DE102021124549A1

DE102021124549A1 - Taststift

Info

Publication number: DE102021124549A1
Application number: DE102021124549.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Fink; Peter Krauss; Kiros Karamanidis; Kai Oberländer
Original assignee: Protendon & Co Kg GmbH
Current assignee: Protendon & Co Kg GmbH
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine handgeführte Vorrichtung (1) zur Messung der Härte eines elastisch und/oder plastisch verformbaren Materials (2), die Vorrichtung (1) umfassend- einen von einer Hand einer die Vorrichtung (1) gebrauchenden Person ergreifbaren Grundkörper (4), der eine Längsachse (5) aufweist,- eine in dem Grundkörper (4) gelagerte und in dessen Längsrichtung bewegliche Tasteinheit (8), die mit einer als Kontaktfläche (12) definierten Tastfläche (13) mit einer Oberfläche (14) des Materials (2) in Kontakt bringbar ist,- eine Kraftmess-Einrichtung (24), mit der in Abhängigkeit von einer - in Längsrichtung des Grundkörpers (4) betrachtet - Position der Tasteinheit (8) relativ zu dem Grundkörper (4) eine auf diese - in Richtung der Längsachse (5) des Grundkörpers (4) betrachtet - wirkende Tastkraft messbar ist. Um eine Vorrichtung (1) bereitzustellen, mittels der eine Messung der Härte des zu messenden Materials (2) präziser und einfacher erfolgen kann, um eine Vergleichbarkeit der Messung unabhängig von der individuellen Handhabung durch die gebrauchende Person zu verbessern, ist vorgesehen, dass einen Stützkörper (28), der zumindest mit einer in Richtung der Längsachse (5) verlaufenden Bewegungskomponente relativ zu dem Grundkörper (4) beweglich und in oder an diesem gelagert ist und eine Kraftmess-Einrichtung (42), mit der in Abhängigkeit von einer Position des Stützkörpers (28) relativ zu dem Grundkörper (4) eine auf diesen - in Richtung der Längsachse (5) des Grundkörper (4)s betrachtet - wirkende Stützkraft messbar ist, und wobei eine als Kontaktfläche (30) definierte Stützfläche (31) des Stützkörpers (28) eine Größe besitzt, die mindestens das dreifache, vorzugsweise mindestens das fünffache, weiter vorzugsweise mindestens das Siebenfache der Größe der Tastfläche (13) der Tasteinheit (8) beträgt.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anpassung einer Prothese an eine Extremität eines menschlichen oder tierischen Körpers.

Description

Die Erfindung betrifft eine handgeführte Vorrichtung zur Messung der Härte eines elastisch und/oder plastisch verformbaren Materials, die Vorrichtung umfassend

• einen von einer Hand einer die Vorrichtung gebrauchenden Person ergreifbaren Grundkörper, der eine Längsachse aufweist,
• eine in dem Grundkörper gelagerte und in dessen Längsrichtung bewegliche Tasteinheit, die mit einer als Kontaktfläche definierten Tastfläche mit einer Oberfläche des Materials in Kontakt bringbar ist,
• eine Kraftmess-Einrichtung, mit der in Abhängigkeit von einer - in Längsrichtung des Grundkörpers betrachtet - Position der Tasteinheit relativ zu dem Grundkörper eine auf diese - in Richtung der Längsachse des Grundkörpers betrachtet - wirkende Tastkraft messbar ist.

Im Sinne der vorliegenden Anmeldung beschreibt die Härte einen mechanischen Widerstand, beispielweise in Form einer Kraft, den das elastisch und/oder plastisch verformbare Material einer mechanischen Eindringung der Tasteinheit als Reaktion entgegensetzt. Dieser Widerstand kann gemäß der vorliegenden Anmeldung, vorzugsweise in Abhängigkeit der Eindringtiefe der Tasteinheit in das Material, ermittelt werden.
Ferner beschreibt die Plastizität eines Materials im Sinne der vorliegenden Anmeldung die Fähigkeit eines Werkstoffes beziehungsweise eines Materials, sich unter Krafteinwirkung, gegebenenfalls nach Überschreiten einer Elastizitätsgrenze, irreversibel zu verformen, das heißt, die neu eingenommene Form des Materials bleibt nach Beendigung der Krafteinwirkung beibehalten. Im Gegensatz dazu beschreibt die Elastizität im Sinne der vorliegenden Anmeldung die Eigenschaft eines Werkstoffes beziehungsweise eines Materials seine Form unter Krafteinwirkung reversibel zu ändern, wobei bei einem Wegfall der Krafteinwirkung das Material wieder in seine Ursprungsform zurückkehrt.
Bei einer Anwendung der Vorrichtung hält die die Vorrichtung gebrauchende Person den Grundkörper vorzugsweise in ihrer Hand. Die in dem Grundkörper gelagerte Tasteinheit ist somit ebenfalls indirekt von der Person gehalten, wodurch die Person die Tastfläche der Tasteinheit mit der Oberfläche des zu messenden Materials, beispielsweise eines Gewebes, in Kontakt bringt. Die Tastfläche bildet folglich eine Kontaktfläche zwischen der Vorrichtung und der Oberfläche des Materials.
Mit Hilfe der Kraftmess-Einrichtung ist eine Tastkraft messbar. Gemäß der vorliegenden Anmeldung ist mit Hilfe der Tastkraft die Härte des zu messenden Werkstoffes ermittelbar. Bei einer Anwendung der Vorrichtung steht die Tastfläche mit der Oberfläche des zu messenden Materials in Kontakt. Je nach Materialeigenschaften wirkt ein höherer oder niedrigerer Gegendruck gegen die Tastfläche der Tasteinheit. Ein Tastdruck steht dem Gegendruck entgegen. Anhand des Tastdrucks lässt sich vorzugsweise die Tastkraft bestimmen. Die Tastkraft wirkt im Gebrauchszustand der Vorrichtung - in Richtung der Längsachse des Grundkörpers - auf die Tastfläche der Tasteinheit, wobei je nach Gegendruck des Gewebes vorzugsweise eine Verschiebung der Tasteinheit relativ zu dem Grundkörper - entlang der Längsachse des Grundkörpers - erfolgt.
Vorteilhaftweise ist die Vorrichtung derart aufgebaut, dass eine Kraftmessung mittels der Kraft-Messeinrichtung zur Messung der Tastkraft in Abhängigkeit eines sich verändernden Abstandes der Tastfläche in Bezug auf den Grundkörper - in Längsrichtung betrachtet - erfolgt. Der sich verändernde Abstand ist vorzugsweise der Tastweg, aus dem die Tastkraft abgeleitet wird.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter der Lage- bzw. Richtungsbezeichnung „proximal“ eine zum Körper der die Vorrichtung gebrauchenden Person, insbesondere zu deren die Vorrichtung haltenden Hand, hin gerichtete Anordnung oder Lage zu verstehen, wohingegen mit „distal“ eine entsprechend vom Körper bzw. der Hand weg gerichtete Anordnung oder Lage gemeint ist. Folglich ist ein proximales Ende eines Gegenstandes, also auch der hier in Rede stehenden Vorrichtung, näher an dem Körper der die Vorrichtung gebrauchenden Person angeordnet als ein distales. Ein distales Ende der Vorrichtung zeigt somit vorzugsweise in Richtung des zu messenden Materials.
Stand der Technik
Vorrichtungen der vorgenannten Art werden typischerweise zur Bestimmung der Härte eines Materials verwendet. Die Härtemessung ist nicht nur in verschiedensten medizintechnischen Anwendungen, sondern ebenfalls in anderen technischen Bereichen nicht mehr wegzudenken. Unter Härte eines Gewebes eines Menschen oder Tieres ist in diesem Zusammenhang nicht zwingend eine der exakten Definitionen wie im Bereich der Technik zu Grunde zu legen, vielmehr ist darunter in allgemeinerer Weise der Grad der Verformung bzw. Nachgiebigkeit als Reaktion auf eine „punktuell“, d. h. auf eine kleine Fläche eines Tastelements einwirkende äußere Kraft mit einem bestimmten Betrag bzw. das Verhältnis aus Verformung und Kraft zu verstehen.
Eine Messung der Härte eines Materials kann beispielsweise bei Matratzen oder Polstermöbeln erforderlich sein. Ebenso kann es sinnvoll sein, die Härte einer elastischen Kunststoffbeschichtung zu messen.
Im medizinischen Bereich hat sich herausgestellt, dass die Härtemessung eines Gewebes ebenfalls sinnvoll sein kann. Hierdurch können die Gewebeeigenschaften besser ermittelt werden. Die ermittelten Härtewerte können insbesondere dazu verwendet werden, ein Gewebe nachzustellen, so dass ein Operateur vor einer Operation an dem nachgestellten Gewebe die Gewebeeigenschaften erproben kann. Ebenso könnte mit einer Härtemessung ein in oder unter der Haut befindlicher Tumor, andere Krankheitsbilder oder kosmetische Unschönheiten und deren Ausmessungen lokalisiert werden. Aus der US 2018/0020772 A1 geht weiterhin hervor, dass die Messung der Gewebeeigenschaften zur Herstellung angepassten Fußeinlagen verwendet werden kann.
Mithilfe der in der US 2008/0200843 offenbarten Vorrichtungen können die Eigenschaften eines Gewebes eines menschlichen oder tierischen Körpers in-vivo ermittelt werden. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da totes Gewebe typischerweise andere Gewebeeigenschaften aufweist als lebendes Gewebe. Mit Hilfe der Vorrichtung soll eine Kraft auf das Gewebe aufgebracht werden. Die Vorrichtung übt eine Kraft auf das Gewebe aus. Anhand der ausgeübten Kraft sowie der zurückgelegten Distanz kann die Steifigkeit sowie Nachgiebigkeit des Materials ermittelt werden. Die Steifigkeit ist von den elastischen Eigenschaften des Materials sowie der Geometrie des Körpers abhängig.
Eine weitere Vorrichtung zur Messung der Härte eines Materials, insbesondere eines Gewebes, geht aus der US 2019/0313692 A1 hervor. Diese Vorrichtung umfasst einen Motor, ein Tastmittel sowie ein Federelement mit einer bekannten Federkonstante. Mit Hilfe des Motors wird das Tastmittel in Richtung des zu messenden Materials gedrückt. Hierbei ist vorgesehen, dass das Tastmittel über eine voreingestellte Distanz in das zu messende Material eingedrückt wird. Je nach Härte des Materials wird das Federelement mehr oder weniger eingedrückt. Hierdurch verändert sich ein Magnetfeld, welches von der Stauchung des Federelements abhängt. Anhand des Spannungsunterschiedes kann eine Härte abgeleitet werden. Es kann an mehreren Stellen des zu messenden Materials, die Härte abgeleitet werden, so dass eine „Härte“-Karte des Gewebes dargestellt wird.
Mittels der in der EP 2 953 539 B1 beschriebenen Vorrichten sollen ebenfalls Materialeigenschaften eines biologischen Gewebes gemessen werden. Hierzu wird zunächst eine Tastfläche der Vorrichtung auf das Gewebe platziert und eine Vorspannkraft ausgeübt. Anschließend wird ein mechanischer Impuls an das Gewebe abgegeben. Die Reaktion auf diesen Impuls wird mittels eines Sensors gemessen.
Aufgabe
Der vorliegenden Anmeldung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung der Härte derart weiterzuentwickeln, dass eine Messung der Härte des zu messenden Materials präziser und einfacher erfolgen kann, um eine Vergleichbarkeit der Messung unabhängig von der individuellen Handhabung durch die gebrauchende Person zu verbessern.
Lösung
Die zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch

• einen Stützkörper, der zumindest mit einer in Richtung der Längsachse verlaufenden Bewegungskomponente relativ zu dem Grundkörper beweglich und in oder an diesem gelagert ist und
• eine Kraftmess-Einrichtung, mit der in Abhängigkeit von einer Position des Stützkörpers relativ zu dem Grundkörper eine auf diesen - in Richtung der Längsachse des Grundkörpers betrachtet - wirkende Stützkraft messbar ist, aus,
• wobei eine als Kontaktfläche definierte Stützfläche des Stützkörpers eine Größe besitzt, die mindestens das Dreifache, vorzugsweise mindestens das Fünffache, weiter vorzugsweise mindestens das Siebenfache der Größe der Tastfläche der Tasteinheit beträgt.

Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine Andruckkraft eine Kraft, die eine Person mindestens auf die erfindungsgemäße Vorrichtung aufbringen muss, bevor bzw. während eine Messung der Härte des Materials stattfindet. Die Andruckkraft bildet die Summe der Tastkraft sowie der Stützkraft, die beide in den Grundkörper eingeleitet werden und sich dort addieren. Die Gegenkraft zu der Andruckkraft ist von der die Vorrichtung bedienenden Person mit der führenden Hand aufzubringen und wird über den Körper der bedienenden Person in die Füße abgeleitet und von einer Gegenkraft des Fußbodens kompensiert. Die Stützkraft ist abhängig von einem Stützweg, den der Stützkörper während eines Messvorganges - entlang der Längsachse des Grundkörpers - relativ zu dem Grundkörper zurücklegt. Der Stützweg und/oder die Stützkraft sind vor einem Messvorgang vorzugsweise vorgegeben, und bilden sodann einen definierten Wert. Vorteilhafterweise können sie aber auch, je nach der Art der gerade vorliegenden Messaufgabe, verändert werden. Die Stützkraft, die der Stützkörper auf das zu messende Material ausübt, kann folglich festgelegt sein, kann aber auch während eines Messvorgangs ein bestimmtes Intervall durchlaufen, während die korrespondierende Tastkraft erfasst bzw. aufgezeichnet und/oder ausgewertet wird. Erreicht im Falle einer festgelegten Stützkraft dieser Teil der Andruckkraft, der auf den Stützkörper wirkt, den definierten Wert, wird die Messung der Tastkraft und/oder des Tastweges getriggert beziehungsweise ausgelöst. Die Tastkraft ist abhängig von dem Tastweg, den die Tasteinheit während eines Messvorganges, d.h. insbesondere zum Triggerzeitpunkt, relativ - entlang der Längsachse des Grundkörpers - zu dem Grundkörper zurückgelegt hat. Anhand der gemessenen Tastkraft, vorzugsweise indirekt über den zum Messzeitpunkt zurückgelegten Tastweg, kann die Härte des Materials ermittelt werden. Der Tastweg, der ein Maß der Verformbarkeit des zu messenden Materials bei einer definierten Stützkraft angibt, korreliert mit der zu ermittelnden Härte des jeweiligen Materials. Der Begriff „messbar“ in Verbindung mit der Kraftmess-Einrichtung für die Tastkraft oder die Stützkraft ist so zu verstehen, dass damit jeweils nicht zwingend ein konkreter Messvorgang, also die Ausgabe eines bestimmten Betrags der jeweiligen Kraft gemeint ist, sondern auch eine „Erfassung“ oder „Bestimmung“ in dem Sinn, dass z. B. innerhalb eines Intervalls der beiden Kräfte eine Relation zwischen den jeweils erfassten oder bestimmten Werten hergestellt, also eine Abfolge einer Mehrzahl von Wertepaaren und insbesondere deren Quotienten ermittelt werden.
Vorteilhafterweise beträgt die Stützkraft zwischen 1,5 N und 8 N, weiter vorzugsweise zwischen 2,5 N und 5 N. Die gemessene Tastkraft beträgt vorzugsweise zwischen 3 N und 12 N, weiter vorzugsweise zwischen 5 N und 10 N.
Vorteilhaftweise ist die Vorrichtung derart aufgebaut, dass eine Kraftmessung mittels der Kraft-Messeinrichtung zur Messung der Stützkraft in Abhängigkeit eines sich verändernden Abstandes der Stützfläche in Bezug auf den Grundkörper - in Längsrichtung betrachtet - erfolgt. Der sich verändernde Abstand ist vorzugsweise der Stützweg, aus dem die Stützkraft abgeleitet wird, insbesondere weil eine der Verlagerung des Stützelements entgegenstehende, in der Vorrichtung vorgesehene Federsteifigkeit bekannt ist und sich daher die Stützkraft als Produkt aus Stützweg und Federsteifigkeit der Stützelement-Verlagerung ergibt.
Aufgabe des Stützkörpers ist es, die Stützkraft, also den Teil der Andruckkraft der auf die Stützfläche wirkt, möglichst großflächig, d.h. mit möglichst geringer Verformung in das zu messende Material einzuleiten. Die Stützfläche bildet eine Kontaktfläche des Stützkörpers mit dem zu messenden Material, wobei nicht zwingend die gesamte Stützfläche in Kontakt mit dem zu messenden Material stehen muss. Die Kontaktverhältnisse am distalen Ende des Stützkörpers hängen insbesondere von der Topographie des Materials an der Messstelle (z. B. dem Krümmungsradius), z. B. bei Bestimmung der Gewebehärte in einem Körperbereich eines Patienten von der Physiognomie in einem Endbereich eines Beinstumpfs, und von dem vom Anwender gewählten Andrückwinkel relativ zur Material- bzw. Gewebeoberfläche ab. Dieser Winkel sollte vorzugsweise 90 Grad zu einer Tangentialebene an das Material bzw. Gewebe an der Messstelle betragen (orthogonale Ausrichtung). Die Eindringtiefe des Stützkörpers in das Material beziehungsweise eine Verformung des Materials durch den Stützkörper sollte sehr gering bis (theoretisch) gar nicht vorhanden sein, so dass die Stützkraft zwar als Referenzwert zur Bestimmung der Tastkraft dienen kann, deren Einleitung in das Material aber zu möglichst keiner Beeinflussung des Materials an der Messstelle führt. Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn die Stützfläche des Stützkörpers um mindestens das Dreifache, vorzugsweise mindestens das Fünffache, weiter vorzugsweise mindestens das Siebfache größer ist als die Tastfläche der Tasteinheit. Die Stützkraft-Einleitung in das Material erfolgt somit mit einem möglichst kleinen Druck, d.h. kleiner Flächenpressung und damit auch möglichst kleiner Verformung.
Sofern der Stützweg und/oder die Stützkraft voreingestellt ist, ist bei jeder Messung der Tastkraft innerhalb eines Messvorganges die Andruckkraft gleich groß. Dies ist insbesondere von Vorteil, um die Materialeigenschaften, insbesondere die Härte, benachbarter Regionen eines Materials miteinander vergleichen zu können. Ebenso können durch den voreingestellten Stützweg und/oder die voreingestellte Stützkraft Schwankungen die durch unterschiedlich schnell oder stark aufgebrachte Andruckkräfte ausgeglichen werden. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich die Härte des zu messenden Materials somit ohne Verfälschungen, die durch äußere Einflüsse entstehen können, ermitteln, da die äußeren Einflüsse von dem Referenzwert der Stützkraft ausgleichbar sind. Bei den im Stand der Technik üblichen, handgeführten Vorrichtungen zur Messung der Härte eines Materials ist es typischerweise so, dass unterschiedlich aufgebrachte Andruckkräfte zu unterschiedlichen Ergebnissen bei Härte-Messungen führen.
Vorteilhafterweise umfasst die Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft eine Tasteinheit und einen Hülsenkörper, wobei vorzugsweise zumindest ein Abschnitt der Tasteinheit in eine Ausnehmung des Hülsenkörpers einschiebbar ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Tasteinheit einen mit dem Material in Kontakt bringbaren, stabförmigen Tastkörper und einen koaxial zu diesem angeordneten Tauchkörper aufweist. Der Tauchkörper verläuft vorzugsweise mit einem Abschnitt innerhalb eines Federelements, vorzugsweise einer Schraubenfeder, die sich vorzugsweise einerseits an dem Tastkörper und andererseits an einem Hülsenkörper abstützt. Ferner ist der Tauchkörper vorzugsweise mit einem proximalen Endabschnitt in eine an diesen angepasste und in Richtung der Längsachse verlaufende Ausnehmung in dem Hülsenkörper einschiebbar. Eine Eindringtiefe des Tauchkörpers mit der Größe einer auf die Tasteinheit einwirkenden, in Richtung der Längsachse des Grundkörpers gerichteten Tastkraft variiert. Eine große Tastkraft bewirkt vorzugsweise eine große Eindringtiefe, wohingegen eine geringere Tastkraft eine kleine Eindringtiefe bewirkt. Während einer Messung entspricht die Eindringtiefe vorzugsweise dem Tastweg, anhand dessen die Tastkraft ermittelbar ist. Der Hülsenkörper umgibt den Tauchkörper vorzugsweise derart, dass eine Bewegungsrichtung der Tasteinheit entlang der Längsachse des Grundkörpers vorgegeben ist.
Der Hülsenkörper ist vorteilhafterweise fest in dem Grundkörper verankert und kann einen runden oder eckigen Querschnitt mit der darin, vorzugsweise koaxial zu dem Grundkörper, angeordneten Ausnehmung aufweisen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, dass die Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft und/oder die Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Stützkraft ein Federelement, vorzugsweise eine Schraubenfeder, und eine Wegmess-Einrichtung aufweist. Anhand einer bekannten Federkonstanten des Federelements der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft sowie des zurückgelegten Tastweges der Tasteinheit relativ zu dem Grundkörper beziehungsweise der Eindringtiefe des Tauchkörpers in dem Hülsenkörper kann die Tastkraft ermittelt werden. Die Tastkraft ist somit direkt von der Eindringtiefe beziehungsweise dem Tastweg der Tasteinheit abhängig. Parallel dazu kann anhand einer vorzugsweise bekannten Federkonstante des Federelements der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Stützkraft sowie des zurückgelegten Stützweges des Stützkörpers relativ zu dem Grundkörper die Stützkraft ermittelt werden. Die Stützkraft oder der Stützweg sind vor einem Messvorgang definiert. Erreicht der Teil der Andruckkraft der auf den Stützkörper wirkt die vordefinierte Stützkraft, wird die Messung der Tastkraft initiiert. Die Größe der Andruckkraft ist dabei nicht festgelegt, sondern ergibt sich neben der festgelegten Stützkraft aus der zu messenden Materialhärte und der damit korrelierenden Tastkraft. Bei geringer Härte ist der Tastweg klein und die vom Material aufnehmbare Tastkraft gering (und damit auch die Andruckkraft geringer), wohingegen bei großer Materialhärte der Tastweg groß und die in das Material einleitbare Tastkraft ebenfalls groß (und damit die Andruckkraft insgesamt größer) ist.
Die Erfindung weiter ausgestaltend ist vorgesehen, dass eine Federkonstante des Federelements der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft mindestens das Doppelte, vorzugsweise mindestens das Dreifache, weiter vorzugsweise mindestens das Vierfache, der Federkonstante eines Federelements der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Stützkraft beträgt. Wie zuvor bereits erläutert weist der Stützkörper eine Stützfläche auf, welche sich auf dem zu messenden Material abstützt. Diese „Abstützfunktion“ bringt den Vorteil mit sich, dass unterschiedliche, von der die Vorrichtung gebrauchenden Personen aufgebrachte, Andruckkräfte ausgeglichen werden können und die große Stützfläche somit eine Möglichkeit zur Realisierung eines Referenzwerts einer störwirkungsfreien Stützkraft zur Ermittlung der Tastkraft und damit der Härte bildet. Zur Messung der Härte ist es jedoch erforderlich, die Eindringtiefe des Tastkörpers in das Material zu ermitteln. Der Stützkörper soll hingegen möglichst wenig bis gar nicht in das Material eindringen. Hierfür ist es erforderlich, dass die Federkonstante der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft höher ist, als die Federkonstante der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Stützkraft.
Die Federkonstante der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Stützkraft beträgt vorteilhafterweise zwischen 0,4 N/mm und 0,91 N/mm. Die Federkonstante der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft beträgt vorteilhafterweise zwischen 0,4 N/mm und 0,91 N/mm.
Es ist denkbar, dass die Wegmess-Einrichtung der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft und/oder die Wegmess-Einrichtung der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Stützkraft auf einem induktiven und/oder kapazitiven und/oder potentiometrischen Messprinzip basiert. Alle drei Messprinzipien lassen sich äußert gut in den Grundkörper integrieren und liefern zuverlässige Messwerte. Die Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Stützkraft weist bei Verwendung des potentiometrischen Prinzips hierzu vorzugsweise ein Schleifelement auf, welches mit einem an dem Grundkörper befindlichen Schleifkontakt zusammenwirkt. Ebenso ist es denkbar, dass der Tauchkörper in Kombination mit dem Hülsenkörper eine induktive Messung der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft bewirkt.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Stützkörper von der Tasteinheit, vorzugsweise dem Tastkörper, durchdringbar ist, wobei weiter vorzugsweise die Tasteinheit oder der Tastkörper in distale Richtung über eine distale Stirnfläche, vorzugsweise der Stützfläche, des Stützkörpers in einer Grundstellung vorsteht. Es hat sich herausgestellt, dass ein Durchdringen des Stützkörpers mittels der Tasteinheit von Vorteil ist, da die Stützfläche somit um den zu messenden Bereich des Materials, d. h. die Kontaktfläche des Tastkörpers, aufliegt und diesen Bereich (Messbereich) möglichst nicht beeinflusst. Es findet somit vorzugsweise eine weitestgehend räumliche Trennung eines Abstützbereichs und des zu messenden Bereichs statt.
Gemäß der vorliegenden Anmeldung sieht die Grundstellung der Vorrichtung vorzugsweise vor, dass das Federelement der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft sowie das Federelement der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Stützkraft eine Vorspannung haben, mittels der der Stützkörper sowie der Tastkörper in der Grundstellung gehalten werden und dabei jeweils gegen einen Anschlag gedrückt werden. Vorteilhafterweise befinden sich in der Grundstellung sowohl der Tastkörper als auch der Stützkörper an einer am weitesten aus dem Grundkörper herausragenden Position. Die Stützfläche sowie die Tastfläche befinden sich somit vorzugsweise in einem maximalen Abstand zu einander. Der Tastkörper ragt vorzugsweise in der Grundstellung über die Stützfläche hinaus, damit der Tastkörper möglichst tief in das zu messende Material hineinragt, während die Stützfläche nur auf dem Material aufliegt und möglichst wenig in dieses eindringt.
Während eines Messvorganges verlassen jedenfalls der Stützkörper und (abgesehen von Materialien mit extrem geringer Härte) auch die Tasteinheit bzw. der Tastkörper je nach Materialeigenschaften und dem voreingestellten Stützweg ihre jeweilige Grundstellung. Die Stützkraft ist während eines Messvorganges festgelegt. Ist der festgelegte Wert der Stützkraft erreicht, wird die Tastkraft ermittelt. Sollte das Material sehr weich sein, ist es denkbar, dass der Tastkörper in der Grundstellung verbleibt. Bei einem härteren Gegenstand wird der Tastkörper jedoch - entlang der Längsachse der Grundkörpers - gegen eine Kraft des dabei komprimierten Federelements der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft verlagert. Der Tauchkörper dringt hierbei tiefer in die Ausnehmung des Hülsenkörpers ein. Ist das zu messende Material sehr hart, ist es denkbar, dass die Stützfläche und die Tastfläche in einer Ebene liegen, wenn die Messung stattfindet.
Die Erfindung weiter ausgestaltend ist vorgesehen, dass bei Erreichen der zuvor definierten Stützkraft während eines Messvorganges die Messung der Tastkraft ausgelöst wird und die Person ein Signal hört oder sieht (z. B. Piepton oder Leuchtdiode). Die Person erkennt in diesem Moment, dass sie die Messung in dem Bereich beenden und gegebenenfalls an einer anderen Messstelle fortsetzen kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Stützkörper sich an seinem distalen Ende tellerförmig aufweitet. Vorzugsweise weist die Stützfläche den größten Außendurchmesser des Stützkörpers auf. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist die sich auf das Material abstützende Stützfläche des Stützkörpers besonders groß, so dass das zu messende Material in den Bereichen auf denen die Stützfläche aufliegt, möglichst wenig bis gar nicht eingedrückt oder verformt wird.
Vorteilhafterweise weist die Stützfläche bei einer runden Ausformung einen Durchmesser zwischen 30 mm und 50 mm auf. Die Stützfläche ist bei dieser Größe insbesondere bei der Messung von Gewebehärte optimal an die Oberflächengestalt und die typischen Krümmungsradien angepasst.
Die Stützfläche muss nicht zwingend einen runden Außendurchmesser aufweisen. Alternativ wären auch andere Querschnitte, wie ein quadratischer oder dreieckiger Querschnitt denkbar. Eine Fläche der Stützfläche beträgt vorzugsweise zwischen 350 mm² und 1000 mm², weiter vorzugsweise zwischen 500 mm² und 800 mm².
Vorzugsweise ist die Tastfläche rund, quadratisch oder dreieckig ausgeformt. Eine Fläche der Tastfläche beträgt vorzugsweise zwischen 20 mm² und 120 mm², weiter vorzugsweise zwischen 20 mm² und 80 mm².
Die Erfindung weiter ausgestaltend ist vorgesehen, dass das Federelement der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Stützkraft sich an seinem distalen Ende an einer proximalen Fläche des Stützkörpers abstützt und/oder an seinem proximalen Ende an einem Tellerrand einer Hülse abstützt und/oder dass das Federelement der Kraftmess-Einrichtung zur Messung der Tastkraft sich an seinem distalen Ende an einer proximalen Fläche des Tastkörpers abstützt und/oder sich an seinem proximalen Ende an einer distalen Fläche des Hülsenkörpers abstützt. Bei einer derartigen Anordnung ist es von Vorteil, wenn beide Federelemente, der Stützkörper, der Tastkörper, die Hülse sowie der Hülsenkörper koaxial zueinander angeordnet sind. Die Hülse ist vorzugsweise fest in dem Grundkörper verankert und kann somit die von dem entsprechenden Federelement ausgeübte Kraft aufnehmen.
Vorteilhafterweise ist der Grundkörper im Wesentlichen rotationssymmetrisch und aus zwei im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Grundkörper-Halbschalen zusammengesetzt. Das Halbschalen-Prinzip bringt den Vorteil mit sich, dass weitere Komponenten der Vorrichtung innerhalb einer ersten Halbschale des Grundkörpers angebracht werden können, bevor der Grundkörper mit der zweiten Halbschale verschlossen wird. Es ist denkbar, dass die beiden Halbschalen lösbar miteinander verbunden sind, so dass defekte Komponenten austauschbar sind. Aufgrund der Rotationssymmetrie ist die Anordnung der Komponenten in der Vorrichtung vereinfacht. Ebenso bringt die rotationssymmetrische Ausformung eine vereinfachte Handhabung für die Person mit sich.
Vorzugsweise ist der Grundkörper stabförmig ausgeformt und weist in einem Mittelbereich eine, vorzugsweise umlaufende, Vertiefung auf, in die vorzugsweise von gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers her ein Daumen und ein Zeigefinger der die Vorrichtung gebrauchenden Person einlegbar sind. Es hat sich herausgestellt, dass eine stabförmige Ausformung des Grundkörpers eine besonders einfach Handhabung der die Vorrichtung verwendenden Person zulässt, ohne dass schnell Ermüdungserscheinungen während eines Messvorganges auftreten. Die Person kann den Grundkörper quasi wie einen Stift oder Handgriff festhalten.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass eine an einem distalen Ende des Grundkörpers angeordnete und vorzugsweise in beiden Grundkörper-Halbschalen in axiale und radiale Richtung festgelegte Lagerhülse, wobei vorzugsweise die Lagerhülse einen an ihrem proximalen Ende angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden vorzugsweise umlaufenden Lagerbund besitzt, der in eine gemeinsam in beiden Grundkörper-Halbschalen ausgebildete, vorzugsweise umlaufenden Lagernut eingreift. Aufgabe der Lagerhülse ist vorzugsweise die korrekte Führung des Stützkörpers innerhalb des Grundkörpers. Eine Längsachse der Lagerhülse ist vorzugsweise koaxial zu einer Längsachse des Grundkörpers angeordnet. Ebenso ist eine Längsachse der Lagerhülse vorzugsweise koaxial zu einer Längsachse des Stützkörpers angeordnet. Der Lagerbund korrespondiert vorteilhafterweise mit einem vorzugsweise an dem Stützkörper befindlichen Anschlag. Der Anschlag sowie der Lagerbund verhindern gemeinsam ein Herausfallen des Stützkörpers aus dem Grundkörper.
Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe mittels eines Verfahrens zur Anpassung einer Prothese an eine Extremität eines menschlichen oder tierischen Körpers, mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:

a) An einer Kontaktfläche der Extremität wird an einer Mehrzahl von Stellen eine Härte eines Gewebes gemessen, wobei vorzugsweise die Messung an jeder der Stellen unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 erfolgt.
b) An einer zu der Kontaktfläche des der Extremität komplementär geformten Kontaktfläche der Prothese wird eine Härte des Materials an einer jeden Stelle der Prothese, die mit einer zugeordneten Stelle der Kontaktfläche der Extremität korrespondiert, so gewählt, dass die Härte umso größer ist, desto kleiner die Härte an der korrespondierenden Stelle der Extremität ist.

Die Kontaktfläche der entsprechenden Extremität wird vorzugsweise mit der Stützfläche des Stützkörpers und/oder der Tastfläche der Tasteinheit gebildet. Die Stützfläche stützt sich möglichst verformungsarm auf dem Gewebe ab, während die Tastfläche vorzugsweise das Gewebe bis zu einem vorbestimmten Widerstand eindrückt. Anhand der Strecke, die die Tasteinheit nunmehr - relativ zu dem Grundkörper - zurückgelegt hat (Tastweg), kann über die Federsteifigkeit die Tastkraft und die daraus hervorgehende Härte des Gewebes ermittelt werden. Vorteilhafterweise wird die Härte an mehreren Stellen des Gewebes gemessen, um somit einen guten Überblick zu verschaffen, wie die unter einer Haut befindlichen Strukturen aufgebaut sind. Das heißt, dass die unter der Haut befindlichen Strukturen aus einem Knochengewebe, Fettgewebe, Muskelgewebe, Bindegewebe usw. bestehen können. Je nachdem welche Art Gewebe sich unter der Haut befindet, wird eine Kontaktfläche der Prothese zu der Extremität anders ausgeformt. So ist es beispielsweise denkbar, dass an einer Kontaktfläche der Extremität mit einer geringeren Härte mehr Kräfte von der Prothese eingeleitet werden können, als an Kontaktfläche mit einer größeren Härte, die auf ein Knochengewebe schließen lässt. Hierdurch kann die Anpassung der Prothese an die entsprechende Extremität verbessert und somit der Tragekomfort erhöht werden. Schmerzhafte Druckstellen und/oder offene Wunden wegen Reibung werden somit minimiert.
Vorteilhafterweise sind die Stellen, an denen an der Kontaktfläche der Extremität eine Härte des Gewebes gemessen wird, äquidistant, vorzugsweise rasterförmig, über die Kontaktfläche verteilt. Hiermit kann eine möglichst genaue Bestimmung der Härte des Gewebes und eine Art Kartographie der Kontaktfläche der Extremität hergestellt werden, anhand dessen dann die Prothese gefertigt wird.
Gemäß der vorliegenden Anmeldung ist mit der Kartographierung nicht der geografische Begriff gemeint, sondern die Erstellung einer Karte eines Gewebes, aus der sich die räumliche Anordnung bzw. Verteilung von Bereichen oder Zonen mit unterschiedlichen Härten erkennen lässt.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:

1: Querschnitt durch eine erfindungsmäße Vorrichtung,
2: eine dreidimensionale Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 mit einer entfernten Grundkörper-Halbschale,
3: eine Seitenansicht der erfindungsmäßen Vorrichtung gemäß 1 in ihrer Gebrauchsstellung,
4: eine kartografische Darstellung einer mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessenen Gewebehärte-Verteilung.

Die 1 und 2 zeigen einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Messung einer Härte eines elastischen und/oder verformbaren Materials 2 (3) mit einer entfernten Grundkörper-Halbschale. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst einen stabförmig ausgeformten Grundkörper 4, wobei der Grundkörper 4 um seine Längsachse 5 im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut ist. Ferner ist der Grundkörper 4 aus zwei spiegelsymmetrischen zueinander angeordneten Grundkörper-Halbschalen 3 zusammengesetzt. In den 1 und 2 wird lediglich eine Grundkörper-Halbschale 3 dargestellt, so dass ein innerer Aufbau erkennbar ist. In einem Mittelbereich 6 des Grundkörpers 4 weist zumindest eine Grundkörper-Halbschale 3, alternativ beide Grundkörper-Halbschalen 3, eine umlaufende Vertiefung 7 auf. Die Vertiefung 7 ist dazu gedacht, dass eine die Vorrichtung 1 gebrauchende Person einen Daumen an einer Seite des Grundkörpers 4 und an einer gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 4 einen Zeigefinger in die Vertiefung 7 legen kann, um somit einen besseren Halt zu haben.
In der hier dargestellten Grundkörper-Halbschale 3 ist eine Tasteinheit 8 gelagert, die sich aus einem stabförmigen Tastkörper 9 und einem Tauchkörper 10 zusammensetzt. Der Tauchkörper 10 sowie der Tastkörper 9 sind koaxial hintereinander angeordnet. Ein distales Ende 11 des Tastkörpers 9 ragt aus dem Grundkörper 4 hervor. Dieses distale Ende 11 weist eine als Kontaktfläche 12 definierte Tastfläche 13 auf, die circa 38,5 mm² beträgt. Die Tastfläche 13 steht bei einem Messvorgang der Vorrichtung 1 mit einer Oberfläche 14 des zu messenden Materials 2 in Kontakt, wie der 3 zu entnehmen ist. Ein proximales Ende 15 des Tastkörpers 9 ist in einer fest in dem Grundkörper 4 verankerter Hülse 16 derart gelagert, dass eine Bewegung des Tastkörpers 9 in Längsrichtung entlang der Längsachse 5 des Grundkörpers 4 durch die Hülse 16 möglich ist. An dem proximalen Ende 15 des Tastkörpers 9 befindet sich eine Ausnehmung 17, in die sich ein distaler Endabschnitt 18 des Tauchkörpers 10 hinein erstreckt. Ein proximaler Endabschnitt 19 des Tauchkörpers 10 ist wiederum beweglich in einem fest in dem Grundkörper 4 verankerten Hülsenkörper 20 des Grundkörpers 4 gelagert. Der Hülsenkörper 20 weist eine Ausnehmung 21 auf, in die der proximale Endabschnitt 19 des Tauchkörpers 10 eindringt. Der Tauchkörper 10 ist derart in dem Hülsenkörper 20 gelagert, dass er in eine Richtung entlang der Längsachse 5 des Grundkörpers 4 bewegbar ist. Zwischen dem Hülsenkörper 20 sowie dem proximalen Ende 15 des Tastkörpers 9 befindet sich ein Federelement 22 in Form einer Schraubenfeder. Das Federelement 22 stützt sich an seinem distalen Ende 50 an einer proximalen Fläche 51 des Tastkörpers 9 ab. Ein proximales Ende 52 des Federelements 22 stützt sich wiederum an einer distalen Fläche 53 des Hülsenkörpers 20 ab. Der Tauchkörper 10 der Tasteinheit 8 weist einen Abschnitt 23 auf, der innerhalb des Federelements 22 verläuft.
Eine Kraftmess-Einrichtung 24 zur Messung einer Tastkraft weist das Federelement 22 sowie eine Wegmess-Einrichtung 25 auf. Die Wegmess-Einrichtung 25 umfasst den Hülsenkörper 20 sowie den Tauchkörper 10. Bei der Einwirkung einer Tastkraft auf die Tastfläche 13 verschiebt sich der Tastkörper 9 in Längsrichtung des Grundkörpers 4, sodass der Tauchkörper 10 tiefer in den Hülsenkörper 20 eindringt. Eine Eindringtiefe 26 des Tauchkörpers 10 in die Ausnehmung 21 des Hülsenkörpers 20 variiert in Abhängigkeit einer Größe der auf die Tasteinheit 8 einwirkenden Tastkraft. Die Eindringtiefe 26 entspricht einem Tastweg 27 (3) den die Tasteinheit 8 in Längsrichtung des Grundkörpers 4 zurücklegt. Das Federelement 22 wird aufgrund der Krafteinwirkung gestaucht. Eine Federkonstante des Federelements 22 beträgt ungefähr 0,654 N/mm. Bei einer Längenänderung des Federelements 22 von 18 mm ergibt sich eine Tastkraft von 11,77 N.
Ferner ist in der hier dargestellten Grundkörper-Halbschale 3 ein Stützkörper 28 angeordnet. Zumindest eine Bewegungskomponente des Stützkörpers 28 lässt sich ebenfalls in eine Längsrichtung entlang der Längsachse 5 des Grundkörpers 4 entlang bewegen. Der Stützkörper 28 weist an seinem distalen Ende 29 eine Tellerform auf. Dieses tellerförmige Ende 29 weist eine als Kontaktfläche 30 definierte Stützfläche 31 auf, die während eines Messvorganges der Vorrichtung 1 mit dem zu messenden Material 2 in Kontakt steht. Die Stützfläche 31 beträgt circa 644 mm².
Der Stützkörper 28 ist in einer fest in dem Grundkörper 4 verankerten Lagerhülse 32 gelagert, so dass der Stützkörper 28 in Längsrichtung in der Lagerhülse 32 verschiebbar ist. Die Lagerhülse 32 weist an ihrem proximalen Ende 33 einen Lagerbund 34 auf, der in eine in den beiden Grundkörper-Halbschalen 3 umlaufende Lagernut 35 eingreift. Ein an dem Stützkörper 28 befindlicher Anschlag 36 schlägt in einer Grundstellung des Stützkörpers 28 an, so dass der Stützkörper 28 nicht aus dem Grundkörper 4 herausgeschoben werden kann. An einem proximalen Ende 37 des Stützkörpers 28 ist ein Federelement 38, in Form einer Schraubenfeder gelagert. Ein distales Ende 48 des Federelements 38 stützt sich an einer proximalen Fläche 49 des Stützkörpers 28 ab. Ein proximales Ende 39 des Federelements 38 stößt wiederum gegen einen Tellerrand 40 an einem distalen Ende 41 der Hülse 16, durch die der Tastkörper 9 hindurch führt. Das Federelement 38 weist eine Federkonstante von ungefähr 0,654 N/mm auf. Bei einer Stützkraft von 3,92 N ergibt sich eine Längenänderung des Federelements 38 von 6 mm.
Eine Kraftmess-Einrichtung 42 zur Messung der Stützkraft in Abhängigkeit einer Position des Stützkörpers 28 relativ zu dem Grundkörper 4 weist den Stützkörper 28 sowie das Federelement 38 auf, wobei der Stützkörper 28 ein Schleifelement 43 aufweist, welches in Kombination mit einem an dem Grundkörper 4 befindlichen Schleifkontakt 44 eine Wegmesseinrichtung 45 zur Messung der zurückgelegten Strecke (Stützweg 46) des Stützkörpers 28 des Grundkörpers 4 bildet. Es findet eine potentiometrische Messung statt.
In einer Grundstellung der Vorrichtung 1 sind sowohl das Federelement 22 der Kraftmess-Einrichtung 24 zur Messung der Tastkraft als auch das Federelement 38 der Kraftmess-Einrichtung 42 zur Messung der Stützkraft entspannt. Beide Federelemente 22, 38 weisen eine Vorspannung auf, wobei das Federelement 22 die Tasteinheit 8 an ihre maximale Stellung außerhalb des Grundkörpers 4 drückt und das Federelement 38 den Stützkörper 28 an seine maximale Stellung außerhalb des Grundkörpers 4 drückt. Die maximale Stellung wird in den 1 und 2 gezeigt.
Die 3 zeigt die Vorrichtung 1 während eines Messvorganges. Bevor der Messvorgang beginnt wird ein definierter Stützweg 46 eingestellt, anhand dessen eine Stützkraft abgeleitet werden kann. Die Vorrichtung 1 wird nunmehr auf ein Material 2, in diesem Ausführungsbeispiel auf ein Gewebe 47 eines Stumpfes einer Extremität, gedrückt. Die hier von der Person ausgeübte Kraft ist eine Andruckkraft, welche die Summe der Tastkraft und der Stützkraft bildet. Die Stützfläche 31 steht mit dem Gewebe 47 in Kontakt und stützt somit die Vorrichtung 1 auf dem Gewebe 47 ab. Das Federelement 38 der Kraftmess-Einrichtung 42 zur Messung der Stützkraft wird hierbei gestaucht. Die Wegmess-Einrichtung 45 misst die Strecke (Stützweg 46), die der Stützkörper 28 zurücklegt. Entspricht nunmehr zumindest ein Teil der Andruckkraft der Stützkraft, wird eine Messung des Tastweges 27 ausgelöst und es ertönt ein Signal.
Während des Messvorganges, insbesondere zum Messzeitpunkt, an dem die Stützkraft den definierten Wert erreicht, wird ebenfalls eine Strecke (Tastweg 27) gemessen, die der Tastkörper 9 und somit der daran angeschlossene Tauchkörper 10 sich in proximale Richtung entlang der Längsachse 5 des Grundkörpers 4 bewegen. Das heißt, es wird die Eindringtiefe 26 des Tauchkörpers 10 in den Hülsenkörper 20 von der Wegmess-Einrichtung 25 gemessen. Mit Hilfe der Kraftmess-Einrichtung 24 kann nunmehr eine Tastkraft ermittelt werden.
Der Tastkörper 9 dringt typischerweise tiefer in das Gewebe 47 ein als der Stützkörper 28. Dies liegt darin begründet, dass die Federkonstante des Federelements 22 der Kraftmess-Einrichtung 24 zur Messung der Tastkraft größer ist als die Federkonstante des Federelements 38 der Kraftmess-Einrichtung 42 zur Messung der Stützkraft. Lediglich bei sehr großen Härten (z. B. Messung an einem Knochen) dringen beide vorgenannten Körper quasi gar nicht in das „Material“ ein.
Anhand der Tastkraft lässt sich eine Härte des Gewebes 47 bestimmen. Insbesondere lässt sich ein Härteunterschied zu benachbarten Gewebeteilen; d. h. Messstellen, messen. In der 4 wird eine Kartografie eines Gewebes 47 dargestellt. Eine Härtebestimmung ist an zwölf Stellen des Gewebes 47 erfolgt, wobei die einzelnen Stellen äquidistant und rasterförmig über die zu messende Kontaktfläche verteilt sind. Anhand dieser Messung lässt sich nunmehr eine hier nicht dargestellte, an das Gewebe 47 angepasste Prothese herstellen. Ein einer Messstelle zugeordneter Bereich einer Kontaktfläche einer Prothese wird weich ausgeformt, wenn der dazugehörige Bereich einer Kontaktfläche der Extremität „hart“ ist. Ist eine Kontaktfläche des Gewebes 47 jedoch sehr „weich“, wird die Kontaktfläche der Prothese härter ausgeformt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Materials
3: Grundkörper-Halbschale
4: Grundkörper
5: Längsachse
6: Mittelbereich
7: Vertiefung
8: Tasteinheit
9: Tastkörper
10: Tauchkörper
11: distales Ende des Tastkörpers
12: Kontaktfläche
13: Tastfläche
14: Oberfläche
15: proximales Ende des Tastkörpers
16: Hülse
17: Ausnehmung
18: distaler Endabschnitt des Tauchkörpers
19: proximaler Endabschnitt Tauchkörpers
20: Hülsenkörper
21: Ausnehmung
22: Federelement
23: Abschnitt
24: Kraftmess-Einrichtung
25: Wegmess-Einrichtung
26: Eindringtiefe
27: Tastweg
28: Stützkörper
29: distales Ende des Stützkörpers
30: Kontaktfläche
31: Stützfläche
32: Lagerhülse
33: proximales Ende der Lagerhülse
34: Lagerbund
35: Lagernut
36: Anschlag
37: proximales Ende des Stützkörpers
38: Federelement
39: proximales Ende des Federelements
40: Tellerrand
41: distales Ende der Hülse
42: Kraft-Messeinrichtung
43: Schleifelement
44: Schleifkontakt
45: Wegmesseinrichtung
46: Stützweg
47: Gewebe
48: distales Ende des Federelements
49: proximale Fläche des Stützkörpers
50: distales Ende des Federelements
51: proximale Fläche des Tastkörper
52: proximales Ende des Federelements
53: distales Fläche des Hülsenkörpers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 20180020772 A1 [0010]
US 20080200843 [0011]
US 20190313692 A1 [0012]
EP 2953539 B1 [0013]

Claims

Handgeführte Vorrichtung (1) zur Messung der Härte eines elastisch und/oder plastisch verformbaren Materials (2), die Vorrichtung (1) umfassend - einen von einer Hand einer die Vorrichtung (1) gebrauchenden Person ergreifbaren Grundkörper (4), der eine Längsachse (5) aufweist, - eine in dem Grundkörper (4) gelagerte und in dessen Längsrichtung bewegliche Tasteinheit (8), die mit einer als Kontaktfläche (12) definierten Tastfläche (13) mit einer Oberfläche (14) des Materials (2) in Kontakt bringbar ist, - eine Kraftmess-Einrichtung (24), mit der in Abhängigkeit von einer - in Längsrichtung des Grundkörpers (4) betrachtet - Position der Tasteinheit (8) relativ zu dem Grundkörper (4) eine auf diese - in Richtung der Längsachse (5) des Grundkörpers (4) betrachtet - wirkende Tastkraft messbar ist, gekennzeichnet durch - einen Stützkörper (28), der zumindest mit einer in Richtung der Längsachse (5) verlaufenden Bewegungskomponente relativ zu dem Grundkörper (4) beweglich und in oder an diesem gelagert ist und - eine Kraftmess-Einrichtung (42), mit der in Abhängigkeit von einer Position des Stützkörpers (28) relativ zu dem Grundkörper (4) eine auf diesen - in Richtung der Längsachse (5) des Grundkörpers (4) betrachtet - wirkende Stützkraft messbar ist, - wobei eine als Kontaktfläche (30) definierte Stützfläche (31) des Stützkörpers (28) eine Größe besitzt, die mindestens das dreifache, vorzugsweise mindestens das fünffache, weiter vorzugsweise mindestens das Siebenfache der Größe der Tastfläche (13) der Tasteinheit (8) beträgt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasteinheit (8) einen mit dem Material (2) in Kontakt bringbaren, stabförmigen Tastkörper (9) und einen koaxial zu diesem angeordneten Tauchkörper (10) aufweist, der vorzugsweise mit einem Abschnitt (23) innerhalb eines Federelements (22), vorzugsweise einer Schraubenfeder verläuft, die sich vorzugsweise einerseits an dem Tastkörper (9) und andererseits an einem Hülsenkörper (20) abstützt, und mit einem proximalen Endabschnitt (19) in eine an diesen angepasste und in Richtung der Längsachse (5) verlaufende Ausnehmung in dem Hülsenkörper (20) einschiebbar ist, wobei eine Eindringtiefe (26) des Tauchkörpers (10) mit der Größe einer auf die Tasteinheit (8) einwirkenden, in Richtung der Längsachse (5) des Grundkörper (4)s gerichtete Tastkraft variiert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmess-Einrichtung (24) zur Messung der Tastkraft und/oder die Kraftmess-Einrichtung (42) zur Messung der Stützkraft ein Federelement (22, 28), vorzugsweise eine Schraubenfeder, und eine Wegmess-Einrichtung (25, 45) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkonstante des Federelements (22) der Kraftmess-Einrichtung (24) zur Messung der Tastkraft mindestens das doppelte, vorzugsweise mindestens das dreifache, weiter vorzugsweise mindestens das Vierfache, der Federkonstante eines Federelements (38) der Kraftmess-Einrichtung (42) zur Messung der Stützkraft beträgt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmess-Einrichtung (25) der Kraftmess-Einrichtung (24) zur Messung der Tastkraft und/oder die Wegmess-Einrichtung (45) der Kraftmess-Einrichtung (42) zur Messung der Stützkraft auf einem induktiven und/oder kapazitiven und/oder potentiometrischen Messprinzip basiert.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (28) von der Tasteinheit (8), vorzugsweise dem Tastkörper (9), durchdringbar ist, wobei weiter vorzugsweise die Tasteinheit (8) oder der Tastkörper (9) in distale Richtung über eine distale Stirnfläche des Stützkörpers (28) in einer Grundstellung vorsteht.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (28) sich an seinem distalen Ende (29) tellerförmig aufweitet.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (38) der Kraftmess-Einrichtung (42) zur Messung der Stützkraft sich an seinem distalen Ende (48) an einer proximalen Fläche (49) des Stützkörpers (28) abstützt und/oder an seinem proximalen Ende (39) an einem Tellerrand (40) der Hülse (16) abstützt und/oder dass das Federelement (22) der Kraftmess-Einrichtung (24) zur Messung der Tastkraft sich an seinem distalen Ende (50) an einer proximalen Fläche (51) des Tastkörpers (9) abstützt und/oder sich an seinem proximalen Ende (52) an einer distalen Fläche (53) des Hülsenkörpers (20) abstützt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) im Wesentlichen rotationssymmetrisch ist und aus zwei im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Grundkörper-Halbschalen (3) zusammengesetzt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) stabförmig ausgeformt ist und in einem Mittelbereich (6) eine, vorzugsweise umlaufende, Vertiefung (7) aufweist, in die vorzugsweise von gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers (4) her ein Daumen und ein Zeigefinger der die Vorrichtung (1) gebrauchenden Person einlegbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine an einem distalen Ende des Grundkörpers (4) angeordnete und vorzugsweise in beiden Grundkörper-Halbschalen (3) in axiale und radiale Richtung festgelegte Lagerhülse (32), wobei vorzugsweise die Lagerhülse (32) einen an ihrem proximalen Ende (33) angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden vorzugsweise umlaufenden Lagerbund (34) besitzt, der in eine gemeinsam in beiden Grundkörper-Halbschalen (3) ausgebildete, vorzugsweise umlaufenden Lagernut (35) eingreift.
Verfahren zur Anpassung einer Prothese an eine Extremität eines menschlichen oder tierischen Körpers, mit den folgenden Verfahrensschritten: a) An einer Kontaktfläche der Extremität wird an einer Mehrzahl von Stellen eine Härte eines Gewebes (47) gemessen, wobei vorzugsweise die Messung an jeder der Stellen unter Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 erfolgt. b) An einer zu der Kontaktfläche des der Extremität komplementär geformten Kontaktfläche der Prothese wird eine Härte des Materials an einer jeden Stelle der Prothese, die mit einer zugeordneten Stelle der Kontaktfläche der Extremität korrespondiert, so gewählt, dass die Härte umso größer ist, desto kleiner die Härte an der korrespondierenden Stelle der Extremität ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellen, an denen an der Kontaktfläche der Extremität eine Härte des Gewebes gemessen wird, äquidistant, vorzugsweise rasterförmig, über die Kontaktfläche verteilt sind.