DE3642237A1 - Vorrichtung fuer die untersuchung der muskelkontraktion - Google Patents
Vorrichtung fuer die untersuchung der muskelkontraktionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung
der Veränderung der mechanischen Größen bei der Muskelkontraktion
und zur Korrelation mit der Veränderung der
elektrischen Größen von Nerv und Muskel bei der Muskelkontraktion,
vorzugsweise am lebenden menschlichen Organismus.
Auf verschiedenen wissenschaftlichen Gebieten,
insbesondere in der Medizin, der Biologie und der Sportwissenschaft
ist es erforderlich oder jedenfalls nützlich,
bei der Untersuchung der Skelettmuskulatur die
Veränderung der mechanischen Größen von Muskeln sowie
der elektrischen Größen von Muskeln und den ihnen zugeordneten
Nerven zu bestimmen und ihre Korrelation festzustellen.
Dies ist zum Beispiel zur Beobachtung des
Verlaufs von Rehabilitationsprogrammen, Trainingsprogrammen
im Sport der Entwicklung von Muskelerkrankungen
(z. B. Muskeldystrophien) erforderlich. Ebenso sind diese
Bestimmungen bei der Festlegung der Dosierung von muskelwirksamen
Medikamenten oder auch in der Anästhesie
angezeigt. Ferner gehört es zur medizinischen und biologischen
Ausbildung, in den Bereichen Nervenkunde, Muskelmechanik,
Reflexe und Elektromyelographie, möglichst
genaue Werte im vorgenannten Sinn bezüglich der Muskulatur
bei der Muskelkontraktion zu erhalten.
Namentlich im medizinischen Bereich und der medizinischen
Ausbildung war die an sich gebotene Bestimmung
der Veränderung der mechanischen Größen und die Feststellung
der Wechselwirkung mit der Veränderung der
elektrischen Größen am lebenden und insbesondere am
lebenden menschlichen Organismus nicht möglich. Es sind
bisher nur Bioptate der Muskulatur getöteter Tiere verwendbar,
wobei die Ergebnisse von Messungen mit solchen
Versuchsobjekten nur im Wege des Rückschlusses bzw. der
entsprechenden Verwertung auf den menschlichen Organismus
zu beziehen waren.
Darüber hinaus sind zwar verschiedene Vorrichtungen und
Verfahren für Muskeltests und zur wertmäßigen Ermittlung
von Bewegungsvorgängen bzw. Muskelkräften bekanntgeworden.
Diese Verfahren haben indessen durchweg erhebliche
Nachteile. Insbesondere werden durchweg nur einzelne für
die erforderlichen Bestimmungen maßgebliche Parameter bestimmt,
obwohl erst durch die Feststellung und Korrelation
sämtlicher Parameter (Nervensummenpotential, Nervenleitgeschwindigkeit,
Muskelsummenpotential, Muskelvibrationen,
Muskelkraft, Muskelweg und die verschiedenen
Latenzzeiten) wissenschaftlich korrekte Ergebnisse zu erzielen
sind.
Zudem haben die bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren
schon die erheblichen Nachteile, daß eine ungenügende
Fixierung der Bereiche des Körpers, insbesondere der
Glieder, erfolgt, bezüglich deren die Muskelkontraktion
untersucht werden soll. Dadurch ist eine Verfälschung
der anschließend bestimmten Werte verursacht, wie z. B.
durch unterbleibende Erfassung eines Teilbereichs der
Kontraktion und/oder Ausweichmöglichkeiten der untersuchten
Glieder gegenüber der Meßvorrichtung.
Schließlich haben die bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren
den Nachteil, daß die Ausgangswerte und Ausgangsbedingungen
für die Untersuchungen, insbesondere bezüglich
Stromreizstärke, Stärke des Impulses bei Verwendung
eines Reflexhammers, Größe der auf den jeweiligen Muskel
ausgeübten Gegenkraft, nicht unveränderlich für den jeweiligen
Versuch oder Versuchsreihen festgelegt werden
können und eine weitere Fehlerquelle in Gestalt der Eigenreibung
der Test- und Meßvorrichtung vorhanden sind.
Der Proband kann desgleichen bei den bekannten Vorrichtungen
und Verfahren auch nicht individuell in das Testgerät
bzw. die Meßvorrichtung eingepaßt werden, obwohl
dies angesichts der durchweg vorhandenen Unterschiede im
Körperbau der einzelnen Menschen unabdingbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unter
Vermeidung der Nachteile der bekannten Verfahren und/
oder Vorrichtungen die Veränderung der mechanischen Grössen
unter Korrelation mit der Veränderung der elektrischen
Größen von Nerv und Muskel bei der Muskelkontraktion
zuverlässig und unter Ausschaltung von Fehlerquellen
bestimmt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der
Erfindung anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen
Fig. 1 eine Isometrie-Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung für die Untersuchung der Muskelkontraktion
mit fixiertem Unterschenkel und Fuß;
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1,
jedoch vor der Fixierung des zu untersuchenden
Glieds rechts des Muskelbereichs;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß
Fig. 2 der Schnittstelle A-A;
Fig. 4 als Detail eine alternative Ausgestaltung der
Drehverstellung zwischen Basisplatte und Drehschemel
in der Seitenansicht;
Fig. 5 als Detail eine alternative Ausgestaltung der
Drehverstellung wie in Fig. 4, jedoch in der
Vorderansicht;
Fig. 6 als Detail eine weitere Alternative der Drehverstellung
zwischen der Basisplatte und dem
Drehschemel der Vorrichtung;
Fig. 7 als Detail den Drehschemel mit Basisplatte und
an den Fuß zur Fixierung angesetzten Fühlern;
Fig. 8 als Detail aus Fig. 3 den Reflexhammer der Vorrichtung;
Fig. 9 als Detail aus Fig. 1 und 2 die Stütze für die
Basisplatte nebst Führung in der Außenwand der
Vorrichtung;
Fig. 10 in Detaildarstellung die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung für die Untersuchung
der Kontraktion der Armmuskulatur;
Fig. 11 als Detail aus Fig. 1 den Stethoskopkopf mit
Mikrophon zur Messung der Muskelvibration;
Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit Zugfeder als Gegenkraft
und schneckenförmiger Walze in schematischer
Darstellung;
Fig. 13 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit druckluftgefülltem Behälter
als Gegenkraft zur Muskelkontraktion;
Fig. 14 als weitere Ausführungsform die angepaßte Vorrichtung
zur Untersuchung der Muskelkontraktion
des Daumenmuskels;
Fig. 15 als Detail von Fig. 14 einen Schnitt an der
Stelle C-C;
Fig. 16 als weiteres Detail der Fig. 14 einen Schnitt
an der Stelle D-D;
Fig. 17 eine weitere Ausführungsform zur Untersuchung
der Muskelkontraktion des Daumenmuskels in
Vorderansicht;
Fig. 18 als Detail von Fig. 17 die Handhalterung und
Daumenschale mit eingelegter und fixierter
Hand in Seitenansicht;
Fig. 19 als weiteres Detail der Fig. 17 an der Schnittstelle E-E;
Fig. 20 die in einem Bauteil zusammengefaßten Elektroden
für das Elektromyogramm sowie Schalltrichter
des Stethoskopkopfs mit nachgeschaltetem
Mikrophon in der Ansicht von unten;
Fig. 21 als Schnittzeichnung das Bauteil gemäß Fig. 20
in Seitenansicht an der Schnittstelle F-F.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Untersuchung
der Muskelkontraktion besteht aus dem Gehäuse 1, das auf
der Vorderseite, der Oberseite und der Unterseite offen
ist, dem im Gehäuse eingesetzten Drehschemel 2 mit aufgesetzter
Basisplatte 3 nebst oberer Gliedhalterung 4
und unterer Gliedhalterung 5 - im dargestellten Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 und 2 zusätzlich der Fersenhalterung 6
- sowie dem über die Achse 7 mit dem einen
Schenkel des Drehschemels 2 verbundenen Elektromotor 9
mit Elektrokupplung 10 und dem über die Achse 8 mit dem
anderen Schenkel des Drehschemels 2 verbundenen Potentiometer 11.
In den Fig. 1 und 2 ist die erfindungsgemäße
Vorrichtung in ihrer Anordnung zur Untersuchung
der Kontraktion des Fußhebemuskels (musculus tibialis
anterior) dargestellt, die jedoch auch zur Untersuchung
der Wadenmuskulatur (Fußsenkung) dient. In dem Gehäuse 1
ist der Drehschemel 2 mittels der beiden Achsen 7 und 8,
die jeweils im oberen Bereich der beiden vertikalen
Schenkel des Drehschemels 2 angesetzt und jeweils durch
die parallel zu ihnen verlaufende Außenwand 12 bzw. 13
des Gehäuses 1, vorzugsweise mit Kugellagern, geführt
sind, in sagittaler Ebene drehbar eingesetzt. Auf dem
Bodenstück des Drehschemels 2 ist die Basisplatte 3 zum
Aufsetzen des Fußes mittels der Drehverstellung 14 höhenverstellbar
und mittels eines Kugelkopfes in der Neigung
veränderlich angebracht. Am hinteren Ende der Basisplatte 3
ist vorteilhafterweise eine Fersenhalterung 6 vorgesehen,
die über eine an sich bekannte lösbare Feststellvorrichtung
in Längsrichtung der Basisplatte horizontal verschiebbar
ist und die Ferse des jeweiligen Probanden fixiert.
Zur weiteren Fixierung und Vermeidung ungewollter Horizontal-
und/oder Vertikalbewegungen des Fußes dient, wie
in Fig. 1 dargestellt, die untere Gliedhalterung 5. Diese
besteht in vorteilhafter Ausführungsform aus einer
Schale aus thermoflexiblem Kunststoff, die der
jeweiligen Form des Spanns des Fußes angepaßt und an
der Basisplatte 3 befestigt wird.
Ebenso nicht erfindungsnotwendig, jedoch vorteilhaft
ist unterhalb der Basisplatte 3 eine in einer kurvenförmig
verlaufenden Ausnehmung 17 in der Außenwand 13
des Gehäuses 1 fest, jedoch lösbar und vertikal verschiebbar
angebrachte Stütze 16 vorgesehen, mit der die
jeweils gewollte untere Endstellung der Basisplatte 3
und damit zugleich des Drehschemels 2 festgelegt wird.
An der Achse 7 ist an der Außenseite 12 des Gehäuses 1
die Elektrokupplung 10 und anschließend an diese der
Elektromotor 9 angesetzt. Die Elektrokupplung besteht
aus den beiden aneinandergrenzenden Scheiben 18 und 19,
wobei zumindest die Kupplungsscheibe 19 einen Reib-/
Bremsbelag 20 hat. Der Kraftschluß der Kupplung sowie
die Anpreßkraft der Scheiben 18 und 19 wird in an sich
bekannter Weise durch einen Elektromagneten 21, 22
regelbar bewirkt, der von einer Stromquelle 23 gespeist
wird. Die Kupplungsscheibe 19 ist über die Achse 7 mit
dem Elektromotor 9 verbunden, der ebenfalls von der
Stromquelle 23 gespeist wird und in seiner Drehzahl
regelbar ist.
An der gegenüberliegenden Außenwand 13 des Gehäuses 1
ist an der Außenseite der Außenwand auf der Achse 8 der
Potentiometer 11 angebracht.
Zur Fixierung des Unterschenkels des Probanden in der
Vorrichtung ist, wie in Fig. 1 bis 3 sichtbar, an der
Rückwand 24 des Gehäuses 1 unter Zwischenschaltung
einer Haltewand 25 die obere Gliedhalterung 4 vorgesehen,
die zur Anpassung an den Unterschenkel des jeweiligen
Probanden vertikal und/oder horizontal über bekannte
Stellschrauben verstellbar ist und eine Bandage oder
Halbschale zur Einspannung des Unterschenkels hat.
Der Elektromotor 9 ist weder an der Außenwand 12 des
Gehäuses 1 noch an dem Gehäuse 26, das Elektrokupplung
und Elektromotor umgibt, fest angeflanscht. Vielmehr ist
die Achse 7 durchgeführt und in der Außenwand des Gehäuses 26
in einem Kugellager gelagert. Wie in Fig. 2 dargestellt,
sind an beiden Längsseiten des Elektromotors 9
horizontal verlaufende Biegebalken 27, 28 zum Gehäuse 26
mit Dehnungsstreifen 29, 30 befestigt. Statt dieser
Biegebalken 27, 28 mit Dehnungsstreifen 29, 30 oder
zusätzlich kann auf der Achse 8 zwischen dem Vertikalschenkel
des Drehschemels 2 und dem Potentiometer 11
auch ein Torsionsmeßstreifen 31 aufgebracht sein.
Die Drehverstellung 14 hat, wie in Fig. 3 dargestellt,
eine Meßskala für die Festlegung bzw. die Feststellung
des Abstands zwischen der Basisplatte und dem Bodenstück
des Drehschemels 2. Eine andere Ausführungsform ist in
Fig. 4 und 5 dargestellt. Dabei sind drei Paare
korrespondierender und jeweils fest verbindbarer und
wieder lösbarer Scheiben 32, 33, 34 vertikal übereinander
angeordnet und miteinander über jeweils eine der Scheiben
verbunden, wobei das obere Scheibenpaar 32 und das untere
Scheibenpaar 34 in vertikaler Richtung, jedoch um 90°
gegeneinander versetzt und das mittlere Scheibenpaar 33
horizontal angeordnet sind. An jedem der drei Scheibenpaare 32,
33, 34 sind Skalen 35, 36, 37 angebracht.
An den jeweils inneren, die vertikalen Schenkel des Drehschemels 2
durchdringenden Enden der Achsen 7 und 8 sind
teleskopartig aus der Achse in horizontaler Richtung
herausziehbare oder über eingesetzte Federn herausdrückbare
Fühler 18 eingelassen. Diese werden bei der Vorbereitung
der Untersuchungen mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung an die höchsten Vorsprünge der Knöchel als
Drehachse des oberen Sprunggelenks des Beins herangeführt.
Danach wird über die Drehverstellung 14 sowie
die Einstellung der Stütze 16 die Basisplatte 3 so
fixiert, daß die Drehachse des Sprunggelenks in einer
gedachten horizontalen Linie mit den Achsen 7 und 8
liegt.
Nach der Fixierung werden die Fühler 38 wieder in die
Achsen 7 und 8 zurückgeführt.
In Fig. 1 nur schematisch dargestellt, sind am Gehäuse 1
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ferner ein über die
Stromquelle 23 gespeister Reizstromstimulator 39, ein
Verstärker 40 und ein Aufzeichnungsgerät 41 angebracht.
An den Reizstromstimulator 39 sind wahlweise die Oberflächenelektroden 42
oder die Nadelelektroden 43 angeschlossen,
über die der Muskel erregt wird.
Alternativ zu den Oberflächenelektroden 42 und den
Nadelelektroden 43 kann, wie in Fig. 2 und 8 dargestellt,
zur Auslösung der Muskelkontraktion ein Reflexhammer 44
vorgesehen sein, der im dargestellten Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 2 und 3 an der Haltewand 25
im Bereich der Achillessehne angebracht ist. Er wird
durch Spannung und Lösung einer Feder 45 mit einer
Sperre 46 ausgelöst. Im Hammerkopf 47 befindet sich
ein piezo-elektrisches Element 48, das je nach der
Stärke des Anschlags des Reflexhammers 44 an Sehne bzw.
Muskel einen unterschiedlich starken elektrischen
Impuls gibt.
Zur Gewinnung der Meßwerte bei der Kontraktion des
Muskels sind gemäß Fig. 1 alternativ oder kumulativ
die beiden Elektroden 49 und 50 zur Messung des
Nervensummenpotentials und der Nervenleitgeschwindigkeit
über dem Nerv des kontrahierten Muskels und die
weiteren Elektroden 51 und 52 zur Messung der elektrischen
Potentialschwankungen (EMG) über dem kontrahierten
Muskel angebracht. Diese Elektroden sind mit dem Verstärker 40
verbunden. Daneben ist zur Messung der Muskelvibration
über dem Muskel der Stethoskopkopf 53 mit
nachgeschaltetem Mikrophon 54 angebracht, die ebenfalls
mit dem Verstärker 40 verbunden sind.
Ebenso besteht eine Verbindung des Potentiometers 11
zum Verstärker 40 und eine Verbindung zwischen dem
Reizstromstimulator 39 und dem Verstärker 40. Soweit
der Reflexhammer 44 angebracht ist, wird dessen piezoelektrisches
Element 48 gleichermaßen mit dem Verstärker
verbunden. Schließlich besteht eine Verbindung zwischen
dem Elektromotor 9 und dem Verstärker 40 zur Berücksichtigung
von dessen jeweiligem Kraftpotential.
Die im Verstärker 40 verstärkten Impulse der vorgenannten
Meßstellen bzw. Informationsgeber werden im angeschlossenen
Aufzeichnungsgerät 41 während des Versuchsablaufs
aufgezeichnet.
Mittels der beschriebenen Vorrichtung ergibt sich folgender
Versuchsablauf: Nach Fixierung des Fußes und des Unterschenkels
des Probanden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
über die obere Gliedhalterung 4 und auf der Basisplatte 3
sowie Feststellung der Stütze 16 werden die
Oberflächenelektroden 42 und/oder die Nadelelektroden 43
einerseits sowie die Elektroden 49, 50 und/oder 51/52
sowie der Stethoskopkopf 53 angelegt. Anschließend wird
der Elektromotor 9 über die Stromquelle 23 mit einem
vorbestimmten Strom auf eine konstante Drehzahl
gebracht. Der Elektromotor 9 treibt die mit ihm festverbundene
Scheibe 19 der Elektrokupplung 10 an. Durch
Erregung des Elektromagneten 21, 22 mit einem vorbestimmten
Strom über die Stromquelle 23 wird eine mehr
oder weniger starke Verbindung der Kupplungsscheiben 18
und 19 durch Pressung, vorzugsweise mit Restschlupf
hergestellt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wirkt
die Rotationskraft im Uhrzeigersinn. Über die Achse 7
und dem mit ihr verbundenen vertikalen Schenkel des
Drehschemels 2 wird dieser mit der Basisplatte und dem
Fuß des Probanden im Zehenbereich nach vorne unten
gedrückt, bis die Basisplatte 3 an der Stütze 16 anschlägt.
Anschließend wird über die Stromquelle 23, den Reizstromstimulator 39
und die Elektroden 42 und/oder 43 oder über
den Reflexhammer 44 der Muskel erregt und dadurch zur
Kontraktion gebracht. Bei einer Muskelkontraktionskraft,
die größer ist als die Reibungskraft zwischen den Kupplungsscheiben 18
und 19, bewegt sich der Fuß um die
Drehachse des Sprunggelenks und die auf einer gedachten
Linie mit ihr verlaufenden Achsen 7 und 8 mit dem Drehschemel 2
gegen den Uhrzeigersinn nach oben. Der Potentiometer 11
auf der Achse 8 mißt bei dieser Drehbewegung
die Position der Achse im Verhältnis zum gesamten Bewegungsumfang
und die Drehung der Achse bei der Kontraktion
und gibt den gemessenen Wert über den Verstärker 40
an das Aufzeichnungsgerät 41. Gleichzeitig werden die
von den Elektroden 49, 50 und/oder 51, 52 sowie vom
Stethoskopkopf 53 gemessenen Werte über den Verstärker 40
zum Aufzeichnungsgerät 41 geleitet.
In Fig. 6 ist als Alternative zu der Drehverstellung 14
mit Meßskala eine Drehverstellung 14′ mit Kugelkopf
vorgesehen. Zusätzlich sind an der Unterseite der Basisplatte 3
eine oder mehrere mit Skalen versehene, senkrecht
zur Ebene der Basisplatte 3 verlaufende Meßstäbe 55
mit federnden Hülsen 56 angebracht, die bis zum Bodenstück
des Drehschemels 2 reichen und nach der Fixierung des
Unterschenkels und Fußes oder sonstigen Körperteils des
Probanden mit der Drehverstellung 14′ die Abstände der
Basisplatte 3 zum Bodenstück des Drehschemels 2
anzeigen.
In Fig. 10 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer
Anordnung zur Untersuchung der Kontraktion des Oberarmmuskels
dargestellt. Wie daraus ersichtlich ist, bedarf
es dabei lediglich der Anpassung der oberen Gliedhalterung 4′
und der unteren Gliedhalterung 5′ an die unterschiedliche
Anatomie des Arms bei im übrigen unveränderter
Ausgestaltung der Vorrichtung.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in Fig. 12 dargestellt. Anstelle des Motors 9
und der Kupplung 10 ist die Achse 7 an der Außenseite
der Außenwand 12 mit einer schneckenförmigen Walze 57
und anschließender, senkrecht angeordneter Spiralzugfeder 58,
die ihrerseits an einem horizontal verlaufenden, an
der Außenwand 12 angebrachten Biegebalken 59 angebracht
ist. Die schneckenförmige Walze hat vorzugsweise im
Querschnitt die Form einer Kurve nach der Formel
mit dem Spurfehlwinkel ψ
wobei ϕ den Drehwinkel, r 0 den Ausgangsradius, r(ϕ)
den Radius nach Drehung der Walze um ein bestimmtes
Winkelmaß über die Achse 7 und x 0 die Ausgangsvorspannung
der Spiralzugfeder 58 bedeuten. Mittels der so ausgelegten
schneckenförmigen Walze 57 wird die bei der Kontraktion
des Muskels über die Drehung des Drehschemels 2 und
der Achse 7 herbeigeführte Längung der Spiralzugfeder 58
und die dabei steigende Zugkraft egalisiert und ein
konstantes Drehmoment erreicht. Die Spiralzugfeder 58
mit einer nach Bedarf gewählten Zugkraft kann gegen
andere gleicher Länge, jedoch mit größerer oder kleinerer
Zugkraft ausgetauscht werden. Auch in diesem Fall
bleibt durch die schneckenförmige Walze 57 das Drehmoment
konstant. Die Spiralzugfeder 58 wirkt bei dieser Ausführungsform
anstelle der Kombination von Elektromotor
und Elektrokupplung als Gegenkraft gegen die Kraft des
kontrahierten Muskels. Die bei der Muskelkontraktion
über die Achse 7, die Walze 57 und die Spiralzugfeder 58
auf den Biegebalken 59 einwirkende Kraft wird wie bei
dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel über den
Verstärker 40 verstärkt und an das Aufzeichnungsgerät 41
weitergegeben. Die Verbindung zwischen dem unteren Ende
der Spiralzugfeder 58 und der Walze 57 wird durch ein
längenstabiles Material wie zum Beispiel Polyamiddraht
hergestellt. In Weiterführung dieser Ausführungsform ist
es auch möglich, mehrere Spiralzugfedern 58 mit unterschiedlicher
Zugkraft anzuordnen und so mit einem Wechselgetriebe
zu verbinden, das in einer Versuchsreihe in
kurzen Abständen Kontraktionsversuche mit unterschiedlicher
Gegenkraft der Spiralzugfedern durchgeführt
werden können.
In Fig. 13 ist als weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung statt Elektromotor und Elektrokupplung 9
und 10 an der Achse 7 an der Außenseite der
Außenwand 12 ein Zahnrad 60 angebracht, das in eine
angepaßte Zahnschiene 61 eingreift, welche horizontal
auf zwei oder mehreren Rollen 62 in beiden Richtungen
verschiebbar ist. Diese Zahnschiene hat an ihrem einen
Ende einen Kolben 63, der in einem angepaßten, zylinderförmigen
Ausgang 64 eines Drucklufttanks 65 verschiebbar
ist. Dieser Drucklufttank kann über die Zuführung 66
unter einen frei wählbaren Druck gesetzt werden, der
über das Manometer 67 gemessen und über den Verstärker 40
zum Aufzeichnungsgerät 41 als Meßwert weitergegeben und
aufgezeichnet wird. Wegen des relativ großen Volumens
des Drucklufttanks 65 bleibt der in ihm herrschende,
als Gegenkraft gegen den bei der Muskelkontraktion
über die Achse 7, das Zahnrad 60, die Zahnschiene 61
und den Kolben 63 entstehenden Druck wirkende Innendruck
praktisch konstant. Die übrige Ausgestaltung und Anordnung
der Vorrichtung ist gegenüber der eingangs beschriebenen
unverändert.
In den Fig. 14 bis 16 ist als weitere Ausführungsform
die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer Anpassung
zur Untersuchung der Muskelkontraktion bei kleineren
Gelenken und Muskeln am Beispiel des den Daumen in
Richtung Finger ziehenden Muskels dargestellt. Die
beiderseits des Daumen verlaufenden Achsen 68, die auf
der gedachten Linie der Gelenkachse des Gelenks Articulatio
carpometacarpea pollicis liegen und durch das
U-förmige Bauteil 72 verbunden sind, wird an den Endpunkten
eines ebenfalls U-förmigen Bauteils 69 gelagert,
das über die ausziehbare und dreidimensional drehbare
Verstelleinrichtung 71 mit Meßskala an der Unterarmhalterung 70
befestigt ist. An dem U-förmigen Bauteil 72
ist eine Leiste 73 mittels eines feststellbaren Gelenks 74
angebracht, die als Gliedhalterung wie die oben beschriebene
Gliedhalterung 5 dient und bündig an die Oberfläche
des Daumens in Ruhestellung angelegt wird. Der Daumen
wird an der Leiste 73, zum Beispiel mittels schnellhärtender
Starrbinden fixiert. Horizontal und im rechten
Winkel zu der Achse 68 ist ein Hebel 75 angebracht, der
in einer Führung 76 gelagert und darin in der Länge
verschiebbar ist. Am entgegengesetzten Ende ist der
Hebel 75 abgebogen; an seinem äußersten Ende trägt er
eine bewegliche Doppelrolle 77. Über diese Doppelrolle 77
drückt der Hebel 75 bei der Kontraktion des Daumenmuskels
auf die Mittelplatte 78, die durch die Druckfeder 79
die Gegenkraft zur Muskelkraft erhält. Die Druckfeder 79
ist mit der Bodenplatte 80 als unteren Teil einer
Rahmenkonstruktion fest verbunden, die aus der Bodenplatte 80,
der Deckplatte 81 und den vier äußeren Streben 82
besteht. Durch die Bodenplatte 80 und die Deckplatte 81
verlaufen vier innere Streben 83, die jeweils zwischen
in der Bodenplatte 80 und der Deckplatte 81 angebrachten
Rollen geführt sind. Die Streben 83 sind mit der Mittelplatte 78
fest verbunden. Bewegt sich der Daumen durch
Kontraktion des Muskels, so drehen sich die Achsen 68,
wobei der Hebel 75 gegen die Federkraft der Druckfeder 79
nach unten bewegt wird. Zum Ausgleich der sich beim
Zusammendrücken der Druckfeder 79 ändernden Federkraft
bewegt sich die Doppelrolle 77 über ihre nach beiden
Seiten verlängerte Drehachse in zwei Langlöcher 83
.Diese sind in zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 84
enthalten. In Fig. 15 ist eine dieser Seitenwände 84
mit Langloch 83 sichtbar. Die Druckfeder 79 ist durch
Federn gleicher Länge, jedoch anderer Federkonstante
auswechselbar, indem sie mit ihrem Tragezylinder 85
mit Bajonettverschluß gelöst wird. Bewegt sich der Hebel 75
nach unten oder oben, so wird die Doppelrolle 77 über
ihre in die Langlöcher 83 eingreifenden Achsverlängerungen 86
in den Langlöchern 83 geführt. Dabei verschiebt sich der
Hebel 75 in seiner Führung 76 und verändert damit die
wirkende Hebellänge. Die Langlöcher 83 beschreiben eine
mathematisch festgelegte Kurve, die vorteilhafterweise
nach der Formel:
verläuft.
Dabei bedeuten r (d) = wirkende Hebellänge als Verbindung
des Achsdrehpunktes in der Führung 76 zum Ansatzpunkt
der Doppelrolle 77 bei Drehung um den Winkel aus
der Horizontalen; r (ϕ = 0) = r in horizontaler Lage;
Y 0 = Zusammendrückung der Feder bei r (ϕ = 0); M 0 =
über den gesamten Bereich konstantes Drehmoment; k =
Federkonstante.
In den Fig. 17 bis 19 ist in Fortentwicklung der Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Untersuchung
der Muskelkontraktion bei kleineren Gelenken
und Muskeln, insbesondere des den Daumen in Richtung
Finger ziehenden Muskels, der Daumen, wie in Fig. 18
sichtbar, in die Daumenschale 94 eingelegt und an dieser,
zum Beispiel mittels schnellhärtender Starrbinden,
fixiert. Die Daumenschale 94 ist über eine Halterung 95
mit einem an sich bekannten Feststellgelenk und den
Bügel 93 mit der Achse 90 fest verbunden. Diese Achse 90
ist über zwei parallel innerhalb des Lagerhalterungsrohrs 92
angeordnete Kugellager 91 mit einem ebenfalls
parallel zum Bügel 93 angeordneten Übersetzungsrad 113
verbunden und trägt an ihrem dem Bügel 93 entgegengesetzten
Ende den Potentiometer 11. Zur angepaßten Lagerung
und Fixierung der Hand des Probanden bei der Durchführung
der Versuche ist die Handhalterung 97, 98, 99, 100
vorgesehen, die unterhalb der Daumenschale 94 und des
Bügels 93 angeordnet ist. Die Handhalterung besteht aus
dem Boden 97, auf dem die Handkante aufliegt, der am Boden 97
im rechten Winkel angebrachten und zur Anlegung
der Handoberseite bestimmten Außenwand 98 sowie den beiden
ebenfalls im rechten Winkel zum Boden 97 angeordneten,
jedoch über verriegelbare Schienenführungen 101 und
102 in Richtung der Außenwand 98 verschiebbaren Außenwänden 99
und 100 zur Anlegung an die Handinnenseite. Die
Handhalterung 97, 98, 99, 100 ist über eine am Boden 97
angebrachte Halterung mit skaliertem und feststellbarem
Kugelgelenk 103, 103′ mit der skalierten Halterungsstange 105
verbunden, die wiederum mittels des
skalierten feststellbaren Kugelgelenks 104, 104′ in
der Bodenplatte 106 der Vorrichtung für die Untersuchung
der Muskelkontraktion eingesetzt ist. Die Achse 90
mit dem Lagerhalterungsrohr 92 ist durch die im
rechten Winkel auf der Bodenplatte 106 starr aufgesetzte
Gehäusewand 108 geführt, wobei das Lagerhalterungsrohr 92
seinerseits starr mit der Gehäusewand 108 verbunden
ist. Zur Vorbereitung der Untersuchung wird die
Hand des Probanden in die Handhalterung 97, 98, 99, 100
eingelegt und über die Kugelgelenke 103, 104, Verschiebung
des Halterungsstabs 105 über das Kugelgelenk 104
in vertikaler Richtung, Verschiebung der Außenwände 99
und 100 über die Schienenführungen 101 und 102 sowie
die Peilstäbe 96 an der Achse 90 die Gelenkachse (Drehachse
des Gelenks Articulatio carpometacarpea pollicis)
mit der Achse 90 in einer (gedachten) Linie zur Deckung
gebracht. Alsdann wird der Daumen in der Daumenschale 94
fixiert.
Das auf der Achse 90 an dem dem Bügel 93 entgegengesetzten
Ausgang aus dem Lagerhalterungsrohr 92 angebrachte
Übersetzungsrad 113 wirkt mit einem rechtwinklig
zur Achse 90 angeordneten, jedoch nicht fest mit ihr
verbundenen Stab 117 zusammen, der in Linearführungen 118
und 119, 120 in seiner Längsrichtung möglichst reibungslos
beweglich ist. Dieser Stab 117 hat, wie in
Fig. 19 dargestellt, in seinem dem Übersetzungsrad zugeordneten
Bereich zwei Schnur- bzw. Drahthalterungen 115
und 116, mit einer Spannvorrichtung an mindestens einer
der Halterungen, in denen eine im Gewinde des Übersetzungsrads 113
eingelegte Schnur (Draht) 114 mit ihren
beiden Enden befestigt ist. Der Stab 117 ragt mit seinem
einen Ende, wie in Fig. 17 erkennbar, in Längsrichtung
beweglich in die Linearführung 118 hinein. An
seinem anderen, der Linearführung 119, 120 nachgeordneten
Ende ist eine elektrische Wicklung/Spule 123 mit
einer Spulenhalterung 122 starr angebracht, die in einen
Magnetkern 124 eingeführt ist bzw. eintaucht, jedoch
darin ebenfalls in Längsrichtung des Stabs 117
mit diesem beweglich. Die elektrische Spule wird über
die Stromquelle 23 und einen Stromregler 121 regelbar
gespeist, so daß je nach der unterschiedlichen Stärke
des aufgebauten Magnetfeldes der Stab 117 in seiner
Längsrichtung in den Magnetkern 124 hineingezogen wird
bzw. herausgedrückt wird.
Wird in der eingangs beschriebenen Art der untersuchte
Muskel, ebenfalls über die Stromquelle 23 und den Reizstromstimulator 39
erregt und dadurch zur Kontraktion
gebracht, so bewirkt er über die Daumenschale 94 und
den Bügel 93 eine Drehbewegung der Achse 90 und damit
des Übersetzungsrads 113. Diese Drehbewegung wird durch
das Zusammenwirken des Übersetzungsrads 113, die Schnur/
Draht 114 und den Stab 117 in eine Längsbewegung des
Stabs 117 umgeformt. Über die beschriebene Tauchmagnetspule 122,
123, 124 und den Stromregler 121 wird bei
der Untersuchung eine der vom untersuchten Muskel auf
den Stab 117 übertragenen Kraft entgegengerichtete Kraft
ausgeübt, die in ihrer Charakteristik dabei jeweils bestimmbar
und regelbar ist.
Die auf den Stab 117 wirkenden Kräfte werden über einen
Zug/Druck-Aufnehmer 126, vorzugsweise mittels Piezokristalls
oder Kondensators, registriert. Die Informationen
über die vom kontrahierenden Muskel bewirkte Drehung
der Achse 90 werden wie beim Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 und 14 über den Potentiometer 11 registriert.
Die vom Zug-/Druck-Aufnehmer 126 und vom Potentiometer 11
registrierten Impulse werden wiederum wie bei
den eingangs beschriebenen Ausführungsbeispielen im
Verstärker 40 verstärkt und im angeschlossenen Aufzeichnungsgerät 41
zusammen mit den weiteren beschriebenen
Parametern aufgezeichnet.
Für Versuche mit rein isometrischer Kontraktion ist
in an sich bekannter Weise eine Fixierung/Verriegelung 125
des Stabs 117 für seine feste Einstellung in unterschiedlichen
Ausgangspositionen vorgesehen; vorzugsweise
ist sie als Spulen-Magnetkernschalter ausgeführt
und ebenfalls über die Stromquelle 23 und den
Stromregler 121 einstellbar. Der Stab 117 mit den Linearführungen 118,
119, 120 und dem elektrischen Tauchmagneten 122,
123, 124 ist zweckmäßigerweise, wie in
Fig. 17 bis 19 dargestellt, in der Versuchsapparatur
derart angeordnet, daß der Magnetkern auf derselben
Bodenplatte 106 wie die Handhalterung 97 bis 100 mit
Halterungsstab 105 angebracht ist und die Linaerführung 118
an einer in gleicher Ebene wie die Bodenplatte 106
führenden, rechtwinklig mit der Wand 108 fest verbundenen
Deckplatte 112 fest verbunden ist. Nicht erfindungswesentlich,
jedoch zweckmäßig können die verbleibenden
offenen Seiten mit den Wänden 109, 110 und 111
versehen und damit ein geschlossenes Gehäuse gebildet
werden.
Schließlich ist in den Fig. 20 und 21 eine vorteilhafte
Zusammenfassung der beschriebenen Elektroden 51 und
52 zur Messung der elektrischen Potentialschwankungen
(EMG) und des Stethoskopkopfes 53 mit nachgeschaltetem
Mikrophon 54 dargestellt. Der dem Stethoskopkopf 53
entsprechende Schalltrichter 133 ist in einem Gehäuse 130
mit einem offenen Deckel 128 eingesetzt. Dem
Schalltrichter 133 nachgeschaltet ist das dem Mikrophon 54
entsprechende Mikrophon 134. Ebenfalls im
Deckel 128, außerhalb des Durchtritts des Schalltrichters,
sind zwei Differenzelektroden 131 und zwei
Masseelektroden 132 des Elektromyographen befestigt,
die den Elektroden 51 und 52 entsprechen. Die Elektroden 131,
132 sowie das Mikrophon 134 sind, wie
beschrieben, mit dem Verstärker 40 und über diesen
mit dem Aufzeichnungsgerät 41 verbunden. Es ist jedoch
auch möglich, zur Verstärkung der von den Elektroden 131, 132
sowie der vom Mikrophon 134 ausgehenden Impulse unmittelbar
im freien Innenraum 135 des Gehäuses 130
einen dem Verstärker 40 entsprechenden Verstärker
anzuordnen, der mit dem Aufzeichnungsgerät 41
verbunden wird. Das vorstehend beschriebene Bauteil
wird in entsprechender Weise wie bei der eingangs beschriebenen
Anordnung über dem kontrahierenden Muskel
angesetzt. Es kann darüber hinaus auch außerhalb der
erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Untersuchung der
Muskelkontraktion zur gleichzeitigen Aufnahme von Elektrokardiogramm
und Herzton über dem Herzmuskel eingesetzt
werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet gegenüber den
bekannten Vorrichtungen und Verfahren namentlich folgende
Vorteile:
Sie ermöglicht erstmals die Erfassung sämtlicher maßgeblicher
Parameter für die Bestimmung der Veränderung
der mechanischen Größen bei der Muskelkontraktion und
die Korrelation mit der Veränderung der elektrischen
Größen von Nerv und Muskel bei der Muskelkontraktion.
Die Untersuchung der Muskulatur des Menschen und ebenso
bei Tieren ist am lebenden Objekt und im intakten
Funktionszusammenhang mit korrelativer Analyse des
Zusammenhangs möglich. Insbesondere läßt sich damit
vermeiden, wie bisher Aussagen über die menschliche
Muskulatur nur durch Übertragung der Ergebnisse von
Untersuchungen am Tier zu machen. In der Lehre kann auf
die bisher allein verwendbaren Bioptate der Muskulatur
getöteter Tiere verzichtet werden, und die Muskulatur
kann bei der wissenschaftlichen Ausbildung in ihrem
physiologischen Zusammenhang thematisiert und am eigenen
Körper beobachtet werden.
Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung die
Untersuchung der Muskulatur an nahezu allen Skelettmuskelfasern,
Skelettmuskeln und Skelettmuskelgruppen;
die beschriebene Vorrichtung und das ihr zugrunde
liegende Meßprinzip sind stets identisch. Es bedarf
lediglich der Anpassung der Fixierungseinrichtungen für
den jeweils untersuchten Körperbereich. Die mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Skelettmuskulatur
erzielten Ergebnisse können wegen der erreichten wissenschaftlichen
Zuverlässigkeit zum Beispiel auch auf
Herzmuskulatur und Zwerchfellmuskulatur übertragen werden,
was von besonderer Wichtigkeit für die pharmakologische
Forschung und die Anästhesie ist.
Die Vorrichtung ermöglicht es, die Erregung des Muskels
als Ausgangspunkt aller anschließenden Messungen auf
eine definierte Größe zu bringen. Der Reiz für die
Muskelerregung wird supramaximal ausgeführt, so daß
äußere Einflüsse, die die Untersuchungsergebnisse
verfälschen, entfallen. Es ist auch eine maximale
Kontraktion des Muskels auslösbar und mit der Vorrichtung
im eingangs genannten Sinn meß- und bestimmbar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine genaue,
dem jeweiligen Versuchsobjekt angepaßte Fixierung und
insbesondere, die Drehachsen des Drehschemels mit der
Drehachse des untersuchten Körperteils (z. B. mit der
Drehachse des oberen Sprunggelenks) als maßgebliche
Voraussetzung genauer Untersuchungsergebnisse zur
Deckung zu bringen. Durch die genaue Fixierung des
untersuchten Körperteils werden die bei der Muskelkontraktion
erzeugten Kräfte ohne Verzögerungsmoment
oder sonstige Verlustquellen auf die Meßvorrichtungen
übertragen. Stromreizstärke bzw. Stärke des Impulses
des Reflexhammers und die Größe der auf den untersuchten
Muskel über die Vorrichtung ausgeübten Gegenkraft sind
genau und während der Untersuchung unveränderlich
festlegbar. Die erzielten Meßergebnisse, insbesondere zu
Nervensummenpotential, Nervenleitgeschwindigkeit, Muskelsummenpotential,
Muskelkraft, Muskelweg, Muskelvibration
und die verschiedenen Latenzzeiten, sind sämtlich
quantifiziert, zusammen bestimmbar und somit korrelierbar.
Die Vorrichtung ermöglicht es im Gegensatz zu den
bekannten Vorrichtungen und Verfahren, die von ihr auf
den Muskel ausgeübte Gegenkraft zu dosieren und über den
Bewegungsbereich bei der Kontraktion des Muskels konstant
zu halten. Dies ist von besonderer Bedeutung für die
Aufnahme der den Muskel charakterisierenden Unterstützungszuckungen
und die Hill'sche Beziehung zwischen Kraft
und Geschwindigkeit.
Claims (21)
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Veränderung der mechanischen
Größen bei der Muskelkontraktion und zur
Korrelation mit der Veränderung der elektrischen
Größen von Nerv und Muskel bei der Muskelkontraktion,
bei der der menschliche oder tierische Körperteil
mit dem bei der Kontraktion zu untersuchenden Muskel
direkt oder indirekt durch elektrische und/oder
mechanische Impulse erregt wird und eine Mehrzahl
von Meßstellen am untersuchten Körperteil angebracht
und dieser in der Vorrichtung eingesetzt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der zu untersuchende Körperteil
mit seinem durch die Kontraktion des Muskels bewegten
Abschnitt, z. B. Fuß, auf einem im Gehäuse (1) der
Vorrichtung mittels durch die Außenwände (12), (13)
des Gehäuses führenden Achsen (7), (8) gelagerten,
sagittal drehbaren Drehschemel (2) angebracht ist,
wobei die Achsen (7), (8) auf einer horizontalen Linie
mit der Drehachse des Gelenks des untersuchten Körperteils
liegen, daß an den für die Muskelerregung
relevanten Stellen des Körperteils Oberflächenelektroden (42)
angebracht sind, die über eine Stromquelle (23)
und einen Reizstromstimulator (39) den
Muskel erregen, daß an der einen Achse (7) an der
Außenseite (12) des Gehäuses (1) die Elektrokupplung (10)
und anschließend an diese der Elektromotor (9)
angesetzt sind, wobei beide von der Stromquelle (23)
regelbar gespeist werden und wobei die Elektrokupplung (10)
aus den aneinandergrenzenden Scheiben (18)
und (19) besteht, zumindest die Kupplungsscheibe (19)
einen Reib-/Bremsbelag (20) hat und die
Kupplung durch einen Elektromagneten (21), (22) bedient
wird, und daß auf der Achse (8) an der Außenseite
der Außenwand (13) des Gehäuses (1) der Potentiometer (11)
angebracht ist, sowie weiter dadurch
gekennzeichnet, daß Elektroden (49), (50) zur Messung
des Nervensummenpotentials und der Nervenleitgeschwindigkeit
über dem Nerv des kontrahierten Muskels
und/oder Elektroden (51), (52) zur Messung der
elektrischen Potentialschwankungen über dem kontrahierten
Muskel und/oder ein Stethoskopkopf (53) mit
nachgeschaltetem Mikrophon (54) über dem Muskel angebracht
sind und daß die Elektroden (49), (50) bzw.
(51), (52) sowie das Mikrophon (54) des Stethoskopkopfs (53),
der Potentiometer (11) und der Elektromotor (9) mit einem
Verstärker (40) und dieser mit
einem Aufzeichnungsgerät für die Meßwerte verbunden
sind.
2. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Bodenstück des Drehschemels (2)
eine Basisplatte (3) für das durch den kontrahierenden
Muskel zu bewegende Körperteil, zum Beispiel den Fuß,
angebracht ist, das mittels der Drehverstellung (14)
höhenverstellbar und mittels eines Kugelkopfes
auch in der Neigung veränderlich ist.
3. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß unterhalb der Basisplatte (3)
eine in einer kurvenförmig verlaufenden Ausnehmung (17)
in der Außenwand (13) des Gehäuses (1) fest, jedoch
lösbar und vertikal verschiebbar angebrachte Stütze (16)
als unterer Anschlag für die Basisplatte (3)
vorgesehen ist.
4. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Basisplatte (3) die
Gliedhalterung (5) für das zu fixierende Körperteil
angebracht ist, die vorteilhafterweise aus einer
Schale aus thermoflexiblem Kunststoff zur Anpassung
an die Form des jeweiligen Körperteils besteht.
5. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß anstelle der Oberflächenelektrode (42)
zur Erregung des Muskels die Nadelelektroden (43)
vorgesehen sind.
6. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß statt der Oberflächenelektroden (42)
zur Auslösung der Muskelkontraktion der Reflexhammer (44)
vorgesehen ist, der durch Spannung und Lösung
der Feder (45) mit der Sperre (46) ausgelöst wird
und in seinem Hammerkopf (47) das piezo-elektrische
Element (48) hat, das beim Anschlag des Hammers an
Sehne bzw. Muskel einen elektrischen Impuls gibt.
7. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehverstellung (14) aus
drei Paaren korrespondierender und jeweils fest
verbindbarer und wieder lösbarer Scheiben (32), (33),
(34) besteht, die vertikal übereinander angeordnet
und miteinander über jeweils eine der Scheiben verbunden
sind, wobei das Scheibenpaar (32) und das
Scheibenpaar (34) in vertikaler Richtung, jedoch
um 90° gegeneinander versetzt und das Scheibenpaar (33)
horizontal angeordnet sind und daß an jedem
der drei Scheibenpaare Skalen (35), (36), (37) angebracht
sind.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß am hinteren Ende der Basisplatte (3)
die Fersenhalterung (6) angebracht ist, die über
eine lösbare Feststellvorrichtung in Längsrichtung
der Basisplatte (3) zur Fixierung des aufliegenden
Körperteils verschiebbar ist.
9. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und einem oder
mehreren der Patentansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Rückwand (24) des Gehäuses
die obere Gliedhalterung (4) angebracht ist, die
über Stellschrauben vertikal und horizontal dem zu
untersuchenden Körperteil angepaßt wird und diesen
mittels Bandage, Halbschale usw. fixiert.
10. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und einem oder
mehreren der Patentansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß an den jeweils inneren, die vertikalen
Schenkel des Drehschemels (2) durchdringenden
Enden der Achsen (7) und (8) die teleskopartig
aus der Achse herausziehbaren oder über eingesetzte
Federn herausdrückbaren Fühler (18) zur Einstellung
der Basisplatte (3) über die Drehverstellung (14)
auf die anatomischen Gegebenheiten des jeweiligen
untersuchten Körperteils angebracht sind.
11. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und einem oder
mehreren der Patentansprüche 2 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß anstelle des Elektromotors (9)
und der Elektrokupplung (10) an der Außenseite der
Außenwand (12) die senkrecht angeordnete Spiralfeder (58)
angebracht ist, die mit ihrem einen Ende
über eine Verbindung aus längenstabilem Material
mit der auf der Achse (7) angebrachten schneckenförmigen
Walze (57) zusammenwirkt und mit ihrem
entgegengesetzten Ende an dem an der Außenwand (12)
angebrachten Biegebalken (59) angebracht ist, wobei
der Biege-balken mit dem Verstärker (40) und dem
Aufzeichnungsgerät (41) verbunden ist.
12. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und einem oder
mehreren der Patentansprüche 2 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß statt des Elektromotors (9)
und der Elektrokupplung (10) an der Achse (7) an
der Außenseite der Außenwand (12) des Gehäuses (1)
über das Zahnrad (60) und die daran angepaßte
Zahnschiene (61) der Kolben (63) am einen Ende der
Zahnschiene in den Drucklufttank (65) und dessen
dem Kolben angepaßten Ausgang (66) eingesetzt und
darin verschiebbar ist.
13. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und einem oder
mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (9) keine starre
Verbindung zum Gehäuse (1) und/oder dem Gehäuse (26)
hat und die Achse (7) in der Außenwand des Gehäuses (26)
in einem Kugellager gelagert ist und daß an
beiden Längsseiten des Elektromotors (9) horizontal
verlaufende Biegebalken (27), (28) zum Gehäuse (26)
mit Dehnungsstreifen (29), (30) befestigt sind.
14. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und einem oder
mehreren der Patentansprüche 2 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Achse (8) ein Torsionsmeßstreifen (31)
aufgebracht ist.
15. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und 2 sowie
einem oder mehreren der Patentansprüche 3 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Basisplatte (3)
die Drehverstellung (14′) mit Kugelkopf hat, wobei
an der Unterseite der Basisplatte eine oder mehrere
mit Skalen versehene, senkrecht zu ihr verlaufende
Meßstäbe (55) mit federnden Hülsen (56) angebracht
sind, die bis zum Bodenstück des Drehschemels (2)
reichen.
16. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Achse (7, 68) an der Außenseite (12)
des Gehäuses (1) statt der Elektrokupplung (10)
mit Elektromotor (9) die Rahmenkonstruktion (80, 81,
82) angebracht ist, in der die parallel zu den äußeren
Streben (82) durch Ausnehmungen in der Bodenplatte (80)
und der Deckplatte (81) verlaufenden Streben (83), die
durch die Mittelplatte (78) fest verbunden sind, verschiebbar
sind, und daß die Mittelplatte (78) mit dem
Hebel (75) über die auf ihr aufliegende bewegliche
Doppelrolle (77) zusammenwirkt, wobei der Hebel (75)
mit der Achse (7, 68) über die Führung (76) im rechten
Winkel und in der Führung (76) verschiebbar verbunden
ist und der Hebel (75) an seinem entgegengesetzten
Ende im Bereich der Doppelrolle (77) über
Achsverlängerungen (86) in zwei Langlöchern (87) der
einander gegenüberliegenden Seitenwände (84) der
Rahmenkonstruktion (80, 81, 82) geführt wird, daß dabei
die beiden Langlöcher (87) eine mathematisch festgelegte
Kurve beschreiben und daß zwischen der Bodenplatte (80)
und der Mittelplatte (78) die zusammendrückbare
Druckfeder (79) eingespannt ist.
17. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckfeder (79) mit ihrem unteren
Ende im Bereich der Bodenplatte (80) in dem tassenförmigen
Tragezylinder (85) eingesetzt ist, der mittels
eines an sich bekannten Bajonettverschlusses an der
Bodenplatte (80) fest, jedoch lösbar angesetzt ist,
wobei die Druckfeder (79) durch eine entsprechende
Öffnung der Bodenplatte (80) bis zur Mittelplatte (78)
reicht und Druckfedern unterschiedlicher Federkonstante
auswechselbar eingesetzt werden.
18. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 16 und/oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß auf dem Hebel (75) Dehnungsmeßstreifen (88)
aufgebracht sind.
19. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, daß statt des Gehäuses (1) mit dem
drehbaren Schemel (2) und den durch die Außenwände (12, 13)
des Gehäuses (1) der Vorrichtung führenden
Achsen (7, 8) das U-förmige Bauteil (72) mit den an
seinen beiden entgegengesetzten Enden angebrachten
Achsen (68) und die an dem Bauteil (72) mittels eines
Feststellgelenks (74) angebrachte Leiste (73) an dem
zu untersuchenden Körperteil befestigt werden, wobei
die Achsen (68) auf einer horizontalen, gedachten Linie
mit der Drehachse des Gelenks des untersuchten Körperteils
liegen und an den Endpunkten des weiteren U-förmigen
Bauteils (69) gelagert sind, das über die ausziehbare
und dreidimensional drehbare Verstelleinrichtung (71),
an der eine Meßskala angebracht ist, an der
in sich starren Halterung (70) für das zu untersuchende
Körperteil befestigt ist.
20. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 zur Untersuchung
der Muskelkontraktion bei kleineren Gelenken
und Muskeln, dadurch gekennzeichnet, daß der
zu untersuchende Körperteil mit seinem durch die
Kontraktion des Muskels bewegten Abschnitt, z. B.
Daumen, in einer Schale 94 eingelegt und in dieser
befestigt ist, während der nicht bewegte Abschnitt
des Körperteils, z. B. die übrige Hand, in
einer Halterung 97, 98, 99, 100 eingelegt und
fixiert wird, wobei die Halterung aus dem Boden 97,
der daran im rechten Winkel angebrachten starren
Außenwand 98 und der über verriegelbare Schienenführungen 101
und 102 in Richtung der Außenwand 98
verschiebbaren Außenwänden 99, 100, die
ebenfalls im rechten Winkel zum Boden 97 angeordnet
sind, besteht und über die Außenwände 99, 100
und die auf der Bodenplatte 106 mittels des skalierten
und feststellbaren Kugelgelenks 104, 104′
befestigte Halterungsstange 105, die ebenfalls
skaliert und innerhalb des Kugelgelenks 103, 103′
längenverschiebbar ist, und die am Boden 97 angebrachte,
mit skaliertem und feststellbarem Kugelgelenk 103,
103′ angeordnet ist, der Form des
Körperteils und seiner Haltung angepaßt wird, ferner
daß die Schale 94 über die Halterung 95 mit
einem bekannten Feststellgelenk und den Bügel 93
mit der Achse 90 fest verbunden ist und an den
beiden Enden des Bügels 93 Peilstäbe 96 zur Fixierung
des Gelenks des untersuchten Körperteils auf
der gedachten Linie der Gelenkachse mit der Achse 90
vorhanden sind, daß auf der Achse 90 an der dem
Bügel 93 entgegengesetzten Längsseite das Übersetzungsrad 113
mit auf seinem Umfang angebrachtem
Gewinde und anschließend der Potentiometer 11 zur
Messung der Drehbewegungskraft bei der Drehung
der Achse 90 angebracht sind, daß ferner das Übersetzungsrad 113
mit dem rechtwinklig zur Achse 90
angeordneten, jedoch nicht fest mit ihr und dem
Übersetzungsrad 113 verbundenen Stab 117 zusammenwirkt,
der in Linearausführungen 118; 119, 120 in
seiner Längsrichtung beweglich ist und in seinem
dem Übersetzungsrad 113 zugeordneten Bereich zwei
Schnur-/Drahthalterungen 115, 116 mit einer Spannvorrichtung
an mindestens einer der Halterungen
hat, in denen die im Gewinde des Übersetzungsrads 113
eingelegte Schnur/Draht 114 mit ihren beiden
Enden befestigt ist, ferner daß der Stab 117 an
seinem der Linearführung 119, 120 nachgeordneten
Ende eine elektrische Wicklung 123 mit Spulenhalterung 122
hat, die in einen getrennt an der Bodenplatte 106
angebrachten Magnetkern 124 eintaucht
und über die Stromquelle 23 und den Stromregler 121
regelbar gespeist und je nach der Stärke des Magnetfeldes
mit dem Stab 117 in den Magnetkern 124
hineingezogen oder herausgedrückt wird, daß außerdem
die auf den Stab 117 wirkende, vom kontrahierenden
Muskel erzeugte und über den Bügel 93, die
Achse 90 sowie das Übersetzungsrad 113 übertragene
Kraft sowie die von der Tauchmagnetspule 122, 123,
124 ausgeübte bestimmte Gegenkraft über einen Zug/
Druck-Aufnehmer 126 registriert werden, wobei die
registrierten Informationen wie die übrigen Informationen
gemäß Patentanspruch 1 im Verstärker 40
verstärkt und im Aufzeichnungsgerät 41 aufgezeichnet
werden, und daß zur festen Einstellung des
Stabs 117 an vorbestimmten Positionen seiner Längsrichtung
die Verriegelung 125 vorgesehen ist,
vorzugsweise als ebenfalls über den Stromregler 121
regelbarer Spulen-/Magnetkernschalter,
sowie daß die Achse 90 in zwei innerhalb des
Lagerhalterungsrohrs 92 angeordneten Kugellagern 91
gelagert ist und das Lagerhalterungsrohr 92
seinerseits starr mit der senkrecht zur
Bodenplatte 106 verlaufenden Gehäusewand 108
verbunden ist.
21. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und einem
oder mehreren der Patentansprüche 2 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektroden zur
Messung der elektrischen Potentialschwankungen
(EMG) und der Stethoskopkopf mit nachgeschaltetem
Mikrophon zur Messung der Muskelvibration
derart in einem Gehäuse 130 zusammengefaßt sind,
daß jeweils eine oder mehrere Differenzelektroden 131
und Masseelektroden 132 des Elektromyographen
neben dem Schalltrichter 133 auf der
als offener Deckel ausgeschalteten Unterseite 128
des Gehäuses angebracht, das Mikrophon 134
ebenfalls innerhalb des Gehäuses 130 dem Schalltrichter 133
nachgeschaltet ist und Verbindungen
von den Elektroden 131, 132 sowie vom Mikrophon 134
zum Verstärker 40 und zum Aufzeichnungsgerät 41
vorgesehen sind.
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DE19863642237 DE3642237A1 (de) | 1985-12-11 | 1986-12-10 | Vorrichtung fuer die untersuchung der muskelkontraktion |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3543763 | 1985-12-11 | ||
DE19863642237 DE3642237A1 (de) | 1985-12-11 | 1986-12-10 | Vorrichtung fuer die untersuchung der muskelkontraktion |
Publications (1)
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DE3642237A1 true DE3642237A1 (de) | 1987-09-24 |
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ID=25838727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19863642237 Withdrawn DE3642237A1 (de) | 1985-12-11 | 1986-12-10 | Vorrichtung fuer die untersuchung der muskelkontraktion |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE3642237A1 (de) |
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- 1986-12-10 DE DE19863642237 patent/DE3642237A1/de not_active Withdrawn
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