DE3732891A1 - Schuh mit einer messvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schuh mit einer Meßvor­ richtung.

Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, Schuhe mit Meßvorrichtungen auszustatten, welche die Schrittzahl aufzeichnen und somit dem Träger einen Hinweis auf die zurückgelegte Wegstrecke geben.

Bei Beinverletzungen ist es für den Genesungsprozeß von entscheidender Bedeutung, das oder die Beine zu­ nächst nur gering zu belasten, um den Heilungsprozeß nicht zu gefährden. Vielfach sollte die Belastung über eine gewisse Zeit allmählich bis hin zur vollen End­ belastung gesteigert werden. Überschreitet der Patient die jeweils zulässige Höchstbelastbarkeit des Beines oder der Beine, kann es zu langwierigen Schäden der Knochen, Muskeln oder Sehnen kommen. Vielfach besteht auch die Gefahr, daß das Ergebnis einer vorherigen Operation wieder zunichte gemacht wird.

Bisher bleibt es den Patienten selbst überlassen, wie stark sie jeweils ihre Beine belasten.

Vornehmlich bei älteren Patienten besteht auch häufig die Angst vor einer Überbelastung, was sie dazu verleitet, das oder die Beine nur schwach zu belasten, was eine Verlänge­ rung des Heilungsprozesses bewirkt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schuh zu schaffen, der den Patienten eine Kontrolle über die jeweils vorliegende Belastung des oder der Beine ermöglicht.

Die Aufgabe wird bei einem Schuh mit einer Meßvor­ richtung dadurch gelöst, daß die Meßvorrichtung die Kraft anzeigt, die auf den Schuh ausgeübt wird. Mit einer solchen Meßvorrichtung kann der Patient vorteil­ hafterweise jeweils kontrollieren, ob die vom Arzt vorgegebene Höchstbelastung eingehalten, insbesondere aber nicht überschritten wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Meß­ vorrichtung lösbar mit dem Schuh verbunden. Dies hat den Vorteil, daß der Patient sich kein neues Schuh­ werk anschaffen muß, das er nach erfolgter Heilung nicht mehr benötigt.

Vorzugsweise ist die Meßvorrichtung in einem platten­ förmigen elastischen Gehäuse angeordnet, das er mittels Riemen unter seine Schuhe schnallen kann. So ist es denkbar, dem plattenförmigen Gehäuse die Form einer Sohle und/oder eines Absatzes zu geben, ebenso sind auch solche Meßvorrichtungen denkbar, die in einem Überschuh untergebracht sind.

Prinzipiell bieten sich sämtliche verfügbaren Kraft­ meßvorrichtungen an, vorzugsweise sollen sie jedoch möglichst einfach und robust gestaltet sein.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Schuh eine elastische Kammer auf, in der eine mit Flüssigkeit gefüllte Blase mit zwei gegenüberliegenden Kontakten angeordnet ist. Wird der Schuh belastet und damit einhergehend die Kammer sowie die Blase kompri­ miert, so werden schließlich die Kontakte in Berührung kommen und einen Stromkreis schließen. Die Flüssigkeit muß demgemäß nicht leitend sein.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist daher vor­ gesehen, daß der Schuh, z. B. im oder am Absatz eine elastische und eine inelastische Kammer aufweist, die über eine Öffnung miteinander in Verbindung stehen und in deren Hohlraum sich eine flexible mit Gas und/ oder Flüssigkeit gefüllte Blase befindet, wobei bei Krafteinwirkung das Gas oder die Flüssigkeit in die inelastische Kammer strömt und die Meßvorrichtung die verdrängte Flüssigkeit feststellt.

Nach einer andersartigen Ausgestaltung weist die Meßvorrichtung mindestens eine vorspannbare Druck­ feder auf. Die Druckfeder bzw. die möglichst gleich­ mäßig über die Schuhsohle und den Absatz verteilten Druckfedern können z. B. über eine Schraube oder ähn­ liche Arretierungsmittel vorgespannt werden. Selbst­ verständlich sind die Federn jeweils in einem elasti­ schen Material angeordnet, z. B. in flexiblem Kunst­ stoff eingebettet.

Nach einer anderen Ausgestaltungsform besitzt die Meßvorrichtung einen Dehnungsmeßstreifen bzw. ist als Dehnungsmeßstreifenmanometer ausgebildet. Solche Deh­ nungsmeßstreifen sind nach dem Stand der Technik im Prinzip bekannt. Zum Beispiel werden Meßstreifen mit 0,02 mm starken Konstantandraht verwendet, der zwischen zwei dünnen Schichten aus elektrisch isoliertem Trä­ germaterial, wie phenolharzgetränktem Papier, einge­ bettet ist. Außerdem werden Folien-Meßstreifen aus einem auf einer extrem dünnen Trägerfolie aufgewalz­ ten Konstantanfilm verwendet, der in einem photoche­ mischen Prozeß herausgeätzt wird, und Halbleiterdehn­ meßstreifen, meistens in Form dünner, an ihren Enden kontaktierter Stäbchen. Der k-Faktor - relative Wider­ standsänderung durch relative Längenänderung ist bei Konstantan etwa 2, bei Halbleitern zwischen ±60 und ±200. Die beiden aktiven, an Stellen der größten Län­ genänderung angebrachten Streifen und die beiden in­ aktiven, der Temperaturkompensation dienenden passiven Streifen, an Stellen ohne Dehnung angebracht, bilden die Zweige einer Wheatstone-schen Brücke. Die durch die Brückenverstimmung auftretende Spannung wird über Magnet- oder Transistor-Verstärker den nachgeschalte­ ten Anzeige- und Registriergeräten zugeführt. Es sind jedoch auch Dehnmeßstreifen mit Kohleschicht möglich, die folgendermaßen arbeiten: Die Durchbiegung einer Mem­ bran wird durch einen Stößel auf einen Balken übertra­ gen, der an seinem Ende fest auf eine Trägerunterlage geschraubt ist. Die Kohledehnmeßstreifen sind mit dem Balken fest verbunden. Bei der Durchbiegung der Membran entsteht eine Biegung des Balkens, der eine Änderung des elektrischen Widerstandes der Kohlescheibchen be­ dingt. Die Kohlemeßstreifen bilden die vier Zweige einer Wheatstone-schen Brücke. So ergibt z. B. ein Mem­ branhub von 0,015 mm in ihrem Ausgang eine Änderung von 50 mV/V.

Vorzugsweise ist die Meßvorrichtung mit einem Signal­ geber ausgestattet, der bei Überschreiten eines vor­ gebbaren Kraftwertes, vorzugsweise über einen elektri­ schen Kontakt, ausgelöst wird. Gleichgültig, welchen Signalgeber man verwendet, z. B. akustische oder optische, hat der Patient jeweils die Möglichkeit, bei drohenden Überlastungen der Beine die Kraftwirkung zu senken.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung be­ sitzt die Meßvorrichtung ein Anzeige-Display an einem Band, wobei die Anzeigevorrichtung über entsprechende Zuleitungen mit der eigentlichen Meßvorrichtung ver­ bunden ist. Der Patient kann somit unmittelbar am Handgelenk die jeweilige Kraftbelastung des oder der Beine ablesen.

Die Meßvorrichtung ist vorzugsweise ein- oder mehr­ teilig ausgebildet und weiterhin vorzugsweise in der Schuhsohle und/oder im Schuhabsatz angeordnet, je nachdem, welche fußspezifische Belastung überwacht werden soll.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Schuhs mit einer Anzeigevorrichtung an einem Armband und

Fig. 2 und 3 jeweils Querschnittsansichten durch einen Absatz eines Schuhs gemäß Fig. 1 mit erfindungsgemäßen Meßvorrichtungen.

Der in Fig. 1 dargestellte Schuh besitzt im Absatz 1 aus einem elastischen Material, vorzugsweise Kunst­ stoff, eine Meßvorrichtung 2, die über eine Leitung 11 mit einem Signalgeber 9 an einem Armband 10 ver­ bunden ist. Der Signalgeber 9 weist ferner noch ein Display 12 auf.

Zwei Ausführungsvarianten von möglichen Meßvorrich­ tungen sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die in Fig. 2 dargestellte Meßvorrichtung besteht im wesent­ lichen aus einer Feder 3, die von einem elastischen Kunststoff als Absatz 1 umschäumt ist. In einem vor­ gebbaren und ggf. einstellbaren Abstand befinden sich zwei Kontakte 4, 4′, wovon der Kontakt 4 fest im Kunststoff eingebettet ist, während der Kontakt 4′ mit der Feder 3 in Verbindung steht. Wird die Feder 3 durch Krafteinwirkung in Richtung des Pfeiles 13 zu­ sammengedrückt, so bewegt sich der Kontakt 4′ in gleiche Richtung auf den Kontakt 4 zu. Berühren sich die beiden Kontakte 4 und 4′ bei einer gewissen Belastung, wird ein Stromkreis geschlossen, der zu einer Signalauslösung führt.

Eine andere Ausführungsvariante der erfindungsge­ mäßen Meßvorrichtung in Fig. 3 besteht aus zwei Kammern 6 und 7, wobei die Kammer 6 aus einem weit­ gehend inelastischen Material und die Kammer 7 aus einem elastischen Material besteht. Zwischen den Kammern 6 und 7 besteht eine Öffnung, durch welche sich eine Blase 8 erstreckt, die mit Luft und/oder einer Flüssigkeit gefüllt ist. Bei Krafteinwirkung von oben auf die Kammer 7 wird die Luft und/oder Flüssigkeit innerhalb der Blase 8 nach unten ver­ drängt, so daß das Blasenvolumen im Hohlraum der Kam­ mer kraftabhängig zunimmt. Bei einer bestimmten Grenzkraft wird soviel Gas oder Flüssigkeit nach unten verdrängt, daß schließlich der Druckkontakt 5 ausge­ löst wird.

Will man neben einem Signalgeber auch noch die je­ weilige Kraftbelastung des Schuhs direkt messen, kann die Meßvorrichtung in nicht dargestellter Weise auch mit einem Fluidgeschwindigkeitsmesser ausgestal­ tet sein, der im Bereich der Öffnung zwischen den Kammern 6 und 7 vorgesehen ist. Die Fluidgeschwindig­ keit ist proportional der Krafteinwirkung auf den erfindungsgemäßen Schuh.

An Stelle der Feder 3 oder der Blase 8 und eines Ge­ schwindigkeitsmessers kann auch ein Dehnmeßstreifen, wie in Fig. 1 angedeutet, im elastischen Absatz ange­ ordnet werden. Die jeweiligen Kraftmeßvorrichtungen sowie deren Schaltungen gehören zum Stand der Tech­ nik.

In Fig. 4 ist eine elastische Kammer 15 dargestellt, die sich im oder an dem Absatz und/oder in oder an der Schuhsohle befinden kann. Im Kammerinnenraum ist eine mit einer nichtleitenden Flüssigkeit oder einem Gas gefüllte Blase 16 vorgesehen, die oben und unten mit elastischen Kontakten 17′ und 17′′ ausgestattet ist. Wird die elastische Kammer 15 und infolge dessen die Blase 16 zusammengedrückt, kommen bei Überschreitung einer Grenzbelastung die Kontakte 17′ und 17′′ in Be­ rührung und es wird ein Stromkreis geschlossen.

Nach der Erfindung ist es sowohl möglich, die Meß­ vorrichtung im Absatz 1 oder in der Schuhsohle 14 anzuordnen, ebenso können parallel geschaltete Meß­ vorrichtungen im Absatz 1 und der Sohle 14 vorgesehen sein.

Claims (12)

1. Schuh mit einer Meßvorrichtung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) die Kraft an­ zeigt, die auf den Schuh ausgeübt wird.

2. Schuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) lösbar mit dem Schuh verbunden ist.

3. Schuh nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) in einem plattenförmigen elastischen Gehäuse (1) angeordnet ist.

4. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schuh eine elasti­ sche Kammer (15) aufweist, in der eine mit Flüssigkeit oder Gas gefüllte Blase (16) mit zwei gegenüberliegenden elastischen Kontakten (17′, 17′′) angeordnet ist.

5. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuh eine elastische (7) und eine inelastische (6) Kammer aufweist, die über eine Öffnung miteinander in Verbindung stehen und in denen eine flexible mit Gas und/oder Flüssig­ keit gefüllte Blase (8) so angeordnet ist, daß bei Krafteinwirkung das Gas oder die Flüssigkeit in die elastische Kammer (6) strömt und die Meßvorrichtung die verdrängte Flüssigkeit feststellt.

6. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Meßvorrichtung (2) min­ destens eine vorspannbare Druckfeder (3) aufweist.

7. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) einen Dehnungsmeßstreifen aufweist.

8. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) mit einem Signalgeber (9) ausgestattet ist, der bei Überschreiten eines vorgebbaren Kraftwertes vorzugs­ weise über einen elektrischen Kontakt (4, 4′, 5) ausgelöst wird.

9. Schuh nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen optischen oder akustischen Signalgeber (9).

10. Schuh nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Signalgeber an einem Band (10) vorzugs­ weise Armband angeordnet und über eine Zuleitung (11) mit der Meßvorrichtung (2) verbindbar ist.

11. Schuh nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (2) eine Kraftanzeige, vorzugsweise als Display (12) ausge­ stattet, aufweist.

12. Schuh mit einer Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung mehrteilig ist, vorzugs­ weise in der Schuhsohle (14) und/oder in dem Schuhabsatz (1) angeordnet ist.