DE19804443A1

DE19804443A1 - Load detection arrangement for leg of patient

Info

Publication number: DE19804443A1
Application number: DE1998104443
Authority: DE
Inventors: Rausch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 1999-08-19

Abstract

The arrangement includes at least one pressure sensor arranged under a foot of a patient, which records the load when putting down the foot. The sensor is connected with an arrangement which compares the measured load value with a predetermined load threshold, and which produces a warning signal when reaching or overstepping the load threshold. One pressure sensor is preferably arranged in a heel area of the foot, and further pressure sensor in the bundle area.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erfassen der Bela stung eines Beines eines Patienten, wenn dieser den Fuß auf einen Untergrund aufsetzt.The invention relates to a device for detecting the Bela of a patient's leg when the patient's foot is on puts on a surface.

Nach einem Beinbruch oder beispielsweise dem Ersetzen eines Hüftgelenks durch künstliches Gelenk darf eine zeitlang das zugehörige Bein beim Gehen nicht voll belastet werden, sondern es ist je nach Art des Schadens, Alter und Körpergewicht des Patienten etc. eine bestimmte Maximalbelastung vorgegeben, die unbedingt einzuhalten ist, wenn die Gefahr eines erneuten kör perlichen Schadens und eine Beeinträchtigung des Heilungsprozes ses vermieden werden soll. Die beiden oben genannten Schäden sind dabei nur beispielhaft genannt, da häufig auch bei Knie verletzungen oder z. B. nach Operationen an der Wirbelsäule ein Patient während des Heilungsprozesses vorübergehend ein Bein oder beide Beine nur einer vorgegebenen Maximalbelastung aus setzen darf. Den übrigen Teil des Körpergewichts nehmen dann beim Gehen mit ein oder zwei Gehstöcken Arme und Schultern des Patienten auf. After a broken leg or, for example, the replacement of one Hip joint through artificial joint may do that for a while associated leg are not fully loaded when walking, but It depends on the type of damage, age and body weight of the Patients etc. specified a certain maximum load that must be observed if there is a risk of re-licensing physical damage and an impairment of the healing process this should be avoided. The two damage mentioned above are only mentioned as examples, since often also with knees injuries or e.g. B. after operations on the spine Patient temporarily one leg during the healing process or both legs only a predetermined maximum load may put. Then take the rest of the body weight when walking with one or two walking sticks arms and shoulders of the Patient on.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel eines Beinbruchs erläutert. Während des Heilungsprozesses darf das teilweise mit Gips oder einer Kunststoffschale umgebende Bein des Patienten beim Aufsetzen des Fußes beispielsweise nur 25 kp auf den Un tergrund übertragen, so daß der überwiegende Teil des Körperge wichts beim Laufen von den Gehstöcken aufgenommen werden muß. Die Anweisung, das sein mit maximal 25 kp zu belasten, ist für einen Patienten aber nur schwer einhaltbar, da er keinerlei An haltspunkt dafür hat, wann diese Belastung erreicht ist. Ein vorsichtiger Patient wird daher nahezu sein gesamtes Körperge wicht mit den Gehstöcken auffangen, was seinen Bewegungsbereich erheblich einschränkt, da diese ungewohnte Art der Fortbewegung sehr kraftraubend ist.The invention is described below using the example of a broken leg explained. During the healing process, this is partly allowed Plaster or a plastic shell surrounding the patient's leg when placing the foot, for example, only 25 kp on the Un transmitted background, so that the predominant part of the body weight must be absorbed by the walking sticks while running. The instruction to load the be with a maximum of 25 kp is for but a patient is difficult to keep because he has no stop point when this load is reached. A careful patient therefore becomes almost his entire body important with the walking sticks to catch up on his range of motion severely limits this unusual way of getting around is very exhausting.

Andererseits kann es leicht geschehen, daß die vorgegebene Grenzbelastung erheblich überschritten wird, was zu schweren Schäden bis hin zu einem neuen Bruch führen kann.On the other hand, it can easily happen that the given Limit load is exceeded significantly, which is too serious Damage can lead to a new break.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr von körperlichen Schäden durch Überbelastung eines Fußes oder Beines eines Rekonvaleszenten erheblich zu verringern.The present invention is based on the object Danger of physical damage from overloading a foot or leg of a convalescent.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of Pa claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention result from the Subclaims.

Die Erfindung sieht vor, daß unter dem Fuß des Benutzers wenig stens ein Druck- oder Kraftsensor angeordnet ist, der beim Auf setzen des Fußes auf den Untergrund belastet wird und der mit einer Einrichtung verbunden ist, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenzbelastung ein Warnsignal abgibt. Dabei kann ja nach Ausgestaltung eines den Fuß umgebenden Schuhs, Gipsschale, Kunststoffschale etc. vorgesehen sein, daß unter diesen zwei oder gegebenenfalls mehrere Drucksensoren angeordnet sind, die gleichzeitig oder nacheinander auf den Boden aufgesetzt werden und damit mit einer zugehörigen Kraft bzw. einem zugehörigen Druck belastet werden. Der Drucksensor oder die Drucksensoren haben dabei bevorzugt eine flache Dosenform und eine geringe Höhe von beispielsweise 3 mm, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist.The invention provides that little under the foot of the user least a pressure or force sensor is arranged, which when opening put the foot on the ground and the with is connected to a facility that when a gives a warning signal given the predetermined limit load. Yes, it can after designing a shoe, plaster shell surrounding the foot, Plastic tray etc. can be provided that among these two or optionally a plurality of pressure sensors are arranged, which placed on the floor at the same time or one after the other and thus with an associated force or an associated Pressure. The pressure sensor or the pressure sensors preferably have a flat can shape and a small one Height of 3 mm, for example, without the invention thereon is limited.

Die Drucksensoren oder Kraftsensoren können dabei rein mecha nisch arbeiten und auch auf mechanischem Wege ein beispielsweise akustisches Warnsignal hervorrufen. Bevorzugt ist jedoch, daß das Erfassungs- und Warnsystem elektronisch arbeitet, so daß der Drucksensor/die Drucksensoren mit einer Stromquelle in Form von Batterien oder einem Akkumulator in Verbindung stehen, wobei diese Stromquelle zweckmäßigerweise in einem kleinen Gehäuse untergebracht ist, das an geeigneter Stelle beispielsweise außen an einem Gipsfuß etc. befestigt wird.The pressure sensors or force sensors can be purely mecha work niche and also mechanically, for example cause acoustic warning signal. However, it is preferred that the detection and warning system works electronically so that the Pressure sensor / the pressure sensors with a power source in the form of Batteries or an accumulator are connected, whereby this power source conveniently in a small housing is housed in a suitable place, for example outside attached to a plaster base, etc.

Die erfindungsgemäße Erfassungs- und Warneinrichtung ist - wenn sie elektrisch arbeitet - ferner mit einer Steuerplatinen ver sehen, die ebenfalls in dem Gehäuse angeordnet sein kann, die die Stromquelle enthält.The detection and warning device according to the invention is - if it works electrically - also with a control board ver see, which can also be arranged in the housing, the contains the power source.

Weiter wird vorgeschlagen, daß in dem Falle, daß zwei oder mehr Drucksensoren angeordnet sind, die gleichzeitig auftretenden Belastungswerte aller Drucksensoren eines Fußes addiert und die daraus resultierende Gesamtbelastung daraufhin abgefragt wird, ob die vorgegebene, Grenzbelastung erreicht bzw. überschritten ist, woraufhin dann gegebenenfalls das Warnsignal abgegeben wird. Die entsprechende Verarbeitung der von den Drucksensoren erfaßten Meßwerte ist mit einer entsprechend gestalteten Steuer platine und einem Mikroprozessor problemlos zu verwirklichen. It is further proposed that in the event that two or more Pressure sensors are arranged that occur simultaneously Load values of all pressure sensors of a foot are added and the the resulting total load is then queried, whether the specified limit load is reached or exceeded , whereupon the warning signal may then be emitted becomes. The corresponding processing of the pressure sensors recorded measured values is with a correspondingly designed tax circuit board and a microprocessor to realize easily.

Weiter wird mit Vorteil vorgeschlagen, daß die Grenzbelastung der erfindungsgemäßen Erfassungs- und Warneinrichtung einstell bar ist, wobei diese Einstellbarkeit bevorzugt stufenlos ermög licht sein soll. Hierzu kann beispielsweise in dem Gehäuse, in dem sich die Steuerplatine und die Stromquelle befinden, ein Einstellknopf mit einer zugehörigen Skala vorgesehen sein, auf der die Grenzkräfte bzw. Grenzbelastungen angegeben sind, auf die mittels des Einstellknopfs, beispielsweise eines Drehkropfs, die Einrichtung einstellbar ist. Die Einstellbarkeit der Grenz belastung hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Erfassungs- und Kontrolleinrichtung von einer Vielzahl von Rekonvaleszenten benutzbar ist, die je nach Schaden, Körpergewicht, Alter etc. während ihres Heilungsprozesses - oder in manchen Fällen dauer haft - die Maximalbelastung eines Beines oder beider Beine auf einen individuell vorgegebenen Maximalwert beschränken müssen.It is also advantageously proposed that the limit load the detection and warning device according to the invention is bar, this adjustability preferably enables continuously should be light. For this purpose, for example, in the housing which is the control board and the power source Adjustment knob with an associated scale can be provided on of the limit forces or limit loads are given by means of the adjusting knob, for example a rotary knob, the device is adjustable. The adjustability of the limit load has the advantage that the detection according to the invention and control device from a variety of convalescents can be used depending on the damage, body weight, age etc. during their healing process - or in some cases lasting arrested - the maximum load on one leg or both legs limit an individually specified maximum value.

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, den Drucksensor/die Drucksen soren unter dem Fuß eines Benutzer anzubringen. Beispielsweise können diese teilweise in die Sohle eines Schuhs eingelassen sein, wobei hier bevorzugt ist, daß sich ein Drucksensor im Bereich der Ferse und ein weiterer im Ballenbereich befindet, da ein Schuh im allgemeinen nicht flach aufgesetzt wird, sondern von der Ferse zum Ballen abrollt. Hierbei werden - wie oben erwähnt - die gleichzeitig auftretenden Belastungen (bzw. Kräf te) der Druck- oder Kraftsensoren addiert, wenn die Belastung des Beines, der Hüfte etc. auf einen Maximalwert beschränkt werden soll. In speziell gelagerten Einzelfällen kann aber auch vorgesehen sein, daß z. B. die Belastung des Ballenbereichs auf einen vorgegebenen Grenzwert beschränkt sein soll, weshalb natürlich auch jeder einzelne Sensor auf das Erreichen bzw. Überschreiten einer zugehörigen Maximalbelastung abzufragen ist. There are numerous ways of using the pressure sensor / sockets sensors under the foot of a user. For example can partially be embedded in the sole of a shoe be, here it is preferred that a pressure sensor in the Area of the heel and another located in the ball area since a shoe is generally not placed flat, but rolls from the heel to the ball of the foot. Here - as above mentioned - the simultaneously occurring loads (or Kräf te) the pressure or force sensors added when the load of the leg, hip, etc. is limited to a maximum value shall be. In special cases, it can also be provided that z. B. the load on the bale area a predetermined limit should be limited, which is why of course, every single sensor on reaching or If an associated maximum load is exceeded, it must be queried.

Der Drucksensor oder die Drucksensoren können beispielsweise auch an einer starren Schale an einem Gurt oder dergleichen Träger befestigt und beispielsweise teilweise in diese einge lassen oder eingebettet sein und unter einem Schuh, Gipsfuß etc. befestigt, beispielsweise daran festgeschnallt werden. Dies kann auf jede zweckmäßige Weise geschehen, wobei sicherzustellen ist, daß beim Aufsetzen des Fußes auf einen Untergrund die dabei auf den Boden übertragene Kraft bzw. Belastung von dem Drucksensor erfaßt wird. Hierzu kann auch vorgesehen sein, daß sich der Drucksensor oder die Drucksensoren beispielsweise zwischen der Sohle eines Schuhs (oder der Schale eines starren Schutzver bandes etc.) und einer weiteren Sohle, Schale etc. befindet/ befinden, wobei die äußere Schale, Sohle etc. auf den Boden aufgesetzt wird. Dabei können sich die Drucksensoren an geeigne ten Stellen innerhalb eines mehrschichtigen Sohlenaufbaus oder Schalenaufbaus befinden. Wesentlich ist, daß sie die Kraft bzw. das Gewicht erfassen, mit dem der Benutzer auftritt.The pressure sensor or the pressure sensors can for example also on a rigid shell on a belt or the like Carrier attached and, for example, partially inserted into this leave or be embedded and under a shoe, plaster foot etc. attached, for example strapped to it. This can done in any appropriate manner, ensuring that: that when placing the foot on a surface, the the force transmitted from the pressure sensor is detected. For this purpose it can also be provided that the Pressure sensor or the pressure sensors for example between the Sole of a shoe (or the shell of a rigid protective cover bandes etc.) and another sole, shell etc. / with the outer shell, sole, etc. on the floor is put on. The pressure sensors can be suitable locations within a multi-layer sole structure or Shell structure. It is essential that the strength or record the weight with which the user appears.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann an geeigneter Stelle auch ein Display angeordnet sein, auf dem die jeweilige Belastung angezeigt wird. Dieses Display kann sich beispiels weise auf der Oberseite des Schuhs, Gipsfußes etc. befinden oder an dem Gehäuse, das bevorzugt die Stromquelle, Steuerplatine und die Einstelleinrichtung für die Maximalbelastung sowie die Quelle des Warnsignals enthält. Natürlich kann anstelle eines akustischen Warnsignals oder zusätzlich ein optisches Warnsi gnal, z. B. durch Erleuchten einer Diode vorgesehen sein, wobei das optische Warnsignal auf dem Display erscheinen kann. According to a further proposal of the invention can be more appropriate Place a display on which the respective Load is displayed. This display can, for example on the top of the shoe, plaster foot, etc. or on the housing, which preferably the power source, control board and the setting device for the maximum load and the Contains source of the warning signal. Of course, instead of one acoustic warning signal or an additional visual warning gnal, e.g. B. be provided by illuminating a diode, wherein the visual warning signal can appear on the display.

Das erfindungsgemäße Belastungserfassungssystem ermöglicht seinem Benutzer bei jedem Schritt oder auch im Stand eine stän dige Kontrolle der Belastung eines Fußes oder Beines, so daß er bei Überbelastung sofort reagieren und die für ihn gefährliche Überbelastung abstellen kann. Die Erfassungseinrichtung ermög licht es, die zulässige Belastung bis zum Grenzwert auszuschöp fen, so daß das Bein im zulässigen Umfang belastet und damit trainiert wird, was häufig medizinisch erwünscht ist. Durch Belastung des Beines bis zum Grenzbereich der maximal zulässigen Belastung werden zudem die Arme des Benutzers entlastet, die das restliche Körpergewicht über Gehstöcke übernehmen.The load detection system according to the invention enables a stand at every step or even when standing control of the load on a foot or leg so that it react immediately when overloaded and dangerous for him Overload can turn off. The detection device enables it is easy to exhaust the permissible load up to the limit fen, so that the leg is loaded to the extent permitted and thus is trained, which is often medically desirable. By Load on the leg up to the limit of the maximum permissible Stress is also relieved of the user's arms, which the Take over the remaining body weight via walking sticks.

Die beigefügte Zeichnung zeigt auf rein schematische Weise einen Schuh oder dergleichen, in dessen Fersenbereich und Ballenbe reich je eine Druck- oder Kraftmeßzelle so eingelassen ist, daß die von dem Schuh auf den Untergrund übertragenen Kräfte von den Druck- oder Kraftmeßzellen erfaßt werden. Hierbei schließen die Druck- oder Kraftmeßzellen natürlich nicht bündig mit den umge benden Sohlenbereichen ab, sondern stehen beispielsweise soweit über, daß sie die gesamten Belastungen aufnehmen. In der Praxis dürfte es zweckmäßig sein, die Druck- oder Kraftmeßzellen nicht direkt auf dem Boden aufzusetzen, sondern beispielsweise zwi schen auf den Boden aufzusetzende, beispielsweise über die umgebenden Sohlenbereiche überstehende Druckstücke und einer starren Gegenplatte anzuordnen. Die Meßzellen können sich auch unter einer Einlegesohle oder -schale eines Schuhs oder der gleichen befinden, also innerhalb des Schuhs, einer Fußschale etc. Wesentlich ist dabei, daß die beim Aufsetzen auf den Boden auftretenden Kräfte von den Meßzellen erfaßt, ausgewertet und mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen werden.The attached drawing shows one in a purely schematic way Shoe or the like, in the heel area and ball heel rich a pressure or load cell is embedded so that the forces transmitted from the shoe to the ground by the Pressure or load cells are detected. Here close the Pressure or force measuring cells naturally not flush with the other from the sole areas, but are as far as possible about that they absorb all the burdens. In practice it should be appropriate, the pressure or load cells not to sit directly on the floor, but for example between to be placed on the floor, for example over the surrounding sole areas protruding pressure pieces and one to arrange rigid counter plate. The measuring cells can also under an insole or shell of a shoe or the same, that is, inside the shoe, a foot shell etc. It is essential that when placing on the floor occurring forces detected, evaluated and are compared with a predetermined limit.

Claims

1. A device for detecting the load on a leg of a patient when putting on the associated foot, characterized in that at least one pressure sensor is arranged under the foot, which detects the load occurring when the foot is put on and is connected to a device which measures the measured Bela compares the value with a specified limit load and generates a warning signal when the limit load is reached or exceeded.

2. Device according to claim 1, characterized in that a pressure sensor in the area of the heel of the foot and another pressure sensor in the ball area of the Are arranged foot.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that one device the simultaneously recorded load measurements of all pressure sensors of a foot added and a signal indicating the total load to the ver forwarded with the maximum limit load.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the limit load is adjustable.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that when the limit Bela an acoustic warning signal is emitted.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the respective load on a Display appears.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one pressure sensor partially embedded in the sole of a shoe or the like is.

8. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one pressure sensor a carrier is attached with which the pressure sensor under the Can be fastened on foot or under a shoe.

9. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one pressure sensor is arranged between rigid elements, one of which is on the ground is put on.