungsform durch ein rückstellendes Federsystem aus, welches eine erste, zweite und dritte Federhaltegabel aufweisen kann. Die Federhaltegabeln können aus einem Blechteil, insbesondere aus einem Stanzteil gefertigt sein.
Die Federhaltegabeln können jeweils mit einem ersten Ende an der Achse drehbar befestigt sein und können an einem anderen Ende jeweils Federaufhängungspunkte aufweisen. Die Federhaltegabeln können eine Aussparung aufweisen, wobei die Aussparung der ersten Federhaltegabel eine Schraubenführung des Oberzangenteiles und die Aussparung der dritten Federhaltegabel einen Federgabelmitnehmer des Unterzangenteiles zumindest teilweise umschließen.
Eine gute Konstanz der seitens der Zangenarme ausgeübten Druckkraft kann dabei dadurch erreicht werden, dass der Winkel α, welchen die beiden Geraden einschließen, die durch die Achse und die beiden Federaufhängungspunkte derselben Feder verlaufen, zwischen 100° und 120°, insbesondere zwischen 105° und 112° liegt.
Zwischen den Federaufhängungspunkten der zweiten Federhaltegabel kann ein Anschlag vorgesehen sein zur Begrenzung der Schwenkbewegung der zweiten Federhaltegabel. Der Anschlag kann z.B. an der Innenseite des Gehäuses sein oder an der Innenseite eines Deckelteils angebracht sein.
Die erfindungsgemäße Körperfettzange zeichnet sich in einer weiteren Ausführungsform durch einen Lagerbock aus. Der Lagerbock kann z.B. aus hochfestem Kunststoff gefertigt sind. Insbesondere kann der Lagerbock einstückig mittels Spritzguss hergestellt sein. Mittels des Lagerbocks ist es möglich, die bei der Betätigung der Körperfettzange auftretenden Kräfte optimal innerhalb des Gehäuses zu verteilen. Der Lagerbock übernimmt hierbei eine statische Funktion innerhalb des Gehäuses, wobei auftretende Spannungsspitzen oder Biegespannungen vermieden werden.
Dieser Lagerbock kann innerhalb des Gehäuses und mit dem Gehäuse fest verbunden sein und der Aufnahme der durch das rückstellende Federsystem auftretenden Kräfte dienen. Dabei kann der Lagerbock einen Schwalbenschwanz sowie eine Strebe umfassen, wobei der Schwalbenschwanz in eine korrespondierende Halterung an der Innenseite des Gehäuses eingreifen kann und die Strebe sich an der Innenseite des Gehäuses abstützen kann. Dadurch wird zusätzlich eine Verdrehung des Lagerbocks innerhalb des Gehäuses vermieden. Selbstverständlich ist es möglich, statt einer Schwalbenschwanzausführung zur Abstützung des Lagerbocks am Gehäuse auch eine andere einem Fachmann bekannte lösbare Befestigungsausführung vorzusehen.
Der Lagerbock kann eine Bohrung umfassen, in welche die Achse eingepresst ist. Ferner kann der Lagerbock eine Zylinderhülse umfassen, durch welche eine Schraubenführung verläuft. Dabei kann die Schraubenführung von einer Gabelöffnung einer Federhaltegabel des rückstellenden Federsystems zumindest teilweise umschlossen werden.
Bei der Bedienung der Körperfettzange werden Druckkräfte auf die Haut gefordert, welche Federkräfte im Bereich 60 bis 80 N erforderlich machen. Mit der erfindungsgemäßen Körperfettzange wird ein Großteil der Kräfte durch das Federsystem aufgefangen. Wie bereits oben beschrieben umfasst das Federsystem Zugfederabschnitte sowie Federhaltegabeln, wobei die die Federhaltegabeln bevorzugt aus Metall gefertigt sein können. Über die Federhaltegabeln werden die auftretenden Kräfte auf eine gemeinsame Achse, insbesondere eine gemeinsame Stahlachse geleitet und heben sich dort zu einem großen Anteil gegenseitig auf.
In einer weiteren Ausführungsform ist in dem Gehäuse eine Übertragungseinheit zur Übertragung eines Messergebnisses der Sensoreinheit an ein mobiles Endgerät angeordnet. Die Sensoreinheit kann einen kontaktlosen magnetischen Drehwinkelsensor umfassen. Bevorzugt ist der Drehwinkelsensor zentriert zu der Schwenkachse der Zangenarme angeordnet. An der Achse kann ein Permanentmagnet angeordnet sein. Dieser Permanentmagnet kann mit dem magnetischen Drehwinkelsensor in Wirkverbindung stehen, wodurch es möglich ist, eine Drehbewegung zu detektieren und damit über die Sensoreinheit den Öffnungswinkel der Körperfettzange, insbesondere des Zangenarme zueinander zu bestimmen.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Magnetschalter vorhanden sein, welcher mit dem Permanentmagnet in Wirkverbindung steht und die Körperfettzange aus einem ersten Betriebsmodus, z.B. einem Stand-by-Modus in einen zweiten Betriebsmodus, z.B. einen Messmodus schaltet.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Körperfettzange
2 in ihren Teilfiguren A und B die erfindungsgemäße Körperfettzange mit offengelegter Drehlagermechanik
3 eine schematische Darstellung des Federsystems der Körperfettzange zur Erzeugung einer konstanten Wirkkraft auf die geklammerte Körperfalte
4 schematisch und exemplarisch die Elektronikkammer mit den integrierten Elektronikkomponenten.

In 1 ist in einer schematischen Darstellung eine exemplarische erfindungsgemäße Körperfettzange zur Einspannung und Bestimmung der Dicke einer Körperhautfalte 7 dargestellt.
Die Körperfettzange umfasst dabei einen Unterzangenteil 1 und einen Oberzangenteil 2, welche über ein in der Figur nicht gesondert dargestelltes Drehlager in einem Gehäuse 3 verschwenkbar bzw. drehbar miteinander verbunden sind. Dabei ist die Drehachse 4, um welche das Unterzangenteil 1 gegenüber dem Oberzangenteil 2 verschwenkbar bzw. drehbar ist, zentriert innerhalb des im Wesentlichen zylindrischen Gehäuses 3 angeordnet.
Das Unterzangenteil 1 weist einen Unterzangenarm 11 und einem Hebel 12 auf, wobei das Oberzangenteil 2 einen Oberzangenarm 21 und einen Griff 22 umfasst. Der Unterzangenarm 11 und der Oberzangenarm 21 zeigen an ihren Enden jeweils eine Zangenkontaktfläche 13 beziehungsweise 23, zwischen denen die Einspannung einer Hautfalte 7 bei einem Messvorgang erfolgen kann. Der Hebel 12 umfasst weiterhin eine Grifffläche 14, welche im gezeigten Beispiel Fingermulden in Form von halbkreisförmigen Ausnehmungen aufweist.
Die Öffnung der Körperfettzange zur Vorbereitung der Messung erfolgt dadurch, dass der Bediener mit der inneren Handfläche, insbesondere dem unteren Daumenbereich den Griff 22 und mit den restlichen Fingern die Grifffläche 14 des Hebels 12 umfasst und mittels einer schließenden Bewegung der Hand eine Krafteinwirkung und somit eine Auslenkung in der Weise bewirkt, dass der Oberzangenarm 21 und der Unterzangenarm 11 um die Drehachse 4 auseinander schwenken und sich somit um einen bestimmten Öffnungswinkel Z öffnen.
Aufgrund eines in der Figur nicht gesondert dargestellten Federsystems innerhalb des Gehäuses 3 wird bei dieser Auslenkung ein Drehmoment zwischen dem Oberzangenarm 21 und dem Unterzangenarm 11 hervorgerufen, welches die beiden Zangenarme 21 und 11 auf einander zu treibt, also zu einem Schließen der Körperfettzange führt. Das Federsystem ist dabei derart ausgestaltet, dass die Druckkräfte F, welche an den Zangenkontaktflächen 13 und 23 wirken, über einen weiten Öffnungswinkelbereich der Körperfettzange nur minimal schwanken. Dadurch ist gegeben, dass in dem genannten Öffnungswinkelbereich weitgehend unabhängig vom Öffnungswinkel Z der Körperfettzange ein konstanter Druck, z.B. 0,1 N/mm², auf ein zwischen den Zangenkontaktflächen 13 bzw. 23 eingespanntes Material, also im gezeigten Beispiel die Körperhautfalte 7, wirkt, welche als organisches Gewebe unter Krafteinwirkung elastische Verformungen aufweist. Deshalb sind Messungen der Dicke derselben Körperhautfalte 7 über einen bestimmten Zeitraum von Wochen oder Monaten lediglich unter konstanten Kraft- bzw. Druckeinwirkungen sinnvoll untereinander in Referenz zu setzen, was durch die erfindungsgemäße Körperfettzange gegeben ist.
Die Messung der Dicke einer Körperhautfalte 7 erfolgt, indem der Bediener zunächst auf einem insbesondere mobilen elektronischen Endgerät E eine zugehörige Software-Anwendung, im Falle eines Smartphones als Endgerät beispielsweise eine entsprechende App startet und optional einige Parameter wie Geschlecht, Alter und Gewicht eingibt. Nachfolgend betätigt der Bediener ein erstes Mal die Körperfettzange indem er die Zangenarme 11, 21 auseinander schwenkt. Hierdurch wird die Körperfettzange aus einem Standby-Modus in einen aktiven Messmodus versetzt und die Verbindung zu dem Endgerät wird hergestellt. Selbstverständlich sind auch andere Arten der Aktivierung der Zange und der Verbindung mit dem Endgerät E, beispielsweise über einen gesonderten Schalter/Taster, denkbar. Danach wird der Benutzer beispielsweise über das Display des Endgerätes E oder auch durch Sprachausgabe durch den Messvorgang geführt; dabei können zur Unterstützung die zu messenden Bereiche am Körper des Benutzers auch graphisch dargestellt werden. Ein weiterer Benutzereingriff am Endgerät E kann dabei unterbleiben; vorteilhafterweise wird der Messvorgang allein durch die Betätigung der Körperfettzange nach einem vorgegebenen Ablauf durchgeführt, welcher durch das Endgerät E dem Benutzer angegeben wird. Auf diese Weise kann eine besonders komfortable Messung gewährleistet werden.
Zur Messung formt der Benutzer manuell aus der Körperhaut 8 eine Körperhautfalte 7 und spannt diese anschließend mit der Körperfettzange innerhalb der Zangenkontaktflächen 13 und 23 ein. Mittels eines in der Figur nicht gesondert dargestellten Sensors innerhalb des Gehäuses 3 wird nachfolgend über den Öffnungswinkel Z und die Länge der Zangenarme 11 und 21 die Dicke der Körperhautfalte 7 bestimmt. Anschließend wird das Messergebnis und per Funk, z.B. Bluetooth, WLAN oder NFC an das Endgerät E zur Datenaufnahme und Datendarstellung gesendet. Bei dem Endgerät E kann es sich insbesondere um ein Smartphone, eine Smartwatch, ein elektronisches Fitness-Armband, einen Personalcomputer oder einen Laptop/ein Notebook handeln.
Durch Messungen der Körperhautfaltendicke an verschiedenen Körperstellen kann dann über Messwerttabellen auf den Körperfettgehalt geschlossen werden. Insbesondere kann ein Messvorgang zur Bestimmung des Körperfettanteiles erfolgen, indem über eine geeignete Software des Endgerätes eine Auswertung anhand der bereits eingegebenen Parameter vorgenommen wird. Dadurch, dass auch die Messdaten von schwer zugänglichen Stellen auf das Endgerät E übertragen werden, entfällt das Erfordernis einer direkten Ablesung auf dem Endgerät E, wodurch der Benutzer auf besonders einfache Weise eigenständig Messungen durchführen kann. Nach Messungen an verschiedenen Körperstellen wird über einen Algorithmus oder eine Look-Up-Tabelle mittels der Software des Endgerätes E der Körperfettgehalt der Person bestimmt und auf einem Display des Endgerätes E ausgegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere deswegen vorteilhaft, da Messungen unter konstantem Druck für Körperhautfalten unterschiedlicher Dicke zu einer korrekten Berechnung des Körperfettanteils führen.
2 zeigt in ihren 2A und 2B die Körperfettzange mit offengelegter Drehlagermechanik innerhalb des Gehäuses. Dabei ist in 2A die gesamte Körperfettzange dargestellt und in 2B eine vergrößerte, seitliche Darstellung der Drehlagermechanik abgebildet. Das oberhalb der Drehlagermechanik angeordnete Federsystem der Körperfettzange ist nicht dargestellt.
Das Oberzangenteil 2 weist die Zangenkontaktfläche 23, den Oberzangenarm 21 und den Griff 22 auf. Des Weiteren umfasst das Oberzangenteil 2 innerhalb des Gehäuses 3 die drei hohlzylindrischen Schraubenführungen S1, S2 und S3, welche mit Schraubenöffnungen des nicht abgebildeten Gehäusedeckels fluchten. Das Unterzangenteil 1 umfasst den Unterzangenarm 11, einen Hebel 12, ein Lagermaul 16, einen Federgabelmitnehmer 17 und zwei Abdeckungen 1L und 1R. Das Lagermaul 16 ist im gezeigten Beispiel als Anordnung zweier im Wesentlichen keilplattenförmiger, parallel übereinander verlaufender Fortsätze ausgebildet, zwischen denen ein Spalt ausgebildet ist, in welchen ein mit dem Gehäuse 3 verbundener Lagerbock 190 teilweise eingreift. Durch fluchtende Bohrungen in Lagermaul 16 und Lagerbock 190 ist eine Achse A gesteckt, die beispielsweise aus einem Stahl bestehen und mittels einer Presspassung im Lagermaul 16 fixiert sein kann. Die Schraube S17 innerhalb des Federgabelmitnehmers 17 dient aufgrund der Spritzgussfertigung zur Stabilisierung der geformten Geometrie.
Der Lagerbock 190 wie auch das Oberzangenteil 2 und das Unterzangenteil 1 können aus einem Kunststoff bestehen, wobei zum einen der Lagerbock 190 beispielsweise aus glasfaserverstärkten Polyphthalamid oder Grivory mit 40% Faseranteil bestehen kann, und zum anderen das Oberzangenteil 2 und das Unterzangenteil 1, sowie deren Komponenten, aus PC/ABS spritzgegossen gefertigt sein können.
Der Lagerbock 190 gliedert sich in Befestigungselemente, insbesondere einen Schwalbenschwanz 191, eine Zylinderhülse 192, welche mit der Schraubenführung S3 fluchtet sowie eine Strebe 193 zur Abstützung an der Innenseite des Gehäuses 3. Mittels der Schrauben 194 und 195 ist der Lagerbock 190 mit dem Gehäuse 3 mechanisch fest fixiert. Der Schwalbenschwanz 191 des Lagerbocks 190 ist hierbei in einem korrespondierenden Haltebereich an der Innenseite des Gehäuses 3 eingebracht.
Unterhalb des Lagerbockes 190 ist über einen einstückig mit dem Oberzangenteil 2 ausgebildeten Teil des Gehäuses 3 eine Elektronikkammer KE geschaffen. Die Achse A durchtritt dabei die Elektronikkammer KE nicht, sondern endet an der der Elektronikkammer zugewandten Seite des Lagermauls 16. An ihrer dort befindlichen Stirnseite ist ein in der Figur nicht dargestellter Permanentmagnet angeordnet, der bei einer Betätigung der Zange gegenüber dem Gehäuse 3 und damit einem dort in der gedachten Verlängerung der Achse A angebrachten magnetischen Drehwinkelsensor rotiert.
Zum anderen ragt die Achse A auf der gegenüberliegenden Seite aus dem Lagermaul 16 zur Befestigung des Federsystems in die nicht gesondert dargestellte Federkammer. Die Drehlagermechanik ist derart realisiert, dass das Unterzangenteil 1 innerhalb des Oberzangenteils 2 um die Drehachse 4, insbesondere die Achse A, verschwenkt werden kann. Die Abdeckungen 1L und 1R stellen dabei sicher, dass das Gehäuse 3 auch während der Schwenkbewegung an seiner Zylindermantelfläche verschlossen bleibt.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Federsystems der Körperfettzange zur Erzeugung einer weitgehend öffnungswinkelunabhängigen Druckkraft auf die gemessene Körperfalte. Das Federsystem ist auf der der Elektronikkammer KE gegenüberliegenden Seite des in 3 nicht dargestellten Lagerbockes 190 innerhalb des Gehäuses 3 der Körperfettzange integriert und umfasst zwei in Reihe geschaltete Federn, insbesondere eine obere Zugfeder OF und eine untere Zugfeder UF, sowie drei Federhaltegabeln T1, T2 und T3, z.B. aus Metall, insbesondere einem Blech, welche an der Achse A drehbar befestigt und damit um die Achse A frei schwenkbar ausrichtbar sind. Selbstverständlich können die obere Zugfeder OF und die untere Zugfeder UF auch als Zugfederabschnitte einer einzelnen Feder ausgebildet sein.
Die Federhaltegabeln T1, T2 und T3 weisen an ihren Enden Federaufhängungspunkte T10, T20, T21 und T30 in Form von halbrunden Aussparungen zur Aufhängung der Zugfedern OF beziehungsweise UF auf. Der Winkel Z zwischen den Federhaltegabeln T1 und T2 kann im geschlossenen Zustand der Körperfettzange im Bereich von 105-110°liegen. Die Federhaltegabeln T1 und T3 sind an der Innenseite des Gehäuses 3 befestigt, wobei die Gabelöffnung der Federhaltegabel T1 den dazu passgenauen Gabelmitnehmer 17 des Unterzangenteiles 1 umschließt, und die Gabelöffnung der Federhaltegabel T3 die dazu passgenaue hohlzylindrische Schraubenführung S3 des Oberzangenteiles 2 umschließt.
Die obere Zugfeder OF ist über den Federaufhängungspunkt T21 der Federhaltegabel T2 und dem Federaufhängungspunkt T30 der Federhaltegabel T3 eingespannt. Die untere Zugfeder UF ist über den Federaufhängungspunkt T20 der Federhaltegabel T2 und den Federaufhängungspunkt T10 der Federhaltegabel T1 eingespannt. Dadurch sind die Federhaltegabel T1 und die Federhaltegabel T3 mechanisch über die Federn OF und UF seriell gekoppelt, wobei die Reihenschaltung der unteren und oberen Zugfeder OF und UF über die Federhaltegabel T2 als Verbindungselement zustande kommt. Insbesondere ist die Federhaltegabel T2 über ihre Gabelöffnung nicht direkt mit dem Gehäuse 3 verbunden, wird also lediglich über die von der unteren und oberen Zugfeder OF und UF ausgeübten Kräfte ausgelenkt.
Bei einer Öffnung der Zange wird die Federhaltegabel T1 radial um die Drehachse 4 geführt, nähert sich der Federhaltegabel T3 an und bewirkt eine Dehnung der unteren und oberen Zugfedern UF, OF, wobei ein rückstellendes Drehmoment je Zangenarm 11 und 21 entsteht. Dabei tragen nur tangentiale Kraftkomponenten zu dem Drehmoment bei. Radiale Kraftkomponenten, welche in Richtung auf die Drehachse 4 wirken, tragen nicht zu dem rückstellenden Drehmoment bei, sondern werden über den Lagerbock 190 als auch über die Achse A aufgenommen. Mit steigendem Öffnungswinkel Z der Körperfettzange erhöht sich zwar die Federkraft, jedoch nähert sich die Federlinie der unteren Zugfeder UF, also die Längsachse der unteren Zugfeder UF, aufgrund der speziellen Geometrie des Federsystems T1, T2, T3, UF, OF der Drehachse 4 an, so dass aufgrund des sich dadurch verringernden Hebelarms das für die Druckkraft der Körperfettzange entscheidende Drehmoment bei geeigneter Auslegung des Systems näherungsweise konstant bleibt.
Die beiden Zugfedern OF und UF sind zueinander gewinkelt angeordnet. Die gewinkelte Anordnung der Zugfedern OF und UF über die Federhaltegabeln T1, T2, und T3 ist insbesondere vorteilhaft, da dadurch der Durchmesser des Gehäuses 3 zur Halterung des Federsystems T1, T2, T3, UF, OF minimiert wird und somit eine Körperfettzange in handlicher Form gegeben ist, da die Mechanik und die Elektronik gekapselt innerhalb eines Gehäuses 3 liegen. Zusätzlich werden aufgrund der Winkelanordnung der Zugfedern OF, UF die Radialkräfte größtenteils über die Federhaltegabeln T1, T2 und T3 auf die Achse A geleitet, sodass die Radialkräfte dort gegeneinander wirken, sodass sie sich weitgehend aufheben, wodurch ungewollte Spannungen innerhalb der Körperfettzange vermieden werden. Verbleibende Radialkräfte werden von dem wie oben bereits erwähnt verstärkt ausgebildeten Lagerbock 190 aufgenommen und geeignet abgeleitet. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass praktisch nur drehmomentwirksame Kräfte in die Zangenarme 11,21 eingeleitet werden. Insbesondere ergibt sich über die Anordnung der Zugfedern OF und UF über die Federhaltegabeln T1, T2 und T3, dass die Varianz der Druckkraft je Zangenarm 11, 21, innerhalb des möglichen Öffnungswinkelbereiches unter 10% liegt und das Maximum der Druckkraft bei einem mittleren Öffnungswinkel der Körperfettzange liegt.
Besonders vorteilhaft ist bei dem Federsystem T1, T2, T3, UF, OF der erfindungsgemäßen Körperfettzange auch die drehbewegliche Ausführung der Federhaltegabel T2, welche über einen Anschlag T200 in ihrer Schwenkbewegung begrenzt ist, damit beide Zugfedern UF und OF ausgelenkt werden können und die rückstellende Kraft nicht nur von einer Feder aufgebracht wird, während die andere in einem praktisch nicht ausgelenktem Zustand verbleibt. Aufgrund dieser Anordnung ist gegeben, dass auch bei hohen Öffnungswinkeln Z eine konstante Druckkraft vorliegt. Beispielsweise liegt ab einem bestimmten kritischen Öffnungswinkel die in der Figur nicht gesondert bezeichnete Federöse durch den Federaufhängungspunkt T21 am Anschlag T200 an, wobei in diesem Fall die Federhaltegabeln T2 und T1 annähernd in einem 180° Winkel zueinander stehen. Dadurch liegt die untere Zugfeder UF auf den im gezeigten Beispiel gerade ausgebildeten äußeren Kanten der gespreizten Federhaltegabeln T2 und T1 auf und begrenzt so die Bewegung, wodurch die eingeprägte Druckkraft annähernd konstant bleibt. Der Anschlag T200 kann z.B. als wie dargestellt als Rippe auf der Innenseite des Gehäuses 3 oder auf der Innenseite eines nicht näher dargestellten Deckelteils des Gehäuses angebracht sein und in den Zwischenraum zwischen den Federaufhängungspunkten T20 und T21 der zweiten Federhaltegabel T2 eingreifen. Typischerweise verbleibt durch diese Maßnahme für die Federhaltegabel T2 ein freier Schwenkbereich von ca. 22,5°.
Zur weiteren Illustration ist in 3 weiterhin der vorne bereits erwähnte Winkel α eingezeichnet.
In 4 ist schematisch und exemplarisch die Elektronikkammer KE des Oberzangenteiles 2 mit den darin integrierten Elektronikkomponenten dargestellt. Die Elektronikkammer KE umfasst insbesondere eine Platinenfixierung 200 in Form von zwei Eckausbuchtungen, wobei jeweils eine in der Figur nicht bezeichnete zylindrische Öffnung als Schraubenführung vorhanden ist. Dadurch kann eine Platine 50 innerhalb der Elektronikkammer KE in ihrer Position mechanisch arretiert und stabil befestigt werden, z.B. mit Schrauben.
Auf der Platine 50 ist die Elektronik mit den Komponenten zur Datenauswertung und Datenübertragung der Körperfettzange integriert. Als Spannungsquelle enthält die Elektronikkammer KE einen Akkumulator 51, welcher mit einer von der Außenseite des Gehäuses zugänglichen Ladebuchse 52 elektrisch verbunden ist. Im vorliegenden Beispiel ist als Ladebuchse eine Micro-USB-Buchse 52 gezeigt, wobei auch andere Ladebuchsen für USB-Anschlüsse wie z.B. Mini-USB, USB-Typ A oder USB-Typ B denkbar sind. Als Variante ist ebenso eine austauschbare Batterie, z.B. in Form einer Knopfzelle, welche über eine Öffnung von der Außenseite gewechselt werden kann, möglich.
Zum anderen weist die Platine 50 eine Statuslichtquelle 530 auf, welche über eine Leuchtöffnung 53 von der Außenseite der Körperfettzange einsehbar ist. Insbesondere kann es sich bei der Statuslichtquelle 530 um eine LED oder ein LED-Array handeln, wobei mittels eines Blinksignals oder über eine Farbänderung der Statuslichtquelle 530 Informationen über den aktuellen Status der Körperfettzange ausgegeben werden können. Beispielsweise wird über langsames Blinken Empfangsbereitschaft signalisiert, mittels Doppelblinken wird eine Verbindung zum Endgerät dargestellt und Dauerlicht verdeutlicht, dass der Akkumulator 51 geladen wird.
Weiterhin umfasst die Platine 50 zur Datenauswertung eine Recheneinheit 54, z.B. einen Mikrocontroller, sowie eine Funkeinheit 55, welche Datenübertragung an das Endgerät über Funk ermöglicht, beispielsweise über Bluetooth, WLAN oder NFC. Es ist auch denkbar, dass die Micro-USB-Buchse 52 als Datenport ausgebildet ist, sodass neben der Funkübertragung die Datenübertragung parallel von der Recheneinheit 54 an die Micro-USB-Buchse 52 an der Außenseite des Oberzangengriffes 2 erfolgt. Dadurch können zum einen die Messdaten über ein geeignetes USB-Kabel und einem Endgerät, z.B. einem Personalcomputer, ausgelesen werden. Zum anderen ist eine elektronische Schnittstelle für das Ansprechen der Elektronik der Platine 50, insbesondere der Recheneinheit 54 und der Funkeinheit 55, gegeben, sodass beispielsweise Software- oder Firmware-Updates und eine Systemkontrolle der Elektronik durchgeführt werden können.
Zur Detektion des Öffnungswinkels Z ist auf der Platine 50 ein magnetischer Drehwinkelsensor 56 zentriert zur Drehachse 4 der Körperfettzange angebracht. Dabei detektiert der magnetische Drehwinkelsensor 56 das Magnetfeld des oben genannten Permanentmagneten, welcher an der Stirnseite der teilweise in die Elektronikkammer KE ragenden Achse A angebracht ist. Bei einer Auslenkung der Körperfettzange kommt es zu einer Drehung des Oberzangenteiles 2 in Bezug auf die fest eingespannte Achse A und somit zu einer Änderung der Winkelausrichtung des magnetischen Drehwinkelsensors 56 in Bezug auf das Magnetfeld des Permanentmagneten, sodass der Öffnungswinkel bestimmt werden kann. Ein separater Magnetschalter 57 im Bereich der Drehachse 4, der über denselben Permanentmagneten aktiviert wird wie der magnetische Drehwinkelsensor 56, dient zur Detektion des Aufwecksignals aus dem Stand-By-Modus der Körperfettzange, welches durch ein einmaliges Öffnen der Körperfettzange charakterisiert ist. Dadurch ist gegeben, dass eine leistungseffiziente Detektion für den Start eines Messvorganges aus dem Ruhezustand erfolgen kann, da der Magnetschalter 57 einen geringeren Leistungsverbrauch in Bezug auf den magnetischen Drehwinkelsensor 56 aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Unterzangenteil
1L, 1R: Abdeckung
2: Oberzangenteil
3: Gehäuse
4: Drehachse
7: Hautfalte
8: Körperhaut
11: Unterzangenarm
12: Hebel
13: Zangenkontaktfläche des Unterzangenarms
14: Grifffläche
16: Lagermaul
17: Federgabelmitnehmer
21: Oberzangenarm
22: Griff
23: Zangenkontaktfläche des Oberzangenarms
50: Platine
51: Akkumulator
52: Ladebuchse
53: Leuchtöffnung
54: Recheneinheit
55: Funkeinheit
56: Drehwinkelsensor
57: Magnetschalter
190: Lagerbock
191: Schwalbenschwanz
192: Zylinderhülse
193: Strebe
194: Schraube
195: Schraube
200: Platinenfixierung
530: Lichtquelle
A: Achse
E: Endgerät
F: Druckkraft
KE: Elektronikkammer
UF: untere Zugfeder
OF: obere Zugfeder
S1, S2, S3: Schraubenführung
S17: Schraube
T1, T2, T3: Federhaltegabel
T10, T20, T21, T30: Federaufhängepunkte
T200: Anschlag
Z: Öffnungswinkel der Zangenarme

Claims

Körperfettzange zur Bestimmung der Dicke einer subkutanen Fettschicht einer Person, umfassend - zwei um eine Achse (4, A) verschwenkbare Zangenarme (11, 21) zum Vermessen der Dicke einer Hautfalte (7) der Person - ein rückstellendes Federsystem (T1, T2, T3, UF, OF) zum Schließen der beiden Zangenarme (11, 21) - ein im Bereich der Achse (4, A) angeordnetes Gehäuse (3) dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (3) eine Sensoreinheit (50, 54, 56) zur Bestimmung des Öffnungswinkels (Z) der Zangenarme (11, 21) und das Federsystem (T1, T2, T3, UF, OF), welches zwei zueinander gewinkelt angeordnete Zugfederabschnitte (UF; OF) umfasst, angeordnet sind.
Körperfettzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei zueinander gewinkelt angeordneten Zugfederabschnitten (UF; OF) Zugfederabschnitte einer einzelnen Feder sind.
Körperfettzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei zueinander gewinkelt angeordneten Zugfederabschnitten (UF; OF) zwei einzelne Federn (UF, OF) sind, welche mit einem Verbindungselement (T2) seriell miteinander verbunden sind.
Körperfettzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen der Zugfederabschnitte (UF, OF) in einem Winkel von weniger als 180° zu einander angeordnet sind.
Körperfettzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfederabschnitte (UF, OF) über eine bewegliche Verbindung (T1, T2, T3) gekoppelt sind.
Körperfettzange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Verbindung (T1, T2, T3) über zueinander schwenkbare Federhaltegabeln (T1, T2, T3) geschaffen ist.
Körperfettzange nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federhaltegabeln (T1, T2, T3) auf einer gemeinsamen Achse (4, A) mit den Zangenarmen (11, 21) schwenkbar gelagert sind.
Körperfettzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) eine Übertragungseinheit (55) zur Übertragung eines Messergebnisses an ein mobiles Endgerät (E) angeordnet ist.
Körperfettzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (50, 54, 56) einen kontaktlosen magnetischen Drehwinkelsensor (56) umfasst.
Körperfettzangen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (56) zentriert zu der Schwenkachse (4, A) der Zangenarme (11, 21) angeordnet ist.
Körperfettzange nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Achse (4, A) ein Permanentmagnet angeordnet ist, welcher mit dem magnetischen Drehwinkelsensor (56) in Wirkverbindung steht.
Körperfettzange nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetschalter (57) vorhanden ist, welcher mit dem Permanentmagnet in Wirkverbindung steht und die Körperfettzange aus einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus schaltet.
Körperfettzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das rückstellende Federsystem (T1, T2, T3, UF, OF) eine erste, zweite und dritte Federhaltegabel (T1, T2, T3) aufweist, welche jeweils mit einem ersten Ende an der Achse (4, A) drehbar befestigt sind und welche an einem anderen Ende jeweils Federaufhängungspunkte (T10, T20, T21, T30) aufweisen.
Körperfettzange nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Federhaltegabeln (T1, T2, T3) eine Aussparung aufweisen, wobei die Aussparung der ersten Federhaltegabel (T1) eine Schraubenführung (S3) des Oberzangenteiles (2), die Aussparung der dritten Federhaltegabel (T3) einen Federgabelmitnehmer (17) des Unterzangenteiles (1) zumindest teilweise umschließen.
Körperfettzange nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Federaufhängungspunkten (T20, T21) der zweiten Federhaltegabel (T2) ein Anschlag (T200) vorgesehen ist zur Begrenzung der Schwenkbewegung der zweiten Federhaltegabel (T2).
Körperfettzange gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerhalb des Gehäuses (3) angeordneter und mit dem Gehäuse (3) fest verbundener Lagerbock (190) zur Aufnahme der durch das rückstellendes Federsystem (T1, T2, T3, UF, OF) auftretenden Kräfte vorhanden ist.
Körperfettzange nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (190) einen Schwalbenschwanz (191) sowie eine Strebe (193) umfasst, wobei der Schwalbenschwanz (191) in eine korrespondierende Halterung an der Innenseite des Gehäuses (3) eingreift und die Strebe (193) sich an der Innenseite des Gehäuses (3) abstützt.
Körperfettzange nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (190) eine Bohrung umfasst, in welche die Achse (A) eingepresst ist.
Körperfettzange nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (190) eine Zylinderhülse (192) umfasst, durch welche eine Schraubenführung (S3) verläuft.
Körperfettzange nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenführung (S3) von einer Gabelöffnung einer Federhaltegabel (T3) des rückstellenden Federsystems (T1, T2, T3, UF, OF) zumindest teilweise umschlossen wird.
Körperfettzange nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α, welchen die beiden Geraden einschließen, die durch die Achse (4) und die beiden Federaufhängungspunkte (T21, T30) derselben Feder (OF,UF) verlaufen, zwischen 100° und 120° liegt.
Körperfettzange nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α in einem Bereich zwischen 105° und 112° liegt.