SE415856B - Anordning for registrering av rorelser eller legen hos en kropp eller kroppsdel - Google Patents

Description

790988747 rörelseregistrering medelst så kallad goniometerteknik. Denna innbär att man för den kroppsrörelse som skall studeras konstruerar en lämplig rörelsegivare med fästanordningar, exempelvis vinkelgivare. Givaren ger en elektrisk eller even- tuellt mekanisk signal, som är proportionell mot goniometerns läge. Föreliggande uppfinning hänför sig till denna sistnämnda typ av teknik, som vid hittills kända lösningar har resulterat i en mycket stor, mycket svåröverskådligiinformations- mängd som kräver ett efterföljande, omständligt utvärderingsarbete. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att framtaga en anordning fór rörelseregistrering, vilken är särskilt lämpad för mätningar av kroppsrörelser på en arbetsplats och ger en lätt utvärderbar beskrivning av rörelsemönstret genom en lämpligt avvägd datareduktion.

Nämnda ändamål uppnås medelst en anordning enligt föreliggande uppfin- ning, vars kännetecken framgär av efterföljande patentkrav 1.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas med ett uttöringsexempel un- der hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar ett exempel på det praktiska, yttre utförandet av en anordning för rörelseregistrering enligt upp- finningen och fig. 2 visar med ett blockschema ett exempel på den elektriska uppbyggnaden av anordningen enligt uppfinningen.

I fig. 1 visas en anordning för rörelseregistrering enligt uppfinningen, vilken i det visade fallet är särskilt avsedd för registrering av ryggrörelser.

För detta ändamål är anordningen enligt uppfinningen försedd med en bärbar registreringsenhet 11 (se fig. 2), som är inbyggd i en apparatlåda l. Denna är fast anbragt på ryggstycket 2 av en- västliknande bärsele 3 av textilmaterial, plast eller liknande, vilken är avsedd att fastspännas på ryggen av en person, vars rörelser skall registreras. Bärselen 3 uppvisar ett midjebälte 4 och två va- randra korslagda bröstbälten 5. Var och en av bältena uppvisar spännen 6, me- delst vilka bältena kan frigöras och åtsplirinas för anpassning tfll olika storlekar hos infrågavarande person, som fortsättningsvis för enkelhets skull benämnas mätpersonen och betecknas med 7.

Anordningen för rörelseregistrering enligt uppfinningen är särskilt lämpad ' för mätningar av arbetsrörelser hos yrkesarbetande personer, varvid anordningen enligt uppfinningen således medföljer i personens arbetsrörelser och uppfångar information om dessa rörelser, vilken information kan uüsas och utvärderas på ett mycket lättillgängligt sätt, som närmare skall beskrivas nedan. Anordningen bygger i huvudsak på en omvandling av den arbetande personens ryggrörelser till elektriska signaler, som omvandlas till en utvärderbar information. I det i fig. 1 visade exemplet är på utsidan av apparatlådan 1 anbragt en lägesgivare 8 i form av en så kallad goniometer eller en pendelgalvanometer; som uppvisar en i lägesgivaren svängbart lagrad pendel, vars läge relativt lägesgivarens på appa- 7909887-'7 ratlådan 1 fast anbragta del avkännes. Vidare är på apparatlådans 1 utsida an- bragt en strömförsörjningsenhet 9 i form av två seriekopplade 9 V transistorbat- terier. På apparatlådan 1 är vidare anbragt en trepolig strömställare 10 som har tre lägen, vilka närmare skall beskrivas nedan. I apparatlådan 1 är inbyggd för- utom registreringsenheten 11 även en första utläsningsenhet 26. Dessa enheters uppbyggnad framgår av fig. 2. Utöver de i apparatlådan 1 inbyggda enheter- na 11, 26 ingår i anordningen även en andra utläsníngsenhet 12, som är anslut- bar till den första utläsningsenheten 26 för utläsning av i registreringsenheten 11 lagrad information om rörelsemönstret. Även den andra åutläsningsenhetens 12 principiella uppbyggnad framgår av fíg. 2. Denna utgör således med fördel en separat enhet till vilken kan höra ett flertal av de övriga i anordningen ingåen- de enheterna. Den separata utläsningsenheten 12 kan exempelvis utgöras av en på marknaden tillgänglig utrustning. Ett exempel på en sådan enhet är av fab- rikatet Elektroline AB, Stockholm, modell nr. EN 506A.

I det i fig. 2 visade exemplet utgöres lägesgivaren 8 av en analog vin- kelgivare med ett mätområde på 90°, som exempelvis är ställd så att den enligt gängse ortopedisk vinkelmätningsnomenlclatur mäter från 9° bakåt till 81° framåt, dvs från -9° till +81°. På vinkelgivarens utgång 13 uppträder en givarsignal, som exempelvis utgöres av en spänning, som är proportionell mot lägesgivarens 8 vinkelläge relativt ett fast jordbundet koordinatsystem och exempelvis relativt ett tvärs mätpersonens huvudsakliga ryggrörelseriktning ställt vertikalplan. I det visade exemplet avses således enbart böjningsrörelse i ett vinkelrätt mot nämnda vertikalplan stående vertikalplan. Via strömställaren 10 är lägesgivaren 8 ansluten till en nivåavkännare 14. Denna är indelad i ett antal, i det visade exemplet fem lika stora delintervall, i vilka 90°-intervallet är indelat. Var och en av dessa delintervall motsvaras av fem utgångar A, B, C, D, E från en ko- domvandlare 15, som är ansluten till fyra utgångar a, b, c, d från nivåavkän- naren 14. En utsignal uppträder således på den av de fem utgångarna A, B, C, D, E som motsvarar det delintervall, i vilket lägesgivaren befinner sig i ett visst ögonblick. Från nivåavkännaren 14 avges på utgångarna a, b, c, d signaler när de olika intervallgränserna passeras i ena riktningen.

Utgångarna a, b, c, d är via ett lågpassfilter 16 fór varje utgång anslut- na till var sitt pulsregister 17 för gränspassage. För varje intervallgräns finns således ett pulsregister 17 och det uppkommer således en puls för varje gräns- passage i ena riktningen, dvs exempelvis vid övergång från ett delintervall till ett annat men ej vid återgång från sistnämnda delintervall, dvs vid gränspassage i motsatt riktning. Var och en av pulsregistren är inrättade att räkna antalet pulser, som uppträder på tillhörande utgång, dvs antalet gränspassage i ena riktningen. Lågpassfiltren 16 tjänar såsom störfilter för pulsregistren som är ?9Ö9§¿'f¿7 känsliga i det avseendet. Var och en av utgångar-na A, B, C, D, E från kodom- vandlaren 15 leder till ena ingången 18 till en för varje utgång inrättad OCH- krets 19. I det visade exemplet är således fem OCH-kretsar 19 inrättade. Till den .andra ingången 2D fill varje OCH-krets 19 är via nämnda trepoliga strömstäl- lare 10 ansluten en klockpulsgenerator 21, vilken är inrättad att på sin utgång 22 avge klockpulser, som utnyttjas som tidsinformation. Klockpulsgeneratorn 21 alstrar exempelvis tio pulser i sekunden, varför tidsupplösningen blir en tiondels sekund. Valet av upplösning är en kompromiss mellan total registreringstid och kortaste tid i ett intervall. Utgången 23 från var och en av OCH-kretsarna 19 är via ett lågpassfilter 24' ansluten till ett tidsregister 25, dvs att i det visade exemplet fem tidsregister är inrättade och närmare bestämt ett tidregister för varje utgång A, B, C, D, E, dvs varje delintervall. En signal uppträder som ovan nämnts på den utgång A, B, C, D, E som motsvaras av det vinkelintervall, i vilket lägesgivaren 8 befinner sig i. Denna signal matas således till ena in- gången 18 till tillhörande OCH-krets, varigenom denna öppnas och klockpulserna från lclockpulsgeneratorn 21 grindas in via tillhörande lågpassfilter 24 till tillhö- rande tídregister 25, som räknar antalet inkommande pulser och således mäter den tid, under vilken lägesgivaren 8 befinner sig i ett visst intervall. Tidsregist- ren är ömsesidigt uteslutande, så att när ett tidsregister räknar upp kan ej något av de övriga tidsregistren räkna. Den totala registreringstiden kan erhål- las såsom summan av pulserna i alla tidsregistren. För såväl pulsregistren 17 som tidsregistren 25 kan användas en och samma typ av digitala register, i vilka informationen exempelvis kan lagras i 20 bitar, vilket räcker för 10 miljoner pul- ser. Digital teknik utnyttjas för övrigt genomgående i anordningen enligt uppfin- ningen med undantag av lägesgivaren 8 och således den till nivåavkännaren 14 inkommande givarsignalen. Exempelvis väljes digitala kretsar av så kallad CMOS- typ, vilka är mycket strömsnåla.

I pulsregistren 17 och tidsregistren 25 inlagras således information om dels antalet gränspassage mellan de olika delintervallen och dels den tid under vilken lägesgivaren befinner sig ett visst delintervall. För utläsning' av denna information finnes således förutom den utläsningsenheten som är inrättad att an- slutas üll signalbehandlingsenheten 11 vid utläsningstillfället, den andra utläs- ningsenheten 26. Denna är försedd med en tryckknapp 27, som är ansluten till en dekadräknare 28, vilken är inrättad att intaga tio lägen och framstegas mellan dessa lägen medelst tryckknappen. Tryckknappen 27 är även inrättad att anslu- tas till den separata utläsningsenheten 12 och närmare bestämt till en 'i denna belägen oscillator 29 via en fórdröjningsledning 30. Fördröjningsledningen 30 är avsedd att hindra att störningar inkommer till den andra utläsningsenheten 12.

Tryckknappen 27 är nämligen via denna fórdröjningsledning 30 ansluten till en veoessv-vi startingäng 31 till oscillatorn 29, varför eventuella störningar elimineras genom en fördröjd igångsättning av oscillatorn efter aktivering' medelst tryckknappen.

Dekadräknaren 28 är med sina utgångar 32 ansluten till en avkodare 33, vilken är inrättad att mottaga pulser från oscíllatorns 29 utgång 34. Avkodaren 33 är ansluten till var och en av pubregistren 17 och tidsregistren 25 och närmare bestämt till ingångar, betecknade lll-RQ. Utgångar 01-09 är anslutna till en överflödningsmätare 35 i form av en kodomvandlare, vars utgång 36 är ansluten till en stoppingång 37 till oscillatorn 29 i den separata utläsningsenheten 12. I denna ingår även ett register 38 och en siffertablå 39, som är inrättad att avge sifferinformation i beroende av antalet från oscillatorn 29 på dess utgång 40 av- givna pulser.

Utläsningen tlllgär på så sätt att såväl pulsregistren 17 som tidsregist- ren 25 fylls till maximal kapacitet, varvid man får en särskild överflödningspuls, som utnyttjas för att stoppa utläsningsenhetens 12 oscillator 29. Dess frekvens är exempelvis 120 kHz, vilket medför att det tar cirka tio sekunder att fylla ett register, som är nästan tomt. Genom att subtrahera de antal pulser som åtgår för att ett register får den totala kapaciteten från denna totala kapacitet får man reda på antalet pulser som varje register räknat in under mätningen. Medelst tryckknappen 27 väljas således de olika lägena för dekadräknaren 28, av vilka ett läge, exempelvis nollläget ger utläsnirigen full registerkapacitet, medan fyra lägen ger utläsning av var och en av den fyra pulsregistren 17, medan övriga fem lägen ger utläsning av var och en av de fem tidsregistren 25. Medelst tryck- _ knappen 27 och dekadräknaren 28 väljer således ut det pulsregister 17 eller tids- register 25, som fylles medelst pulser från oscillatorn 29 från dess utgång 34, till dess att det aktuella registret fylles, varvid en överflödnirngspuls avges från det fyllda registrets utgång 01-09 till tillhörande ingång vid överflödniiigsmäta- ren 35, som vid fyllt register således avger en signal till oscillatorns 29 stopp- ingång 37, varvid oscillatorn stoppas och den medelst tryckknappen 27 startade uppräkningen i siffertablån 39 avbrytes. Det härvid presenterade siffervärdet noteras, varefter ny utläsning sker från ett annat register, som väljes medelst intryckníng av tryckknappen 27. Varje gång man gör en utläsning nollställs registren automatiskt. Med 41 betecknas en jordledning, som via en kontakt 42 är anslutbar till den separata avläsningsenhetens 12 jordanslutning.

En registrering av ryggrörelserna och närmare bestämt böjningsrörelserna hos en person, exempelvis dennes ryggrörelse vid en arbetsplats, tillgår på föl- jande sätt. Personen spänner på sig bärselen 3 med den fast sittande apparat- lådan 1, varvid denna och den på apparatlådan fast anbragta lägesgivaren 8 stän- g digt medföljer i ryggens böjníngsrörelser och således uppmäter och registrerar ryggkotpelarens olika rörelser, närmare bestämt i riktning framåt och bakåt. vaosaai-1 Detta åstadkommes således genom att information under en viss mätperiod upp- lagras avseende antalet ryggböjningar till vissa förutbestämda vinkelintervall och varaktigheten hos dessa rygghöjningar. Detta åstadkommas således genom att pulsregistren 17 rälmar upp antalet gånger de olilta vinkelíntervallen passeras i ena xiktnirxgen, medan tidsregistren 25 mäter den tid, under vilken lägesgiva- ren 8 befinner sig i var och en av dessa viiikelintervall. Vid lyftarbeten kombi- neras lämpligen dessa mätningar med en fristående registrering av den belast- ning, fór vilken ryggen utsättas, vilket enklast sker genom registrering av vik- ten hos de föremål som lyftes. När mätperioden är avslutad, avstänges anord- ningen medelst strömställaren 10 eller om utläsning' omedelbart ska ske omställes strömställaren till sitt mellanläge, dvs "standby-läge". I detta läge är matnings- spänning inkopplad till de olika kretsarna, medan lägesgivaren 8 är frånkopplad så att nivåavkännaren 14 ej avkäziner någon givarsignal. Utläsningen sker, såsom ovan. antytts genom att den separata utläsningenheten 12 anslutes till den första utläsningsenheten 26 i apparatlådan, varefter utläsningen sker på det ovan beskrivna sättet, så att informationen i var och en av pulsregistren 17 och tids- registren 25 överfóres till siffertablån 39, som avläses och mätresultatet noteras.

Som ovan antytts kan den exakta registreringstiden erhållas medelst styrning av dekadrälmaren 28 med tryckknappen 27, varvid erhålles summan av den i tids- registren 25 registerade tiden. Utläsningen kan även ske genom yttre styrning, varvid en särskild, exempelvis en mikrodatoriserad enhet anslutes till en anslut- ning 42 för att lagra den utlästa informationen och dessutom få den utskriven i klartext på papper när man så önskar medelst ett tryckverk. Härigenom kan så- ledes i tabellfom erhållas en information, som är väl avpassad fór en direkt ut- värdering. Exempel på sådan information är: Under registeringstiden har företa- gits femtonáryggböjningar i en vinkel upp till 15°, tjugo ryggböjningar i en vin- kel' upp till 15°-30°, tio ryggböjningar i vinkeln 30°-45°. Av ryggböjningarnai den första gruppen har två haft varaktigheten 15 sekunder, tre ryggböjningar har haft varaktigheten 20 sekunder osv.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna och på ritningarna vi- sade utföringsexempel utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Exempelvis är det tänkbart att andra kroppsrörelser än ryggböjningar kan mätas.

Det är vidare tänkbart att höjningar avkännes ej endast i ett plan utan även i andra plan, såsom sidoböjningar, varvid erfordras en mer sammansatt lägesgivare eller flera lägesglvare och, ett motsvarande flerfaldigande av vissa av de ingående kretsarna. Det är även tåitilcbart att andra givare än lägesgivare kan utnyttjas, såsom accelerationsgivare eller givare för avkännirig av en rörelses storlek, rikt- ning och/eller hastighet. Gívarsignalen kan ha en med lägesgivarens vinkelläge varierande frekvens i stället fór varierande spänning. Lägesgivaren kan även

Claims (5)

7909887-7 vara inrättad att avkänna vridrörelser till exempel kring en i ryggkotpelarens längdriktning sig sträckande axel. Utläsningsenheterna kan vara integrerade till en enda enhet, som kan vara helt fristäendefrån registreringsenheten eller hop- byggd med denna. I vissa speciella fall är det tänkbart att ett enda intervall finnes, i vilket antalet rörelser mätes. PATENTKRAV

1. Anordning för registrering av rörelser eller lägen hos en kropp (7) eller kroppsdel, innefattande åtminstone en givarenhet (8), som är inrättad att an- bringas vid den för registrering avsedda kroppen eller kroppsdelen och att avge en givarsignal inom ett fórutbestämt mätintervall i beroende av tillhörande kropps eller kroppsdels rörelse och/eller läge, k ä n n e t e c k u a d d ä r a v, att i anordningen ingår en registreringsenhet (11), som är inrättad att indela nämn- da mätintervall i ett antal delintervall och att registrera information dels om anta- let tillfällen, för vilka kroppens eller kroppsdelens rörelse och/eller läge befinner sig inom varje enskilt delintervall och dels om varaktigheten för denna rörelse eller detta läge i varje enskilt delintervall, och åtminstone en utläsningsenhet (12, 26), medelst vilken den registrerade informationen kan utläsas.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att givarenheten (8) utgöres av åtminstone en lägesgivare, vars givarsignal är pro- portionell mot det av lägesgivaren avkända vinkelläget och att i registreringsen- heten (11) ingår dels en avkännarenhet (14), inrättad att bilda en första utsig- nal, indikerande det delintervall i vilket rörelsen eller läget befinner sig i varje särskilt ögonblick, och en andra utsignal för varje övergång från ett delintervall till ett annat delintervall i ena riktningen, dels en enhet, inrättad att bilda infor- mation om varaktigheten hos förstnämnda utsignal, och dels en minnesenhet (17, 25), inrättad att ackumulera information om varaktigheten hos rörelsen eller läget i varje särskilt delintervall och information om antalet övergångar mellan varje särskilt delintervall.

8. Anordningenligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda minnesenhet utgöres av dels ett för varje delintervall inrättat pulsregis- ter (17) och dels ett för varje övergång mellan delintervallen inrättat tidsregis- ter (25).

4. Anordning enligt patentkravß, kännetecknad därav, att* utläsningsenheten (12, 26) är inrättad att fylla pulsregistren (17) och tidsregist- ren (25) ett i sänder till full kapacitet medelst pulser, varvid den ackumulerade informationen i varje register registreras genom att antalet för fyllning erforder- liga pulser räknas och subtraheras från antalet pulser, motsvarande full kapaci- tet, varefter resultatet presenteras. 17909887-7

5. Anordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att i utläsningsenheten (12) ingår en dekadrälmare (28), inrättad att styras mellan sina olika lägen, och en oscillator (29), inrättad att avge pulser för fyllning av pulsregístren (17) och tidsregistren (25), varvid dekadräknaren (28) är inrättad att i beroende av sitt intagna läge mata pulser till ett visst register, som för tillfället skall utläsas.