DE3732891A1 - Shoe with measurement device - Google Patents

Shoe with measurement device

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Abstract

For detection of loads on the legs, especially excessive loads, occurring at any given time, it is proposed that a shoe be provided with a measurement device which indicates the force exerted upon the shoe.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schuh mit einer Meßvor­ richtung.The invention relates to a shoe with a Meßvor direction.

Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, Schuhe mit Meßvorrichtungen auszustatten, welche die Schrittzahl aufzeichnen und somit dem Träger einen Hinweis auf die zurückgelegte Wegstrecke geben.It is known in the prior art to use shoes Equip measuring devices, which the number of steps record and thus the wearer a reference to the give distance traveled.

Bei Beinverletzungen ist es für den Genesungsprozeß von entscheidender Bedeutung, das oder die Beine zu­ nächst nur gering zu belasten, um den Heilungsprozeß nicht zu gefährden. Vielfach sollte die Belastung über eine gewisse Zeit allmählich bis hin zur vollen End­ belastung gesteigert werden. Überschreitet der Patient die jeweils zulässige Höchstbelastbarkeit des Beines oder der Beine, kann es zu langwierigen Schäden der Knochen, Muskeln oder Sehnen kommen. Vielfach besteht auch die Gefahr, daß das Ergebnis einer vorherigen Operation wieder zunichte gemacht wird.With leg injuries it is for the recovery process vital to that or legs too next, only lightly burden the healing process not endangered. In many cases, the burden should be about a certain time gradually to the full end load can be increased. The patient passes the leg's maximum load capacity or the legs, it can cause lengthy damage to the Bones, muscles or tendons are coming. Often there is also the danger that the result of a previous one Operation is canceled.

Bisher bleibt es den Patienten selbst überlassen, wie stark sie jeweils ihre Beine belasten.So far, it is up to the patient how heavily they strain their legs.

Vornehmlich bei älteren Patienten besteht auch häufig die Angst vor einer Überbelastung, was sie dazu verleitet, das oder die Beine nur schwach zu belasten, was eine Verlänge­ rung des Heilungsprozesses bewirkt.This is also common, especially in older patients Fear of an overload, which leads them to the or only weakly loading the legs, which is an extension healing process.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schuh zu schaffen, der den Patienten eine Kontrolle über die jeweils vorliegende Belastung des oder der Beine ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to Creating shoe that gives the patient control about the current load of the Legs.

Die Aufgabe wird bei einem Schuh mit einer Meßvor­ richtung dadurch gelöst, daß die Meßvorrichtung die Kraft anzeigt, die auf den Schuh ausgeübt wird. Mit einer solchen Meßvorrichtung kann der Patient vorteil­ hafterweise jeweils kontrollieren, ob die vom Arzt vorgegebene Höchstbelastung eingehalten, insbesondere aber nicht überschritten wird.The task is for a shoe with a measuring device Direction solved in that the measuring device Indicates force applied to the shoe. With the patient can benefit from such a measuring device be sure to check whether the specified maximum load, in particular but is not exceeded.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Meß­ vorrichtung lösbar mit dem Schuh verbunden. Dies hat den Vorteil, daß der Patient sich kein neues Schuh­ werk anschaffen muß, das er nach erfolgter Heilung nicht mehr benötigt.According to a development of the invention, the measuring device releasably connected to the shoe. this has the advantage that the patient is not a new shoe must acquire work that he has after healing no longer needed.

Vorzugsweise ist die Meßvorrichtung in einem platten­ förmigen elastischen Gehäuse angeordnet, das er mittels Riemen unter seine Schuhe schnallen kann. So ist es denkbar, dem plattenförmigen Gehäuse die Form einer Sohle und/oder eines Absatzes zu geben, ebenso sind auch solche Meßvorrichtungen denkbar, die in einem Überschuh untergebracht sind.The measuring device is preferably in a plate shaped elastic housing, which he means Straps under his shoes. That's the way it is conceivable, the plate-shaped housing the shape of a To give sole and / or a heel, as well also such measuring devices conceivable in one Overshoes are housed.

Prinzipiell bieten sich sämtliche verfügbaren Kraft­ meßvorrichtungen an, vorzugsweise sollen sie jedoch möglichst einfach und robust gestaltet sein. In principle, all available power is available measuring devices, but preferably they should be as simple and robust as possible.  

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Schuh eine elastische Kammer auf, in der eine mit Flüssigkeit gefüllte Blase mit zwei gegenüberliegenden Kontakten angeordnet ist. Wird der Schuh belastet und damit einhergehend die Kammer sowie die Blase kompri­ miert, so werden schließlich die Kontakte in Berührung kommen und einen Stromkreis schließen. Die Flüssigkeit muß demgemäß nicht leitend sein.According to a further embodiment of the invention the shoe has an elastic chamber in which one with Liquid filled bladder with two opposite Contacts is arranged. If the shoe is loaded and accompanying the chamber and the bladder kompri lubricated, so the contacts finally come into contact come and close a circuit. The liquid accordingly does not have to be conductive.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist daher vor­ gesehen, daß der Schuh, z. B. im oder am Absatz eine elastische und eine inelastische Kammer aufweist, die über eine Öffnung miteinander in Verbindung stehen und in deren Hohlraum sich eine flexible mit Gas und/ oder Flüssigkeit gefüllte Blase befindet, wobei bei Krafteinwirkung das Gas oder die Flüssigkeit in die inelastische Kammer strömt und die Meßvorrichtung die verdrängte Flüssigkeit feststellt.After a further development of the invention is therefore before seen that the shoe, e.g. B. in or on the paragraph elastic and an inelastic chamber that communicate with each other via an opening and in the cavity there is a flexible one with gas and / or liquid-filled bladder, where at Force the gas or liquid into the inelastic chamber flows and the measuring device detects the displaced liquid.

Nach einer andersartigen Ausgestaltung weist die Meßvorrichtung mindestens eine vorspannbare Druck­ feder auf. Die Druckfeder bzw. die möglichst gleich­ mäßig über die Schuhsohle und den Absatz verteilten Druckfedern können z. B. über eine Schraube oder ähn­ liche Arretierungsmittel vorgespannt werden. Selbst­ verständlich sind die Federn jeweils in einem elasti­ schen Material angeordnet, z. B. in flexiblem Kunst­ stoff eingebettet. According to a different design, the Measuring device at least one prestressable pressure spring on. The compression spring or the same as possible evenly distributed over the sole of the shoe and the heel Compression springs can e.g. B. via a screw or the like Liche locking means are biased. Yourself the springs are each understandable in an elastic arranged material, z. B. in flexible art fabric embedded.  

Nach einer anderen Ausgestaltungsform besitzt die Meßvorrichtung einen Dehnungsmeßstreifen bzw. ist als Dehnungsmeßstreifenmanometer ausgebildet. Solche Deh­ nungsmeßstreifen sind nach dem Stand der Technik im Prinzip bekannt. Zum Beispiel werden Meßstreifen mit 0,02 mm starken Konstantandraht verwendet, der zwischen zwei dünnen Schichten aus elektrisch isoliertem Trä­ germaterial, wie phenolharzgetränktem Papier, einge­ bettet ist. Außerdem werden Folien-Meßstreifen aus einem auf einer extrem dünnen Trägerfolie aufgewalz­ ten Konstantanfilm verwendet, der in einem photoche­ mischen Prozeß herausgeätzt wird, und Halbleiterdehn­ meßstreifen, meistens in Form dünner, an ihren Enden kontaktierter Stäbchen. Der k-Faktor - relative Wider­ standsänderung durch relative Längenänderung ist bei Konstantan etwa 2, bei Halbleitern zwischen ±60 und ±200. Die beiden aktiven, an Stellen der größten Län­ genänderung angebrachten Streifen und die beiden in­ aktiven, der Temperaturkompensation dienenden passiven Streifen, an Stellen ohne Dehnung angebracht, bilden die Zweige einer Wheatstone-schen Brücke. Die durch die Brückenverstimmung auftretende Spannung wird über Magnet- oder Transistor-Verstärker den nachgeschalte­ ten Anzeige- und Registriergeräten zugeführt. Es sind jedoch auch Dehnmeßstreifen mit Kohleschicht möglich, die folgendermaßen arbeiten: Die Durchbiegung einer Mem­ bran wird durch einen Stößel auf einen Balken übertra­ gen, der an seinem Ende fest auf eine Trägerunterlage geschraubt ist. Die Kohledehnmeßstreifen sind mit dem Balken fest verbunden. Bei der Durchbiegung der Membran entsteht eine Biegung des Balkens, der eine Änderung des elektrischen Widerstandes der Kohlescheibchen be­ dingt. Die Kohlemeßstreifen bilden die vier Zweige einer Wheatstone-schen Brücke. So ergibt z. B. ein Mem­ branhub von 0,015 mm in ihrem Ausgang eine Änderung von 50 mV/V.According to another embodiment, the Measuring device is a strain gauge designed as a strain gauge. Such deh Measurement strips are according to the state of the art in Principle known. For example, measuring strips with 0.02 mm thick constanta wire is used between two thin layers of electrically insulated Trä germ material, such as paper soaked in phenolic resin is bedded. In addition, foil measuring strips are made rolled onto an extremely thin carrier film ten constantan film used in a photoche mixing process is etched out, and semiconductor stretching measuring strips, usually in the form of thin ones, at their ends contacted chopsticks. The k factor - relative contra change in position due to relative change in length is at Constantan about 2, for semiconductors between ± 60 and ± 200. The two active ones in places of the largest countries strips and the two in active passive temperature compensation Form stripes in places without stretching the branches of a Wheatstone bridge. By the bridge upset voltage is about Magnetic or transistor amplifiers downstream th display and recording devices supplied. There are however, strain gauges with a carbon layer are also possible, that work like this: The deflection of a mem bran is transferred to a beam by a pestle gene, which is firmly attached to a support pad at its end is screwed. The carbon strain gauges are with that Beams firmly connected. When the membrane bends there is a bend in the beam, which is a change  the electrical resistance of the carbon disks things. The carbon measuring strips form the four branches a Wheatstone bridge. So z. B. a meme branch stroke of 0.015 mm in their output a change of 50 mV / V.

Vorzugsweise ist die Meßvorrichtung mit einem Signal­ geber ausgestattet, der bei Überschreiten eines vor­ gebbaren Kraftwertes, vorzugsweise über einen elektri­ schen Kontakt, ausgelöst wird. Gleichgültig, welchen Signalgeber man verwendet, z. B. akustische oder optische, hat der Patient jeweils die Möglichkeit, bei drohenden Überlastungen der Beine die Kraftwirkung zu senken.The measuring device is preferably provided with a signal encoder equipped when one of the above is exceeded specifiable force value, preferably via an electri contact is triggered. No matter which one Signal generator used, e.g. B. acoustic or optical, the patient always has the option of threatening Overloading the legs will lower the force.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung be­ sitzt die Meßvorrichtung ein Anzeige-Display an einem Band, wobei die Anzeigevorrichtung über entsprechende Zuleitungen mit der eigentlichen Meßvorrichtung ver­ bunden ist. Der Patient kann somit unmittelbar am Handgelenk die jeweilige Kraftbelastung des oder der Beine ablesen.According to a further embodiment of the invention the measuring device sits on a display Band, the display device over corresponding Ver supply lines with the actual measuring device is bound. The patient can thus immediately on Wrist the respective force load of the or Read legs.

Die Meßvorrichtung ist vorzugsweise ein- oder mehr­ teilig ausgebildet und weiterhin vorzugsweise in der Schuhsohle und/oder im Schuhabsatz angeordnet, je nachdem, welche fußspezifische Belastung überwacht werden soll.The measuring device is preferably one or more partially formed and further preferably in the shoe sole and / or arranged in the shoe heel, depending on which foot-specific load is to be monitored.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt. Es zeigtEmbodiments of the invention are in the drawing shown. It shows

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Schuhs mit einer Anzeigevorrichtung an einem Armband und Fig. 1 is a schematic side view of the shoe according to the invention with a display device on a bracelet and

Fig. 2 und 3 jeweils Querschnittsansichten durch einen Absatz eines Schuhs gemäß Fig. 1 mit erfindungsgemäßen Meßvorrichtungen. Fig. 2 and 3 are cross-sectional views through a heel of a shoe of FIG. 1 according to the invention measuring devices.

Der in Fig. 1 dargestellte Schuh besitzt im Absatz 1 aus einem elastischen Material, vorzugsweise Kunst­ stoff, eine Meßvorrichtung 2, die über eine Leitung 11 mit einem Signalgeber 9 an einem Armband 10 ver­ bunden ist. Der Signalgeber 9 weist ferner noch ein Display 12 auf.The shoe shown in Fig. 1 has in paragraph 1 made of an elastic material, preferably plastic, a measuring device 2 , which is connected via a line 11 with a signal generator 9 on a bracelet 10 a related party. The signal generator 9 also has a display 12 .

Zwei Ausführungsvarianten von möglichen Meßvorrich­ tungen sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die in Fig. 2 dargestellte Meßvorrichtung besteht im wesent­ lichen aus einer Feder 3, die von einem elastischen Kunststoff als Absatz 1 umschäumt ist. In einem vor­ gebbaren und ggf. einstellbaren Abstand befinden sich zwei Kontakte 4, 4′, wovon der Kontakt 4 fest im Kunststoff eingebettet ist, während der Kontakt 4′ mit der Feder 3 in Verbindung steht. Wird die Feder 3 durch Krafteinwirkung in Richtung des Pfeiles 13 zu­ sammengedrückt, so bewegt sich der Kontakt 4′ in gleiche Richtung auf den Kontakt 4 zu. Berühren sich die beiden Kontakte 4 und 4′ bei einer gewissen Belastung, wird ein Stromkreis geschlossen, der zu einer Signalauslösung führt.Two versions of possible Meßvorrich lines are shown in FIGS . 2 and 3. The measuring device shown in Fig. 2 consists in wesent union of a spring 3 , which is foamed by an elastic plastic as paragraph 1 . In a given before and possibly adjustable distance are two contacts 4, 4 ' , of which the contact 4 is firmly embedded in the plastic, while the contact 4' is connected to the spring 3 . If the spring 3 is compressed by the action of force in the direction of arrow 13 , the contact 4 ' moves in the same direction towards the contact 4 . Touch the two contacts 4 and 4 ' with a certain load, a circuit is closed, which leads to a signal triggering.

Eine andere Ausführungsvariante der erfindungsge­ mäßen Meßvorrichtung in Fig. 3 besteht aus zwei Kammern 6 und 7, wobei die Kammer 6 aus einem weit­ gehend inelastischen Material und die Kammer 7 aus einem elastischen Material besteht. Zwischen den Kammern 6 und 7 besteht eine Öffnung, durch welche sich eine Blase 8 erstreckt, die mit Luft und/oder einer Flüssigkeit gefüllt ist. Bei Krafteinwirkung von oben auf die Kammer 7 wird die Luft und/oder Flüssigkeit innerhalb der Blase 8 nach unten ver­ drängt, so daß das Blasenvolumen im Hohlraum der Kam­ mer kraftabhängig zunimmt. Bei einer bestimmten Grenzkraft wird soviel Gas oder Flüssigkeit nach unten verdrängt, daß schließlich der Druckkontakt 5 ausge­ löst wird.Another embodiment of the measuring device according to the invention in FIG. 3 consists of two chambers 6 and 7 , the chamber 6 consisting of a largely inelastic material and the chamber 7 consisting of an elastic material. Between the chambers 6 and 7 there is an opening through which a bubble 8 extends, which is filled with air and / or a liquid. When force is exerted on the chamber 7 , the air and / or liquid inside the bubble 8 is pushed downward, so that the bubble volume in the cavity of the chamber increases depending on the force. At a certain limit force, so much gas or liquid is displaced downwards that the pressure contact 5 is finally released.

Will man neben einem Signalgeber auch noch die je­ weilige Kraftbelastung des Schuhs direkt messen, kann die Meßvorrichtung in nicht dargestellter Weise auch mit einem Fluidgeschwindigkeitsmesser ausgestal­ tet sein, der im Bereich der Öffnung zwischen den Kammern 6 und 7 vorgesehen ist. Die Fluidgeschwindig­ keit ist proportional der Krafteinwirkung auf den erfindungsgemäßen Schuh.If you want to measure the respective force load of the shoe directly in addition to a signal transmitter, the measuring device can also be designed in a manner not shown with a fluid velocity meter which is provided in the region of the opening between the chambers 6 and 7 . The fluid speed is proportional to the force acting on the shoe according to the invention.

An Stelle der Feder 3 oder der Blase 8 und eines Ge­ schwindigkeitsmessers kann auch ein Dehnmeßstreifen, wie in Fig. 1 angedeutet, im elastischen Absatz ange­ ordnet werden. Die jeweiligen Kraftmeßvorrichtungen sowie deren Schaltungen gehören zum Stand der Tech­ nik.Instead of the spring 3 or the bladder 8 and a Ge speed meter, a strain gauge, as indicated in Fig. 1, can be arranged in the elastic paragraph. The respective force measuring devices and their circuits belong to the state of the art.

In Fig. 4 ist eine elastische Kammer 15 dargestellt, die sich im oder an dem Absatz und/oder in oder an der Schuhsohle befinden kann. Im Kammerinnenraum ist eine mit einer nichtleitenden Flüssigkeit oder einem Gas gefüllte Blase 16 vorgesehen, die oben und unten mit elastischen Kontakten 17′ und 17′′ ausgestattet ist. Wird die elastische Kammer 15 und infolge dessen die Blase 16 zusammengedrückt, kommen bei Überschreitung einer Grenzbelastung die Kontakte 17′ und 17′′ in Be­ rührung und es wird ein Stromkreis geschlossen.In FIG. 4 is a compliant chamber 15 is shown, which can be located in or on the shoulder and / or in or on the shoe sole. In the chamber interior is provided with a non-conductive liquid or a gas bladder 16 , which is equipped at the top and bottom with elastic contacts 17 ' and 17'' . If the elastic chamber 15 and consequently the bladder 16 are compressed, the contacts 17 ' and 17''come into contact when a limit load is exceeded and a circuit is closed.

Nach der Erfindung ist es sowohl möglich, die Meß­ vorrichtung im Absatz 1 oder in der Schuhsohle 14 anzuordnen, ebenso können parallel geschaltete Meß­ vorrichtungen im Absatz 1 und der Sohle 14 vorgesehen sein.According to the invention, it is both possible to arrange the measuring device in paragraph 1 or in the shoe sole 14 , also parallel measuring devices can be provided in paragraph 1 and the sole 14 .

Claims (12)

1. Schuh mit einer Meßvorrichtung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) die Kraft an­ zeigt, die auf den Schuh ausgeübt wird.1. Shoe with a measuring device, characterized in that the measuring device ( 2 ) shows the force that is exerted on the shoe. 2. Schuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) lösbar mit dem Schuh verbunden ist.2. Shoe according to claim 1, characterized in that the measuring device ( 2 ) is detachably connected to the shoe. 3. Schuh nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) in einem plattenförmigen elastischen Gehäuse (1) angeordnet ist.3. Shoe according to claim 2, characterized in that the measuring device ( 2 ) is arranged in a plate-shaped elastic housing ( 1 ). 4. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schuh eine elasti­ sche Kammer (15) aufweist, in der eine mit Flüssigkeit oder Gas gefüllte Blase (16) mit zwei gegenüberliegenden elastischen Kontakten (17′, 17′′) angeordnet ist.4. Shoe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shoe has an elastic cal chamber ( 15 ) in which a liquid or gas-filled bladder ( 16 ) with two opposite elastic contacts ( 17 ', 17'' ) Is arranged. 5. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuh eine elastische (7) und eine inelastische (6) Kammer aufweist, die über eine Öffnung miteinander in Verbindung stehen und in denen eine flexible mit Gas und/oder Flüssig­ keit gefüllte Blase (8) so angeordnet ist, daß bei Krafteinwirkung das Gas oder die Flüssigkeit in die elastische Kammer (6) strömt und die Meßvorrichtung die verdrängte Flüssigkeit feststellt.5. Shoe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shoe has an elastic ( 7 ) and an inelastic ( 6 ) chamber which are connected to one another via an opening and in which a flexible with gas and / or liquid speed-filled bladder ( 8 ) is arranged so that the gas or liquid flows into the elastic chamber ( 6 ) when the force is applied and the measuring device detects the displaced liquid. 6. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Meßvorrichtung (2) min­ destens eine vorspannbare Druckfeder (3) aufweist.6. Shoe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring device ( 2 ) min least has a prestressable compression spring ( 3 ). 7. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) einen Dehnungsmeßstreifen aufweist.7. Shoe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring device ( 2 ) has a strain gauge. 8. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) mit einem Signalgeber (9) ausgestattet ist, der bei Überschreiten eines vorgebbaren Kraftwertes vorzugs­ weise über einen elektrischen Kontakt (4, 4′, 5) ausgelöst wird.8. Shoe according to one of claims 1 to 6, characterized in that the measuring device ( 2 ) is equipped with a signal transmitter ( 9 ) which, when a predeterminable force value is exceeded, preferably via an electrical contact ( 4, 4 ', 5 ) triggered becomes. 9. Schuh nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen optischen oder akustischen Signalgeber (9).9. Shoe according to claim 7, characterized by an optical or acoustic signal transmitter ( 9 ). 10. Schuh nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Signalgeber an einem Band (10) vorzugs­ weise Armband angeordnet und über eine Zuleitung (11) mit der Meßvorrichtung (2) verbindbar ist.10. Shoe according to claim 7 or 8, characterized in that the signal transmitter on a band ( 10 ) is preferably arranged as a bracelet and can be connected to the measuring device ( 2 ) via a feed line ( 11 ). 11. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) eine Kraftanzeige, vorzugsweise als Display (12) ausge­ stattet, aufweist. 11. Shoe according to one of claims 1 to 9, characterized in that the measuring device ( 2 ) has a force display, preferably equipped as a display ( 12 ). 12. Schuh mit einer Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung mehrteilig ist, vorzugs­ weise in der Schuhsohle (14) und/oder in dem Schuhabsatz (1) angeordnet ist.12. Shoe with a measuring device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the measuring device is in several parts, preferably in the shoe sole ( 14 ) and / or in the shoe heel ( 1 ) is arranged.
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