專利名稱：適用于磁共振設(shè)備中的測(cè)力計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)力計(jì)以及用于操作測(cè)力計(jì)的方法，所述測(cè)力計(jì)尤其適用于在磁 共振(MR)設(shè)備中檢查測(cè)試人員或患者。尤其地，在醫(yī)療診斷和運(yùn)動(dòng)科學(xué)的領(lǐng)域中需要執(zhí)行 所述檢查。
背景技術(shù)：
鍛煉不同肌肉群是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和心血管醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中用于檢查肌肉機(jī)能經(jīng)常使用的 方法。被稱作31P-MRS方法(磷-31核磁共振波譜法)的是適合的檢查方法，在該方法中， 在磁共振設(shè)備中局部地測(cè)量受刺激肌肉中的血流量。因此，可量化地測(cè)量肌肉中的能量代 謝物(諸如磷酸肌酸、無機(jī)磷酸鹽或三磷酸腺苷)。借助于31P-MRS方法，還可以記錄鍛煉 小腿肌肉時(shí)的能量代謝物。最初，當(dāng)鍛煉肌肉至某一程度時(shí)磷酸肌酸減少，直到肌肉中的供 氧升到僅通過氧化代謝就可滿足增加的能量需求這樣的程度。在這種情況中，磷酸肌酸分 解(breakdown)達(dá)到平衡狀態(tài)。如果由于供血血管中的狹窄導(dǎo)致血流量(以及因而導(dǎo)致供 氧)不能增加到滿足需求時(shí)，磷酸肌酸會(huì)逐漸減少。由于許多部件必須用非鐵磁金屬和/或木材或塑料材料制造以使裝置可以以無 偽差(artefact-free)方式操作且正確地發(fā)揮作用(例如，在磁共振斷層X光攝影裝置 中)，因而測(cè)力計(jì)在強(qiáng)磁場(chǎng)中的使用是有問題的。另外，用于測(cè)量裝置參數(shù)(諸如力和行程 (travel))的傳感器和纜線必須被設(shè)置成使它們不會(huì)造成測(cè)量偽差。此外，還必須能設(shè)定預(yù) 定的且可再生的力或測(cè)試人員或患者為在測(cè)力計(jì)中設(shè)定驅(qū)動(dòng)裝置(例如，可為踏板)運(yùn)動(dòng) 而必須要克服的阻力。而且，在測(cè)力計(jì)運(yùn)行時(shí)，如果可在測(cè)量過程中設(shè)定、測(cè)量、或計(jì)算(并 因而調(diào)節(jié))功輸出的話，將是有益。當(dāng)使用測(cè)力計(jì)時(shí)，測(cè)試人員或患者在設(shè)定的頻率下克服 預(yù)定的阻力，其中踏板的偏斜角和摩擦力也起到重要的作用。頻率通常是由節(jié)拍器給出的， 并且力是借助于壓電(Piezo)技術(shù)測(cè)量的。在市場(chǎng)上可購得的在磁場(chǎng)外部操作的測(cè)力計(jì) 中，在運(yùn)行過程中，如果測(cè)試人員未保持頻率或傾斜角時(shí)，借助于適合的電子或機(jī)械裝置通 過反饋控制系統(tǒng)自動(dòng)地重新調(diào)節(jié)力設(shè)定值。僅當(dāng)這種反饋控制系統(tǒng)正常工作時(shí)，使用測(cè)力 計(jì)才有意義。當(dāng)前在市場(chǎng)上可購得的適用在MR設(shè)備中的測(cè)力計(jì)不包括這樣的反饋控制系 統(tǒng)。而且，在市場(chǎng)上可購得的測(cè)力計(jì)中，由于驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦阻力使得測(cè)量結(jié)果 以非線性方式被篡改(falsified)，因而不能可靠地計(jì)算出測(cè)量誤差。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的測(cè)力計(jì)，和/或改進(jìn)的測(cè)力計(jì)裝置，其優(yōu)選 克服了以上所述的缺點(diǎn)。該目的通過本發(fā)明權(quán)利要求中描述的特征得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明提供以下實(shí)施例1. 一種測(cè)力計(jì)，尤其用于在磁共振設(shè)備中檢查測(cè)試人員或患者，所述測(cè)力計(jì)包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，基本可移動(dòng)地設(shè)置；至少一個(gè)氣動(dòng)活塞/氣缸陣列，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在活塞或氣缸處以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，并且所述活塞與所述氣缸之間氣動(dòng)地施加的壓力構(gòu)成由所述測(cè)試人員或患者偏移所 述驅(qū)動(dòng)裝置所需的阻力或力，其特征在于，尤其在運(yùn)行過程中，用于設(shè)定所述驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)的所述阻力或力可被控制或調(diào) 節(jié)。2. 一種測(cè)力計(jì)，尤其用于在磁共振設(shè)備中檢查測(cè)試人員或患者，所述測(cè)力計(jì)包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，基本可移動(dòng)地設(shè)置；至少一個(gè)氣動(dòng)活塞/氣缸陣列，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在活塞或氣缸處以實(shí)現(xiàn) 移動(dòng)，并且所述活塞與所述氣缸之間氣動(dòng)地施加的壓力構(gòu)成由所述測(cè)試人員或患者偏移所 述驅(qū)動(dòng)裝置所需的阻力或力，其特征在于，所述活塞和所述氣缸的尺寸被制定為使得至少在運(yùn)行過程中或在它們相對(duì)于彼 此移動(dòng)時(shí)在它們之間形成氣墊。3.根據(jù)實(shí)施例1所述的測(cè)力計(jì)，其中，基于診斷所述測(cè)試人員或患者的過程中來自反饋回路的測(cè)得信號(hào)，自動(dòng)或 電子地調(diào)節(jié)或控制所述阻力或力。4.根據(jù)實(shí)施例1、2或3所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置為踏板或手柄。5.根據(jù)實(shí)施例4所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述測(cè)力計(jì)進(jìn)一步包括用于測(cè)試人員或患 者的腳部、小腿和肩膀的帶固定件。6.根據(jù)實(shí)施例4或5所述的測(cè)力計(jì)，其中，用于所述測(cè)試人員的肩膀的所述帶固定件可被調(diào)節(jié)至所述測(cè)試人員的身長。7.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述活塞/氣缸陣列在所述活塞與所述氣缸(21)之間包括至少0.02mm且 至多0. 05mm的間隙。8.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述測(cè)力計(jì)的所述部件包含非鐵磁性材料。9.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括止擋件，所述止擋件保護(hù)所述活塞免于撞到所述氣缸的 底部上。10.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，通過測(cè)量所述氣缸中的或所述壓縮空氣入口中的空氣壓力來確定待施加到所述驅(qū)動(dòng)裝置的力。11.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，通過所述活塞處的至少一個(gè)應(yīng)變指示器來確定待施加到所述驅(qū)動(dòng)裝置的 力。12.根據(jù)實(shí)施例11所述的測(cè)力計(jì)，其中，在所述應(yīng)變指示器的區(qū)域中所述活塞的直徑小于所述氣缸導(dǎo)向中的。13.根據(jù)實(shí)施例11所述的測(cè)力計(jì)，其中，至少在所述應(yīng)變指示器的區(qū)域中所述活塞(20)是中空的。14.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述活塞的彈性模數(shù)理想地為3，ΟΟΟΝ/mm2。15.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，利用碳彈簧來執(zhí)行所述驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)距離的測(cè)量，所述碳彈簧包括平行 所述氣壓缸而設(shè)置的至少一個(gè)應(yīng)變指示器。16.根據(jù)實(shí)施例15所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述碳彈簧被設(shè)計(jì)成使其在較長彈簧行 程中顯示出彈性常數(shù)，并且所述彈簧在所述范圍內(nèi)操作。17.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述距離是借助于彎曲梁確定 的，所述彎曲梁由于驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)而偏斜。18.根據(jù)實(shí)施例17所述的測(cè)力計(jì)，其中，旋轉(zhuǎn)角輪牢固地附于用作軸線的偏心轉(zhuǎn) 動(dòng)銷，并且所述旋轉(zhuǎn)角輪被設(shè)置得使其由于所述驅(qū)動(dòng)裝置的偏斜而移動(dòng)，進(jìn)而使得所述彎 曲梁(31)偏斜。19.根據(jù)實(shí)施例17或18所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述彎曲梁的一端借助于固定裝置 被牢固地連接并且在與所述固定裝置相距一定距離處偏斜。20.根據(jù)實(shí)施例17、18或19所述的測(cè)力計(jì)，其中，至少一個(gè)應(yīng)變指示器設(shè)置于所述 彎曲梁，從而所述彎曲梁的變形被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。21.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置以位于中央的方 式附于待測(cè)量的測(cè)試人員或患者的身體部位。22.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，通過借助于環(huán)繞所述活塞的適 配器改變附于所述氣缸或所述活塞的且直徑適應(yīng)于所述氣缸中的活塞來改變由所述測(cè)試 人員或患者所施加的力。23.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，對(duì)于健康的測(cè)試人員來說，待 施加于所述驅(qū)動(dòng)裝置的力高達(dá)約600N，而對(duì)于患者來說理想地約為300N。24. 一種測(cè)力計(jì)裝置，包括根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述裝置進(jìn)一步包括壓縮空氣入口以及設(shè)在所述壓縮空氣入口與所述測(cè)力 計(jì)之間的空氣罐。25.根據(jù)實(shí)施例24所述的包括測(cè)力計(jì)的測(cè)力計(jì)裝置，其中，所述空氣罐被設(shè)計(jì)成使得施加于所述活塞/氣缸陣列的空氣壓力可被控制或被調(diào)節(jié)，并且確保當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)裝置偏斜時(shí)不會(huì)由反壓力產(chǎn)生高或短期的載荷峰值。26.根據(jù)實(shí)施例24或25所述的測(cè)力計(jì)裝置，其中，所述裝置進(jìn)一步包括控制裝置，所述控制裝置的傳感器和附隨的包皮電纜被設(shè)置在所述磁共振設(shè)備的檢查室中，并且所述控制裝置的電子控制部位于所述磁共振設(shè) 備的所述檢查室的外部。27.根據(jù)實(shí)施例26所述的測(cè)力計(jì)裝置，其中，所述控制裝置調(diào)節(jié)所述活塞/氣缸陣列處的空氣壓力，進(jìn)而調(diào)節(jié)施加在所 述活塞上的壓力，所述壓力構(gòu)成測(cè)試人員或患者為使得所述驅(qū)動(dòng)裝置偏斜而必須施加的 力。28.根據(jù)實(shí)施例26或27所述的測(cè)力計(jì)裝置，其中，所述控制裝置包括用于控制和/或處理已采集的數(shù)據(jù)的電腦和電腦程序。29. 一種用于操縱測(cè)力計(jì)的方法，具體用于操縱磁共振設(shè)備中的根據(jù)實(shí)施例1、7 或8的測(cè)力計(jì)的方法，包括以下步驟提供至少一個(gè)可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置；提供至少一個(gè)氣動(dòng)活塞/氣缸陣列，其包括將所述驅(qū)動(dòng)裝置布置在所述活塞或所 述氣缸處，并且通過操縱所述驅(qū)動(dòng)裝置并在所述活塞與所述氣缸之間提供氣動(dòng)地施加的壓 力而產(chǎn)生將由所述測(cè)試人員或患者克服的阻力或力，其特征在于，尤其在運(yùn)行過程中，控制或調(diào)節(jié)用于設(shè)定所述驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)的所述阻力或力。30. 一種用于操縱測(cè)力計(jì)的方法，具體用于操縱磁共振設(shè)備中的根據(jù)實(shí)施例2、7 或8的測(cè)力計(jì)的方法，包括以下步驟提供至少一個(gè)可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置；提供至少一個(gè)氣動(dòng)活塞/氣缸陣列，其包括將所述驅(qū)動(dòng)裝置布置于所述活塞或所 述氣缸，并且通過操縱所述驅(qū)動(dòng)裝置并在所述活塞與所述氣缸之間提供氣動(dòng)地施加的壓力而產(chǎn)生將由所述測(cè)試人員或 患者所克服的阻力或力，其特征在于，在運(yùn)行過程中或在所述活塞和所述氣缸相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)在它們之間形成氣墊。31.根據(jù)前述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)、測(cè)力計(jì)裝置和/或方法在醫(yī)療診斷 和運(yùn)動(dòng)科學(xué)中的使用，尤其是用于P NMR方法。本發(fā)明基于以下基本概念提供一種尤其適用于在磁共振設(shè)備中檢查測(cè)試人員或 患者的測(cè)力計(jì)。為了設(shè)定活塞/氣缸的陣列運(yùn)動(dòng)，測(cè)試人員或患者必須在驅(qū)動(dòng)裝置上施加 可預(yù)設(shè)的特定的力。這基本上會(huì)使得活塞和氣缸相對(duì)于彼此移動(dòng)。用以克服活塞/氣缸陣 列所帶來阻力所需的力是可控制或可調(diào)節(jié)的，在驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)中尤為如此。這可通過專 業(yè)人員人工地進(jìn)行或借助于例如來自指令電腦程序的適當(dāng)指令來進(jìn)行，其中，所述指令基 本上基于測(cè)得數(shù)據(jù)的評(píng)估。優(yōu)選地，所述電腦程序也自動(dòng)地控制該操作。優(yōu)選地，力的范圍 由專業(yè)人員人工地改變，之后在相應(yīng)的范圍內(nèi)自動(dòng)地調(diào)節(jié)。由于在本發(fā)明中摩擦損失已最 小化為可忽略的數(shù)值，測(cè)試人員對(duì)功輸出或性能的評(píng)估是非常簡(jiǎn)單的。通過至少在相對(duì)運(yùn) 動(dòng)過程中，在活塞/氣缸陣列中的活塞與氣缸之間提供緩沖墊(優(yōu)選為氣墊)可基本上避 免摩擦損失。檢查測(cè)力計(jì)中使用的所有部件在MR設(shè)備中的適用性，并且測(cè)力計(jì)優(yōu)選由非鐵磁 性材料(諸如塑料或木材)構(gòu)成，而且還僅由不會(huì)在各個(gè)部件上造成金屬磨損的工具對(duì)其進(jìn)行加工。由活塞/氣缸系統(tǒng)的意義上的氣動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生必須被克服的或被施加在驅(qū)動(dòng)裝置 上以將其設(shè)定在運(yùn)動(dòng)中的阻力或力。除壓縮空氣(其為優(yōu)選的)之外，還可使用所有類型 的流體。優(yōu)選地，使用可壓縮的流體。活塞被構(gòu)造成使得窄氣墊形成在活塞與氣缸之間，該 氣墊使得摩擦減小到在功輸出的計(jì)算中可將其忽略不計(jì)的程度。空氣罐設(shè)在壓縮空氣入口 與氣缸之間，以使可在任何時(shí)間(甚至是在測(cè)量過程中)無極地控制和調(diào)節(jié)空氣壓力。電 腦控制的控制系統(tǒng)優(yōu)選用于該用途，在形成法拉第籠的MR設(shè)備的外部操作所述控制系統(tǒng)。 因此，為了不影響測(cè)量結(jié)果，在MR管的內(nèi)部或靠近于MR管不存在電子器件。控制模塊包括 壓力傳感器和壓力調(diào)節(jié)器以及具有合適軟件的電腦。
具體可通過氣缸中的壓力、活塞潛沒到氣缸中的深度以及腳底(plantar)彎曲的 頻率來調(diào)節(jié)訓(xùn)練肌肉的功輸出?；钊麧摏]到氣缸中的實(shí)際深度是測(cè)量得到的，這將在實(shí)施 例的描述中更詳細(xì)地進(jìn)行解釋。頻率是由提供不同頻率的節(jié)拍器給出的，從而測(cè)試人員或 患者在操作測(cè)力計(jì)時(shí)應(yīng)跟隨節(jié)拍器的節(jié)拍。除頻率和空氣壓力以外，活塞潛沒到氣缸中的 深度最好也是無極可變的。合適的程序基于設(shè)定參數(shù)計(jì)算在期望的功輸出(以瓦特或瓦特 數(shù)為單位)下的各種參數(shù)。在作為踏板測(cè)力計(jì)的測(cè)力計(jì)另一優(yōu)選實(shí)施例中，測(cè)試人員或患者優(yōu)選在測(cè)量過程 中面朝上躺下，用兩條帶子將其腳部縛于踏板。而且，在小腿區(qū)域和肩膀處設(shè)置輔助的帶固 定件以避免運(yùn)動(dòng)偽差。上肢的固定件可調(diào)節(jié)為患者的身長，以使得腳底彎曲可分別進(jìn)行到 預(yù)定停止點(diǎn)和膝關(guān)節(jié)的完全伸展。測(cè)量線圈直接放置在待測(cè)量的肌肉或肌肉群下方，優(yōu)選 放置在小腿的肌肉下方。為了使得測(cè)量結(jié)果最佳，將小腿放在測(cè)量線圈的中間以使得小腿 與測(cè)量線圈之間的距離最小。優(yōu)選地，為了使用測(cè)量信號(hào)的位于小腿下方中心處的強(qiáng)度并 因而減少測(cè)量時(shí)間，僅測(cè)量一條小腿。由于不會(huì)有來自于第二條小腿的測(cè)量偽差影響結(jié)果， 因此這是更有利的。測(cè)力計(jì)的另一優(yōu)選實(shí)施例是臂測(cè)力計(jì)，其中，臂測(cè)力計(jì)的機(jī)構(gòu)與踏板測(cè)力計(jì)的機(jī) 構(gòu)相對(duì)應(yīng)。取代腿部肌肉，將待測(cè)量的臂肌肉(例如上臂或前臂肌肉)放在相對(duì)于測(cè)量裝 置的適當(dāng)位置中。在本實(shí)施例中，測(cè)試人員或患者可處于立姿、坐姿或躺姿中。


在下面描述中，將參照附圖基于示例性優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的示意圖；圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的活塞/氣缸陣列的實(shí)施例的示意圖；圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的活塞/氣缸陣列的實(shí)施例的示意性截面圖；以及圖3示出了借助于根據(jù)本發(fā)明裝置的旋轉(zhuǎn)角輪和彎曲梁測(cè)量距離的實(shí)施例的示 意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了用作踏板測(cè)力計(jì)1的測(cè)力計(jì)的優(yōu)選實(shí)施例的示意性透視圖。測(cè)力計(jì)1 的部件包括非鐵磁性材料以允許在MR裝置中使用測(cè)力計(jì)。在底板2上，驅(qū)動(dòng)裝置(在作為 踏板測(cè)力計(jì)的該優(yōu)選實(shí)施例中為踏板3)基本上通過一個(gè)或一對(duì)軸承銷4滑動(dòng)地設(shè)有夾具5，其中夾具5牢固地附于底板2。驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)待測(cè)量的身體部位或待訓(xùn)練的肌肉而改變， 并優(yōu)選被設(shè)計(jì)成當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置偏斜時(shí)使得待測(cè)量或待診斷的肌肉必須已被訓(xùn)練。例如，驅(qū)動(dòng) 裝置可被設(shè)計(jì)成使得基本上所期望的肌肉或肌肉群已通過已知訓(xùn)練方式得以訓(xùn)練，所述已 知訓(xùn)練方式諸如蝶泳、臥推、雙臂屈伸、坐式高拉背訓(xùn)練、腿伸直、大腿后屈運(yùn)動(dòng)、腿內(nèi)收運(yùn) 動(dòng)、舉腿(leg pressing)和/或拉力胸前十字交叉(cable cross) 0因而，驅(qū)動(dòng)裝置的其它 實(shí)施例是例如從重量訓(xùn)練中得知的手柄、環(huán)和其它裝置。優(yōu)選地，待測(cè)量的肌肉基本上靜止 地平放在測(cè)量單元或測(cè)量線圈上。因此例如，在踏板測(cè)力計(jì)的情況中，踏板3從踝關(guān)節(jié)處操 作以便于保持小腿盡可能靜止在測(cè)量線圈的頂部上。驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)選可附于待測(cè)量的測(cè)試人 員或患者身體部位的中心，以使得由設(shè)在測(cè)量線圈固定器6中的測(cè)量線圈提供的結(jié)果盡可 能地準(zhǔn)確(concise)。氣動(dòng)活塞/氣缸陣列7設(shè)在驅(qū)動(dòng)裝置(諸如踏板3)與底板2上的夾 具之間，以使得當(dāng)測(cè)試人員或患者偏移驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，活塞20相對(duì)于氣缸21移動(dòng)?；钊?氣 缸陣列7的氣動(dòng)施加的壓力構(gòu)成了測(cè)試人員或患者操縱踏板3時(shí)的阻力或力。踏板3優(yōu)選 包括止擋件，用于保護(hù)活塞20免于撞到氣缸21的底部上。因此，可避免對(duì)于活塞/氣缸陣 列7的損壞。在用作臂測(cè)力計(jì)的根據(jù)本發(fā)明測(cè)力計(jì)的另一優(yōu)選實(shí)施例中，利用待測(cè)量的臂的肌 肉來操作測(cè)力計(jì)。待測(cè)量的肌肉以與結(jié)合踏板測(cè)力計(jì)所述的方式相似的方式被定位。
活塞/氣缸陣列7的氣動(dòng)施加的壓力是從連接于氣缸21的壓縮空氣入口供應(yīng)的。 優(yōu)選地，空氣罐8被設(shè)在測(cè)力計(jì)1與壓縮空氣入口之間。空氣罐8被設(shè)計(jì)成使得在活塞/ 氣缸陣列7處施加的空氣壓力可通過控制裝置(下面將更詳細(xì)地進(jìn)行描述)被控制或被調(diào) 節(jié)，并且還確保當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置(例如，踏板3)偏斜時(shí)不會(huì)由反壓力產(chǎn)生高或短期載荷峰值。待 施加的力在50N至900N的范圍內(nèi)、或在1OON至800N的范圍內(nèi)、或在200N至700N的范圍 內(nèi)、或在300N至600N的范圍內(nèi)，并且對(duì)于健康的測(cè)試人員來說優(yōu)選約為600N，而對(duì)于有問 題的身體部位的移動(dòng)受限制的患者來說優(yōu)選約為300N。測(cè)力計(jì)1優(yōu)選包括控制裝置，其傳感器和附隨的包皮電纜可被設(shè)置在磁共振設(shè)備 的檢查室中?？刂蒲b置的電子控制部位于磁共振設(shè)備的檢查室的外部。控制裝置調(diào)節(jié)活塞 /氣缸陣列7處的空氣壓力，進(jìn)而調(diào)節(jié)施加在活塞20上的壓力，該壓力構(gòu)成測(cè)試人員或患者 為使驅(qū)動(dòng)裝置(例如，踏板3)偏斜所需施加的力。該控制裝置優(yōu)選包括用于控制和/或處 理已采集數(shù)據(jù)的電腦和電腦程序。由設(shè)在活塞20處的一個(gè)或幾個(gè)傳感器執(zhí)行待施加在驅(qū)動(dòng)裝置的力的測(cè)定，所述 傳感器將機(jī)械變形轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或電阻改變。優(yōu)選地，應(yīng)變指示器23用于該用途。在應(yīng)變 指示器的區(qū)域中，活塞/氣缸陣列7的活塞20的直徑小于氣缸導(dǎo)向中的。而且，至少在應(yīng) 變指示器的區(qū)域中，活塞20可為中空的。在優(yōu)選實(shí)施例中，活塞20的彈性模數(shù)理想地為 3，OOON/mm2。尤其是在運(yùn)行期間，將驅(qū)動(dòng)裝置或踏板3設(shè)定為運(yùn)動(dòng)所需的阻力或力可被控制或 調(diào)節(jié)。阻力或力可基于測(cè)試人員或患者的診斷過程中測(cè)得的信號(hào)被自動(dòng)或電地調(diào)節(jié)或例如 被人工地控制。此外，活塞20和氣缸21的尺寸被制定為至少在運(yùn)行過程中或在它們相對(duì) 于彼此移動(dòng)時(shí)在它們之間形成氣墊。由于該氣墊的存在，使得摩擦阻力變?yōu)榭珊雎圆挥?jì)的， 因此測(cè)定值相當(dāng)程度地更為精確?；钊?氣缸陣列7在活塞20與氣缸21之間包括0. 02mm 至0. 05mm之間的間隙、或0. 03mm至0. 05mm之間的間隙、或0. 02mm至0. 04mm之間的間隙、或0. 03mm至0. 04mm之間的間隙，優(yōu)選地，該間隙大約為0. 035mm。 此外，在作為踏板測(cè)力計(jì)的優(yōu)選實(shí)施例中，提供了固定件，諸如用于測(cè)試人員的 腳、小腿和肩膀的帶固定件，所述固定件也可被調(diào)節(jié)至測(cè)試人員或患者的身長。在作為臂測(cè)力計(jì)的另一優(yōu)選實(shí)施例中，提供了相應(yīng)的固定件，例如，所述固定件用 于測(cè)試人員或患者的手或前臂。為了測(cè)量驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)距離，包括至少一個(gè)應(yīng)變指示器的碳彈簧(carbon spring)平行于氣壓缸21而設(shè)置。因此，關(guān)于驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)(例如，踩踏運(yùn)動(dòng))的結(jié)論可 以是其為應(yīng)變指示器的輸出信號(hào)的函數(shù)。碳彈簧被設(shè)計(jì)成使其在較長彈簧行程中顯示出彈 性常數(shù)，并且彈簧在該彈簧行程的范圍內(nèi)操作。圖2a示出了活塞/氣缸陣列7的示意圖，并且圖2b示出了該活塞/氣缸陣列7 的截面圖。優(yōu)選地根據(jù)經(jīng)受檢查的是患者還是測(cè)試人員，可借助于適配器22在上述范圍內(nèi) 改變由測(cè)試人員或患者施加的力的范圍。所述改變是通過使用環(huán)繞活塞20的適配器22將 直徑適應(yīng)于氣缸中的活塞牢固地附于氣缸21或活塞20而執(zhí)行的。優(yōu)選地，適配器22被旋 擰于所述部位。圖3示出了借助于旋轉(zhuǎn)角輪32和彎曲梁31測(cè)量距離。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置偏斜時(shí)，彎曲 梁31偏斜并且驅(qū)動(dòng)裝置行進(jìn)的距離被確定。為此目的，旋轉(zhuǎn)角輪32附于用作軸線的偏心 轉(zhuǎn)動(dòng)銷34，并且旋轉(zhuǎn)角輪32由于驅(qū)動(dòng)裝置(例如，踏板3)的偏斜而移動(dòng)，進(jìn)而使得彎曲梁 31偏斜。這樣，一端牢固地附于固定裝置30的彎曲梁31偏斜。至少一個(gè)應(yīng)變指示器33被 設(shè)在彎曲梁31處，從而將彎曲梁31的變形轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。本發(fā)明還包括組合了以上所述不同實(shí)施例的特征的實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種測(cè)力計(jì)，尤其用于在磁共振設(shè)備中檢查測(cè)試人員或患者，所述測(cè)力計(jì)包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，基本可移動(dòng)地設(shè)置；至少一個(gè)氣動(dòng)活塞/氣缸陣列(7)，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在活塞(20)或氣缸(21)處以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，并且所述活塞(20)與所述氣缸(21)之間氣動(dòng)地施加的壓力構(gòu)成由所述測(cè)試人員或患者偏移所述驅(qū)動(dòng)裝置所需的阻力或力，其特征在于，所述活塞(20)和所述氣缸(21)的尺寸被制定為使得至少在運(yùn)行過程中或在它們相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)在它們之間形成氣墊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置為踏板(3)或手柄。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述測(cè)力計(jì)進(jìn)一步包括用于測(cè)試人員或患者 的腳部、小腿和肩膀的帶固定件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的測(cè)力計(jì)，其中，用于所述測(cè)試人員的肩膀的所述帶固定件可被調(diào)節(jié)至所述測(cè)試人員的身長。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述活塞/氣缸陣列(7)在所述活塞(20)與所述氣缸(21)之間包括至少0. 02mm 且至多0. 05mm的間隙。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述測(cè)力計(jì)的所述部件包含非鐵磁性材料。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括止擋件，所述止擋件保護(hù)所述活塞(20)免于撞到所述氣缸 (21)的底部上。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，通過測(cè)量所述氣缸(21)中的或所述壓縮空氣入口中的空氣壓力來確定待施加 到所述驅(qū)動(dòng)裝置的力。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，通過所述活塞處的至少一個(gè)應(yīng)變指示器來確定待施加到所述驅(qū)動(dòng)裝置的力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)力計(jì)，其中，在所述應(yīng)變指示器的區(qū)域中所述活塞的直徑小于所述氣缸導(dǎo)向中的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)力計(jì)，其中，至少在所述應(yīng)變指示器的區(qū)域中所述活塞(20)是中空的。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述活塞(20)的彈性模數(shù)理想地為3，000N/mm2。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，利用碳彈簧來執(zhí)行所述驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)距離的測(cè)量，所述碳彈簧包括平行所述 氣壓缸而設(shè)置的至少一個(gè)應(yīng)變指示器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述碳彈簧被設(shè)計(jì)成使其在較長彈簧行程 中顯示出彈性常數(shù)，并且所述彈簧在所述范圍內(nèi)操作。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述距離是借助于彎曲梁(31)確定的，所述彎曲梁由于驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)而偏斜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的測(cè)力計(jì)，其中，旋轉(zhuǎn)角輪(32)牢固地附于用作軸線的偏心 轉(zhuǎn)動(dòng)銷(34)，并且所述旋轉(zhuǎn)角輪被設(shè)置得使其由于所述驅(qū)動(dòng)裝置的偏斜而移動(dòng)，進(jìn)而使得 所述彎曲梁(31)偏斜。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述彎曲梁(31)的一端借助于固定裝 置(30)被牢固地連接并且在與所述固定裝置相距一定距離處偏斜。
18.根據(jù)權(quán)利要求15、16或17所述的測(cè)力計(jì)，其中，至少一個(gè)應(yīng)變指示器(33)設(shè)置于 所述彎曲梁(31)，從而所述彎曲梁(31)的變形被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置以位于中央的方式 附于待測(cè)量的測(cè)試人員或患者的身體部位。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，通過借助于環(huán)繞所述活塞(20) 的適配器(23)改變附于所述氣缸(21)或所述活塞(20)的且直徑適應(yīng)于所述氣缸(21)中 的活塞來改變由所述測(cè)試人員或患者所施加的力。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，對(duì)于健康的測(cè)試人員來說，待施 加于所述驅(qū)動(dòng)裝置的力高達(dá)約600N，而對(duì)于患者來說理想地約為300N。
22.一種測(cè)力計(jì)裝置，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)，其中，所述裝置進(jìn)一步包括壓縮空氣入口以及設(shè)在所述壓縮空氣入口與所述測(cè)力計(jì)之 間的空氣罐(8)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的包括測(cè)力計(jì)的測(cè)力計(jì)裝置，其中，所述空氣罐(8)被設(shè)計(jì)成使得施加于所述活塞/氣缸陣列(7)的空氣壓力可被 控制或被調(diào)節(jié)，并且確保當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)裝置偏斜時(shí)不會(huì)由反壓力產(chǎn)生高或短期的載荷峰值。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的測(cè)力計(jì)裝置，其中，所述裝置進(jìn)一步包括控制裝置，所述控制裝置的傳感器和附隨的包皮電纜被設(shè) 置在所述磁共振設(shè)備的檢查室中，并且所述控制裝置的電子控制部位于所述磁共振設(shè)備的 所述檢查室的外部。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的測(cè)力計(jì)裝置，其中，所述控制裝置調(diào)節(jié)所述活塞/氣缸陣列(7)處的空氣壓力，進(jìn)而調(diào)節(jié)施加在所述 活塞(20)上的壓力，所述壓力構(gòu)成測(cè)試人員或患者為使得所述驅(qū)動(dòng)裝置偏斜而必須施加 的力。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的測(cè)力計(jì)裝置，其中，所述控制裝置包括用于控制和/或處理已采集的數(shù)據(jù)的電腦和電腦程序。
27.一種用于操縱測(cè)力計(jì)的方法，具體用于操縱磁共振設(shè)備中的根據(jù)權(quán)利要求6的測(cè) 力計(jì)的方法，包括以下步驟提供至少一個(gè)可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置；提供至少一個(gè)氣動(dòng)活塞/氣缸陣列(7)，其包括將所述驅(qū)動(dòng)裝置布置在所述活塞(20) 或所述氣缸(21)處，并且通過操縱所述驅(qū)動(dòng)裝置并在所述活塞(20)與所述氣缸(21)之間 提供氣動(dòng)地施加的壓力而產(chǎn)生將由所述測(cè)試人員或患者克服的阻力或力，其特征在于，尤其在運(yùn)行過程中，控制和/或調(diào)節(jié)設(shè)定所述驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)所需的所述阻力或力，其中，調(diào)節(jié)或控制所述阻力或所述力的步驟是基于在檢查所述測(cè)試人員或患者的過程中來自 反饋回路的測(cè)得信號(hào)而自動(dòng)或電子地進(jìn)行的。
28.一種用于操縱測(cè)力計(jì)的方法，具體用于操縱磁共振設(shè)備中的根據(jù)權(quán)利要求2、6或7 的測(cè)力計(jì)的方法，包括以下步驟提供至少一個(gè)可移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置；提供至少一個(gè)氣動(dòng)活塞/氣缸陣列(7)，其包括將所述驅(qū)動(dòng)裝置布置于所述活塞(20) 或所述氣缸(21)，并且通過操縱所述驅(qū)動(dòng)裝置并在所述活塞(20)與所述氣缸(21)之間提 供氣動(dòng)地施加的壓力而產(chǎn)生將由所述測(cè)試人員或患者所克服的阻力或力， 其特征在于，在運(yùn)行過程中或在所述活塞(20)和所述氣缸(21)相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)在它們之間形成氣墊。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力計(jì)、測(cè)力計(jì)裝置和/或方法在醫(yī)療診斷和 運(yùn)動(dòng)科學(xué)中的使用，尤其是用于P NMR方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及具體地適用于在磁共振設(shè)備中檢查測(cè)試人員或患者的測(cè)力計(jì)。該測(cè)力計(jì)包括基本可移動(dòng)地設(shè)置的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置以及至少一個(gè)氣動(dòng)活塞/氣缸陣列(7)。所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置于活塞(20)或氣缸(21)，并且活塞(20)與氣缸(21)之間氣動(dòng)地施加的壓力構(gòu)成待由測(cè)試人員或患者通過操縱驅(qū)動(dòng)裝置而克服的阻力或力。設(shè)定驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)(尤其是在操作期間)所需的阻力或力可被控制和/或調(diào)節(jié)，并且活塞(20)和氣缸(21)的尺寸被制定為使得在運(yùn)行過程中或在它們相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)在它們之間形成氣墊?；谠谠\斷測(cè)試人員或患者的過程中來自反饋回路的測(cè)得信號(hào)可調(diào)節(jié)和/或自動(dòng)或電子地控制操縱驅(qū)動(dòng)裝置所需的阻力或力。
文檔編號(hào)A61B5/22GK101816566SQ20101015417
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者安德烈亞斯·格賴納, 邁克爾·朔克 申請(qǐng)人:艾格斯百克有限責(zé)任公司