DE202004004767U1

DE202004004767U1 - Vorrichtung zum Erfassen und Anzeigen von Belastungen am menschlichen Bein

Info

Publication number: DE202004004767U1
Application number: DE202004004767U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2014-03-27

Abstract

Vorrichtung zum Erfassen und Anzeigen von Belastungen am menschlichen Bein, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Fußbett (1) und einer Laufsohle (8) eines Schuhs oder einer Sandale mindestens ein Kraftaufnehmer (5) vorgesehen ist, welcher mit mindestens einem Signalgeber (35; 38) und mindestens einer Steuereinheit (39) zur Steuerung von Signalwerten verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen und Anzeigen von Belastungen am menschlichen Bein.
Es ist bekannt, dass in Heilung befindliche Verletzungen im Beinbereich nur gering belastet werden dürfen. Wenn der Patient die Erlaubnis für erste Gehversuche erhält, wird ihm in der Regel gesagt, dass zum Beispiel der Bruch nur mit maximal 10 kg belastet werden darf. Bei Knieoperationen wird auch eine höhere Anfangsbelastung zugelassen. Diese kann bis zu 50% des Körpergewichts betragen.
Um dem Patienten ein Gefühl für diese max. Belastung zu geben, wird bisher üblicherweise das betreffende Bein auf eine Personenwaage gestellt. Der Patient soll dann langsam die Belastung steigern, bis die Waage die zulässige Belastung in Kilogramm anzeigt. Diesen Wert soll der Patient sich merken und gefühlsmäßig bei seinen Gehübungen nicht überschreiten. Damit sind die Patienten im allgemeinen überfordert. Um z. B. bei einem Gehgips Ausgleiten zu vermeiden, wird dem Patienten eine rutschfeste Sandale am Fuß befestigt.
Aufgabe
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die mögliche Überlastung des Beins nach einer Verletzung oder Operation zu vermeiden.
Lösung
Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen einem Fußbett und einer Laufsohle eines Schuhs oder einer Sandale mindestens ein Kraftaufnehmer vorgesehen ist, der mit mindestens einem Signalgeber und mindestens einer Steuereinheit zur Steuerung von Signalwerten verbunden ist.
Vorteile
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine beginnende Überlastung des Beins dem Patienten während seiner Gehübungen durch ein Signal, bspw. einen intermittierenden Ton oder ein Vibrationssignal signalisiert wird. Ein Überschreiten der Grenzbelastung erzeugt bspw. einen Dauerton. Der Patient kann dann das Gewicht mehr auf das gesunde Bein verlagern. Die Überlastung des Beins wird vermieden. Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Lastüberwachung bei bspw. heilenden Beinbrüchen, Knie- und Hüftoperationen oder Sehnen- und Bänderrissen dar.
Diese Idee ist verwirklicht in einer intelligenten Sandale bzw. einem intelligenten Schuh. Die Sandale bzw. der Schuh erfasst die Belastung durch mindestens einen in der Sohle vorgesehenen Kraftaufnehmer. Die erfindungsgemäße Gestaltung wirkt somit als Grenzwertbelastungsmelder. Die elektrischen Signale des bzw. der Kraftaufnehmer werden summiert, so dass die Gesamtbelastung erfasst wird. Die so ermittelte, der Belastung proportionale Signalspannung wird der Steuereinheit zugeleitet. Die Steuereinheit dient zur Steuerung von Signalwerten, insbesondere des Grenzwerts der zulässigen Belastung und einem Wert für die Belastung, bei dem die Vorwarnung beginnt. Diese beiden Größen sind vorzugsweise in einem weiten Bereich einstellbar. Ein Schlüsselschalter verhindert bspw. die ungewollte Veränderung der eingestellten Werte. Die eingestellten Werte können mit einer LCD-Anzeige angezeigt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es können bis zu acht Kraftaufnehmer vorgesehen sein, um möglichst genaue Messwerte zu erhalten. Vorzugsweise sind der/die Kraftaufnehmer zwischen zwei Stahlfolien angeordnet. Zwischen den Stahlfolien können mindestens zwei Feder elemente vorgesehen sein, um die seitliche Stabilisierung der Vorrichtung zu verbessern. Der/die Kraftaufnehmer sind vorzugsweise entlang dem Fußbett bzw. der Laufsohle des Schuhs oder der Sandale angeordnet, um eine gleichmäßige Belastungsmessung zu erreichen. Jeder Kraftaufnehmer kann einen Krafteinleiter aufweisen.
Der Signalgeber und die Steuereinheit können in einer Signalisierungseinheit zusammengefasst sein. Die Signalisierungseinheit enthält ferner vorteilhafterweise eine Energiequelle, die den oder die Kraftaufnehmer und die Signalisierungseinheit selbst mit elektrischer Spannung versorgt. Die Signalspannung und die Spannungsversorgung der mit den Kraftaufnehmern ggf. verbundenen elektronischen Bauteile, wie insbesondere Operationsverstärker, sind über ein Verbindungskabel steckbar mit der Signalisierungseinheit verbunden. Grundsätzlich ist auch eine drahtlose Datenübertragung denkbar. Da in Krankenhäusern aber häufig schon Mobiltelefone verboten sind, ist es von Vorteil, eine derartige einfache störungsarme Kabelverbindung zu wählen. Die Signalisierungseinheit enthält insbesondere den akustischen Signalgeber und/oder Vibrationssignalgeber sowie die Einstellglieder für die Vorwarnung und die Einstellglieder für den Grenzwert der zulässigen Belastung. Die Stromversorgung erfolgt bspw. mit vier handelsüblichen NiMH Akkus der Größe AA, die leicht gewechselt und mit einem normalen kostengünstigen Ladegerät wieder aufgeladen werden können. In der Signalisierungseinheit werden dann auch die für die Kraftaufnehmer- und Signalisierungselektronik notwendigen Spannungen erzeugt. Ein Absinken der Akkuspannung unter einen vorgegebenen Wert kann ebenfalls akustisch oder mittels eines Vibrationssignals signalisiert werden. Die Signalisierungseinheit kann bspw. mit einem Klettband am Körper, z. B. am Schienbein, befestigt werden.
Das Verbindungskabel in Form bspw. eines Flachkabels ist vorzugsweise in einen der Befestigungsriemen der Sandale oder des Schuhs integriert. Eine entsprechende Ummantelung vermeidet Beschädigungen im Gebrauch. Die Befestigungsriemen der Sandale oder des Schuhs sind bspw. als Klettband ausgeführt. Das Verbindungskabel ist steckbar. Die gesamte Einheit wird besonders einfach durch Einstecken des Verbindungskabels eingeschaltet.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass im Bereich zwischen dem Fußbett und der Laufsohle mindestens teilweise ein Schaumstoffschicht vorgesehen ist, die dem Schutz der Bauteile und ihrer Abdichtung nach außen dient. Die eingeschäumten elektronischen Bauteile lassen auch die Verwendung der Sandale oder des Schuhs im Freien zu.
Die Form der Sandale oder des Schuhs kann so ausgeführt sein, dass die Sandale oder der Schuh rechts oder links getragen werden kann. In einer Orthopädischen Station sind so nur wenige Größen der Sandale oder des Schuhs notwendig. Eine Anpassung an die Fußform wird bspw. durch ein Gel-Fußbett erreicht. Ausreichend lange Befestigungsriemen ermöglichen auch die Verwendung bei einem Gehgips.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
1 den Aufbau der Sohle einer erfindungsgemäßen Sandale in vergrößerter Darstellung im Schnitt;
2 die Lage der Kraftaufnehmer zur Erfassung der wirksamen Kräfte sowie die Lage von elektronischen Bauteilen zur Übertragung der Kräfte auf die Signalisierungseinheit;
3 die Signalisierungseinheit mit den Einstellgliedern und einer LCD-Anzeige.
1 zeigt den Aufbau der Sohle 100 einer Sandale im Querschnitt. Diese Sohle 100 besteht aus einem Gel-Fußbett 1, einer ersten elastischen Sohleneinlage 2, einer in Längsrichtung elastischen Stahlfolie 3, einer mit der Stahlfolie 3 verbun dene starr/flex-Platine 4, den Kraftaufnehmern 5 mit den Krafteinleitern 6, sowie einer zweiten in Längsrichtung elastischen Stahlfolie 7. Die Krafteinleiter 6 werden von der Stahlfolie 7 betätigt, so dass die Kraftaufnehmer 5 den jeweiligen Messwert der wirkenden Kraft erfassen. Eine profilierte rutschhemmende Laufsohle 8 ist mit der Stahlfolie 7 verklebt. Die Stahlfolie 3 bzw. die Platine 4 und die Stahlfolie 7 sind durch zwei Blattfedern 9 und 10 verbunden, um seitliche Bewegungen innerhalb der Sohle 100 zu verhindern. Der Abstand zwischen den Stahlfolien 3 und 7 ändert sich bei Belastung nur im Millimeterbereich. Der Raum zwischen der Stahlfolie 3 bzw. der Platine 4 und der Stahlfolie 7 ist mit einer geschlossenporigen Schaumstoffschicht 11 ausgeschäumt. Die Schaumstoffschicht 11 bewirkt zugleich die Verklebung der Stahlfolie 3 bzw. der Platine 4 und der Stahlfolie 7, sowie eine Abdichtung elektronischer Bauteile 12 zur Auswertung der Messwerte. Die Härte der Schaumstoffschicht 11 ist so bemessen, dass eine Beeinflussung der Messwerte vermieden wird. Mit der Stahlfolie 7 sind Befestigungsriemen verbunden und als Klettverschlüsse ausgeführt.
2 zeigt die Lage der bis zu acht Kraftaufnehmer 5 im Randbereich der Laufsohle 8 bzw. des Fußbettes 1 sowie die vorzugsweise Anordnung der elektronischen Bauteile 12 auf der Platine 4. Die elektronischen Bauteile 12 sind vorzugsweise SMD-Bauteile. Die Anordnung der Kraftaufnehmer 5 ist so gewählt, dass auch seitliche Bewegungen und das Abrollen des Fußes von der Ferse zur Fußspitze zur Messung der wirkenden Kräfte erfasst werden.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Signalisierungseinheit 30 mit einer elektronischen Steuereinheit 39, die mit den Einstellgliedern 33 für die Vorwarnung und den Einstellgliedern 32 für den Grenzwert elektrisch verbunden ist. Die eingestellten Werte werden mit einer LCD-Anzeige 31 angezeigt. Mit einem Schlüsselschalter 34 wird die gewählte Einstellung gegen ungewolltes Verstellen der eingestellten Werte verriegelt. Der akustische Signalgeber 35 ist abgeschaltet, wenn der Vibrationssignalgeber 38 in den Anschluss 37 eingesteckt ist. Der Stecker 36 stellt die Verbindung mit den Kraftaufnehmern 5 der Sohle 100 her. Wenn der Stecker 36 eingesteckt ist, ist die Vorrichtung aktiv.

Claims

Vorrichtung zum Erfassen und Anzeigen von Belastungen am menschlichen Bein, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Fußbett (1) und einer Laufsohle (8) eines Schuhs oder einer Sandale mindestens ein Kraftaufnehmer (5) vorgesehen ist, welcher mit mindestens einem Signalgeber (35; 38) und mindestens einer Steuereinheit (39) zur Steuerung von Signalwerten verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bis zu acht Kraftaufnehmer (5) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Kraftaufnehmer (5) zwischen zwei Stahlfolien (3, 7) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stahlfolien (3, 7) mindestens zwei Federelemente (9; 10) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Kraftaufnehmer (5) entlang dem Fußbett (1) bzw. der Laufsohle (8) des Schuhs oder der Sandale angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kraftaufnehmer (5) einen Krafteinleiter (6) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalisierungseinheit (30) vorgesehen ist, welche den Signalgeber (35; 38) und die Steuereinheit (39) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierungseinheit (30) ferner eine Energiequelle enthält, die die Kraftaufnehmer (5) und die Signalisierungseinheit (30) mit elektrischer Spannung versorgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber ein akustischer Signalgeber (35) und/oder ein Vibrationssignalgeber (38) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (39) die Einstellglieder (32) für die Vorwarnung und die Einstellglieder (33) für den Grenzwert der zulässigen Belastung umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen dem Fußbett (1) und der Laufsohle (8) mindestens teilweise ein Schaumstoffschicht (11) vorgesehen ist.