DE102012011623A1

DE102012011623A1 - System zur Ermittlung von Gang- und Laufanalyseparametern

Info

Publication number: DE102012011623A1
Application number: DE201210011623
Authority: DE
Inventors: Lutz Herzog
Original assignee: SPRINTEX TRAININGSGERAETE GmbH; Sprintex Trainingsgerate GmbH
Current assignee: SPRINTEX TRAININGSGERAETE GmbH; Sprintex Trainingsgerate GmbH
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-01-31

Abstract

Aufbau einer Vorrichtung zur Gang- und Laufanalyse unter Einsatz eines Laufbandes, mit einem über mindestens zwei Umlenkrollen endlos geführten Lauffläche (siehe auch Patent DE2503118), deren Oberfläche als Lauffläche dient. Zur Bestimmung der Druck/Kraftverteilung werden Kraftaufnehmer als auch die Laufbandregelung eingesetzt. Zur Berechnung der vertikalen und horizontalen Kräfte werden die entsprechenden Parameter ausgelesen und zu Gang- und Laufparametern verarbeitet. Es werden sowohl analoge als auch digitale Werte umgewandelt, berechnet und/oder verrechnet. Durch eine geeignete Übertragungs- und Auswerteeinheit werden die Daten übermittelt. Die Einbeziehung der Laufbandregelung stellt sich als neuartig dar. Durch diese Tatsache verringert sich sowohl die Fehleranfälligkeit, durch weglassen anderer Kraftaufnehmer, als auch einen direkten Zugriff auf Werte die unmittelbar am Laufband bzw. der Lauffläche anliegen.

Description

Aufbau eines Sensorsystems zur Gang- und Laufanalyse unter Einsatz eines Laufbandes, mit einem über mindestens zwei Umlenkrollen endlos geführten Lauffläche (siehe auch Patent DE2503118 ), deren Oberfläche als Lauffläche dient. Zur Bestimmung der Druck/Kraftverteilung werden Kraftaufnehmer als auch die Laufbandregelung eingesetzt. Zur Berechnung der vertikalen und horizontalen Werte werden die entsprechenden Parameter ausgelesen und verarbeitet. Es werden sowohl analoge als auch digitale Werte umgewandelt, berechnet und/oder verrechnet.
Die Messungen werden kontinuierlich durchgeführt entsprechend den Notwendigkeiten einer Gang- bzw. Laufanalyse. Diese Daten werden nach momentan gültigen standardisierten wissenschaftlichen Gang- und Laufberechnungen ausgewertet, z. B. J. Perry, etc..
Vorrichtungen zur Erfassung von Kräften und Kraftverteilungen sind bekannt ( DE-36 42 088 C2 und DE-25 29 475 C3 ).
Mit all diesen bekannten Vorrichtungen können, als Plattformen zur Ganganalyse, den Gang eines beliebigen Lebewesens als auch elektrisch und/oder mechanisch gesteuerte Geräte untersucht und analysiert werden. Da immer nur ein einziger Schritt und ein einzelner Abrollvorgang aufgenommen werden kann ist es nur unvollständig und mit großen Nachteilen behaftet.
Um ein natürliches Gangverhalten zu erhalten, ist es dagegen notwendig, den Gang über eine längere Zeit aufzunehmen. Wird nur ein einzelner Schritt aufgezeichnet, so muss die Messperson einen Anlauf nehmen. Hierbei ist das Treffen der Messplattform mit den Füßen ein weiteres Problem.
Ebenso wird eine bekannte Messvorrichtung beschrieben, bei der ein Laufband über eine Messplattform gezogen wird und somit eine fortlaufende Erfassung von Kräften möglich wird. (R. Kram und A. J. Powell: "A treadmill-mounted force platform" in J. Appl. Physiol. 67(4): 1692–1698 (1989).
Bei dem im Hauptanspruch beschriebenen System wird bei der Benutzung der gesamten Lauffläche bzw. aller Lamellen die Analyse durchgeführt, unabhängig der Position auf dem Laufband. Dadurch verbessert sich die Analyse, da der Proband das gesamte Laufband benutzen kann und sich nicht auf einen limitierten Bereich konzentrieren muss, auf den die Analyse mit Messplatten beschränkt ist. Siehe oberen Absatz [0002]. Somit ist es möglich jeden Schritt zu erfassen und auszuwerten im Gegensatz zu anderen Systemen ( DE 10 2007 049 323 ; DE 10 2007 054 358 ; DE 50 2008 003 824 ).
Die Aufgabe der Erfindung lieg darin eine Vorrichtung entsprechend dem Hauptanspruchs bereitzustellen mit der kostengünstig und möglicht fehlerfrei die horizontalen und vertikalen Kräfte eines natürlichen Ganges aufzunehmen und die Analyse über längere Zyklen hinweg zu analysieren.
Die Einbeziehung der Laufbandregelung stellt sich als neuartig dar. Durch diese Tatsache verringert sich sowohl die Fehleranfälligkeit, durch weglassen anderer Kraftaufnehmer, als auch einen direkten Zugriff auf Werte die unmittelbar am Laufband bzw. der Lauffläche anliegen.
Als Erweiterung ist auch eine statische Messung des Körpergewichtes möglich, dessen Wert auch zur Berechnung weiterer Gang- bzw. Laufparametern dient. Ebenso auch einen verbesserten zeitaktuellen Kalorienverbrauches nach der Eingabe anderer relevanten Daten möglich.
Die vertikalen Kräfte werden durch Kraftaufnehmer erfasst, diese sind an mindestens zwei Stellen angebracht, an dem das Laufband mit der Aufstellfläche verbunden ist. Mindestens zwei Kraftaufnehmer sind sich gegenüber, seitlich der Laufrichtung, angeordnet oder direkt unterhalb der Laufflächenlagerung zum Beispiel am Sekundärträger beim Lamellenlaufband. (2)
Die horizontale Kräfte werden durch die integrierte Regelung des Laufbandes in Form von analogen und digitalen Werten, unter anderen des Drehmomentes, Stromaufnahme der Drehzahl etc., zur Verarbeitung übermittelt.
Die erfassten Daten werden über das integrierte Bussystem im Laufband an eine Auswerteeinheit übermittelt. Somit wird eine Vorrichtung geschaffen, welche fortlaufend die Bodenreaktionskräfte eines im Gang befindlichen Lebewesens als auch elektrisch und/oder mechanisch gesteuerte Geräte erfasst und für eine weitere Verrechnung der Gang- und Laufparameter zur Verfügung stellt. Diese erfassten Daten werden über die analysierten Gangparameter in der Regelung des Laufbandes verwendet, und können die Parameter des Laufbandes beeinflussen z. B.: Geschwindigkeit, Steigung, etc.
Mit der vorhandenen Auswerteeinheit können die Parameter in Echtzeit angezeigt bzw. wiedergegeben werden. Über eine definierte Schnittstelle können die Daten auch extern verwendet werden,
um weitere Ganganalyseberechnungen durchzuführen.
1 zeigt die Anordnung und Ausführungsform gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den möglichen Anzeige und Auswerteeinheiten. Es zeigt ein Laufband mit zwei parallelen Umlenkrollen in einem Definierten Abstand.
2 zeigt ebenso ein Laufband mit alternativer Anordnung der Kraftaufnehmer.
1 stellt die Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch dar. Sie zeigt das Endlosband mit zwei parallelen Rollen 2, die in einem bestimmten Abstand zu einander geführt sind. Die über die Rollen geführte Lauffläche wird von einem Motor 1 angetrieben, welcher von der Regelung 3 angesteuert wird. In dieser Motor-Regelung Einheit werden die horizontalen Parameter aufgrund der elektromagnetischen Vorgaben erstellt.
Die Anordnung der Kraftaufnehmer 4 ist ebenso dargestellt. Diese befinden sich im Bereich der Kontaktfläche mit der Aufstellfläche des Endloslaufbandes. Die Kraftaufnehmer 4a sind die Alternativposition weiterer oder der mindestens zwei vorhandenen Kraftaufnehmer 4a. Eine weitere Alternativposition wird ebenso in 2 dargestellt. Das vorhandene interne Verarbeitungs- und Bussystem 5 empfängt die gesamten Daten der Regelung 3, der Kraftaufnehmer 4 und den Laufbandparametern und bereitet sie auf. Die Anzeigeeinheit mit Auswertesoftware 7 stellt die Gang- und Laufparameter sowie die Laufbandparameter in Echtzeit an. Es ist ebenso möglich über die Schnittstelle 8 externe Geräte 9 mit den oben aufgeführten Daten zu versorgen. Hier kann dann eine weitere Bearbeitung erfolgen.
2 stellt eine mögliche Alternativposition der Kraftaufnehmer 4a unterhalb von Sekundärträgern 6 oder an der Aufhängung des Laufbandbettes dar.
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 2503118 [0001]
DE 3642088 C2 [0003]
DE 2529475 C3 [0003]
DE 102007049323 [0007]
DE 102007054358 [0007]
DE 502008003824 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

R. Kram und A. J. Powell: ”A treadmill-mounted force platform” in J. Appl. Physiol. 67(4): 1692–1698 (1989) [0006]

Claims

Vorrichtung zur Gang- und Laufanalyse mit einem umlaufenden Endlosband mit Auswerteeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das integrierte System aus Regelung des Laufbandes und den Kraftaufnehmern die Errechnung der Gang- und Laufparameter ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbandparametern direkt in die Formeln zur Berechnung der Gang und Laufparameter einfließen und kein Parallelsystem aufgebaut ist, wie bei den bisherigen Systemen. ( EP2060229 ; DE06806637 ; DE 10 2007 054 358 ; DE 10 2007 049 323 ; DE 50 2008 003 824 )
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Körpergewicht nach der Messung, zu Beginn der Analyse, eine aktuelle Energieverbrauchsberechnung zulässt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen und/oder horizontalen Kräfte durch mindestens zwei Kraftaufnehmer ermittelt werden. Diese Kraftaufnehmer können gegenüberliegend seitlich oder gegenüberliegend diagonal an der Kontaktstelle zwischen dem Laufband und der Aufstellfläche des Laufbandes angebracht werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Kraftaufnehmer alternativ ausgewählt werden können. 1 und 2
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Laufbandes die aktuellen Daten des Motors (Motorstrom, Motorspannung sowie Drehzahl, Drehmoment und Frequenz) analog oder digital ausgibt und in die Verarbeitung einfliest.
Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Gang- und Laufparametern von Lebewesen als auch Abläufe von elektrisch und/oder mechanisch gesteuerten Geräten gemessen und analysiert werden können.
Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gang und Laufparameter Einfluss nehmen auf die Laufbandparameter wie Geschwindigkeit und Steigung.
Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein akustisches als auch visuelles Feedback System, welches das Lebewesen zum normalen Gang animiert und trainiert