DE3048296A1 - Measuring instrument for coordination of hand movement - uses moving point is followed with pen including accelerometer - Google Patents

Measuring instrument for coordination of hand movement - uses moving point is followed with pen including accelerometer

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state

Abstract

The instrument measures the degree of coordination of hand and arm movement. This is achieved by the display of a moving point on a screen being followed by the patient with a hand held pen which includes a accelerometer. A carrier (9) with light emitting diode (10) may be moved anywhere within a frame (5) which is covered with a translucent screen (15). A coded grid pattern (16) generates data in the pen (20) which is guided by the patient's hand as he attempts the follow the moving light point (17). The data is processed in a processing unit (4) to give the required information.

Description

Meßgerät zur Messung und Analyse der scnsornotorischen Kontrolle vonMeasuring device for the measurement and analysis of the motor control of

Armzielbewegungen und Handfeinmotorik Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßgerät zur Messung und Analyse der sensomotorischen Kontrolle von Armzielbewegungen und Handfeinmotorik bestehend aus einem Darstellungsgerät zur Abbildung eines Zielpunktes und einem zur Verfolgung des Zielpunktes dienenden Tasters.Arm targeting movements and fine hand motor skills The invention relates to a measuring device for measuring and analyzing the sensorimotor control of arm target movements and fine motor skills consisting of a display device for mapping a target point and a button used to track the target point.

Zur Messung und Analyse der sensomotorischen Kontrolle von Armzielbewegungen und Handfeinmotorik ist es wünschenswert, Meßgeräte zu benutzen.For measuring and analyzing the sensorimotor control of arm target movements and fine motor skills, it is desirable to use measuring instruments.

Meßgeräte haben den Vorteil, nachprülbare Ergebnisse zu liefern und führen daher zu zuverlässigen Aussagen. Solche Messungen können vorgenommen werden, um Vergleichsergebnisse zu erhalten zwischen gesunden und in der Motorik gestörten Menschen oder zwischen dem Verhalten ein und derselben Testperson in unterschiedlicher Umgebung, z. B. auf der Erde oder im Weltraum.Measuring devices have the advantage of delivering and verifiable results therefore lead to reliable statements. Such measurements can be made in order to obtain comparative results between healthy and motor skills impaired People or between the behavior of one and the same test person in different Environment, e.g. B. on earth or in space.

In der Datenverarbeitung ist es bekannt, Sichtgeräte zur Darstellung verschiedenster Daten oder Formen zu benutzen. Hierbei ist es auch üblich, mit Hilfe eines Tasters, und zwar eines sogenannten Lichtgriffels, Änderungen der Daten bzw. Formen zu bewirken und diese Änderungen auf dem Lichtschirm anzuzeigen. Zur Messung und Analyse der sensomotorischen Kontrolle von Armzielbewegungen und Handfeinmotorik sind solche Geräte nicht genau und vielseitig genug.In data processing it is known to use display devices for representation to use various data or forms. Here it is also common practice with help a button, namely a so-called light pen, changes to the data or To effect shapes and display these changes on the light screen. For measurement and analysis of the sensorimotor control of arm target movements and hand fine motor skills such devices are not accurate and versatile enough.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Darstellunysgerät zur Abbildung und Verfolgung eines Zielpunktes mit einem Taster vorzusehen, das sich als Meßgerät zur Messung und Analyse der sensomotorischen Kontrolle von Armzielbewegungen und Handfeinmotorik eignet. Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Darstellungsgerät aus einem hinter einer Projektionsfläche angeordneten, von einer Steuerstufe in zwei Achsen steuerbaren und eine Lichtquelle tragenden Schlittensystem besteht und daß die Signale des dem Lichtpunkt nach für baren Tasters einer Meßelektronik zur Auswertung zugeleitet sind.The invention is therefore based on the object of a display unit to provide for mapping and tracking of a target point with a button that as a measuring device for measuring and analyzing the sensorimotor control arm target movements and hand fine motor skills. According to the invention this is The object is achieved in that the display device consists of a behind a projection surface arranged, controllable by a control stage in two axes and a light source supporting carriage system and that the signals of the light point for ble button are fed to a measuring electronics for evaluation.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further developments and advantageous embodiments of the invention are to be found in the subclaims.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of the accompanying drawing.

Die Abbildung zeigt ein Meßgerät in Explosionsdarstellung, bestehend aus einer Reizmechanik 1, einer Nachführmechanik 2 sowie einer Steuerstufe 3 und einer Meßelektronik 4. Die Reizmechanik 1 besteht aus einem rechteckigen Rahmen 5 und einer innerhalb des Rahmens 5 positionierbaren Querschiene 6. Der Rahmen 5 ist aus zwei Längsführungsschienen 7 und zwei Querführungsschienen 8 aufgebaut und mit einer Anschlußbuchse 11 zur Verbindung mit der Steuerfstufe 3 versehen. In den Längsführungsschienen 7 können z. B. Spindeln oder ein Seilzug vorgesehen sein, welche eine parallele Verstellung der Querschiene 6 erlauben. Die Querschiene 6 trägt einen auf ihr verschiebbaren Laufwagen 9, auf dem eine Lichtquelle lo, z. B. eine Leuchtdiode, mit entsprechender Optik angeordnet ist. Durch Ansteuerung der nicht dargestellten Antriebsglieder kann der Laufwagen 9 und damit die Lichtquelle 1o in jede Position innerhalb des Rahmens 5 bewegt werden. Hierzu besteht eine Kabelverbindung 12 von der Steuerstufe 3 zur Anschlußbuchse 11 des Rahmens 5.The figure shows a measuring device in an exploded view, consisting of from a stimulus mechanism 1, a tracking mechanism 2 and a control stage 3 and a measuring electronics 4. The stimulus mechanism 1 consists of a rectangular frame 5 and a transverse rail 6 that can be positioned within the frame 5. The frame 5 is composed of two longitudinal guide rails 7 and two transverse guide rails 8 and provided with a connection socket 11 for connection to the control stage 3. In the Longitudinal guide rails 7 can, for. B. spindles or a cable pull can be provided, which allow a parallel adjustment of the cross rail 6. The cross rail 6 carries a sliding carriage 9 on it, on which a light source lo, z. B. a light emitting diode is arranged with appropriate optics. By control the drive elements, not shown, can be the carriage 9 and thus the light source 1o can be moved into any position within the frame 5. There is a cable connection for this 12 from the control stage 3 to the connection socket 11 of the frame 5.

Dem Rahmen 5 ist eine Projektionsfläche 15, z. B. aus halbdurchsichtigem Glas oder Teflon, zugeordnet. Diese Projektionsfläche 15 ist der Größe des Rahmens 5 angepaßt und mit Rasterlinien 16 unterschiedlicher Kodierulg in den zwei Achsen versehen. Ein Taster 20, in dem ein Beschleunigungsmeßgeber vorgesehen ist, liefert daher bei der Verfolgung des durch die Lichtquelle lo auf der Mattscheibe 15 hervorgerufenen Zielpunktes 17 ein Beschleunigungssignal, das über ein Verbindungskabel 21 zu der Meßelektronik 4 gelangt und dort zu einem Geschwindigkeits- bzw. Positionssignal verarbeitet wird. Anstatt eines Beschleunigungsmeßgebers kann der Taster 20 einen Meßgeber enthalten, der bei der Verfolgung des Zielpunktes 17 durch die Rasterlinien 16 beeinflußt wird. Durch Zählen und Verarbeiten der hierbei ausgelösten Rasterimpulse kann die jeweilige Nachführgeschwindigkeit bzw. Position in der Meßelektronik 4 ermittelt werden. In der Meßelektronik 4 sind zur Verarbeitung der zugeführten Signale entsprechende Schaltstufen wie Integratoren, Verstärker, Filter, Zähler usw. vorgesehen.The frame 5 is a projection surface 15, for. B. from semi-transparent Glass or Teflon. This projection surface 15 is the size of the frame 5 adapted and with grid lines 16 different coding in the two axes Mistake. A button 20, in which an accelerometer is provided, supplies therefore when following the effect caused by the light source lo on the focusing screen 15 Target point 17 an acceleration signal transmitted via a connecting cable 21 reaches the measuring electronics 4 and there a speed or position signal is processed. Instead of an accelerometer, the button 20 can have a Encoder included, when tracking the target point 17 through the grid lines 16 is affected. By counting and processing the raster pulses triggered in this way the respective tracking speed or position in the measuring electronics 4 be determined. In the measuring electronics 4 are for processing the supplied signals corresponding switching stages such as integrators, amplifiers, filters, counters, etc. are provided.

Neben der Direktnachführung des von der Lichtquelle lo auf der Projektionsfläche 15 hervorgerufenen Zielpunktes 17 kann hierfür wahlweise auch ein Schlittensystem, wie weiterhin dargestellt, benutzt werden. Dieses Schlittensystem besteht ebenfalls aus einem Rahmen 25, welcher eine positionierbare Querschiene 26 aufweist. Der Rahmen 25 ist aus zwei Längsführungsschienen 27 und zwei Querführungsschienen 28 aufgebaut und mit einer Regelstufe 29 versehen, von der eine Kabelverbindung 30 zur Steuerstufe 3 besteht. Die Ouerschiene 26 trägt einen Laufwagen 31, in dem eine Aufnahmebuchse für einen Taster 32 vorgesehen ist. Der Taster 32 ist bei dieser Ausführungsform auf seiner Rückseite mit einer optischen Anzeige 33, z. B. mit einem Zielkreüz, versehen, welches zur visuellen Kontrolle der Position dient. Im Taster 32 sind in diesem Fall Kraftmeßgeber vorgesehen, deren Ausgangssignale über ein Verbindungskabel 34 zur Meßelektronik 4 gelangen. Neben diesen Meßgebern sind in der Ouerschiene 26 und dem Laufwagen 31 Beschleunigungsmeßgeber vorgesehen, deren Signale ebenfalls der Meßelektronik zugeführt werden. Die Position kann hierbei mit am Schlittensystem vorgesehenen Potentiometern abgegriffen werden.In addition to the direct tracking of the light source lo on the projection surface 15 caused target point 17 can optionally also be a slide system, as shown below. This sled system also exists from a frame 25 which has a positionable cross rail 26. The frame 25 is made up of two longitudinal guide rails 27 and two transverse guide rails 28 and provided with a control stage 29, from which a cable connection 30 to the control stage 3 exists. The Ouerschiene 26 carries a carriage 31 in which a receiving socket for a button 32 is provided. The button 32 is in this embodiment on its back with an optical display 33, e.g. B. with a target cross, provided, which is used for visual control of the position. In button 32 are in this case force transducers are provided, their output signals via a connecting cable 34 reach the measuring electronics 4. In addition to these encoders are in the Ouerschiene 26 and the carriage 31 accelerometers are provided, their signals as well are fed to the measuring electronics. The position can also be on the slide system provided potentiometers can be tapped.

Bei dieser Ausführungsform sind der Querschiene 26 und dem Laufwagen 31 Servoantriebe zugeordnet, welche über die Regelstufe 29 in Abhängigkeit der Signale der im Taster 32 vorgesehnen Kraftmeßgeber praktisch trägheitslos der Hand einer Testperson nachgeführt werden. Sowohl bei der Direktnachführung als auch bei der Nach führ ung mit Hilfe des Schlitten- systems kann die jeweilige Ablage zum Lichtpunkt 17 in der Meßelektronik 4 ermittelt werden. Bei der Direktnachführung ist die Spitze des Tasters 20 abgerundet und aus einem WerA-stoff geringer Gleitreibung horgestellt, so daß hierdurch nachteilige Wirkungen auf das Meßergebnis nicht zu befürchten sind. Es ist daher mit Hilfe des erfindungsgemäßen Meßgerätes möglich, exakte Meßergebnisse hichsichtlich der Reaktion von Testpersonen zu erhalten. Die jeweils vom Zielpunkt auf der Projektionsfläche abzubildenden Funktionen, wie z. B. Sinuskurve, Sägezahnkurve, Impulsform usw. können mit Hilfe eines in der Steuerstufe 3 vorgesehenen programmierbaren Mikroprozessors eingestellt werden.In this embodiment, the cross rail 26 and the carriage 31 servo drives are assigned, which are controlled via control stage 29 depending on the signals the force transducer provided in the button 32 practically inertia of the hand of one Test person are tracked. Both with direct tracking and with the Follow-up with the aid of the slide systems can use the respective Storage to the light point 17 in the measuring electronics 4 can be determined. With direct tracking the tip of the button 20 is rounded and made of a material with low sliding friction hired, so that this does not have adverse effects on the measurement result are feared. It is therefore possible with the aid of the measuring device according to the invention to obtain exact measurement results with regard to the reaction of test subjects. the Functions to be mapped from the target point on the projection surface, such as B. sine wave, sawtooth wave, pulse shape etc. can be done with the help of one in the control stage 3 provided programmable microprocessor can be set.

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Claims (11)

PA TENTANSPR UCHE Meßgerät zur Messung und Analyse der sensomotorischen Kontrolle von Armzielbewegungen und Handfeinmotorik bestehend aus einem Darstellungegerät zur Abbildung eine Zielpunktes und einem zur Verfolgung des Zielpunktes dienenden Taster, dadurch gekennzeichnet, daß das Darstellungsgerät aus einem hinter einer Projektionsfläche (15) angeordneten, von einer Steuerstufe (3) in zwei Achsen steuerbaren und eine Lichtquelle (lo) tragenden Schlittensystem (6, 9) besteht und daß die Signale des dem Lichtpunkt (17) nach geführten Tasters (20, 32) einer Meßelektronik (4) zur Auswertung zugeleitet sind PA TENTANSPR UCHE Measuring device for measuring and analyzing the sensorimotor Control of arm target movements and hand fine motor skills consisting of a display device for mapping a target point and one serving to track the target point Button, characterized that the display device from one behind one Projection surface (15) arranged, controllable in two axes by a control stage (3) and a light source (lo) carrying carriage system (6, 9) and that the signals of the pushbutton (20, 32) of a measuring electronics (4) guided by the light point (17) are forwarded for evaluation 2) Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (lo) aus einer Leuchtdiode mit entsptechender Optik besteht 2) measuring device according to claim 1, characterized in that that the light source (lo) consists of a light-emitting diode with corresponding optics 3) Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsfläche (15> aus einem halbdurchsichtigen Material besteht 3) Measuring device according to Claim 1 or 2, characterized in that the projection surface (15> consists of a semi-transparent material 4) Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsfläche (15) in den beiden Achsen Rasterlinien (16) verschiedener Kodierung aufweist, die beim Abtasten im Taster (20) Rasterimpulse auslösen, welche nach Übertragung zur Meßelektronik (4) durch Zählen und Verarbeiten ein Positionssignal, Geschwindigkeitssignal und ein Eeschleuni gungssi gnal ergeben.4) measuring device according to one of the Claims 1 to 3, characterized in that the projection surface (15) in the has both axes grid lines (16) of different coding that when scanning trigger raster pulses in the button (20), which after transmission to the measuring electronics (4) by counting and processing a position signal, speed signal and result in an acceleration signal. 5) Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (20) einen Beschleunigungsmeßgeber enthält, dessen Ausgangssignal in der Meßelektronik (4) mit Hilfe von Integratoren und Filtern zu einem Geschwindigkeits- bzw. Positionssignal verarbeitet ist.5) measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the button (20) contains an accelerometer whose output signal in the measuring electronics (4) with the help of integrators and filters to a speed or position signal is processed. 6) Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe (3) einen programmierbaren Mikroprozessor enthält zur Einstellung bestimmter von der Lichtquelle (lo) auf der Projektionsfläche (15) abzubildender Funktionen.6) measuring device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the control stage (3) contains a programmable microprocessor for setting certain of the light source (lo) on the projection surface (15) to be mapped Functions. 7) Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Tasters (20) zur Reibungsminderung abgerundet ist.7) measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the tip of the button (20) is rounded to reduce friction. 8> Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Tasters (20) aus einem Werkstoff geringer Gleitreibung besteht.8> Measuring device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that that the tip of the button (20) consists of a material with low sliding friction. 91 Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Projektionsfläche (15) ein Zwei-Achsen-Schlittensystem (26, 31) angeordnet ist mit einem Laufwagen (31) und einer darin vorgesehenen Aufnahmebüchse für den auf seiner Rückseite eine optische Anzeige (34) zur Positionskontrolle aufweisenden Taster (32) und daß der Laufwagen (31) ein Zwei-Achsen-Meßgeber zur Beschleunigungsmessung und das Schlittensystem Zwei-Achsen-Meßgeber zur Positionsmessung aufweist.91 Measuring device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that that a two-axis slide system (26, 31) is arranged in front of the projection surface (15) is with a carriage (31) and a receiving sleeve provided therein for the having an optical display (34) on its back for position control Button (32) and that the carriage (31) is a two-axis measuring transducer for measuring acceleration and the carriage system has two-axis encoders for position measurement. Io) Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlittensystem (26, 31) Kraftmeßgeber aufweist, deren Ausgangssignale Servoantriebe zur trägheitslosen Nachführung des Tasters (32) ansteuern.Io) measuring device according to claim 9, characterized in that the slide system (26, 31) has force transducers, the output signals of which are servo drives for inertia-free Activate the tracking of the button (32). 11) Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektronik (4) zum Vergleich der von der Steuerstufe (3> zugeführten Sollwertsignale mit den Istwertsignalen des Tasters (20; 32) eine Vergleichsstufe aufweist, deren Ausgangssignal eine Anzeigestufe und/oder ein Schreibgerät zur Ausgabe eines schriftlichen Protokolls ansteuert.11) measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that that the measuring electronics (4) for comparison of the control stage (3> supplied Setpoint signals with the actual value signals of the button (20; 32) a comparison stage has, the output signal of a display stage and / or a writing device for output of a written protocol.
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