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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion fehlerhaften Gehverhaltens, insbesondere zur Vermeidung eines Stolperns oder Fallens aufgrund eines fehlerhaften Gehverhaltens, vorzugsweise bei Parkinsonerkrankung, mit einer der Fußsohle zugeordneten Sensorik und einer Auswerteeinrichtung für die Messsignale der Sensorik.
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Die Erfindung beschäftigt sich ganz allgemein mit einer Vorrichtung zur Detektion fehlerhaften Gehverhaltens. Dabei kann es sich um beliebige Fehler im Gehverhalten handeln, die beispielsweise aufgrund von Altersschwäche, Verletzungen und/oder Krankheit auftreten und zu einer Gefährdung einer gesunden Körperhaltung und/oder der Sicherheit der jeweiligen Person – insbesondere bei Stolpern – führen. Besonders schwierig ist die Situation der Parkinsonerkrankten, die die Füße kaum abheben und deshalb durch falsches Gehverhalten viel häufiger fallen und sich verletzen.
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Vorrichtungen der in Rede stehenden Art sind seit Jahren aus der sportmedizinischen Praxis bekannt, so beispielsweise aus der
DE 10 2006 025 477 A1 . Gemäß dieser Druckschrift werden indikative Signal hinsichtlich der Laufkinematik und der motorischen Koordination der Laufmuskulatur einer Person durch eine die Aufstandsdrücke erfassende Sensoreinrichtung generiert. Dabei befasst sich die Vorrichtung mit der Analyse und Bewertung der Laufkinematik unter sportmedizinischen Gesichtspunkten, geht es nämlich darum, Trainingsverläufe zu dokumentieren und Ermüdungseffekte festzustellen.
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Bekannte Vorrichtungen befassen sich jedoch nicht mit der Detektion fehlerhaften Gehverhaltens zur Vermeidung eines Stolperns oder Fallens. Insbesondere bei älteren und/oder erkrankten Personen steigt das Risiko des Stolperns und des dadurch bedingten Fallens erheblich. Dies liegt im Konkreten daran, dass diese Personen alters- und/oder krankheitsbedingt die Füße beim Gehen nicht ausreichend anheben, nicht mit den Fersen auftreten und nicht den Fuß abrollen. Ganz im Gegenteil setzen sie oft den Fuß flächig auf. Dieses fehlerhafte Gehverhalten führt häufig zum Stolpern und zum Sturz der Personen, oft mit erheblichen gesundheitlichen Folgen, wie Knochenbrüchen, Prellungen, Gehirnerschütterung ect. Besonders stark ausgeprägt zeigt sich diese Problematik bei Parkinsonerkrankten. Auch wenn fehlerhaftes Gehverhaltens eines Patienten in Therapien meist erkannt und korrektes Gehen ausgiebig geübt wird, reicht dies meist nicht aus, den Patienten dauerhaft ein korrektes und sicheres Gehverhalten wieder anzutrainieren.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass ein Stolpern oder Fallen aufgrund fehlerhaften Gehverhaltens weitestgehend vermieden werden kann. Ein entsprechendes Verfahren ist anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe in Bezug auf die Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruches 1 und in Bezug auf das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst. Danach ist die in Rede stehende Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik mindestens zwei Drucksensoren umfasst, die der Ferse und dem Ballen des Fußes zugeordnet sind und deren Messsignale in der Auswerteeinrichtung unter Berücksichtigung der Reihenfolge und/oder des zeitlichen Verlaufs der Signale zur Ermittlung des Abrollverhaltens des Fußes dienen und dass bei fehlerhaftem Abrollverhalten ein Warnsignal ausgegeben wird.
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In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass es zur Vermeidung eines falschen Gehverhaltens, insbesondere eines Stolperns oder Fallens, erforderlich ist, das Abrollverhalten zu korrigieren. Dies ist dadurch realisiert, dass die Reihenfolge und/oder der zeitliche Verlauf der Signale mindestens zweier Drucksensoren an Ferse und Ballen des Fußes ermittelt und bei falschen Gehverhalten, d. h. bei falschen Abrollen bzw. Auftreten ein Warnsignal ausgegeben wird. Dies hat den Vorteil, dass der Träger der Vorrichtung in Echtzeit vor einem möglichen Stolpern oder Fallen gewarnt, an ein korrektes Gehverhalten, d. h. an das Anheben der Füße, das Auftreten mit der Ferse und das Abrollen des Fußes, erinnert wird und ein Stolpern oder gar ein Sturz rechtszeitig verhindern kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung gerade nicht um eine Vorrichtung zur Dokumentation der Fußbelastung und Einschätzung eines Ermüdungsverhaltens. Vielmehr dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zum unentwegten Schutz älterer, kranker bzw. parkinsonerkrankter Personen vor einem Stolpern oder Fallen. Des Weiteren bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung einen ganz besonderen therapeutischen Effekt dahingehend, dass sie einen kontinuierlichen Lernprozess des Patienten unterstützt und dabei hilft, das erlernte korrekte Gehveralten auch im Alltag beizubehalten und zur Gewohnheit zu machen.
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Folglich ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Vorrichtung realisiert, bei der ein Stolpern oder Fallen aufgrund fehlerhaften Gehverhaltens weitestgehend vermieden werden kann.
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In vorteilhafter Weise weist die Vorrichtung mindestens einen weiteren Drucksensor links und/oder rechts am seitlichen Rand der Fußsohle auf. Durch zusätzliche Drucksensoren an den Seiten lässt sich nicht nur gerades, d. h. nach vorne gerichtetes, Abrollen, sondern auch Kräfteverteilungen quer zur Fußlänge detektieren und korrigieren. Dies ist beispielsweise bei Innen- und/oder Außenläufern mit sogenannten X- oder O-Beinen oder bei Personen mit Senkfüßen von Interesse und hilfreich. Denkbar ist auch, mindestens einen weiteren Drucksensor im Bereich der Fußzehen, des Längsgewölbes des Fußes und/oder im Bereich des Ballens anzuordnen. Durch die Erhöhung der Anzahl der Sensoren lässt sich fehlerhaftes Gehverhalten noch genauer detektieren und abbilden, der problematische Moment beim Gehen isolieren und der sich falsch bewegende Bereich des Fußes feststellen. Ebenso können mit mehreren Sensoren genauere Daten über die zeitliche Verweildauer der verschiedenen Bereiche des Fußes auf dem Boden erfasst werden, was abermals zu einer genaueren Detektion und Korrektur führt.
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Ebenso denkbar ist die Anordnung mindestens eines Dehnungssensors vorzugsweise im Bereich des Längsgewölbes des Fußes längs der Fußlänge. Durch die Verwendung eines Dehnungssensors lässt sich das Abrollverhaltens genauer messen und zusätzlich die Ausdehnung des Fußes, insbesondere des Längsgewölbes, beim Abrollen detektieren. Besonders bei Personen mit Senkfüßen wird dadurch der Korrekturgrad erhöht.
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Von weiterem Vorteil ist es, wenn die Sensorik in der Sohle eines Schuhs, einer Einlegesohle oder einer besonderen Einlage ausgebildet und zur Messung der Aufstandsdrücke an die Fußsohle des Patienten angeordnet ist. Speziell angefertigte Schuhe, Einlegesohlen oder Einlagen bieten eine hohe Stabilität und ausreichend Raum für die Sensorik und ggf. einen Prozessor und die Stromversorgung. Alternativ kann die Sensorik unabhängig von dem getragenen Schuh in einem Socken, einem Strumpf oder einer Fußmanschette angeordnet sein, wodurch die Flexibilität im Hinblick auf die zu tragenden Schuhe erheblich erhöht wird.
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In weiter vorteilhafter Weise umfasst die Sensorik eine integrierte Stromversorgung. Dabei können die Sensoren gemeinsam oder einzeln über eine oder mehrere miniaturisierte Batterien mit Strom versorgt werden. Stromerzeugung durch beispielsweise integrierte, der Sensorik zugeordnete piezoelektrische Elemente ist auch denkbar. Ebenso ist eine kabellose Stromversorgung beispielsweise durch Induktion vorstellbar. Dabei kann eine Auswerteeinrichtung oder ein anderes geeignetes Gerät der Stromsendung dienen.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn es sich bei den Drucksensoren um aktive Sensoren handelt, die Messsignale speichern und/oder senden können. Dabei können die Messsignale an eine Auswerteeinrichtung zur weiteren Auswertung gesendet werden. Alternativ kann der Sensorik ein Prozessor zugeordnet werden, der die Messsignale der Sensoren erfasst, speichert, auswertet und/oder an eine Auswerteeinrichtung oder einen Signalgeber sendet. Handelt es sich um aktive Sensoren, erspart dies Raum für einen Prozessor. Bei Verwendung eines Prozessors mit Auswertefunktion können die ausgewerteten Messsignale direkt an einen Signalgeber gesendet werden ohne eine zusätzliche externe Auswerteeinrichtung zu erfordern.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der Auswerteeinrichtung um ein Gerät, welches viele Personen ohnehin besitzen und bei sich tragen, wie beispielsweise ein Handy, ein PDA oder ein Organizer. Die Auswerteeinrichtung muss ein entsprechendes Anwendungsprogramm umfassen, das die Messsignale der Sensorik empfangen und auswerten kann. Der Vorteil solcher Geräte liegt darin, dass sie ohnehin meist am Körper getragen werden und dadurch ein Signal – sei es ein akustisches Signal oder Vibration – besser und schneller von der die Vorrichtung tragenden Person wahrgenommen wird. Ebenso denkbar sind andere geeignete, möglicherweise speziell dafür hergestellte Empfangsgeräte, wie beispielsweise ein Armband, eine Armbanduhr, eine Art Pager oder ein anderes Gerät zum Anbringen an den Körper. Zur Feststellung eines fehlerhaften Gehverhaltens, insbesondere eines fehlerhaften Abrollverhaltens, ist es weiter von Vorteil, dass der Prozessor oder die Auswerteeinrichtung die Messsignale der Sensoren algorithmisch auswertet und die Auswertung durch Programmierung individuell an den Nutzer und dessen Gehverhalten anpassbar ist. Auf diese Weise lassen sich beliebige, auf den Nutzer individuell angepasste Fehler beim Gehen detektieren und korrigieren.
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In weiter vorteilhafter Weise können die Sensoren, der Prozessor und/oder die Auswerteeinrichtung die ermittelten Messsignale und/oder die ausgewerteten Daten speichern. Dadurch können im Nachhinein Analysen des Gehverhaltens gemacht werden und dem Patienten genauestens sein Gehverhalten, beispielsweise graphisch über ein entsprechendes Anwendungsprogramm, aufgezeigt werden. Außerdem lassen sich anhand der gespeicherten Daten weitere Einstellungen und Feinjustierung an der Vorrichtung und dessen Programmierung vornehmen. Im Rahmen einer Therapie kann anhand der gespeicherten Daten auf das konkrete Gehverhalten eingegangen werden. Auch standardmäßige, für beliebige Personen geeignete Programme, die in einfachster Weise fehlerhaftes Gehverhalten und Abrollen detektieren sind denkbar.
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Das Warnsignal, welches den Patienten bei fehlerhaftem Gehverhalten vor dem Stolpern oder Fallen warnt, wird in idealer Weise durch einen Signalgeber ausgegeben. Dabei können die externe Auswerteeinrichtung und der Signalgeber in einem Gerät, wie beispielsweise einem Handy, einem Smartphone, einem PDA, einem Organizer etc., zusammengefasst sein. Alternativ kann der Signalgeber einer Schuhsohle, einem Schuh, einer Einlegesohle, einer besonderen Einlage, einem Socken/Strumpf oder einer Fußmanschette zugeordnet sein. In diesem Fall ist es sinnvoll, wenn der Patient das Warnsignal direkt am Fuß spürt. Der Signalgeber kann jedoch ebenso einem separaten Ausgabegerät zugeordnet sein, wie beispielsweise einem Armband, einer Armbanduhr oder einem anderen Gerät, welches vorzugsweise am Körper getragen wird.
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Die Übertragung der Messsignale von den Sensoren zum Prozessor, von der aktiven Sensorik zur externen Auswerteeinrichtung und/oder des Warnsignals vom Prozessor zum Signalgeber oder von der Auswerteeinrichtung zum Signalgeber kann in vorteilhafter Weise über Kabel und/oder kontaktlos erfolgen. Eine kontaktlose Übertragung ist beispielsweise über Ultraschall, Infrarot, Bluetooth oder ein Hochfrequenzsignal denkbar.
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In besonders vorteilhafter Weise wird das Warnsignal akustisch, optisch, mechanisch und/oder elektrisch ausgegeben. Besonders eignet sich eine Warnung durch Vibration, da das Hör- und Sehvermögen bei älteren Personen oft eingeschränkt ist. Um rechtzeitig vor einem Stolpern oder Fallen zu warnen ist es von besonderem Vorteil, wenn die Ausgabe des Warnsignals in Echtzeit erfolgt.
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Ein Verfahren, das die obige Aufgabe gemäß Anspruch 1 löst, ist mit dem nebengeordneten Anspruch 12 beansprucht.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion fehlerhaften Gehverhaltens.
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Im Konkreten umfasst die Vorrichtung gemäß 1 eine in einer Schuhsohle 1 integrierte Sensorik 2 mit diversen Drucksensoren 3 im Fersen-, Ballen- und Zehenbereich sowie im Bereich des Längsgewölbes und am rechten und linken Rand des Fußes, die jeweils die dortigen Aufstandsdrücke messen. Des Weiteren umfasst die Sensorik 2 einen Dehnungssensor 4 im Bereich des Längsgewölbes des Fußes, der die Ausdehnung des Längsgewölbes beim Auftreten und Abrollen des Fußes misst. Die Sensoren 3, 4 werden jeweils über eine – in der Zeichnung nicht gezeigte – miniaturisierte Batterie mit Strom versorgt.
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Der Sensorik 2 ist des Weiteren ein ebenfalls in der Schuhsohle 1 integrierter Prozessor 5 zugeordnet. Dieser erfasst über in 1 nicht gezeigte Kabelverbindungen die Messsignale der Sensoren 3, 4 und sendet sie per Hochfrequenzsignal 6 an eine externe Auswerteeinrichtung 7, hier einem Smartphone 8.
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Das Smartphone hat ein Anwendungsprogramm, welches die vom Prozessor 5 gesendeten Messsignale der Sensorik 2 aufgezeichnet, auswertet und speichert. Das Anwendungsprogramm ist im Voraus individuell an das Gehverhalten der die Vorrichtung tragenden Person angepasst worden und detektiert unter Berücksichtigung der Reihenfolge und des zeitlichen Verlaufs der Messsignale fehlerhaftes Geh- und insbesondere Abrollverhalten.
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Wird fehlerhaftes Gehverhalten festgestellt, sendet das Anwendungsprogramm ein Warnsignal an den Signalgeber 9, hier ebenfalls das Smartphone 8. Dieses gibt umgehend ein Ton-, Licht- und Vibrationssignal aus, um die die Vorrichtung tragende Person vor fehlerhaftem Gehverhalten und damit vor einem Stolpern oder Fallen zu warnen und an korrektes Gehen und Abrollen zu erinnern.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
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Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schuhsohle
- 2
- Sensorik
- 3
- Drucksensoren
- 4
- Dehnungssensor
- 5
- Prozessor
- 6
- Hochfrequenzsignal
- 7
- Auswerteeinrichtung
- 8
- Smartphone
- 9
- Signalgeber
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006025477 A1 [0003]
