DE102013210213A1

DE102013210213A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und/oder Einübung des Fußaufsatzes im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums

Info

Publication number: DE102013210213A1
Application number: DE102013210213.5A
Authority: DE
Inventors: Philipp Russ
Original assignee: Simi Reality Motion Systems GmbH
Current assignee: Simi Reality Motion Systems GmbH
Priority date: 2013-06-01
Filing date: 2013-06-01
Publication date: 2014-12-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Einübung des Fußaufsatzes im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums, wobei in einem Schuhboden (12) oder einer Schuheinlage (20) ein hinteres (30) und ein vorderes (40) Messfeld mit jeweils wenigstens einem Sensor (50) angeordnet sind, und wobei die Sensoren (50) mit einem ebenfalls in dem Schuhboden (12) oder der Schuheinlage (20) angeordnetem Tongeber (60) wirkverbunden sind. Sie zeichnet sich gegenüber gattungsbildendem Stand der Technik durch einen Tongeber (60) aus, der zumindest in den nachstehenden Belastungsfällen des/der Sensoren (50) jeweils ein in Dauer und/oder Frequenz eindeutiges Tonsignal erzeugt: – bei alleiniger Belastung des/der Sensoren (50) nur eines Messfeldes (30; 40); – bei zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors (50) beider Messfelder (30; 40); und – bei vollständiger Entlastung des/der Sensoren (50) eines Messfeldes (30; 40) unter Beibehalt einer Belastung des/der Sensoren (50) des anderen Messfeldes (40; 30) oder umgekehrt. Die vorliegende Erfindung eignet sich für alle therapeutischen und/oder sportlichen Anwendungen, bei denen der Fußaufsatz im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums überwacht und/oder (ggf. neu) eingeübt werden soll oder muss, insbesondere hinsichtlich seiner Effizienz, Ökonomie und/oder Verletzungsprophylaxe. Erfindungsgemäße Vorrichtungen können dabei insbesondere Teil eines Schuhbodens (12) oder einer Schuheinlage (20) sein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Einübung des Fußaufsatzes im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums, wobei in einem Schuhboden oder einer Schuheinlage ein hinteres und ein vorderes Messfeld mit jeweils wenigstens einem Sensor angeordnet sind, und wobei die Sensoren mit einem ebenfalls in dem Schuhboden oder der Schuheinlage angeordnetem Tongeber wirkverbunden sind.
Der Schrittzyklus eines menschlichen Individuums beginnt mit dem Aufsetzen eines Fußes auf einem Untergrund und endet mit dem erneuten Aufsetzen desselben Fußes. Ein Schritt definiert somit die Distanz, die mit einem ganzen Schrittzyklus zurückgelegt wird. Sie entspricht der Summe der Längen des linken und rechten Halbschrittes. Die einzelnen Phasen (Halbschritte) erfolgen normalerweise symmetrisch.
Der Augenblick des Fußaufsatzes, wenn der Fuß also den Untergrund berührt, ist ein entscheidender Zeitpunkt im Schrittzyklus menschlicher Individuen. In diesem wirken große Kräfte auf den Bewegungsapparat. Diese müssen zum einen adäquat absorbiert werden um z.B. Gelenke nicht zu überlasten. Zum anderen müssen die Kräfte kanalisiert werden um Fortbewegung zu ermöglichen. Ein Großteil der Verletzungen bei Bewegung treten in diesem Moment des Bodenkontaktes auf, weil hier die stärkste Kraftentfaltung stattfindet. Viele Methoden, ob Training oder Hilfsmittel, die eine Änderung der Fortbewegungstechnik verfolgen, beziehen sich daher unmittelbar auf den Moment des Fußaufsatzes. Wesentliche Aspekte in einem effizient-ökonomischen Schrittzyklus, gleich ob in einer gehenden oder einer laufenden Fortbewegung, bereiten diesen Moment vor.
Beim Schrittzyklus einer gehenden Fortbewegung wird der Fuß mit vergleichsweise geringer Kraft mit der Ferse auf den Untergrund aufgesetzt und dann klar ersichtlich über den ganzen Fuß bis zum Abdruck mit dem Vorfuß „abgerollt“. Stöße, Prellungen etc. werden dabei aufgrund der dünnen Schicht von Organfett unter der Ferse sowie der hervorragenden Fähigkeit menschlicher Individuen zur Bewegungssteuerung (sog. Propriozeption) abgefangen. Einen wichtigen Aspekt der gehenden Fortbewegung spielt dabei auch der „Hellrocker“ und „Anklerocker“, welche das Umleiten der Bodenreaktionskraft über das Fersenbein und das Sprunggelenk beschreiben. Diese Funktionen sind wesentlichen für einen dynamischen und physiologischen Gang. In der Wissenschaft sind diese Funktionen detailliert beschrieben.
Beim Schrittzyklus einer laufenden Fortbewegung sind die auftretenden Kräfte sehr viel höher als beim Gehen. Hier sind Strukturen wie Muskeln, Sehnen oder Skelett schnell überfordert. Verletzungen wie patellofemorales Scherzsyndrom, iliotibiales Bandsyndrom oder Plantar Fasciitis sind keine Seltenheit.
Bei Laufen werden grundsätzlich drei Fortbewegungstechniken (im Folgenden kurz als Laufstil oder Lauftechnik bezeichnet) unterscheiden:
Der erste und am häufigsten zu beobachtende Laufstil menschlicher Individuen ist der Fersenlauf, auch Rückfußlauf genannt. Bei dieser Lauftechnik kommt die Ferse als erstes auf dem Untergrund auf, der Fuß wird dann durch die Extensoren des Sprunggelenks kontrolliert nach vorne abgesenkt und das Körpergewicht des menschlichen Individuums verlagert sich während der Standphase schließlich vor zum Ballen, von wo der Abdruck erfolgt. Vor allem modernes Schuhwerk mit Polsterungen im Fersenbereich begünstigt diesen Laufstil. Eine geringere Aktivität in den Plantarflexoren des Sprunggelenks wird durch das geringere Dorsalextensionsdrehoment am Sprunggelenk benötigt. Der „Heelrocker“ und „Anklerocker“ kommen stark zum Einsatz. Hohe Kräfte und Drehmomente müssen adäquat in den oberen Muskel- und Gelenkketten abgefangen werden. Mangelhafte Bewegungsstrategie oder Trainingszustand sind oft Grund für chronische Schmerzen und Verletzungen bei diesem Laufstil. Die Schuhindustrie hat lange versucht, die hohe Belastung durch den Aufsatz der Ferse mit immer stärkeren Dämpfungen zu verringern. Mittlerweile ist bekannt, das dadurch auch die biomechanische Funktion dieser wichtigen Elemente des Bewegungsablaufs negativ beeinträchtigt wird, weil die Position des Kraftangriffspunktes und daraus resultierende Drehmomente im Zeitpunkt des Aufkommens nicht adäquat reguliert wird. In schwierigem Gelände wie auf Wurzelwegen oder Geröll kommt dieser Laufstil wenig zum Einsatz.
Für den zweiten Laufstil menschlicher Individuen, den Mittelfußlauf, ist ein flacher Fußaufsatz charakteristisch. Beim Mittelfußlauf erfolgt die Landung auf der Außenkante des ganzen Fußes; Ferse und Ballen kommen also gleichzeitig auf dem Untergrund auf. Nach einer leichten körpergewichtsverlagernden Bewegung hin zum Ballen erfolgt der Abdruck mit dem Vorfuß. Diese Lauftechnik unterscheidet sich zwar vom Rückfußlauf, aber für die Zwecke der vorliegenden Erfindung soll im Folgenden jede laufende Fortbewegung, bei dem die Ferse (mit-)belastet wird, verallgemeinernd als Rückfußlauf bezeichnet werden. Der Mittelfußlauf gilt als Kompromiss, besitzt aber ganz eigene biomechanische Charakteristika. Gegenüber dem Fersenlauf werden beim Mittelfußlauf die Belastungen gleichmäßiger am Fuß verteilt, wodurch vor allem dessen Längsgewölbe aktiver sein muss. Auch die Drehmomente, die durch den veränderten Kraftangriffspunkt in den Muskel und Gelenkketten entstehen, sind anders. Ein Nachteil dieses Laufstils kann die Überlastung der Außenkante des Fußes sein, oder stärkere Dämpfungsanforderungen der oberen Gelenkketten.
Beim dritten Laufstil landen menschliche Individuen mit ihrem Gewicht auf dem Ballen beziehungsweise auf dem Vorfuß. Diese Methode wird neuerdings auf Basis von Forschungen mit afrikanischen Eingeborenen als gesunder Laufstil proklamiert. Wesentliches Argument ist die bessere Stoßdämpfungsmöglichkeit im Moment des Aufkommens durch den zusätzlichen exzentrischen Einsatz der Plantarflexoren beim Aufkommen des Vorfußes. Die benötige Stoßdämpfung kann also etwas besser weg von den oberen Gelenken wie Knie und Hüfte verteilt werden, was zu einer insgesamt besseren Stoßdämpfung führt. Allerdings werden sehr viel höhere Anforderungen an die Fußmuskulatur und die Plantarflexoren gestellt. Landung und Abdruckpunkt sind nämlich häufig identisch. Um eine ähnliche Schrittlänge wie beim Rückfußlauf zu erzielen, erfordert dieser sog. Ballenoder Vorfußlauf eine längere Flugphase, was zu noch stärkeren Anforderungen für Muskulatur und Skelett im Moment des Aufpralls führt. Insbesondere Vorfußbereich, Wadenmuskulatur oder Achillessehne, können betroffen sein. Der Ballen- oder Vorfußlauf findet gewöhnlich insbesondere als typischer Berglauf-, Mittelstrecken- oder Sprinterschritt Verwendung. Er ermöglicht vorteilhaft die meiste Kraftentfaltung und flexible Reaktion auf unebenen Untergrund.
Unabhängig nun davon, welchen der – vorstehend skizzierten – Schrittzyklen ein menschliches Individuum für seine Fortbewegung gerade nutzt, spielt in jedem Fall die Art und Weise, wie der Fuß auf dem Untergrund aufkommt, eine äußerst wichtige Rolle für eine effizient-ökonomische und insbesondere verletzungsfreie Fortbewegung menschlicher Individuen.
Dementsprechend sind in der Praxis vielfältige Anwendungen bekannt, in denen mit geeigneten Vorrichtungen der Fußaufsatz im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums überwacht und/oder, ggf. neu, eingeübt werden muss.
So ist im Rahmen der Rehabilitation beispielsweise nach einem Unfall oder nach einer Operation der Fußaufsatz im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums zu kontrollieren, insbesondere in Hinblick auf die Gleichmäßigkeit von Aufsetz- und Abdruck- sowie dazwischen liegender Abrollbewegung oder Körpergewichtsverlagerung, damit der Patient die wiederhergestellten Gliedmaße auch regulär in Benutzung nimmt und nicht wegen bei der Beanspruchung auftretender Schmerzen oder dergleichen oder sonstiger Unannehmlichkeiten eine effizient-ökonomische Fortbewegung zu vermeiden sucht.
Mit der DE 197 15 456 A1 ist eine Fußbekleidung und ein Verfahren zum Laufenlernen für gesunde und behinderte Kinder bekannt geworden. Ausgehend von der mechanischen Gegebenheit, dass beim Laufen im Bereich einer Auftrittsfläche einer Fußbekleidung Druckkräfte auftreten, wird eine Fußbekleidung vorgeschlagen, bei der beim optimalen Aufsetzen der Fußbekleidung positiv motivierende Signale entstehen. Durch die Anordnung von mechanischen und/oder elektrischen Tongebern in der Auftrittsfläche der Fußbekleidung ist es möglich, Töne und Tonfolgen zu erzeugen, die bei den laufenlernenden Kleinkindern vorteilhafterweise eine positive Motivierung hinsichtlich des Aufstehens und des Laufenlernens hervorrufen. Durch die Anordnung eines Tongebers im Zehenbereich, im Ballenbereich und im Fersenbereich kann eine Tonfolge erreicht werden, die ein Kind dazu bringt, beim Laufen vorrangig den Fersenbereich als erstes aufzusetzen.
Mit der DE 102 01 134 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messwerterfassung und -auswertung in Schuhen bzw. Schuheinlagen bekannt geworden. Zwecks Informationsgewinnung sowohl sportlicher Größen wie der aktuellen und der durchschnittlichen Geschwindigkeit oder der zurückgelegten Distanz als auch biomechanischer Daten wie des Bewegungsablaufes oder eventueller Fehlbelastungen der unteren Extremitäten und der Wirbelsäule während eines Trainings-, Wettkampf- oder Diagnoselaufes wird ein System vorgeschlagen, das sich durch die Möglichkeit eines adaptiven und energieautarken Einsatzes auszeichnet. Hierzu ist die gesamte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem Schuhboden bzw. in einer Schuheinlage integriert, die Messdatenerfassung erfolgt dabei mittels mehrerer vorzugsweise piezoelektrischer Messfelder und die so gewonnenen Signale werden in einer Auswerteeinheit verstärkt, gespeichert und verarbeitet. Die Energieversorgung der Vorrichtung erfolgt vorzugsweise ebenso mittels piezoelektrischer Effekte.
Soweit gattungsbildende Vorrichtungen in einem Schuhboden angeordnet sind, ist damit bekanntlich der Teil eines Schuhs bezeichnet, der sich in Abgrenzung zum Schuhschaft unterhalb des Fußes befindet. Der Boden eines Schuhes besteht für gewöhnlich aus mehreren Lagen/Schichten (auch Sohlen genannt), welche sich – soweit vorhanden (vom Fuß in Richtung Untergrund) – wie folgt aufteilen lassen:

– Deck(brand)sohle oder Teildeck(brand)sohle (gewöhnlich nur auf den hinteren Teil der Innensohle aufgeklebt);
– Brandsohle (Innensohle), sie bezeichnet den Teil des Schuhbodens, der innerhalb des Schuhs liegt und direkt mit der Fußsohle in Berührung kommt (es sei denn, es befindet sich eine Deckbrandsohle darüber);
– Ausballung (Material zur Einebnung der Fläche, das zugleich als Dämpfung und Isolierung dient);
– Zwischensohle (eventuell mehrere Schichten/Zwischensohlen); und
– Laufsohle (Außensohle), sie ist dementsprechend der äußere Teil des Schuhbodens, der mit dem Untergrund in Kontakt ist.

Soweit gattungsbildende Vorrichtungen in einer Schuheinlage angeordnet sind, ist damit eine zusätzliche Innensohle gemeint, welche lose in den Schuh eingelegt wird. Bekannte Schuheinlagen, auch Einlegesohlen genannt, sind typische Hilfsmittel, die etwaige Mängel des Schuhs ausgleichen sollen (Fußschweiß aufsaugen, gegen Auskühlung isolieren, mechanische Dämpfung bieten, Größenausgleich und so weiter). Bei einer medizinischen Indikation kann eine Schuheinlage (Fußbettung) bekanntlich auch der Gesundung des Fußes oder Schmerzlinderung dienen (orthopädische Einlage).
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, neben einem entsprechenden Verfahren eine gegenüber dem Stand der Technik insbesondere einfacher und damit preiswerter aufgebaute Vorrichtung bereitzustellen, mit welcher der Fußaufsatz im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums überwacht und/oder (ggf. neu) eingeübt werden kann, vornehmlich hinsichtlich seiner Effizienz, Ökonomie und/oder Verletzungsprophylaxe.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Einübung des Fußaufsatzes im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber gattungsbildenden Verfahren durch einen Tongeber aus, der zumindest in den nachstehenden Belastungsfällen des/der Sensoren jeweils ein in Dauer und/oder Frequenz eindeutiges Tonsignal erzeugt:

– bei alleiniger Belastung des/der Sensoren nur eines Messfeldes;
– bei zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors beider Messfelder; und
– bei vollständiger Entlastung des/der Sensoren eines Messfeldes unter Beibehalt einer Belastung des/der Sensoren des anderen Messfeldes oder umgekehrt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich gegenüber gattungsbildenden Vorrichtungen durch einen Tongeber aus der eingerichtet ist, zumindest in den vorgenannten Belastungsfällen des/der Sensoren jeweils ein in Dauer und/oder Frequenz eindeutiges Tonsignal zu erzeugen.
Die Erzeugung eines in Dauer und/oder Frequenz jeweils eindeutigen Tonsignals gestattet in allen vorgenannten Belastungsfällen des/der Sensoren vorteilhaft eine Überwachung und/oder Einübung des Fußaufsatzes im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums mit denkbar einfachen und damit kostengünstigen Mitteln.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche:
So kann in einer ersten Weiterbildung der Erfindung der Tongeber eingerichtet sein, bei alleiniger Belastung des/der Sensoren des hinteren Messfeldes ein in Dauer und/oder Frequenz abweichendes Tonsignal zu erzeugen als bei alleiniger Belastung des/der Sensoren des vorderen Messfeldes. Aufgrund der abweichenden Tonsignale lassen sich die Landung des Fußes mit der Ferse (wie etwa beim Fersenlauf) von der Landung des Fußes mit dem Ballen (wie etwa beim Vorfußlauf) vorteilhaft unterscheiden.
Alternativ oder kumulativ kann der Tongeber eingerichtet sein, bei zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors beider Messfelder ein in Dauer und/oder Frequenz abweichendes Tonsignal zu erzeugen als bei einer alleinigen Belastung des/der Sensoren eines Messfeldes.
Die Erzeugung eines dritten Tonsignals bei zeitlich sich überschneidender Belastung hat die Überwachbarkeit „abrollender“ Bewegungen des Fußes zum Vorteil. Zudem spart die Ausgabe eines abweichenden Tonsignals bei zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors beider Messfelder vorteilhaft ein drittes Messfeld und die damit verbundenen Kosten ein.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Tongeber, welcher eingerichtet ist, zumindest in der nachstehenden oder umgekehrten Belastungsfolge in Dauer und/oder Frequenz aufsteigende oder absteigende Tonsignale zu erzeugen:

– bei einer ersten Belastung des/der Sensoren des hinteren Messfeldes;
– bei anschließender zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors beider Messfelder; und
– bei sich dann anschließender vollständiger Entlastung des/der Sensoren des hinteren Messfeldes unter Beibehalt der Belastung des/der Sensoren des vorderen Messfeldes.

Aufsteigende oder absteigende Tonfolgen haben bei Schrittzyklen mit regulärem Fußauftritt und/oder Rollbewegung einen akustisch wiederkehrenden Rhythmus zum Vorteil, welchem bei irregulärem Fußauftritt und/oder „Abrollen“ bevorzugt eine warnende Disharmonie entgegensteht.
Insbesondere hat sich bewährt, einen Tongeber vorzugsweise dergestalt einzurichten, dass Tonsignale mit abweichenden Frequenzen in Halbtonschritten erzeugt werden.
Insbesondere bei einer reinen Stimmung solcher Halbtöne entsteht bei Schrittzyklen mit regulärem Fußauftritt eine natürliche oder harmonische Stimmung, welche ein menschliches Individuums motiviert, einen solchen Schrittzyklus beizubehalten.
In einer Weiterbildung der Erfindung hat sich auch bewährt, den Tongeber vorzugsweise dergestalt einzurichten, dass unabhängig von der zeitlichen Belastung des/der Sensoren eines oder beider Messfelder Tonsignale von einheitlicher Dauer erzeugen.
Die zeitliche Begrenzung der Dauer eines Tonsignales vermeidet vorteilhaft ein unklares Verschmieren von Tonsignalen, insbesondere auch bei Nutzung der Vorrichtung im schnellen Schrittzyklus einer laufenden Bewegung.
Um eine Vorrichtung nach der Erfindung auch bei verkantetem Aufsetzen eines Fußes brauchbar zu halten hat sich vorzugsweise bewährt, in einem jedem Messfeld wenigstens zwei Sensoren anzuordnen, bevorzugt dergestalt, dass sowohl beim Aufsetzen eines Fußes mit seiner Außen- als auch mit seiner Innenkante zumindest ein Sensor des jeweiligen Messfeldes belastet wird.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung hat sich die Verwendung von als einfache Druckschalter ausgebildete Sensoren bewährt, welche vorteilhaft besonders preiswert und anspruchslos und gleichzeitig sehr zuverlässig sind, indem diese bei einer jeden Belastung den Tonerzeuger zur Erzeugung eines Tonsignales veranlassen – beispielsweise durch Schließen eines einfachen Stromkreises.
Folglich hat sich insbesondere die Ausgestaltung einer Vorrichtung bewährt, bei welcher bei Belastung eines Sensors ein Stromkreis für den Tongeber geschlossen und bei Entlastung geöffnet wird.
Die vorliegende Erfindung eignet sich für alle therapeutischen und/oder sportlichen Anwendungen, bei denen der Fußaufsatz im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums überwacht und/oder (ggf. neu) eingeübt werden soll oder muss, insbesondere hinsichtlich seiner Effizienz, Ökonomie und/oder Verletzungsprophylaxe. Erfindungsgemäße Vorrichtungen können dabei insbesondere Teil eines Schuhbodens oder einer Schuheinlage sein.
Zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand zweier Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen sowie in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Darin zeigen schematisch:
1 den exemplarischen Aufbau eines typischen Schuhes;
2 eine Vorrichtung nach der Erfindung als Teil einer Schuheinlage in einer Draufsicht;
3 die Vorrichtung aus 2 in einer Seitenansicht; und
4 die Vorrichtung aus 2 und 3 in einer Unteransicht.
Bei der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1 zeigt den exemplarischen Aufbau eines typischen Schuhes 10, in welchem erfindungsgemäße Vorrichtungen im Boden 12 des Schuhes 10 integriert sein können. Dabei wird als Schuhboden 12 bekanntlich der Teil eines Schuhs 10 bezeichnet, der sich in Abgrenzung zum Schuhschaft 11 unterhalb des Fußes eines menschlichen Individuums (nicht dargestellt) befindet. Der Boden 12 eines Schuhes 10 besteht für gewöhnlich aus einer Brandsohle 14, einer Ausballung 15, einer oder mehrerer Zwischensohlen 16 und natürlich der Laufsohle 17. Oberhalb der Brandsohle 14 kann eine (Teil)Deck(brand)sohle 13 angeordnet, insbesondere ausgeklebt sein, welche die Brandsohle 14 ganz oder teilweise überdeckt. Soweit eine erfindungsgemäße Vorrichtung Teil eines Schuhbodens 12 ist, ist diese vornehmlich ganz oder teilweise in der Deck(brand)sohle 13 und/oder Brandsohle 14 integriert (nicht dargestellt).
Alternativ zur Integration einer Vorrichtung nach der Erfindung kann diese erfindungsgemäß bevorzugt auch Teil einer Schuheinlage 20 sein. 2 zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung als Teil einer Schuheinlage 20 in einer Draufsicht; 3 in einer Seitenansicht und 4 in einer Unteransicht.
Wie der Boden 12 eines Schuhes 10 kann auch eine Schuheinlage 20 aus verschiedenen, gewöhnlich aber weniger, Lagen/Schichten aufgebaut sein. Die dargestellt Schutzeinlage 20 beispielsweise umfasst eine zentrale Schicht 25, welche lediglich durch eine obere 21 und eine untere 22 Abdeckung geschützt ist. In der zentralen Schicht 25 der Schuheinlage 20 kann nun ein hinteres 30 und ein vorderen 40 Messfeld angeordnet sein, in welchen gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung jeweils zwei Sensoren 50 angeordnet sind, bevorzugt dergestalt, dass sowohl beim Aufsetzen eines Fußes mit seiner Außen- als auch mit seiner Innenkante zumindest ein Sensor 50 des jeweiligen Messfeldes 30 und 40 belastet wird. Etwa mittig der Längserstreckung der Schuheinlage 20 kann in der zentralen Schicht 25 der Schuheinlage 20 ein Freiraum 24 belassen sein zur Anordnung eines Tonerzeugers 60. Wie man in den 2 und 4 sehen kann, ist der Tonerzeuger 60 vorzugsweise benachbart der Innenkante des Fußes eines menschlichen Individuums angeordnet, als dort, wo das Längsgewölbe des Fußes gewöhnlich seine maximale konkave Höhe aufweist. Damit beim Auftreten nicht etwaig hervorstehende Konturen z.B. des Tonerzeugers 60 als störend empfunden werden, kann zusätzlich zur oberen Abdeckung 21 noch ein den Tonerzeuger 60 abdeckendes Futter 23 vorgesehen sein.
Der Tonerzeuger 60 ist vorzugsweise auf einem Platinenträger 61 gehaltert, auf welcher zugleich eine, vorzugsweise von der Innenseite der Einlegesohle 20 zugängliche, Batterieversorgung 62 angeordnet sein kann. Ebenso ist bevorzugt. einen jeden Sensor 50 auf einem Platinenträger 51 anzuordnen, wobei die Sensoren eines Messfeldes 30 oder 40 freilich auch auf einem gemeinsamen Platinenträger (nicht dargestellt) angeordnet sein können. Die beschriebene Anordnung der Sensoren 50 und/oder des Tonerzeugers 60 auf Platinenträgern 51 bzw. 61 erleichtert insbesondere auch die individuell angepasste Montage erfindungsgemäßer Vorrichtungen z.B. durch Sanitätshäuser, da an Stelle von Einzelteilen gleich Baugruppen der Vorrichtung in die zentrale Schicht 25 einer Einlegesohle 20 eingebracht werden können.
Schließlich ist erkennbar, wie der/die Sensoren 50 der Messfelder 30 und 40 über einfache Stromkreise 70 mit dem Tongeber 60 wirkverbunden werden können. Der Tongeber 60 ist erfindungsgemäß dergestalt eingerichtet, dass zumindest in den nachstehenden Belastungsfällen des/der Sensoren 50 jeweils ein in Dauer und/oder Frequenz eindeutiges Tonsignal erzeugt wird:

– bei alleiniger Belastung des/der Sensoren 50 nur eines Messfeldes 30 oder 40;
– bei zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors 50 beider Messfelder 30 und 40; und
– bei vollständiger Entlastung des/der Sensoren 50 eines Messfeldes 30 oder 40 unter Beibehalt einer Belastung des/der Sensoren 50 des anderen Messfeldes 40 bzw. 30 oder umgekehrt.

Insbesondere kann der Tongeber 60 eingerichtet sein, bei alleiniger Belastung des/der Sensoren 50 des hinteren Messfeldes 30 ein in Dauer und/oder Frequenz abweichendes Tonsignal zu erzeugen als bei alleiniger Belastung des/der Sensoren 50 des vorderen Messfeldes 40.
Alternativ oder kumulativ kann der Tongeber 60 eingerichtet sein, bei zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors 50 beider Messfelder 30 und 40 ein in Dauer und/oder Frequenz abweichendes Tonsignal zu erzeugen als bei einer alleinigen Belastung des/der Sensoren 50 eines Messfeldes 30 oder 40.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Tongeber 60, welcher eingerichtet ist, zumindest in der nachstehenden oder umgekehrten Belastungsfolge in Dauer und/oder Frequenz aufsteigende oder absteigende Tonsignale, insbesondere mit abweichenden Frequenzen in Halbtonschritten, zu erzeugen:

– bei einer ersten Belastung des/der Sensoren 60 des hinteren Messfeldes 30;
– bei anschließender zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors 50 beider Messfelder 30 und 40; und
– bei sich dann anschließender vollständiger Entlastung des/der Sensoren 50 des hinteren Messfeldes 30 unter Beibehalt der Belastung des/der Sensoren 50 des vorderen Messfeldes 40.

Um ein unklares Verschmieren von Tonsignales zu vermeiden hat sich bewährt, den Tonerzeuger vorzugsweise dergestalt einzurichten, dass unabhängig von der zeitlichen Belastung des/der Sensoren 50 eines oder beider Messfelder 30 und/oder 40 Tonsignale von einheitlicher Dauer erzeugt werden.
Schließlich hat sich die Verwendung von als einfache Druckschalter ausgebildete Sensoren 50 bewährt, welche vorteilhaft besonders preiswert und anspruchslos und gleichzeitig sehr zuverlässig sind, indem diese bei einer jeden Belastung den Tonerzeuger 60 zur Erzeugung eines Tonsignales veranlassen – beispielsweise durch Schließen eines einfachen Stromkreises 70.
Die vorliegende Erfindung eignet sich für alle therapeutischen und/oder sportlichen Anwendungen, bei denen der Fußaufsatz im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums überwacht und/oder (ggf. neu) eingeübt werden soll oder muss, insbesondere hinsichtlich seiner Effizienz, Ökonomie und/oder Verletzungsprophylaxe. Erfindungsgemäße Vorrichtungen können dabei insbesondere Teil eines Schuhbodens 12 oder einer Schuheinlage 20 sein.
Bezugszeichenliste

10: Schuh
11: Schuhschaft
12: Schuhboden
13: Deck(brand)- oder Teildeck(brand)sohle
14: Brandsohle
15: Ausballung
16: Zwischensohle
17: Laufsohle
20: Schuheinlage
21: obere Abdeckung
22: untere Abdeckung
23: Futter
24: Freiraum
25: zentrale Schicht
30: hinteres Messfeld
40: vorderes Messfeld
50: Sensor
51: Platinenträger für Sensor
60: Tongeber
61: Patinenträger für Tongeber
62: Batterieversorgung
70: Stromkreis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19715456 A1 [0012]
DE 10201134 A1 [0013]

Claims

Verfahren zur Überwachung und/oder Einübung des Fußaufsatzes im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums, wobei in einem Schuhboden (12) oder in einer Schuheinlage (20) ein hinteres (30) und ein vorderes (40) Messfeld mit jeweils wenigstens einem Sensor (50) angeordnet sind, und wobei die Sensoren (50) mit einem ebenfalls in dem Schuhboden (12) oder der Schuheinlage (20) angeordnetem Tongeber (60) wirkverbunden sind, bei dem der Tongeber (60) zumindest in den nachstehenden Belastungsfällen des/der Sensoren (50) jeweils ein in Dauer und/oder Frequenz eindeutiges Tonsignal erzeugt: – bei alleiniger Belastung des/der Sensoren (50) nur eines Messfeldes (30; 40); – bei zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors (50) beider Messfelder (30; 40); und – bei vollständiger Entlastung des/der Sensoren (50) eines Messfeldes (30; 40) unter Beibehalt einer Belastung des/der Sensoren (50) des anderen Messfeldes (40; 30) oder umgekehrt.
Vorrichtung zur Überwachung und/oder Einübung des Fußaufsatzes im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums, wobei in einem Schuhboden (12) oder in der Schuheinlage (20) ein hinteres (30) und ein vorderes (40) Messfeld mit jeweils wenigstens einem Sensor (50) angeordnet sind, und wobei die Sensoren (50) mit einem ebenfalls in dem Schuhboden (12) oder der Schuheinlage (20) angeordnetem Tongeber (60) wirkverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Tongeber (60) eingerichtet ist, zumindest in den nachstehenden Belastungsfällen des/der Sensoren (50) jeweils ein in Dauer und/oder Frequenz eindeutiges Tonsignal zu erzeugen: – bei alleiniger Belastung des/der Sensoren (50) nur eines Messfeldes (30; 40); – bei zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors (50) beider Messfelder (30; 40); und – bei vollständiger Entlastung des/der Sensoren (50) eines Messfeldes (30; 40) unter Beibehalt einer Belastung des/der Sensoren (50) des anderen Messfeldes (40; 30) oder umgekehrt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tongeber (60) eingerichtet ist, bei alleiniger Belastung des/der Sensoren (50) des hinteren Messfeldes (30) ein in Dauer und/oder Frequenz abweichendes Tonsignal zu erzeugen als bei alleiniger Belastung des/der Sensoren (50) des vorderen Messfeldes (40).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tongeber (60) eingerichtet ist, bei zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors (50) beider Messfelder (30 , 40) ein in Dauer und/oder Frequenz abweichendes Tonsignal zu erzeugen als bei einer alleinigen Belastung des/der Sensoren (50) eines Messfeldes (30; 40).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tongeber (60) eingerichtet ist, zumindest in der nachstehenden oder umgekehrten Belastungsfolge in Dauer und/oder Frequenz aufsteigende oder absteigende Tonsignale zu erzeugen: – bei einer ersten Belastung des/der Sensoren (50) des hinteren Messfeldes (30); – bei anschließender zeitlich sich überschneidender Belastung zumindest je eines Sensors (50) beider Messfelder (30, 40); und – bei sich dann anschließender vollständiger Entlastung des/der Sensoren (50) des hinteren Messfeldes (30) unter Beibehalt der Belastung des/der Sensoren (50) des vorderen Messfeldes (40).
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tongeber (60) eingerichtet ist, Tonsignale mit abweichenden Frequenzen in Halbtonschritten zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tongeber (60) eingerichtet ist, unabhängig von der zeitlichen Belastung des/der Sensoren (50) eines oder beider Messfelder (30; 40) Tonsignale von einheitlicher Dauer zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem jedem Messfeld (30; 40) wenigstens zwei Sensoren (50) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (50) als Druckschalter ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Belastung eines Sensors (50) ein Stromkreis (70) für den Tongeber (60) geschlossen und bei Entlastung geöffnet wird.