DE102011016344A1

DE102011016344A1 - Verfahren zur Messung der Kräfteverhältnisse zwischen Boden und den Hufen von Reittieren

Info

Publication number: DE102011016344A1
Application number: DE201110016344
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2012-05-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Kräfteverhältnisse zwischen dem Boden und den Hufen von Reittieren Kurzfassung Für eine aussagekräftige Bewegungsanalyse und/oder Diagnostik bei Huftieren, aber auch bei Beurteilungen von Fehlstellungen der Gliedmaßen, insbesondere bei Pferden, sind neben dem subjektiven (Bild-)Wahrnehmungsvermögen des Menschen verstärkt objektive Messdaten erforderlich. Dieses neue Verfahren soll mit handelsüblichen FSR-Sensoren eine Lösungsmöglichkeit zur Unsitzen nur eine beschränkte Kraftaufnahmefähigkeit. Deshalb sind geeignete Maßnahmen zu ergreifen um die unter dem Huf wirkenden Kräfte proportional so zu verkleinern, dass der Messbereich der Sensoren nicht überschritten wird. Dies geschieht durch die Einbettung in eine elastische Masse (in Form einer Einlegesohle) und dem Ableiten eines Großteils der Kräfte durch unelastische Bereiche innerhalb der Einlegesohle in einem Hufschuh. Durch die Anwendung des Verfahrens lassen sich wertvolle Informationen über den Bewegungsablauf des Tieres, die Stellung der Hufe sowie die Stellung der Gliedmaßen gewinnen.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung der Druckverhaltnisse zwischen den Hufen von Reittieren, insbesondere von Equiden, und dem Boden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für eine aussagekräftige Bewegungsanalyse und I oder Diagnostik bei Huftieren, aber auch bei Beurteilungen von Fehisteilungen der Gliedmaßen, Insbesondere bei Pferden, sind neben dem subjektiven (Bild-)Wahrnehmungsvermögen des Menschen verstärkt objektive Messdaten erforderlich. Die steigende Bedeutung der objektiven Erfassung des Bewegungsablaufes spiegelt sich nicht nur in der Zahl der getätigten Schutzrechtsanmeldungen wieder, sondern auch In den vielfältigen Studien und Untersuchungen von Wissenschaftlern auf diesem Gebiet, insbesondere der Biomechanik. Die dabei verwendeten Messmittel reichen von Hochfrequenzkameras über aufwändige Messstraßen und Messhufschuhen bis hin zu elektromyographischen Messgeräten in Verbindung mit Speziallaufbändern.
Bei allen bislang bekannten und angewandten Messmethoden besteht jedoch das Problem, dass sich kein Verfahren als absolut zuverlässig und praxistauglich erwiesen hat. Zudem sind die meisten Messverfahren mit hohem technischem Aufwand und meist nur unter Laborbedingungen möglich.
Eine exakte und unverfälschte Aufzeichnung und Auswertung des Bewegungsablaufes und/oder der Belastungsverteilung an den Hufen, Insbesondere bei Pferden, setzt eine natürliche und gewohnte Umgebung des Tieres voraus. D. h. im Umkehrschluss, dass jede Ablenkung oder Veränderung der normalen Umgebungsbedingung direkt oder indirekt das Messergebnis unabhängig von der Messmethode verfälscht.
Zu diesem Effekt kommt auch noch das Problem, welche Art von Messdaten eine aussagekräftige Relevanz besitzt. Neben den optischen Messverfahren werden bislang die bei der Fußung auftretenden Kräfte einerseits auf der Bodenseite z. B. mittels Kraftmessplatten oder Messstraßen, und andererseits an der Hufunterseite gemessen, wie dies z. B. gemäß DE-A 195 46 022 in Form von Hufschuhen mit Messsensoren oder gemäß DE-A 19707413 in direkt unter dem Huf aufgeklebten Messsensoren erfolgt. Hierbei können auch Schwingungssensoren an den Beinen bzw. an den Hufen angebracht und die Messdaten über der Zeit aufgetragen werden.
Eine große Anzahl von Anmeldungen oder Veröffentlichungen beweist das große Interesse, allerdings ist es noch niemandem gelungen eine Erfindung zu marktreife zu entwickeln.
Von großer wissenschaftlicher Bedeutung sind vor allem der Mechanismus des Auffussens und der im Tragrand des Hufs wirkenden Kräfte bei gesunden Hufen und solchen mit Fehlstellungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der beschriebenen Nachteile derart auszugestalten, dass hierdurch eindeutige Messdaten, z. B. über die Kraft erhalten werden, die sowohl für eine Bewegungsanalyse, insbesondere Lahmheitsdiagnostik, als auch über die Druckkräfteverhältnisse im einzelnen Huf, z. B. Huf- oder Beinfehlstellung, Aufschluss geben; außerdem soll das zu schaffende Verfahren einfach zu bedienen sein, keine aufwändigen Laboraufbauten erfordern und das zu untersuchende Tier nicht in seinem natürlichen Bewegungsverhalten beeinflussen. Die wichtigste Aufgabe besteht darin, dass das Verfahren und die Vorrichtung auf Standardbauteilen aufbaut um eine kostengünstige Alternative zu aufwendigen und kostenintensiven Verfahren dar zu stellen.
Die Merkmale des zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind In den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Grundsätzlich ist festzuhalten, dass sich die Komplexität des Körpers und des gesamten Bewegungsapparates auch im Aufbau des Hufs und seiner Funktionsweise als ”Hufmechanismus” widerspiegeln. Dabei werden die zwischen dem Körper und dem Boden wirkenden Kräfte von den Beinen, insbesondere aber auch vom Huf, übertragen. Diese mehrdimensionalen Kräfte werden überwiegend vom Tragrand des Hufs aufgenommen und über die Lederhaut auf die Knochen weitergeleitet. Zusätzlich können auch, je nach Bodenbeschaffenheit, über den Hufsohlenbereich Kräfte weitergegeben werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun möglich, einzelne oder mehrere dieser Kräfte an einem oder mehreren Hufen gleichzeitig oder nacheinander zu erfassen, als elektrisch auswertbare Datensätze aufzuzeichnen und in Bezug zueinander zu setzen. Die Messung kann dabei sowohl im Stand als auch in allen Gangarten des Tieres erfolgen.
Die Grundlage für die Erfindung bildet die Tatsache, dass eine in einem Gegenstand existente Stauchung über eine definierte Messlänge auf eine Messeinrichtung parallel so umgeleitet wird, dass die ursprüngliche Stauchung nicht nachteilig beeinflusst oder gar verfälscht wird. Durch unterschiedliche Elastizitätsmodule in der Kraftübertragungsebene leitet sich die Stauchung flächenmäßig jedoch ungleich, aber ebenfalls proportional weiter. Durch die Übertragung der Stauchung auf die Messeinrichtung kann eine direkt proportionale Aussage über die im Gegenstand auftretenden Kräfte getroffen werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Messeinrichtung an einem Equidenbein und
2 schematisch die Messeinrichtung in Draufsicht und Schnitt.
Für die Umsetzung der Kraft- und somit Stauchungsübertragung vom Hufhorn auf den Boden werden zwei oder mehr resistive Kraftsensoren (d), vorzugsweise Foliensensoren wegen der sehr geringen Bauhöhe, mit einer definiert elastischen Masse (f) in einer möglichst geringen Bauhöhe ummantelt. Zwischen den Sensoren befinden sich unelastische Plättchen eines harten Werkstoffes (e), z. Bsp. Stahl, mit einer definierten Dicke. Die Gesamtform der elastischen Masse entspricht vorzugsweise den Umrissen der Hufunterseite. Die in die Masse (f), zusammen mit den unelastischen Platten (e) vergossenen Sensoren (d), bilden somit eine Einlegesohle (b) und werden unter Zuhilfenahme von handelsüblichen Hufschuhen (a) an der Hufunterseite befestigt. Für die Aussagekraft besonders geeignet sind Hufschuhe, welche das Pferd möglichst wenig in seiner natürlichen Bewegung behindern.
Herkömmliche Kraftsensoren in Dünnfilmtechnologie sind bauartbedingt nicht für die großen Kräfte geeignet wie sie unter einem Huf eines Pferdes auftreten. Es ist deshalb bei der Verwendung von kostengünstiggen Seriensensoren wichtig, die Krafteinleitung proportional zu senken um den Arbeitsbereich der Messwertaufnehmer nicht zu überschreiten, woran zahlreiche Erfindungen scheitern.
Dies geschieht erfindungsgemäß nach dem Prinzip der Parallelwirkung von in Reihe wirkenden Druckfedern. Die unter dem Tragrand des Hufes in elastischer Masse (f) eingegossenen Sensoren (d) sind umgeben von „harten Platten” (e). Diese sind ebenfalls von der elastischen Masse (f) eingeschlossen. 3 zeigt das Ersatzschaubild mit Druckfedern für die Kräfteverteilung und Stauchwirkung in den Bereichen mit den Sensoren und den Stahlplatten. Die Bereiche der Sensoren sind entsprechend klein zu wählen gegen die Fläche der Stahlplatten. Dadurch kann eine proportionale Reduzierung der auf die Messwertaufnehmer wirkenden Kräfte erreicht werden. Somit können auch bei schwungvollen Gangarten und schweren Pferden die Messbereiche der serienmäßig gefertigten FSR-Sensoren eingehalten werden.
Die Messsignale der Messwertaufnchmer (d) werden zu einem A/D-Wandler übertragen, der vorzugsweise direkt am Messelement selbst oder am Hufschuh oder am Röhrbein des Tieres mit beispielsweise einer Gamasche c (siehe 1), fixiert ist, und die Messdaten per Kabel vom Messelement erhält. Der A/D-Wandler moduliert das Signal in eine digitale Datenform. Das Signal kann dabei in analoger oder digitaler Form, d. h. vor oder nach dem A/D-Wandler, telemetrisch vom bewegten Tier auf die ortsfeste Auswertestation übertragen werden. Diese digitalen Messdaten können von einem PC sowohl weiterverarbeitet als auch gespeichert werden. Die Messsignale können aber auch zu einer zentralen Auswerteelektronik weitergeleitet werde, welche auf dem Rücken des Tieres, z. Bsp. Mit einem Longiergurt befestigt ist.
Sinnvollerweise erfolgt die telemetrische Datenübermittlung per Funkübertragung, da so das Tier nicht in seiner Bewegungsfreiheit eingeschränkt wird und die Messungen in allen Gangarten durchgeführt werden können.
Die Auswertung der Messdaten erfolgt nach bereits praktizierten und gängigen Bearbeitungsmethoden. Die Art der Auswertung ist dabei abhängig von der beabsichtigten Gesamtaussage, z. B. als Bewegungsanalyse, zur Lahmheitsdiagnostik oder zur Ermittlung der Druckverteilung an einem einzelnen Huf oder im Vergleich von mehreren Hufen zueinander.
Trägt man beispielsweise die Messdaten der Kräfte von jedem der vier Hufe über der Zeit auf, kann eine Aussage über das Gangmuster und eventuelle Abweichungen (Lahmheit des Tieres) sichtbar gemacht werden.
Aber auch durch die Betrachtung der Druckverhältnisse an einem Huf (z. B. Innenseite gegen Außenseite des Hufes) können Rückschlüsse auf die Belastung bzw. Belastungsverteilung, im Stand und/oder in allen verschiedenen Gangarten, gezogen werden (z. B. einseitige Abnutzung eines Hufes oder Hufeisens). Durch eine solche Vergleichsmessung kann präventiv (z. B. durch Korrektur der Hufstellung unter Verwendung von Keilen zwischen Huf und Hufeisen) gehandelt werden.
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 19546022 A [0005]
DE 19707413 A [0005]

Claims

Verfahren zur Ermittlung der Kraftverhältnisse unter den Hufen, insbesondere von Equiden, wobei eine Messvorrichtung in Form einer dünnen Einlage unter Zuhilfenahme eines handelsüblichen Hufschuhs unter dem Huf des Tieres angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage aus einem Elastomer besteht, in welches an ausgewählten Stellen unter dem Tragrand des Hufes die sensoraktiven Flächen von handelsüblichen, drucksensiblen, resistiven Sensoren angeordnet sind und die Zwischenräume unter dem Tragrand mit entsprechend dick ausgeführten unelastischen Platten verstärkt sind, um auf die Fläche des Tragrandes des Hufes bezogen unterschiedliche Elastizitätzmodule zu erzielen mit dem Ziel, die auf die Sensoren wirkenden Kräfte proportional zur Gesamtkraft zu reduzieren und dem Messbereich entsprechend abzusenken, wobei sich die für die Weiterverarbeitung und Informationsauswertung notwendige Elektronik an einem der Verschlussriemen des Hufschuhs befindet und die Daten mittels Datenfunk an einen Computer weiterleitet, wo sie zu abgeleiteten Informationen über die Druckverteilung unter dem Huf aber auch zeitlich ableitbare Informationen wie die Taktfolge der einzelnen Extremitäten weiterverarbeiten lassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wonach die Einlage sowohl innerhalb des Hufschuhs, als auch darunter befestigt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wonach die Messmatte auch aus Kautschuk, Gummi oder einem künstlichen Elastomer hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2 wonach die Daten der Sensoren in analoger oder digitaler Form ausgewertet werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 wonach die Daten entweder von jedem Huf oder von einer zentralen Sendeeinheit an den Computer gesendet werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens 4 unter dem Tragrand des Hufes angeordneten Sensoren.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche wobei die Druckbelastung der Hufe an einem, zwei, drei oder auch vier Hufen zeitgleich erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6 wobei die Daten zwischengespeichert werden um Sie einer späteren Auswertung zuzuführen. Die Zwischenspeicherung kann sowohl in der Auswerte- und Sendeeinheit als auch auf dem Computer erfolgen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen wobei zeitgleich zur Aufnahme der Druckwerte der Messmatte eine Videoaufnahme des Reittieres erfolgt und ebenfalls gespeichert und den Druckwerten zugeordnet wird, mit dem Ziel die Druckwerte zu einer Bewegungsanalyse zuzuführen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl bei statischer als auch bei dynamischer Messung ein permanentes Messsignal anliegt.
Vorrichtung nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 9 wobei die Druckmesswerte der einzelnen Hufe in eine zeitliche Beziehung gesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 wonach die Messelektronik auch am Rohrbein des Pferdes oder an einer anderen Stelle des Hufschuhs befestigt wird.