DE3823970C2 - Handkraftmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Handkraftmeßgerät, insbesondere zur medizinischen Auswertung der Meßwerte, mit einem federbelasteten Griff, der zugleich als Sensor ausgebildet ist, wobei der Sensor über einen Prozessor mit einer Meßwertanzeige verbunden ist.

Die Handkraftmessung kann in vielfältiger Weise Aufschluß über den Gesundheitszustand eines Patienten und/oder die richtige Dosierung von Arzneimitteln geben. Letzteres gilt sowohl für den Umfang der Dosierung als auch den Zeitpunkt der Anwendung.

Die Handkraft läßt sich durch Zusammendrücken einer Feder messen. Das Maß der zusammengedrückten Feder zeigt die Handkraft an. Durch Anlegen eines Maßstabes läßt sich das Maß der zusammengedrückten Feder unmittelbar ablesen. Wahlweise kann der Federweg auch über ein Gestänge und einen Zeiger übersetzt werden. Das erleichtert eine genaue Ablesung. Allerdings kommt es jeweils darauf an, daß der Maximalwert zum richtigen Zeitpunkt abgelesen wird. Erfahrungsgemäß ergeben sich dabei erhebliche Fehlerquoten. Insbesondere wird zu spät abgelesen. Das hat zur Folge, daß die Handkraft nachläßt und die Feder teilweise entspannt ist. Im Ergebnis sind dadurch Fehldiagnosen nicht auszuschließen.

Aus der DE-GM 83 28 827 ist ein Handkraftmeßgerät, insbesondere zur medizinischen Auswertung der Meßwerte bekannt, das einen federbelasteten Griff zeigt, der zugleich als Sensor ausgebildet und mit einer Meßwertanzeige verbunden ist. Das bekannte Gerät konnte sich jedoch bisher nicht durchsetzen. Die Bauart ist heute überholt. Das bekannte Gerät konnte deshalb die Probleme nicht lösen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die bei ausreichender Akzeptanz eine möglichst fehlerfreie Handkraftmessung zuläßt. Nach der Erfindung wird das mit einem Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.

Vorteilhafterweise wird zunächst über den Sensor ein elektrisches Signal erzeugt, welches in der Meßwertanzeige festgehalten wird. Je nach Auslegung der Meßwertanzeige bzw. je nach Verknüpfung mit dem Sensor kann wahlweise der maximale Wert der jeweiligen Handkraftmessung festgehalten werden, kann dies in Anwendung auf eine beliebige Vielzahl von Pressungen des Griffes erfolgen, kann das Meßintervall in weiten Grenzen variiert werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind dem Merkmal der Unteransprüche zu entnehmen.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Handkraftmeßgerät in einer Gesamtansicht.

Fig. 2 bis 5 zeigen verschiedene Einzelheiten.

In Fig. 1 ist mit 1 das erfindungsgemäße Handkraftmeßgerät bezeich­ net. Das Handkraftmeßgerät 1 setzt sich aus drei Teilen zusammen, einem Griffteil 7, einem Batterieteil 2 mit einem Ein-/Ausschalter 3 sowie einem Meßwertteil 4 mit Meßwertanzeige 5 und einem Taster 6. Das Gerät kann auch mit einem einteiligen Gehäuse oder anderen Ge­ häusen versehen sein.

Nach Fig. 2 gehören zu dem Griffteil 7 eine elastische Hülle 8 aus reflexiblem Material, vorzugsweise einem flexiblem Kunststoff. Hülle 8 bzw. das Griffteil 7 ist außen gerundet und dadurch griffig bzw. handhabungsfreundlich ausgebildet. Bei Umspannen des Grifftei­ les 7 bleiben der Batterieteil 2 und der Meßwertteil 4 frei. Der Meßwertteil 4 ist dann oben gut sichtbar, während der Batterieteil 2 unter der Hand gut zugänglich ist.

Innerhalb des Griffteiles 7, von der Hülle 8 umschlossen, befindet sich ein Mechanikteil mit Platten 9 und 10 sowie Federn 11 und 12 und einem Gestänge 13 und 14.

Die Platten 9 und 10 sind der Rundung der Hülle angepaßt bzw. umfah­ ren die Federenden so, daß die Federenden sich im Griffteil 7 gegen­ über den Platten 9 und 10 nicht verschieben können.

Die Gestänge 13 und 14 sind an dem mit den Platten 9 und 10 korres­ pondierenden Ende fest mit den Platten verbunden, während das andere Ende gelenkig an einen Sensor 15 greift, der als Drehmeßwertgeber ausgebildet ist.

Jede Zusammenpressung der Platten 9 und 10 bzw. Zusammenpressung der Federn 11 und 12 führt über die Gestänge 13 und 14 zu einer Verdrehung des Sensors 15. Dabei wird ein elektrisches Signal durch Veränderung der Spannung und/oder Stromstärke und/oder des Widerstandes und/oder der Kapazität erzeugt. Wahlweise kann der Sensor auch durch eine handelsübliche elektrische Kraftmeßdose gebildet werden.

Das Ausgangssignal des Sensors 15 wird mit Hilfe einer nachfolgend noch erläuterten Schaltung umgesetzt bzw. ausgewertet und auf einer in Fig. 2 mit 16 bezeichneten LCD-Anzeige deutlich gemacht. Zu der Schaltung gehört eine Leiterplatte 17.

Die Schaltung ist im einzelnen in Fig. 3a dargestellt.

Kernstück der Schaltung ist ein in Fig. 3b dargestellter sogenannter Single-Chip-Prozessor im Ausführungsbeispiel u PD7501 von NEC. Dieser beinhaltet neben dem eigentlichen Rechnerkern zusätzliche Bausteine, wie Input-/Output-Module, Speicher (RAM und ROM) und hier im besonderen auch einen Anzeigentreiber (LC-Display-Driver). Der Prozessor arbeitet das Programm ab, das in seinem Speicher (ROM) abgelegt wurde. Er steuert so die zeitliche Abfolge, registriert z. B. sich ändernde Eingangsgrößen, wie Schalterschließen und reagiert darauf z. B. mit einer sich ändernden Anzeige.

Bei dem eingesetzten Prozessor handelt es sich um einen CMOS-Baustein, der durch geringe Stromaufnahme einen Batteriebetrieb ermöglicht. Der Prozessor wird mit einer Spannung von 3 V versorgt, die über einen Regler IC3 stabilisiert aus einer Batterie B1 bzw. zwei in Reihe geschalteten Batterien stammt. Die Versorgung des Prozessors erfolgt über die Anschlüsse VDD (Pin 58) und VSS (Pin 22). Beim Einschalten der Stromversorgung über S1 wird am Reset-Eingang des Prozessors durch die RC-Kombination R13, C11 ein zeitlich verzögertes Rücksetzsignal erzeugt. Hierdurch wird der Prozessor nach anliegender Betriebsspannung in einen definierten Ausgangszustand gebracht.

Der Takt des Prozessors, nötig für die zeitliche Steuerung der Prozesse, wird über die Zeitkonstante R11×C8 bestimmt. Für eine exakte Zeitbasis (Sekundenfunktion) benötigt der Prozessor zusätzlich den Quarz X1 sowie die Bauteile C1, C2 und R4. Weitere Bauteile sind zum Betrieb des eigentlichen Prozessors nicht erforderlich.

Als Anzeigeeinheit dient ein in Fig. 3d dargestellter Liquidt-Cristal-Display LCD1. Im Ausführungsbeispiel ist das LC-Display dreistellig und zusätzlich mit 10 spezifischen Sondersymbolen versehen. Das LC-Display wird direkt über die Prozessorleitungen S0 bis S10 angesteuert. Die Prozessorleitungen COM0 bis COM2 übernehmen ein Multiplexing der Anzeige, d. h. eine Mehrfachausnutzung durch schnelles Umschalten, da ein statischer Betrieb aller Segmente des Displays nicht möglich ist. Die Sondersymbole zeigen den jeweiligen Betriebszustand des Gerätes an. Der Kontrast des Displays wird über die Widerstandsschaltung R5 bis R8 und über die Kondensatoren C3 bis C5 bestimmt.

Die aktuelle Handkraft wird an dem Meßwertgeber R1 als analoger Spannungswert abgegriffen. Um diesen Analogwert mit dem Prozessor verarbeiten zu können, wird er mit Hilfe eines in Fig. 3c dargestellten Analog-Digital-Wandlers IC2 in ein digitales Datenwort umgesetzt. Dieses Datenwort wird dem Prozessor über die Leitungen DATA0 bis DATA3, bzw. P40 bis P43 als Zwei-mal-4-Bit-Datenwort hintereinander übertragen. Die Leitungen RENB, RSEL, STC und EOC dienen der Steuerung dieser Übertragung. Die Widerstände R2, R3 und den Kondensator C9 benötigt der AD-Wandler für seinen internen Ablauf.

Eine ähnliche Datenübertragung wie zwischen AD-Wandler und Prozessor ist auch über die Leitungen Data I/0 und Data Control zwischen einem externen Personal Computer (PC) und dem Prozessor möglich. Hierzu wird der PC mit einem speziellen Adapterkabel an den Steckverbinder St1 angeschlossen. Mit einer speziellen PC-Software können nun alle Meßwerte direkt mit dem PC ausgewertet werden.

Der Einschalter 21 in Fig. 5 ist in Fig. 3a mit S1, die Start­ taste 22 in Fig. 5 mit S2 und die Modustaste 23 in Fig. 5 mit S3 bezeichnet. Die Vorrichtung nach Fig. 5 unterscheidet sich durch einen aus dem Gehäuse herausragenden Kraftaufnehmer 24 und einem einzigen Modushalter.

Die Bedienung des Gerätes zur praxisgerechten Handkraftmessung wird anhand der Abb. 1 näher erläutert.

Nach Betätigung des Einschalter 21 in Fig. 5 geht das Gerät automa­ tisch in den Betriebsmodus 1. Dies wird durch Anzeigen einer "Null" im Display 27 in Fig. 5 und der Modusanzeige 5 in Fig. 3 darge­ stellt. Dieser Modus beinhaltet den isometrischen Dynamometertest (Sympathicus). Das bedeutet im einzelnen:

• - Anzeige 27 und 28 der maximalen Kraft in Kilopond gemäß Fig. 5, die durch Eindrücken des nachgebenden Kraftaufnehmers 24 in Fig. 5 erreicht wird.
• - Internes Abspeichern des maximalen Wertes
• - Durch Drücken der Starttaste 22 in Fig. 2 wird die interne Uhr gestartet.
• - Anzeige 27 und 29 der verstrichenen Zeit in Sekunden gemäß Fig. 5
• - Zur Kontrolle der Haltekraft wird das Über- bzw. Unterschreiten des Sollwerts (2/3 des zuletzt gemessenen Maximus) durch Pfeile 26 in Fig. 5 angezeigt.
• - Nach Ablauf von 30 Sekunden schaltet das Gerät wieder in "Kraft­ messung" und "Kraftanzeige" zurück.
• - Zur erneuten Durchführung des Dynamometertestes muß der Kraftauf­ nehmer 24 zuerst in die Ruhestellung zurückkehren.

Ein weiteres Drücken (Fortschaltung) der Modustaste 23 schaltet das Gerät in den Betriebsmodus 2. Dies wird durch Anzeigen einer "Null" im Display 27 und der Modusanzeige 25 dargestellt. Dieser Modus beinhaltet eine Messung der maximalen Handkraft (Pakinson). Das bedeutet im einzelnen:

• - Anzeige 27 und 28 der jeweiligen Kraft, die durch mehrmaliges Eindrücken des Kraftaufnehmers 24 erreicht wird.
• - Internes Mitzählen der Versuche; gewertet werden Kräfte größer 2 kp.
• - Anzeige 27 und 30 der Anzahl der gewerteten Versuche (Pos. A) nach einmaligem Tastendruck der Starttaste 22
• - Anzeige 27 und 30 der Kraftsumme (Pos. S) nach zweimaligem Tasten­ druck der Starttaste 22
• - Anzeige 27 und 30 des Kraftmittelwertes (M) nach dreimaligem Tastendruck der Starttaste 22
• - Durch nochmaligen Tastendruck ist das Gerät wieder meßbereit.

Um in den Betriebsmodus 3 zu gelangen, betätigt man die Modus­ taste 23 ein weiteres Mal. Dies wird durch Anzeigen einer "Null" im Display 27 und der Modusanzeige 25 dargestellt. Dieser Modus bein­ haltet die sog. Sportfunktion. Das bedeutet im einzelnen:

• - Kontinuierliche Anzeige 27 und 28 der Kraft, die durch Eindrücken des Kraftaufnehmers 24 erreicht wird.
• - Internes Abspeichern des maximalen Wertes.
• - Ausgabe des Maximalwertes durch Betätigung der Starttaste 22
• - Durch nochmaligen Tastendruck ist das Gerät wieder meßbereit.

Das Abschalten des Gerätes geschieht durch erneutes Betätigen des Einschalters 21.

Fig. 4 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel zusätzliche Modusschalter 40, 31 und 32 an dem mit 33 bezeichneten Meßwertteil. Die drei Modustasten werden zur Umschaltung auf die verschiedenen gewünschten Funktionen separat betätigt. Ferner ist ein Taster 34 für eine Stoppuhr vorgesehen.

Claims (8)

1. Handkraftmeßgerät, insbesondere zur medizinischen Auswertung der Meßwerte, mit einem federbelasteten Griff, der zugleich als Sensor ausgebildet ist, wobei der Sensor über einen Prozessor mit einer Meßwertanzeige verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Teilen (8, 9) mindestens eine Feder (11, 12) angeordnet ist, die über ein Gestänge (13, 14) an den Sensor (15) angreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den Griffteil (7) umgebende nachgiebige Hülle (8).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor ein Single-Chip-Prozessor ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor mit Input-/Output-Modulen/Speicher (RAM und ROM) und einem Anzeigentreiber versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen über dem Griffteil (7) angeordneten Kopf mit LCD-Display.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor im Kopf (4) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Batterieteil (2) mit einem Ein-/Ausschalter.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Isometrischen Dynamometertest, maximaler Handkraftmessung und Sportfunktion.