DE4402562A1 - Meßgerät zur Abtastung und Erfassung einer Körperkontur - Google Patents
Meßgerät zur Abtastung und Erfassung einer KörperkonturInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Abtastung und
Erfassung einer Körperkontur, insbesondere Rückenkontur
eines Menschen mit einem Wegmeßaufnehmer und -wandler,
der einen vom Meßgerät gegenüber der abgetasteten Kör
perkontur zurückgelegten Weg mißt und diesen in ein
elektrisches Wegsignal umsetzt,
einem Winkelmeßaufnehmer und -wandler, der jeweilige vom Meßgerät während des beim Abtasten zurückgelegten Weges eingenommenen Winkelstellungen gegenüber der Ver tikalen mißt und in ein entsprechendes elektrisches Winkelsignal umsetzt,
einem den Wegmeßaufnehmer und -wandler und den Winkel meßaufnehmer und -wandler gemeinsam so halternden Rah men, Gehäuse od. dgl., daß durch das Meßgerät zu jedem Wegesignal während des bei der Abtastung zurückgelegten Weges ein dazu korreliertes Winkelsignal erzeugbar ist, und
einer elektronischen Verarbeitungseinrichtung, die die Wegsignale und die Winkelsignale empfängt und daraus eine graphische Darstellung der zu erfassenden Körper kontur erzeugt.
einem Winkelmeßaufnehmer und -wandler, der jeweilige vom Meßgerät während des beim Abtasten zurückgelegten Weges eingenommenen Winkelstellungen gegenüber der Ver tikalen mißt und in ein entsprechendes elektrisches Winkelsignal umsetzt,
einem den Wegmeßaufnehmer und -wandler und den Winkel meßaufnehmer und -wandler gemeinsam so halternden Rah men, Gehäuse od. dgl., daß durch das Meßgerät zu jedem Wegesignal während des bei der Abtastung zurückgelegten Weges ein dazu korreliertes Winkelsignal erzeugbar ist, und
einer elektronischen Verarbeitungseinrichtung, die die Wegsignale und die Winkelsignale empfängt und daraus eine graphische Darstellung der zu erfassenden Körper kontur erzeugt.
Ein solches Meßgerät ist aus der WO 90/09145 bekannt.
Aus dem Allgemeinmediziner, Orthopäden, Sportmediziner,
Ärzte für physikalische und rehabilitative Medizin und
dergleichen Personen umfassenden Kreis wurde immer wie
der der Wunsch nach einem leicht zu bedienenden und
klare und anschauliche Meßergebnisse liefernden Meßge
rät zur Aufnahme der Rückenkontur, insbesondere der
Kontur der Wirbelsäule, von Patienten geäußert, welches
immer noch in Gebrauch befindliche einfache mechanische
Instrumente, wie Winkelmesser oder Rückenwaage erset
zen kann.
Eine objektive Messung und eine graphisch-numerische
Auswertung insbesondere der sagittalen Rückenform bei
stehenden und sitzenden Patienten mit Rückenschmerzen
und/oder Wirbelsäulenverkrümmungen sowie auch bei ge
sunden Personen ist eine der wesentlichen Grundlagen
der Erkennung und Behandlung vorhandener oder drohender
Haltungsanomalien. Die Rückenkontur in der sagittalen
Ebene kann Krümmungen im Sinne eines Buckels, Kyphose
genannt und/oder eines Hohlkreuzes, Lordose genannt,
sowie eine Abweichung von der aufrechten Haltung auf
weisen. Gebräuchlich sind Messungen der Rückenkontur
von der maximalen Vorbeugung (Anteflexion/Inklination)
bis zur maximalen Zurücklehnung
(Retroflexion/Reklination). Auch sind davon abweichende
Haltungen bei der Messung der Rückenkontur häufig er
forderlich, z. B. Messungen am sitzenden oder liegenden
Patienten.
Die am meisten üblichen Messungen der Rückenkontur und
die dabei auftretenden Probleme werden nachstehend an
hand der schematischen Zeichnungsfiguren 1 bis 4 kurz
erläutert. Zunächst veranschaulichen die Fig. 1A und 1B
ein Meßverfahren zur Aufnahme einer Rückenkontur s in
der Sagittalebene bei aufrechtstehendem Patienten. Die
Vertikale ist durch den Pfeil L gekennzeichnet. Ein
Meßaufnehmer 10 fährt abtastend entlang der Kontur s.
Aufgenommen wird erstens die vom Meßaufnehmer 10 gefah
renen Bahn und zweitens der in jedem Punkt der Bahn zur
Vertikalen L vom Meßaufnehmer 10 eingenommene Winkel
a1. Während in Fig. 1A die Sagittalebene parallel zur
Papieroberfläche liegt, steht sie in Fig. 1B senkrecht
dazu. Die Rückenkontur s fällt deshalb in Fig. 1B mit
der Vertikalen L zusammen. Wünschenswert ist, daß die
vom Meßaufnehmer 10 erzeugten Winkel- und Wegmeßinfor
mationen invariant gegenüber frontalen Abweichungen der
Patientenstellung von der Vertikalen L und gegenüber
Winkelabweichungen der Lage des Meßaufnehmers 10 wäh
rend seiner Bahn entlang der Kontur s sind, wie dies
durch den Winkelbereich ±β angedeutet ist.
Die Fig. 2A und 2B zeigen schematisch die Aufnahme der
Rückenkontur s in der Sagittalebene bei liegender oder
gebeugter Stellung eines Patienten. Der Pfeil L gibt
wieder die Vertikalrichtung an. Erneut sollen vom Meß
aufnehmer 10, während dieser entlang der Rückenkontur s
fährt, Winkelmeß- und Wegmeßinformationen so erzeugt
werden, daß die Rückenkontur s in der liegenden oder
gebeugten Stellung des Patienten aufgenommen werden
kann. Die eine Querschnittsdarstellung durch den Pati
entenkörper, d. h. eine zur Sagittalebene senkrecht ste
hende Ebene zeigende Fig. 2B veranschaulicht, daß bei
der Bewegung des Meßaufnehmers 10 längs der Rückenkon
tur s auftretende Winkeländerungen ±γ gegenüber der
Horizontalen H, die durch den Doppelpfeil angegeben
sind, keine Änderungen der vom Meßaufnehmer erzeugten
Weg- und Winkelmeßdaten erzeugen sollen, d. h. daß auch
in dieser liegenden Stellung des Patienten eine Unem
pfindlichkeit des Meßaufnehmers 10 gegenüber solchen
Winkeländerungen ±γ wünschenswert ist.
Der Zweck der in den Fig. 1A, 1B, 2A und 2B schematisch
dargestellten Messungen ist die Aufnahme von Verände
rungen der Wirbelsäule in der Sagittalebene, insbeson
dere zur Erkennung von Lordose und Kyphose zur Becken
stellung, d. h. Kippung bzw. Aufrichtung sowie zur Er
kennung von Abweichungen von der aufrechten Haltung,
d. h. Inklination. Dagegen stellt Fig. 3 ein Verfahren
zur Erkennung von Abweichungen der Kontur der Wirbel
säule in der Frontalebene dar, wobei die Kontur in die
ser Ebene in Fig. 3 mit 1 bezeichnet ist. Skoliotische
Veränderungen der Kontur 1 der Wirbelsäule werden durch
einen Meßaufnehmer 11, der in zwei unterschiedlichen
Positionen 11, 11′ dargestellt ist, wieder durch ent
sprechende Weg- und Winkelmeßdaten erhalten, wobei der
Meßbereich beim Abtasten der skoliotisch gekrümmten
Wirbelsäule mit ± angegeben ist. Dabei sollten die er
zeugten Meßwerte invariant gegenüber einer Verdrehung
des Meßaufnehmers 11 um eine zur Frontallebene senk
rechte Achse sein.
Fig. 4 schließlich, die schematisch eine Querschnitts
darstellung durch einen Patientenkörper im Bereich der
Wirbelsäule darstellt, faßt die anhand der Fig. 1A, 1B,
2A und 2B einerseits dargestellte Messung der sagitta
len Kontur s sowie andererseits die Messung der fronta
len Abweichung 1 gemäß Fig. 3 zusammen. Die Vertikale L
bzw. die Horizontale H steht senkrecht zur Papierebene
und ist in Fig. 4 als Punkt zu erkennen. Fig. 4 ver
deutlicht, daß das Meßgerät bevorzugt zu Konturmessun
gen in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen ein
gerichtet sein sollte, die durch die Achsen 1 und s ge
kennzeichnet sind und sich gegenüber allen anderen Ebe
nen invariant verhalten muß.
Um die oben anhand der Fig. 1 bis 2 beschriebenen Meß
verfahren ausführen zu können, weist das aus der WO
90/09145 bekannte Meßgerät eine Laufrolle, Walze oder
ein Laufrad mit einem Getriebe zur Übertragung einer
der Bewegung des Fahrwerks entsprechenden Drehbewegung
auf, die ihrerseits mit einem Weg-Meßwertaufnehmer in
Verbindung stehen. Die Übertragung der Bewegung des
Fahrwerks zum Wegmeßwertaufnehmer kann zu unerwünschten
Ungenauigkeiten führen. Außerdem ist bei einer zur Mes
sung von frontalen Krümmungen geeigneten Ausführung des
bekannten Meßgeräts die dazu vorgesehene Rädermechanik
kompliziert, unhandlich und kann bei der Bewegung auf
der Haut des Patienten zu unerwünschten und eventuell
schmerzhaften Druckreizen führen. Der starke Anpreß
druck beeinflußt die Messung auch insofern, als er die
Haltung des Patienten verändern kann. Ein über eine
Lotpendeleinrichtung verstellbares Winkelmeßgerät oder
ein Neigungsmesser weist eine winkelcodierte Scheibe
mit optoelektronischer Abtastung auf, die zusammen mit
der Lotpendeleinrichtung je nach Lage oder Stellung des
Patienten umgestellt und kalibriert werden muß. Diese
beim bekannten Gerät notwendige Justierung und Kali
brierung erweist sich besonders dort als nachteilig, wo
schnell aufeinanderfolgende Meßreihen jeweils am ste
henden und am liegenden bzw. gebeugten Patienten durch
geführt werden müssen. Die untersuchende Person, z. B.
der Arzt, muß die Umstellung der Lage der Winkelmeßvor
richtung am Meßaufnehmer selbst und die Kalibrierung an
der damit verbundenen Verarbeitungsvorrichtung vorneh
men. Diese Verrichtungen erfordern Zeit und stellen au
ßerdem die Quelle für mögliche Fehler dar.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung zur Abtastung und Erfassung einer Körper
kontur, insbesondere Rückenkontur eines Menschen so zu
ermöglichen, daß eine Erfassung, Auswertung und
graphische Darstellung der Rückenkontur in mindestens
zwei unterschiedlichen Patientenstellungen, ins
besondere stehend und liegend oder gebeugt, ohne Ju
stierung und Kalibrierung durchgeführt werden können.
Dabei soll insbesondere die Handhabbarkeit des Meßge
räts gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden.
In bevorzugter Ausgestaltung soll das erfindungsgemäße
Meßgerät ohne Umstellung und Kalibrierung auch zur Auf
nahme der frontalen Rückenkontur fähig sein.
Der Hauptteil der Aufgabe wird gemäß einem wesentlichen
Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, daß der
Winkelmeßaufnehmer und -wandler 17 ein bezüglich
einer ersten Gehäuseachse gehäusefest aufgehängtes
Lotpendel 34 aufweist, welches bezüglich einer
zweiten, dazu senkrechten Gehäuseachse frei drehbar
angeordnet und am Aufhängepunkt des Lotpendels drehfest
mit dem Winkelmeßaufnehmer und -wandler so verbunden
ist, daß letzter Winkeländerungen des Meßgerätes
gegenüber der Vertikalen in zwei verschiedenen, im
wesentlichen aufeinander senkrecht stehenden
Meßstellungen des Meßgerätes (stehend/liegend) in einem
mindestens 270°, bevorzugt aber mehr als 340°
umfassenden Winkelmeßbereich ohne Justierung und Kali
brierung erfaßt.
Somit ist es ein wesentlicher Vorteil, daß das erfin
dungsgemäße Meßgerät in zwei im wesentlichen aufeinan
der senkrecht stehenden Meßlagen, d. h. z. B. bei stehen
dem und liegendem oder gebeugtem Patienten eingesetzt
werden kann, ohne daß irgendwelche Einstellungen oder
Kalibrierungen nötig sind.
Bevorzugt weist der Wegmeßaufnehmer und -wandler ein
einziges, beim Abtasten bewegtes Element zur Erfassung
einer Bahnkurve in einer gedachten Ebene auf. Das be
wegte Element des Wegmeßaufnehmers und -wandlers be
steht im einfachsten Fall aus einer Radscheibe, die um
eine gehäusefest gelagerte Achse drehbar ist und die um
eine bestimmte Tiefe gegenüber einer parallel zum Rüc
ken führbaren Lauffläche herausragt.
Die Drehung der Radscheibe kann auf irgendeine bekannte
Weise, bevorzugt durch eine von Schlitzen in der Rad
scheibe intermittierend unterbrochene Lichtschranke
photoelektrisch in elektrische Impulse umgesetzt wer
den.
Bei einer vielseitigeren Ausführungsform ist das be
wegte Element des Wegmeßaufnehmers und -wandlers eine
im Gehäuse in allen Richtungen frei drehbar gelagerte
Rollkugel. Diese nach Art eines "Trackballs" in einer
Computermaus gelagerte Rollkugel kann mit einer zweck
mäßig ausgestalteten Abtastung ihrer Drehposition, bei
spielsweise durch eine magnetische oder optoelektroni
sche Abtastung, eine dreidimensional gekrümmte Rücken
kontur abtasten, d. h., daß das so bevorzugt ausgestal
tete Meßgerät zur Meßaufnahme aller anhand der Fig. 1
bis 4 exemplifizierten Konturen in einem einzigen Ab
tastgang fähig ist und demnach Krümmungen in der Sagit
tal- und Frontalebene gleichzeitig erfassen kann. Der
im Umgang mit einer Computermaus Erfahrene weiß, daß
das von der Computermaus abgegebene Signal nach seiner
Verarbeitung im Computer invariant gegenüber einer Ver
drehung des Mausgehäuses bei ansonsten stillstehender
Rollkugel ist. Somit erfüllt eine solche Rollkugel in
idealer Weise die zuvor anhand der Fig. 3 und 4 be
schriebenen Invarianzforderungen.
Als Winkelgeber wird bevorzugt ein Drehpotentiometer
vorgeschlagen, mit dessen frei drehbarer Achse das Lot
pendel an seinem Aufhängepunkt im wesentlichen starr
verbunden ist und das mindestens um den dem Winkel des
Winkelmeßbereichs entsprechende Winkelausschlag des
Lotpendels in der durch die beiden aufeinander senk
recht stehenden Meßstellungen des Meßgeräts gebildeten
Ebene verdrehbar ist. Solche als Winkelgeber einsetz
bare Drehpotentiometer sind verhältnismäßig billig,
klein und robust und benötigen im Prinzip keine Kali
brierung ihrer Anfangsstellung.
In der bevorzugten Ausführungsform weist das genannte
Drehpotentiometer eine lineare Widerstandsbahn auf,
durch die der Winkelmeßaufnehmer und -wandler eine zur
Winkeländerung des Lotpendels direkt proportionale
Spannungsänderung erzeugen kann.
Bevorzugt ist das den Wegmeßaufnehmer und -wandler und
den Winkelmeßaufnehmer und -wandler halternde Gehäuse
klein und handlich, etwa handtellergroß ausgebildet, so
daß es zur Abtastung der Körperkontur von Hand in ähn
licher Weise wie eine Computermaus geführt werden kann.
Um eine korrekte Parallelführung des Geräts gegenüber
der die zu erfassende Kontur bedeckenden Hautoberfläche
zu erleichtern, weist das handgeführte Meßgerät bevor
zugt eine Führungsvorrichtung auf, die in vorteilhafter
Weiterbildung mit einer Abtastvorrichtung gekoppelt
sein kann, die ein die Parallelführung gegenüber der
Hautoberfläche oder eine Abweichung davon angebendes
elektrisches Signal erzeugt.
Bevorzugt kann die Abtastvorrichtung einen an seinem
einen Ende an einem Gleitschuh befestigten Stift auf
weisen, welcher mit seinem anderen Ende mit einer im
Gehäuse befestigten Lageerfassungsvorrichtung verbunden
ist, die zur Erzeugung des die Parallelführung des Meß
geräts gegenüber der Hautoberfläche oder eine Abwei
chung von dieser Parallelführung angebenden elektri
schen Signals eingerichtet ist. Dabei fluchtet die
Gleitfläche das Gleitschuhs im wesentlichen mit der pe
ripheren Fläche der Rollkugel bzw. der Radscheibe.
Bevorzugt registriert die Abtastvorrichtung zusätzlich
zur Parallelführung auch noch den korrekten Anpreßdruck
der Rückenmaus auf der Haut. Dies kann bevorzugt so er
reicht werden, daß sowohl die Radscheibe bzw. die Roll
kugel als auch der Gleitschuh mit einem einfachen
Druckaufnehmer gekoppelt sind, wie z. B. einem Dehnungs
meßstreifen. Die Differenz der beiden Drucksignale ist
eine Abweichung von der Parallelführung proportional.
Ein Summensignal ist proportional dem Anpreßdruck.
Das Verlassen bestimmter Toleranzbereiche für Diffe
renz- und Summensignal kann bevorzugt durch ein akku
stisches und/oder optisches Warnsignal angezeigt wer
den.
Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen
Meßgeräts werden durch die nachstehende Beschreibung
der Ausführungsbeispiele anhand der zugehörigen Zeich
nungsfiguren verdeutlicht. In den Zeichnungsfiguren
zeigen:
Die Fig. 1 bis 4 die bereits erläuterten grundle
genden Meßverfahren zur Aufnahme der Rückenkontur
und deren Probleme;
Fig. 5 schematisch ein Blockschaltbild einer er
sten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßge
räts;
Fig. 6 schematisch das als Winkelmeßaufnehmer und
-wandler bevorzugte Drehpotentiometer in Verbin
dung mit einem mit dessen Drehachse verbundenen
Lotpendel;
Fig. 7 einen Wegmeßaufnehmer und -wandler in Form
einer Radscheibe in Verbindung mit einer Licht
schrankeneinheit;
Fig. 8 schematisch eine weitere Ausführungsart des
erfindungsgemäßen Meßgeräts;
die Fig. 9 bis 11 beispielhafte Meßergebnisse,
wie sie mit dem erfindungsgemäßen Meßgerät aufge
nommen wurden;
die Fig. 12a bis 12c zusammengenommen ein Flußdia
gramm eines Programmoduls "Hauptprogramm", das ein
beispielhaftes Betriebssystem für eine benutzer
geführte Messung und Auswertung mit Hilfe des er
findungsgemäßen Meßgeräts ermöglicht; und
Fig. 13 ein Flußdiagramm eines Programmoduls
"Meßprogramm" zur Steuerung und Kontrolle des ei
gentlichen Meßvorgangs.
Gemäß Fig. 5, die eine erste Ausführungsart eines er
findungsgemäßen Meßgeräts zeigt, sind innerhalb eines
Gehäuses 12 eines Meßaufnehmers 10 (nachfolgend
"Rückenmaus" genannt) ein mit einem Laufrad oder einer
Rollkugel 15 verbundener Wegmeßaufnehmer und -wandler
18 und ein als Drehpotentiometer mit Lotpendel ausge
führter Winkelmeßaufnehmer und -wandler 17 unterge
bracht. Die Rückenmaus 10 weist ferner zwei Funktions
tasten 16, 16′ und eine eine Parallelführung gegenüber
einer Hautoberfläche 18 erleichternde Führungsvorrich
tung in Form eines Gleitschuhs 13 sowie einen Kabelan
schluß 14 auf. Die Rückenmaus 10 ist über ein dünnes,
flexibles und mehrere Meter langes Kabel 19 über einen
Analog/Digitalwandler 23 mit einer elektronischen Ver
arbeitungseinrichtung 20 (PC) verbunden. Die elektroni
sche Verarbeitungseinrichtung 20 weist einen Mikropro
zessor 21 herkömmlicher Bauart auf. Mit dem Mikropro
zessor 21 sind über eine E/A-Schnittstelle 27 ein Moni
tor 26, eine Tastatur 24 und ein Drucker 28 verbunden.
Ferner kann mit dem Mikroprozessor 21 über einen Digi
tal/Analogwandler 25 eine analoge Anzeige- und/oder
Aufzeichnungsvorrichtung 22 verbunden sein. Die im Mi
kroprozessor 21 implementierte elektronische Verarbei
tungseinrichtung enthält Meßdatenauswertungs- und Be
nutzerführungsdaten und Programme, die weiter unten an
hand der in den Fig. 12a, 12b, 12c und 13 darge
stellten Flußdiagramme beschrieben werden.
Die elektronische Verarbeitungseinrichtung ist bevor
zugt ein handelsüblicher, zweckmäßig programmierter PC.
Für die Aufnahmen der sagittalen Rückenkontur, wie sie
anhand der Fig. 1a, 1b und 2a, 2b veranschaulicht wur
den, wird mit der Rückenmaus 10, nachdem der Patient
die gewünschte Haltung eingenommen hat, der Rücken von
oberhalb der Dornfortsätze bis hinunter zum Kreuzbein
abgefahren. Anfangs- und Endpunkt der Messung können
dabei willkürlich gewählt werden. Bei entsprechender
Fragestellung ist es genauso gut möglich, kürzere oder
längere Abschnitte der Wirbelsäule, insbesondere ein
schl. der Halswirbelsäule, zu vermessen.
Bei diesem Abtastvorgang führt der Arzt die Rückenmaus
10 frei in der Hand, möglichst parallel zur Hautober
fläche, wobei eine Radscheibe 15 auf der Haut abrollt.
Der Gleitschuh 13 erleichtert die Parallelführung der
Rückenmaus 10 entlang der Hautoberfläche. Die Rad
scheibe 15 ragt um eine kleine Distanz (Tiefe) d gegen
über der Gleitfläche des Gleitschuhs 13 heraus, so daß
die Gleitfläche des Gleitschuhs 13 auch sicherstellt,
daß der Anpreßdruck der Radscheibe 15 auf der Hautober
fläche 18 nicht zu hoch ist. Die Distanz (d) kann be
vorzugt eingestellt werden, oder das Laufrad insgesamt
durch ein solches mit anderem Durchmesser ausgewechselt
werden.
Bei athletisch gebauten Menschen kann beiderseits der
Rückenkontur ein Muskelwulst vorhanden sein. Anderer
seits können bei besonders schlanken Menschen die Dorn
fortsätze der Rückenkontur stark ausgeprägt sein. Damit
trotzdem Vermessungen der Rückenkontur mit Hilfe der
Rückenmaus sowohl bei besonders athletischen als auch
besonders schlanken Menschen genau ausführbar sind, ist
der Gleitschuh bzw. dessen Gleitfläche bevorzugt aus
wechselbar. Bei athletischen Menschen kann die Gleit
fläche in Führungsrichtung der Rückenmaus konvex
ausgebildet sein, während sie bei besonders schlanken
Menschen konkav geformt sein kann und dadurch die
Führung erleichtert. Normalerweise ist die Gleitfläche
des Gleitschuhs jedoch eben.
Zur Sicherstellung der korrekten Parallelführung als
auch des korrekten Anpreßdrucks ist sowohl die Rad
scheibe als auch der Gleitschuh mit einem einfachen
Druckaufnehmer gekoppelt. Die Differenz der beiden
Drucksignale ist eine Abweichung von der Parallelfüh
rung proportional; das Summensignal ist proportional
dem Anpreßdruck. Das Verlassen bestimmter Toleranzbe
reiche für Differenz- und Summensignal kann bevorzugt
durch akkustische und/oder optische Warnsignale ange
zeigt werden.
Die Fig. 6a und 6b zeigen jeweils in Drauf- und Seiten
ansicht schematisch ein als Winkelmeßaufnehmer und
-wandler 17 in der Rückenmaus 10 eingesetztes Drehpoten
tiometer 30, wobei mit dessen Drehachse 32 ein Lotpen
del 34 verbunden ist, das in der in Fig. 6a gezeigten
Ebene ausgelenkt werden kann. Der Verdrehbereich des
Drehpotentiometers kann 360° und mehr betragen. Der
Winkelmeßbereich des Winkelmeßaufnehmers und -wandlers
beträgt mindestens 270°, bevorzugt aber mehr als 340°.
Das in den Fig. 6a und 6b gezeigte Drehpotentiometer 30
weist eine lineare Widerstandsbahn auf, die über den
genannten Winkelmeßbereich ausgeführt sind. Dabei kann
diese Widerstandsbahn ein elektrisches Spannungssignal
liefern, dessen Spannungsänderung direkt proportional
zur Winkeländerung des Lotpendels ist. Ein mit der
Widerstandsbahn fest verbundenes Potentiometer 30 ist
seinerseits fest mit dem Gehäuse 12 der Computermaus 10
verbunden. Die Achse 32 des Drehpotentiometers 30 ist
frei mit der Verstellung des Lotpendels 34 verdrehbar.
Das Lotpendel 34 besteht aus einer mit der
Potentiometerachse 32 fest verbundenen Pendelstange 35
und einer mit der Pendelstange 35 fest verbundenen
schweren Masse 36, die entsprechend der Physik des
Lotpendels während jeder Messung senkrecht nach unten
hängt und somit die Vertikalrichtung angibt.
Die Dämpfung der Potentiometerachse stellt einen
Kompromiß zwischen hoher Winkelauflösung einerseits
und Nachschwingen des Pendels bei Lageänderungen
andererseits dar. Bei schwach gedämpfter Achse erhält
man gute Winkelauflösung und geringe Hysterese; das
ausgeprägte Nachschwingen des Lotpendels nach
Winkeländerung verhindert jedoch zuverlässige Meßwerte.
Eine stark gedämpfte Achse unterdrückt zwar Überschwin
ger, bewirkt jedoch andererseits eine reduzierte Win
kelauflösung bzw. verstärkt die Hysterese.
In der Praxis hat sich eine Dämpfung der Potentiometer
achse entsprechend einer Winkelauflösung von ± 1° be
währt; diese Auflösung genügt den medizinischen Ansprü
chen, und das gedämpfte Überschwingverhalten erlaubt
eine zuverlässige Messung.
Es ist unmittelbar einleuchtend, daß die gewählte An
ordnung des Winkelmeßaufnehmers und -wandlers im we
sentlichen invariant ist gegenüber Verdrehungen der
Rückenmaus, die keine Winkelverstellungen der Potentio
meterachse 32 bewirken.
Die Winkelmeßaufnehmer und -wandlerschaltung erzeugt
eine Analogspannung zwischen 0 und 3 V entsprechend dem
vom Drehpotentiometer 30 angenommenen Widerstand. Die
Analogspannung wird als analoger Meßwert über die
Verbindungsleitung 19 und den Analog/Digitalwandler 23
zum Mikroprozessor 21 geleitet. Dieser erzeugt aus den
digitalisierten Spannungswerten entsprechende
Winkelwerte im Bogenmaß und in Winkelgraden. Die
erforderlichen Umrechnungsfaktoren bestimmt das Programm
automatisch anhand von systemspezifischen
Einstellwerten, die mit einem Kalibrierunterprogramm
sehr einfach (beliebig oft, aber mindestens einmal bei
Installation des Systems) erstellt werden.
Fig. 7 zeigt schematisch eine als Wegmeßaufnehmer und
-wandler 17 dienende Radscheibe 40, die in der Nähe ih
rer peripheren Oberfläche 45, die bei der Messung auf
der Hautoberfläche abrollt, gleich beabstandete, ra
diale und lichtdurchlässige Schlitze 44 aufweist, die
einen von einer Lichtschrankeneinheit 46 erzeugten
Lichtstrahl bei der Drehung der Radscheibe 40 intermit
tierend unterbrechen. Je geringer der Winkelabstand der
Schlitze 44 der Radscheibe 40, desto höher ist die Weg
auflösung des Wegmeßaufnehmers und -wandlers. Die
Lichtschrankeneinheit 46 enthält in bekannter Weise
eine einen Lichtstrahl erzeugende Leuchtdiode sowie
eine Photodiode oder einen Phototransistor, die die bei
der Drehung des Rads 40 durch die Schlitze 44 intermit
tierend erzeugten Lichtimpulse empfängt und daraus ein
die Weginformation angebendes elektrisches Signal er
zeugt.
Der Gleitschuh 13 kann im einfachsten Fall fest am Ge
häuse 12 der Rückenmaus 10 befestigt sein.
Alternativ kann er auswechselbar befestigt sein.
Auch kann er federnd am Gehäuse 12 der Rückenmaus 10 so
gelagert sein, daß eine mit dem Gleitschuh 13 über ein
Verbindungsglied verbundene Parallelführungs-
Abtastvorrichtung (nicht gezeigt) ein elektrisches
Signal erzeugen kann, das eine korrekte Parallelführung
der Rückenmaus 10 oder eine Abweichung davon angibt und
das zum Beispiel zur Erzeugung eines akustischen oder
optischen Warnsignals bei inkorrekter Parallelführung
dienen kann.
Bei einer verbesserten Ausführungsart können die Rad
scheibe und der Gleitschuh mit den erwähnten Druckauf
nehmern gekoppelt sein, um ein akkustische und/oder op
tisches Warnsignal anzuzeigen, daß das Verlassen be
stimmter Toleranzbereiche signalisiert.
Das mit dieser einfachen Ausführung der Rückenmaus 10
arbeitende Meßgerät ist zur Aufnahme der sagittalen
Rückenkontur bei stehendem und liegendem oder gebeugtem
Patienten bestens geeignet. Die Rückenmaus 10 ist dabei
invariant gegenüber den in Fig. 1b veranschaulichten
Verdrehungen ±β, weil das an der Achse 32 des Potentio
meters 30 befestigte Lotpendel 34 nur in der vorgegebe
nen, in Fig. 6a zu erkennenden Ebene ausgelenkt werden
kann. Ferner kann die Rückenmaus 10 zur Aufnahme der
sagittalen Rückenkontur in liegender oder gebeugter
Stellung des Patienten (Fig. 2a und 2b) ohne Justierung
und Kalibrierung um etwa 90° gedreht verwendet werden,
weil das Drehpotentiometer 30 den zuvor erwähnten
großen Winkelmeßbereich von mindestens 270° ermöglicht.
Eine Kalibrierung ist dabei wenigstens einmal bei
Installation des Systems nötig. Zu Beginn der Messung
wird eine erste Meßtaste 16 der Rückenmaus 10 gedrückt.
Von diesem Zeitpunkt an wird mit dem ersten, von der
die Radscheibe 40 abtastenden Lichtschranke 46
gelieferten elektrischen Impuls der von der Rückenmaus
10 beim Abtasten der Rückenkontur zurückgelegte Weg
durch Zählen der durch die Lichtschranke erzeugten
Impulse erfaßt und in Wegeinheiten umgerechnet. Dabei
kann eine Auflösung von ± 3 mm oder darunter erreicht
werden, die einer Impulsperiode von der
Lichtschrankeneinheit 46 entspricht.
Das im Mikroprozessor 21 enthaltene Meßmodul berechnet
daraus die abgefahrene Rückenlänge in mm. Bei dieser
Berechnung ist zu beachten, daß die Haut in Abhängig
keit vom Anpreßdruck der Rückenmaus 10 während des Meß
vorgangs unterschiedlich gedehnt wird. Dies stellt eine
Fehlergröße dar, die direkt in die berechnete Rücken
länge eingeht. Während der Messung empfiehlt sich ein
mittlerer Anpreßdruck. Bei abweichendem Anpreßdruck
kann im Extremfall eine Längenänderung von ± 3 cm resul
tieren. Um den Anpreßdruck während der Messung gleich
förmig zu halten, ragt die Peripherie der Radscheibe 15
der Rückenmaus 10 nur um den geringen Betrag d aus dem
Gleitschuh 13 heraus. Die optische oder akustische
Warnanzeige kann, wie bereits erwähnt, einen zu hohen
Anpreßdruck und/oder eine Schieflage signalisieren.
Das von der Taste 16 dem Mikroprozessor 21 über das
Kabel 19 gelieferte Signal wird bevorzugt so geformt,
daß die Messung mit dem ersten Tastendruck der Taste 16
beginnt und nach Loslassen der Taste 16 endet. Das
Meßprogramm, wie es weiter unten anhand der Fig. 13
erläutert wird, enthält eine Logik zur Steuerung des
Meßvorgangs bei gedrückter Taste 16.
Eine in Fig. 5 gezeigte Markertaste 16′ an der Rücken
maus 10 kann betätigt werden, um an beliebigen Stellen
der abgetasteten Rückenkontur eine Markierung zu set
zen. Die beim Tastendruck dieser Markertaste 16′ einge
nommene Position der Rückenmaus 10 wird am Monitor 26
und am Drucker 28 graphisch gekennzeichnet. Zweck die
ser weiteren Taste ist das Herstellen einer Beziehung
zur realen Anatomie, beispielsweise zu ausgezeichneten
Wirbelkörpern oder zu besonderen Merkmalen auf bestimm
ter Höhe. Die Spannungssignale dieser Markertaste 16′
werden auch über die Leitung 19 zum Mikroprozessor 21
geführt.
In Fig. 8 ist eine weitere Variante des erfindungsgemä
ßen Meßgeräts dargestellt.
Die in Fig. 8 gezeigte Variante des erfindungsgemäßen
Meßgeräts stellt eine ortsfeste Anordnung dar, bei der
ein als Laufkatze ausgebildeter Meßwertaufnehmer 1 be
vorzugt von Hand längs eines in senkrechter Position
oder horizontaler Position befestigten Stativs 2 ge
führt wird, welches als Führungsschiene für den Meßwer
taufnehmer 1 dient. Das Stativ ist in vertikaler Stel
lung mit 2 und in horizontaler Stellung (gestrichelt)
mit 2′ bezeichnet. Ein Pfeil h gibt eine Schwenkbewe
gung eines oberen Abschnitts des Stativs 2 um eine zur
Papierebene senkrechte Achse an. Die Vertikalrichtung
ist durch den Pfeil L und die Horizontalrichtung durch
den Pfeil H angegeben. Anhand der Fig. 8 wird zunächst
die Aufnahme der sagittalen Rückenkontur s eines Pati
enten P in stehender Stellung beschrieben.
Ein Drehpotentiometer 3 des Meßwertaufnehmers 1, das in
Kombination mit einem in Fig. 8 nicht gezeigten Winkel
meßaufnehmer und -wandler ähnlich gestaltet ist, wie er
anhand der Fig. 6a und 6b beschrieben wurde, ist mit
seinem Schleifer mit einem Arm 7 verbunden, der an sei
nem vom Meßwertaufnehmer 1 abgewendeten Ende ein leicht
am Rücken abrollbares Rad 8 trägt. Bei der Bewegung
des Meßwertaufnehmers 1 längs des Stativs 2 wird die
zurückgelegte Strecke mittels eines radial geschlitzten
Meßrades 6 aufgenommen, das mit einer Lichtschranke
versehen ist, die bei der Drehung des Rades 6
elektrische Impulse abgibt, genauso wie dies anhand der
Fig. 7 beschrieben wurde. Zur Bewegung des
Meßwertaufnehmers 1 längs des Stativs faßt die
untersuchende Person den Meßwertaufnehmer 1 am
Handgriff 5 und bewegt diesen aufwärts oder abwärts,
wobei das Rad 8 am Schwenkarm 7 auf der Rückenkontur s
abrollt und eine Auslenkung des Schwenkarms 7 um einen
Winkel verursacht, der am Potentiometer eine
entsprechende Spannungsänderung ergibt. Zusammen mit
dem anhand der Drehung des geschlitzten Meßrades 6
erfaßten zurückgelegten Weg läßt sich unter
Berücksichtigung der Länge des Arms 7 somit die
sagittale Kontur s des Rückens des Patienten P er
fassen. Zur Erfassung der sagittalen Kontur beispiels
weise in liegender Stellung wird das Stativ 2 am
Schwenklager 4 in die gestrichelt gezeichnete horizon
tale Position 2′ gebracht (Pfeil h), wobei der sonstige
Meßvorgang genauso ohne irgendeine Umstellung oder Ka
librierung des Meßwertaufnehmers 1 abläuft.
Gute Meßresultate erhält man, wenn jede Messung dreimal
durchgeführt wird und die elektronische Auswertung
einen Mittelwert der drei Meßaufnahmen der Rückenkontur
bildet.
Wie bereits erwähnt, läßt sich eine kombinierte Auf
nahme der sagittalen und frontalen Rückenkontur oder
auch wahlweise die Aufnahme einer der beiden Konturen
dadurch erzielen, daß die oben beschriebene und in den
Fig. 5 bis 7 dargestellte Rückenmaus 10, statt mit
einer Radscheibe mit einer Rollkugel 15 nach Art einer
Computermaus versehen ist, die auch die Aufnahme der
Kurve 1 in der Frontalebene gestattet (siehe die Fig. 3
und 4). Dabei bleibt das oben Gesagte bezüglich der
Winkelaufnahme mittels des mit dem Lotpendel versehenen
Drehpotentiometers unverändert. Lediglich der Meßwand
lerteil der Rollkugel unterscheidet sich vom Wandler
teil der Radscheibe und kann eine aus dem Stand der
Technik der Computermaus bekannte Ausführung haben.
Ferner muß die durch den Mikroprozessor 21 implemen
tierte Software zur Auswertung der zweidimensionalen
Rollkugeldaten angepaßt sein. Da diese Techniken aus
dem Gebiet der Computermaus weitgehend bekannt sind,
wird hier auf eine detaillierte Beschreibung derselben
verzichtet.
Das in den Fig. 12a bis 12c gezeigte Flußdiagramm gibt
den logischen Ablauf des Hauptprogramms wieder. Dieses
ermöglicht als menügeführte Schnittstelle zwischen Be
nutzer und Rückenmaus die gesamte Programmführung mit
Eingabe der Patientendaten, Darstellung und Speicherung
der Ergebnisse sowie Ausgaben an Bildschirm und Druc
ker. Der vom Drucker erstellte Ausdruck wird weiter un
ten anhand der Fig. 9, 10 und 11 näher erläutert.
Die Verbindungspunkte zwischen Fig. 12a und 12b sind
mit K1-K4 und zwischen Fig. 12b und Fig. 12c mit K5-K7
bezeichnet. Im einzelnen sind folgende Programmteile im
Hauptprogramm enthalten:
Dieses wird nach einem Initiationsbefehl 101 gestartet
und gestattet die Auswahl von mindestens vier Unterpro
grammen und den Übergang zum Ende des Programms
(Programmkästchen 126).
Die Unterprogramme sind im einzelnen:
- 1. ein Kalibrierprogramm 103, 104, welches die er forderlichen Umrechnungsfaktoren automatisch anhand von systemspezifischen Kalibrierwerten bestimmt. Das aus den Programmteilen 103 und 104 bestehende Kalibrier-Unterprogramm ist sehr einfach und kann beliebig oft gestartet werden. Es sollte zumindest einmal bei Neuinstallation der Rückenmaus gestartet werden.
- 2. Das aus den Programmblöcken 105, 106 und 107 be stehende Meßprogramm, das die eigentliche Messung anhand der von der Rückenmaus gelieferten Daten ausführt. Der Programmblock 106 dient zur Eingabe der Patientendaten.
- Der Programmblock 107, der das eigentliche Meßmo dul darstellt, wird nachstehend anhand der Fig. 13 näher beschrieben.
- Der dem Meßmodul 107 folgende Programmblock 108 berechnet die Rückenlänge, die Inklination, die Kyphose und Lordose und die Winkel relativ zur Vertikalen an neunzehn äquidistanten Wirbelsäulen segmenten.
- Im Programmblock 109 wird auf Normlänge gedehnt. Im Programmblock 110 erfolgt eine Bildschirmaus gabe der Rückenkurve und der Winkelwerte.
- 3. Der mit 112 bezeichnete Menüblock, der auf der
Festplatte gespeicherte Daten von früheren
Messungen einliest;
der Programmblock 113 fragt nach dem Dateinamen;
der Programmblock 114 erzeugt eine Sichtanzeige der Patientendaten auf dem Monitor;
der Programmblock 118 erzeugt eine Sichtdar stellung der Rückenkurve auf dem Monitor;
das mit Ziffer 119 bezeichnete Untermenü ermög licht die Übergabe der am Monitor angezeigten Da ten an einen Drucker und die Initiierung des Druc kers;
im Block 121 wird der Drucker initiiert, wonach das mit 122 bezeichnete Druckunterprogramm gestar tet wird. - Ein sich an das Bildschirmausgabeprogramm 110 an
schließendes Untermenü 111 gestattet die Auswahl
unter
i. Rücksprung zum Hauptmenü (Block 123)
ii. Wiederholung der Messung (Block 124)
iii. eine Speicherung von aufgenommenen Meßdaten:
Rohdaten und Ergebnisse (Blöcke 125 und 126); und
iv. den Start eines Druckprogramms zur Ausgabe der gemessenen Daten am Drucker (Blöcke 127 und 128). - 4. Ein Menüblock 115, der den Druck vieler Dateien ermöglicht; dieser Menüblock 115 enthält die Eingabe der auszudruckenden Dateinamen 116 und das Druckprogramm 117.
Zunächst wird abgefragt, ob die Meßtaste 16 gedrückt
ist oder nicht (131).
Wenn die Meßtaste 16 gedrückt ist, wird der vom Ana
log/Digitalwandler 23 erzeugte Digitalwert des Winkels
gelesen (132).
Dann wird abgefragt, ob die Markertaste 16′ gedrückt
ist (134).
Wenn die Markertaste gedrückt ist, wird abgefragt, ob
ein Wegimpuls von der Lichtschranke vorliegt
(Programmblock 133).
Wenn ein solcher Impuls vorliegt, wird der Zustand der
Markertaste gespeichert (137). Anschließend wird in ei
nem Programmblock 136 der Winkel gespeichert.
Wenn dagegen bei der Abfrage 134 entschieden wird, daß
die Markertaste 16′ nicht gedrückt ist, wird ebenfalls
abgefragt, ob ein Wegimpuls von der Lichtschranke vor
liegt (135).
Ist dies der Fall, wird ohne Speicherung des Zustands
der Markertaste 16′ unmittelbar der Programmblock 136
angesprungen, der den Winkel speichert.
Nachdem der Winkel gespeichert ist, wird abgefragt, ob
eine maximale Anzahl von Meßwerten vorhanden ist (138).
Wenn dies nicht der Fall ist, wird erneut die Meßtaste
16 abgefragt (139) und, wenn die Meßtaste gedrückt ist,
zum Programmblock 132 übergegangen.
Wenn die Meßtaste nicht gedrückt ist oder die maximale
Anzahl der Meßwerte in der Entscheidung 138 als gültig
erkannt wurde, erfolgt in einem Programmblock 140 die
Datenübergabe an das Hauptprogramm, wonach das Meßpro
gramm wieder zum Hauptprogramm zurückkehrt.
Nun werden anhand der Fig. 9 bis 11 die am Drucker und
am Bildschirm erzeugbaren graphischen und tabellari
schen Darstellungen erläutert. Die Fig. 9 bis 11 stel
len einige mit einem Prototyp des erfindungsgemäßen
Meßgeräts aufgenommenen sagittalen Rückenkonturen dar.
Es handelte sich jeweils um die gleiche Person in un
terschiedlicher Haltung. In Fig. 9 war die Haltung ste
hend und retroflektiert; in Fig. 10 war die Haltung
stehend und anteflektiert; in Fig. 11 war die Haltung
sitzend und aufrecht. Die Ausdrucke enthalten prinzipi
ell:
- 1. eine Skizze 200 der sagittalen Rückenform;
- 2. eine Tabelle 210 mit Angaben von Haltung, Rücken länge, Inklination, Kyphose, Lordose und deren Maximalwerte, die ebenfalls in Skizze 200 angegeben sind; und
- 3. tabellarisch eine Liste 220 von 19 Winkelwerten, welche die Neigung von 19 Segmenten der Wirbel säule angeben. Der letzte dieser Winkel entspricht dem Sakralwinkel und damit der Stellung des Beckens.
Die zugehörigen Segmente sind auf der Wirbelsäulenkon
tur in der Skizze 200 mit offenen Quadraten gekenn
zeichnet. Zusätzlich können in der Skizze 200 maximal
20 zusätzliche Markierungspunkte mittels der Markerta
ste gesetzt werden, die besonders hervorzuhebenden ana
tomischen Merkmalen entsprechen können. Beispielsweise
sind in der Skizze 200 der Fig. 9 zwei ausgewählte Mar
kierungspunkte gesetzt, die jeweils Anfang und Ende der
LWS (Lendenwirbelsäule) kennzeichnen;
in Fig. 10, die die Meßwerte bei einer stehend-ante flektierten Haltung des Patienten wiedergibt, sind ebenfalls zwei Markierungspunkte gesetzt, von denen der eine den Punkt maximaler Kyphosierung angibt;
drei markierte Meßwerte finden sich in der Skizze 200 der Fig. 11, die den Ausdruck der Meßwerte des Patien ten bei sitzender, aufrechter Haltung angibt.
in Fig. 10, die die Meßwerte bei einer stehend-ante flektierten Haltung des Patienten wiedergibt, sind ebenfalls zwei Markierungspunkte gesetzt, von denen der eine den Punkt maximaler Kyphosierung angibt;
drei markierte Meßwerte finden sich in der Skizze 200 der Fig. 11, die den Ausdruck der Meßwerte des Patien ten bei sitzender, aufrechter Haltung angibt.
Ein zusätzliches Unterprogramm "Mitmaus" bildet aus be
liebig vielen Einzelmessungen eine Mittelwertdatei,
welche die Daten "mittleren Rückenkontur" einer Gruppe
enthält. Zu diesem Zweck werden zunächst alle Messungen
auf eine Standardlänge normiert, danach Punkt für Punkt
gemittelt und letztlich wieder auf die "mittlere Rüc
kenlänge" gestaucht. Damit ist erstmalig die korrekte
graphische Darstellung "der mittleren Rückenform" einer
Gruppe möglich, was von großem Wert für wissenschaftli
che Fragestellungen ist. Durch die Möglichkeit der Nor
mierung der Rückenlänge mit anschließender Mittelwert
bildung werden individuelle Haltungsvarianten
"weggemittelt" und gruppenspezifische Charakteristika
betont. So kann man deutlich "weiblichen Rücken" mit
tiefer und hochgezogener LWS-Lordosierung und relativem
Flachrücken im BWS-Bereich erkennen. Junge Menschen
zeigen eine deutlich flachere und kürzere Lordosierung
bei ausgeprägtem BWS-Rundrücken.
Die obenstehende Beschreibung des Meßprogramms und der
vom Drucker gelieferten Meßwerte erfolgte unter Zugrun
delegung der Ausführungsform der Rückenmaus 10 mit Rad
scheibe, und es wurden keine Messungen in der Frontal
ebene vorgenommen. Dem Fachmann ist unmittelbar ein
sichtig, daß unter Verwendung einer Rückenmaus 10 mit
Rollkugel und einem entsprechend angepaßten Meßprogramm
auch ohne weiteres Messungen durchführbar und Anzeigen
sowie Ausdrucke der Rückenkontur in der Frontalebene
erzeugbar sind.
Dem Fachmann ist ferner deutlich, daß das erfindungsge
mäße Meßgerät nicht nur zur Erfassung einer Rückenkon
tur, sondern zur Erfassung jeglicher Kontur in einer
oder zwei bestimmten Ebenen einsetzbar ist, wenn nur
die die erfaßten Meßwerte auswertende elektronische
Verarbeitungseinrichtung entsprechend eingerichtet ist.
Claims (19)
1. Meßgerät zur Abtastung und Erfassung einer Körper
kontur, insbesondere der Rückenkontur eines Men
schen mit
- - einem Wegmeßaufnehmer und -wandler, der einen vom Meßgerät gegenüber der abgetasteten Körperkontur zurückgelegten Weg mißt und die sen in ein elektrisches Wegsignal umsetzt,
- - einem Winkelmeßaufnehmer und -wandler, der jeweilige, vom Meßgerät während des beim Abtasten zurückgelegten Weges eingenommene Winkelstellungen gegenüber der Vertikalen mißt und in ein entsprechendes elektrisches Winkelsignal umsetzt,
- - einem den Wegmeßaufnehmer und -wandler und den Winkelmeßaufnehmer und -wandler gemeinsam so halternden Rahmen, Gehäuse od. dgl., daß durch das Meßgerät zu jedem Wegesignal während des bei der Abtastung zurückgelegten Weges ein dazu korreliertes Winkelsignal erzeugbar ist,
und
- - einer elektronischen Verarbeitungseinrichtung, die die Wegsignale und die Winkelsignale empfängt und daraus eine graphische Darstellung der zu erfassenden Körperkontur erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelmeßaufnehmer
und -wandler (17) ein bezüglich einer ersten Gehäu
seachse gehäusefest aufgehängtes Lotpendel (34)
aufweist, welches bezüglich einer zweiten, dazu
senkrechten Gehäuseachse frei drehbar angeordnet
und am Aufhängepunkt des Lotpendels drehfest mit
dem Winkelmeßaufnehmer und -wandler so verbunden
ist, daß letzterer Winkeländerungen des Meßgerätes
gegenüber der Vertikalen in verschiedenen, im we
sentlichen aufeinander senkrecht stehenden Meßstel
lungen des Meßgerätes (stehend/liegend) in einem
mindestens 270°, bevorzugt aber mehr als 340° um
fassenden Winkelmeßbereich ohne Justierung und Ka
librierung erfaßt.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wegmeßaufnehmer und -wandler (18) ein ein
ziges, beim Abtasten bewegtes Element (15) zur Er
fassung einer Bahnkurve in einer gedachten Ebene
aufweist.
3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das bewegte Element (15) des Wegmeß
aufnehmers und -wandlers eine um eine gehäusefest
gelagerte Achse drehbare Radscheibe ist, die um
eine bestimmte Tiefe gegenüber einer parallel zum
Rücken führbaren Lauffläche herausragt.
4. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das bewegte Element des Wegmeßaufneh
mers und -wandlers eine im Gehäuse in allen Rich
tungen frei drehbar gelagerte Rollkugel ist, die um
eine bestimmte Tiefe gegenüber einer parallel zum
Rücken führbaren Lauffläche herausragt.
5. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotpen
del (34) an seinem Aufhängepunkt im wesentlichen
starr mit der im wesentlichen frei drehbaren Achse
(32) eines mindestens um den Winkel des Winkelmeß
bereichs drehbaren Drehpotentiometers (30) so ver
bunden ist, daß sich das Drehpotentiometer (30)
entsprechend dem Winkelausschlag des Lotpendels
(34) in der durch die beiden aufeinander senkrecht
stehenden Meßstellungen des Meßgeräts gebildeten
Ebene verdreht.
6. Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Drehpotentiometer (30) eine lineare Wider
standsbahn aufweist, durch die der Winkelmeßaufneh
mer und -wandler eine zur Winkeländerung des Lot
pendels direkt proportionale Spannungsänderung er
zeugen kann.
7. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rad
scheibe bzw. die Rollkugel auswechselbar im Rahmen
bzw. Gehäuse gelagert ist.
8. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rad
scheibe bzw. die Rollkugel hinsichtlich ihrer Tiefe
gegenüber der Lauffläche einstellbar ist.
9. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es nach Art
und Größe einer handgeführten "Computermaus" ausge
staltet ist und zur Abtastung der Körperkontur von
Hand wie eine Computermaus geführt wird.
10. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin
eine Führungsvorrichtung (13) aufweist, die eine
korrekte Parallelführung des Geräts gegenüber der
die zu erfassende Kontur bildenden Hautoberfläche
ermöglicht.
11. Meßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsvorrichtung eine Abtastvorrichtung
(13) aufweist, die ein die Parallelführung oder
eine Abweichung davon angebendes elektrisches Si
gnal erzeugt.
12. Meßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abtastvorrichtung einen an seinem einen
Ende an einem Gleitschuh (13) befestigten Stift
aufweist, welcher mit seinem anderen Ende mit einer
im Gehäuse (12) befestigten Lageerfassungsvorrich
tung verbunden ist, die zur Erzeugung des die Par
allelführung des Meßgeräts gegenüber der Hautober
fläche oder eine Abweichung von dieser Parallelfüh
rung angebenden elektrischen Signals eingerichtet
ist.
13. Meßgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung
zur Kontrolle von Parallelführung und Anpreßdruck
mit einem Druckaufnehmer gekoppelt ist, der mit
einer elektrischen Schaltung verbunden ist zur
Erzeugung eines akkustischen/optischen Signals bei
Schiefstellung bzw. falschem Anpreßdruck des
Meßgeräts.
14. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem
Wegmeßaufnehmer und -wandler (18), dem Winkelmeß
aufnehmer und -wandler (17) und der Führungsvor
richtung erzeugten Signale über einen Ana
log/Digitalwandler (23) zur elektronischen Verar
beitungseinrichtung geleitet werden, um diese Si
gnale einer digitalen Verarbeitung zur Erzeugung
einer graphisch-numerischen Dokumentation der
Rückenkontur zu unterwerfen.
15. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro
nische Verarbeitungseinrichtung eine Mikroprozes
soreinheit (µP) enthält.
16. Meßgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mikroprozessoreinheit (21) Schnittstellen
(25, 27) zu analogen und digitalen
Ein/Ausgabevorrichtungen (22, 24, 26) aufweist.
17. Meßgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 10
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß dies Führungs
vorrichtung zur Kontrolle von Parallelführung und
Anpreßdruck jeweils einen am Wegmeßaufnehmer und am
Gleitschuh befestigten Druckaufnehmer aufweist und
daß der Druckaufnehmer mit einer elektrischen Dif
ferenzverstärkerschaltung verbunden ist zur Erzeu
gung eines akkustischen/optischen Warnsignals bei
Schiefstellung bzw. falschen Anpreßdruck des Meßge
räts.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944402562 DE4402562A1 (de) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | Meßgerät zur Abtastung und Erfassung einer Körperkontur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944402562 DE4402562A1 (de) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | Meßgerät zur Abtastung und Erfassung einer Körperkontur |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4402562A1 true DE4402562A1 (de) | 1995-08-03 |
Family
ID=6508920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19944402562 Withdrawn DE4402562A1 (de) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | Meßgerät zur Abtastung und Erfassung einer Körperkontur |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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