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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung
der auf einem Bein aufgebrachten Belastung, mit einem Drucksensor,
einer Auswerte- und Anzeigeeinheit sowie einer zwischen beiden wirkenden
Datenverbindung.
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Vorrichtungen
zur Überprüfung und Überwachung
der auf Gliedmaßen
wirkenden Belastungen werden in unterschiedlichen Bereichen benötigt. Dazu
gehören
die Überprüfung oder
Kontrolle der postoperativen Teilbelastungen, beispielsweise nach Beinbrüchen, Teilprothesen-
oder Implantateinsatz, im Bereich der Prothetik zur Verhinderung
von Vermeidungsverhalten, zur Gangkontrolle beispielsweise nach
Schlaganfällen,
bei Sehbehinderungen, Lähmungen
und dergleichen, bei Diabetes als Ersatz für fehlende Sensorik und Schmerzempfinden
sowie beispielsweise bei einem Muskelaufbau durch Belastungstraining.
Darüber
hinaus sind eine Vielzahl von Anwendungsfällen denkbar, beispielsweise
Hüftkorrektur
und dergleichen.
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In
allen genannten Fällen
geht es darum, Überbelastungen
zu vermeiden.
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Aus
der
DE 38 27 999 ist
eine Meßvorrichtung
bekannt, bei welcher über
eine große
Fläche eine
Vielzahl von Sensoren positioniert sind. Diese dienen dazu, die
unterschiedlichen Kräfte
zu erfassen, damit festgestellt werden kann, ob eine betroffene
Person beispielsweise wegen auftretender Schmerzen oder dergleichen
Belastungen zu vermeiden versucht. Eine gattungsgemäße Vorrichtung
ist aus der
DE 41 35 940 bekannt,
bei welcher jedoch die Einstellung eines Druckgrenzwertes kompliziert ist
und dieser insbesondere während
einer Nutzungsperiode nicht variiert werden kann. Die
EP 0 335 467 beschreibt einen Turnschuh,
bei welchem aufgrund austretender Druckkräfte im Sohlenbereich optische
Signale im Schuh erzeugt werden. Vergleichbare Vorrichtungen sind
bekannt aus der GB 2 263 386 und beispielsweise in einem Kinderschuh zur
Abgabe eines akustischen Signals aus der
US-PS 5 402 590 sowie dem DE-GM 79
30 576 und der
US-PS 5 421 107 .
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Keine
der vorbekannten Vorrichtungen ermöglicht einen sinnvollen Einsatz
im medizinisch-/therapeutischen Bereich zur Vermeidung von Überbelastungen.
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Insbesondere
sind keinerlei Vorrichtungen bekannt, die den Ansprüchen an
eine ernsthafte therapeutische oder medizinische Kontrolle genügen. Auch
sind keine Vorrichtungen bekannt, mit denen es möglich ist, Belastungsprofile
einzustellen oder im nachhinein beispielsweise aus therapeutischen Gründen den
Belastungsverlauf zu überprüfen. In Bezug
auf die Genauigkeit und vor allem Reaktionsschnelle erfüllen bekannte
Vorrichtungen die erforderlichen Bedingungen nicht.
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Ausgehend
vom vorbeschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung
der auf einem Bein aufgebrachten Belastung, mit einem Drucksensor,
einer Auswerte- und Anzeigeeinheit sowie einer zwischen beiden wirkenden
Datenverbindung bereitzustellen, welche geeignet ist, für medizinische
bzw. therapeutische Zwecke wirksam Fehl- und Überbelastungen zu signalisieren.
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Zur
technischen Lösung
dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Auswerte- und
Anzeigeeinheit einen Speicher für
wenigstens einen Belastungsgrenzwert sowie eine Steuerung zur Meßwertaufnahme,
einem Vergleich des Meßwertes mit
dem Belastungsgrenzwert und einer Signalabgabe bei Überschreiten
des Belastungsgrenzwertes durch den Meßwert umfaßt.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es nunmehr möglich,
individuell einen Belastungsgrenzwert für die jeweilige Person und
Situation festzulegen und in die Vorrichtung einzuspeichern, so daß, wenn
auf den Belastungssensor ein den Belastungsgrenzwert überschreitender
Druck aufgebracht wird, ein Signal erzeugt wird. Durch diesen Effekt können Überbelastungen
ermittelt werden, so daß sich bei
der betroffenen Person ein Lerneffekt einstellt, der zur Vermeidung
von Überbelastungen führt.
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Der
Belastungssensor wird unter der Fußsohle positioniert, während die
Auswerte- und Anzeigeeinheit
an beliebiger Stelle am Körper,
am Bein, am Gürtel
oder einer anderen geeigneten Position angeordnet werden kann. Die
Datenverbindung zwischen beiden kann ein Kabel oder auch eine drahtlose
Verbindung sein. Im letzteren Fall ist der Sensor noch mit einer
Energiequelle zu versehen.
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Die
Signalisierung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise
akustisch, optisch oder sensorisch. Auch Kombinationen sind möglich. Je
nach Krankheitsprofil der betroffenen Person kann die geeignete
Anzeige festgelegt werden.
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In
vorteilhafter Weise kann die Steuerung mit einer signalen Echtzeit
verarbeitenden Schaltung versehen sein. Hier können geeignete Rechnerchips im
Zusammenwirken mit schnellen Speichern Sofortanzeigen bewirken,
sobald Überlastungen
auftreten.
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Gemäß einem
besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung kann der Belastungsgrenzwert dadurch
erfaßt
und gespeichert werden, daß auf
den Belastungssensor bei eingeschaltetem Gerät der entsprechende Druck ausgeübt und die
Steuerung zur Aufnahme des aktuell gemessenen Druckwertes veranlaßt wird.
Dies ermöglicht,
daß zusätzlich zu den
mechanisch/medizinischen Größen auch
individuelle Faktoren wie Schmerzempfinden und dergleichen berücksichtigt
werden.
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Gemäß einem
weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß ein zeitbezogenes
Belastungsprofil in den vorrichtungsseitigen Speicher eingespeichert
und durch die Steuerung überprüft wird.
Bei vielen Anwendungen kommt es nicht nur darauf an, bestimmte Belastungswerte gänzlich zu
vermeiden, sondern auch darauf, daß bestimmte Belastungen nur
innerhalb von Zeitgrenzen auftreten dürfen, also eine bestimmte vorgegebene Belastung
nicht zu lange auftreten darf. Derartige Belastungsprofile können beispielsweise
von den Medizinern oder Therapeuten auf Rechnern festgelegt und über eine
gemäß einem
vorteilhaften Vorschlag an der Auswerte-/Anzeigeeinheit angeordnete
Computerschnittstelle in das Gerät
eingespielt werden.
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Ein
weiterer vorteilhafter Vorschlag der Erfindung sieht vor, daß das tatsächlich auftretende
Belastungsprofil im Gerät
abrufbar gespeichert wird, zumindest aber Überlastungen hinsichtlich ihres
qualitativen Wertes gespeichert werden. In diesen. Fällen können die
Therapeuten über
die Computerschnittstelle die Werte auslesen und sich gegebenenfalls graphisch über die
Zeit darstellen lassen. Sind nur Überschreitungen der Belastungsgrenzwerte
als reiner Belastungswert gespeichert, hat der Therapeut zumindest
einen Einblick in den Belastungszustand des Beines.
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Mit
der Erfindung wird eine mit geringem wirtschaftlichen Aufwand erstellbare
aber einen großen medizinischen
und therapeutischen Effekt erzielende Vorrichtung vorgeschlagen,
die betroffene Personen bei der Vermeidung von Überlastungen unterstützt und
ihnen ermöglicht,
ein Gefühl
für die
Belastungsgrenzen zu entwickeln.
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Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
anhand der Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine Darstellung eines
Ausführungsbeispiels
für eine
erfindungsgemäße Vorrichtung;
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2 eine vergrößerte Darstellung
des Drucksensors gemäß 1 und
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3 eine vergrößerte Darstellung
der Auswerte-/Anzeigeeinheit gemäß 1.
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In
den Fig. sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Gesamteinheit umfaßt
eine beispielsweise mittels eines nicht gezeigten Clips an einem
Gürtel
oder einem Beinriemen befestigbare Bedien- und Anzeigeeinheit 1,
welche im gezeigten Ausführungsbeispiel
mit einem Kabel 3 mit einer Drucksensoreinheit 2 verbunden
ist.
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Die
Drucksensoreinheit 2 umfaßt ein vorzugsweise elastisches
Trägerelement 4 aus
Silikon oder dergleichen sowie einen Drucksensor 5. Der Drucksensor 5 ist
so in das Trägerelement 4 eingelagert,
daß das
Trägerelement
auftretende Brücke durch
Dämpfung
nicht verfälscht,
bzw. werden die Dämpfungseigenschaften
etwaiger unterlagernder Schichten in einer in der Bedien- und Anzeigeeinheit 1 enthaltenen
Steuereinheit kompensiert.
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Die
Bedien- und Anzeigeeinheit 1 umfaßt ein Gehäuse 12, in welchem
an geeigneter Stelle eine Steckbuchse 7 angeordnet ist.
Eine am Drucksensor 5 ausgebildete Anschlußstelle 6 kann
dann über
ein Kabel 3, dessen Ende mit einem geeigneten Stecker versehen
ist, mit der Bedien- und Anzeigeeinheit verbunden werden.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
sind Tasten 8, 9, 10 und 11 ausgebildet,
welche zur Bedienung vorgesehen sind. So kann beispielsweise beim Aufbringen
eines gewünschten
Druckes auf den Drucksensor 5 durch Drücken einer der Tasten der Druckgrenzwert
erfaßt
und gespeichert werden. Eine der Tasten kann zur Einstellung verschiedener
Modi vorgesehen sein. Eine weitere Taste kann als Ein-/Aus-Taste ausgelegt sein. Über eine
weitere Taste kann beispielsweise der Anzeige- bzw. Signalmodus ausgewählt werden,
beispielsweise ein Vibrationsalarm ein- bzw. ausgeschaltet werden, eine akustische
Signaleinheit zugeschaltet oder abgeschaltet werden und dergleichen.
Optional können Bedienelemente
zur Einstellung von Lautstärken,
Vibrationsintensitäten
und dergleichen vorgesehen sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist eine Standardschnittstelle 13 am Gehäuse 12 angeordnet,
um die Bedien- und Anzeigeeinheit 1 mit einem Computer
zu verbinden. Es handelt sich beispielsweise um eine RS232-Schnittstelle.
Optional können
aber auch Speicherkarten, Speichersticks und dergleichen vorgesehen
sein, die über
entsprechende Einschübe und
Schnittstellen mit der nicht gezeigten Steuereinheit verbunden sind.
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Im
Betrieb wird die Sensoreinheit 2 an einer geeigneten Stelle,
beispielsweise unter einer Fußsohle,
in einem orthopädischen
Schuh, in einem Gips oder dergleichen positioniert. Über das
Kabel 3 wird die Sensoreinheit 2 mit der Anzeige-
und Bedieneinheit verbunden und diese entsprechend eingestellt und
an einer geeigneten Stelle, an einem Gürtel oder dergleichen positioniert.
Bewegt sich nun die Bedienperson, treten entsprechende Drücke auf
und werden von der Steuereinheit ausgewertet. Überschreiten die Drücke vorgespeicherte
Grenzwerte, kann ein Signal abgegeben werden. Darüber hinaus
können Werte
und Zeiten optional gespeichert werden. Über die Nutzungszeit kann der
Grenzwert auf einfache Weise nachgestellt werden.
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Das
beschriebene Ausführungsbeispiel
dient nur der Erläuterung
und ist nicht beschränkend.
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- 1
- Bedien-
und Anzeigeeinheit
- 2
- Drucksensoreinheit
- 3
- Kabel
- 4
- Träger
- 5
- Drucksensor
- 6
- Kabelanschluß
- 7
- Steckbuchse
- 8
- Taste
- 9
- Taste
- 10
- Taste
- 11
- Taste
- 12
- Gehäuse
- 13
- Schnittstelle