WO1996036033A1 - Vorrichtung und verfahren zur vorbeugung gegen rsi symptome - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur vorbeugung gegen rsi symptome Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a device and / or a method for preventing RSI symptoms when using keyboards.
  • RSI Repetitive Strain Injury
  • RSI clinical picture often only occurs after several years of intensive typing on keyboards. RSI is triggered by excessive stress on the finger joints and tendons when buttons are pressed.
  • this device should be usable without having to change the existing keyboards.
  • the main advantages of the present invention are that the user receives permanent feedback about his tactile behavior, so that he is able to change his tactile behavior in the long term so that no RSI symptoms arise. Acoustic and visual perception of RSI-endangering writing behavior support him in this. Key parameters are adjusted to personal typing behavior to prevent RSI symptoms. tutorials support the user in this.
  • the present invention can be part of the keyboard as a stand-alone device or also part of a data processing system.
  • Figure 1 shows a diagram of the finger load when pressing a button.
  • Figure 2 shows a preferred embodiment of the device according to the invention.
  • Figure 1 shows the stress on the fingers when the button is pressed.
  • the course of forces can be divided into two phases:
  • Acceleration This phase is completely controlled by the muscles and gravity. An average length for the acceleration path is 20 mm.
  • the absolutely measured force or pulse values physiologically determined values such as Hand size
  • the device according to the invention can ensure that each key stroke is registered over a period of time. A certain average value is calculated from this for each key, which is compared with limit values of the finger load model. If the limit is exceeded, the user receives information, e.g. via his PC screen or PC loudspeaker.
  • Figure 2 shows a normal keyboard 2 with the device 10 according to the invention.
  • the device 10 according to the invention can be used on any existing keyboard 2 or typewriter as a stand-alone version (see FIG. 2) or as an additional device in connection with a computer.
  • the device 10 according to the invention is arranged directly on the keyboard 2.
  • the device 10 according to the invention essentially contains a force sensor 4, which is preferably located in or on the support foot of the keyboard 2
  • ERS ⁇ ZBL ⁇ T is arranged, a microprocessor and acoustic 16 and / or optical 14 display instruments. Since RSI symptoms arise when the buttons 3 are pressed, the device 10 according to the invention must measure the force with which the finger presses the button 3 down. The force is measured by measuring the weight of the keyboard 2, i.e. the force sensor 4 measures the differences in weight of the keyboard 2 when the key 3 is pressed. The force signal is a direct measure of the finger impact on the key 3 The location of each key 3 within the keyboard 2 is specified. In this embodiment, the force sensor 4 also serves as a support foot for the keyboard 2. A further support foot 8 is arranged on the other side of the keyboard 2. The force sensor 4 preferably contains a bandpass filter whose task is to eliminate the influence of the dead weight of the keyboard 2 and to prevent the influence of vibrations.
  • the force sensor 4 with a bandpass filter measures the finger impact on the key 3.
  • Other measurement methods familiar to the person skilled in the art can also be used.
  • the microprocessor analyzes the course of the force signal over time and evaluates it on the basis of the finger load model. If the predetermined limit values are exceeded, the user is informed of this, if the average finger impact value on the key 3 exceeds a critical value, the user is informed optically and / or acoustically that his tactile behavior must be changed in order to avoid RSI symptoms to prevent.
  • the device 10 according to the invention preferably contains an optical display 14, for example a liquid crystal display or light-emitting diode display, by means of which the critical values (short and long-term values) can be displayed.
  • the device 10 according to the invention can also be implemented by a computer.
  • the force sensor 4 is located on the keyboard 2.
  • the signals generated by the force sensor 4 are digitized and loaded into the main memory of the computer via the keyboard interface.
  • An application program for determining RSI contains a finger load model, on the basis of which the measured forces are analyzed. Critical values are communicated to the user on the computer screen. Acoustic feedback can support the image information. tutorials to avoid RSI hazards can continue to assist the user.
  • the device 10 offers the possibility of automatically adapting the spring properties to the tactile behavior of the respective user via a servo system, which can, for example, electro-mechanically change the spring properties of keys, in order to prevent critical finger impact values from occurring.
  • a servo system which can, for example, electro-mechanically change the spring properties of keys, in order to prevent critical finger impact values from occurring.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vorbeugung gegen RSI Symptome beim Betätigen von Tasten und enthält eine Meßvorrichtung (4) zum Bestimmen der auf die Taste wirkenden Kraft, eine Vorrichtung zum Vergleich der gemessenen Kraft mit einem Finger-Belastungsmodell und eine Vorrichtung zum Wahrnehmbarmachen von kritischen Finger-Aufschlagswerten (14, 16). Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als Stand-Alone-Vorrichtung direkt an der Tastatur (2) angeordnet oder als Teil eines Datenverarbeitungssystems ausgeführt werden.

Description

B E S C H R E I B U N G
Vorrichtung und Verfahren zur Vorbeugung gegen RSI Symptome
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und/oder ein Verfahren zur Vorbeugung gegen RSI Symptome beim Betätigen von Tastaturen.
RSI ist eine feststehende Abkürzung in der Medizin und steht für "Repetitive Strain Injury (RSI)". RSI beschreibt ein Krankheitsbild, das insbesondere unter professionellen Computeranwendern und Datentypisten verbreitet ist.
Das RSI Krankheitsbild tritt häufig erst nach mehreren Jahren intensiver Schreibtätigkeit an Tastaturen ein. Ausgelöst wird RSI durch Überbeanspruchung an den Fingergelenken und Sehnen beim Drücken von Tasten.
Normalerweise führt auch intensivste Schreibart mit Tastaturen nicht zum RSI Syndrom, wenn die Benutzer von Tastaturen vorsichtig die Tasten betätigen. Ausgelöst durch Nervosität oder Streß entsteht in den Fingermuskeln eine höhere Spannung mit der Folge, daß die Finger eine größere Steifigkeit bekommen. Diese höhere Steifigkeit senkt die Fähigkeit, mechanische Stöße zu absorbieren.
Außerdem führen Nervosität und Streß zu einem kraftvolleren Betätigen der Tasten. Dadurch werden die Finger beim Betätigen der Tasten abrupt gestopt, was zur Folge hat, daß der restliche Impuls nicht vollständig von dem Muskulaturgewebe absorbiert werden kann. Daraus entsteht eine Überbeanspruchung an den Gelenken und Sehnen.
Der Stand der Technik zur Vermeidung von RSI Hazards beschränkt sich im wesentlichen auf die Verwendung von ergonomisch optimierten Tastaturen. Diese Tastaturen sind jedoch nicht in der Lage, RSI Hazards vollkommen auszuschalten. Letztendlich hängt dies vom richtigen Schreibverhalten der Benutzer ab. Ein Nachteil dieser Tastaturen liegt aber darin, daß der Benutzer bei RSI förderndem Verhalten keine Rückmeldung erhält.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Vorbeugung gegen RSI Symptome zu entwickeln, die kritische Finger-Aufschlagswerte feststellt und dem Benutzer mitteilt. Im übrigen sollte diese Vorrichtung einsetzbar sein, ohne daß die bereits existierenden Tastaturen geändert werden müssen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 10 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Die wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen darin, daß der Benutzer permanent Rückmeldung über sein Tastverhalten erhält, so daß er in die Lage versetzt wird, sein Tastverhalten langfristig so zu verändern, daß keine RSI Symptome mehr entstehen. Akustische und optische Wahrnehmbarmachung von RSI gefährdendemSchreibverhalten unterstützen ihn hierbei. Tastenparameter werden an das persönliche Schreibverhalten angepaßt,um RSI Symptome vorzubeugen. Lernprogramme unterstützen den Benutzer hierbei. Die vorliegende Erfindung kann Teil der Tastatur als Stand-Alone-Vorrichtung oder auch Teil eines Datenverarbeitungssystems sein.
Die vorliegende Erfindung wird an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Abbildung 1 zeigt ein Diagramm über die Fingerbelastung beim Betätigen einer Taste.
Abbildung 2 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Abbildung 1 zeigt die Beanspruchung der Finger beim Betätigen der Taste. Der Kräfteverlauf läßt sich in zwei Phasen unterteilen:
1. Beschleunigung: Diese Phase ist vollkommen kontrolliert durch die Muskeln und die Schwerkraft. Eine durchschnittliche Länge für den Beschleunigungsweg ist 20 mm.
2. Verzögerung: Dies ist die kritische Phase. Der Finger schlägt die Taste. Nach der Überwindung der Vorspannung der Tastenfeder wird die Taste hinuntergedrückt. Während der Druck auf die Taste ansteigt, erreicht die Taste eine Klick-Position. Unmittelbar nach der Klick-Position kommt das Ende des Tasten-Pfades und der Finger wird gestopt. Der Druck auf den Finger steigt solange an, bis der Finger-Tastenimpuls absorbiert ist. Die Länge des Verzögerungswegs ist ungefähr 4 mm. Basierend auf dieser Analyse entsteht ein Finger-Belastungs-Modell mit einem definierten Grenzbereich. Hierbei werden folgende Einflußgrößen berücksichtigt:
die absolut gemessene Kraft bzw.Impulswerte physiologisch bedingte Werte wie z.B. Handgröße,
Muskulatur und Beweglichkeit individuelle Charakteriεtika eingeteilt nach
Schreibarttypen
Beim Überschreiten von Grenzwerten ist mit RSI Symtomen zu rechnen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sicherstellen, daß jeder Tastenhub über ein Zeitspanne registriert wird. Für jede Taste wird daraus ein gewisser Mittelwert errechnet, der mit Grenzwerten des Finger-Belastungsmodells verglichen wird. Wird der Grenzwert überschritten, erhält der Benutzer eine Information, z.B über seinen PC-Bildschirm oder PC- Lautsprecher.
Abbildung 2 zeigt ein normale Tastatur 2 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 kann an jeder bereits existierender Tastatur 2 oder auch Schreibmaschine als Stand-Alone Ausführung (siehe Fig. 2) oder als Zusatzvorrichtung in Verbindung mit einem Computer eingesetzt werden.
Bei der Stand-Alone-Ausführung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 an der Tastatur 2 direkt angeordnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 enthält im wesentlichen einen Kraftsensor 4 , der vorzugsweise im oder am Auflagefuß der Tastatur 2
ERSÄΓZBLÄΓT angeordnet wird, einen Mikroprozessor und akustische 16 und/oder optische 14 Anzeigeinstrumente. Da RSI Symptome beim Betätigen der Tasten 3 entstehen, muß die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 die Kraft messen, mit der der Finger die Taste 3 herunterdrückt. Die Kraftmessung erfolgt über die Gewichtsmessung der Tastatur 2, d.h. der Kraftsensor 4 mißt die Gewichtsdifferenzen der Tastatur 2 beim Betätigen der Taste 3. Das Kraftsignal ist ein direktes Maß für den Fingeraufschlag auf die Taste 3. Zur Kraftmessung ist ein Sensor 4 ausreichend, da der Ort jeder Taste 3 innerhalb der Tastatur 2 vorgegeben ist. Der Kraftsensor 4 dient bei dieser Ausführungsform gleichzeitig als Auflagefuß für die Tastatur 2. Ein weiterer Auflagefuß 8 ist auf der anderen Seite der Tastatur 2 angeordnet. Der Kraftsensor 4 enthält vorzugsweise ein Bandpassfilter dessen Aufgabe es ist, den Einfluß des Eigengewichts der Tastatur 2 zu eliminieren und den Einfluß von Vibrationen zu verhindern.
Der Kraftsensor 4 mit einen Bandpassfilter mißt den Fingeraufschlag auf die Taste 3. Andere für den Fachmann geläufige Meßverfahren sind ebenfalls anwendbar.
Der Mikroprozessor analysiert den zeitlichen Verlauf des Kraftεignals und bewertet dieses unter Zugrundelegung des Finger-Belastungsmodellε. Beim Überschreiten der vorgegebenen Grenzwerte wird der Benutzer hierüber informiert, überschreitet der durchschnittliche Finger-Aufschlagswert auf die Taste 3 einen kritischen Wert, wird der Benutzer optisch und/oder akustisch darauf aufmerksam gemacht, daß sein Tastverhalten geändert werden muß, um RSI Symptomen vorzubeugen. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 eine optische Anzeige 14, beispielsweise eine Flüssig-Kristallanzeige oder Leuchtdiodenanzeige, durch die die kritischen Werte (Kurz- und Langzeitwerte) angezeigt werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 kann auch durch einen Computer realisiert werden. Hierbei befindet sich der Kraftsensor 4 wie bei der Stand-Alone-Ausführung an der Tastatur 2 . Die vom Kraftsensor 4 erzeugten Signale werden digitalisiert und über das Tastatur-Interface in den Arbeitsspeicher des Computers geladen. Ein Anwendungsprogramm zur Bestimmung von RSI enthält ein Finger-Belastungsmodell, an Hand dessen die gemessenen Kräfte analysiert werden. Kritische Werte werden dem Benutzer über den Computer-Bildschirm mitgeteilt. Akustische Rückmeldungen können die Bildinformation unterstützen. Lernprogramme zur Vermeidung von RSI Hazards können den Benutzer weiterhin unterstützen.
Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 die Möglichkeit über ein Servosystem, das z.B elektro-mechanisch die Federeigenschaften von Tasten verändern kann, automatisch die Federeigenschaften an das Tastverhalten des jeweiligen Benutzers anzupassen, um das Auftreten von kritischen Finger-Aufschlagswerten zu vermeiden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Vorrichtung (10) zur Vorbeugung gegen RSI S*ymptome beim Betätigen von Tasten, enthaltend
a) eine Vorrichtung (4) zur Ermittlung der auf die Tasten (3) wirkenden Kräfte, b) eine Vorrichtung zur Ermittlung von kritischen Finger-Aufschlagswerten, c) eine Vorrichtung zur Unterrichtung des Benutzers über kritische Finger-Aufschlagswerte (14, 16).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung a) einen Kraftsensor (4) enthält, wobei der Kraftsensor vorzugsweise in der Taste (3) oder im Auflagebereich (8) einer Tastatur (2) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung b) im wesentlichen einen Mikroprozessor und Speicher enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung b) ein Finger-Belastungsmodell enthält, an Hand dessen die kritischen Finger-Aufschlagswerte ermittelt werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung c) optische und/oder akustische Mittel zur Wahrnehmbarmachung der kritischen Finger-Aufschlagswerte enthält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen a) , b) und c) in einem Teil (10) integriert sind, wobei das Teil an der Tastastur (2) vorzugsweise abnehmbar angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung b) ein Programm zur Ermittlung der kritischen Finger-Aufschlagswerte enthält.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Vorrichtung zur Steuerung der Tastenparameter enthalten ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß ein Lernprogramm zur Vermeidung von RSI Symptomen enthalten ist.
10. Verfahren zur Vorbeugung gegen RSI Symptome bestehend aus folgenden Schritten:
a) Messen der auf die Taste (3) wirkenden Kraft, b) Vergleichen der gemessenen Kraft mit einem Finger-Belastungs-Modell c) Informieren des Benutzers, wenn ein kritischer Finger-Aufschlagswert überschritten ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10 gekennzeichnet durch Wiederholen von Schritt a) über eine definierte Anzahl von Tastenanschlägen,
Bilden eines Mittelwertes aus den in Schritt a) gemessenen Kräften,
Vergleichen des Mittelwertes mit dem Fingerbelastungsmodell.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, daß bei Überschreiten des kritischen Wertes ein Lernprogramm zur Vorbeugung gegen RSI Symptome automatisch oder wahlweise aktiviert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12 gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, daß bei Überschreiten des kritischen Finger-Aufschlagwerts die Tastenparameter über ein Servosystem verändert werden um RSI Symptome zu verhindern.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß Schritt c) optisches und/oder akustisches Wahrnehmbarmachen von kritischen Finger- Aufschlagswerten umfaßt.
15. Verwendung der Vorrichtung und/oder des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 14 als Teil eines Datenverarbeitungssystems.
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