JP2002528734A - 体の表面ラインを検出する測定構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 測定構造体は、自由に動くことができる測定装置（１）と、測定されたデータを処理するためのコンピュータ（６）を備えている。測定装置（１）内には２個の測定機器（３，１３）が配置されている。この測定機器はそれぞれ２個の加速度センサ（７，９，１１）を備えている。その際、それぞれ２個のセンサ（７，９または９，１１）が共通の平面内にある。互いに直角の２つの測定平面が設けられている。測定装置（１）内には更に、測定装置（１）の摺動路程の長さを検出するための測定＝（１５）を備えた測定機器が設けられている。測定装置は体（２２）の表面ライン（２１）の形状と長さを検出することができ、かつ一平面内に０〜３６０°の測定範囲を有する２つの三次元平面内で形状と長さを示すことができる。測定装置（１）の入力要素（１９，２０）と表示装置（４１）は測定を簡単化し、測定過程を直接制御および監視することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、自由に動くことができる測定装置を具備し、この測定装置が、表面
ラインに沿った測定装置の摺動路程の長さを測定するための測定機器と、予め定
められた基準軸線に対する、測定装置の測定軸線の角度の変化を測定するための
測定機器とを備え、更に、コンピュータと、コンピュータへのデータ伝送装置と
を具備し、このコンピュータが測定機器の路程値と角度値を処理して表面ライン
を表す、空間内での体の表面ラインの形状と長さを検出するための測定構造体に
関する。

【０００２】 このような測定構造体は特に、関節を有するもの、特に人の体における、体の
輪郭の形状や運動範囲の長さを検出および走査するために使用される。その際、
脊柱の延長形状や長さの検出と、運動性のチェックのための測定と、例えば股関
節や膝関節のような他の関節の運動過程の測定が重要である。このような測定構
造体は例えばドイツ連邦共和国特許第４０９０２２８号公報によって知られてい
る。この公報には、脊柱の測定の範囲におけるいろいろな用途が記載されている
。この公知の構造体の場合、自由に動くことができる測定装置が設けられている
。この測定装置はデータを評価および表示するためにコンピュータに接続されて
いる。可動の測定装置内には、測定装置の摺動路程の長さを測定するための測定
機器と、電気的な路程測定トラスデューサが設けられている。この路程測定装置
は測定装置の摺動の際に測定すべき表面またはライン上を転動する走行ローラま
たはロールと、この転動運動を電気信号に変換するためのそれ自体公知の手段、
例えばインクリメンタル路程発信器を備えている。測定装置は更に、鉛直振り子
機器の形をした角度測定機器を備えている。この鉛直振り子機器は９０°を中心
に揺動した２つの位置で使用可能であるように形成されている。これは第１の測
定過程で、可動に測定装置が表面ラインを逸れることによって一方向への湾曲を
検出し、逸れる過程を繰り返しかつ９０°だけ鉛直振り子機器の位置を変えるこ
とによって、それに対して直角の平面内での表面ラインの湾曲を検出する。表面
ラインの湾曲と形状を検出するために、この表面ラインの所定の個所または路程
区間で、角度のずれを鉛直振り子によって検出し、それから表面ラインの湾曲を
決定する。角度測定のために使用される鉛直振り子は比較的に敏感に反応し、高
価な測定機器であり、市販の実施形では角度測定範囲が制限される。例えば脊柱
障害を有する患者の場合の人の体の測定の際、立っている体および横になってい
る体を測定しなければならないときには、このいろいろな測定は測定機器または
鉛直振り子機器を、患者のその都度の姿勢に合わせて切換える必要がある。その
結果、電子測定機器をその都度新たに準備し、測定の出発個所からスタートしな
ければならない。これは時間がかかり、測定結果のずれと誤差を生じることにな
る。というのは、その間の患者の動きを排除することができないからである。

【０００３】 人の背中の輪郭を検出するための他の測定装置はドイツ連邦共和国特許出願公
開第４４０２５６２号公報によって知られている。この構造体の場合には、可動
の測定装置において同様に、角度測定のための鉛直振り子が使用される。この鉛
直振り子は拡大された測定範囲を有するがしかし、内部構造が複雑で敏感に反応
する測定機器であるという欠点がある。従って、この構造体は高価であり、注意
深い取扱いと、調整使用を必要とする。測定の際、鉛直振り子はできるだけ垂直
平面内になければならない。なぜなら、そうでないと、緩衝によって測定結果の
誤りが生じるからである。垂直平面からの偏差が大きすぎる場合には、測定は不
可能である。

【０００４】 従って、実際には一層の困難が生じる。というのは、表面ラインの形状と長さ
を検出すべきである測定対象を、測定構造体の許容測定範囲に一致する位置にも
たらさなけれならないからである。特に人の体を測定する際および測定または連
続測定を迅速に行う場合には、これは測定の処理手順を困難にする。従って、公
知の測定構造体は使用の練習とトレーニングを必要とする。使用のトレーニング
を行っても、測定を行うために一部はまだ時間がかかる。特に角度測定機器の切
換えとその都度の準備に時間がかかる。

【０００５】 本発明の課題は、一平面内での体の表面ラインの形状と長さの検出が０〜３６
０°にわたって可能であり、測定装置の姿勢の変化時または測定過程の交替時に
、測定装置の準備や較正が不要であり、空間内で角度変化を測定するめの測定機
器が自由に動くことができ、かつ構造が簡単であり、互いに直角な２つの測定面
に関して同じ測定過程でまたは空間ベクトルとして表面ラインの延長状態を検出
することができる、測定構造体または測定装置を提供することである。

【０００６】 この課題は請求項１の特徴部分に記載された特徴によって解決される。本発明
の他の有利な実施形は従属請求項の特徴を有する。

【０００７】 本発明による測定構造体の場合には、可動の測定装置が、技術水準で説明した
ような表面ラインに沿った摺動路程の長さを測定するためのそれ自体公知の測定
機器を備えている。測定装置の測定軸線の角度変化を測定するための、２個の加
速度センサを備えた測定機器が上記の公知の長さ測定機器と組み合わせて形成さ
れている。測定機器の角度変化を測定するために加速度センサを使用すると、正
確に定められた測定軸線を有し、可動の部品が設けられていないセンサを使用す
ることができるという利点がある。可動の部品は軸線回りに揺動支承しなければ
ならないかあるいは緩衝要素を備えていなければならない。それによって、角度
変化を測定するための測定機器の構造が非常に簡単になり、故障しにくくなる。
使用のために提案された加速度センサは、その測定軸線方向における動く対象の
加速度と減速度を検出するために使用されるセンサである。このようなそれ自体
公知のセンサは、動かない状態で、すなわち測定軸線の方向に運動成分を有して
いない状態で、測定軸線の角度変化の際に測定信号を発生する特性を有する。こ
の作用は常にセンサに作用する垂直な重力または重力加速度に基づいている。測
定軸線が重力の軸線に対して平行であるように加速度センサが配向されていると
、全重力加速度が加速度センサの測定要素に作用する。加速度センサの測定軸線
が重力の軸線に対してびったり直角であると、加速度センサの測定要素は振れず
、測定軸線方向に重力加速度の成分も作用しない。０°と９０°の間の角度位置
に応じて、加速度センサは異なる測定信号を発生する。この測定信号から、重力
の軸線に対する、加速度センサの測定軸線の角度位置を導き出すことができる。
公知の加速度センサはセンサと一体化された回路とからなっている。この回路は
通常のごとく、電流用端子と信号出力部を備えた閉鎖されたユニットとして形成
されている。しかし、加速度センサによって発生した信号は角度に線形に比例し
ないで、重力の軸線に対して９０°の範囲の感度が最も良好で、測定軸線が重力
の軸線に対して平行な姿勢で動く範囲の感度が最も低い。

【０００８】 測定平面内に２個の加速度センサを配置すると、他の利点が生じる。この加速
度センサの測定軸線はこの共通の平面内にあり、互いに直角である。この両加速
度センサの出力信号が互いに結合されると、重力の軸線に対する所定の角度に関
して一義的な割り当てが生じ、同時に高い精度が生じる。というのは、常に両セ
ンサの一方が感度の高い範囲で作用するからである。両加速度センサが回転軸線
に依存せず、その測定軸線が基本的には空間内で任意に配置可能であるので、摺
動路程のための測定機器の測定軸線がこの共通の平面内に位置するように、速度
センサの両測定軸線を配置した平面を測定機器内で配向することができるという
利点がある。加速度センサの出力信号はトランスデューサ（測定値ピックアップ
）に供給され、このトランスデューサはインターフェースとデータラインを介し
てコンピュータ、好ましくはパーソナルコンピュータに接続されている。このデ
ータラインはケーブルによって形成可能である。しかし、特に有利な解決策では
、トランスデューサのデータが無線でコンピュータに伝送される。それによって
、測定装置の自由な運動性が高められ、操作人にとって容易に取扱い可能である
。

【０００９】 第３の加速度センサを使用することにより、角度変化を測定するための第２の
測定機器を簡単かつ有利に形成可能である。この第３の加速度センサは角度変化
を測定するための第１の測定機器の両センサの一方と共に、第２の測定機器を形
成する。この第３の加速度センサの測定軸線は、第１の両加速度センサの測定軸
線によって形成された平面に対して直角な平面内に配置されている。各々２個の
センサが第１と第２の測定機器に統合されていることにより、互いに垂直な２つ
の平面内の角度変化を測定することができる。その際、測定範囲は両平面の各々
において０〜３６０°にわたって延びている。なぜなら、一方のセンサが感度の
良好な測定範囲にあるからである。重力の軸線に対する測定軸線の角度に依存す
る信号曲線の特性が正確に知られているので、角度は非常に正確にかつ全範囲に
わたって検出可能である。本発明による測定構造体は更に、加速度センサのいろ
いろな製品が使用可能であるという利点がある。というのは、その信号特性また
は測定特性が最初から知られているからである。適当なソフトウェアを用いてコ
ンピュータで測定信号を評価することにより、空間内のＸ軸線、Ｙ軸線およびＺ
軸線における任意の角度を検出することができる。この測定信号は必要な場合に
はベクトルに変換可能である。路程測定による測定値に関連して、角度測定の測
定値は体の表面ラインの延長状態を示すために使用される。

【００１０】 体の表面ラインの形状と長さ、例えば人の脊柱の形状を検出するために、測定
機器は脊柱または表面ラインに沿って摺動させられる。その際、摺動路程の長さ
を測定するための測定機器は、摺動運動を感知し、そしてトランスデューサを介
してデータとしての測定値がコンピュータに伝送される。そのために、予め定め
た路程の区間およびまたは時間の区間において、角度変化を測定するための測定
機器を介して、表面ラインの傾斜角度が検出される。所定の測定個所に属する複
数のデータから、この測定個所の範囲内の表面ラインの延長状態が計算され、そ
して多数の測定個所か全体のカーブの延長状態または全体の表面ラインの延長状
態が計算される。この表面ラインはプリンタまたはディスプレイのようなそれ自
体公知の出力装置で表示されるかまたは出力され、観察者にアクセス可能となる
。測定装置の運動中、運動曲線の中間状態と最終状態を検出し、表示することが
できる。本発明による測定構造体は出発位置で較正を必要としない。なぜなら、
センサの測定値に基づいて、重力の軸線に関して測定装置の測定軸線がどの位置
を占めるかを常に正確に確かめることができるからである。これは、例えば患者
の背中の苦痛または関節の苦痛の測定の処理を容易にする。なぜなら、この苦痛
が必ずしも所定の測定位置を占めないからである。標準測定のために、少なくと
も１個または複数の近似的な普通の位置から出発すると合目的である。これは、
測定過程の相互の比較と表示された結果の評価を容易にする。操作人が充分な経
験があり、適当なソフトウェアを使用すると、本発明による測定構造体は任意の
位置の測定を可能にする。すなわち、この測定構造体の使用範囲は大幅に拡張さ
れる。使用範囲のこの拡張にもかかわらず、測定装置は取扱い操作が容易であり
、故障しにくい。

【００１１】 少なくとも１個の制御キーを備えた入力装置を可動の測定装置に配置したこと
により、ＰＣにおけるデータ処理のための制御機能がこの制御キーを介して制御
可能であり、例えば測定中にコンピュータの操作キーボードがこの制御キーによ
って置き換えられることにより、操作性が改善されるという利点がある。その結
果生じる作業の容易性は重要であり、迅速で正確な作業を可能にする。表示装置
を測定装置上に配置したことにより、一層の改善が達成される。この表示装置は
発光ダイオード（ＬＥＤ）によってあるいは液晶（ＬＣＤ）のようなそれ自体公
知の他の装置によって形成可能である。発光ダイオードは所定の運転状態を光学
的に表示することができる。液晶表示装置を使用すると、記号、数字または文章
で表示するための可能性が広がる。この表示装置は操作人の注意を測定過程や測
定装置に向けることができる。というのは、測定装置のすべての運転情報が表示
可能であるからである。これは測定過程を一層容易にし、加速することになる。

【００１２】 次に、実施の形態を示す図を用いて、本発明を詳しく説明する。 図１は、自由に動くことができる本発明による測定装置１を示している。この
測定装置１は人間工学的に形成されたケーシング１４を備えている。このケーシ
ングは手の中に簡単にかつ快適に保持することが可能である。ケーシング１４内
には、測定輪１５と案内輪１６が支承されている。案内輪１６と測定輪１５は案
内軸線４の方に向けられ、測定機器２（図２参照）の一部である。この測定機器
は、測定軸線４に沿った矢印１７の方向における測定装置の摺動運動の長さを測
定する。測定装置１は更に、２個のキー（ボタン）１９，２０を備えている。こ
のキーは図２に示した入力機器３２の一部である。測定装置１のケーシング１４
内には更に、基準軸線５に対する測定装置１または測定軸線４の角度偏差を測定
するための第１の測定機器３と第２の測定機器１３が設けられている。その際、
両測定機器３，１３は概略的に示してある。基準軸線５は重力加速度の方向の軸
線によって、すなわち重力の軸線によって形成され、従っていかなる場合にも定
義され、予め設定される。測定軸線４の角度変化を測定するための第１の測定機
器３は、測定軸線８を有する第１の加速度センサ７と、測定軸線１０を有する第
２の加速度センサ９を備えている。その際、両加速度センサ７，９の両測定軸線
８，１０は共通の平面内にあり、互いに直角である。加速度センサ９の測定軸線
１０は図１に示した測定装置１の位置において、基準軸線５に対して直角であり
、加速度センサ７の測定軸線８は基準軸線に対して平行に延びている。その際、
両加速度センサ７，９を含む測定機器３は、両軸線８，１０によって定められた
測定平面が長さ測定のための測定機器２の測定軸線４に対して平行に延びている
かまたはこの測定軸線４が同じ平面内に位置するように測定装置１のケーシング
１４に組み込まれている。角度変化を測定するための第１の測定機器３によって
、基準軸線５に対する測定装置１の角度変化が測定される。この角度変化は測定
装置１の回転ときに測定軸線４と基準軸線５によって形成された平面内で発生す
る。第２の加速度センサ９と第３の加速度センサ１１によって、角度変化用の第
２の測定機器１３が形成されている。この場合、この両加速度センサ９，１１の
測定軸線１０，１２は同様に互いに直角であり、その測定平面は、角度変化用の
第１の測定機器３の加速度センサ７，９の両測定軸線８，１０が位置する測定平
面と直角である。角度変化のためのこの第２の測定機器１３は特に、測定装置１
がほぼ垂直な位置で使用されるときに、すなわち長さ測定のための測定軸線４が
ほぼ基準軸線５の方向に延びるときに使用される。加速度センサ７，９，１１は
、電子回路に一体化された市販の電子部品である。３個の加速度センサ７，９，
１１の各々は単独で機能し、そのためにエネルギー供給部または電流用端子およ
び信号出力部を備えている。加速度センサ７，９または９，１１を２個ずつ角度
変化用測定機器３または１３に統合すると、測定軸線８，１０または１０，１２
によって定められる平面内で０〜３６０°の正確な角度測定が可能である。従っ
て、３個の加速度センサ７，９，１１の本発明による配置構造は、互いに垂直な
２つの垂直平面内での角度変化または基準軸線５に対する測定装置１の２つの角
度位置の同時測定を可能にする。この角度値は表面ライン２１（図２参照）の長
さを測定するための測定機器２によって検出される表面ライン２１の位置に割り
当て可能である。このデータから、後述のように、三次元のカーブ、例えば表面
ライン２１の形状を決定することができる。測定装置１は更に、発光ダイオード
（ＬＥＤ）４１を備えている。この発光ダイオードは光学的な情報のための表示
装置または出力機器を形成する。明るい状態または暗い状態によっておよびまた
は例えば赤／緑の異なる色の表示によって、測定過程の所定の状態を表示するこ
とができる。必要時には、ＬＥＤは液晶表示装置によって置き換え可能である。
これは、膨大な情報、例えば文や記号の表示または出力を可能にする。

【００１３】 図２には体２２の表面ライン２１の形状と長さを検出するための測定構造体が
概略的に示してある。図示した実施の形態では、人の体２２の脊柱の長さと形状
、すなわち矢状面内の脊柱の表面ライン２１を検出するために、測定装置１が使
用される。その際、体２２は立った状態が示してある。しかし、体は背を丸めた
状態または横になった状態でもよい。図２の右側部分には、測定装置１が拡大し
て概略的に示してある。測定装置１はコンピュータ６に接続されている。このコ
ンピュータは適切なソフトウェアを用いて、測定装置１によって検出された測定
データを処理し、体２２の脊柱の表面ラインを示す。コンピュータ６はそれ自体
公知のごとく、キーボード２４の形をした入力装置、ディスプレイ２５、プリン
タ２６および場合によっては他のハードウェア要素に接続されている。図２に示
した実施の形態では、測定装置１とコンピュータ６との間でデータを伝送するた
めに、データの無線伝送装置が設けられている。そのために、測定装置１とコン
ピュータ６には、各々１個の送信／受信ユニット２７または２８が設けられてい
る。この送信／受信ユニットは公知のごとく、無線通信または赤外線信号によっ
てデータ伝送するために適している。しかし、破線２９で示すように、データラ
インとしてケーブルを使用することができる。これは測定装置１の自由な動きを
損なう。測定装置１はインターフェース３０を備えている。このインターフェー
スには、測定装置１のすべての測定機器２，３，１３がデータラインを介して接
続されている。表面ライン２１に沿った矢印１７方向の測定装置の摺動運動を測
定するために、測定装置１は長さを測定するための測定機器２を備えている。矢
印１７方向に測定装置１が摺動する際に、測定輪１５が体２２の表面で転動する
。その結果生じる、軸線回りの測定輪１５の回転運動は増分検出され、対応する
データがトランスデューサ３４を経てインターフェース３０に供給される。更に
、少なくとも１個の操作キー、特に２個の操作キー１９，２０を備えた入力装置
３２が設けられている。この入力装置はマイクロプロセッサ３３に相互接続され
ている。図示した実施の形態では、このマイクロプロセッサ３３はデータ記憶装
置と入出力ユニットを備えている。この場合、データ記憶装置は路程測定データ
（位置測定データ）と角度測定データを一時的に記憶することができる。このデ
ータのアクセスは測定装置１の入力装置３２を介してあるいはコンピュータ６の
入力装置、例えばキーボード２４を介して行うことができる。マイクロプロセッ
サ３３またはその入出力ユニットは切換え要素を備えている。この切換え要素は
制御装置を、測定装置１の入力装置３２またはコンピュータ６の入力装置または
キーボード２４に選択的に割り当てる。適当な切換え要素をコンピュータ６内の
プロセッサに設けることができる。マイクロプロセッサ３３の入出力ユニットを
介して、光学的な表示装置４１が制御される。図示した実施の形態における表示
装置は発光ダイオードである。この発光ダイオードは測定の所定の状態をいろい
ろな色によって表示し、状態を光らせてまたは光らせないで表示する。測定の開
始のための準備は例えば緑色に光らせることによって表示される。更に、複数の
発光ダイオードを配置し、マイクロプロセッサ３３によって接続すると合目的で
ある。バッテリまたは充電可能な蓄電池からなるエネルギー源２３は長さ測定用
の測定機器２と角度変化を測定するための測定機器３，１３と場合によっては他
の電気的構成要素に給電するために役立つ。角度変化を検出するための測定機器
３，１３は同様にトランスデューサ３１に接続されている。このトランスデュー
サ自体はインターフェース３０に相互接続されている。図２に原理的に示した、
測定装置１の角度変化または角度位置を測定するための第１の測定機器３は、２
個の加速度センサ７，９を備えている。

【００１４】 本実施の形態で使用される加速度センサ７，９，１１はそれ自体公知の種類の
センサであり、一般的には測定軸線８，１０，１２の方向における加速度または
減速度を検出するために使用される。本発明による測定装置１の場合には、次の
ような加速度センサ７，９，１１の特性が利用される。すなわち、加速度センサ
が動かない状態でも、すなわちその測定軸線８，１０，１２の方向に運動成分を
有していない状態でも、重力加速度の軸線５に対して測定軸線８，１０，１２の
位置が変化すると、測定信号を発生するような特性が利用される。その際、表面
ライン２１に沿った測定装置１の運動によってセンサに作用する加速力または減
速力は無視することができる。なぜなら、この力はここで発生する運動速度の場
合、信号の変化を生じないからである。加速度センサ７，９，１１は、重力の軸
線５に対する角度の変化の方向に応じて、正または負の信号を発生するという利
点がある。それによって、角度偏差の方向を決定することができる。普通の加速
度センサ７，９，１１の場合には、出力量に対する入力量の比を示す特性曲線は
線形ではない。測定機器３内でのセンサ７，９の配置構造によって、センサの測
定軸線８または１０は互いに直角である。図２に示した位置では、両測定軸線８
，１０は図の平面に一致する測定平面を定める。測定装置１が表面ライン２１に
沿って摺動する際にこの平面内で傾動し、加速度センサ７，９の両測定軸線８，
１０の角度が基準軸線すなわち重力の軸線５に対して変化すると、センサ７，９
は測定信号を発生する。この測定信号は角度位置に依存して、図３に示す特性曲
線を生じる。

【００１５】 図３に示したグラフにおいて、軸線３７の方向に、基準軸線５に対する測定軸
線８または１０の角度変化が記入され、それと直角の軸線３８上に、例えば電圧
値としての測定信号が記入されている。その際、曲線３９は加速度センサ７の特
性曲線を示し、曲線４０は加速度センサ９の特性曲線を示している。この特性曲
線グラフから判るように、加速度センサ７は０°から約６０°までの角度変化範
囲において非常に良好な分解能を有する。しかし、９０°近くの範囲では分解能
が悪くなっている。すなわち、測定結果は不正確である。これに対して、加速度
センサ９の特性曲線は、その信号が０°から約３０°までの範囲でよくない分解
能を生じ、測定結果が不正確であることと、約３０°から９０°までは分解能が
非常に良好で、それによって測定精度が非常に高いことを示している。それにも
かかわらず、０〜３６０°の全体範囲内で正確な測定を行うことができるように
するために、両加速度センサ８，９が一対の測定要素を形成し、すべての角度位
置で両センサ８，９の信号が検出される。その結果生じる対の測定信号または対
の測定値は、所定の角度に対する正確な割り当てを０〜３６０°の全体範囲にわ
たって可能にする。表面ライン２１上の測定個所３５に付属する、図２に示した
測定装置１の位置では、加速度センサ７については０の測定値が生じ、加速度セ
ンサ９については＋２の測定値が生じる。それによって、測定装置１が垂直位置
にあり、案内輪１６が上向きであることが一義的に判る。測定装置１が１８０°
だけ回転すると、すなわち案内輪１６が下方に向けられると、加速度センサ７は
測定値０を出力し、加速度センサ９は−２の測定値を出力する。本発明による測
定構造体の場合には、この測定データの処理はソフトウェアを用いてコンピュー
タ６で行われる。しかし、処理の一部をマイクロプロセッサ３３で行い、適当に
処理されたデータをコンピュータ６に供給することもできる。測定輪１５と案内
輪１６が規定通りに表面ライン２１上に載っているときに、体２２の表面ライン
２１上の測定個所３６に関して、測定装置１の測定軸線４′は基準軸線５に対す
る角度偏差を有する。この状態で、センサ７は０．９６の測定値を出力し、セン
サ９は１．７５の測定値を出力する。この対の測定値は＋３０°の角度の場合に
のみ発生し、従って測定装置１の位置または測定軸線４，４′の姿勢は正確に決
定可能である。これは、体２２が立っている場合でもかがんでいる場合でも横に
なっている場合でも、表面ライン２１上のすべての個所について当てはまる。

【００１６】 本発明による測定構造体は、矢状面内、すなわち図２の図の平面に対して平行
な平面内の表面ライン２１の形状と長さを測定すると同時に、それに対して直角
の前面の平面内の表面ライン２１の形状の検出を可能にする。そのために、測定
装置１は、図４に示すように、角度偏差を検出するための第２の測定装置１３を
備えている。この測定装置１３は、同時に第１の角度測定装置３に所属する加速
度センサ９と、更に第３の加速度センサ１１を備えている。この第３の加速度セ
ンサ１１の測定軸線１０は加速度センサ９の測定軸線１０と加速度センサ７の測
定軸線８に対して垂直である。測定機器１３の両加速度センサ９，１１の両測定
軸線１０，１２は、測定機器３の測定平面に対して直角の測定平面を決定する。
両測定軸線１０，１２によって決定されるこの測定平面は図示した実施の形態で
は、図４の図の平面に一致する。測定装置１が表面ライン２１に沿って摺動する
と、長さまたは距離区間を測定するための測定機器２が対応する測定データを生
じ、そして各々の測定位置で角度を測定するための測定機器１３によって、対応
する測定データが出力される。その際、図２，３に関連して既に説明したように
、両加速度センサ９，１１の測定信号は統合された対の測定値を形成する。この
対の測定値は、前面の平面内での基準軸線または重力の軸線に対する測定装置１
の測定軸線４の角度を一義的に決定することができる。この測定データは更に、
コンピュータ６内で適当なソフトウェアによって処理され、そして表面ライン２
１の形状、すなわち上記の実施の形態では前面の平面内の脊柱の湾曲（側彎症）
を示す。

【００１７】 矢状面または前面内の表面ライン２１の延長状態および形状を測定するために
は通常は、角度偏差を測定するための第１または第２の測定機器３または１３に
よって検出される測定データで充分である。しかし、両平面内に大きな角度偏差
がある場合、理想的な垂直平面からの測定平面の振れに留意し、補正する必要が
ある。これは本発明による構造体の場合には両測定機器３，１３によって可能で
ある。なぜなら、測定平面に対して直角の平面内での振れを示す、第３の加速度
センサ１１または７のそれぞれの測定信号が供されるからである。この第３の測
定センサ１１または７によって生じた測定データは、他の両加速度センサ７，９
または９，１１の対の測定データを補正するために使用される。３個の加速度セ
ンサ７，９，１１の本発明による構造体は測定装置１に簡単に組み込むことがで
き、低コストであり、そして故障しにくい。更に、異なる測定特性曲線を有する
加速度センサ７，９，１１を使用することができる。この場合、特性曲線は広い
範囲において線形および非線形に形成可能である。表面カーブ２１に沿った摺動
路程の長さを測定するための測定機器２と、角度変化を測定するための両測定機
器３，１３は、小型にかつコンパクトに形成可能であるので、測定装置１はきわ
めて軽量にかつ取扱いやすいように形成可能である。特に測定装置１とコンピュ
ータ６の間でデータを無線伝送する場合、測定構造体の非常に良好な取扱いおよ
び操作性が生じる。操作キー１９，２０を備えた入力装置３２と表示装置４１の
形をした制御要素の、測定装置１上での配置構造によって、測定装置は操作を一
層容易にする。測定は迅速にかつ簡単に行うことができる。これは脊柱の形状と
長さの測定についてだけでなく、人の体２２または他の対象の他の関節の形状や
動きの測定についても当てはまる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による測定構造体の測定装置の斜視図である。

【図２】 本発明による測定構造体の概略図である。

【図３】 測定角度に依存して対のセンサの出力信号を示すグラフである。

【図４】 図２に示した測定平面に対して直角の測定位置を概略的に示す図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１０月２６日（２０００．１０．２６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】 従って、実際には一層の困難が生じる。というのは、表面ラインの形状と長さ
を検出すべきである測定対象を、測定構造体の許容測定範囲に一致する位置にも
たらさなけれならないからである。特に人の体を測定する際および測定または連
続測定を迅速に行う場合には、これは測定の処理手順を困難にする。従って、公
知の測定構造体は使用の練習とトレーニングを必要とする。使用のトレーニング
を行っても、測定を行うために一部はまだ時間がかかる。特に角度測定機器の切
換えとその都度の準備に時間がかかる。 英国特許第２０４５９３８号公報により、対象の寸法を測定するための他の対
が知られている。この装置は突出する測定尖端部を備えたピストル型測定装置で
ある。測定尖端部に対して間隔をおいて、６個の加速度センサがピストル型測定
装置に配置されている。それによって、測定尖端部の前端部の加速度値を６つの
自由度で検出することができる。装置は互いに間隔を有する対象の場所を測定す
るためのものである。従って、場所毎に測定を行うことができる。しかし、装置
は表面ラインに沿った連続的な測定のためには適していない。柔らかい表面を有
する対象の測定、例えば人の体の測定は不可能である。なぜなら、測定尖端部が
押圧力に依存して異なる深さまで表面内に侵入するからである。更に、測定精度
が保証されない。なぜなら、測定尖端部の自由端回りのピストル型測定装置の傾
動運動の検出がきわめて困難であり、かつ多大の計算を必要とするからである。
迅速な傾動運動は測定エラーを生じる。全部で６つのセンサは線形の加速度値を
検出する。この場合、センサは加速度の所定の最小の大きさから初めて、充分に
正確名測定を可能にする。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】 次に、実施の形態を示す図を用いて、本発明を詳しく説明する。 図１は、自由に動くことができる本発明による測定装置１を示している。この
測定装置１は人間工学的に形成されたケーシング１４を備えている。このケーシ
ングは手の中に簡単にかつ快適に保持することが可能である。ケーシング１４内
には、測定輪１５と案内輪１６が支承されている。案内輪１６と測定輪１５は案
内軸線４の方に向けられ、測定機器２（図２参照）の一部である。この測定機器
は、測定軸線４に沿った矢印１７の方向における測定装置の摺動運動の長さを測
定する。測定装置１は更に、２個のキー（ボタン）１９，２０を備えている。こ
のキーは図２に示した入力機器３２の一部である。測定装置１のケーシング１４
内には更に、基準軸線５に対する測定装置１または測定軸線４の角度偏差を測定
するための第１の測定機器３と第２の測定機器１３が設けられている。その際、
両測定機器３，１３は概略的に示してある。基準軸線５は重力加速度の方向の軸
線によって、すなわち重力の軸線によって形成され、従っていかなる場合にも定
義され、予め設定される。測定軸線４の角度変化を測定するための第１の測定機
器３は、測定軸線８を有する第１の加速度センサ７と、測定軸線１０を有する第
２の加速度センサ９を備えている。その際、両加速度センサ７，９の両測定軸線
８，１０は共通の平面内にあり、互いに直角である。加速度センサ９の測定軸線
１０は図１に示した測定装置１の位置において、基準軸線５に対して直角であり
、加速度センサ７の測定軸線８は基準軸線に対して平行に延びている。その際、
両加速度センサ７，９を含む測定機器３は、両軸線８，１０によって定められた
測定平面が長さ測定のための測定機器２の測定軸線４と同じ平面内に位置するよ
うに測定装置１のケーシング１４に組み込まれている。角度変化を測定するため
の第１の測定機器３によって、基準軸線５に対する測定装置１の角度変化が測定
される。この角度変化は測定装置１の回転ときに測定軸線４と基準軸線５によっ
て形成された平面内で発生する。第２の加速度センサ９と第３の加速度センサ１
１によって、角度変化用の第２の測定機器１３が形成されている。この場合、こ
の両加速度センサ９，１１の測定軸線１０，１２は同様に互いに直角であり、そ
の測定平面は、角度変化用の第１の測定機器３の加速度センサ７，９の両測定軸
線８，１０が位置する測定平面と直角である。角度変化のためのこの第２の測定
機器１３は特に、測定装置１がほぼ垂直な位置で使用されるときに、すなわち長
さ測定のための測定軸線４がほぼ基準軸線５の方向に延びるときに使用される。
加速度センサ７，９，１１は、電子回路に一体化された市販の電子部品である。
３個の加速度センサ７，９，１１の各々は単独で機能し、そのためにエネルギー
供給部または電流用端子および信号出力部を備えている。加速度センサ７，９ま
たは９，１１を２個ずつ角度変化用測定機器３または１３に統合すると、測定軸
線８，１０または１０，１２によって定められる平面内で０〜３６０°の正確な
角度測定が可能である。従って、３個の加速度センサ７，９，１１の本発明によ
る配置構造は、互いに垂直な２つの垂直平面内での角度変化または基準軸線５に
対する測定装置１の２つの角度位置の同時測定を可能にする。この角度値は表面
ライン２１（図２参照）の長さを測定するための測定機器２によって検出される
表面ライン２１の位置に割り当て可能である。このデータから、後述のように、
三次元のカーブ、例えば表面ライン２１の形状を決定することができる。測定装
置１は更に、発光ダイオード（ＬＥＤ）４１を備えている。この発光ダイオード
は光学的な情報のための表示装置または出力機器を形成する。明るい状態または
暗い状態によっておよびまたは例えば赤／緑の異なる色の表示によって、測定過
程の所定の状態を表示することができる。必要時には、ＬＥＤは液晶表示装置に
よって置き換え可能である。これは、膨大な情報、例えば文や記号の表示または
出力を可能にする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2F062 AA22 AA72 BC19 CC22 CC23 EE01 EE09 EE34 EE62 EE64 FF04 FF25 FF28 GG22 GG38 HH15 JJ03 KK01 LL09 LL11 2F069 AA04 AA32 AA62 AA66 AA72 BB40 DD16 DD24 DD25 DD27 GG01 GG04 GG37 GG41 GG52 GG59 GG62 GG64 GG71 HH15 HH26 HH30 JJ07 JJ25 NN00 NN06 NN08 QQ05 QQ08 QQ09 QQ12 RR12 4C038 VA04 VB40 VC20

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自由に動くことができる測定装置（１）を具備し、この測定
   装置が、表面ライン（２１）に沿った測定装置（１）の摺動路程の長さを測定す
   るための測定機器（２）と、予め定められた基準軸線（５）に対する、測定装置
   （１）の測定軸線（４）の角度の変化を測定するための測定機器（３）とを備え
   、更に、コンピュータ（６）と、コンピュータ（６）へのデータ伝送装置とを具
   備し、このコンピュータが測定機器（２，３）の路程値と角度値を処理して表面
   ライン（２１）を示す、空間内での体（２２）の表面ライン（２１）の形状と長
   さを検出するための測定構造体において、角度変化を測定するための測定機器（
   ３）が、１本ずつの測定軸線（８，１０）を有する２個の加速度センサ（７，９
   ）を備え、この加速度センサ（７，９）の測定軸線（８，１０）が共通の平面内
   に配置され、両測定軸線（８，１０）がこの平面内で互いに直角であり、摺動路
   程のための測定機器（２）の測定軸線（４）が同様にこの共通の平面内に配置さ
   れていることを特徴とする測定構造体。
2. 【請求項２】 第１と第２の加速度センサ（７，９）を備えた角度変化を測
   定するための第１の測定機器（３）に加えて、角度変化を測定するための第２の
   測定機器（１３）が設けられ、この第２の角度測定機器（１３）が第３の加速度
   センサ（１１）と第１の測定機器（３）の両加速度センサ（７，９）の一方を備
   え、この第３の加速度センサ（１１）の測定軸線（１２）が第１の測定機器（３
   ）の両センサ（７，９）の測定軸線（８，１０）に対して直角であることを特徴
   とする請求項１記載の測定構造体。
3. 【請求項３】 角度偏差を測定するための基準軸線（５）が、重力加速度の
   方向によって定められた垂直軸線であることを特徴とする請求項１または２記載
   の測定構造体。
4. 【請求項４】 各々の加速度センサ（７，９，１１）がエネルギー源（２３
   ）とトランスデューサ（３１）に接続され、トランスデューサ（３１）がインタ
   ーフェース（３０）とデータライン（２９；２７，２８）を介してコンピュータ
   （６）に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の
   測定構造体。
5. 【請求項５】 摺動路程のための測定機器（２）がトランスデューサ（３４
   ）に接続され、このトランスデューサ（３４）がインターフェース（３０）とデ
   ータライン（２９；２７，２８）を介してコンピュータ（６）に接続されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の測定構造体。
6. 【請求項６】 摺動路程のための測定機器（２）が長さの値をデジタル電気
   信号に変化するための装置を有する測定輪（１５）と、表面ライン（２１）に追
   随するための案内手段（１６）を備えていることを特徴とする請求項１〜５のい
   ずれか一つに記載の測定構造体。
7. 【請求項７】 自由に動くことができる測定装置（１）が少なくとも１個の
   制御キー（１９，２０）を有する入力装置（３２）と、この入力装置に接続され
   たマイクロプロセッサ（３３）と、コンピュータ（６）に通じるデータライン（
   ２９；２７，２８）を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つ
   に記載の測定構造体。
8. 【請求項８】 自由に動くことができる測定装置（１）とコンピュータ（６
   ）の接続部が、データの無線伝送のための装置からなり、自由に動くことができ
   る測定装置（１）とコンピュータ（６）に、各々１個の送信／受信ユニット（２
   ７，２８）が配置され、測定装置（１）のすべてのデータラインがこの送信／受
   信ユニット（２７）に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか
   一つに記載の測定構造体。
9. 【請求項９】 測定装置（１）またはコンピュータ（６）が入力／出力ユニ
   ットの形をしたマイクロプロセッサ（３３）を備え、このマイクロプロセッサ（
   ３３）が測定装置（１）の入力装置（２２）とコンピュータ（６）の入力装置（
   ２４）との切換え要素として形成されていることを特徴とする請求項１〜８のい
   ずれか一つに記載の測定構造体。
10. 【請求項１０】 測定装置（１）が光学的な表示装置（４１）を備えている
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の測定構造体。
11. 【請求項１１】 光学的な表示装置（４１）が少なくとも１個の発光ダイオ
    ードまたは液晶表示部からなっていることを特徴とする請求項１０記載の測定構
    造体。