DE102011055239A1

DE102011055239A1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Form und der mechanischen Eigenschaften einer Fußsohle

Info

Publication number: DE102011055239A1
Application number: DE201110055239
Authority: DE
Inventors: Thomas Reetz; Heiko Tober
Original assignee: T & T Medilogic Medizintechnik GmbH
Current assignee: T & T Medilogic Medizintechnik GmbH
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: DE102011055239B4

Abstract

Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Form und der mechanischen Eigenschaften einer Fußsohle für die Herstellung von individuell an die Fußform und an krankhafte Veränderungen angepassten Schuheinlagen umfasst eine Vielzahl von parallel geführten, die Bohrungen einer perforierten Fußauflageplatte (2) durchgreifenden Messstiften (4). Die Fußauflageplatte bildet eine obere Abdeckung einer Druckkammer (1) mit einem in unterschiedlicher Höhe einstellbaren, auf die Messstifte in Richtung der Fußsohle wirkenden Innendruck. Den Bohrungen ist jeweils eine Messspule (5) zugeordnet, in die ein als verschiebbarer Eisenkern wirkender Abschnitt des jeweiligen Messstiftes (4) eingreift. Die durch die jeweilige Verschiebung der Messstifte bewirkte Änderung der Induktivität der Messspulen (5) ist ein Maß für den Verschiebeweg der Messstifte (4) in Richtung der Fußauflageplatte (2) zur Ermittlung der Fußsohlenform oder bei einem erhöhten Innendruck in Richtung der Fußsohle zur Bestimmung der Nachgiebigkeit des Gewebes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Form und der mechanischen Eigenschaften einer Fußsohle, insbesondere zur Herstellung einer Schuheinlage, die eine Vielzahl von parallel geführten, die Bohrungen einer perforierten Fußauflageplatte durchgreifenden Messstiften umfasst.
Die Funktion einer Schuheinlage beruht auf deren an die jeweilige Fußform des Benutzers individuell angepasster Formgebung zur Abstützung des Fußlängsgewölbes und des Fußquergewölbes. Die biomechanische Wirkung der Einlage wird weiterhin durch auf die Nachgiebigkeit des Fußsohlengewebes abgestimmte Eigenschaften des Einlagenmaterials beeinflusst. Die Nachgiebigkeit der Fußsohle gegenüber einer auf diese ausgeübten Druckwirkung wird in der Regel durch manuelles Abtasten bestimmt. Diese subjektive Methode zur Ermittlung der Nachgiebigkeit ist ungenau und zudem, weil nicht alle Bereiche der Fußsohle erfasst werden, unvollständig. Zur Ermittlung der Form der Fußsohle sind neben der Fußdruckmessung auch Farbabdruckverfahren oder die Anfertigung von Fußabdrücken in einem verformbaren Material sowie Laserabtastung/Scanner bekannt. Gemäß einem noch anderen bekannten Verfahren wird das Fußsohlenreliefs mithilfe einer Vielzahl parallel geführter, sich entsprechend dem Fußsohlenrelief verschiebender Stifte abgetastet, wobei die Form der von den Stirnseiten der Stifte gebildeten Fläche mit dem Fußsohlenprofil übereinstimmt.
Bei einer aus der DE 3885139 T2 bekannten Vorrichtung befindet sich zwischen den durch Reibungskräfte gehaltenen Stiften und der Fußsohle eine unter Wärmeeinwirkung verformbare Folie. Die nach Abkühlung erstarrte Folie entspricht dem Einlagenprofil.
Eine in der DE 596762C beschriebene Vorrichtung zur Wiedergabe der Form der Fußsohle umfasst eine Vielzahl von zwischen zwei perforierten Führungsplatten federnd gelagerten Stiften mit an den unteren Enden angebrachten keilförmigen Schneiden. Beim Herunterdrücken der Stifte mit der Fußsohle greifen die Schneiden in eine Papierfolie und erzeugen unterschiedlich lange Einschnitte als Maß für die Form der Fußsohle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach ausgebildete Vorrichtung zur genauen Wiedergabe der Form der Fußsohle anzugeben, die auch die exakte Erfassung der mechanischen Eigenschaften des Fußsohlengewebes gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Kern der Erfindung besteht in der Anordnung einer an die Fußauflageplatte anschließenden Druckkammer, in der in unterschiedlicher Höhe ein jeweils konstanter, auf die Messstifte in Richtung der Fußsohle wirkenden Innendruck herrscht, so dass die Messstifte vor dem Messvorgang in einer über die Oberfläche der Fußauflageplatte hinausragenden Position gehalten werden und nach dem Ausmessen der Fußsohlenform in heruntergedrücktem Zustand der Messstifte auf diese ein erhöhter Druck zur Bestimmung der Nachgiebigkeit des Fußsohlengewebes aufgebracht werden kann. Den Bohrungen der Fußauflageplatte ist jeweils eine Messspule zugeordnet, in die ein als verschiebbarer Eisenkern wirkender Abschnitt des jeweiligen Messstiftes eingreift. Die durch die aufgrund des Aufsetzens des Fußes oder des erhöhten Druckniveaus veranlasste Verschiebung der Messstifte bewirkt eine Änderung der Induktivität der Messspulen, die ein Maß für den Verschiebeweg der Messstifte zur Fußauflageplatte oder bei einem erhöhten Druck zur Fußsohle hin ist, um so auf einfache Art die Form und anschließend die Nachgiebigkeit der Fußsohle exakt ermitteln zu können und folglich optimal an die Form und krankhafte Veränderungen der Fußsohle angepasste Schuheinlagen fertigen zu können.
In weiterer Ausbildung der Erfindung umfasst die Druckkammer eine an diese angeschlossene Druckluftquelle mit einer Druckmess- und -regelvorrichtung zur Aufrechterhaltung eines in unterschiedlicher Höhe konstanten Druckniveaus. Ein Spannungsmesssystem erfasst die an den Messspulen erzeugten Spannungssignale. Die Druckmess- und -regelvorrichtung und das Spannungsmesssystem sind mit einem Computer zur Auswertung der Signale bei dem jeweils aufgebrachten Druckniveau verbunden.
In Ausgestaltung der Erfindung sind die Messspulen in die Bohrungen der Fußauflageplatte integriert oder schließen fluchtend an diese an. Die Messspulen umfassen vorzugsweise als Halbbrücke verbundene erste und zweite Spulen, in die der von dem jeweiligen Messstift gebildete Eisenkern eintaucht.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung umfassen die Messstifte einen aus Kunststoff bestehenden oberen und unteren Abschnitt und einen im Bereich der Messspule positionierten, den Eisenkern bildenden mittleren Abschnitt.
Ein an den Messstiften vorgesehener oberer und unterer Anschlag dient zur Begrenzung der Längsbewegung der Messstifte, so dass diese nicht in die Druckkammer fallen oder bei hohem Druckniveau aus den Bohrungen herausgestoßen werden können. Die oberen Anschläge dienen gleichzeitig als Luftverteiler oder -verwirbeler für aus der Druckkammer über die Bohrungen austretende Leckageluft.
Die Messstifte sind mit einer Spielpassung in den Bohrungen geführt, so dass die Druckluftleckage und der nachzuregelnde Druckverlust in der Druckkammer gering sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erfassen des Fußsohlenreliefs und der Nachgiebigkeit des Fußsohlengewebes;
2 eine vergrößerte Darstellung eines einzelnen Wegmessorgans zum Erfassen der Form und Nachgiebigkeit der Fußsohle an einer Stelle; und
3 eine Draufsicht der in 1 gezeigten Vorrichtung zeigt, näher erläutert.
Die Vorrichtung umfasst eine die Abdeckung einer Druckkammer 1 bildende Fußauflageplatte 2 mit einer Vielzahl von in gleichmäßigem Abstand, beispielsweise 5 mm, ausgebildeten Bohrungen 3, in denen jeweils ein Messstift 4 mit Spielpassung geführt ist. An der im Innern der Druckkammer 1 liegenden Innenfläche der Fußauflageplatte 2 sind – fluchtend mit den Bohrungen 3 – an eine Spannungsquelle (nicht dargestellt) angeschlossene Messspulen 5 angebracht, in die jeweils ein als Tauchanker fungierender, aus Eisen (Stahl) bestehender Abschnitt des Messstiftes 3 eingreift.
In der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Messspule 5 eine erste und eine zweite Spule 5a und 5b, die fluchtend zueinander angeordnet und zu einer Halbbrücke zusammengeschlossen sind, um so ein noch besseres Messsignal als mit jeweils nur einer Messspule 5 zu erhalten. Der Messstift 4 umfasst einen oberen und einen unteren, aus Kunststoff bestehenden Abschnitt 4a und 4b sowie einen im Bereich der beiden Spulen 5a, 5b verschiebbaren mittleren Abschnitt 4c, der aus Eisen besteht und als Tauchanker (Eisenkern) fungiert. An den beiden freien Enden des Messstiftes 4 befindet sich jeweils ein äußerer und ein innerer Anschlag 6, 7, um die Bewegung des Messstiftes 4 in beiden Längsrichtungen zu begrenzen.
Die Druckkammer 1 ist an eine Druckluftquelle 8 angeschlossen. In der Druckkammer 1 wird mithilfe einer Druckmess- und -regelvorrichtung 9 und einer von dieser geregelten Druckluftzufuhr von der Druckluftquelle 8 ein gleichbleibender, aber für den jeweiligen Messvorgang in der Höhe einstellbarer Luftdruck erzeugt. Ein der Vorrichtung zugeordneter Computer 10 ist zum einen über einen Analog-Digital-Wandler 11 und ein Spannungsmesssystem 12 an die Messspulen 5 (bzw. die Spulen 5a, 5b) angeschlossen und zum anderen über die Druckmess- und -regelvorrichtung 9 mit der Druckkammer 1 und der Druckluftquelle 8 verbunden.
Zum Ausmessen eines Fußes mit dem Ziel einer hinsichtlich der Form und der Materialeigenschaften optimal ausgebildeten Schuheinlage wird der Fuß des betreffenden Patienten auf die Fußauflageplatte 2 gestellt, aus deren Bohrungen 3 zuvor die Messstifte 4 unter der Wirkung eines in der Druckkammer 1 durch eine geregelte Druckluftzufuhr von der Druckluftquelle 8 herrschenden Luftdrucks auf eine durch den Anschlag 7 begrenzte Höhe ausgefahren wurden. Der Druck in der Druckluftkammer 1 ist für einen ersten Messvorgang zur Erfassung der Form der Fußsohle so eingestellt, dass die Messstifte 4 gerade in der oberen Position gehalten werden und nicht selbständig nach unten absinken. Ein geringer Teil der zugeführten Druckluft kann über den zwischen dem Messstift und der Bohrung aufgrund der Spielpassung vorhandenen geringen Spalt entweichen, so dass die Druckluftzufuhr während des Messvorgangs laufend nachgeregelt werden muss.
Beim Aufsetzen des Fußes bzw. der Füße auf die Fußauflageplatte (in einer stehenden oder sitzenden Position des Patienten) werden die von der Fußsohle erfassten Messstifte nach unten (in die Bohrung 3) gedrückt, und zwar jeweils in einem der Form der Fußsohle entsprechenden Weg. Die obere Stirnfläche der Messstifte bzw. der pilzförmigen Anschläge 6 entspricht somit der Negativform der Fußsohle. Entsprechend der Verschiebung der Messstifte bzw. Tauchanker (mittlerer Abschnitt 4c) im Bereich der Messspule 5 bzw. der Spulen 5a, 5b verändert sich die Induktivität und die entsprechende, von einem Spannungsmesssystem 12 erfasste Spannung U wird als Maß für den zurückgelegten Weg der Messstifte gemessen und in dem Analog-Digital-Wandler 11 in einen digitalen Wert umgewandelt, um in dem Computer 10 ein erstes Relief der Schuheinlage zu errechnen.
In einem weiteren Messschritt zur optimalen Anpassung der Schuheinlage hinsichtlich der Form und eines örtlich definierten Materialeinsatzes an die auf ein bestimmtes Krankheitsbild hinweisenden Eigenschaften des Fußsohlengewebes wird in der Druckkammer 1 ein erhöhter Luftdruck erzeugt, um die Messstifte 4 mit erhöhter Kraft in Richtung der Fußsohle und in Abhängigkeit von dem in der Druckkammer eingestellten Innendruck mehr oder weniger stark in das Gewebe zu drücken. Die dabei erzielte Verschiebung der Messstifte aufgrund der Weichheit des Gewebes wird anhand der erneuten Änderung der Induktivität der Messspulen 5 und der gemessenen Spannung errechnet und stellt ein Maß für die Nachgiebigkeit des Fußsohlengewebes als Indiz für bestimmte krankhafte Veränderungen dar, an die die Schuheinlage in Form und Materialeigenschaften angepasst werden soll. Die Erfassung der Nachgiebigkeitsverteilung kann bei einem noch höheren Druckniveau in der Druckkammer 1 wiederholt werden.
Während der Messvorgänge zur Bestimmung des Fußsohlenprofils und der Gewebenachgiebigkeit strömt über den in der Bohrung verbleibenden Luftspalt ein geringes Luftvolumen aus der Druckkammer 1 nach außen. Die Druckluftzufuhr in die Druckkammern wird daher ständig nachgeregelt, um den für die jeweilige Messung vorgesehenen Druck in der Druckkammer konstant zu halten. Der während des Messvorgangs in Richtung des Patienten abströmende Luftstrom wird an den oberen Anschlägen 6 der Messstifte verwirbelt und seitlich verteilt, so dass der Fuß des Patienten allenfalls von einem leichten Luftstrom umspült wird.
Bezugszeichenliste

1: Druckkammer
2: Fußauflageplatte
3: Bohrungen in 2
4: Messstifte
4a: oberer Abschnitt von 4 (Kunststoff)
4b: unterer Abschnitt von 4 (Kunststoff)
4c: mittlerer Abschnitt von 4 (Tauchanker/Eisenkern)
5: Messspulen (Halbbrücke aus zwei Spulen 5a, 5b)
5a: erste Spule
5b: zweite Spule
6: äußerer (oberer) Anschlag von 4
7: innerer (unterer) Anschlag von 4
8: Druckluftquelle
9: Druckmess- und -regelvorrichtung
10: Computer
11: Analog-Digital-Wandler
12: Spannungsmesssystem

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

DE 3885139 T2 [0003]
DE 596762 C [0004]

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung der Form und der mechanischen Eigenschaften einer Fußsohle, insbesondere zur Herstellung einer Schuheinlage, die eine Vielzahl von parallel geführten, die Bohrungen (3) einer perforierten Fußauflageplatte (2) durchgreifenden Messstiften (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußauflageplatte (2) eine obere Abdeckung einer Druckkammer (1) mit einem in unterschiedlicher Höhe einstellbaren, auf die Messstifte in Richtung der Fußsohle wirkenden Innendruck bildet, wobei den Bohrungen (3) jeweils eine Messspule (5) zugeordnet ist, in die ein als verschiebbarer Eisenkern wirkender Abschnitt des jeweiligen Messstiftes (4) eingreift, dessen durch die Verschiebung bewirkte Änderung der Induktivität der Messspule (5) ein Maß für den Verschiebeweg der Messstifte (4) in Richtung der Fußauflageplatte (2) zur Ermittlung der Fußsohlenform oder bei einem erhöhten Innendruck in Richtung der Fußsohle zur Bestimmung der Nachgiebigkeit des Gewebes ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an die Druckkammer angeschlossene Druckluftquelle (8) und eine Druckmess- und -regelvorrichtung (9) zur Aufrechterhaltung eines in unterschiedlicher Höhe konstanten Druckniveaus sowie ein Spannungsmesssystem (12) zum Erfassen der an den Messspulen (5) erzeugten Signale, wobei die Druckmess- und -regelvorrichtung (9) und das Spannungsmesssystem (12) mit einem Computer (10) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspulen (5) in die Bohrungen (3) der Fußauflageplatte (2) integriert sind oder fluchtend an diese anschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspulen (4) als Halbbrücke verbundene erste und zweite Spulen (5a, 5b) umfasst, in die der von dem jeweiligen Messstift (4) gebildete Eisenkern eintaucht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstifte (4) einen aus Kunststoff bestehenden oberen und unteren Abschnitt (4a, 4b) und einen im Bereich der Messspule (5) positionierten, den Eisenkern bildenden mittleren Abschnitt (4c) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Messstiften (4) ein oberer und ein unterer Anschlag (6, 7) zur Begrenzung der Längsbewegung der Messstifte (4) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstifte (4) in der Fußauflageplatte (2) zur Minimierung der Druckluftleckage in einer Spielpassung geführt sind, wobei der obere Anschlag (6) gleichzeitig als Verteiler für die aus der Druckkammer (1) austretende Leckageluft dient.