DE202016000432U1

DE202016000432U1 - Messvorrichtung zur Erfassung von Gangparametern einer Person

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Publication number: DE202016000432U1
Application number: DE202016000432.9U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2016-02-29
Anticipated expiration: 2026-01-22
Also published as: WO2017125419A1

Abstract

Messvorrichtung zur Erfassung von Gangparametern einer Person, die Messvorrichtung umfassend – zumindest ein erstes Drucksensorelement (1) und ein zweites Drucksensorelement (2), welche Drucksensorelemente (1, 2) zur zeitlich und örtlich aufgelösten Erfassung der von einer ersten bzw. einer zweiten Fußsohle auf eine Auftrittsfläche (5) ausgeübten Kraft ausgebildet sind und in einem Betriebszustand der Messvorrichtung an jeweils einer Fußsohle der Person angeordnet sind, sowie – zumindest einen zur Erfassung dreidimensionaler Strukturen und metrischer Informationen geeigneten 3D-Sensor (3), welcher derart ausgebildet ist, dass dieser positioniert und ausgerichtet werden kann, sodass sich sowohl ein erster Fuß als auch ein zweiter Fuß der Person in einem Erfassungsbereich (4) des 3D-Sensors (3) befinden, und dass eine Position des ersten Fußes sowie eine Position des zweiten Fußes der Person zu jeweils einem Zeitpunkt erfasst wird, welcher durch die von dem ersten (1) und zweiten Drucksensorelement (2) erfassten Kräfte und/oder durch die Messdaten des 3D-Sensors (3) selbst vorgegeben ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Erfassung von Gangparametern einer Person, die Messvorrichtung umfassend zumindest ein erstes Drucksensorelement und ein zweites Drucksensorelement, welche Drucksensorelemente zur zeitlich und örtlich aufgelösten Erfassung der von einer ersten bzw. einer zweiten Fußsohle auf eine Auftrittsfläche ausgeübten Kraft ausgebildet sind und in einem Betriebszustand der Messvorrichtung an jeweils einer Fußsohle der Person angeordnet sind, sowie zumindest einen zur Erfassung dreidimensionaler Strukturen und metrischer Informationen geeigneten 3D-Sensor, welcher derart ausgebildet ist, dass dieser positioniert und ausgerichtet werden kann, sodass sich sowohl ein erster Fuß als auch ein zweiter Fuß der Person in einem Erfassungsbereich des 3D-Sensors befinden, und dass eine Position des ersten Fußes sowie eine Position des zweiten Fußes der Person zu jeweils einem Zeitpunkt erfasst wird, welcher durch die von dem ersten und zweiten Drucksensorelement erfassten Kräfte und/oder durch die Messdaten des 3D-Sensors selbst vorgegeben ist.
Stand der Technik
Die Möglichkeit der exakten Analyse des Gangmusters von Personen gewinnt im klinischen und geriatrischen Umfeld zunehmend an Bedeutung.
Grundsätzlich sind zur Erfassung von Parametern, die ein solches Gangmuster beschreiben, auch Gangparameter genannt, verschiedene Herangehensweisen bekannt. So kann beispielsweise der Aufpressdruck der Füße einer Person über eine gewisse Laufstrecke hinweg mittels sogenannter instrumentierter Laufteppiche erfasst werden. Solche Laufteppiche sind meist als Teppiche oder Matten, welche mit einem Gitter an drucksensitiver Sensorik ausgestattet sind, ausgebildet, die zur Vermessung der Gangparameter von der betreffenden Person (meist barfuß) begangen werden müssen. Da die Messgenauigkeit solcher Messvorrichtungen von der Beschaffenheit des Sensorgitters abhängt und da die Anzahl benötigter Sensoren direkt proportional zur Länge des Laufteppichs ist, steigt der ohnehin schon hohe Preis solcher Messvorrichtungen mit zunehmender gewünschter maximaler Genauigkeit und/oder maximaler Länge der erfassbaren Laufstrecke an.
Darüber hinaus ist die Vermessung von Gangparametern mittels instrumentierter Schuheinlagen bekannt. Dabei sind Schuheinlagen mit entsprechenden drucksensitiven Sensoren ausgestattet. Dadurch ist es möglich, die Druckverteilung im Schuh – also unter realistischen Bedingungen – zu erfassen, während hingegen bei Laufteppichen sinnvolle Messungen meist nur ohne Schuhwerk erzielbar sind. Jedoch sind solche instrumentierte Schuheinlagen allein nicht in der Lage, alle Datenmodalitäten zu liefern, die mittels des oben beschriebenen Laufteppichs bestimmt werden können. So kann beispielsweise die Schrittlänge nicht in derselben Qualität gemessen sondern bestenfalls über zusätzliche Inertialmesssysteme approximiert werden. Der Vorteil gegenüber den besagten Laufteppichen liegt jedoch einerseits in einem erheblich reduzierten Anschaffungspreis und andererseits darin, dass die vermessbare maximale Laufstrecke nicht beschränkt ist.
Zwar nicht im klinischen Bereich in Verwendung, jedoch grundsätzlich bekannt sind Messsysteme, bei denen die Erfassung der Beinbewegung der Person mittels eines bildgebenden Sensors – meist mittels einer 3D-Kamera, also eines Sensors, der in der Lage ist Tiefeninformationen zu erfassen – geschieht, wobei der Sensor entweder an Rollatoren oder Robotern befestigt und auf die Beinregion der Person gerichtet ist. Solche Systeme befinden sich allerdings noch in der Entwicklung und die Erfassung von Aufpressdrücken ist in diesem Zusammenhang kein Thema.
Auch ist die Erfassung von Bewegungsabläufen mittels der sogenannten Motion-Capture-Technique (engl., Bewegungserfassungstechnik) bekannt, insbesondere im Zusammenhang mit (aktiven oder passiven) optischen Markern, die an verschiedenen Stellen des Körpers der Person angebracht sind.
Am Genauesten ist die Erfassung von Bewegungsabläufen und Gangparametern derzeit mittels sogenannter „Gait Analysis Laboratories” (Ganganalyselabors) möglich. Dabei handelt es sich um aufwendige und hochkomplexe Systeme, bestehend aus Laufteppichen der oben diskutierten Art, einer Vielzahl an Infrarotkameras, einem Inertialsensor, welcher an der Person angebracht ist, mehreren Videokameras und einer Vielzahl an mit diesen Gerätschaften verbundenen Auswertungseinheiten. Allerdings sind die Kosten solcher Labors – schon alleine aufgrund des Laufteppichs – enorm hoch.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Nun ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Messvorrichtung zur Erfassung von Gangparametern bereitzustellen, wobei die Gangparameter in derselben Qualität erfasst werden können, wie es mittels eines instrumentierten Laufteppichs möglich ist, jedoch ohne das (physische) Vorhandensein eines solchen kostenintensiven instrumentierten Laufteppichs vorauszusetzen.
Zusätzlich soll die erfindungsgemäße Vorrichtung die Erfassung von Gangparametern auf beliebigen Laufstrecken ermöglichen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Messvorrichtung zur Erfassung von Gangparametern einer Person gelöst, wobei die Messvorrichtung zumindest ein erstes Drucksensorelement und ein zweites Drucksensorelement umfasst, welche Drucksensorelemente zur zeitlich und örtlich aufgelösten Erfassung der von einer ersten bzw. einer zweiten Fußsohle auf eine Auftrittsfläche ausgeübten Kraft ausgebildet sind und in einem Betriebszustand der Messvorrichtung an jeweils einer Fußsohle der Person angeordnet sind, sowie zumindest einen zur Erfassung dreidimensionaler Strukturen und metrischer Informationen geeigneten 3D-Sensor umfasst, welcher derart ausgebildet ist, dass dieser positioniert und ausgerichtet werden kann, sodass sich sowohl ein erster Fuß als auch ein zweiter Fuß der Person in einem Erfassungsbereich des 3D-Sensors befinden, und dass eine Position des ersten Fußes sowie eine Position des zweiten Fußes der Person zu jeweils einem Zeitpunkt erfasst wird, welcher durch die von dem ersten und zweiten Drucksensorelement erfassten Kräfte und/oder durch die Messdaten des 3D-Sensors selbst vorgegeben ist.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist somit im Stande, sowohl die durch die Fußsohlen auf die Auftrittsfläche ausgeübten Kräfte zeitlich und örtlich exakt zu erfassen als auch die Positionen der Füße zu beliebigen Zeitpunkten exakt zu vermessen.
Dabei bezieht sich der Begriff „Drucksensorelement” jeweils auf eine Anordnung bestehend aus mehreren Drucksensoren. Besonders vorteilhaft im Sinne der erfindungsgemäßen Messvorrichtung sind dabei solche Drucksensorelemente, deren Drucksensoren derart angeordnet sind, dass eine bereichsselektive Erfassung der von der Fußsohle auf die Auftrittsfläche ausgeübten Kraft ermöglicht wird. Beispielsweise könnte ein solches Drucksensorelement durch eine Anordnung dreier Drucksensoren ausgebildet sein, von denen der erste Drucksensor ausgebildet ist, um Kräfte im Bereich der Fußwurzel zu erfassen, der zweite ausgebildet ist, um Kräfte im Bereich des Mittelfußes zu erfassen, und der dritte ausgebildet ist, um Kräfte im Bereich der Zehen zu erfassen. Vorzugsweise bestehen die Drucksensorelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch aus einer Vielzahl einzelner Drucksensoren.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen 3D-Sensors ermöglicht nicht nur die Bestimmung der Positionen der Füße zu Zeitpunkten, die durch die jeweils von den Drucksensorelementen erfassten Kräfte bestimmt sind, sondern auch eine kontinuierliche Erfassung der Fußbewegung, also insbesondere auch während der Schwungphase. Daraus kann eine vollständige 3D-Trajektorie für jeden Fuß erstellt werden, die genauere Analysen des Gangmusters der Person ermöglichen als nur die Standphase zu betrachten.
Die Erfassung dieser Informationen ist bereits hinreichend, um folgende Gangparameter daraus zu bestimmen:

– Schrittlänge
– Doppelschrittlänge
– Schrittbreite
– Schrittdauer
– Doppelschrittdauer
– Kadenz
– Ganggeschwindigkeit
– Gangphasen des Gangzyklus
– Toe-in angle & Toe-Out angle (Fußstellung der Füße relativ zur Bewegungsrichtung zum Zeitpunkt des Auftretens)

Somit können mittels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung alle Informationen erfasst werden, die zur Bestimmung all jener Gangparameter, die unter Verwendung eines instrumentierten Laufteppichs ermittelt werden können, benötigt werden. Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ergeben sich jedoch klare Vorteile. Einerseits sind die verwendeten Drucksensorelemente vergleichsweise günstig in der Anschaffung, andererseits können damit die notwendigen Informationen auf beliebigen Laufstrecken erfasst werden, ohne dass der Anschaffungspreis der Vorrichtung dadurch steigt.
Darüber hinaus ergibt sich aus der Verwendung der erfindungsgemäßen Drucksensorelemente noch der Vorteil, dass die relevanten Gangparameter unter realistischen Bedingungen ermittelt werden können, da die Drucksensorelemente direkt an den Fußsohlen der Person angebracht sind. Eine Beeinflussung der Messergebnisse durch eine künstliche Laborsituation, wie sie bei Verwendung instrumentierter Laufteppiche üblich ist, wird gänzlich vermieden.
Der erfindungsgemäße 3D-Sensor dient dabei vorrangig dazu, die Position der Füße zu gewissen Zeitpunkten zu erfassen, wobei die Zeitpunkte jeweils durch die von den Drucksensorelementen verzeichneten Kräfte und/oder durch die Messdaten des 3D-Sensors selbst festgelegt werden.
Beispielsweise kann, wenn der erste Fuß als sogenannter Referenzfuß bezeichnet wird, der Moment eines „Initial Contact” (engl., „Initialkontakt”, kurz: IC) des Referenzfußes mit der Auftrittsfläche und somit der Beginn einer ersten Doppelunterstützungsphase als derjenige Moment ermittelt werden, in dem das an der ersten Fußsohle angeordnete erste Drucksensorelement in einem Fersenbereich des ersten Drucksensorelementes eine Krafteinwirkung verzeichnet. Mittels des 3D-Sensors kann in weiterer Folge – ausgelöst durch die Messdaten des ersten Drucksensorelementes – die exakte Position des Referenzfußes in diesem Moment ermittelt werden. Durch analoges Verfahren hinsichtlich des IC des zweiten Fußes, welcher als kontralateraler Fuß bezeichnet werden kann, können mittels Abgleichen der beiden Positionen, in denen sich die beiden Füße zum jeweiligen Zeitpunkt des IC befinden, eine Schrittlängen und durch Messung der zwischen den beiden ICs liegenden Zeit Schrittgeschwindigkeiten bestimmt werden.
Analog kann aber auch jeder andere reproduzierbar und zeitlich hinreichend genau erfassbare Zeitpunkt als Referenzpunkt für die Erfassung der eben genannten Gangparameter herangezogen werden. Es muss also nicht zwingend der Moment des IC des Referenzfußes und der Moment des IC des kontralateralen Fußes bestimmt werden, um eine Schrittlänge – und in weiterer Folge die Schrittdauer und andere Gangparameter – bestimmen zu können.
Beispielsweise könnte auch ein Moment des Beginns einer sogenannten „Foot-flat phase” (engl., „Flachfußphase”, kurz: FF) allein aus der Analyse der Messdaten des 3D-Sensors ermittelt werden, indem bestimmt wird, wann die Fußspitze des Referenzfußes bzw. des kontralateralen Fußes die Auftrittsfläche zum ersten Mal nach dem IC des jeweiligen Fußes berührt. Dies kann beispielsweise mittels entsprechender, auf den Normalabstand zwischen der jeweiligen Fußspitze und der Auftrittsfläche gerichteter Abstandskriterien erfolgen. Die entsprechenden Gangparameter können in weiterer Folge analog zum oben Gesagten, jedoch auf Basis der Position, in der sich der Referenzfuß bzw. der kontralaterale Fuß im Moment des Beginns der jeweiligen FF-phase befindet, bestimmt werden.
In diesem Sinne ist der Moment des IC im Folgenden als Platzhalter für einen beliebigen solchen Referenzpunkt zu verstehen.
Bei genauer Vermessung der Position und des Raumwinkels der Fußspitze sowie Kenntnis der Fußlänge und -form könnte man außerdem den Moment des IC des Referenzfußes bzw. des kontralateralen Fußes ebenso mit dem 3D-Sensor bestimmen, indem man eine Ebene der Fußsohle mit einer Ebene der Auftrittsfläche verschneidet.
Grundsätzlich ist der 3D-Sensor entweder ortsfest und derart montiert, dass sowohl der Referenzfuß als auch der kontralaterale Fuß zum Zeitpunkt des jeweiligen IC im Erfassungsbereich des 3D-Sensors liegen, wodurch ein direkter Abgleich der beiden relativ zur fixen Position des 3D-Sensors gemessenen Positionen der Füße ermöglich wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist es jedoch vorgesehen, dass der zumindest eine 3D-Sensor zum Positionieren und Ausrichten an einer Gehhilfe, vorzugsweise an einem Rollator, angeordnet ist, welche Gehhilfe ausgebildet ist, um von der Person selbst in eine jeweils für die Positionserfassung günstige Position gebracht zu werden.
Insbesondere bei der Erfassung von Gangparametern älterer Personen stellt dies eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dar, da der 3D-Sensor am Rollator der betreffenden Person angebracht werden kann und daher von der Person nicht weiter wahrgenommen wird. Die Positionierung des 3D-Sensors in eine jeweils für die Positionserfassung günstige Position erfolgt dabei durch die Person selbst. Ein Rollator oder Gehwagen ist die Bezeichnung für eine fahrbare Gehhilfe, sie besteht meist aus einem Rahmen mit vier Rädern an den unteren Rahmenteilen und zwei Handgriffen an den oberen Rahmenenden. Die Bodenberührungspunkte der Räder sind in Form eines regelmäßigen Vierecks oder eines Trapezes angeordnet. Im Unterschied zum Gehstock oder zu Unterarmgehstützen muss diese Gehhilfe zu keinem Zeitpunkt vom Boden abgehoben werden.
Für den Fall, dass die betreffende Person nicht auf eine solche Gehhilfe angewiesen ist, ist es bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung vorgesehen, dass der zumindest eine 3D-Sensor ausgebildet ist, sich entweder selbstständig aufgrund von Sensorsignalen und/oder aufgrund einprogrammierter Befehlsfolgen, oder ferngesteuert in eine jeweils für die Positionserfassung der Füße günstige Position zu bringen bzw. gebracht zu werden.
Zu diesem Behuf kann der 3D-Sensor beispielsweise an einem Roboter angebracht sein, welcher in einem definierten Abstand der Person vorausfährt, oder – insbesondere im Hinblick auf die Möglichkeit der freien Richtungswahl – der Person folgt.
Neben der oben angedeuteten Erfassung bestimmter Positionen, in welchen sich die Füße in bestimmten Momenten befinden, und somit der Erfassung bestimmter Gangphasen des Gangzyklus, nämlich der gesamten Dauer von einem IC des Referenzfußes bis zum erneuten IC des Referenzfußes, kann es beispielsweise zur Erstellung von Simulationen der Beinbewegung vorteilhaft sein, die gesamte Beinbewegung der Person zu erfassen.
Daher ist es bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung vorgesehen, dass die Messvorrichtung mehrere zur Erfassung dreidimensionaler Strukturen und metrischer Informationen geeignete 3D-Sensoren umfasst, wobei die 3D-Sensoren derart ausgebildet sind, dass diese positioniert und ausgerichtet werden können, sodass sich sowohl ein erstes Bein als auch ein zweites Bein der Person im Erfassungsbereich der 3D-Sensoren befindet.
Um eine möglichst realitätsnahe zeitlich und örtlich aufgelöste Erfassung der von der ersten bzw. zweiten Fußsohle auf die Auftrittsfläche ausgeübten Kraft zu ermöglichen, ist es bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung vorgesehen, dass die beiden Drucksensorelemente ausgebildet sind, in jeweils einem Schuh zwischen erster bzw. zweiter Fußsohle und Schuhinnensohle angeordnet zu werden.
Dies trägt weiter zur Vermeidung einer Laborsituation bei und ermöglicht die unbeeinflusste Erfassung der relevanten Informationen durch die Messvorrichtung, und zwar ohne dass die betreffende Person durch den Messvorgang beeinflusst wird.
Besonders elegant wird dies bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung gelöst, indem die Drucksensorelemente als Schuheinlagen ausgebildet sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist es vorgesehen, dass die Messvorrichtung eine mit den beiden Sensorelementen und mit dem 3D-Sensor verbundene Datenverarbeitungseinrichtung umfasst, welche Datenverarbeitungsrichtung ausgebildet ist, einen Moment des Aufsetzens des ersten bzw. zweiten Fußes der Person auf die Auftrittsfläche als denjenigen Moment zu bestimmen, in dem das erste Drucksensorelement bzw. das zweite Drucksensorelement nach einem vorgegebenen Zeitabschnitt, innerhalb dessen keine Krafteinwirkung verzeichnet wurde, zuerst (wieder) eine Krafteinwirkung verzeichnet.
Bei diesem Moment des Aufsetzens des ersten bzw. zweiten Fußes handelt es sich um den Moment des IC des Referenzfußes bzw. des kontralateralen Fußes. Üblicherweise erfolgt der IC jeweils mit der Ferse des Referenzfußes bzw. des kontralateralen Fußes. Bei Gangstörungen kommt es jedoch vor, dass der IC mit dem Vorfuß bzw. dem Ballen des Referenzfußes bzw. des kontralateralen Fußes erfolgt.
Der Moment des IC des Referenzfußes kennzeichnet den Beginn der ersten Doppelunterstützungsphase des Gangzyklus, während welcher sowohl der Referenzfuß als auch der kontralaterale Fuß in Kontakt mit der Auftrittsfläche sind. Der Moment des IC des kontralateralen Fußes hingegen kennzeichnet den Beginn der zweiten Doppelunterstützungsphase – auch während dieser Phase des Gangzyklus kontaktieren beide Füße die Auftrittsfläche.
Die Datenverarbeitungseinrichtung dient dabei erfindungsgemäß dazu, um die von den Drucksensorelementen erfassten Daten zu empfangen, diese auszuwerten und in Abhängigkeit dieser Messdaten den jeweiligen Zeitpunkt bzw. Moment des Aufsetzens des Referenzfußes oder des kontralateralen Fußes auf die Auftrittsfläche zu bestimmen.
Analog dazu ist es bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung vorgesehen, dass die Datenverarbeitungsrichtung ausgebildet ist, einen Moment des Abhebens des ersten bzw. zweiten Fußes der Person von der Auftrittsfläche als denjenigen Moment zu bestimmen, in dem das erste bzw. das zweite Drucksensorelement nach einem vorgegebenen Zeitabschnitt, innerhalb dessen Krafteinwirkungen verzeichnet wurden, zuletzt (zum letzten Mal) eine Krafteinwirkung verzeichnet.
Der Moment des Abhebens des zweiten, also des kontralateralen, Fußes von der Auftrittsfläche kennzeichnet das Ende der ersten Doppelunterstützungsphase des Gangzyklus der Person. Der Moment des Abhebens des ersten Fußes, also des Referenzfußes, kennzeichnet hingegen das Ende der zweiten Doppelunterstützungsphase des Gangzyklus der Person.
Somit kann die Zeitdauer der ersten Doppelunterstützungsphase durch die Datenverarbeitungseinrichtung als diejenige Zeitdauer bestimmt werden, die zwischen dem IC des Referenzfußes und dem Moment des Abhebens des kontralateralen Fußes von der Auftrittsfläche liegt.
Analog dazu kann die Zeitdauer der zweiten Doppelunterstützungsphase als diejenige Zeitdauer bestimmt werden, die zwischen dem IC des kontralateralen Fußes und dem Abheben des Referenzfußes von der Auftrittsfläche liegt.
Diese beiden Phasen sind Teil der sogenannten Standphase des Gangzyklus, während welcher sich der Referenzfuß durchgehend in Kontakt mit der Auftrittsfläche befindet. Sie wird durch den IC des Referenzfußes eingeleitet und endet mit dem Abheben des Referenzbeines von der Auftrittsfläche. An die Standphase schließt die sogenannte Schwungphase des Gangzyklus an, während welcher der Referenzfuß keinen Kontakt mit der Auftrittsfläche hat. Sie endet mit dem (erneuten) IC des Referenzfußes. Somit ist die zuletzt beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung im Stande, alle genannten Phasen des Gangzyklus zu identifizieren.
Die Datenverarbeitungseinrichtung dient dabei erfindungsgemäß dazu, in Abhängigkeit der Messdaten der Drucksensorelemente den jeweiligen Zeitpunkt bzw. Moment des Abhebens des Referenzfußes oder des kontralateralen Fußes von der Auftrittsfläche zu bestimmen.
Bei einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist es vorgesehen, dass die Datenverarbeitungsrichtung ausgebildet ist, eine erste Schrittlänge der Person zu bestimmen, indem mittels des zumindest einen 3D-Sensors eine erste Position, in der sich der erste Fuß der Person im Moment des Aufsetzens des ersten Fußes auf die Auftrittsfläche befindet, also die Position des Referenzfußes zum Zeitpunkt des IC, und eine zweite Position, in der sich der zweite Fuß der Person im Moment des Aufsetzens des zweiten Fußes auf die Auftrittsfläche befindet, nachdem der zweite Fuß genau einmal an dem ersten Fuß vorbeigeführt wurde, also die Position des kontralateralen Fußes zum Zeitpunkt des IC, erfasst wird, und indem die Datenverarbeitungseinrichtung die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Position berechnet.
Durch die Differenzbildung, genauer gesagt durch die Berechnung einer Distanz zwischen der genannten ersten und der zweiten Position und Projektion dieser Distanz auf eine Bewegungsrichtung der Person, ist die erfindungsgemäße Messvorrichtung im Stande, den Gangparameter Schrittlänge (auch als Einzelschrittlänge und hier als erste Schrittlänge bezeichnet) zu bestimmen. Eine zugehörige Schrittdauer kann durch Bestimmung der zwischen den beiden ICs liegenden Zeit ermittelt werden.
Durch Projektion der berechneten Distanz auf eine normal auf die Bewegungsrichtung und parallel zur Auftrittsfläche verlaufende Richtung kann auch der Gangparameter Schrittbreite bestimmt werden.
Analog dazu ist es bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung vorgesehen, dass die Datenverarbeitungsrichtung ausgebildet ist, eine erste Doppelschrittlänge der Person zu bestimmen, indem mittels des zumindest einen 3D-Sensors eine erste Position, in der sich der erste Fuß der Person im Moment des Aufsetzens des ersten Fußes auf die Auftrittsfläche befindet, also die Position des Referenzfußes zum Zeitpunkt des IC, und eine zweite Position, in der sich der erste Fuß der Person im Moment des (erneuten) Aufsetzens des ersten Fußes auf die Auftrittsfläche befindet, nachdem der erste Fuß genau einmal an dem zweiten Fuß vorbeigeführt wurde, also die Position des Referenzfußes zum Zeitpunkt des (erneuten) IC, erfasst wird, und indem die Datenverarbeitungseinrichtung die Differenz zwischen erster und zweiter Position berechnet.
Auf diese Weise kann sowohl die Doppelschrittlänge als auch die zu ihr korrespondierende Doppelschrittdauer, nämlich durch Bestimmung der zwischen den beiden ICs liegenden Zeit, ermittelt werden.
Grundsätzlich sind verschiedene Definitionen der Einzelschrittlänge gebräuchlich. Eine geläufige Definition basiert auf der Distanz zwischen den Positionen des Referenzfußes und des kontralateralen Fußes zu den jeweiligen Zeitpunkten der ICs – dabei handelt es sich um zwei unterschiedliche Zeitpunkte. Die oben abgehandelte erste Schrittlänge entspricht dieser Definition.
Eine andere, für die vorliegende Erfindung praktischere, Definition basiert auf der Distanz zwischen zwei Positionen, welche die beiden Füße zu einem einzigen, festgelegten Zeitpunkt einnehmen. Um die Erfassung dieser Positionen durch den 3D-Sensor so zuverlässig wie möglich zu gestalten, ist es sinnvoll, den gemeinsamen Zeitpunkt der Positionserfassung so zu wählen, dass er innerhalb der ersten oder der zweiten Doppelunterstützungsphase des Gangzyklus liegt. Dadurch befinden sich beide Füße in Kontakt mit der Auftrittsfläche, was eine eindeutige Erfassung der beiden Positionen der Füße vereinfacht.
Daher ist es bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung vorgesehen, dass die Datenverarbeitungsrichtung ausgebildet ist, eine zweite Schrittlänge zu bestimmen, indem ein zwischen dem Moment des Aufsetzens und dem Moment des Abhebens eines der beiden Füße gelegener Moment des gemeinsamen Kontaktes mit der Auftrittsfläche als derjenige Moment bestimmt wird, in welchem sowohl das erste Drucksensorelement als auch das zweite Drucksensorelement in jeweils einem Ballenabschnitt des ersten Drucksensorelementes bzw. des zweiten Drucksensorelementes eine von der ersten bzw. zweiten Fußsohle auf die Auftrittsfläche ausgeübte Kraft erfassen, indem weiters mittels des zumindest einen 3D-Sensors eine erste Position, in der sich eine erste Fußspitze des ersten Fußes im Moment des gemeinsamen Kontaktes mit der Auftrittsfläche befindet, sowie eine zweite Position, in der sich eine zweite Fußspitze des zweiten Fußes im Moment des gemeinsamen Kontaktes mit der Auftrittsfläche befindet, erfasst wird, und indem die Datenverarbeitungseinrichtung die Differenz zwischen der ersten Position und der zweiten Position berechnet.
Der Moment des gemeinsamen Kontaktes mit der Auftrittsfläche liegt dabei entweder innerhalb der ersten Doppelunterstützungsphase oder innerhalb der zweiten Doppelunterstützungsphase und ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Drucksensorelemente in einem, vorzugsweise vorderen, Ballenabschnitt eine Krafteinwirkung verzeichnen. Um die Berechnung der Differenz, also die Bestimmung der zwischen beiden Positionen liegenden Distanz und Projektion auf die Bewegungsrichtung, der beiden Füße in diesem Moment so exakt wie möglich zu ermöglichen, werden die Positionen der beiden Fußspitzen mittels des 3D-Sensors erfasst.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist es vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, aus den Messdaten des 3D-Sensors bzw. der 3D-Sensoren alleine eine dritte Schrittlänge zu bestimmen, indem die Messdaten des 3D-Sensors bzw. der 3D-Sensoren auf jeweils ein wiederkehrendes, geometrisch hinreichend genau erfassbares und zeitlich hinreichend genau abgrenzbares Ereignis des ersten und des zweiten Fußes hin analysiert werden und indem die Datenverarbeitungseinrichtung in weiterer Folge den Abstand zwischen der Position des ersten Fußes zum Zeitpunkt seines Ereignisses und der Position des zweiten Fußes zum Zeitpunkt seines Ereignisses bestimmt.
Erfindungsgemäß kann als solches Ereignis etwa der IC des Referenzfußes bzw. des kontralateralen Fußes – also das Aufsetzen der Ferse des jeweiligen Fußes auf die Auftrittsfläche – oder der Erstkontakt der Fußspitze des jeweiligen Fußes mit der Auftrittsfläche – also der Beginn der FF-Phase – herangezogen werden. In solchen Fällen kann daraufhin die dritte Schrittlänge bestimmt werden, indem diejenige Position ermittelt wird, in der sich der Referenzfuß zum Zeitpunkt seines IC oder zum Zeitpunkt seines Beginns der FF-Phase befindet, und diejenige Position bestimmt wird, in der sich der kontralaterale Fuß zum Zeitpunkt seines IC oder zum Zeitpunkt des Beginns seiner FF-Phase befindet. Durch Messung der zwischen IC oder Beginn der FF-Phase des Referenzfußes und IC oder Beginn der FF-Phase des kontralateralen Fußes verstrichenen Zeit kann auch die entsprechende Schrittdauer bestimmt werden.
Grundsätzlich können auch beliebige andere Ereignisse zur Berechnung der dritten Schrittlänge (und der zugehörigen Schrittdauer) herangezogen werden, solange sie von der Messvorrichtung geometrisch hinreichend genau erfassbar und zeitlich hinreichend genau abgrenzbar sind.
Um den Messprozess insgesamt robuster zu gestalten, ist es bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, eine Position und Orientierung des zumindest einen 3D-Sensors zu verschiedenen Zeitpunkten, vorzugsweise kontinuierlich, aus Aufnahmen des 3D-Sensors von seiner Umgebung zu ermitteln.
Daraus kann in weiterer Folge – vorausgesetzt, die Position des 3D-Sensors zu einem dieser verschiedenen Zeitpunkte ist bekannt – die Eigenbewegung des 3D-Sensors ermittelt werden.
Daher ist es bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, aus der Bestimmung der Position und Orientierung des zumindest einen 3D-Sensors die Bewegung des 3D-Sensors zu bestimmen.
Dies kann durch eine Reihe von Modalitäten geschehen – beispielsweise durch die grundsätzlich bekannten Methoden der „Rad-Odometrie”, der „Visuellen Odometrie”, oder durch IMU-(Inertial Measurement Unit) oder INS-(Inertial Navigation System)Sensoren.
Somit können die Positionen der beiden Füße der Person nicht nur jeweils relativ zu der Position des 3D-Sensors bestimmt werden, sondern auch relativ zu einander erfasst werden. Dadurch kann ein virtueller Laufteppich erstellt werden, in welchem alle erfassten Positionen der Füße exakt metrisch aufgetragen und mit den jeweiligen durch die Drucksensorelemente erfassten Druckverteilungsdaten versehen werden können.
Alternativ zur genannten Erfassung der Eigenbewegung des 3D-Sensors kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass der 3D-Sensor ausgebildet ist, die Positionen der Füße relativ zu einem im Erfassungsbereich des 3D-Sensors liegenden Referenzpunkt zu ermitteln. Auch die in Bezug auf einen solchen Referenzpunkt ermittelten Positionen der Füße können zur Erstellung eines virtuellen Laufteppichs dienen.
Daher ist es bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, die mittels des ersten und des zweiten Drucksensorelementes erfassten Daten örtlich und zeitlich aufgelöst darzustellen, um einen virtuellen Laufteppich zu erzeugen.
Dieser virtuelle Laufteppich stellt dabei eine dem eingangs erwähnten instrumentierten Laufteppich analoge örtliche Darstellung der mittels der Messvorrichtung erfassten Messgrößen dar. Alle geometrischen Längengrößen können aus dieser Darstellung einfach ermittelt werden, ohne dass es dazu separater Messalgorithmen bedarf.
Um die Messvorrichtung mit zusätzlicher Funktionalität hinsichtlich der Datenauswertung und -aufbereitung auszustatten, ist es bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, die Beinbewegung der Person kontinuierlich zu erfassen und eine visuelle Animation der Beinbewegung zu erstellen.
Dadurch können die Beinstellungen, insbesondere die Beinwinkel, kontinuierlich erfasst werden, während bei der Verwendung eines Laufteppichs oder von Drucksensorelementen alleine eine solche Erfassung nur im Moment des Auftretens bzw. der Berührung mit der Auftrittsfläche sinnvoll ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Speichermedium gelöst, welches mit einem Computerprogramm codiert ist, wobei das Computerprogramm Anweisungen umfasst, die bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung bewirken, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung Operationen durchführt, umfassend:

– Empfangen von Messdaten eines ersten Drucksensorelementes und eines zweiten Drucksensorelementes, welche Drucksensorelemente zur zeitlich und örtlich aufgelösten Erfassung von von einer ersten bzw. einer zweiten Fußsohle auf eine Auftrittsfläche ausgeübten Kräften an jeweils einer Fußsohle der Person angeordnet sind;
– Empfangen von Messdaten eines zur Erfassung dreidimensionaler Strukturen und metrischer Informationen geeigneten 3D-Sensors, welcher derart ausgebildet ist, eine Position des ersten Fußes sowie eine Position des zweiten Fußes der Person zu einem Zeitpunkt zu erfassen, welcher Zeitpunkt durch die von dem ersten Drucksensorelement und zweiten Drucksensorelement erfassten Messdaten vorgegeben ist;
– Berechnen von Gangparametern der Person aus den Messdaten der beiden Drucksensorelemente und/oder aus den Messdaten des 3D-Sensors.

Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung ist beispielhaft und soll den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Dabei zeigt:
1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung
Wege zur Ausführung der Erfindung
1 zeigt eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung. Dabei ist ein erstes Drucksensorelement 1 an der Fußsohle eines ersten Fußes und ein zweites Drucksensorelement 2 an der Fußsohle eines zweiten Fußes einer Person angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der gezeigten Figur weder die Person selbst noch ihre Füße dargestellt.
Die Drucksensorelemente 1, 2 der gezeigten Ausführungsvariante sind als Schuheinlagen ausgebildet und die durch die erste bzw. zweite Fußsohle auf eine Auftrittsfläche 5 ausgeübten und von den Drucksensorelementen 1, 2 erfassten Kräfte sind durch entsprechende Markierung der Drucksensorelemente 1, 2 angedeutet. Dabei entsprechen dunkle Bereiche der Drucksensorelemente 1, 2 hohen Krafteinwirkungen und helle Bereiche niedrigen Krafteinwirkungen.
An einer Gehhilfe 9, die in der konkreten Ausführungsvariante als Rollator ausgebildet ist, ist ein 3D-Sensor derart angebracht, dass sich sowohl das erste Drucksensorelement 1 – und somit die erste Fußsohle – als auch das zweite Drucksensorelement 2 – und somit die zweite Fußsohle – in einem Erfassungsbereich 4 des 3D-Sensors 3 befinden.
Die Person bewegt sich in Richtung einer Bewegungsrichtung 6 und bewegt dabei die Gehhilfe derart, dass die Drucksensorelement 1, 2 – und damit auch die Fußsohlen – immer im Erfassungsbereich des 3D-Sensors 3 liegen.
Der Moment, in dem in einem bestimmten Bereich der beiden Drucksensorelemente 1, 2, konkret in einem vorderen Hallenabschnitt der Drucksensorelemente 1, 2, eine Krafteinwirkung verzeichnet wird, wird von einer nicht dargestellten Datenverarbeitungseinrichtung, die sowohl mit den Drucksensorelementen 1, 2 als auch mit dem 3D-Sensor 3 verbunden ist, als Moment des gemeinsamen Kontaktes der beiden Fußsohlen mit der Auftrittsfläche festgelegt. Die Datenverarbeitungseinrichtung sendet Befehle an den 3D-Sensor 3, die bewirken, dass der 3D-Sensor 3 in diesem Moment des gemeinsamen Kontaktes eine Position 7 der Fußspitze des ersten Fußes und eine andere Position 8 der Fußspitze des zweiten Fußes ermittelt.
Die Datenverarbeitungseinrichtung ermittelt in weiterer Folge einen Abstandsvektor zwischen der einen 7 und der anderen Position 8 und bestimmt eine Schrittlänge durch Projektion dieses Abstandsvektors auf die Bewegungsrichtung 6, wobei der Einfachheit halber angenommen werden kann, dass der Sensor in einem festen Winkel (etwa 90 Grad) zur Bewegungsrichtung angeordnet ist. Durch Projektion des Abstandsvektors auf eine normal auf die Bewegungsrichtung 6 und parallel zur Auftrittsfläche 5 verlaufende Richtung kann auch die Schrittbreite bestimmt werden.
Wenn der erste Fuß als Referenzfuß und der zweite Fuß als kontralateraler Fuß bezeichnet wird, so kann eine Einzelschrittlänge auch bestimmt werden, indem mittels des 3D-Sensors 3 eine Position des Referenzfußes zum Zeitpunkt des Initialkontaktes mit der Auftrittsfläche (im Folgenden als „IC” für „Initial Contact” bezeichnet) – also bei Beginn der ersten Doppelunterstützungsphase des Gangzyklus – und eine andere Position zu einem anderen Zeitpunkt, nämlich zu jenem des IC des kontralateralen Fußes – also zu Beginn der zweiten Doppelunterstützungsphase – bestimmt wird. Die jeweiligen Zeitpunkte der ICs werden dabei aus den Messdaten der beiden Drucksensorelemente 1, 2 bestimmt.
Aus diesen beiden Positionen kann die Datenverarbeitungseinrichtung mittels der bereits oben beschriebenen Methode die Einzelschrittlänge und die dazugehörige Schrittbreite berechnen. Durch Zeitmessung der zwischen den beiden ICs liegenden Zeit kann die Einzelschrittdauer und in weiterer Folge damit auch eine Schrittgeschwindigkeit bestimmt werden.
Die Bestimmung einer Doppelschrittlänge und der dazugehörigen Doppelschrittdauer erfolgt analog, jedoch indem die erste Position zwar weiterhin als Position des Referenzfußes zum Zeitpunkt des IC ermittelt wird, die zweite Position jedoch als diejenige Position des Referenzfußes bestimmt wird, in der sich der Referenzfuß zum Zeitpunkt des erneuten IC – also bei Vollendung eines gesamten Gangzyklus – befindet.
Durch zusätzliche Bestimmung der Eigenbewegung des 3D-Sensors 3, die im konkreten Ausführungsbeispiel mittels Visueller Odometrie erfolgt, können die jeweils erfassten Positionen der Füße miteinander in Relation gesetzt werden und in weiterer Folge ortsrichtig dargestellt und mit einer Darstellung der zugehörigen Messdaten der Drucksensorelemente 1, 2 versehen werden, um einen virtuellen Laufteppich zu generieren.
Bezugszeichenliste

1: erstes Drucksensorelement
2: zweites Drucksensorelement
3: 3D-Sensor
4: Erfassungsbereich des 3D-Sensors
5: Auftrittsfläche
6: Bewegungsrichtung
7: Position der Fußspitze des ersten Fußes
8: Position der Fußspitze des zweiten Fußes
9: Gehhilfe
10: Distanz zwischen den Positionen der Fußspitzen

Claims

Messvorrichtung zur Erfassung von Gangparametern einer Person, die Messvorrichtung umfassend – zumindest ein erstes Drucksensorelement (1) und ein zweites Drucksensorelement (2), welche Drucksensorelemente (1, 2) zur zeitlich und örtlich aufgelösten Erfassung der von einer ersten bzw. einer zweiten Fußsohle auf eine Auftrittsfläche (5) ausgeübten Kraft ausgebildet sind und in einem Betriebszustand der Messvorrichtung an jeweils einer Fußsohle der Person angeordnet sind, sowie – zumindest einen zur Erfassung dreidimensionaler Strukturen und metrischer Informationen geeigneten 3D-Sensor (3), welcher derart ausgebildet ist, dass dieser positioniert und ausgerichtet werden kann, sodass sich sowohl ein erster Fuß als auch ein zweiter Fuß der Person in einem Erfassungsbereich (4) des 3D-Sensors (3) befinden, und dass eine Position des ersten Fußes sowie eine Position des zweiten Fußes der Person zu jeweils einem Zeitpunkt erfasst wird, welcher durch die von dem ersten (1) und zweiten Drucksensorelement (2) erfassten Kräfte und/oder durch die Messdaten des 3D-Sensors (3) selbst vorgegeben ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine 3D-Sensor (3) zum Positionieren und Ausrichten an einer Gehhilfe, vorzugsweise an einem Rollator, angeordnet ist, welche Gehhilfe ausgebildet ist, um von der Person selbst in eine jeweils für die Positionserfassung günstige Position gebracht zu werden.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine 3D-Sensor (3) ausgebildet ist, sich entweder selbstständig aufgrund von Sensorsignalen und/oder aufgrund einprogrammierter Befehlsfolgen, oder ferngesteuert in eine jeweils für die Positionserfassung der Füße günstige Position zu bringen bzw. gebracht zu werden.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung mehrere zur Erfassung dreidimensionaler Strukturen und metrischer Informationen geeignete 3D-Sensoren (3) umfasst, wobei die 3D-Sensoren (3) derart ausgebildet sind, dass diese positioniert und ausgerichtet werden können, sodass sich sowohl ein erstes Bein als auch ein zweites Bein der Person im Erfassungsbereich (4) der 3D-Sensoren (3) befindet.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Drucksensorelemente (1, 2) ausgebildet sind, in jeweils einem Schuh zwischen erster bzw. zweiter Fußsohle und Schuhinnensohle angeordnet zu werden, um eine möglichst realitätsnahe zeitlich und örtlich aufgelöste Erfassung der von der ersten bzw. zweiten Fußsohle auf die Auftrittsfläche (5) ausgeübten Kraft zu ermöglichen.
Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensorelemente (1, 2) als Schuheinlagen ausgebildet sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine mit den beiden Sensorelementen (1, 2) und mit dem 3D-Sensor (3) verbundene Datenverarbeitungseinrichtung umfasst, welche Datenverarbeitungsrichtung ausgebildet ist, einen Moment des Aufsetzens des ersten bzw. zweiten Fußes der Person auf die Auftrittsfläche (5) als denjenigen Moment zu bestimmen, in dem das erste Drucksensorelement (1) bzw. das zweite Drucksensorelement (2) nach einem vorgegebenen Zeitabschnitt, innerhalb dessen keine Krafteinwirkung verzeichnet wurde, zuerst (wieder) eine Krafteinwirkung verzeichnet.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsrichtung ausgebildet ist, einen Moment des Abhebens des ersten bzw. zweiten Fußes der Person von der Auftrittsfläche (5) als denjenigen Moment zu bestimmen, in dem das erste (1) bzw. das zweite Drucksensorelement (2) nach einem vorgegebenen Zeitabschnitt, innerhalb dessen Krafteinwirkungen verzeichnet wurden, zuletzt (zum letzten Mal) eine Krafteinwirkung verzeichnet.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsrichtung ausgebildet ist, eine erste Schrittlänge der Person zu bestimmen, indem – mittels des zumindest einen 3D-Sensors (3) eine erste Position, in der sich der erste Fuß der Person im Moment des Aufsetzens des ersten Fußes auf die Auftrittsfläche (5) befindet, und eine zweite Position, in der sich der zweite Fuß der Person im Moment des Aufsetzens des zweiten Fußes auf die Auftrittsfläche (5) befindet, nachdem der zweite Fuß genau einmal an dem ersten Fuß vorbeigeführt wurde, erfasst wird, und indem – die Datenverarbeitungseinrichtung die Differenz zwischen erster und zweiter Position berechnet.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsrichtung ausgebildet ist, eine erste Doppelschrittlänge der Person zu bestimmen, indem – mittels des zumindest einen 3D-Sensors (3) eine erste Position, in der sich der erste Fuß der Person im Moment des Aufsetzens des ersten Fußes auf die Auftrittsfläche (5) befindet, und eine zweite Position, in der sich der erste Fuß der Person im Moment des (erneuten) Aufsetzens des ersten Fußes auf die Auftrittsfläche (5) befindet, nachdem der erste Fuß genau einmal an dem zweiten Fuß vorbeigeführt wurde, erfasst wird, und indem – die Datenverarbeitungseinrichtung die Differenz zwischen erster und zweiter Position berechnet.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsrichtung ausgebildet ist, eine zweite Schrittlänge zu bestimmen, indem – ein zwischen dem Moment des Aufsetzens und dem Moment des Abhebens eines der beiden Füße gelegener Moment des gemeinsamen Kontaktes mit der Auftrittsfläche (5) als derjenige Moment bestimmt wird, in welchem sowohl das erste Drucksensorelement (1) als auch das zweite Drucksensorelement (2) in jeweils einem Ballenabschnitt des ersten Drucksensorelementes (1) bzw. des zweiten Drucksensorelementes (2) eine von der ersten bzw. zweiten Fußsohle auf die Auftrittsfläche (5) ausgeübte Kraft erfassen, – mittels des zumindest einen 3D-Sensors (3) eine erste Position, in der sich eine erste Fußspitze des ersten Fußes im Moment des gemeinsamen Kontaktes mit der Auftrittsfläche (5) befindet, sowie eine zweite Position, in der sich eine zweite Fußspitze des zweiten Fußes im Moment des gemeinsamen Kontaktes mit der Auftrittsfläche (5) befindet, erfasst wird, und indem – die Datenverarbeitungseinrichtung die Differenz zwischen der ersten Position und der zweiten Position berechnet.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, aus den Messdaten des 3D-Sensors (3) bzw. der 3D-Sensoren (3) alleine eine dritte Schrittlänge zu bestimmen, indem – die Messdaten des 3D-Sensors (3) bzw. der 3D-Sensoren (3) auf jeweils ein wiederkehrendes, geometrisch hinreichend genau erfassbares und zeitlich hinreichend genau abgrenzbares Ereignis des ersten und des zweiten Fußes hin analysiert werden und indem – die Datenverarbeitungseinrichtung in weiterer Folge den Abstand zwischen der Position des ersten Fußes zum Zeitpunkt seines Ereignisses und der Position des zweiten Fußes zum Zeitpunkt seines Ereignisses bestimmt.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, eine Position und Orientierung des zumindest einen 3D-Sensors (3) zu verschiedenen Zeitpunkten, vorzugsweise kontinuierlich, aus Aufnahmen des 3D-Sensors (3) von seiner Umgebung zu ermitteln.
Messvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, aus der Bestimmung der Position und Orientierung des zumindest einen 3D-Sensors (3) die Bewegung des 3D-Sensors (3) zu bestimmen.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, die Beinbewegung der Person kontinuierlich zu erfassen und eine visuelle Animation der Beinbewegung zu erstellen.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, die mittels des ersten (1) und des zweiten Drucksensorelementes (2) erfassten Daten örtlich und zeitlich aufgelöst darzustellen, um einen virtuellen Laufteppich zu erzeugen.
Speichermedium, das mit einem Computerprogramm codiert ist, wobei das Computerprogramm Anweisungen umfasst, die bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung bewirken, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung Operationen durchführt, umfassend: – Empfangen von Messdaten eines ersten Drucksensorelementes (1) und eines zweiten Drucksensorelementes (2), welche Drucksensorelemente (1, 2) zur zeitlich und örtlich aufgelösten Erfassung von von einer ersten bzw. einer zweiten Fußsohle auf eine Auftrittsfläche (5) ausgeübten Kräften an jeweils einer Fußsohle der Person angeordnet sind; – Empfangen von Messdaten eines zur Erfassung dreidimensionaler Strukturen und metrischer Informationen geeigneten 3D-Sensors (3), welcher derart ausgebildet ist, eine Position des ersten Fußes sowie eine Position des zweiten Fußes der Person zu einem Zeitpunkt zu erfassen, welcher Zeitpunkt durch die von dem ersten Drucksensorelement (1) und zweiten Drucksensorelement (2) erfassten Messdaten vorgegeben ist; – Berechnen von Gangparametern der Person aus den Messdaten der beiden Drucksensorelemente (1, 2) und/oder aus den Messdaten des 3D-Sensors (3).