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Die
folgende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren einer
Druckkraft, die von einem menschlichen Muskel ausgeübt wird,
um die Benutzung des Muskels zu korrigieren.
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Eine
Vorrichtung dieses Typs ist aus
US 5,429,140 bekannt.
Dieses Dokument beschreibt einen Handschuh mit Sensoren, die Signale
erzeugen, welche an einen Computer übertragen werden. Alle von
den Sensoren stammenden Signale werden in dem Computer gespeichert
und verarbeitet.
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Die
Druckschrift US-A-5,579,238 offenbart eine Vorrichtung zum Detektieren
einer Druckkraft, die von einem menschlichen Muskel ausgeübt wird, um
den Einsatz des Muskels zu korrigieren, wobei die Vorrichtung einen
Kraftsensor umfasst, und die Vorrichtung mit einem Speicher, in
dem die von dem Kraftsensor stammenden Daten für mindestens einige Tage gespeichert
werden, und mit einer Auslese-/Vergleichsvorrichtung ausgestattet
ist, um die gespeicherten Signale nach mindestens einer Woche wieder
auszulesen und/oder diese mit neueren Eingabesignalen zu vergleichen,
wobei der Kraftsensor eingerichtet ist, ein Warnsignal abzugeben,
wenn ein Schwellwert überschritten
ist, wobei das Warnsignal im Speicher gespeichert ist, und dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Belastbarkeits-Messeinrichtung
umfasst, wobei die Kraft aufgezeichnet wird, die von dem Kraftsensor
im Verlauf der Zeit detektiert wurde.
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Die
Druckschrift WO 01/45561 A1 (Tensor B.V./Smart Sense B.V.) beschreibt
ein Schreibinstrument, das mit einem Druckkraftsensor ausgestattet ist.
Wenn eine definierte Presskraft überschritten wird,
wird ein Signal ausgegeben. Es wurde erkannt, dass die Anwendung
einer übermäßigen Presskraft die
Blutzirkulation im Schulterbereich der Person beeinträchtigt,
die schreibt, wobei dies zu Beschwerden führt, die letztlich zu RSI-ähnlichen
Symptomen führen.
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Es
wurde erkannt, dass ein Stift dieses Typs besonders gut arbeitet,
und daher besonders schnell positive Ergebnisse erhalten werden
können.
Durch Einstellen des Schwellwerts, bei dem ein Signal ausgegeben
wird, ist es möglich,
sich graduell dem gewünschten
Zustand anzunähern,
wobei dies im Fall von deutlichen Abweichungen sicher ist.
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Jedoch
ist es in der Praxis nicht einfach, einen derartigen Zustand in
zielgerichteter Weise zu erreichen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, diesen Nachteil
zu überwinden
und eine Trainingsvorrichtung vorzusehen, mit der es auch möglich ist,
eine langzeitige Korrektur zu erreichen.
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Es
ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
vorzusehen, die eine kompakte Struktur haben kann, und die optimal
auf der Grundlage einer beschränkten
Menge an Daten gesteuert werden kann.
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In
einer Vorrichtung des oben beschriebenen Typs kann diese Aufgabe
mittels der Merkmale von Anspruch 1 erreicht werden.
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Gemäß der Erfindung
werden die Daten, die von dem Kraftsensor ausgehen, in einer Weise
gespeichert.
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Während der
darauf folgenden Verwendung werden die Signale entweder ausgelesen
und können
daraufhin mit den aktuellen Signalen verglichen werden, oder direkt
mit den aktuellen Signalen verglichen werden. Die Wirkung und/oder
die Entwicklung hinsichtlich der Verbesserung des betrachteten Patienten
kann auf der Grundlage dieses Vergleichs ermittelt werden, und es
können
jegliche weiterhin notwendige Maßnahmen getroffen werden. Solche
Maßnahmen
umfassen unter anderem die Veränderung des
Schwellwerts, bei dem der Kraftsensor in einer speziellen Weise
aktiv wird. Gemäß der Erfindung werden
nur die Signale gespeichert, die einen definierten Schwellwert überschreiten.
In diesem Fall umfasst das Überschreiten
des Schwellwerts zumindest das Überschreiten
einer definierten Kraft, beispielsweise eine Presskraft, die mit
einem Schreibdruck von größer als
50–150
g verknüpft
ist. Ferner kann gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Schwellwert nur nach einer bestimmten Zeitverzögerung überschritten
werden, d. h. dass auch wenn der oben genannte absolute Wert überschritten
wird, das Aufzeichnen nur stattfindet, nachdem diese Kraft für eine längere Zeitdauer
vorlag, beispielsweise für
einige Sekunden. Dieser letzte Parameter hängt von dem jeweiligen Gebrauch
der Vorrichtung ab. Dadurch kann mehr erreicht werden, als nur bei
der Aufzeichnung der Kräfte.
Vor allem nimmt die vorliegende Erfindung lediglich "unerwünschtes" Verhalten auf, und
es können
Maßnahmen
auf der Grundlage eines solchen Verhaltens getroffen werden. Dies kann
schließlich
zu dem verbesserten Verhalten auf der Seite des Benutzers führen, wobei
sich dies insbesondere in einer Verringerung der tiefen Nackenmuskelverspannung
manifestiert. Auf diese Weise ist es möglich, RSI-ähnliche Phänomene zu vermeiden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist der Kraftsensor derart eingerichtet, dass bei
durchgängiger
Beaufschlagung mit einer Kraft, die den Schwellwert überschreitet,
regelmäßig Warnsignale
abgegeben werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist der Kraftsensor in einem Gerät vorgesehen. Wenn dieses Gerät relativ
klein ist, kann es vorteilhaft sein, dass der oben beschriebene
Speicher und die Auslese-/Vergleichsvorrichtung getrennt hiervon
angeordnet ist. Beispielsweise ist es möglich, dass die relevanten
Signale von einem Gerät
ausgehend in einem PC gespeichert werden, beispielsweise auf drahtlose
Weise. Im Falle von relativ großen Objekten
ist es natürlich
auch möglich,
dass zumindest der Speicher in diesen angeordnet ist.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Folge von Signalen,
die während
einer einzelnen Betätigung
abgegeben werden, zum Sammeln von Informationen über das Verhalten des Benutzers
zu verwenden, beispielsweise ist es möglich, einen Unterschied zwischen
einer kurzfristigen und einer langfristigen (unrichtigen) Betätigung eines
Geräts
zu treffen.
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Der
oben beschriebene Kraftsensor kann einen Drucksensor oder einen
Sensor zum Aufzeichnen einer Presskraft umfassen. Dieser Sensor
kann optional einstellbar sein, sowohl hinsichtlich der Zeit, als
auch hinsichtlich der Kraft, die ausgeübt wird (Schwellwert). Neben
dem Messen der Druck-/Presskräfte
können
diese auch angezeigt werden (optional gleichzeitig).
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Eine
Kombination dieser Art kann beispielsweise in einem Schreibinstrument
verwendet werden. Zusätzlich
zu der Presskraft, d. h. der Kraft mit der das Schreibinstrument
von der schreibenden Person gehalten wird, ist es wichtig, den Druck
zu messen, mit dem das Schreibinstrument auf das Papier oder auf
einen anderen Träger
gepresst wird. Es wurde erkannt, dass eine Kombination der Presskraft und
der Druckkraft eine genaue Angabe darüber gibt, ob das Verhalten
des Schreibers einem gewünschten Schreiben
entspricht, oder nicht. Messungen haben ergeben, dass die Schreibkraft
zwischen 50 und 150 g liegt und im Mittel 70 g beträgt. Dieser
Druck ist im Falle von jüngeren
Menschen geringfügig
höher. Durch
Reduzieren der Schreibkraft ist es möglich, eine maximale Entspannung
in dem Nacken-Schulter-Bereich zu erreichen. Ferner wurde erkannt,
dass das Vermindern der Schreibkraft mehr oder weniger automatisch
zu einer Verringerung der Presskraft führt. Die Presskraft kann im
Prinzip auf im Wesentlichen Null verringert werden, d. h., dass
das Schreibinstrument während
des Schreibens kaum von den Fingern festgehalten wird. Es wurde
erkannt, dass das Halten des Stifts in einer weniger verkrampften Weise
und weniger kräftiges
Drücken
des Stifts oder eines anderen Schreibinstruments auf die Schreiboberfläche dazu
führt,
dass mehr Blut durch den Arm/die Schulter/den Nacken zirkuliert,
wodurch sich darüber
hinaus eine bessere Koordination der Fingerkontrolle, d. h. beim
Schreiben ergibt. Ferner hat das Verringern einer verkrampften Haltung
einen entspannenden Effekt. Ferner ist es unter bestimmten Umständen möglich, das
Druckkraftsignal abzuschalten und lediglich auf der Grundlage der
Presskraft zu kontrollieren/zu trainieren. In einer weiteren Variante
ist es möglich,
eine geringe Presskraft zu signalisieren, indem Druckimpulse verwendet
werden, und dadurch Rückschlüsse hinsichtlich
des Verhaltens des Schreibers gezogen werden. Ferner ist es möglich, dass
ein Stift mehr oder weniger intelligent beschaffen ist, beispielsweise
zur Diagnose, optional in Kombination mit einem Verbesserungszeitplan, der
sogar während
der ersten Verwendung erstellt werden soll.
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Als
Ergebnis dieser Variablen, die gespeichert und daraufhin eine Zeitdauer
später,
beispielsweise einige Tage, Wochen oder früher bzw. später mit der Press-/Druckkraft,
die dann aktuell ist, verglichen werden, ist es möglich, den
Fortschritt des Schreibers zu erfassen. Schwellwerte für zahlreiche Sensoren
können
auf der Basis dieses Fortschritts eingestellt werden. Zusätzlich zu
der Ausführungsform,
in der die Schwellwerte an dem Schreibinstrument eingestellt werden
können
(wenn geeignete Software verwendet wird), ist es ferner möglich, eine Ausführungsform
vorzusehen, in der eine Anzahl verschiedener Schreibinstrumente
vorgesehen werden, die jeweils verschiedene (feststehende) Schwellwerte
haben. Diese verschiedenen Schwellwerte können sowohl die Presskraft
als auch die Druck- oder Schreibkraft umfassen.
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In
dem Fall eines Sensors, der zwei Teilsensoren umfasst, beispielsweise
den Drucksensor/Sensor zum Aufzeichnen einer Presskraft wie oben
beschrieben, ist es ferner möglich,
zwei verschiedene Signale, für
den Fall, dass ein definierter Schwellwert überschritten ist, auszugeben.
Die Signale können Licht-,
Ton- oder Vibrationssignale sein. Wenn ein Schwellwert dieses Typs
wiederholt oder für
eine längere
Zeitdauer überschritten
wird, ist es möglich,
wiederholt auftretende Signale auszugeben. Gemäß einer bestimmten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl wiederholt auftretender
Signale beschränkt.
Beispielsweise kann ein Wert von ungefähr 50 vorgesehen werden. Dadurch
ist es möglich,
zu verhindern, dass der Betrieb eines Schreibinstruments oder eines
anderen Instruments endet, beispielsweise auf Grund von entleerten
Batterien, wenn beispielsweise das Instrument unbeabsichtigt in
eine Klemmposition oder in eine andere Position eintritt, in der
Signale abgegeben werden.
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Wie
bereits bemerkt, kann das Schreibinstrument auch verwendet werden,
um eine beliebige tastaturähnliche
Struktur, beispielsweise ein Keyboard, einen Bildschirm oder Ähnliches
(beispielsweise einen Taschenrechner oder ein elektronisches Tagebuch)
zu bedienen. In einem solchen Fall sollte die Spitze des Schreibinstruments
mit einer zusätzlichen Struktur
bedeckt sein. Durch die Verwendung einer speziell ausgebildeten
Kappe kann der Benutzer entweder wählen, das Schreibinstrument
mit der Schreibspitze als unbedecktem Teil von der Kappe zu entfernen,
oder das Schreibinstrument inklusive des Zusatzstücks von
der Kappe zu entfernen.
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Die
Erfindung betrifft nicht nur das Messen der Druck- und Presskraft
in einem Schreibinstrument; vielmehr sind auch zahlreiche weitere
Anwendungen in Betracht zu ziehen, in denen Probleme als Ergebnis
erfasster Abweichungen auftreten können. Die zu nennenden Beispiele
können,
ohne in jeglicher Form eine Einschränkung darzustellen, Zahnbürsten oder
andere "Werkzeuge" umfassen, auf die eine
Presskraft ausgeübt
wird.
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Ferner
sind Musikinstrumente, insbesondere Bögen denkbar. Ferner ist Sportausrüstung zu
nennen, beispielsweise Tennisschläger. Ferner sind Stühle, deren
Rückenlehnen
und/oder Armstützen
zu nennen, sowie Betten, Schuhwerk und (medizinische) Werkzeuge,
beispielsweise ein (Zahn-)Bohrer. Ferner können Kräfte auf Fahrzeuglenkräder und Griffe
aller Arten von Objekten ausgeübt
werden. Daher kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in Handschuhen,
Socken oder anderen Kleidungsstücken
integriert werden, wodurch es möglich
ist, das Verhalten des Benutzers genau zu messen und Ratschläge auf Grundlage
dieser Messungen vorzusehen. In diesem Kontext ist es vor allem
wichtig, die Kräfte
an den Punkten aufzunehmen, an denen diese auf die Umgebung wirken.
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Eine
weitere Anwendung sind (Stift-)Mäuse und/oder
Joysticks, von denen bekannt ist, dass sie RSI verursachen.
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Der
Schwellwert, mit dem das erste Signal ausgegeben wird, kann in Abhängigkeit
von der einzelnen Anwendung ausgewählt werden, und die Zeitdauer,
für die
ein Schwellwert überschritten
werden muss, kann ebenfalls abhängig
von der einzelnen Anwendung eingestellt werden. Dieses Signal kann ferner
zu anderen Zwecken verändert
werden.
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Ein
Beispiel für
das oben Genannte ist ein Fahrzeuglenkrad. Wenn eine Person unter
Verwendung einer Hand oder ohne Hände zu lange steuert, können sich
unsichere Situationen ergeben, die als weiterer Effekt durch die
vorliegende Vorrichtung detektiert werden kann, so dass ein Signal,
das optional mit weiteren zu treffenden Maßnahmen verknüpft ist, ausgegeben
werden kann.
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In
dem Fall der oben beschriebenen Sportausrüstung können insbesondere Tennis und
Golf betrachtet werden. Bei diesen Sportarten können sich unerwünschte Situationen
ergeben, wenn eine stark überhöhte Kraft
auf die betreffende Ausrüstung über eine
längere
Zeitdauer ausgeübt
wird. Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um eine Tendenz über den
Zeitverlauf zu erfassen und zu korrigieren.
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Weitere
mögliche
Anwendungen sind Betten, bei denen das Risiko von Dekubitalgeschwüren auftritt.
Das rechtzeitige Abgeben eines Signals verdeutlicht dem Patienten,
dass eine andere Position einzunehmen ist. Die Vorrichtung kann
auch für
Babys verwendet werden, um zu überprüfen, ob
ausreichend Bewegung vorliegt. Diese Erfindung wird nun unter Bezugnahme
auf eine Anzahl beispielhafter Ausführungen beschrieben. In den
Zeichnungen zeigt:
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die 1 schematisch
die Verwendung der Erfindung in einer Maus;
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die 2 ein
Schreibinstrument gemäß der Erfindung
in einer ersten Position;
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die 3 das
in 2 dargestellte Schreibinstrument in einer zweiten
Position.
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In
der 1 ist die Maus mit 1 bezeichnet. Neben üblichen
Tasten ist die Maus ferner mit einem Sensor 2 ausgestattet.
Dieser Sensor kann unter der Maus sowie in der dargestellten Position
angeordnet sein. Ferner liegt auch ein mit 3 bezeichneter
Sender vor.
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Der
mit dieser Maus 1 betriebene Personalcomputer wird insgesamt
mit 5 bezeichnet. Jedoch ist dieser mit einer zusätzlichen
Verarbeitungseinheit 6 ausgestattet, die schematisch dargestellt
ist und einen Empfänger
zum Empfang des Signals von dem Sender 3 umfasst.
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Die
Vorrichtung arbeitet wie folgt. Wenn ein Benutzer unter Verwendung
der Maus arbeitet und eine hohe Presskraft auf diese ausübt, die
von dem Sensor 2 erfasst wird, wird auf dem Bildschirm
ein Warnsignal ausgegeben, wenn der Schwellwert über eine bestimmte Zeitdauer überschritten
wurde. Dieses Signal kann regelmäßig wiederholt
werden, wenn eine übermäßig hohe
Greifkraft kontinuierlich ausgeübt
wird.
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Ferner
wird dieses Signal in dem Personalcomputer 5 gespeichert
und kann abgerufen werden. Dies bedeutet, dass nach einer bestimmten
Zeitdauer, beispielsweise einigen Wochen, der Benutzer sehen kann,
wie er sein Verhalten hinsichtlich der Maus verändert hat. Wenn die Ergebnisse
nachteilig sind, muss er Maßnahmen
ergreifen, um zu vermeiden, dass der Schwellwert, bei dem der Sensor 2 reagiert, überschritten
wird.
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Ferner
ist es während
der Behandlung im Laufe der Zeit möglich, den Schwellwert zu verringern,
bei dem das Signal abgegeben wird. Dadurch ist es möglich, von
einer ungesunden Situation in eine gesunde Situation graduell überzugehen.
Es wurde ermittelt, dass es auf diese Weise möglich ist, RSI-Symptome schnell
und effizient zu beheben, und es wird eine permanente Kontrolle
erreicht, nachdem die Korrektur beendet wurde.
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Die 2 zeigt
schematisch ein Schreibinstrument, welches insgesamt mit 11 bezeichnet
ist. Es umfasst eine Standardhülse 12 und
eine Kappe 13. Mit 22 wird der Abschnitt bezeichnet,
in dem der Sensor zur Aufnahme einer Presskraft angeordnet ist,
um die von der Hand ausgeübte
Presskraft zu messen. Mit gestrichelten Linien ist ein eingefügter Abschnitt 23 gekennzeichnet,
der ein Reservoir und eine Schreibspitze 14 umfasst. Gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung kann diese Einheit 23 ausgetauscht werden,
so dass die Hülse 12 und der
Sensorabschnitt 22 für
einen Kugelrollerstift, einen Federhalter, einen Filzstift und/oder
einen Bleistift usw. verwendet werden kann. Es ist einfach, einen
anderen Abschnitt 23 einzusetzen. In der Hülse 12 sind
Signalleuchten (LEDs), die nicht dargestellt sind, eingefügt, welche
angeben, dass ein Schwellwert überschritten
ist. Als eine Alternative zu den Leuchten ist es möglich, eine
Anzeige, einen Zähler oder Ähnliches
zu verwenden.
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Die 3 zeigt
das gleiche Schreibinstrument 11 mit einer Zusatzkappe 15,
die auf die Schreibspritze 14 aufgesteckt ist.
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Die
zusätzliche
Kappe 15 kann einfach aufgeklemmt werden und kann, falls
zweckdienlich, in einer anderen Farbe gestaltet sein.
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Die
Gestaltung dieses Schreibinstruments ist derart, dass, als Ergebnis,
dass die Kappe 14 in einer definierten Art und Weise betätigt wird,
entweder die Schreibspritze 14 gelöst wird oder die zusätzliche Kappe 15 auf
die Vorderseite der Schreibspitze 14 angeordnet wird. In
dieser in 3 dargestellten Position können tastaturähnliche
Strukturen, beispielsweise Pads, betrieben werden.
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Dies
alles ist wichtig, da das Schreibinstrument 12 in einer
Weise ausgelegt ist, die hier nicht im weiteren Detail dargestellt
ist, sowohl mit einem Sensor die mittels Finger auf den Stiel eines
Schreibinstruments 12 ausgeübte Presskraft zu messen sowie einen
Drucksensor zu umfassen, der die auf das freie Ende des Stifts ausgeübte Kraft
aufzeichnet, wenn mit dem Stift geschrieben wird, oder sich dieser
mit einem Betätigungsfeld
in Kontakt befindet. Ferner umfasst der Abschnitt 12 eine
Signalisierungseinrichtung, die ein Signal ausgibt, sobald ein vorbestimmter Wert
für entweder
die Druckkraft oder die Presskraft überschritten wird. In diesem
Fall werden ebenfalls sich wiederholende oder alternierende Signale
in dem Fall abgegeben, dass der unerwünschte Zustand fortdauert,
und die Schwellwerte können
herabgesetzt werden. Auf diese Weise wird eine Unterscheidung getroffen
zwischen kurzen Spitzenwertkräften
und längerfristiger
unerwünschter
Muskelanspannung.
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Die
oben beschriebene Vorrichtung kann ferner für Schlaginstrumente, beispielsweise
Tennisschläger
oder Golfschläger
verwendet werden. In derartiger Ausrüstung gibt es eine hohe Spitzenbelastung,
die jedoch nur eine kurze Zeitdauer anhält. Die Einführung einer
Verzögerung
bedeutet, dass eine kurze übermäßige Kraft
dieser Art nicht aufgezeichnet wird.
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Obwohl
die oben beschriebene Erfindung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungen
beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass die Spannweite von Anwendungen
besonders breit ist. Eine spezielle Ausgestaltung ist mit jeder
Anwendung verknüpft
und die exakte Ausführung
dieser Ausgestaltung ist ersichtlich, nachdem die oben stehenden
Passagen erfasst wurden, und liegt innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche.