DE102009003718A1

DE102009003718A1 - Erfassung von Bewegungen mit Feedback

Info

Publication number: DE102009003718A1
Application number: DE102009003718A
Authority: DE
Inventors: Johannes Rosenmöller; Jürgen Löschinger; Richard Feichtinger
Original assignee: Humotion GmbH
Current assignee: Humotion GmbH
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2010-10-07
Also published as: WO2010112007A3; WO2010112007A2

Abstract

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Erfassen von Bewegungen bei Menschen mittels einer mobilen Erfassungseinheit vor, wobei a) der Mensch wenigstens ein Bewegungs-Erfassungsgerät trägt, während einer bestimmten Zeitdauer das Bewegungsprofil des Bewegungs-Erfassungsgeräts erfasst wird, ein Bewegungs-Erfassungsgerät verwendet wird, welches einen als bewegungssensitiven Sensor ausgestalteten Messwertaufnehmer aufweist, der Sensor räumliche Bewegungen erfasst, wie ein 3-D-Beschleunigungssensor, ein 3-D-magnetosensitiver Sensor oder ein 3-D-Gyroskop, b) der Mensch eine Auswerte-Elektronik trägt, die vom Sensor erfassten Daten zur Auswerte-Elektronik übertragen und dort automatisch nach vorgegebenen Parametern analysiert werden, ein Vergleich automatisch durchgeführt wird, ob die Analyseergebnisse innerhalb oder außerhalb eines sogenannten Zulässigkeitskorridors liegen, c) der Mensch einen Signalgeber trägt, und von der Auswerte-Elektronik automatisch ein signalauslösender Impuls zu dem Signalgeber übermittelt wird, wenn ein Analyseergebnis außerhalb des Zulässigkeitskorridors liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Bewegungen bei Menschen.
Aus der Praxis sind im Sportbereich Verfahren bekannt, bei denen – üblicherweise mittels Videotechnik – ein sportliches Spiel aufgezeichnet wird und eine Analyse der Spieler später manuell erfolgt, indem das Spiel mittels Zeitraffertechnik ausgewertet wird. Dazu muss mit hohem personellen Aufwand jeder Spieler einzeln ausgewertet werden. Bei anderen aus der Praxis bekannten Verfahren wird pro Spieler eine eigenen Videokamera benutzt, wobei diese mehreren Kameras stets nachgeführt werden müssen, in Abhängigkeit davon, wo sich die Spieler auf dem Spielfeld befinden.
In technisch ähnlicher Ausgestaltung ist es im medizinischen Bereich bekannt, einen auf einem Laufband laufenden Patienten zu analysieren, wobei die Analyse entweder gleichzeitig, durch am Laufband befindliches Fachpersonal wie z. B. einen Arzt erfolgen kann, oder mittels einer Videoaufnahme zeitversetzt erfolgen kann.
Den bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass sie sehr hohe Kosten verursachen und personalintensiv sind, und dass sie nur von Fachleuten durchgeführt werden können. Bezogen auf die medizinische Anwendung ist zudem insbesondere nachteilig, dass die Analysen nur von Bewegungen möglich, die der Patient unter besonderen Bedingungen, quasi Laborbedingungen macht, nämlich während er sich einerseits beobachtet weiß und andererseits auf einem nicht alltäglichen Untergrund wie dem beispielhaft genannten Laufband bewegt.
Wenn beispielsweise ein Patient nach einer Hüftoperation bestimmte Bewegungen vermeiden sollte, wird er dies üblicherweise mittels krankengymnastischer Übungen zu erlernen suchen. Dabei wird ein sogenannter Zulässigkeits-Korridor vorgegeben, der beispielsweise für die verschiedenen Gelenke des Menschen jeweils bestimmte Winkelbewegungen in einer oder in mehreren Richtungen festlegt, die möglichst nicht über- oder unterschritten werden sollten. Dabei ist nicht auszuschließen, dass der Patient im Alltag aufgrund von Ermüdung im Tagesverlauf, oder abhängig von seiner Tagesform, oder abhängig von der Länge einer bereits zurückgelegten Wegstrecke die Bewegungen, die in dem Zulässigkeits-Korridor liegen sollten, mit sehr unterschiedlicher Genauigkeit ausführt und den Zulässigkeits-Korridor häufiger verlässt als unter speziellen Treinigsbedingungen wie z. B. während der unter Aufsicht durchgeführten krankengymnastischen Übungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches mit geringem wirtschaftlichem Aufwand eine Bewegungsanalyse bei Menschen erlaubt. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Durchführung des Verfahrens ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Bewegungsdaten-Erfassungsgerät nach Anspruch 16 gelöst.
Das vorschlagsgemäße Verfahren erlaubt es, die Bewegungen des Menschen auch ohne die Anwesenheit von Fachpersonal zu beurteilen. Dies kann durch Analyse der Bewegungsdaten vorzugsweise des Menschen selbst, oder gegebenenfalls eines von ihm bewegten Gegenstandes erfolgen. Bei nachteiligen Bewegungen, die außerhalb eines vorher definierten Zulässigkeitskorridors liegen, wird dies dem Menschen signalisiert, so dass derselbe Trainingseffekt wie bei den erwähnten krankengymnastischen Übungen erzielbar ist.
Für die Abgabe von Signalen, die den Menschen auf nachteilige Bewgungen hinweisen, kann folgende Überlegung berücksichtigt werden und z. B. bei der Programmierung der Auswerte-Elektronik Anwendung finden: Bei Anwendungen, bei denen der Bewegungsablauf, der die gewünschte Verbesserung in der Haltung und der Art, sich zu bewegen, nicht eindeutig bestimmbar ist, kommt vorzugsweise ein sogenanntes „Biofeedback”-Verfahren zur Anwendung. Dabei wird dem Menschen hauptsächlich eine Verbesserung oder Verschlechterung der gewünschten Haltung/Bewegung mitgeteilt. Dadurch hat der Körper die Möglichkeit, die Verbesserung unbewußt durchzuführen. Die genaue Kenntnis, wie in den komplexen Bewegungsablauf einzugreifen ist, ist dabei nicht unbedingt erforderlich.
Als Messwertaufnehmer werden bewegungssensitive Sensoren verwendet, so dass die mobile Erfassungseinheit auch ohne äußere Referenzpunkte das System überall (indoor und outdoor) ohne Aufbau oder Kalibrierung sofort einsatzbereit ist. Die Erfassungsgeräte sind hinsichtlich der Energieversorgung autark, so dass kein Stromanschluss während der Erfassung der Bewegungen benötigt wird. Der Mensch – beispielsweise der erwähnte Patient nach einer Hüftoperation – kann sich also ungehindert entsprechend seinem normalen Alltag bewegen, so dass auch Bewegungen erfasst werden können wie das Setzen auf eine Sitzgelegenheit, das Treppensteigen, oder das Laufen auf unterschiedlichen Arten von Untergrund.
Das vorschlagsgemäße Verfahren ist wirtschaftlich vorteilhaft: erstens muss zur Erfassung, Auswertung und evtl. Korrektur der Bewegungen kein Fachpersonal anwesend sein, zweitens ist die Erfassung, Auswertung und evtl. Korrektur der Bewegungen nicht auf kurze Zeiträume in vergleichsweise großen Abständen beschränkt, beispielsweise eine Stunde pro Tag oder pro Woche. Vielmehr kann ein Training, wie es ansonsten durch die krankengymnastischen Übungen erzielbar ist, mittels der mobi len Erfassungseinheit den ganzen Tag über erfolgen, also ständig wenn der Mensch sich bewegt, so dass ein Trainingsfortschritt deutlich schneller erzielt werden kann und vermieden werden kann, dass sich der Mensch nachteilige Bewegungen unbewusst angewöhnt. Das regelmäßige Aufsuchen von Fachpersonal kann einerseits dazu dienen, den Zulässigkeits-Korridor zu überprüfen und gegebenenfalls neu zu definieren, und andereseits dazu, den Trainingsfortschritt zu dokumentieren und eine Therapie nach entsprechendem Erfolg zu beenden.
Die Handhabung der Geräte ist einfach und ohne Fachkenntnisse durchzuführen, da lediglich das Erfassungsgerät eingeschaltet werden und vom Menschen getragen werden muss. Eine Auswertung der Daten findet vollautomatisch in der mobilen Erfassungseinheit statt. Die für die Analyse benötigte Rechenzeit kann dadurch vorteilhaft so kurz wie möglich gehalten werden, dass nur bestimmte der erfassten Daten automatisch analysiert werden, beispielsweise lediglich die Bewegungsdaten, während dtatsächlich auch noch weitere Daten erfasst werden wie z. B. physiologische Daten des Menschen wie Herzfrequenz, Hautfeuchtigkeit und dergleichen, oder Umgebungsdaten wie die Luftfeuchtigkeit, der Luftdruck oder die Lufttemperatur. Sämtliche erfassten Daten können in einem Zwischenspeicher gespeichert werden und später bei dem erwähnten Fachpersonal aus dem Zwischenspeicher auf einen stationären Rechner übertragen werden, so dass anschließend auch komplexere Auswertungen der erfassten Daten erfolgen können. Dies kann entweder auf dem stationären Rechner selbst erfolgen, oder von diesem kann eine Verbindung – beispielsweise über das Internet – zu einem zentralen Server aufgebaut werden, auf dem Expertenprogramm läuft, und von welchem Analyseergebnisse und gegebenenfalls Therapievorschläge zu dem stationären Rechner übertragen werden können.
Eine dreidimensionale (3-D-)Darstellung der erfassten und zwischengespeicherten Bewegungen ist möglich, so dass dem Menschen anschaulich Unterschiede von zulässigen und unzulässigen Bewegungen aufgezeigt und vom Fachpersonal erläutert werden können.
Um eine spätere Analyse mit eventuell geänderten Analysemethoden zu ermöglichen, können vorteilhafterweise die zum Zwischenspeicher übertragenen Daten dort als so genannte Rohdaten gespeichert bleiben, so dass sie mehrfach und unter jeweils unterschiedlich Aspekten ausgewertet werden können.
Die Aufnahme der Bewegungsprofile erfolgt mittels eines kleinen, leichten Erfassungsgeräts, das vom Mensch getragen bzw. in die Kleidung und/oder in einen vom Menschen gehaltenen Gegenstand integriert ist.
Die Aufnahme bewegungsrelevanter Daten erfolgt mittels bewegungssensitiver Sensoren wie z. B. 3-D-Beschleunigungssensoren, 3-D-magnetosensitiver Sensoren und/oder 3-D-Gyroskopen.
Andere bewegungsrelevante Daten können mittels Luftdrucksensoren, Temperatursensoren und/oder physiologischer Sensoren erfasst werden, wie z. B. Puls, Atemfrequenz, Hautfeuchtigkeit, Atemluftmenge oder Sauerstoffgehalt im Blut.
Im Erfassungsgerät kann eine Komprimierung der Daten erfolgen. Dies beschleunigt die spätere Datenübertragung zum stationären Rechner und ermöglicht zudem, den Zwischenspeicher in der mobilen Erfassungseinheit möglichst klein zu bemessen.
Eine Übertragung aller Daten kann vorteilhaft automatisch erfolgen, sobald eine Verbindung zum stationären Rechner hergestellt ist. Diese Verbindung kann dadurch hergestellt werden, dass das Erfassungsgerät durch eine Steckverbindung mit einem Übertragungsgerät verbunden wird, beispielsweise mittels eines Zwischenkabels oder dadurch, dass das Erfassungsgerät einen USB-Stecker aufweist. Das Übertragungsgerät kann ein PC mit einem USB-Anschluss sein, oder ein spezielles Gerät, welches an mehrere Erfassungsgeräte gleichzeitig angeschlossen werden kann, so dass mehrere Erfassungsgeräte eines Menschen, die nämlich für mehrere Gliedmaßen des Menschen vorgesehen sind, anschließbar sind.
Eine Langzeitspeicherung der Rohdaten und/oder der Analysedaten auf dem stationären Rechner kann vorteilhaft vorgesehen sein, um später die gespeicherten Rohdaten erneut auswerten zu können, gegebenenfalls unter anderen Analyse-Aspekten, oder um die gespeicherten Resultate erneut zur Verfügung stellen zu können.
Es kann vorgesehen sein, dass der Mensch das Erfassungsgerät nicht unmittelbar am Körper trägt. Um eine möglichst präzise Erfassung der Bewegung des Menschen zu ermöglichen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, um die Bewegungsabläufe des Menschen nicht störend zu beeinträchtigen, dass bewegungsrelevante Daten über ein mobiles, in ein Kleidungsstück oder Spielgerät integriertes Erfassungsgerät mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung erfasst und darin gespeichert werden.
Im einfachsten Fall wird lediglich ein einziges Messgerät benutzt, so dass beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung und Bahnverlauf der Bewegung erfasst werden können. Vorteilhaft jedoch ist vorgesehen, dass ein Mensch mehrere Messgeräte trägt, so dass auch die Körperhaltung des Menschen und die Bewegungen mehrerer seiner Gliedmaßen erfasst werden können.
Das Erfassungsgerät verfügt vorteilhaft über Sensoren, einen Prozessor mit eigener Firmware, ein NandFlash als Zwischenspeicher für die Daten, ein Realtime Modul mit Datumserfassung, ein Powermanagementsystem, ein Ladegerät für einen eingebauten Akku und eine Schnittstelle zur Datenübertragung.
Vorteilhaft können das Ladegerät und die Schnittstelle gemeinsam bereitgestellt werden, nämlich beispielsweise mittels USB-Funktionalität. Ein zusätzlicher Stromanschluss ist in diesem Fall nicht nötig.
Insbesondere kann vorteilhaft das weiter oben bereits angesprochene Übertragungsgerät derart ausgestaltet sein, dass es den gleichzeitigen Anschluss mehrerer Erfassungsgeräte ermöglicht. Somit können nicht nur die Daten mehrerer Erfassungsgeräte in kurzer Zeit aufgenommen und an den stationären Rechner übermittelt werden, sondern es können auch vor dem Beginn der automatischen Bewegungserfassung die mehreren Erfassungsgeräte synchronisiert werden, so dass die internen Realtime-Module von einer gemeinsamen Startzeit ausgehend Bewegungsdaten liefern, und so dass aufgrund dieser synchronisierten Datenerfassung die einzelnen Bewegungen später eine präzise Analyse auch komplexer Bewegungsmuster ermöglichen, z. B. Bewegungen des Rumpfes, Kopfes und der Gliedmaßen eines Menschen können anhand der Synchronisation der Erfassungsgeräte präzise erfasst und zusammen analysiert und ggf. nachgestellt werden.
Das Gerät kann sowohl bei dem Fachpersonal, also z. B. durch Anschluss an das Übertragungsgerät oder an den stationären Rechner, als auch zu Hause aufgeladen werden. Die Firmware erkennt automatisch verschiedene Hardwarekonfigurationen und verschiedene Versionen. Aktuelle Updates und Upgrades können wahlweise automatisch oder manuell bei einer USB-Verbindung durch einen integrierten Bootloader aufgespielt werden. Die Aufzeichnungsart, individuelle Kanalfrequenzen, Aufzeichnungsdichten etc. sind vor dem Einsatz einstellbar, beispielsweise vom stationären Rechner gesteuert oder individuell für jedes einzelne Erfassungsgerät.
Als Sensoren werden vorteilhaft dreidimensionale (3-D-)Beschleunigungssensoren, 3-D-magnetosensitive Sensoren oder 3-D-Gyroskope verwendet, sowie FSR-Drucksensoren, Luftdrucksensoren, Temperatursensoren und physiologische Sensoren (zur Erfassung von Puls, Atem, Hautfeuchtigkeit, Atemluft, Sauerstoffgehalt im Blut, und/oder Myographie). In der einfachsten Ausführung kommen nur 3-D-Beschleunigungssensoren und 3-D-magnetosensitive Sensoren zum Einsatz. Mithilfe dieser Sensoren ist es möglich, ein Bewegungsprofil aufzunehmen. Der Vorteil liegt darin, dass das System überall sowohl für Indoor als auch für outdoor Anwendungen sofort einsetzbar ist, da es keine weitere Infrastruktur in der Umgebung des Menschen voraussetzt.
Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen ist die mobile Erfassungseinheit ein autarkes Gerät, das ohne Informationen von außen auskommt. Alle für die Analyse nötigen Positions- und Bewegungsdaten können von Gerät selbst erfasst werden. Die mobile Erfassungseinheit kann dabei aus mehreren räumlich getrennten, beispielsweise am Menschen verteilt angebrachten Komponenten bestehen, die funktional zusammenwirken. Eine elektrische Energieversorgung kann von einem zentralen Energiespeicher z. B. kabelgebunden zu den einzelnen Komponenten Vorgesehen sein. Eine Datenübertragung zwischen den einzelnen Komponenten kann z. B. mittels Kurzstreckenfunk wie dem an sich bekannten Bluetooth-Funkstandard erfolgen.
Das Bewegungs-Erfassungsgerät kann vorteilhaft sehr kompakt aufgebaut sein, so dass es problemlos in Kleidungsstücke, Schuhe, Schutzausrüstung wie z. B. Helme oder Handschuhe usw. integrierbar ist. Einschränkungen bezüglich der Anbringung, z. B. wegen einer zu berücksichtigenden Antenne, gibt es nicht. Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen, die mit Biegesensoren arbeiten, müssen die Sensoren eines vorschlagsgemäßen Erfassungsgerätes nicht sowohl oberhalb als auch unterhalb eines Gelenkes angebracht werden.
Durch Variationen in der Art und Zahl der Sensoren kann das System herstellerseitig leicht an die geforderte Auflösung angepasst werden, indem entsprechend ausgestattete Erfassungsgeräte hergestellt werden. Gegebenenfalls kann benutzerseitig in einem Expertenmodus das Aktivieren oder Deaktivieren einzelner Sensoren vorgesehen sein, so dass die Menge erfasster Daten an die jeweilige Erfordernis angepasst und optimal gering gehalten werden kann.
Ein Verrutschen des Erfassungsgerätes, also Variationen in der Anbringung der Sensoren am Körper, sind in der Praxis nicht auszuschließen. Um diese auszugleichen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, das Sensordatensystem in ein Körperkoordinatensystem umzurechnen. Dazu können statistische Verfahren herangezogen werden. Diese beruhen beispielsweise auf der Annahme, dass die Hauptlaufrichtung gerade nach vorne ist. Alternativ kann vor Inbetriebnahme des Erfassungsgeräts, oder auch zwischendurch, eine schnell durchführbare Eichung erfolgen, die ein kurzes Bewegungsprogramm benutzt, welches beispielsweise aus lediglich zwei oder drei Programmschritten besteht wie z. B.

1. gerade stehen,
2. Bein um eine Schrittlänge nach vorne bewegen,
3. Arm in die Waagerechte heben,
4. aufrecht sitzen, mit locker aufstehenden Füßen, so dass des Becken gerade steht,
5. die Schulter an eine Halterung anlehen, welche an einer Wand oder einem eigenen Gestell vorgesehen sein kann, und welche eine gerade Ausrichtung des Schultergurtes bewirkt, oder
6. Hüpfen, um ein 1-g-Referenzsignal für einen Beschleunigungssensor zu erhalten.

Die Daten aller Sensoren werden mittels eines stochastischen Zustandsschätzers, wie z. B. Kalman-Filters oder Partikelfilter, miteinander zu einer Lage- und Positionsangabe verrechnet. Bei der Berechnung können Randbedingungen berücksichtigt werden wie z. B. der Ort der Befestigung am Körper/Gegenstand und bekannte Körpereigenschaften der Menschen/Gegenstände. Diese Randbedingungen können auch durch statistische Berechnungen aus bereits vorhandenen Datensätzen extrahiert werden.
In einer Ausführung wird das Erfassungsgerät zusätzlich mit einem GPS Empfänger zum Abgleich der Sensordaten ausgerüstet. Die Zusammenführung von 3-D-Sensordaten und GPS Positionsdaten erfolgt bevorzugt ebenfalls über einen stochastischen Zustandsschätzer, z. B. Partikelfilter. So kann z. B. eine durchschnittliche Schrittlänge des Menschen berechnet werden
Alle Messdaten werden zusammen mit Zeit- und Datumsangaben im internen Zwischenspeicher des Erfassungsgerätes abgelegt. Diese Zeit- und Datumsinformationen kommen von einem Realtime Modul, das im Erfassungsgerät integriert ist. Der Abgleich und die Synchronisierung mit anderen Erfassungsgeräten kann vorteilhaft jedes Mal automatisch erfolgen, wenn eine Verbindung zu einem PC mit Internetzugang hergestellt wird, beispielsweise mittels atomuhrgenauer Zeitdaten, die in an sich bekannter Weise von Zeitservern zur Verfügung gestellt werden und anhand derer der stationäre Rechner regelmäßig automatisch synchronisiert wird. Jedes Gerät verfügt zusätzlich über eine eindeutige Identifikation (ID-Nummer), die einem Benutzer zugeordnet ist. Damit können die Messungen beliebig vieler Geräte hochgenau synchronisiert werden, um Auswertungen quer über diese zu ermöglichen.
In einer Ausführung besitzt das Erfassungsgerät keinerlei sichtbare Bedienelemente wie z. B. Schalter oder Taster. Auf diese Weise ist ausgeschlossen, dass das Erfassungsgerät versehentlich ausgeschaltet werden kann oder seine Einstellungen versehentlich verändert werden können. Die Aufzeichnung der Bewegungsdaten startet, sobald eine bestimmte, einstellbare Aktivität überschritten ist. Beispielsweise kann die Aktivität durch den Beschleunigungssensor überwacht werden, der den Prozessor aus einem so genannten Sleepmode aufweckt. Dies kann durch die normale Bewegung automatisch ausgelöst werden, ohne dass der Mensch eigens diese Aufzeichnung starten muss, oder die Aufzeichnung kann durch bestimmte Bewegun gen gestartet werden, die z. B. durch Fingerschnipsen oder Klopfen gegen das Gehäuse, oder durch Drehen des Gehäuses als kurzfristige und plötzliche Beschleunigungen erfasst werden.
In einer Ausführung besitzt wird das Erfassungsgerät mittels einem kapazitivem Schalter aktiviert. Dabei kann das Gehäuse selbst als kapazitiver Schalter dienen.
In einer Ausführung besitzt das Erfassungsgerät einen magnetosensitiven Sensor, mittels dessen Informationen zur Synchronisierung und oder zum Start der Messung übertragen werden. Dabei wird z. B. ein batteriebetriebenes, elektromagnetische Felder aussendendes Gerät benutzt, um die Erfassungsgeräte zu starten. Dabei können auch mehrere Erfassungsgeräte gleichzeitig gestartet werden. Mittels Codierung des Magnetsignals können dabei auch bestimmte Startparameter übertragen werden.
Auf ähnliche Weise kann auch vorgesehen sein, verschiedene Statusmeldungen wie z. B. Ladezustand, noch verfügbare Daten- und/oder elektrische Speicherkapazität, oder Anzahl der Messungen durch bestimmte Bewegungen auszulösen und mit nur wenigen Anzeigeelementen optisch und/oder akustisch darzustellen. So können z. B. je nachdem, in welcher Lage das Gehäuse auf dem Tisch liegt, unterschiedliche Informationen ausgegeben werden.
Um ein vorzeitiges, ungewolltes Abschalten des Erfassungsgerätes zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass eine Abschaltung nicht durch bestimmte Bewegungen, Stöße oder derglei chen sondern vielmehr automatisch erfolgt, und zwar erst dann, wenn beispielsweise die weiter oben erwähnte überwachte Aktivität für einen vorgegebenen Zeitraum unterhalb eines bestimmten Schwellwertes geblieben ist.
In einer Ausführung verfügt die Sensoreinheit über eine Erkennung, ob und an welcher Stelle es mit den Kleidungsstücken verbunden ist. Dazu sind an den Kleidungsstücken bestimmte Markierungen als Signalgeber angebracht, die von einem als Kleidungssensor bezeichneten Element der Erfassungseinheit kapazitiv, optisch, magnetisch, über ein Radio Frequency Identification Tag (RFID System) oder mechanisch durch direktes oder indirektes Betätigen eines Kontakts erkannt werden. In Abhängigkeit von der Stelle, an welcher das Erfassungsgerät in der Bekleidung des Menschen untergebracht wird, wird somit ein so genanntes Positionssignal erzeugt. Auf diese Weise können die aufgezeichneten Daten automatisch bestimmten Körperregionen des Menschen zugeordnet werden, und gleichzeitig ist eine einfache Handhabung durch den Menschen sichergestellt. Somit können gleichartige und gleich aussehende Erfassungsgeräte wirtschaftlich in großer Stückzahl hergestellt werden, und der Mensch muss nicht darauf achten, welches Erfassungsgerät zur Erfassung bestimmter Bewegungen an welcher Stelle der Bekleidung anzubringen ist.
Vorteilhaft werden mehrere Erfassungsgeräte am Körper angebracht. Diese Einheiten kommunizieren untereinander über ein drahtgebundenes oder drahtloses Body Area Network (BAN). Die drahtlose Variante kann sowohl RF Signale, Schallwellen, Lichtsignale mit oder ohne Lichtleiter, am Körper laufende Wellen, Leitfähigkeit des Körpers in Kombination mit elektrostatischen Feldern, Magnetfelder (magnetische Induktion) oder ähnliches einsetzten.
In einer Ausführung ist das Erfassungsgerät mit einer unspezifischen Formgebung schmal und länglich ausgeführt, so dass es als separates Element irgendwo körpernah untergebracht werden kann, beispielsweise in einen Strumpf eingesteckt werden kann. Zudem kann es in dieser unspezifischen Formgebung, also ohne speziell an eine bestimmte Aufnahme oder Halterung angepasst zu sein, nahezu beliebig in textilen Taschen von Bekleidungsstücken, oder in Hohlräumen von Bekleidungs-Schutzelementen, oder in Hohlräumen von vom Menschen getragenen Gegenständen angeordnet werden, so dass preisgünstig Erfassungsgeräte in großer Stückzahl herstellbar sind und auch vom Anwender preisgünstig für verschiedene Anwendungen genutzt werden können.
In einer anderen Ausführung ist das Erfassungsgerät als integrales Element in einem besonderen Schutz bietenden Teil der Bekleidung angeordnet. So wird ein besserer Schutz des Erfassungsgeräts gegen mechanische Beschädigungen erzielt, als wenn das Erfassungsgerät lose in einer Tasche oder dergleichen aufbewahrt bzw. gehalten wäre. Das Gerät weist vorteilhaft ein Kunststoff- oder Metallgehäuse auf, das in einer speziellen Aufnahme der Bekleidung untergebracht wird.
Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass das Erfassungsgerät untrennbar mit einem solchen Schutzelement verbunden ist. Beispielsweise kann das Schutzelement selbst das Gehäuse des Erfassungsgerätes bilden und lediglich wenigstens ein Anschlusselement aufweisen, welches die Datenübertragung und das Aufladen des Energiespeichers des Erfassungsgeräts ermöglicht. Dies kann z. B. bewirkt werden, indem die Elektronik des Erfassungsgeräts mit dem Material des z. B. aus Kunststoff bestehenden Schutzelements umspritzt wird.
In einer Ausführung wird der Akku, z. B. ein Li-Polymer-Akku, durch eine spezielle Verstärkung aus Kunststoff oder Metall zusätzlich geschützt.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Erfassungsgerät die Anforderungen der Schutzklasse IP65 erfüllt, also dementsprechend gegen Staub und Feuchtigkeit geschützt ist.
In einer Ausführung wird das längliche Erfassungsgerät zusätzlich durch ein weiches, dämpfendes Material geschützt.
Vorteilhaft kann wenigstens eine Leuchtdiode als Anzeige vorgesehen sein, die auch im betriebsbereiten Zustand von außen sichtbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Leuchtdiode selbst dann noch von außen sichtbar ist, wenn das Erfassungsgerät in ein textiles Kleidungsstück eingebaut ist. Sie kann beispielsweise den Ladezustand des Akkus signalisieren oder Informationen über die erfassten Daten geben.
Die Datenübertragung und die Aufladung des Akkus erfolgt jeweils vorteilhaft über eine USB-Schnittstelle, wobei insbesondere vorteilhaft die Datenübertragung auch während des Ladevorgangs erfolgen kann. Die USB Verbindung kann entweder im sogenannten eingebauten, betriebsbereiten Zustand erfolgen oder im ausgebauten Zustand, wenn das Erfassungsgerät aus der Kleidung oder aus dem Sportgerät entnommenen ist.
In einer Ausführung dient der USB Anschluss nur zum Laden des Akkus, und die Datenübertragung zum Zwischenspeicher erfolgt drahtlos, beispielsweise über ein Mobilfunknetz wie mittels GPRS, UMTS, 3G, 3.5G, oder 4G, oder durch andere Funkstandards wie W-Lan, Bluetooth, Zigbee oder dergleichen, wobei vorteilhaft ein möglichst weit verbreiteter Funkstandard verwendet wird, so dass ein Erfassungsgerät praktisch weltweit problemlos eingesetzt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung werden die Rohdaten zur Verminderung der Datenmenge vor der Übertragung und Speicherung komprimiert. Dazu wird vorzugsweise eine verlustfreie Kompression eingesetzt, die eine durchschnittliche Kompressi onsrate um mindestens den Faktor 3, in einer bevorzugteren Ausführung mindestens den Faktor 5, in einer bevorzugtesten Ausführung mindestens den Faktor 7 erzielt. Bei Bedarf kann vorgesehen sein, dass die Daten zusätzlich durch eine verlustbehafteten Kompression weiter verdichtet werden. Die Kompression kann entweder vor der Übertragung vom Erfassungsgerät zum Zwischenspeicher erfolgen, oder vor der Übertragung vom Zwischenspeicher zum stationären Rechner. Wenn die Kompression vor der Übertragung vom Erfassungsgerät zu einem externen Zwischenspeicher erfolgt, oder wenn das Erfassungsgerät selbst den Zwischenspeicher aufweist, kann die Kompression insbesondere direkt innerhalb des Erfassungsgeräts erfolgen, so dass auch die dort benötigte Speicherkapazität zur Speicherung der Messdaten möglichst klein bemessen sein kann.
Vorteilhaft kann eine eigene, ansonsten erforderliche Infrastruktur zur Datenübermittlung völlig entfallen: Sobald das Erfassungsgerät über einen USB Anschluss mit dem erwähnten Übertragungsgerät oder dem erwähnten stationären Rechner verbunden ist, werden die Daten an den stationären Rechner übertragen, und die Zeit und das Datum der Timebase im Erfassungsgerät werden neu synchronisiert. Dies kann insbesondere vorteilhaft anhand der im stationären Rechner vorliegenden Zeitinformation erfolgen, so dass sämtliche Erfassungsgeräte, die mit diesem stationären Rechner verbunden werden, identisch synchronisiert sind. Insbesondere wenn mehrere derartige stationäre Rechner an einen zentralen Server angeschlossen und ihrerseits von diesem synchronisiert werden, sind weltweite Analysen möglich, beispielsweise Einflüsse von Jahreszeiten, Mondphasen oder dergleichen auf die Bewegungen. Gleichzeitig wird das akkubetriebene Erfassungsgerät aufgeladen, wenn es mit dem Übertragungsgerät oder dem stationären Rechner verbunden ist.
In der mobilen Erfassungseinheit selbst wird eine Analyse der erfassten Bewegungsdaten durchgeführt, um den Menschen anhand der abgegebenen Signale auf nachteilige Bewegungen hinzuweisen. Eine Analyse, die im Vergleich dazu mehr oder andere Messdaten berücksichtigt, erfolgt in möglichst kurzer Zeit automatisch auf dem stationären Rechner oder auf dem damit verbundenen zentralen Server. Dabei können auch frühere Messdaten und Analyseergebnisse berücksichtigt werden.
Darüber hinaus können spezifische Faktoren ermittelt werden, wie sie z. B. für bestimmte Erkrankungen oder bei bestimmten Rehabilitationsmaßnahmen typisch sind. In einer Ausführung werden dazu der Mittelwert und die Standardabweichung über ein bestimmtes Zeitfenster analysiert und auf Übereinstimmung mit vorgegebenen Mustern verglichen oder einer Clusteranalyse unterzogen. Alternativ können auch aus den Rohdaten abgeleitete Faktoren wie die Varianz, die Energie oder die Entropie, Korrelation zwischen verschiedenen Achsen oder FFT Koeffizienten, Peaks in den Rohdaten oder Wavelet-Koeffizienten herangezogen werden. Die Länge des Zeitfensters liegt dabei normalerweise im Sekundenbereich oder im nahen Subsekunden Bereich und ist vorzugsweise variabel.
Die Rohdaten werden vorzugsweise vorher über Filter in in Gleich-(DC-) und Wechsel-(AC-)Anteile zerlegt. Für die Erkennung kann z. B. ein hierarchisches Klassifizierungsschema ein gesetzt werden.
Durch die Datenspeicherung auf dem stationären Rechner oder auf einem zentralen Server können jederzeit neue Analysen durchgeführt werden. Um dies zu ermöglichen, werden die – vorteilhaft komprimierten – Rohdaten gespeichert. Die Rohdatenspeicherung erlaubt damit auch eine in sich schlüssige Gesamtbetrachtung der Historie eines Menschen und damit auch Langzeitanalysen über seinen Fitnesszustand. Hiermit sind die Daten auch geeignet, in anonymisierter Form Analysen über den Fit ness bzw. den Gesundheitszustand bestimmter Bevölkerungsgruppen zu erstellen.
Der vorliegende Vorschlag deckt allgemein medizinische und Reha-Anwendungen ab. Er ermöglicht es, die vier folgenden Grundanwendungen abzubilden:

1. Diagnose und Compliance
2. Warnung vor schädlichen Bewegungen und Biofeedback
3. adaptives Trainingsprogramm
4. Erkennen von Notsituationen.

Medizinische Anwendung von Sensoren am Beispiel der Sturzerkennung
Das Verfahren umfasst 3 verschiedene Teilaufgaben:
Die Ermittelung des allgemeinen Sturzrisikos (Diagnose und Compliance)
Die akute Erkennung eines erhöhten Sturzrisikos (Vorwarnung und Biofeedback, Trainingsprogramm)
Alarmmeldung nach Eintritt des Sturzes (Notsituation)
Das allgemeine Sturzrisiko wird üblicherweise dazu benutzt um allgemeine und längerfristige Maßnahmen zu treffen z. B. bauliche Maßnahmen, Wechsel der Wohnung, Unterstützung durch eine Geh-Hilfe o. ä., oder es kann mittels einer Verhaltensänderung darauf reagiert werden, z. B. „das Haus oder die Wohnung heute besser nicht verlassen”. Das Verfahren kann auch bei neurologischen Erkrankungen wie Parkinson, Huntington und Cerebellaren Dysfunktionen benutzt werden
Die Berechnung des akuten Sturzrisikos umfasst 2 Aufgaben:

1. Die Vorwarnzeit vergrößern. Das gibt dem Träger die Möglichkeit, sich rechtzeitig hinzusetzen, hinzulegen oder festzuhalten. Dem eigentlichen Sturz gehen üblicherweise bestimmte Merkmale voraus: Biomechanisch z. B. plötzliches Verhar ren, Erstarren, Schwankungen im Stehen z. B. durch Schwindel und dergleichen. Physiologisch z. B. Blutdruckänderung, Schweißausbruch, die Augen werden verdreht. Die Rückmeldung geschieht dabei normalerweise in Form von Warnsignalen
2. Trainingsmaßnahmen zur Verringerung des Sturzrisikos: Das Sturzrisiko wird berechnet und durch Biofeedbackmassnahmen zurückgemeldet. Eine Verbesserung oder Verschlechterung wird in Echtzeit dargestellt, dabei können spezielle Übungen ausgeführt werden.

Ist der Sturz jedoch eingetreten, so wird automatisch ein Signal ausgelöst und Hilfe alarmiert.
Für alle 3 Teilaufgaben wird die Körperbewegung über die Sensoren erfasst und zusammen mit den physiologischen Daten verrechnet. Die Ausgabe für das Risikoprofil erfolgt am PC in Form von Diagrammen, Texten usw. Zusätzlich wird das Risiko am Gerät selbst angezeigt, z. B. durch Anzahl/Farbe/Blinkfrequenz von 1 oder mehreren LEDs.
Sensorteil:
Für die Bewegungserkennung wird die Information mindestens eines Sensors der an mindestens einer Körperposition angebracht ist, ausgewertet. Bei den Sensoren handelt es sich um mindestens einen Beschleunigungssensor, einen oder mehrere Magnetosensoren, ein oder mehrere Gyroskope, ein oder mehrere Luftdrucksensoren, oder eine Kombination davon. Zusätzlich werden physiologische Daten erfasst. In einer Anwendung sind Sensoren an mehr als einer Stelle am Körper angebracht. Die Sensoren können in Orthesen integriert sein, oder außerhalb davon als eigene Einheit ausgestaltet sein.
Der Accu kann vorteilhaft durch Bewegung, Körpertemperatur, Licht usw. aufgeladen werden, also unabhängig von einem Stromnetz.
Der Sensor kann ein Inertial System zur Messung von 3D Orientation/Rotation sein.
Der Zwischenspeicher kann als Messspeicher für die über Tage/Wochen anfallenden Daten ausgestaltet sein.
Eine Sensoreinheit kann aus Einzelsensoren zur Erfassung von 3D Beschleunigung, 3D Gyroskop, 3D Magneto bestehen und erweitert sein durch Luftdruck-, Temperatur-, FSR-, Dehnungsmessstreifen, oder Sensoren für physiologische Faktoren. GPS und GPRS und MP3 sind in die Sensoreinheit integrierbar. Mehrere Luftdrucksensoren können zur Differenzmessung vorgesehen sein, z. B. um Höhenbewegungen zu erfassen wenn sich der Mensch z. B. setzt oder hinlegt, oder wenn er fällt.
Zur Erfassung physiologischer Daten kann die Sensoreinheit stichwortartig wie folgt ausgestaltet sein:

– EMG Elektromyografie
– Empfänger für Pulsuhren für Pulsfrequenz, HRV
– Hautwiderstand
– Blutdruck
– Hauttemperatur,
– Pupillenbewegung durch optische Erkennung oder Ableitung von elektr. Summenaktionspotential im Kopfbereich
– Feuchtigkeit

Verfahrensablauf:
Die isolierten Verfahren selbst sind gegebenenfalls schon bekannt. Dabei handelt es sich um Messungen im Labor unter bekannten Voraussetzungen und Bedingungen, z. B. werden fünf Gehschritte im geraden Flur gemessen, oder es erfolgen Messungen auf dem Laufband, oder dergleichen.
Bei dem vorliegenden Vorschlag werden die Messdaten demgegenüber unter normalen Alltagssituationen erfasst. Das kann ruhende Haltungen wie z. B. Liegen, Sitzen, Stehen, oder Bewegungen des Körpers umfassen wie z. B. Gehen, Laufen, Hüpfen, Treppensteigen, Aufzug fahren oder Bus fahren. Die Bewegungen können gerade oder gekrümmt erfolgen, es kommt aufgrund der Alltagssituationen zum plötzlichen Stehenbleiben, man wird angestoßen usw., also zu Einflüssen, die im Labor unter bekannten Voraussetzungen und Bedingungen nicht auftreten und dementsprechend nicht messtechnisch erfasst werden.
Jede dieser vorschlagsgemäß erfassten Haltungen und Bewegungen beeinflusst und verändert die Sensordaten und die physiologischen Daten. Für eine Bewertung der Daten ist daher die Kenntnis der Bewegung extrem wichtig, z. B. Symmetrieparameter/Regelmäßigkeit sind nur beim geraden Vorwärtsgang sinnvoll zu messen. Sturzparameter hingegen sind anders zu bewerten, je nachdem wie die Ausgangsstellung war. Beispielsweise stellt ein sensorisch erfasster „freier Fall” keine Notsituation dar, wenn dabei lediglich der Übergang vom Stehen zum Sitzen stattfindet. Ein „freier Fall” vom Stehen zum Liegen stellt jedoch mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Sturz und somit eine Notsituation dar.
Verfahrensablauf:

1. Die Sensordaten werden erfasst, kalibriert, übertragen und gespeichert
2. Koordinatentransformation und Filterung der Daten
3. Erkennung von Alltagsbewegung
4. Weitere Verfahren abhängig von Art der Alltagsbewegung
5. Berechnung der Verfahren
6. Anzeige von Risiko am PC und im Gerät
7. Biofeedbacksignale und Warnsignale
8. adaptive Trainingsprogramme zum Verbessern

spezielle Verfahren:

A) Die automatische Erkennung von Alltagsbewegungen: Ermittlung von Merkmalsvektoren aus AC/DC Anteilen, Mittelwerten, Standardabweichung, Energie, Entropie, Korrelation zwischen Achsen, diskrete FFT Koeffizienten, Wavelet Koeffizienten, Anzahl und Höhe von Peaks, Nulldurchgängen im Millisekunden/Sekunden Bereich von einem oder mehrer Sensoren an einer oder mehrer Körperpositionen Auswertung der Merkmalsvektoren über Entscheidungstabellen, Nearest neigbour, Entscheidungsbaum, Naive Bayesian Classifier, HMM (Hidden Markow Model). Patternanalyse, Erkennen von bestimmten Mustern in den Sensorkoordinaten. Erkennen von verschiedenen Bewegungsabläufen wie z. B. Standphase/Schwungphase, Schrittfrequenz, Gehgeschwindigkeit. Erfassen der Bewegungstrajektorie: gerader Gang oder nicht? Bewegungsrichtung des COM durch Gyro oder durch Magnetosensor. RFID Systeme zum Erkennen von Orten/Gegenständen.
B) Die Messung der Symmetrie der Bewegung: Durch Autokorrelation und/oder Korrelation. Durch Berechnung und Vergleich von gangspezifischen Parametern rechts/links. Durch Autokorrelation/Korrelation von aufgrund gangspezifischer Ereignisse (z. B. Kontaktzeitpunkt) zeitlich normierten Schritte.
C) Die Beurteilung der Regelmäßigkeit der Bewegung: Autokorrelation und/oder Korrelation durch Berechnung und Vergleich von gangspezifischen Parametern rechts/rechts oder links/links durch Autokorrelation/Korrelation von aufgrund gangspezifischer Ereignisse (bsp. Kontaktzeitpunkt) zeitlich normierter Schritte
D) Die Erkennung eines Sturzrisikos: Regelmäßigkeit der Bewegung Schwankungsbreite anterior/posterior oder lateral/medial. Ganggeschwindigkeit/Energieverbrauch Spezieller Testablauf/Testbedingungen z. B. Augen schließen, weicher Untergrund, Aufstehen-Gehen-Hinsetzen Analyse im Frequenzbereich: Amplitude der harmonischen Schwingungen
E) Die Erkennung einer Überlastung Dauer und Intensität der Bewegung, der Gelenke Rückrechnung von gemessenen Sensordaten auf andere Körperpartien/Gelenke durch inverse Kinematik
F) Die Ermittlung statistischer Parameter für Ärzte und Therapeuten z. B. Strecke, Geschwindigkeit, Kalorienverbrauch...
G) Die Übertragung der Daten über das Internet
H) Die Änderung von physiologischen Parametern
I) Die automatische Erkennung einer Sturzsituation: Diese wird nachfolgend in einem eigenen Kapitel beschrieben:

Sturzerkennung
Das vorgeschlagene Verfahren berücksichtigt mindestens eine der folgenden von den Sensoren abgeleiteten Werte:

– Intensität der Sensorsignale
– Position des mit dem Sensor/den Sensoren wirkverbundenen Körperteilen in Bezug zur Schwerkraft. Dazu wird das Tiefpassgefiltere und gemittelte Sensorsignal benutzt.
– Dynamik des mit den Sensoren wirkverbundenen Körpeteilen.

Die Intensität der Sensorsignale wird dazu benutzt um

– einen Stoß überschwelliger Wert
– einen ungebremsten Fall = 1 g des Körper-Schwerpunktes
– Bewegungslosigkeit = unterschwelliger Wert, keine Änderung der Signale zu erkennen.

Die Position zur Schwerkraft wird dazu benutz um

– die Kopfhaltung = Winkel zur Schwerkraft
– der Schultergürtel parallel zum Boden = Winkel zur Schwerkraft
– normale Haltungen wie Stehen, Sitzen, Liegen und davon abweichende Haltungen = mehrere Sensoren an verschiedenen Körperpositionen wie z. B. Schulter, Bein, Rumpf

Die Dynamik der Sensorsignale werden dazu benutzt um

– Bewegungen wie Gehen, Laufen = Vergleich Standphase/Schwungphase Bein
– Kriechen = langsame Geschwindigkeit im Liegen, in Bodennähe
– Positionsänderungen wie Aufstehen = Integration oder Summation der Beschleunigung zu Geschwindigkeit und zur zurückgelegten Strecke
– die Fallhöhe = Integration oder Summation der Beschleunigung zu Geschwindigkeit, zurückgelegte Strecke zu erkennen.

Mit dem Luftdrucksensor wird ein Aufenthalt in Bodennähe erkannt.
Zur Sturzerkennung wird entweder nur die Intensität (Stoß, ungebremster Fall, Bewegungslosigkeit), nur die Position, nur die Dynamik oder eine Kombination aus den genannten Faktoren eingesetzt.
In einer Anwendung wird eine zeitnahe Kombination von Intensitätswerten mit der Kopfhaltung benutzt. Ein Sturz ist dann gegeben, wenn entweder ein Stoß, ein ungebremster Fall oder eine große Höhendifferenz eines Körperteiles mit einer nicht aufrechten Kopfhaltung zeitnah zusammentrifft. In einer anderen Anwendung wird ein Ereignis dann als Sturz gewertet, wenn entweder ein Stoß, ein ungebremster Fall oder eine große Höhendifferenz eines Körperteiles mit der nicht parallelen Lage des Schultergurtes zum Boden zeitnah zusammentrifft.
In einer Anwendung wird eine zeitnahe Kombination von Intensitätswerten mit den Positionswerten „nicht sitzen”, „nicht liegen” und „nicht stehen” benutzt. Ein Sturz ist dann gegeben, wenn entweder ein Stoß, ein ungebremster Fall oder eine große Höhendifferenz eines Körperteiles mit keiner der beschriebenen Haltungen übereinstimmt oder wenn eine ungewöhnliche Haltung detektiert wird.
In einer Anwendung wird ein Sturzereignis dadurch detektiert, dass das Verhalten „Kriechen” oder mindestens ein Ereignis „Aufstehversuch” detektiert wird.
In einer anderen Anwendung wird ein bodennaher Aufenthaltsort, z. B. vermittelt durch den Luftdrucksensor, der eine bestimmte Zeitdauer überschreitet, zum Erkennen ausgenutzt.
Bei einer Anwendung kann ein Alarmsignal drahtlos abgegeben werden.
In einer Anwendung kann ein gestufter Alarm mit verschiedener Wahrscheinlichkeit abgegeben werden.
Biofeedbackverfahren für die Sturzvermeidung:

– ist voll in Orthese integriert
– ist am Körper angebracht
– über externes Gerät z. B. PC
– Kopplung mit Sensorteil über draht oder drahtlos
– Handy oder PDA als Ausgabegerät
– gestuftes Verfahren, leicht, mittel, „Strafreiz”
– ist adaptiv, stellt verschiedene Empfindlichkeiten selbständig ein
– ist an einem anderen Wirkort, z. B. Einlegesohle, Kappe, Handschuh, Schulter, Socken
– als Einzelelement oder Matrize
– Das Biofeedback-Signal kann als Vibration gegeben werden, z. B. mit einstellbarer Amplitude
– Das Biofeedback-Signal kann taktil gegeben werden, z. B. mit pneumatischer oder hydraulischer Steuerung. Die Energie für Aktivierung kann aus Körperbewegung selbst gewonnen werden (z. B. kann ein Gummiball im Schuh vorgesehen sein, wobei die Gelenkbewegung eine pneumatische oder hydraulische Pumpe betätigt. Oder es kann ein elektrischer Generator vorgesehen sein). Der taktile reiz kann dadurch erzeugt werden, dass eine Klammer mehr oder weniger zudrückt, oder ein Dorn mehr oder weniger ausfährt, oder eine Schutzschicht fährt mehr oder weniger zurück und gibt ein taktiles Element frei (z. B. eine Matrize mit Abdeckung).
– Das Biofeedback-Signal kann optisch gegeben werden, z. B. durch ein in einer Brille angeordnetes Leuchtelement wie z. B. eine oder mehrere, gegebenenfalls unterschiedlich farbige LEDs. Ein LCD Display kann in die Brille eingespiegelt werden, durch welches der Mensch durchschauen kann. Ein oder mehrere Laserpointer projizieren mehr oder weniger große Punkte auf den Fußboden, oder auf ander Flächen wie z. B. eine Wandfläche.
– Das Biofeedback-Signal kann auditiv gegeben werden, z. B. können Töne über Bluetooth an einen Empfänger im Ohr übermittelt werden, z. B. an ein herkömmliches Hörgerät. Die Töne können hinsichtlich Intensität, Frequenz oder Spektrum verändert werden, um unterschiedliche Signale zu übermitteln. Es können Sprachanweisungen in Klartext gegeben werden
– Das Biofeedback-Signal kann elektrisch gegeben werden, z. B. kann ein Reizstrom über eine oder mehrere Elektroden abgegeben werden. Elektrodenanbringung und Material können sichnach den Erfordernissen richten. EMG.

Claims

Verfahren zum Erfassen von Bewegungen bei Menschen mittels einer mobilen Erfassungseinheit, wobei a) der Mensch wenigstens ein Bewegungs-Erfassungsgerät trägt, während einer bestimmten Zeitdauer das Bewegungsprofil des Bewegungs-Erfassungsgeräts erfasst wird, ein Bewegungs-Erfassungsgerät verwendet wird, welches einen als bewegungssensitiven Sensor ausgestalteten Messwertaufnehmer aufweist, der Sensor räumliche Bewegungen erfasst, wie ein 3-D-Beschleunigungssensor, ein 3-D-magnetosensitiver Sensor oder ein 3-D-Gyroskop, b) der Mensch eine Auswerte-Elektronik trägt, die vom Sensor erfassten Daten zur Auswerte-Elektronik übertragen und dort automatisch nach vorgegebenen Parametern analysiert werden, ein Vergleich automatisch durchgeführt wird, ob die Analyseergebnisse innerhalb oder außerhalb eines sogenannten Zulässigkeitskorridors liegen, c) der Mensch einen Signalgeber trägt, und von der Auswerte-Elektronik automatisch ein signalauslösender Impuls zu dem Signalgeber übermittelt wird, wenn ein Analyseergebnis außerhalb des Zulässigkeitskorridors liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mehrerer Messwertaufnehmer die Bewegungen einzelner Körperteile des Menschen erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren verwendeten Messwertaufnehmer synchronisiert werden, bevor die Daten zu der Auswerte-Elektronik übertragen werden
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertaufnehmer vor Beginn der bestimmten Zeitdauer, während welcher die Bewegungs-Erfassung erfolgt, synchronisiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels physiologischer Sensoren weitere bewegungsrelevante Daten des Menschen erfasst werden, wie die Pulsfrequenz, die Hautfeuchtigkeit oder die Atemfrequenz.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels vom Menschen getragener Sensoren weitere bewegungsrelevante, aber vom Menschen unabhängige Daten erfasst werden, wie die Umgebungstemperatur oder der Umgebungsluftdruck.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Messwertaufnehmer erfassten Daten und/ oder die Analyseergebnisse in einen vom Menschen getragenen Zwischenspeicher übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Messwertaufnehmer erfassten Daten und/oder die Analyseergebnisse komprimiert werden, bevor sie zu dem Zwischenspeicher übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Zwischenspeicher gespeicherten Daten zu einem stationären Rechner übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem stationären Rechner vorliegenden, vom Messwertaufnehmer erfassten Daten nach anderen Parametern analysiert werden als in der vom Menschen getragenen Auswerte-Elektronik.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Messwertaufnehmer erfassten Daten automatisch an den stationären Rechner übertragen werden, wenn eine Datenverbindung vom Zwischenspeicher zu dem stationären Rechner besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Signalgeber abgegebene Signal in Art eines sogenannten Bio-Feedback-Signals abgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulässigkeits-Korridor durch vom Menschen durchgeführte Bewegungen definiert wird, und die den Zulässigkeits-Korridor bestimmenden Daten in der Auswerte-Elektronik gespeichert werden, wobei derselbe Mensch später das Bewegungs-Erfassungsgerät, die Auswerte-Elektronik und den Signalgeber trägt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerte-Elektronik mehrere Zulässigkeits-Korridore gespeichert sind und unterschiedliche Signale ausgelöst werden in Abhängigkeit davon, welcher Zulässigkeits-Korridor durch die automatisch erfassten Bewegungen verlassen wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerte-Elektronik ein Zulässigkeits-Korridor gespeichert ist, welchem typische, einem Sturz des Menschen vorausgehende Bewegungsmuster zu Grunde liegen
Erfassungsgerät zum Erfassen von Bewegungsdaten von Menschen, wobei das Bewegungs-Erfassungsgerät an dem Menschen oder an einem von dem Menschen bewegten Gegenstand befestigbar ist, gekennzeichnet durch wenigstens einen bewegungssensitiver Sensor, welcher räumliche Bewegungen erfasst, wie ein 3-D-Beschleunigungssensor, ein 3-D-magnetosensitiver Sensor oder ein 3-D-Gyroskop, und einen Zwischenspeicher, welcher dem Erfassungsgerät zugeordnet ist und die vom Messwertaufnehmer erfassten Daten aufnimmt, und durch einen das Erfassungsgerät identifizierenden ID- Code, der im Erfassungsgerät abgespeichert ist, und durch eine Schnittstelle, welche eine Übertragung der vom Sensor gelieferten Bewegungsdaten und des ID-Codes zu einem externen Gerät ermöglichend ausgestaltet ist.
Erfassungsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher in das Erfassungsgerät integriert ist.
Erfassungsgerät nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem 3-D-Sensor wenigstens ein weiterer Sensor vorgesehen ist, welcher bewegungsrelevante Daten erfasst, wie physiologische Daten in Form der Pulsfrequenz, Atemfrequenz oder Hautfeuchtigkeit des Sportlers, oder wie Umgebungsparameter in Form der Umgebungstemperatur oder des Umgebungsluftdrucks.
Erfassungsgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle als USB-Anschluss (2) ausgestaltet ist.
Erfassungsgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsgerät wasserunempfindlich ausgestaltet ist.
Erfassungsgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 20, gekennzeichnet durch eine längliche schmale Formgebung.
Erfassungsgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsgerät als Teil eines am Menschen eng anliegenden Bekleidungsstückes ausgestaltet ist, wie eines Gürtels, einer Bandage oder einer Manschette.
Erfassungsgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens zwei Sensoren aufweist, von denen wenigstens einer wahlweise ein- oder ausschaltbar ist.
Erfassungsgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 23, gekennzeichnet durch einen Kleidungssensor, der zum Zusammenwirken mit einem an einem Bekleidungsstück vorgesehenen Signalgeber ausgestaltet ist, derart, dass der Kleidungssensor ein als Positionssignal bezeichnetes Signal erzeugt, welches die Position definiert, an welcher der Kleidungssensor in der Bekleidung des Sportlers angeordnet ist.