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Die Erfindung betrifft ein Messgerät zum Erfassen einer Oberflächenlinie eines Körpers. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erfassen einer Oberflächenlinie eines Körpers.
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Geräte und Verfahren zum Erfassen einer Oberflächenlinie eines Körpers sind beispielsweise aus der
EP 1 124 484 B1 bekannt. Dabei ist in einem Gerät ein Messrad vorgesehen, das eine zurückgelegte Wegstrecke erfasst sowie zumindest zwei Beschleunigungssensoren, die Winkelveränderungen des Messgerätes erfassen. Aus den gewonnenen Messdaten wird eine Darstellung einer durchfahrenen Oberflächenlinie berechnet.
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Nachteilig an dem bekannten Messgerät ist seine kostenaufwendige Herstellung.
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Aus der
EP 3 238 618 A1 ist ein Gerät zur Messung der Muskelmasse mit einem ersten Sensor bekannt, der die Orientierung des Messinstrumentes erfasst und mit einer Messvorrichtung zur Erfassung von Bewegungsinformationen des Messinstrumentes. Das Gerät eignet sich nicht zur Erfassung einer Oberflächenlinie eines Körpers.
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Es ist daher in einem ersten Aspekt Aufgabe der Erfindung, ein eingangs genanntes Messgerät zur Verfügung zu stellen, das kostengünstiger herstellbar ist und dennoch eine Oberflächenlinie eines Körpers erfasst.
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Es ist in einem zweiten Aspekt Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das auf kostengünstige Weise die Oberflächenlinie eines Körpers erfasst.
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Die Aufgabe wird in ihrem ersten Aspekt durch ein eingangs genanntes Messgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt.
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Das erfindungsgemäße Messgerät umfasst einen erfindungsgemäßen Rollaufsatz mit einem Messrad, mit dem die Oberflächenlinie abfahrbar ist, mit einer Verschiebewegmesseinrichtung, mit der Verschiebewegmesswerte ermittelbar sind und an ein mobiles Endgerät übertragbar sind, und einer Halterung für das mobile Endgerät. Das Messgerät umfasst weiterhin neben dem Rollaufsatz auch das mobile Endgerät selbst mit wenigstens zwei Bewegungssensoren, die quer, vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnet sind und eine Bewegung des mobilen Endgerätes in Form von Bewegungsmessdaten messen, sowie mit einem Programm, das aus den Verschiebemesswerten und den Bewegungsmesswerten die Oberflächenlinie berechnet.
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Das Programm ist vorzugsweise in Form einer Anwendersoftware (mobile App) auf das mobile Endgerät herunterladbar. Es kann eine datenübertragende Verbindung für die Verschiebewegmesswerte zwischen dem Rollaufsatz und dem mobilen Endgerät vorgesehen sein. Die datenübertragende Verbindung kann als Bluetooth Verbindung ausgebildet sein. Es kann sich jedoch auch um ein Kabel handeln, grundsätzlich sind auch andere datenübertragende Verbindungen denkbar.
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Günstigerweise ist eine Stromversorgung in dem Rollaufsatz vorgesehen, die mit der Verschiebewegmesseinrichtung stromleitend verbunden ist. Die Stromversorgung ist günstigerweise in Form eines Akkus ausgebildet, der herausnehmbar und ladbar ist oder über einen Netzanschluss oder USB-Anschluss geladen werden kann.
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Besonders bevorzugt weist der Rollaufsatz eine neben dem Messrad angeordnete Abstützfläche auf, die zusammen mit dem Messrad eine kippstabile Auflage auf der Oberfläche gestattet.
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Die Abstützfläche kann ein Bereich des Außenumfanges eines weiteren Laufrades sein. Es kann sich jedoch auch um einen integralen Teil des Rollaufsatzes handeln, der gegenüber dem Rollaufsatz unbeweglich ausgebildet ist.
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Günstigerweise weist das Messrad einen Außenumfang auf, der im Wesentlichen oder vorzugsweise exakt plan ausgebildet ist, sodass das Messrad auf einer ebenen Oberfläche eine Auflagelinie von vorzugsweise 10 bis 15 mm ausbildet. Das Messrad bildet zusammen mit der Abstützfläche eine stabile Drei-Punkt-Auflage bzw. Mehr-Punkt-Auflage auf der Oberfläche aus.
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Das Messgerät ermöglicht durch die auf der Oberfläche kippstabile Auflage die Berechnung und Darstellung einer zwei- oder dreidimensionalen Darstellung der Körperlinie, die vom Messgerät durchfahren wird.
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Vorzugsweise weist der Rollaufsatz einen Controller auf, der mit einem Sensor verbunden ist und der aus Messwerten des Sensors eine Verschiebeweglänge berechnet und in Verschiebeweglängendaten umwandelt, die der datenübertragenden Verbindung zuführbar sind. Bei dem Sensor kann es sich um einen Drehgeber handeln, der die Anzahl der Umdrehungen des Messrades bestimmt, es kann jedoch auch eine andere Einrichtung vorgesehen sein, die die Verschiebeweglänge ermittelt.
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Das Programm ermittelt aus den Verschiebewegmesswerten, die dem Programm über die datenübertragende Verbindung in Form von Verschiebeweglängendaten zugeführt wurden und den Bewegungsmesswerten eine zwei-dimensionale Darstellung der Oberflächenlinie, vorzugsweise eine drei-dimensionale Darstellung der Oberflächenlinie.
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Insbesondere kann es sich bei der Oberflächenlinie um die Wirbelsäulenlinie eines Menschen handeln, es sind jedoch auch andere Oberflächenlinien denkbar.
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Günstigerweise werden zwei Bewegungssensoren in Form von Beschleunigungssensoren zur Verfügung gestellt, die jeweils eine Messachse aufweisen, die senkrecht zueinander angeordnet sind und die in der Ebene des mobilen Endgerätes angeordnet sind, wobei die Fläche des mobilen Endgerätes parallel zur Oberfläche des Körpers angeordnet ist. Es ist auch denkbar, dass drei Beschleunigungssensoren verwendet werden.
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Stattdessen oder zusätzlich können anstatt der Beschleunigungssensoren auch Winkelsensoren benutzt werden. Winkelsensoren sind in Form von Gyroskopsensoren als Funktionen in herkömmlichen Smartphones integriert. Dabei kann eine Kippstellung um jede der drei Achsen des Smartphones ermittelt werden und anhand der zurückgelegten Wegstrecke, die mit Hilfe des Verschiebemessgerätes ermittelt wird, kann unter Hinzunahme der Winkelmesswerte die Lage des Verschiebeweges im drei-dimensionalen Raum bestimmt werden. In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann auch auf einen der drei Gyroskopsensoren verzichtet werden, der die Kippbewegung des Smartphones um die Verschiebeachse misst.
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Die Erfindung wird in ihrem zweiten Aspekt durch ein eingangs genanntes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein mobiles Endgerät auf einer Halterung eines Rollaufsatzes befestigt. Der Rollaufsatz wird mit einem Messrad entlang einer Körperlinie verfahren, und eine Verschiebewegmesseinrichtung ermittelt dabei Verschiebemesswerte und überträgt sie an ein mobiles Endgerät. Das mobile Endgerät misst während des Verfahrens des Messgerätes mit wenigstens zwei Bewegungssensoren Bewegungsmesswerte des mobilen Endgerätes.
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Aus den Verschiebewegmesswerten und den Bewegungsmesswerten berechnet ein Programm die durchfahrene Oberflächenlinie. Die Oberflächenlinie wird in Form einer Darstellung berechnet, die Darstellung kann eine zwei-dimensionale oder eine dreidimensionale Darstellung sein.
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Günstigerweise werden die Bewegungsmesswerte in Form von Beschleunigungsmesswerten zweier oder vorzugsweise dreier Beschleunigungssensoren zur Verfügung gestellt.
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Alternativ oder zusätzlich können die Bewegungssensoren auch als Gyroskopsensoren ausgebildet sein, die Kippbewegungen des mobilen Endgerätes um vorzugsweise zwei, besonders bevorzugt drei Achsen ermitteln.
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Das erfindungsgemäße Messgerät kann insbesondere zur Messung der Form der Wirbelsäule in der sagittalen Ebene verwendet werden. Der Klient kann seinen Oberkörper dazu komplett entkleiden. Vorzugsweise werden die palpierbaren (= tastbaren) posterioren Spinae (= hinteren Dornfortsätze) der Wirbelsäule markiert. Ebenso ist es empfehlenswert, eine waagerechte Markierung auf Höhe des S3, des dritten Kreuzbeinwirbels, anzubringen, die direkt über der Rima Ani (= Analfalte) gesetzt wird.
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Es wird geprüft, ob der Rollaufsatz fest am Smartphone fixiert ist. Die Messung der Wirbelsäule beginnt am gut palpierbaren Spinae posterior C7 (= 7. Halswirbel) und endet in Höhe des S3. Die tatsächlichen Spinae können sich insbesondere bei maximaler Inklination (= Vorbeugung) des Oberkörpers gegenüber der Hautmarkierung verschieben. Ein erneutes Palpieren in der Endstellung ist somit empfehlenswert. Erst wenn der Rollaufsatz samt Smartphone in der richtigen Startposition ist, wird dem Messgerät durch ein Drücken auf das Display der Messbeginn angekündigt. Durch das Drücken wird eine Null-Stellung des Smartphones fixiert, gegenüber der die Veränderungen durch Messen der Winkelstellungen beziehungsweise durch Beschleunigungsmessungen ermittelt werden.
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Das Messgerät wird langsam entlang der Wirbelsäulenlinie über den Rücken bis zum S3 geführt. Während der Messung müssen sowohl das Messrad als auch die Abstützfläche ständig Kontakt mit dem Rücken haben. Nur so ist gewährleistet, dass die Kippung des Smartphones der Kippung der Wirbelsäule auf der jeweiligen Höhe entspricht. Erreicht man den S3, wird durch ein erneutes Drücken auf das Display dem Smartphone signalisiert, dass die Messung beendet ist. Dem Display kann eine Darstellung der Wirbelsäulenlinie entnommen werden. Die Daten können aber auch über eine weitere datenleitende Verbindung an einen Rechner übermittelt werden, der die Daten weiter auswertet und eine graphische Darstellung der Wirbelsäule erzeugt.
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In einem anderen Beispiel kann die Wirbelsäule in der frontalen Ebene vermessen werden. Der Ablauf entspricht im Wesentlichen der Messung in der sagittalen Ebene; entscheidend ist hier, das Messgerät nicht zu verdrehen, sondern die Drehung während der Messung genau dem Wirbelsäulenverlauf der Endposition der Lateralflexion (= Seitneigung) anzupassen. Die posterioren Spinae rotieren während der Lateralflexion um einige Grad, sind also schwieriger palpierpar als bei Messung in der Sagittalebene. Während der Messung muss darauf geachtet werden, dass jeglicher Stoff am Rücken, BH-Verschlüsse, T-Shirt, Hemd, usw. das Messergebnis zunehmend ungenau gestalten. Dasselbe gilt für adipöse, stark übergewichtige Menschen, die ein verdicktes Unterhautfettgewebe haben.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in drei Figuren beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 eine Untenansicht eines erfindungsgemäßen Messgerätes mit Smartphone und Rollaufsatz,
- 2 eine Draufsicht des Messgerätes in 1,
- 3 eine Explosionsdarstellung des Rollaufsatzes des Messgerätes in 1.
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Das in 1 dargestellte erfindungsgemäße Messgerät weist zum einen ein handelsübliches mobiles Endgerät in Form eines Smartphones 1 auf. Es kann sich dabei aber auch um ein Tablet oder um ein sonstiges mobiles Endgerät handeln. Das Messgerät weist auch einen Rollaufsatz 2, der temporär an dem Smartphone 1 festgeklemmt bzw. festgesteckt oder anderweitig befestigt werden kann, auf.
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Das in 1 und 2 dargestellte Smartphone 1 umfasst einen integrierten 3-AchsenGyroskopsensor 18, der Kippbewegungen des Smartphones 1 um eine seiner drei Raumachsen registriert.
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Der in 1 dargestellte Rollaufsatz 2 weist eine Halterung 3 auf mit einem ein- und ausschiebbaren Einsatz 4, der eine Wange mit einer Nut 6a aufweist, in die eine Kante des Smartphones 1 beim Schließen der Halterung 3 durch Einschieben des Einsatzs 4 in eine im Rollaufsatz 2 vorgesehene Aussparung aufnehmbar ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Einsatzs 4 ist am Rollaufsatz 2 eine korrespondierender Nut 6b vorgesehen, die eine gegenüberliegende Kante des Smartphones 1 umgreift, und durch Zusammenwirken der beiden Nuten 6a, 6b wird das Smartphone 1 eingespannt.
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Der Rollaufsatz 2 weist ein Messrad 7 auf, das im vorliegenden Beispiel einen Durchmesser von 50 bis 80 mm und eine Breite von 10 bis 15 mm aufweist. Eine umlaufende Abrollfläche des Messrades ist senkrecht zur Drehrichtung plan ausgebildet, wodurch einem Verkippen des Messgerätes um eine Achse, die in Verfahrrichtung V des Messgerätes verläuft, entgegengewirkt wird. Der Rollaufsatz 2 ist in 3 in einer Explosionsdarstellung dargestellt.
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Der Rollaufsatz 2 weist in einer Verfahrrichtung V hinter dem Messrad 7 eine Abstützfläche 8 auf. Die Abstützfläche 8 kann in anderen Ausführungsformen der Erfindung auch als zusätzliches Laufrad ausgebildet sein. Das Messgerät wird so angewendet, dass bei der Messung einer Oberflächenlinie sowohl das Messrad 7 als auch die Abstützfläche 8 auf einer Oberfläche eines Körpers aufliegen, entlang derer die Oberflächenlinie vermessen werden soll. Durch die plane Ausbildung der umlaufenden Auflagefläche des Messrades 7 wird einem Verkippen nach rechts und links zur Verfahrrichtung V entgegengewirkt, und durch die Anordnung der Abstützfläche 8 wird einem Verkippen des Messgerätes um eine Achse senkrecht zur Verfahrrichtung V, also nach vorn und hinten, entgegengegenwirkt. Insgesamt kann das Messgerät damit auf einer Oberfläche entlang einer Linie verfahren werden, und das Messgerät nimmt die dreidimensionale Kontur der Oberflächenlinie exakt auf. In besonderen Ausführungsformen der Erfindung kann an der dem Messrad 7 gegenüberliegenden Seite am Rollaufsatz 2 ein zusätzlicher Griff vorgesehen sein, an dem das Messgerät gehalten werden kann und die Oberflächenlinie entlanggeführt werden kann.
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Der Rollaufsatz 2 weist eine Verschiebewegmesseinrichtung auf. Die Verschiebewegmesseinrichtung misst die vom Rollaufsatz 2 entlang der Oberflächenlinie zurückgelegte Strecke. Dazu kann am Rollaufsatz 2 ein Drehgeber angeordnet sein, der die Anzahl der Umdrehungen und/oder Bruchteile der Umdrehungen des Messrades 7 erfasst. Beispielsweise können an einer seitlichen Wange des Messrades 7 voneinander beabstandet reflektierende Streifen vorgesehen sein, die von einem Laser bestrahlt werden, neben dem ein Sensor 13 angeordnet ist, der reflektierende Strahlen erfasst und so aus der Anzahl der Impulse auf den zurückgelegten Winkelbereich schließen kann.
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In dem Rollaufsatz 2 ist ein Controller 9 vorgesehen, also ein Mikrochip, der die von der Verschiebewegmesseinrichtung erfassten Verschiebewegmesswerte auswertet und vorzugsweise in digitale Daten umwandelt und diese über eine datenübertragende Verbindung vom Rollaufsatz 2 an das Smartphone 1 übermittelt. Die datenübertragende Verbindung kann eine Bluetooth-Verbindung 11 sein, über die Verschiebewegmessdaten vom Rollaufsatz 2 an das Smartphone 1 übermittelt werden. Es kann sich jedoch auch um eine WiFi-, LTE- oder Kabelverbindung handeln.
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Auf das Smartphone 1 ist eine Auswerte-App heruntergeladen, die aus den vom Rollaufsatz übermittelten Verschiebewegmessdaten und den Winkeldaten des 3-Achsen-Gyroskopsensors 18 ein dreidimensionales Profil der durchfahrenen Oberflächenlinie berechnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass zusätzlich zu dem 3-Achsen-Gyroskopsensor Beschleunigungssensoren im Smartphone 1 vorgesehen sind und deren Messdaten ebenfalls der Auswerte-App zugeführt werden, um das dreidimensionale Profil der Oberflächenlinie zu verfeinern.
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Der Controller 9 und die Verschiebewegmesseinrichtung des Rollaufsatzes 2 sind elektrisch betrieben. Dazu ist ein integrierter Akku 12 im Rollaufsatz 2 vorgesehen, der herausnehmbar ist und/oder über einen Netzanschluss 14 geladen werden kann. Es kann auch eine USB-Schnittstelle 16 vorgesehen sein, um den Akku 12 zu laden. Der Ladezustand des Akkus 12 kann über außen am Rollaufsatz 2 angeordnete LED Kontrollleuchten 17 angezeigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Smartphone
- 2
- Rollaufsatz
- 3
- Halterung
- 4
- Einsatz
- 6a
- Nut
- 6b
- korrespondierende Nut
- 7
- Messrad
- 8
- Abstützfläche
- 9
- Controller
- 11
- Bluetooth Verbindung
- 12
- Akku
- 13
- Sensor
- 14
- Netzanschluss
- 16
- USB Schnittstelle
- 17
- LED Kontrollleuchten
- 18
- Gyroskopsensoren
