DE102017116189A1

DE102017116189A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Unterstützung bzw. Verbesserung eines Lauf- und/oder Gehverhaltens einer Person oder eines Tieres

Info

Publication number: DE102017116189A1
Application number: DE102017116189.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Laufverhaltens einer Person, wobei die Vorrichtung zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Lauffläche eines Fußes der Person anordenbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Verbesserung des Laufverhaltens einer Person unter Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Laufverhaltens und/oder eines Gehverhaltens einer Person oder eines Tieres, wobei die Vorrichtung zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Lauffläche eines Fußes der Person anordenbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Verbesserung des Laufverhaltens einer Person unter Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei der Entwicklung von Sportschuhen gibt es Bestrebungen zur Optimierung der entsprechenden Fußbelastung und Besserung der Lauf- oder Gehleistung. Beispielsweise werden Kunststoffsysteme in der Schuhsohle eingebaut, die zur Energierückgewinnung ausgelegt sind. Ebenfalls gibt es Sportschuhe die Rückstellfedern in der Mittelsohle aufweisen, die dazu ausgebildet sind, die Reaktionsfähigkeit und Energierückgabe der Schuhe zu verbessern. Ebenfalls sind Langlaufschuhe, die mit Sprungfedern bzw. Lamellen ausgestattet sind, erhältlich. Die darin vorhandenen Lamellen sollen den Läufer beschleunigen und für eine effektive Energiegewinnung sorgen.
Die oben aufgelisteten Systeme haben die Funktion, die beim Laufen natürlich auftretenden Stöße abzufedern, indem die Schuhsole als Dämpfungsmittel ausgebildet ist und sich dabei leicht deformiert. Nachdem eine Person den Fuß wieder abhebt ist die elastisch ausgebildete Schuhsole dazu konzipiert, wieder die Form des nicht belasteten Ausgangszustands einzunehmen und dabei den Läufer bei seiner Beschleunigung mittels der Rückstellkraft der Schuhsole zu unterstützen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die beim Laufen kinetische Energie freigibt, um zumindest ein Laufverhalten einer Person zu unterstützen oder gar zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Unterstützung eines Laufverhaltens und/oder eines Gehverhaltens einer Person oder eines Tieres, ist zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Lauffläche eines Fußes der Person anordenbar und weist eine längliche Kammer mit einem, vorzugsweise länglichem, Hohlraum auf, wobei bevorzugt eine Richtung einer Längserstreckung des länglichen Hohlraums mit einer Richtung einer Längserstreckung der länglichen Kammer übereinstimmt, wobei der Hohlraum zumindest eine sich im Hohlraum bewegliche Masse enthält.
Die Vorrichtung basiert damit hauptsächlich auf dem Prinzip der dynamischen Druckänderung eines Fluid (im englischen: Pressure surge). Dabei verlagert sich die Position der beweglichen Masse im Hohlraum in Relation zu den Lauf- bzw. Springphasen der Person. Die Verlagerung der Position geschieht hauptsächlich in der sagittalen Ebene. Beim Bewegen der beweglichen Masse zu einem Ende der Hohlkammer hin wird kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt und kann als kinetische Energie wieder freigegeben werden. Die wieder freigegebene kinetische Energie kann einen dynamischeren, ggf. auch etwas längeren Laufschritt bewirken.
Durch die Beschränkung der Bewegung der beweglichen Masse auf einen, vorzugsweise länglichen, Hohlraum einer länglichen Kammer, wird eine Bewegungsrichtung der beweglichen Masse geometrisch vorgegeben. Die vorgegebene Richtung entspricht einer longitudinalen Richtung, sodass sich die bewegliche Masse longitudinal, beispielsweise als longitudinale Welle, ausbreitet.
Durch eine entsprechende Lenkung der beweglichen Masse in der Hohlkammer wird die wieder freigegebene Energie in eine bestimmte Richtung gelenkt, so dass die beim Laufen, Gehen, Springen usw. wiedergewonnenen Kräfte bzw. Energie für eine Leistungssteigerung ausgenützt werden können.
Bevorzugt stimmt die Längserstreckung der länglichen Kammer zumindest im Wesentlichen mit einer Laufrichtung bzw. mit oder parallel zu der Lauffläche des Fußes überein. Durch eine solche Anordnung der länglichen Kammer können die wiedergewonnenen Kräfte bzw. Energie für eine Leistungssteigerung bevorzugt ausgenützt werden.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die Längserstreckung der länglichen Kammer auch Schräg zu der Laufrichtung bzw. zu der Lauffläche des Fußes gestellt sein kann. Dies ermöglicht eine Verbesserung eines Schusses beim Treten eines Balles, wie z.B. beim Fußball spielen.
Auch wäre es möglich die Vorrichtung derart vorzusehen, dass die Position der Längserstreckung der länglichen Kammer variabel vom Nutzer einstellbar sein kann, sodass die Anordnung der Längserstreckung je nach Einsatzmöglichkeit verstellt werden kann. Dies bedeutet, dass die Anordnung der Längserstreckung der länglichen Kammer in der Vorrichtung zwischen einer Position parallel zu der Lauffläche des Fußes und Senkrecht bzw. Schräg zu der Lauffläche des Fußes eingestellt werden kann.
Vorzugsweise ist die Masse in der Längsrichtung des Hohlraums der länglichen Kammer hin und her bewegbar. Durch eine solche Anordnung und eine geeigneten Auswahl der Dimensionen des Hohlraums bzw. der Kammer kann eine Verlagerung der Position der beweglichen Masse im Hohlraum in Relation zu den Lauf- bzw. Springphasen der Person an eine Person bzw. an die auszuführende Bewegung gezielt angepasst werden.
Die Verlagerung der beweglichen Masse verhält sich dann entsprechend der eines Pendels. Vorzugsweise eines Pendels der sich in Abhängigkeit eines Laufverhaltens einer Person bspw. zeitverzögert in der Hohlkammer bewegt.
Vorteilhafterweise ist die bewegliche Masse in einem Medium angeordnet und die bewegliche Masse bewegt sich in dem Medium. Als Medium kann bspw. ein zähflüssiges Fluid, wie z.B. ein Öl oder Quecksilber ausgewählt werden, in welchem zumindest ein vorzugsweise jedoch mehrere Partikel, zum Beispiel metallische Partikel, angeordnet sind. Als Partikel kann z.B. eine Kugel wie diese in einem Kugellager verwendet wird oder Metallstaub oder kleine Metallkugeln usw. angewendet werden. Als andere Materialien für das Medium im bspw. zylinderförmigen Hohlraum wären Galistan 6,4g pro cm³ oder Brom - 3,12g /cm³ oder Thiomersallösung möglich.
Eine solche Vorrichtung basiert dann bspw. auf dem Prinzip der dynamischen Druckänderung eines Fluids - Pressure surge, da ein Fluid als Medium ausgewählt wird und die bewegliche Masse bspw. eine oder mehrere Metallkugeln oder Partikel umfasst, die zu Druckveränderungen im Fluid führt, wobei die Druckveränderungen das Speichern bzw. wieder Abgeben der potentiellen Energie ermöglichen. Alternativ zu einem Fluid kann auch eine oder auch mehrere Metallkugeln in einem Schaumstoff oder Ähnlichem gelagert werden.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die bewegliche Masse und eine ggf. vorhandene „Portion“ des Mediums mit einer abgemessenen vordefinierten Materialportion in die Kammer gefüllt werden. Das Material soll am besten flüssig sein mit maximaler Dichte. Als Material wäre Quecksilber ideal oder ggfs. auch ein Material welches diesbezüglich ähnliche Eigenschaften wie Quecksilber aufweist.
Bevorzugt ist an zumindest einem Ende der länglichen Kammer zumindest ein Energieaufnahmemittel vorgesehen. Dieses Energieaufnahmemittel wird dann dazu verwendet eine aus der Bewegung der Person vorhandene kinetische Energie zu gewinnen, indem diese in potentielle Energie in der Hohlkammer zumindest zeitweise gespeichert wird.
Besonders bevorzugt ist das zumindest eine Energieaufnahmemittel dazu ausgebildet, die bewegliche Masse abzubremsen. Hierbei kann eine Konversion von kinetischer Energie in potentielle Energie verhältnismäßig einfach durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise ist an zumindest einem Ende der länglichen Kammer ein Energieabgabemittel vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, die bewegliche Masse in Richtung des anderen Endes der länglichen Kammer zu beschleunigen bzw. der beweglichen Masse einen Impuls zu geben. Dieses Energieabgabemittel kann bspw. dazu verwendet werden, die gewonnene potentielle Energie wieder in kinetische Energie umzuwandeln, um die bewegliche Masse zu beschleunigen, bzw. um dieser einen Impuls zu geben.
Bevorzugt besteht das bzw. jedes Energieaufnahmemittel und das bzw. jedes Energieabgabemittel aus einer, vorzugsweise gemeinsamen, Federeinrichtung. Solche Federeinrichtungen können kostengünstig und einfach in einer Hohlkammer integriert werden. Bspw. kann eine Schraubenfeder, eine Spiralfeder, eine Kegelfeder oder eine Druckfeder hierzu eingesetzt werden.
Beispielsweise ist die beweglichen Masse als Kugel ausgebildet, insbesondere eine metallische oder edelmetallische Kugel, wie sie z.B. in einem Kugellager verwendet wird, und die Kugel ist zwischen den Enden der länglichen Kammer hin und her bewegbar.
Besonders bevorzugt ist das Energieabgabemittel von einer externen Energiequelle speisbar und das Energieabgabemittel ist dazu ausgebildet, die bewegliche Masse in Richtung des anderen Endes der länglichen Kammer zu beschleunigen bzw. der beweglichen Masse einen Impuls zu geben. Ein solcher externer Impuls bzw. eine von außen bewirkte Beschleunigung ermöglicht die Unterstützung bspw. von Rehapatienten während der Rekonvaleszenz oder Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen.
Vorzugsweise ist eine Schnittstelle mittels der Daten von und zur Vorrichtung übermittelbar vorgesehen.
Besonders bevorzugt ist zumindest ein Sensor an der Vorrichtung angebracht, um eine Schrittfrequenz der Person und/oder eine Geschwindigkeit der Person und/oder eine Position der beweglichen Masse in der länglichen Kammer zu ermitteln.
Insbesondere können Daten, die mittels des zumindest einen Sensors erfasst werden, mittels der Schnittstelle bspw. an eine Steuereinheit übermittelt werden.
Die Steuereinheit kann, z.B. auf einem Smartphone, Tablet, Computer etc. angeordnet sein und dazu ausgelegt sein, die Energieabgabemittel in Abhängigkeit der erfassten Daten des zumindest einen Sensors derart anzusteuern, dass die bereitgestellte Energie bzw. der bereitgestellte Impuls an eine Geschwindigkeit der Person und/oder einer Schrittfrequenz der Person angepasst, d.h. eine abgegebene Energiemenge vergrößert oder verringert wird.
Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung in einem Schuh integriert, oder an einem Schuh befestigt. Mittels einer nachträglichen Montage der Vorrichtung bspw. in den Schuhen, schuhnah oder in einem Sportgerät, kann die Vorrichtung zum Beispiel als Nachrüstsatz oder Umrüstsatz bereitgestellt werden.
Alternativ hierzu kann die Vorrichtung von vornherein in bzw. an einem Schuh vorgesehen sein. In allen Fällen kann die Vorrichtung zur Steigerung der sportlichen Leistung durch die Wiedergewinnung der Energie verwendet werden. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung in einer Bandage, wie z.B. einer Sprunggelenksbandage einzubauen, zu befestigen und/oder zu positionieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung des Laufverhaltens einer Person unter Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, das Verfahren kennzeichnet sich dadurch aus, dass die bewegliche Masse entsprechend der jeweiligen Schrittfrequenz der Person in der länglichen Kammer hin und her bewegt wird.
Besonders bevorzugt wird eine Messung der Schrittfrequenz der Person und/oder der Geschwindigkeit der Person durchgeführt und in Abhängigkeit der ermittelten Schrittfrequenz und/oder Geschwindigkeit wird das Energieabgabemittel von einer externen Energiequelle mit Energie gespeist, um die bewegliche Masse in Richtung des anderen Endes der länglichen Kammer zu beschleunigen bzw. der beweglichen Masse einen Impuls zu geben.
Die Erfindung wird nachfolgend rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1a eine schematische Seitenansicht auf einen Schuh mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
1b eine Ansicht von unten auf die Vorrichtung der 1a;
2 eine weitere schematische Seitenansicht auf einen Schuh mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine weitere schematische Seitenansicht auf einen Schuh mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 eine weitere schematische Seitenansicht auf einen Schuh mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
5a bis f schematische Ansichten der Vorrichtung der 1a während verschiedener Laufphasen.

Die 1a zeigt eine schematische Vorrichtung 10 zur Unterstützung eines Laufverhaltens einer Person. Die Vorrichtung 10 ist in der Schuhsohle 12 eines Schuhs integriert und verläuft mindestens im Wesentlichen parallel zu einer Lauffläche 16 eines Fußes einer Person, die den Schuh 14 trägt.
Die Vorrichtung 10 hat eine längliche Kammer K mit einem länglichen Hohlraum H. Diese Kammer K ist in der Schuhsohle 12 des Schuhs 14 der 1a angeordnet, könnte in einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform auch als separate Vorrichtung 10 ausgelegt sein, die an einem Schuh 14 angebracht werden kann, bzw. als Einlegesohle in einen Schuh 14 eingelegt werden könnte. Auch besteht ferner die Möglichkeit, die Vorrichtung 10 zum Beispiel im Bereich einer Skibindung anzuordnen, so dass die Vorrichtung 10 im Bereich des Skischuhs angeordnet ist, um einen Skiläufer zu unterstützen.
Die Vorrichtung 10 weist eine längliche Kammer K mit einem länglichen Hohlraum H auf. In dem Hohlraum ist eine bewegliche Masse 18 angeordnet. Die Längserstreckung der länglichen Kammer K stimmt zumindest im Wesentlichen mit einer Laufrichtung der Person überein. Die bewegliche Masse 18 ist in der Längsrichtung des Hohlraums H der länglichen Kammer K hin und her bewegbar. Im Beispiel der 1a ist die bewegliche Masse 18 in einem Medium 20 angeordnet und kann sich bei der Bewegung der Person in dem Medium 20 bewegen. Die bewegliche Masse 18 kann eine Ansammlung von Metallpartikeln oder beispielsweise eine Metallkugel 18' (siehe 2) umfassen, die in einem Medium 20, wie zum Beispiel Quecksilber oder Öl gelagert ist.
Die verwendeten Partikel der beweglichen Masse 18 haben einen Durchmesser zumindest im Wesentlichen im Bereich von 0,05 mm bis 1 cm.
Bei einem Laufen einer Person, die den Schuh 14 trägt, wird die bewegliche Masse 18 in der länglichen Kammer K hin und her bewegt und verursacht dabei eine longitudinale Welle LW (siehe 5) in dem Medium 20. Diese longitudinale Welle LW kann zur Energierückgewinnung verwendet werden, wie diese in den 5a bis 5f genauer detailliert beschrieben wird.
Als Medium 20 kann ein flüssiges Medium 20, ein teilflüssiges Medium 20 oder ein trockenes Medium 20 vorgesehen sein. Als trockenes Medium 20 ist beispielsweise ein Schaumstoff vorstellbar. Als flüssiges Medium 20 kann ein Quecksilber oder ein Öl vorhanden sein.
Die 1b zeigt eine Ansicht von unten auf die erfindungsgemäße Vorrichtung 10. Eine Längserstreckung der Kammer K ist größer als eine Breite und eine Höhe der Kammer K. Ferner ist ersichtlich dass die Hohlkammer K als Kanal ausgebildet ist, indem die bewegliche Masse 18 sich bewegen kann.
Die Länge der Kammer K wird zumindest im Wesentlichen im Bereich von 1 bis 30 cm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 15 cm ausgewählt.
Eine Breite der Kammer K wird zumindest im Wesentlichen im Bereich von 0,1 bis 3 cm, vorzugsweise 0,2 bis 1 cm ausgewählt.
Eine Höhe der Kammer K wird zumindest im Wesentlichen im Bereich von 0,1 bis 3 cm, vorzugsweise 0,2 bis 1 cm ausgewählt.
Die Kammer K kann aus einem geeigneten Material hergestellt werden, welches eine relativ reibungsarme Bewegung der beweglichen Masse 18 entlang des Hohlraums H ermöglicht. Hierzu kann bspw. ein Aluminium oder Stahl bzw. eine Aluminium- oder Stahllegierung verwendet werden, diese können unter anderem auch mit einer harten, reibungsarmen Schicht wie bspw. einer DLC-Schicht versehen werden. Bevorzugt wird die Kammer aus einem biegsamen bzw. einem steifen Material hergestellt.
Eine Wanddicke der Kammer K wird zumindest im Wesentlichen im Bereich von 0,02 bis 0,2 mm gewählt.
In einer nicht flüssigen Form wäre Wolfram mit der Dichte von 19 - 25g - cm³ denkbar, zum Beispiel als Mikrokügelchen in der entsprechenden Flüssigkeit oder in anderem Mileu zB. trocken, halb trocken, teilflüssig, ganz flüssig etc.
Die 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. An beiden Enden der länglichen Kammer K ist ein jeweiliges Energieaufnahmemittel 22 in der Form einer Federeinrichtung 24 vorgesehen. Diese Federeinrichtung ist dazu ausgebildet, die bewegliche Masse 18 abzubremsen und durch die Federkonstante der Federeinrichtung 24 wieder zu beschleunigen, vorzugsweise wird die bewegliche Masse 18 in Richtung des anderen Endes der länglichen Kammer K beschleunigt.
In dem vorliegenden Beispiel ist die bewegliche Masse 18 eine metallische Kugel, zum Beispiel eine metallische Kugel, die in einem Kugellager verwendet werden kann.
Bspw. kann die metallische Kugel einen Durchmesser im Bereich von zumindest im Wesentlichen 0,1 mm bis 3 cm, vorzugsweise im Bereich 0,2 bis 1 cm aufweisen.
In diesem Fall bildet die Federeinrichtung 24 auch gleichzeitig ein Energieabgabeemittel 26. Die Verwendung von einer Federeinrichtung an zumindest einem, vorzugsweise jedoch an beiden Enden der länglichen Kammer K übernimmt hiermit die Funktion des Fluids des in der 1 vorgestellten Ausführungsform.
Die mittels der Federeinrichtung und des Laufverhaltens der Person bewegte Kugel erzeugt auch longitudinale Wellen LW, die mittels der Federeinrichtung 24 gedämpft bzw. beschleunigt werden können.
Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser ist ein Sensor 28 an der Vorrichtung 10 vorgesehen. Dieser Sensor 28 kann zumindest die Schrittfrequenz der Person und/oder die Geschwindigkeit der Person messen. Gegebenenfalls kann ein weiterer Sensor 28 vorgesehen sein, der die Position der beweglichen Masse in der länglichen Kammer K ermitteln kann (nicht gezeigt). Der zumindest eine Sensor 28 kann mittels einer Schnittstelle 32 die Daten an eine Vorrichtung 10 übermitteln. Die Schnittstelle 32 kann zum Beispiel mit einem Smartphone/Tablet, Computer oder Ähnlichem kommunizieren, um das Laufverhalten einer Person aufzeichnen zu können.
Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, indem das Energieabgabeemittel 26 statt aus einer Federeinrichtung 24 zu bestehen, von einer externen Energiequelle 30 speisbar ist. Die externe Energiequelle 30 ist dazu ausgebildet, die bewegliche Masse 18 in Richtung des anderen Endes der länglichen Kammer K zu beschleunigen bzw. der beweglichen Masse einen Impuls zu geben.
Zusätzlich zur externen Energiequelle kann auch ein Energieaufnahmemittel 22 vorgesehen sein.
Beispielsweise Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen, denen das Gehen oder Laufen schwerfällt, könnten mittels einer solchen Energiequelle schneller laufen, da die Bewegung ventral mittels der Energiequelle unterstützt wird. Auch könnte die Vorrichtung 10 der 4 (siehe auch 3 in diesem Zusammenhang) mit einem Sensor 28 ausgestattet sein, so dass die Vorrichtung 10 dazu ausgebildet sein kann, die bewegliche Masse 18 entsprechend der jeweiligen Schrittfrequenz der Person in der länglichen Kammer K hin und her zubewegen. Diese Impulsgebung kann wie gezeigt sowohl von hinten nach vorne als auch von vorne nach hinten erfolgen.
Mittels eines angeschlossenen Smartphones oder Computers, Tablets oder dergleichen (nicht gezeigt) können eine Einstellung oder Anpassung der Impulsfrequenz und des Impulsmoments zum Laufschritt und/oder Sprung und/oder Schwung verwendet werden. In diesem Zusammenhang ist z.B. das Smartphone als Impulskoordinator vorgesehen, an dem solche Feineinstellungen durchgeführt werden.
Eine solche Vorrichtung 10, die longitudinale Wellen LW als Pendelgewicht ausnützt, kann für diverse Reha-Einrichtungen zum Beispiel in Schuhen für Menschen mit Gehbehinderungen oder zum Einbau in verschiedenen Prothesen und Gehprothesen bei Querschnittsgelähmten verwendet werden.
Auch könnte ein Datenspeicher (nicht gezeigt) in der Schuhsohle 12 integriert werden, derart dass man diesen in einem System verwenden kann, sodass für gewisse Personen abgestimmte Impulsfrequenzen oder Impulsmomente abgelegt werden können, und damit automatisch bei Verwendung der Vorrichtung 10 diese für eine gezielte Anwendung verwendet werden kann.
Als zusätzliche Energiequelle sind Mechanismen denkbar, die auf einem Stoßwellenprinzip Arbeiten, als Schalldruckwellen Arbeiten. Es können hierzu elektronische Stoßwellen, elektromagnetische Stoßwellen sowie piezoelektrische Stoßwellen erzeugt werden.
Alternativ hierzu könnten auch laserbasierte Mikrostoßwellen „shockwaves at microscale“ verwendet werden oder auch Gasflüsse zum Aufpumpen der Kammer K mit einem Gas als Energiequelle verwendet werden. Auch besteht die Möglichkeit, nanoelektronische Lösungen zu verwenden, die mittels einer angelegten Spannung eine Gewichtsverlagerung der Materie bewirken.
Durch die Verwendung der Vorrichtung 10 als Einlegesohle oder zusätzliche Schuhsohle 12 besteht die Möglichkeit des selbstständigen Einbaus und der Entfernung der Vorrichtung 10, zum Beispiel bei einem Schuhwechsel.
Die Vorrichtung 10 könnte auch unter Umständen in Langlaufstöcken oder in einem Handschuh, bspw. um ein Gleichgewicht einer Person zu stabilisieren, integriert werden. Die Vorrichtung 10 könnte ebenfalls in einem AbfahrtsskiSchuh 14angeordnet sein bzw. schuhnah in den Skiern oder im Bereich der Skibindung.
Die Kammer K kann aus diversen Materialien konstruiert werden und beispielsweise als Zylinder rund oder leicht eckig, oval oder konisch geformt werden. Die Form der Vorrichtung 10 kann von der Sportart abhängen. Vorstellbar wäre beispielsweise für Skispringer eine schmale lange longitudinale Kammer K, die mit einem schweren Quecksilber ausgefüllt ist.
Für Langstreckenläufer wäre eine kleinere Kammer K ausgefüllt mit einer Lösung mit einem etwas leichteren Material, beispielsweise Brom, Thiomersal oder Wolframkugeln vorstellbar. Auch in dieser Form würde die Wirkung eines Pendelgewichts ausgenützt werden. Die hier beschriebene Vorrichtung 10 kann zur Besserung einer Laufleistung, Gehleistung, Sprungleistung oder Fahrleistung verwendet werden. Die Besserung der jeweiligen Leistung hängt unter anderem von der verwendeten sportlichen Anwendung ab. Die bessere Leistung erfolgt durch Wiedergewinnung und Lenkung einer durch die Person abgegebenen Energie in eine entsprechende Richtung.
Bei Verwendung der Kammer K mit einer metallischen Kugel, die sich zwischen beispielsweise zwei Federeinrichtungen hin und her bewegt, wäre eine möglichst reibungsfreie Oberfläche der Hohlkammer K gewünscht, so dass keine Reibungsverluste bei der Wechselwirkung der Kugel mit der Hohlkammer K bestehen, so dass möglichst viel Energie mittels der Federeinrichtung absorbiert werden kann bzw. mittels der Beschleunigung der Federeinrichtung ausgenützt werden kann. Die Druckstöße bewirken im System eine Energierückgewinnung in Form einer longitudinalen Welle LW. Hierbei werden in einem Flüssigkeitssystem höhere Druckanstiege als in einem Gassystem erwartet, da eine Flüssigkeit komprimierbarer ist als ein Gas.
Die neue Vorrichtung 10 basiert hauptsächlich auf dem Prinzip der dynamischen Druckänderung eines Fluids - Pressure surge. Die Vorrichtung 10 für Schuhe (hauptsächlich Sport- ,Lauf- oder Springschuhe) besteht aus einer zum Beispiel in der Schuhsohle 12 oder fußnah eingebauten kleinen Kammer K bspw. gefüllt mit speziellem flüssigem Material.
Die 5a bis 5f zeigen diverse Positionen der Kugel 18' im rechten bzw. linken Bein R, L einer Person die sich in der Längsrichtung A bewegt.
Die 5a zeigt die Verwendung der Vorrichtung 10 bei einer Abdruckphase A. In der 5b wird die Vorrichtung 10 in der früheren Schwungphase F gezeigt. In der Bewegung zwischen der Abdruckphase A und der frühen Schwungphase F wird die bewegliche Masse M, 18 in der Kammer K dorsal in Richtung der Ferse des rechten Beins R verschoben.
Die 5c zeigt die mittlere Schwungphase MS der Vorrichtung 10 im rechten Bein R. Die 5d zeigt die Vorrichtung 10 in der späten Schwungphase S. Zwischen der mittleren Schwungphase MS und der späteren Schwungphase S wird das Material nach vorne ventral verlagert. Durch Beschleunigung des Materials M (bspw. Kugel 18') nach ventral und anschließender Bremsung (Aufprall am vorderen Kammerteil) entsteht die longitudinale Welle LW, die zur Energierückgewinnung verwendet werden kann.
Die 5e zeigt die Vorrichtung 10 in der Stoßdämpferphase und die 5f in der Standphase des rechten Beins R bevor das linke Bein L verwendet wird, um die Person in der Längsrichtung A zu bewegen. In diesen Phasen verhält sich das Material „neutral“ und bereitet sich zur Kraftübertragung in die dorsale Richtung vor (die nächste Laufphase). Wie in den 5a bis 5f gezeigt, bewegt sich die bewegte Masse mit einer leichten Verzögerung in Abhängigkeit eines Laufverhaltens einer Person und schwingt quasi in Relation zu einem Laufschritt mit. Durch diese Bewegung der beweglichen Masse wird der Schritt der Person dynamischer, eventuell sogar etwas verlängert.
Das hier angewendete Prinzip kann mit dem eines rückschlagfreien Antireflexhammers verglichen werden. Bei einem solchen Kunststoffhammer befindet sich ein befüllter Hohlraum H. Der Hohlraum H ist mit Sand oder kleinen Metallkügelchen befüllt.
Die Druckstöße, die im vorliegenden System vorhanden sind, bewirken in einem Flüssigkeitssystem höhere Druckanstiege als in einem Gassystem, weil die Flüssigkeit hierdurch komprimierbar ist. Diese Kompression kann in Form einer Energierückgewinnung als Longitudinalwelle LW verwendet werden.
Entsprechend der Lauf- bzw. Springphasen verlagert sich die „Portion“ des Fluids in der Kammer K - Hohlraum H in hauptsächlich sagittaler Ebene mit allen physischen Folgen des Newtonische Axiome. Die zusätzlich gewonnene - wiedererlangte Energie bewirkt einen dynamischen, ggf. auch etwas längeren Laufschritt. Der Mechanismus bzw. die Kammer K wird hierzu mit einer exakt abgemessenen Materialportion gefüllt. Das Material soll am besten flüssig sein mit maximaler Dichte.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
12: Schuhsole
14: Schuh
16: Lauffläche
18: Masse
18': Kugel
20: Medium
22: Energieaufnahmemittel
24: Federeinrichtung
26: Energieabgabemittel
28: Sensor
30: externe Energiequelle
32: Schnittstelle
A: Längsrichtung
R: rechtes Bein
L: linkes Bein
A: Abdruckphase
F: frühe Schwungphase
MS: mittlere Schwungphase
S: spätere Schwungphase
K: Kammer
H: Hohlraum
M: Material
LW: longitudinale Welle

Claims

Vorrichtung (10) zur Unterstützung eines Laufverhaltens und/oder eines Gehverhaltens einer Person oder eines Tieres, wobei die Vorrichtung (10) zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Lauffläche (16) eines Fußes der Person anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine längliche Kammer (K) mit einem Hohlraum (H) aufweist, und dass der Hohlraum (H) zumindest eine sich im Hohlraum (H) bewegliche Masse (18) enthält.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstreckung der länglichen Kammer (K) zumindest im Wesentlichen mit einer Laufrichtung (A) bzw. mit oder parallel zu der Lauffläche (16) des Fußes übereinstimmt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Masse (18) in der Längsrichtung (A) des Hohlraums (H) der länglichen Kammer (K) hin und her bewegbar ist.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Masse (18) in einem Medium (20) angeordnet ist und sich in dem Medium (20) bewegt.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Ende der länglichen Kammer (K) zumindest ein Energieaufnahmemittel (22) vorgesehen ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Energieaufnahmemittel (22) dazu ausgebildet ist, die bewegliche Masse (18) abzubremsen.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Ende der länglichen Kammer (K) zumindest ein Energieabgabemittel (26) vorgesehen ist, das dazu ausgebildet ist, die bewegliche Masse (18) in Richtung des anderen Endes der länglichen Kammer (K) zu beschleunigen bzw. der beweglichen Masse (18) einen Impuls zu geben.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eine bzw. jedes Energieaufnahmemittel (22) und das eine bzw. jedes Energieabgabemittel (26) aus einer Federeinrichtung (22) bestehen.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Masse (18) als Kugel (18') ausgebildet ist, die zwischen den Enden der länglichen Kammer (K) hin und her bewegbar ist.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabgabemittel (26) von einer externen Energiequelle (30) speisbar ist und das Energieabgabemittel (26) dazu ausgebildet ist, die bewegliche Masse (18) in Richtung des anderen Endes der länglichen Kammer (K) zu beschleunigen bzw. der beweglichen Masse (18) zumindest in dieser Richtung einen Impuls zu geben.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle (32) mittels der Daten von und zur Vorrichtung (10) übermittelbar sind; und/oder dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (28) an der Vorrichtung (10) angebracht ist, um eine Schrittfrequenz der Person und/oder eine Geschwindigkeit der Person und/oder eine Position der beweglichen Masse (18) in der länglichen Kammer (K) zu ermitteln bzw. zu messen.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) in einem Schuh (14) integriert ist, oder an einem Schuh (14) befestigt ist.
Verfahren zur Verbesserung des Laufverhaltens und/oder Gehverhaltens einer Person oder eines Tieres unter Anwendung einer Vorrichtung (10) der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Masse (18) entsprechend der jeweiligen Schrittfrequenz der Person in der länglichen Kammer (K) hin und her bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung der Schrittfrequenz der Person und/oder der Geschwindigkeit der Person durchgeführt wird und in Abhängigkeit der ermittelten Schrittfrequenz und/oder Geschwindigkeit das Energieabgabemittel von einer externen Energiequelle (30) mit Energie gespeist wird, um die bewegliche Masse (18) in Richtung des anderen Endes der länglichen Kammer (K) zu beschleunigen bzw. der beweglichen Masse (18) zumindest in dieser Richtung einen Impuls zu geben.