KR960008074B1 - 신체 부분상에 가해진 하중 탐지 장치 - Google Patents

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Description

신체 부분상에 가해진 하중 탐지 장치

제1도는 본 발명에서 제안한 장치를 착용한 환자를 보여주는 도면.

제2도는 전자 유니트의 개략도.

제3도는 일회용의 삽입가능한 신발 창으로 구체화된 측정 장치의 평면도.

제4도는 본 발명의 장치의 회로도.

제5도는 하중-시간 곡선.

본 발명은 다리의 운동 기관같은 신체 부분상의 하중을 탐지하기에 적합한 장치에 관한 것으로, 그러한 장치는 하중 변수를 측정하는 장치 및 그 측정 장치로부터 측정 데이타가 공급되고 하중 기준 범위를 입력시키기 위한 입력 장치를 구비한 운반 가능하고 코드가 없는 운반 가능한 전자 유니트를 가진다. 또한, 특히 기준 범위의 초과를 신호로 알리도록 사용되는 표시 장치 및 계산 장치도 포함된다.

신체 부분상의 하중의 부분적인 제거는 정형 외과 환자 및 사고 피해자를 치료함에 있어 중요한 역할을 한다. 관절을 계속 압박하는 상처, 부러진 뼈, 인대 및 힘줄의 상처, 다리 기관의 염증 및 그러한 부분들의 쇠약 또는 인공 관절 등의 삽입은 주 간격 또는 월 간격으로 환부상의 하중을 부분적으로 제거하는 것을 필요로 한다. 그러한 경우에, 회복을 촉진하기 위하여 정확한 부분적 하중 범위를 유지하는 것이 필수적인바, 과도한 하중은 회피되야 하지만, 최적의 회복 과정을 위해 필요한 기계적 자극을 증진시키기 위하여 최소의 하중 수준이 지속되야 한다. 치료중에, 한정된 하중 기준 범위가 상승될 수 있다.

전술된 형태의 장치가 현재 판매되고 있는바, 프랑크푸르트 암 아인 소재의 헤랄드 하버만사의 정형 외과 전문 장치인 압력 감지기 및 음향 피드백을 가지는 EDAR 삽입체(Insert With Pressure Sensor and Acoustic feed back)라는 책자에 기재되어 있다. 종래의 배터리 구동형 장치는 압력 감지기를 가지는 신발창 삽입체 형태의 측정 유니트를 보유하고 있다. 그 장치는 측정된 데이타가 프리세트된 기준 영역내에 있을때는 낮은 톤(tone)을 방출하고 이 기준 영역을 벗어날때마다 높은 톤을 방출한다. 목발을 짚고 있는 환자가 의사가 처방한 것보다 더 큰 하중을 다리의 기관에 가하면 더 높은 톤의 음향에 의해 경고를 받을 수 있으며, 더 낮은 톤은 적절한 하중이 가해지고 있음을 그 환자에게 재보증한다.

본 발명의 목적은 연속된 긴 기간의 하중 탐지를 허용하면서 환자의 하중 활동을 더욱 잘 측정하기 위하여 전술된 종래의 하중 탐지 장치를 더욱 개량하는 것이다.

이 목적은, 데이타 분석 유니트가 측정 유니트에 의해 필요한 데이타 및 하중 형태의 기본을 형성하는 분석 데이타가 공급될 수 있는 데이타 기억 영역 및 마이크로 프로세서를 가지고, 하중 기준 범위 및 분석 데이타 기준치가 입력 장치로부터 기억 영역으로 공급될 수 있고, 기준 범위에 대한 순간적인 하중의 관계가 마이크로 프로세서의 도움으로 계산될 수 있고, 그렇게 획득된 비교 데이타가 기억될 수 있으며, 표시 장치는 기억 기능과 동시에 기능하도록 고안되어 있으며 하중 형태에 관한 기억된 데이타는 검색 장치에 의해 검색될 수 있는 본 발명에서 제안된 장치에 의해 만족된다.

그 제한된 장치는 평가를 위하여 측정된 하중 변수에 관한 데이타 뿐아니라 그러한 미처리 데이타(raw data)로부터 획득된 분석 데이타를 발생시킨다. 이는, 하중 이력(load history)이 더욱 정밀하게 기재될 수 있고, 그러므로 치료 기간의 더욱 적절한 체계화가 고안될 수 있는 실질적인 장점을 가진다. 예컨대, 더 긴 기간동안의 과잉 하중은 더 짧은 과잉 하중 기간과는 다른 하중의 보정적 감소를 필요로 한다. 반면에, 풍부한 측정 데이타는 뜻있는 분석적 데이타의 획득을 허용하고, 그러므로 다량의 데이타가 기억될 수 있게 하고, 필요하면, 그 데이타가 적절한 분석 데이타 기준 범위와 비교될 수 있게 하며, 기억된 데이타의 양이 획득된 미처리 데이타의 양과 비교하여 감소될 수 있게 한다. 이러한 구조는 기억 공간의 필요치와 마이크로 프로세서의 작동시간 모두를 감소시킨다.

표시 장치는 환자가 본 발명의 장치에 의해 권고된 제1의 피드백 수단인 하중 기준 영역을 초과하면 음향신호가 환자에게 경고하도록 그 자신의 하중 활동을 탐지할 수 있게 한다.

데이타 메모리는 순간적이거나 실질적인 하중치 같은 마이크로 프로세서내에서 준비된 분석 데이타와 함께 미처리 데이타 또는 마이크로 프로세서에 의해 선택된 그 데이타의 일부를 기억하므로, 분석데이타와 적절한 기준 영역 사이의 관계가 설정될 수 있다. 데이타 메모리는 또한 획득된 비교데이타를 기억할 수 있다. 모든 기억 데이타 또는 그 데이타중 일부의 선택된 데이타를 검색함으로써, 주어진 기간 동안의 환자의 하중 운동 비교 데이타는 물론 특히 미처리 데이타 및 분석 데이타가 정확히 기록될 수 있다. 다음의 며칠 동안 환자가 변경하기 위하여 밤에 환자가 그의 운동을 탐지할 수 있도록 허용하는 이러한 구조가 제2의 피드백 시스템을 구성한다. 의사가 최초로 환자를 만났을때 그의 하중 활동을 검토하고 평가할 수 있으며 치료 기간이 효과적으로 체계화될 수 있고 정확한 조사가 보장될 수 있다. 환자의 하중 동작에 따라서, 하중 기준 범위가 약간 상승되거나 다음 기간중에 전혀 변경되지 않을 수 있다. 이러한 구조가 제3의 피드백 시스템을 제공한다. 그러므로, 등급이 있는 피드백 시스템이 형성되는바, 그 시스템은 최적의 치료 체계화를 초래한다.

측정된 하중 변수는 하중력인 것이 바람직하다. 적절한 하중 변수들은, 압력, 인장력, 전단력 또는 굽힘력같은 지역적인 특별한 힘이다. 측정된 하중 변수는 또한 운동량, 특히 신체 부분의 속도 또는 가속도 또는 다른 형태의 물리량으로 제시될 수 있다.

본 발명의 측정장치의 선택 및 배치는 그 용도에 종속된다. 예컨대, 때때로 다리 또는 그 일부에서 압력을 조사할 필요가 있다. 이러한 경우에는 치료용 신발의 삽입 가능한 창의 형태로 발바닥 아래에 또는, 예컨대, 석고 모형 뒤꿈치 형태의 석고 주형의 내측 또는 외측에 위치시키면 바람직하다. 이러한 형태의 측정장치는 2개의 필수적으로 단단한 판으로 구성되고 그 판 사이에 3개의 감지기가 삽입될 수 있다. 그러한 감지기가 균형된 적용 범위 및 전체 힘이 감지기들에 획득되도록 하는 보장을 동시에 제공할 수 있다. 그러한 판들이 삽입가능한 신발 창을 형성하고 2개의 감지기는 발의 오지구 근처에 배치하고 다른 것은 뒤꿈치 지역에 배치하도록 제안된다. 감지기들은 힘 또는 압력을 측정할 수 있으며, 특히, 스트레인 게이지가 장착될 수 있다. 삽입가능한 신발창들은 1회용으로 적합한 폐기가능한 물품으로 저렴하게 제조될 수 있다.

본 발명의 측정장치는 또한 관절염 환자의 손바닥과 같은 발이 아닌 다른 신체 부분에 장착될 수 있다. 본 발명의 장치는 관절, 뼈, 힘줄 및 인대에 접속될 수 있으며, 인공 관절, 뼈, 힘줄, 인대 및 그들의 일부분에 사용하기에 적합하다. 이들 경우에, 국부적인 하중을 측정하기 위하여 신체에 하나이상의 본 발명의 장치를 이식할 수 있다. 환자가 앉거나 누워있을때 사용되는 경우 하나 이상의 측정 장치가 신체와 커버 표면 사이 또는 커버 아래에 위치될 수 있다.

또한, 하나 이상의 측정 장치를 교정 장치 또는 기계적 이동 보조물, 예컨대, 무릅 부목, 겨드랑이의 목발 지지부, 보조용 목발 또는 휠체어에 부착할 수도 있다. 그러한 경우에는, 주어진 신체 부분상에 가해진 하중 및 그러한 부분을 통과하는 하중의 측정될 수 있다.

본 장치는, 예컨대 마라톤같은 심한 스포츠에서 야기된 오랜 기간의 과잉 하중 충격을 회피하기 위하여 다른 지점에 적용될 수 있다. 본 장치는 또한 관절이 이미 질병에 걸려있는 경우(예컨대, 관절염) 과잉 하중에 의한 상태 악화가 회피되야 하는 경우에 과잉하중 방지구로도 사용될 수 있다.

마이크로 프로세서를 이용하여 이용하여 측정 데이타로부터 분석 데이타를 획득할 수 있으면 특히 유리하다. 이 추가적인 기능은 큰 어려움없이 마이크로 프로세서에 의해 수행될 수 있다.

분석을 위해 사용되는 데이타는 하중 상태에 상당히 관련되며, 그 하중 상태는 특히 각각의 하중 사이클에 관련된 미처리 데이타의 최대치를 포함한다. 신호 하중치는 마이크로 프로세서에 의해 하중 사이클중에 처리되는 미처리 데이타의 전체 자료로부터 유도된다.

분석 데이타를 구성하는 중에 미처리 데이타가 시간값과 상관될 수 있으면 특히 유리하다. 이러한 구조는 다수의 중요한 추가의 하중 데이타를 제공한다.

특히, 각각의 하중 사이클의 관련 하중 시간이 분석 데이타로 사용될 수 있다. 하중 시간은 중요한 기준이다. 이 시간 주기가 하중 시간 기준 범위를 지나서 연장되면 환자는 그의 하중 패턴을 변경해야 한다. 이 기준 범위가 초과되면 음향 경보가 울린다. 이와 관련하여, 마이크로 프로세서는 역치의 초과 스텝(over stepping)과 부족 스텝 사이에 발생하는 시간 지연의 탐지를 허용하는 미처리 데이타를 획득하는 작용을 한다.

또다른 분석 변수는 각각의 하중 사이클에서 측정된 하중 변수-시간 곡선의 충격량일 수 있다. 이는 특히 마이크로 프로세서를 이용하여 성취될 수 있는 바, 그 마이크로 프로세서는 시간 순서적인 미처리 데이타로부터 면적분을 유도할 수 있다. 이러한 기능은 또한 마이크로 프로세서에 의해 용이하게 취해질 수 있다. 충격량은 기계적 순간적 하중은 모두 나타낸다.

예정된 주기내에 발생하는 하중 사이클의 수를 분석 데이타로 사용하는 것도 유리하다. 하중이 다리에 가해지는 경우에, 이 변수는 스텝의 수로서 표현된다.

이미 언급된 데이타외에 예컨대, 측정치 최대값, 하중 시간, 충격량 및 사이클 총수 및 그로부터 유도된 수학적 함수는 시간값(가령 하루마다)과 관련하여(또는 관련없이) 분석 데이타로 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는, 마이크로 프로세서가 메모리에 기억된 정보로부터, 필요하면, 시간 값과 함께 통계적 데이타를 발생시킬 수 있게 하며, 그 데이타는 표시 장치에 나타나거나 또는 차후의 검색을 위해 메모리에 공급될 수 있다. 그러한 통계치들은 환자의 하중 이력을 축소하고 환자 또는 의사가 그러한 정보를 신속하게 조사 평가하도록 허용한다. 그 추가 작용은 많은 어려움없이 마이크로 프로세서에 의해 취급될 수 있다.

이를 위하여, 각각의 하중 사이클중에 획득된 분석 데이타가 등급별로 분류 가능하면 대단히 도움이 되는바, 그 등급중 하나는 기준 범위에, 하나이상의 등급은 상부 범위에 그리고 하나 이상의 등급은 하부 범위에 할당된다. 그렇게 등급별로 분리된 데이타의 열은 조사하기가 훨씬 용이하다. 총 5등급이 제공되면 특히 유리한바, 이경우 상부 범위와 하부 범위는 각기 2개의 소범위로 분할된다. 5등급으로의 분리는 3등급과는 반대로, 환자의 기준 범위 초과 또는 부족 회수의 결정뿐 아니라 그러한 초과 또는 부족이 발생된 범위의 결정도 허용한다.

그러므로, 주어진 시간 주기에 걸쳐 하중 사이클에 관련된 대역에 대해 각각의 등급에서 획득된 분석 데이타외 수 사이의 관계를 나타내는 퍼센트 값으로 표현되는 통계치들이 획득될 수 있다. 그러한 퍼센트값은 환자가 전술된 기준 범위 가이드라인을 고수했거나 안한 범위를 명확히 표시한다. 데이타를 해독하는 이 방법은 특히 미처리 데이타 최대치를 표시하는데 특히 적합하지만 또한 다른 분석 데이타에도 적용될 수 있다.

다른 한 실시예는 예정된 주기중에 발생하는 각각의 하중 사이클에서 획득된 미처리 데이타의 최대치가 하중 카테고리로 분류될 수 있게 허용하고 분석 데이타의 관련 평균치가 통계치로 사용되도록 허용한다. 이러한 구조는 하중 시간 또는 충격량같은 어떤 분석 데이타가 최대 미처리 데이타 값과 비교될 수 있도록 허용하는바, 이는 또 다른 해독의 길을 열어준다.

예정된 주기에 걸쳐 발생하는 모든 하중 사이클로부터 평균 데이타 값과 같은 통계치가 획득되면 또한 유리하다. 그러한 평균치들은 의사가 데이타를 분석하는데 상당한 도움을 준다.

전원 및 메모리 모두가 1주일 이상의 작동을 허용하는 용량 및 치수를 가지면 바람직하다. 그 용량은 2주일의 하중 이력과 관련된 필수적인 변수들이 기억될 수 있도록 허용해야 한다. 데이타 손실을 방지하기 위하여, 메모리는 정전에 대해 보호되야 한다.

표시 장치들은 투시 창 또는 디스플레이를 가지는 것이 유리한바, 이는 환자가 그의 하중 상태를 시각적으로 관찰하도록 허용하고 음향 신호에 의해 제공된 것 보다는 더욱 정확한 정보판독을 허용한다.

메모리로부터 검색된 정보가 또한 창에 디스플레이될 수도 있으며, 그러한 구조는 의사 및 환자 모두가 콤퓨터 언어 또는 하드웨어의 엄격하고 특별한 지식없이도 하중을가하는 일을 하기 앞서 어떤날을 최후에 또는 의사를 방문하는 동안 조사할 수 있도록 허용한다.

본 발명의 다른 한 실시예는, 검색된 데이타를 프린팅하기 위하여 전자 부품을 프린터에 접속시키는 것을 포함한다.

입력 및/또는 검색 장치는 프로그램 매체를 보관하기에 적합한 장치를 가질 수 있다. 그러한 프로그램 매체는 기준 범위 또는 기억 검색 EPROMS일 수 있다.

입력 장치는 또한 키이패드로 구체화될 수 있는 바, 그 키이패드로값들이 입력되거나 검색될 수 있다.

또한, 치료과정 초기에 낮은 하중 기준 범위가 선택됐다면 낮은 미처리 데이타 값을 처리하기 위하여 보조의 휴대용 측정 증폭기가 전자 부품에 접속될 수 있다.

마이크로 프로세서가 검정 수단을 가지는 것이 더욱 유리한바, 그 검정 수단에 의해 측정 장치가 검정될 수 있다. 마이크로 프로세서, 입력 장치 및 디스플레이 장치를 사용하므로써 각각의 감지기가 정확한 정보를 송신했는지를 결정하고, 그렇지 않다면, 미처리 데이타의 평가중에 고정 요소를 통해 이 에러를 고정하는 것이 가능하다. 하중이 적용된 발의 입력 형태를 표시하는 관련 분야 기술 상태와 관련하여, 많은 신발치수의 감지기 신발창 삽입물을 사용하기도 하지만 추가로 압력 분포를 측정하기 위하여 대단히 많은 감지기를 포함하는 측정 장치도 알려져 있다. 수집도니 정보의 평가는 상당한 하드웨어와 소프트웨어를 필요로 하며, 그러한 시스템의 조작은 EDP 지식을 필요로 하고, 그 시스템 자체는 정형외과 의사 또는 정형외과 신발 제조자가 사용하도록 고안되어 있다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예의 도면을 참고로 본 발명에 대해 더욱 상세히 기술하기로 한다.

제1도 내지 제3도에 도시된 장치는 삽입 가능한 신발 창(1)으로 구체화된 측정 장치, 측정 증폭기(2) 및 저자 유니트(3)를 포함한다. 접속부(5)를 가지는 와이어(4)가 삽입가능한 신발 창(1)으로부터 연장하는 바, 그 와이어는 측정 장치(1)를 복숭아뼈에 묶여있는 측정 증폭기(2)에 연결시킬만큼 충분히 길다. 플러그(7)를 가지는 케이블(6)이 측정 증폭기(2)로부터 전자 유니트(3)까지 연장하는바, 그 전자 유니트 지탱 루프(9)에 의해 환자의 가슴에 유지되는 것이 유리하다.

제2도에 도시된 전자 유니트(3)는, 더 상세하게 도시되지 않은 마이크로 프로세서, 표시장치 및 데이타 메모리(7)를 포함한다. 표시 장치는, 음향 표시장치(예컨대, 피에조-버퍼(piezo-beeper)), 정면에 디스플레이용 창이 있는 광학적 표시 장치(9)를 포함한다. 전자 유니트(3)는 기준 범위 EPROM같은 준비된 프로그램 매체가 삽입될 수 있는 슬로트를 포함할 수 있는 입력 장치를 소유한다. 전자 유니트(3)에는 또한 데이타를 입력시키거나 검색하는 기능을 하는 키이패드(11)가 설치되어 있다.

제3도의 삽입 가능한 신발 창은 연부에서 함께 결합되는 2개의 판을 필수적으로 포함하며, 그 핀 사이에는 모지구(母趾救:발바닥 앞쪽의 튀어나온 부분) 부분에 2개, 뒤꿈치 부분에 한개의 힘 감지기(12,13,14)가 있으며, 각각의 감지기는 스트레인 측정 스트립을 가진다. 그 감지기들은 다극 플러그(5)에 접속되는바, 그 플러그는 케이블을 통하여 미처리 데이타를 전송할 뿐아니라배터리로 작동되는 전자 유니트(3) 또는 측정 증폭기(2)로부터 필요한 저류를 전도하는 기능을 한다. 간단하고 저렴한 감지기들이 결합된 이 모든 장치는, 삽입가능한 신발 창(1)이 일회용 물품으로 사용될 수 있도록 한다.

제4도의 회로도는 필수적으로 제1도 내지 제3도에 상응한다. 전자 유니트에 내장도니 측정 증폭기(102)는 전자 유니트가 복숭아뼈에 부착될 수 있도록 허용하거나 더 긴 케이블(4)의 사용을 필요로 하게 한다. 측정 자치(101)는 단지 압력 감지기(112)를 지니는 바, 그 감지기는 제품 결합부의 2개의 측정된 부분들 사이에 삽입되거나 두 부분의 받침 사이에 삽입된다. 다른 요소들은 선행 도면에서와 같은 도면 번호로 도시되어 있다.

전자 유니트(103)은 키이패드로서 구체화되는 입력 장치(11) 및 표시 장치(9)에 추가하여 음향 표시 장치(15) 및 평가 장치(16)를 가지는바, 그 평가 장치는 측정 증폭기(102), A/D 변환기(7) 및 데이타 메모리(19)와 프로그램 메모리(20)를 가지는 마이크로 프로세서(18)로 구성된다. 마이크로 프로세서 제어 처리 사이클을 위한 프로그램이 프로그램 제어 처리 사이클을 위한 프로그램이 프로그램 메모리(20)에 기억된다. 마이크로 프로세서(18)에는 i/o 인터페이스(21)가 연결되는데, 예컨대 기억된 데이타를 프린팅하는 프린터 또는 명령 및 데이타를 입력시키기 위한 외부 입력 장치가 그 인터페이스를 통해서 접속될 수 있다.

제5도는 미처리 데이타(5)로 구성된 곡선을 가지는 하중-시간 곡선을 도시하고 있다. 시간(t)에 걸쳐 측정 장치(1)에 의해 얻어진 하중력(F)이 예로서 사용된다. 하중 기준 범위(S)는 프리세트된 경계치(F₁,F₂)를 기초로 설정된다. 그 위에는 상부 범위가 배치되는바, 그 범위는 경계치(F₃)에 의해 근접한 상부 범위(01)과 더 높은 상부 범위(02)로 분할된다. 하중 기준 범위(S) 아래에는 하부 범위가 배치되는 바, 그 범위도 유사하게 경계치(F₄)에 의해 근접한 하부 범위(U₁) 및 더 낮은 하부 범위(U₂)로 분할된다. 또다른 역치(F₅)가 영위 선(zero line) 영역에 제공되어 있다. 예정된 경계치들은 입력 장치(11)에 의해 평가 장치(16)에 입력될 수 있다. 입력 단계는 예컨대 F₂=0.8F₁, F₃=1.5F₁, F₄=0.5F₂및 F₅=0.1F₁의 고정된 관계가 존재하면 용이하다. 단지(F1)만을 입력시킬 필요가 있다.

감지기(12,13,14)의 출력값을 더함으로써 획득된 데이타 곡선(k)은 연속된 진로를 가지며, 마이크로 프로레서(18)에 의해 결정된 연대 사이클을 따라 진행하며, 그렇게 얻어진 미처리 데이타는 A/D 변환기(17) 내에서 디지털 코드로 변환된어 데이타 메모리(19)로 공급된다. 마이크로 프로세서(18)의 도움으로 그러한 미처리 데이타로부터 또다른 분석 데이타가 유도된다. 데이타가 기억되는 시간의 길이는 분석 또는 디스플레이를 위하여 필요한 시간 길이에 종속한다.

제5도는 분석 데이타를 얻기에 적합한 3가지 방법을 보여준다. 즉, a) 각각의 미처리 데이타 최대치가 얻어지므로 각각의 최대치(M₁,M₂,M₃등)가 분석데이타로 사용될 수 있다.

b) 미처리 데이타값이 역치(F3)를 초과하거나 역치보다 부족한 시간이 결정된다. 그렇게 얻어진 편차 d가 분석 데이타로 사용될 수 잇다.

c) 곡선(k)아래의 면적이 하중 시간(t)으로 적분된다. 얻어진 충격량(A)이 또한 분석 데이타로 사용될 수 잇따.

d) 하중 사이클이 예정된 시간 주기 중에, 예컨대 하루과정으로 계산된다. 그러한 사이클은 초과하거나 부족한 역치(F5)의 횟수를 관찰함으로써 확장된다. 하중 사이클 계산은 또다른 계산은 또다른 분석 데치이타를 제공한다.

그러므로 하중 입력은 미처리 데이타 값의 곡선(k)에 의해서 뿐아니라 유도된 분석 데이타에 의해서도 기재된다.

이 하중의 분석은 실시예(a)와 관련하여 제5도에 더욱 상세히 도시되어 있다. 최초의 최대치(M₁)는 기준 범위(S)내에 있고 두번째 최대치(M₂)는 근접한 상부영역(01)내에 있으며 세번째 최대치(M₃)는 더욱 아래의 하부 영역(U₂)내에 있다. 최대치(M₂)의 경우에, 기준 범위(S)가 초과됐기 때문에 음향 표시 장치(15)가 작동되어 음향 경보 신호가 방출된다.

영역들(S,01,02,U1,U2)이 하중 등급을 구성한다. 그 다음의 분석의 어떤 하중 등급에 각각의 최대치가 속하는지를 결정하면 족하다. 그러므로, 정확한 최대치를 알 필요는 없다. 단지, 경계치(F₁-F₅)중 어떤 것이 최종적으로 최과되는지만을 결정하면 충분하다. 심지어, 이 표시는, 각각의 등급내에서 예정된 시간중에 발생하는 최대 수, 즉, 각각의 하중 사이클의 몇 퍼센트가 각각의 분류에 해당하는가를 명시하는 통계치를 통해서 더욱 단순화될 수 있다. 이러한 과정은, 예정된 시간에 걸친 하중 이력의 간결한 조사를 허용한다.

분석 데이타 기준 범위 및 관련 상하 영역과의 비교에 의해 다른 분석 데이타를 평가할 수도 있다. 각각의 하중 등급내의 분석 데이타의 평균치를 나타내는 관계를 확립할 수 있다.

하루에 대한 하중 사이클의 수와 관련하여, 문제의 순간 하중치는 그 주기의 말단부에만 도달되므로, 기준 범위와의 비고는 이 합류점에서만 시작한다.

측정 장치(1)로부터 발송된 미처리 데이타 및 그로부터 얻어진 분석 데이타는 언제든 그리고 메모리(19)에 기억된 데이타와 동시에 광학적 표시 장치(9)에 나타나게할 수 있다. 그러므로 관련 비교 데이타도 디스풀레이될 수 있으며, 이는 하중을 상승시킬 수 있는지 없는지 그리고 어느 정도까지 가능한지를 환자가 항상 알 수 있게한다.

하중 중기 후에, 전자 유니트(3)는 의사에게 제공되고, 의사는 예컨대 키이 패드(11)같은 검색 장치를 이용하여 표시장치(9) 또는 프린터로 특별한 하중 이력에 관한 기억된 데이타를 호출할 수 있다. 의사는 하중 이력에서 얻은 정보를 다음 기간동안의 하준 기준 범위를 조정하고, 특히, 최적의 치료 요법에 따른 상술된 분석 데이타에 대한 기준범위를 리세트하기 위하여 사용할 수 있다.

한 실시예에 있어서, 상하치에 의해 한정된 기준 범위는, 최대 하중 력, 하루동안의 하중 사이클의 수(스텝의 수) 및 모든 순간력의 표현되는 하루동안 소비된 총 에너지에 대한 입력이고, 기준 범위는 최대 하중 주기(스텝 주기)동안의 상부값에 의해서만 제한됨을 물론이다. 경보신호는 하중력에 대한 기준 범위 및 스텝 주기가 초과될때마다 발생된다.

그러므로 환자는 언제든지 키이패드(11)상의 버튼을 누름으로써 광학 표시 장치(9)상에서 순간 하중력, 하중 기준 범위(특히 하중력 및 단계들의 수에 대한), 오늘의 최대 하중과 오늘의 스텝 수의 평균치를 볼 수 있다. 환자는 최대치 및 초과 회수(기준치로부터의 퍼센트 편차로 표현됨) 및 스텝 총수와 퍼센트 편차로 표현되는 전날 취한 스텝수에 의해 제시되는 전날에 발생한 과잉 하중을 아침에 조사할 수 있다.

의사는 잠깐동안의 심문 시간내에 이미 입력된 기준 범위로부터, 최종 방문이래의 날짜의 총수, 하루동안의 스텝의 평균 회수 최대 하중력들의 평균치 및 3가지의 가장높은 각각의 하중을 조사할 수 있다. 또한, 하루동안 발생하는 하중 사이클의 최대 및 최소 회수 및 하루동안의 최대 및 최소 평균 하중력을 제호출할 수 있다. 더우기, 특별 심문 시간은 각각의 하중 카테고리내에서 최대치(M1,M2,M3)에 도달된 하중 사이클의 퍼센트, 각각의 하중 카테고리의 로드 사이클의 평균 주기 치수 및 모든 하중 사이클의 평균 주기 치수(d), 하루동안 소비된 총 에너지(총격량의 합으로 표현됨)의 평균치 및 각각의 등급에 할당된 총에너지의 퍼센트를 확인하는데 도움이될 수 있다.

결론하면, 미처리 데이타로부터 얻은 분석 데이타는 각각의 하중의 범위, 주기, 충격량 및 수에 상응할 뿐아니라 하나, 둘 또는 세가지의 그러한 값으로부터 유도된 수학적 함수일 수 있으며 측정되거나 그리고/또는 어떤 주기의 시간(예컨데, 하루동안)에 걸쳐 유도된 그러한 값등의 함수로서 표현될 수 있으며, 이로써, 그러한 값들은 데이타 메모리(19) 또는 표시장치(9)로 발송될 수 있다. 미처리 또는 분석 데이타로 표현가능한 종류의 하중에 대해서, 기준 범위는 입력장치(10,11)를 통해서 입력될 수 있다. 그러한 하중(순간 하중)의 실제값은 마이크로 프로세서의 도움으로 입력된 기준 범위와 비교된다. 비교 데이타도 데이타 메모리(19)로 공급되어 즉시 표시장치(9,15)로 발송될 수 있다. 마이크로 프로세서를 사용하여, 기억된 실제값, 비교 데이타 및 다른 시간값(예컨대 일 수)로부터 통계치가 얻어진다. 그 통계치는 즉시 표시장치(9,15) 및 데이타 메모리(19) 모두로 발송될 수 있다. 기준 범위, 실제값, 시간값 및 통계치의 어떤 조합으로 음향 신호(15)에 으해 한가지 이상의 형태의 음향 신호가 발생되며, 어떤 정보는 광학 표시장치에 디스플레이된다.

배터리 또는 축전지 용량 또는 데이타 메모리(19)의 용량은 전자 장치가 1주일 또는 2주일 이상 가능하도록 허용하며, 이는 두번의 연속된 의사 방문 사이에 발생하는 전체 하중 이력의 기억을 허용한다. 사용된 메모리 시스템의 형태 또는 보조 배터리가 기억된 데이타의 보호 및 시계의 연속된 가동을 보장한다.

측정 장치의 측정은 키이패드(11)를 사용하여 입력되는 측정 과정을 수반한다. 이러한 방법으로, 각각의 힘 감지기(12,13,14)에는 표준력이 충전된다. 이러한 측정은, 예컨대, 감지기가 국부면적 압력체에 의한 하중을 받게함으로써 서위될 수 있으며, 이로써, 아래에 위치된 저울은 예정된 기준치를 표시한다. 예정된 기준치가 표시 장치(9)에 나타나지 않으면, 소기의 기준치가 나타날때까지 키이패드를 조작함으로써 디스플레이가 변경되야 한다. 이 구조의 결과는, 문제의 감지기로부터의 모든 데이타는 마이크로 프로세서에 사용된 조정 부재에 의해 에러가 보정될 수 있다는 것이다.

실시예에는, 측정장치(1)가 케이블(4,6)에 의해 전자 유니트(3)에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있다. 또한 원격한 데이타 송신을 위해 측정장치에는 송신기가 합체될 수 있고 전자 유니트에는 수신기가 합체될 수 있다. 회로에는 상업적으로 구입가능한 요소들이 사용된다. 예컨대, 다음의 요소들이 사용됐다.

힘 감지기(12,13,14) : 메슈어먼트 그룹의 스트레인 게이지 스트립 SK-06-125 GF-20C을 가지는 125SF형 감지기.

A/D 변환기(17) : 맥심사의 MAX 134 마이크로 프로세서(18), 데이타 메모리(19) 및 프로그램 메모리(20)를 가지는 마이크로 컴퓨터 : 달라스 세미콘덕터사의 DS 5000

Claims (29)

1. 하중 변수를 얻기 위한 측정장치와 미처리 데이타가 공급되는 오프라인 전자 유니트를 가지며, 상기 전자 유니트는 하중 기준 범위를 입력시키기에 적합한 입력자치, 분석장치 및 특히 상기 기준범위의 초과를 신호를 알리는 작용을 하는 표시장치를 가지는, 다리 기관과 같은 신체 부분상에 가해진 하중을 탐지하는 장치에 있어서, 분석 장치(16)가 마이크로 프로세서(18)와 데이타 메모리(19)를 가지며, 미처리 데이타(K)가 측정 장치(1 : 101)로부터 데이타 메모리로 공급될 수 있고 또한 하중 이력(M1,M2,M3 ; d ; A)를 기록하는 작용을 하는 분석 데이타가 상기 메모리에 공급될 수 있으며, 분석 기준치(F₁,F₂)는 하중 기준 범위를 확립하기 위하여 상기 입력 장치(10 : 11)로부터 상기 데이타 메모리로 공급될 수 있고, 순간 하중과 기준 범위와의 관계는 상기 마이크로프로세서를 이요하여 계산될 수 있고 그렇게 얻어진 비교치들이 기억될 수 있으며, 상기 표시장치(9,15)는 정보를 기억과 동시에 표시하도록 고안되어 있으며, 하중 이력에 관한 기억된 데이타는 검색 장치(11)에 의해 검색될 수 있는 것을 특징으로 하는, 다리기관같은 신체 부분상에 가해진 하중을 탐지하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 측정장치(1 : 101)에 의해 획득되는 하중 변수가 하중력(F)인 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 측정장치(1 : 101)에 의해 획득되는 하중 변수가 표면 하중인 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 측정장치(1 : 101)에 의해 획득되는 하중 변수가 운동량인 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 측정장치(1)가 신발 창 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제5항에 있어서, 측정장치(1)가 2개의 필수적으로 비가용성이 판으로 구성되고 그 판들사이에 3개의 감지기(12,13,14)가 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 판들이 삽입가능한 신발창을 형성하고, 2개의 감지기(12,13)가 발의 모지구 지역에 배치되고 1개의 감지기(14)가 뒷꿈치 지역에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 하나 이상의 측정장치(109)가 신체에 이식되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항에 있어서, 최소한 하나의 측정장치(101)가 교정장치 또는 기계 운동 기구에 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제1항에 있어서, 분석 데이타(M1,M2,M3 ; d, A)가 마이크로 프로세서(18)를 이용하여 미처리 데이타(K)로부터 획득될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제1항에 있어서, 각각의 하중 사이클에 관한 미처리 데이타 최대치가 분석 데이타(M1,M2,M3) 형태로 획득될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 분석 데이타가 시간값과 함께 미처리 데이타를 분석함으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제12항에 있어서, 각각의 하중 사이클내의 관련 하중 주기들의 분석 데이타(d)의 형태로 획득될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제13항에 있어서, 마이크로 프로세서(18)가 미처리 데이타(K)에 의한 억치의 초과와 부족 사이의 시간 경과(d)를 결정하는데 조력하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제12항에 있어서, 하중 변수/시간 곡선의 충격량이 분석 데이타(A)의 형태로 각각의 하중 사이클에서 획득될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제15항에 있어서, 마이크로 프로세서(18)를 이용하여 시간 순서 미처리 데이타(K)로부터 표면적이 획득될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제12항에 있어서, 프리세트된 시간 프레임내에서 발생하는 하중 사이클의 수가 분석 데이타 형태로 획득될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제1항에 있어서, 마이크로 프로세서(18)를 이용하여 데이타 메모리(19)에 기억된 데이타로부터 통계치를 계산할 수 있으며, 상기 통계치는 표시장치(9)에 디스플레이될 수 있고, 이후의 재호출을 위하여 데이타 메모리(19)로 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제18항에 있어서, 각각의 하중 사이클중에 획득된 상기 분석데이타가 등급별로 분류될 수 있고, 그 등급중 하나는 기준범위(S)로, 하나 이상은 상부범위(01,02)로, 하나 이상은 하부 범위(U1,U2)로 할당될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제19항에 있어서, 통계치로서 사용되는 퍼센트수는 각각의 등급으로 분류된 상기 분석 데이타의 총수와 관련하여 획득될 수 있고, 상기 통계치는 예정된 시간 프레임에 걸쳐 발생하는 하중 사이클의 총수와 관련되는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제18항 또는 20항에 있어서, 예정된 시간 프레임중에 발생하는 각각의 하중 사이클의 미처리 데이타 최대치(M1,M2,M3)가 하중 등급으로 기억될 수 있고, 분석 데이타(M1,M2,M3 ; d ; A)의 각각의 평균치가 통계치 형태로 획득될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제21항에 있어서, 예정된 시간 프레임중에 발생하는 모든 하중 사이클과 관련한 분석 데이타(M1,M2,M3 ; d ; A)의 평균치가 통계치 형태로 획득될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제1항에 있어서, 전원 및 데이타 메모리(19)가 1주일 이상의 작동을 허용하는 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
24. 제1항에 있어서, 표시장치(9)가 디스플레이 창을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
25. 제24항에 있어서, 재호출되는 기억된 신호가 상기 디스플레이 창에 디스플레이될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
26. 제1항에 있어서, 하중 이력과 관련하여 기억된 데이타를 프린트하기 위하여 전자 유니트(3 ; 103)가 프린터와 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
27. 제1항에 있어서, 상기 입력장치 및/또는 검색장치가 준비된 프로그램 매체를 수용하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
28. 제1항에 있어서, 상기 입력장치 및/또는 검색 장치가 키이패드(11)로서 구체화되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
29. 제1항에 있어서, 마이크로 프로세서(18)가 검정작용을 하고, 그 작용에 의해 상기 측정장치가 검정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.

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