DD204206A1 - APPARATUS FOR MEASURING HAND-HANDED BEANS OR INDIVIDUAL FINGERS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung kann in verschiedenen Zweigen der Medizin, vor allem jedoch in der Arbeits-, Sport-, Militaermedizin und in der Rehabilitation verwendet werden. Sie hat die Schaffung einer einfach zu handhabenden, universell einsetzbaren Vorrichtung zum Ziel, mit deren Hilfe eine exakte Messung der Beugekraefte der menschlichen Hand oder einzelner Finger jeweils genau in Wirkungsrichtung der Kraft bei biomechanisch gleichen Bedingungen fuer Haende unterschiedlicher Groesse und bei verschiedenen Beugewinkeln der Finger ein und derselben Hand zur Bestimmung der Winkel bei maximaler Kraftentfaltung moeglich ist. Die Aufgabe wird durch zwei Griffteile, die in ihrer gegenseitigen geometrischen Lage zueinander veraenderlich sind,in Verbindung mit Mitteln zu quasi wegloser Kraftmessung geloest.The invention can be used in various branches of medicine, but especially in labor, sports, military medicine and rehabilitation. It has the creation of an easy-to-use, universally applicable device to the target, with the help of an exact measurement of the flexion forces of the human hand or individual fingers each exactly in the direction of the force in biomechanically identical conditions for hands of different sizes and at different flexion angles of the fingers and the same hand to determine the angle at maximum power deployment is possible. The object is achieved by two handle parts, which are veraenderlich each other in their mutual geometric position, in conjunction with means to quasi wegloser force measurement.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Vorrichtung zum Messen von Beugekräften der menschlichen Hand oder einzelner FingerDevice for measuring bending forces of the human hand or individual fingers

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Beugekräften der menschlichen Hand oder einzelner Pinger. Die Kenntnis dieser bei unterschiedlichsten menschlichen Tätigkeiten auftretenden Kräfte ist für verschiedene Zweige der Medizin von grundlegender Bedeutung. Sie stellt eine wichtige Grundlage für die ergonomische Beurteilung und günstige Gestaltung von Arbeitsplätzen und Gerätschaften dar. Die Vorrichtung wird deshalb vorzugsweise in der Arbeite-, Sport- und Militärmedizin sowie bei der Rehabilitation Anwendung finden, aber auch anderen medizinischen Disziplinen wissenschaftlich verwertbare Meßgrößen liefern.The invention relates to a device for measuring flexion forces of the human hand or individual pinger. The knowledge of these forces occurring in various human activities is of fundamental importance to various branches of medicine. It is an important basis for the ergonomic assessment and favorable design of workplaces and equipment dar. The device will therefore be preferably used in labor, sports and military medicine and rehabilitation, but also provide other medical disciplines scientifically usable measures.

- 2 Charakteristik der bekannten technischen Lösungen- 2 Characteristics of the known technical solutions

Bekannt iat ein Verfahren und eine Einrichtung zum Umwandeln von Kräften und daraus abgeleiteten Größen, wie Druck- und Drehmoment, und Bewegungsgrößen wie Schwingung, Schwinggeschwindigkeit und Schwingbeschleunigung, in elektrische Größen und zum Messen der Kraftverteilung auf Objekten (WP 121 383) sowie eine Meßanordnung zur Ermittlung der Kraftverteilung von statischen und dynamischen Kräften am lebenden Organismus (WP 149 415), Dabei handelt es sich um einen Komplex spezieller mechanoelektriacher Wandler (WP 121 383), die beispielsweise auf einem in Länge und Durchmesser konstanten Handgriff angeklebt wurden (WP 149 415). Ohne eine weitere Vorrichtung werden mit diesem Verfahren Jedoch Messungen der Handkräfte oder der Fingerkräfte sowohl unter isometrischen statischen als auch dynamischen Bedingungen bei Variation der Beugewinkel der Finger nicht möglich. Bei unterschiedlicher Handbreite und Fingerdurchmessern sind an ein und demselben Handgriff Meßfehler unvermeidbar, und die Meßergebnisse sind auf Grund der unterschiedlichen Zahl wirksamer Kontaktstellen nicht vollkommen vergleichbar. Entsprechend dem Fingerdurchmesser variiert die Zahl der zur wirksamen Gesamtkraft bei Fingerbeugung zu summierenden Kontaktstellen. Dabei besteht die Schwierigkeit, die Zahl der tatsächlich wirksamen Kontaktstellen exakt zu ermitteln, da manche Kontaktstellen nur zum Teil von dem zu untersuchenden Finger erfaßt werden. Somit ist unklar, mit welchem Anteil sie in die resultierende Kraft eingehen. Die Druckkraft zwischen den Kontaktstellen wird mit Hilfe dieses Verfahrens ebenfalls nicht erfaßt, so daß dieser Anteil in der resultierenden Kraft fehlt. Auch die Feststellung der Zahl und die Berechnung der Anteile nicht senkrecht zur Wirkungsrichtung der Fingerbeugekraft befindlichen Kontaktstellen an der resultierenden Kraft ist für jeden einzelnen Probanden vorzunehmen und mit komplizierterKnown iat a method and apparatus for converting forces and derived therefrom, such as pressure and torque, and motion quantities such as vibration, vibration velocity and vibration acceleration, in electrical quantities and measuring the force distribution on objects (WP 121 383) and a measuring arrangement for Determination of the force distribution of static and dynamic forces on the living organism (WP 149 415), this is a complex of special mechanoelektriacher transducer (WP 121 383), which were, for example, adhered to a constant in length and diameter handle (WP 149 415) , Without a further device, however, measurements of the hand forces or of the finger forces under both isometric static and dynamic conditions with variation of the bending angles of the fingers are not possible with this method. With different hand width and finger diameters measuring errors are unavoidable on one and the same handle, and the measurement results are not completely comparable due to the different number of effective contact points. According to the finger diameter, the number of contact points to be summed for effective total force in the case of finger flexion varies. There is the difficulty of accurately determining the number of actual effective contact points, since some contact points are only partially covered by the finger to be examined. Thus, it is unclear with what proportion they enter into the resulting force. The pressure force between the contact points is also not detected by this method, so that this proportion is missing in the resulting force. Also, the determination of the number and the calculation of the proportions not perpendicular to the direction of action of the finger flexion contact points on the resulting force is to make for each individual subjects and more complicated

Korrekturrechnung verbunden. Ala Schlußfolgerung ergibt aich, daß eine exakte Meaaung der Pingerbeugekräfte und Handkräfte mit dieaem Verfahren nicht möglich iat.Correction bill connected. As a result, it is not possible to accurately determine the Pinging forces and hand forces with this method.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt daa Ziel, eine einfach zu handhabende, univeraell einaetzbare Vorrichtung zum exakten Мѳэаеп der Beugekräfte einzelner Pinger oder der ganzen Hand zu achaffen, die die mit den bekannten Vorrichtungen verbundenen Nachteile weiteatgehend beseitigt.The object of the invention is to provide an easy-to-use, universally applicable device for accurately measuring the bending forces of individual pingers or the whole hand, which eliminates the disadvantages associated with the known devices.

Darlegung dea Weaena der ErfindungExplanation dea Weaena of the invention

Ea iat Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Meaaen der Handkraft oder der Beugekraft einzelner Pinger vorzuatellen, die eine exakte Messung jeweils genau in Wirkungsrichtung der Kraft bei biomechaniach gleichen Bedingungen für Hände unterachiedlicher Größe gestattet,Ea iat object of the invention vorzuatellen a device for Meaaen the manual force or the bending force of individual pinger, which allows an exact measurement respectively exactly in the direction of action of the force at biomechaniach same conditions for hands unterachiedlicher size,

Erfindungagemäß wird die Aufgabe durch zwei Griffteile gelößt, deren Koordinaten frei wählbar sind und von denen ein Griffteil atarr, daa andere beweglich ausgeführt iat und der bewegliche Griffteil im Wirkungaeingriff mit einer Druckmeßdose steht.Erfindagemäß the task is solved by two handle parts whose coordinates are freely selectable and of which a handle atarr, daa other mobile executed iat and the movable handle is in effective engagement with a pressure cell.

AuaführungabeiapielAuaführungabeiapiel

Nachstehend soll ein Ausführungabeispiel der Erfindung näher beschrieben werden.An embodiment of the invention will be described in more detail below.

In der beigefügten Zeichnung zeigenIn the attached drawing show

Pig. 1: Die prinzipielle Seitenanaicht der Vorrichtung, teil-Pig. 1: The principal side elevation of the device, partly

weiae im Schnitt Pig. 2: Die Vorderanaicht im Zug der Schnittlinie A -A.weiae on average Pig. 2: The front view in the course of section A - A.

Zwischen zwei Seitenwänden 1 und 2 sind ein Führungsklotz 3 und eine Fußplatte 6 so angeordnet, daß sie gleichzeitig als Auflage für die Vorrichtung dienen. Der Führungsklotz 3 nimmt einen in Längsrichtung der Vorrichtung horizontal verschiebbaren Führungsbolzen 15 auf, der in einem Widerlager 5 endet. Die gegenüberliegende Seite des Widerlagers 5 ist mit einer Spindel 14 verbunden, deren entgegengesetztes Ende in der Fußplatte 6 mittels einer Rändelmutter 13 geführt wird, die die geradlinige Verschiebung des Führungsbolzens 15 und des Widerlagers 5 gestattet. Senkrecht zur Verschiebungsebene des Führungsbolzens 15 ist ein erstes Griffteil 10 lösbar in dem Widerlager 5 befestigt. Oberhalb des Führungsklotzes 3 befindet sich ein Schieber 4, in dem ein horizontal beweglicher Zugbolzen 16 so gelagert ist, daß sein Flansch 17 mittels einer Druckfeder 18 mit niedriger Kraft auf den zentralen Bereich einer Druckmeßdose 21 gedrückt wird und eine praktisch weglose Kraftmessung ermöglicht. Das dem ersten Griffteil 10 zugewandte Ende des Zugbolzens 16 trägt ein zweites Griffteil 23. In der beigefügten Zeichnung ist es als Zugriemen zur Messung von Fingerbeugekraften ausgebildet, kann aber jede andere, dem Ziel der Messung der Handkraft bei Händen verschiedener Größe angepaßte Abmessung und Gestalt aufweisen. Deshalb ist es vorteilhaft, Mittel vorzusehen, die einen schnellen und einfachen Austausch der Griffteile 10, 23 ermöglichen. Der Schieber 4 weist eine rechtwinklig zur Längsachse der Vorrichtung verlaufende, die Seitenwände 1, 2 überragende Achse 8 auf, auf der ein in eine senkrecht angeordnete Zahnstange 11 eingreifendes Zahnrad 12 befestigt ist. Zur Höhenverstellung des Schiebers 4 und damit des Griffteils 23 dient eine an einem Ende der Achse 8 angeordnete Rändelscheibe 19, während die Fixierung des Schiebers 4 an einem definierten Punkt mittels einer am entgegengesetzten Ende der Achse 8 befindlichen Rändelmutter 20 erfolgt. Über einem horizontalen Meßatab 22 befindet sich mit dem Griffteil 10 ein starr verbundener, zeichnerisch nicht dargestellter Zeiger. Einen gleichen, zeichnerisch ebenfalls nicht dar-Between two side walls 1 and 2, a guide block 3 and a base plate 6 are arranged so that they simultaneously serve as a support for the device. The guide block 3 receives a horizontally displaceable guide pin 15 in the longitudinal direction of the device, which ends in an abutment 5. The opposite side of the abutment 5 is connected to a spindle 14, whose opposite end is guided in the base plate 6 by means of a knurled nut 13, which allows the linear displacement of the guide pin 15 and the abutment 5. Perpendicular to the displacement plane of the guide pin 15, a first handle portion 10 is releasably secured in the abutment 5. Above the guide pad 3 is a slide 4, in which a horizontally movable draw bolt 16 is mounted so that its flange 17 is pressed by a compression spring 18 with low force on the central portion of a load cell 21 and allows a virtually weglosen force measurement. In the accompanying drawing, it is designed as a pull strap for measuring Fingerbeugekraften, but may have any other, adapted to the goal of measuring the hand force in hands of different sizes and dimensions , Therefore, it is advantageous to provide means that allow a quick and easy replacement of the handle parts 10, 23. The slider 4 has a perpendicular to the longitudinal axis of the device extending, the side walls 1, 2 projecting axis 8, on which a in a vertically arranged rack 11 engaging gear 12 is fixed. To adjust the height of the slider 4 and thus of the handle portion 23 is arranged at one end of the axis 8 knurled disc 19, while the fixation of the slider 4 at a defined point by means of a located at the opposite end of the axis 8 knurled nut 20. About a horizontal Meßatab 22 is located with the handle portion 10 is a rigid connected, not graphically illustrated pointer. An identical one, also not shown in the drawing

gestellten Zeiger weist das zweite Griffteil 23 auf. Dieser Zeiger wird bei Verstellung des Schiebers 4 an einem vertikalen Meßstab 24 entlanggeführt. Der dem Probanden zugewandte Teil der Vorrichtung ist als Armauflage 7 ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Teil abnehmbar oder um einen Drehbolzen 9 hochklappbar gestaltet, um einen besseren Zugang zur Rändelmutter 13 zu erhalten. In Abhängigkeit von den durchzuführenden Messungen und der Größe der Hand des Probanden werden die entsprechenden Griffteile 10,Asked pointer has the second handle part 23. This pointer is guided along a vertical dipstick 24 when the slider 4 is adjusted. The part of the device facing the subject is designed as an armrest 7. In a preferred embodiment, this part is removable or designed hinged about a pivot pin 9 in order to obtain better access to the knurled nut 13. Depending on the measurements to be made and the size of the subject's hand, the corresponding handle parts 10,

23 ausgewählt und an der Vorrichtung montiert. Sodann werden durch Betätigung der Rändelmutter 13 und der Rändelscheibe 19 die der Handgröße des Probanden entsprechenden Positionen der Griffteile 10, 23 eingestellt und durch Betätigen der Rändelmutter 20 die Höhenlage des zweiten Griffteils 23 fixiert. Bei den Verstellvorgängen der Griffteile 10, 23 werden die zeichnerisch nicht dargestellten Zeiger an den Meßstäben 22,23 selected and mounted on the device. Then, by manipulating the knurled nut 13 and the thumb wheel 19, the positions of the handle portions 10, 23 corresponding to the size of the subject's hand are adjusted, and the height position of the second handle portion 23 is fixed by operating the knurled nut 20. In the adjustment operations of the handle parts 10, 23 are not graphically illustrated pointers on the measuring rods 22,

24 entlanggeführt. Sie zeigen die endgültige Stellung der Meßpositionen der Griffteile 10, 23 an, dienen der Reproduzierung wichtiger meßtechnischer Bedingungen und ermöglichen gleichzeitig die Gewinnung anthropometrischer Daten. Zur Messung umfaßt der Daumen des Probanden den vertikalen Griffteil 10, während ein oder mehrere Pinger das horizontal verschiebbare zweite Griffteil 23 fassen und in Richtung auf das erste Griffteil 10 bewegen. Dabei übt der Plansch 17 des Zugbolzens 16 eine den Beugekräften der Pinger des Probanden entsprechende Kraft auf den zentralen Bereich der Druckmeßdose 21 aus, die als mechanoelektrischer Wandler wirkt und in bekannter Weise die mechanische Kraft in eine analoge elektrische Größe und daraus abzuleitende physiologische Meßgrößen umwandelt, die an zeichnerisch nicht dargestellten elektrischen Meßeinrichtungen abgelesen und registriert werden können.24 along. They indicate the final position of the measuring positions of the handle parts 10, 23, serve to reproduce important metrological conditions and at the same time allow the extraction of anthropometric data. For measurement, the subject's thumb includes the vertical handle portion 10 while one or more pinger grasp the horizontally displaceable second handle portion 23 and move toward the first handle portion 10. The planch 17 of the tension bolt 16 exerts a force corresponding to the flexing forces of the pinger of the test person on the central region of the load cell 21, which acts as a mechanoelectric transducer and converts the mechanical force into an analog electrical variable and physiological measured variables to be derived therefrom in a known manner. which can be read and registered at the drawing not shown electrical measuring devices.

Claims (2)

Erfindungsanspruchinvention claim 1. Vorrichtung zum Messen von Beugekräften der menschlichen Hand oder einzelner Finger in Wirkungsrichtung der Kraft für Hände unterschiedlicher Größe bei biomechanisch gleichen Bedingungen, bestehend aus Griffteilen und einer Druckmeßdose, gekennzeichnet dadurch, daß die Griffteile (10, 23) senkrecht zueinander angeordnet und ihre Koordinaten frei wählbar sind, ein Griffteil (10) starr, das zweite (23) beweglich ausgeführt ist und der bewegliche Griffteil (23) in Wirkungseingriff mit der Druckmeßdose (21) steht.1. A device for measuring flexion forces of the human hand or individual fingers in the direction of action of the force for hands of different sizes in biomechanically identical conditions, consisting of handle parts and a load cell, characterized in that the handle parts (10, 23) arranged perpendicular to each other and their coordinates are freely selectable, a handle portion (10) rigid, the second (23) is designed to be movable and the movable handle portion (23) in operative engagement with the load cell (21). 2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein den beweglichen Griffteil (23) tragender Zugbolzen (16) einen Flansch (17) aufweist, der unter Kraft einer Druckfeder (18) am zentralen Bereich der Druckmeßdose (21) anliegt und die Druckmeßdose (21) den Zugbolzen (16) koaxial Verkantungsfrei umfaßt,2. Device according to item 1, characterized in that a movable handle part (23) carrying the tie bolt (16) has a flange (17) which rests under the force of a compression spring (18) at the central region of the load cell (21) and the pressure cell (21) the tension bolt (16) comprises coaxially tilt-free, - Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -- For this 2 sheets drawings -