EP4695591A1

EP4695591A1 - Reaktionskraft-messplatte und reaktionskraft-messsystem

Info

Publication number: EP4695591A1
Application number: EP24715760.5A
Authority: EP
Inventors: Max Konstantin WERHAHN; Peter Michael Marienfeld
Original assignee: Contitech Deutschland GmbH
Current assignee: Contitech Deutschland GmbH
Priority date: 2023-04-13
Filing date: 2024-03-27
Publication date: 2026-02-18
Also published as: WO2024213390A1; DE102023203353A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reaktionskraft-Messplatte (1) zur Erfassung der Bodenreaktionskraftverteilung über die Bodenkontaktfläche des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden, mit einer, vorzugsweise steifen, Trägerplatte (3) mit einer im Gebrauch dem Boden zugewandten ersten Oberfläche (3a) und einer gegenüberliegenden dem Huf oder Fuß zugewandten zweiten Oberfläche (3b), oder umgekehrt, einer Mehrzahl von an der ersten Oberfläche (3a) der Trägerplatte (3) positionsfest fixierten flächigen Kraftmesssensoren (5), einem, vorzugsweise elastomeren, Kraftübertragungsflächenelement (11), welches parallel zu Trägerplatte (3) sowie der ersten Oberfläche (3a) abgewandt positionsfest an den Kraftmesssensoren (5) fixiert ist, und mehreren, insbesondere einer der Mehrzahl von Kraftmesssensoren entsprechenden Mehrzahl, von elastischen Kraftübertragungsstollen (7), die an der freien Oberflächen des Kraftübertragungsflächenelements (11) unmittelbar genau einem der Kraftmesssensoren (5) gegenüberliegend fixiert sind.

Description

Beschreibung

Reaktionskraft-Messplatte und Reaktionskraft-Messsystem

Die Erfindung betrifft eine Reaktionskraft-Messplatte, die insbesondere zum Einsatz bei einem Hufschuh oder Huf oder auch Schuh vorgesehen und zur Bestimmung einer flächigen Reaktionskraftverteilung beim Auftreffen eines Hufs eines Huftiers oder auch des Fußes eines Menschen auf den Boden geeignet ist. Sie betrifft des Weiteren ein eine derartige Messplatte umfassendes Reaktionskraft-Messsystem, und beansprucht wird auch ein mit einer solchen Messplatte ausgestattetes Hufeisen oder ein Hufschuh oder ein Schuh.

Für die Gang- und Gesundheitsanalyse eines Pferdes oder anderen Huftieres (z. B. Kamels) ist es wünschenswert, die bei dessen Auftreten auf den Boden entstehenden Reaktionskräfte nicht nur an einem Punkt, sondern mit einer gewissen Auflösung über die Auftrefffläche des Hufes zu erfassen. Aus den Messwerten soll auf den Gesundheitszustand des Tieres, z. B. in Bezug auf Lahmheiten oder Überlastungen des Gangapparates, geschlossen werden können.

Während es für entsprechende Aufgaben im Bereich der medizinischen Diagnostik, Trainingszustandsanalyse und Rehabilitation beim Menschen eine ganze Reihe von Lösungen gibt, hält sich die Verfügbarkeit entsprechender Systeme für Huftiere in Grenzen. Es gibt ein marktgängiges Produkt der Firma Tekscan und daneben Systeme mit ähnlicher Zweckbestimmung, die aber auf der Messung von Beschleunigungen statt von Reaktionskräften basieren.

Aus der GB 2 482 192 B ist es bekannt, Kraftsensoren für derartige Zwecke an einem Hufeisen zu befestigen und deren Signale lokal zu speichern und/oder über einen drahtlosen Transmitter zu einer entfernten Empfangs- und Auswertungsstation zu übertragen.

Gemäß der DE 10 2011 016 344 A1 werden Kraftsensoren in einen Elastomer- Körper für einen entsprechenden Zweck eingesetzt. Der Elastomer-Körper, der wiederum in einen Hufschuh eingefügt werden soll, soll die Verwendung handelsüblicher resistiver Kraftsensoren mit ihrem limitierten Kraftmessbereich auch für Reaktionskraft-Analyse bei Pferden mit ihrem relativ hohen Bodendruck ermöglichen.

Die US 2020/319044 A1 lehrt ein weiteres System zur flächig aufgelösten Erfassung von Reaktionskräften an den Hufen eines Huftieres, welches die Sensorsignale über einen drahtlosen Transmitter zu einer entfernten Auswertungseinheit überträgt. Dieses System hat eine aufwändige Konstruktion aus einer Grundplatte und einer Bodenplatte, die relativ zueinander präzise geführt werden und zwischen denen jeweils mehrere Kraftaufbringungszylinder und eine Mehrzahl von resistiven Kraftmesssensoren sowie zusätzlich eine Mikroprozessoreinheit, eine Kommunikationseinheit und eine Batterie zur Stromversorgung der Komponenten untergebracht sind. Die Funktion der „Kraftaufbringungszylinder“ ist der Druckschrift ebenso wenig zu entnehmen wie die Art und Weise der Anbringung am Huf.

Die DE 102021 211 795.3 (unveröffentlicht) beschreibt eine Reaktionskraft- Messplatte zur Erfassung der Bodenreaktionskraftverteilung über die Bodenkontaktfläche des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden, mit einer steifen Trägerplatte mit einer im Gebrauch dem Boden zugewandten ersten Oberfläche und einer dem Huf oder Fuß zugewandten zweiten Oberfläche, einer Mehrzahl von an der ersten Oberfläche der Trägerplatte positionsfest fixierten flächigen Kraftmesssensoren und mehreren, insbesondere einer der Mehrzahl von Kraftmesssensoren entsprechenden Mehrzahl, von elastischen Kraftübertragungsstollen, die an den freien Oberflächen der Kraftmesssensoren fixiert sind.

Nachteilig bei den bekannten derartigen Möglichkeiten zur Kraftmessung des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden, d.h. bei Bodenkontakt, ist, dass lediglich Kraftverteilungen gemessen werden können, jedoch keine Gesamtkräfte, da neben den diskreten Sensorpositionen Kraftnebenschlüsse auftreten.

Nachteilig bei der Verwendung der einzelnen Kraftübertragungsstollen pro Kraftmesssensor der Reaktionskraft-Messplatte der DE 10 2021 211 795.3, dass sich bei leichtem Versatz zwischen Kraftübertragungsstollen und Kraftmesssensor im Betrieb sich die Charakteristik bzw. die Kalibrierkennlinie des Kraftmesssensors (Messwert vs. eingeleiteter Kraft) ändert. Dadurch können sich große Ungenauigkeiten in der gemessenen Kraft ergeben.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Möglichkeiten zur Kraftmessung des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden zu verbessern. Insbesondere soll eine, vorzugsweise kompakte, Sensorplatte mit diskreten Sensorpositionen und einer Krafteinleitung in selbige geschaffen werden, sodass sich eine stabile und robuste Sensorcharakteristik ergibt. Zusätzlich oder alternativ soll eine Kraftleitung ohne Kraftnebenschluss erfolgen, um das Messen von Absolutkräften zu ermöglichen und potentielle Fehler in der gemessenen Kraftverteilung zu minimieren. In jedem Fall soll dies möglichst einfach, kostengünstig, bauraumsparend und bzw. oder gewichtssparend erfolgen. Zumindest soll eine Alternative zu den bekannten Möglichkeiten geschaffen werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Reaktionskraft-Messplatte, durch ein Reaktionskraft-Messsystem sowie durch einen Hufschuh, ein Hufeisen oder einen Schuh mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Reaktionskraft-Messplatte zur Erfassung der Bodenreaktionskraftverteilung über die Bodenkontaktfläche des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden, mit einer, vorzugsweise steifen, Trägerplatte mit einer im Gebrauch dem Boden zugewandten ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden dem Huf oder Fuß zugewandten zweiten Oberfläche, oder umgekehrt, einer Mehrzahl von an der ersten Oberfläche der Trägerplatte positionsfest fixierten flächigen Kraftmesssensoren, einem, vorzugsweise elastomeren, Kraftübertragungsflächenelement, welches parallel zu Trägerplatte sowie der ersten Oberfläche abgewandt positionsfest an den Kraftmesssensoren fixiert ist, und mehreren, insbesondere einer der Mehrzahl von Kraftmesssensoren entsprechenden Mehrzahl, von elastischen Kraftübertragungsstollen, die an der freien Oberflächen des Kraftübertragungsflächenelements unmittelbar genau einem der Kraftmesssensoren gegenüberliegend fixiert sind. Der Boden stellt einen Untergrund dar, welcher grundsätzlich beliebig beschaffen bzw. aus einem beliebigen Material ausgebildet sein kann.

Die erfindungsgemäße Reaktionskraft-Messplatte kann eine im Wesentlichen sowohl biegesteife als auch inkompressible (aber ggfs. elastisch biegsamen) Trägerplatte aufweisen. Eine solche Reaktionskraft-Messplatte ist konstruktiv einfach aufgebaut und daher kostengünstig herstellbar, im praktischen Gebrauch robust und einfach zu handhaben. Sie ermöglicht zudem eine über die Fläche des Hufes hinreichend aufgelöste Erfassung der Reaktionskräfte mit geringen Kraftnebenflüssen und daher hoher Genauigkeit. Sie ist zudem im Aufbau flach und leicht und daher nicht nur leicht anzuwenden, sondern auch leicht zu transportieren. Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass mittels der Kraftübertragungsstollen, welche jeweils unmittelbar genau einem der Kraftmesssensoren gegenüberliegend angeordnet sind, eine Weiterleitung der Bodenkontaktkräfte an die jeweiligen Kraftsensoren erfolgen kann, wie in der DE 10 2021 211 795.3 beschrieben. Zusätzlich kann aber dadurch, dass ein Kraftübertragungsflächenelement die Kraftübertragungsstollen aufnimmt und somit zueinander sowie gegenüber den Kraftmesssensoren positioniert, ein Versatz zwischen Kraftübertragungsstollen und Kraftmesssensor im Betrieb vermieden oder zumindest ausreichend reduziert werden, um eine Veränderung bzw. Beeinflussung der Charakteristik bzw. der Kalibrierkennlinie der zu vermeiden oder zumindest ausreichend zu reduzieren, um die Kräfte ausreichend genau messen zu können.

Das Kraftübertragungsflächenelement kann auch als Druckleitelement bezeichnet werden. In jedem Fall kann das Kraftübertragungsflächenelement als dünne flächige Ebene ausgeprägt sein, welche vorzugsweise mit einer Trägerfolie stoffschlüssig, insbesondere durch Vulkanisation, verbunden sein kann, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird.

Das Kraftübertragungsflächenelement kann ferner auch als dünne Schutzlage dienen und hierzu in Größe und Form so ausgeprägt sein, dass das Kraftübertragungsflächenelement die Kraftmesssensoren bzw. dessen Sensorträgerfolie zumindest größtenteils überdeckt und dadurch schützt.

Es können vorzugsweise wenigstens fünf Kraftmesssensoren verwendet werden. Vorzugweise können wenigstens und besonders vorzugsweise genau sieben Kraftmesssensoren verwendet werden, welche randseitig verlaufend angeordnet sein können. In jedem Fall können die Kraftmesssensoren in der Umfangsrichtung annährend gleich zueinander beabstandet angeordnet sein. Dies kann eine repräsentative Erfassung der Kraftwerte bei gleichzeitig begrenztem Aufwand ermöglichen. Die Trägerplatte kann, wie zuvor explizit formuliert und beschrieben, mit der ersten Oberfläche im Gebrauch dem Boden zugewandt und mit der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche dem Huf oder Fuß zugewandt sein. Die Anordnung kann jedoch auch umgekehrt erfolgen, indem die Trägerplatte mit der ersten Oberfläche im Gebrauch dem Huf oder Fuß zugewandt und mit der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche dem Boden zugewandt sein kann. Dies kann die Nutzungs- und Gestaltungsmöglichkeiten erhöhen.

Insbesondere ist die Anordnung der Trägerplatte mit der ersten Oberfläche im Gebrauch dem Huf oder Fuß zugewandt dahingehend vorteilhaft, weil dann die Kraftmesssensoren und elastischen Kraftübertragungsstollen gegen den Huf wirken. Entsprechend muss die Trägerplatte nicht direkt mit dem Huf bzw. mit dem Hufeisen verbunden werden. Stattdessen kann die Fixierung beispielsweise über einen Hufschuh erfolgen, welcher auch von einem Schutzelement der Reaktionskraft-Messplatte selbst gebildet werden kann, wie nachfolgend näher beschrieben werden wird.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist bzw. sind die Kraftübertragungsstollen und bzw. oder das Kraftübertragungsflächenelement aus einem elastomeren Material ausgebildet. Dies kann eine elastische Kraftübertragung bewirken bzw. ermöglichen. Die Härte des Elastomers bzw. des elastomeren Materials der Kraftübertragungsstollen und bzw. oder des Kraftübertragungsflächenelements kann insbesondere zwischen 30 und 85 ShA liegen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Kraftübertragungsstollen einstückig mit dem Kraftübertragungsflächenelement ausgebildet. Somit sind die Kraftübertragungsstollen und das Kraftübertragungsflächenelement integral ausgebildet. Dies kann mit demselben Material oder auch mit unterschiedlichen Materialien erfolgen, wobei letzteres den Herstellungsaufwand aber auch den Gestaltungsspielraum erhöhen kann. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen die Kraftübertragungsstollen eine linienförmige oder trapezförmige Kontaktfläche zum Boden und bzw. oder zum jeweiligen Kraftmesssensor auf. Vorzugsweise ist eine linienförmige bzw. lang gestreckte Kontaktfläche auf der dem Kraftmesssensor abgewandten Seite und eine größere, breitere Kontaktfläche in Richtung des Kraftmesssensors vorzugweisen. Dies kann beispielsweise durch eine Trapezform erreicht werden, aber auch durch eine in der Höhe geradlinige Ausprägung der Kraftübertragungsstollen. In jedem Fall kann hierdurch die Kraftübertragung beeinflusst werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Kraftübertragungsflächenelement den Kraftübertragungsstollen abgewandt mit den Kraftmesssensoren bzw. einer Sensorträgerfolie verklebt. Dies kann eine Möglichkeit der Verbindung darstellen, welche somit direkt zwischen Kraftmesssensoren und Kraftübertragungsflächenelement erfolgen kann. Sind die Kraftmesssensoren auf einer Sensorträgerfolie angeordnet, insbesondere aufgedruckt, wie weiter unten noch näher beschriebene werden wird, so kann mittels des Kraftübertragungsflächenelements auch die Sensorträgerfolie abgedeckt und geschützt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Kraftübertragungsflächenelement den Kraftübertragungsstollen abgewandt an einer Trägerfolie vulkanisiert und die Trägerfolie ist mit den Kraftmesssensoren bzw. einer Sensorträgerfolie verklebt. Somit kann mittels der Trägerfolie eine Oberfläche geschaffen werden, um die klebende Wirkung gegenüber den Kraftmesssensoren bzw. einer Sensorträgerfolie zu verbessern. Die Trägerfolie kann vorzugsweise aus einem Material chemisch ähnlich der Sensorträgerfolie bestehen, um eine stoffschlüssige Verbindung mit der Sensorträgerfolie zu ermöglichen bzw. zu begünstigen. In jedem Fall kann die Trägerfolie vorzugsweise aus einem thermoplastischen oder elastomeren Material (z.B. PET, TPE, NR, EPDM) bestehen, welches stoffschlüssig, vorzugsweise in einem Vulkanisationsverfahren oder in einem Spritzgussverfahren, mit der Sensorträgerfolie verbunden werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat die Trägerplatte die Form eines geschlossenen Hufeisens, Kreisringes oder U oder Vielecks, insbesondere mit einer Ausnehmung im Mittenbereich. Hierdurch kann eine Anpassung an den Einsatz bei verschiedenen Huftieren oder auch anderen Wirbeltieren (u. a. dem Menschen) erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Kraftmesssensoren zusammen mit zugehörigen Sensorsignalleitungen und optional Stromversorgungsleitungen auf einer zusammenhängenden Sensorträgerfolie realisiert, die insbesondere auf der ersten Oberfläche der Trägerplatte fixiert ist. Dies kann die Umsetzung und Herstellung vereinfachen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind bzw. ist die Kraftmesssensoren bzw. die Sensorträgerfolie mit der Trägerplatte verklebt. Dies kann eine einfach realisierbare Ausführung darstellen. Alternativ sind bzw. ist die Kraftmesssensoren bzw. die Sensorträgerfolie an der Trägerplatte lösbar befestigt, insbesondere in passende Führungen eingeschoben oder miteinander ver stet sein. Es versteht sich, dass derartige Lösungen konstruktiv aufwändiger und potentiell auch störanfälliger sind, so dass sie eher für spezielle Anwendungen geeignet sein dürften.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung liegt die Wirkfläche der Kraftmesssensoren im Bereich zwischen 0,5 cm² und 10 cm², insbesondere 2 cm² und 5 cm². Es versteht sich, dass bei Verwendung einer relativ großen Anzahl von Kraftmesssensoren und speziell bei Konfigurationen der Messplatte, die für Tiere mit relativ kleiner Huf- bzw. Fußfläche vorgesehen sind, die Wirkfläche relativ gering sein kann, während sie bei Konfigurationen mit einer relativ geringen Sensoranzahl und für Tiere mit großer Erfassungsfläche eher an der als bevorzugt genannten Obergrenze oder auch darüber liegen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind alle Kraftmesssensoren im Wesentlichen rechteckig geformt und haben die gleiche geometrische Form und Wirkfläche. Dies kann eine technologisch leichte und kostengünstige Herstellbarkeit der Sensoren und Konfigurierbarkeit unterschiedlicher Ausführungen der Messplatte begünstigen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Kraftmesssensoren resistiv- dielektrische Sensoren, die insbesondere eine erste leitfähige Schicht, auf dieser eine dielektrische Schicht, die von einem die Form des Kraftmesssensors bestimmenden Spacer umgeben und abgegrenzt ist, und auf der dielektrischen Schicht und dem Spacer eine zweite leitfähige Schicht umfassen. Neben dem hier als Variante erwähnten Aufbau können derartige resistive Kraftsensoren auch einen anderen, also solchen bekannten Aufbau haben. Grundsätzlich sind neben resistiv-dielektrischen Sensoren in der Reaktionskraft-Messplatte auch piezoelektrische oder kapazitive oder induktive Sensoren oder elektroaktive Polymere einsetzbar.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht die Trägerplatte aus Organoblech, Federstahl oder Kunststoff.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Reaktionskraft-Messsystem mit einer Reaktionskraft-Messplatte wie zuvor beschrieben und einer an dieser angebrachten und mit den Kraftmesssensoren signalmäßig verbundenen drahtlosen Sensorsignal-Sendeeinheit, insbesondere nach Bluetooth-Standard, sowie einer entfernt von der Reaktionskraft-Messplatte angeordneten Sensorsignal-Empfangs-, Auswertungs- und Anzeigevorrichtung, der eine mit der Sensorsignal-Sendeeinheit an die Reaktionskraft-Messplatte kommunizierende drahtlose Sensorsignal-Empfangseinheit umfasst. Optional kann einer Trägerplatte auch eine Einrichtung zur Sensorsignal- Vorverarbeitung, etwa zur leichteren Übertragung mittels der Sendeeinheit, vorgesehen sein.

Die Sendeeinheit kann, sofern die Kraftmesssensoren auf einer Sensorträgerfolie mit entsprechenden Leiterbahnen realisiert sind, gleichfalls auf dieser Sensorträgerfolie angeordnet und über die Leiterbahnen mit den Sensoren verbunden sein.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Hufschuh, ein Hufeisen oder einen Schuh, an dem eine Reaktionskraft-Messplatte wie zuvor beschrieben fixiert ist. Letztlich wird hiermit ein Hufeisen oder Hufschuh (zum Einsatz bei einem Huftier) oder ein Schuh (zum Einsatz bei Menschen) vorgeschlagen, das/der mit einer Reaktionskraft-Messplatte an der Unterseite ausgerüstet ist. Im Falle des Hufschuhs kann, je nach dessen konkreter Ausführung, die Messplatte an dessen Innenseite angeordnet und ggfs. am Huf oder Hufeisen fixiert sein. Obgleich die Erfindung vorrangig für den Einsatz bei Huftieren gedacht ist, ist es auch denkbar, die erfindungsgemäße Reaktionskraft-Messplatte für bestimmte Untersuchungen am Menschen einzusetzen, um etwa Informationen zu Rehabilitations- oder Trainingszwecken zu gewinnen. Dieser wird dann mit der erfindungsgemäßen Messplatte ausgerüstete Schuhe tragen.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von diesen zeigen: Fig. 1 den Aufbau einer beispielhaften Reaktionskraft-Messplatte in einer perspektivischen Untersicht;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der Fig. 1 als Explosionsdarstellung; Fig. 3 eine skizzenartige Darstellung zur Anbringung der erfindungsgemäßen Reaktionskraft-Messplatte an einem Pferdehuf; und

Fig. 4 eine Prinzipskizze einer Ausführung des erfindungsgemäßen Reaktionskraft-Messsystems, in Art eines Blockschaltbildes.

Die Beschreibung der o.g. Figuren erfolgt in kartesischen Koordinaten mit einer Längsrichtung X, einer zur Längsrichtung X senkrecht ausgerichteten Querrichtung Y sowie einer sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y senkrecht ausgerichteten vertikalen Richtung Z. Die Längsrichtung X kann auch als Tiefe X, die Querrichtung Y auch als Breite Y und die vertikale Richtung Z auch als Höhe Z bezeichnet werden. Die Längsrichtung X und die Querrichtung Y bilden gemeinsam die Horizontale X, Y, welche auch als horizontale Ebene X, Y bezeichnet werden kann. Die Längsrichtung X, die Querrichtung Y und die vertikale Richtung Z können gemeinsam auch als Raumrichtungen X, Y, Z bzw. als kartesische Raumrichtungen X, Y, Z bezeichnet werden.

Fig. 1 zeigt, in einer perspektivischen Untersicht, den Aufbau einer beispielhaften Reaktionskraft-Messplatte 1 mit einer geschlossen hufeisenförmigen starren Trägerplatte 3, die eine erste Oberfläche 3a und eine zweite Oberfläche 3b hat. An der ersten Oberfläche 3a sind sieben resistive Kraftmesssensoren 5 mit übereinstimmend rechteckiger Grundform mit gleichen Abständen zueinander angebracht. Die freien Oberfläche jedes der Kraftmesssensoren 5 weisen nach unten in Richtung eines Untergrunds (nicht dargestellt) und somit beispielsweise vom Pferdehuf H weg. Die Kraftmesssensoren 5 können auch als Kraftsensoren 5 oder als Kraftsensorelemente 5 bezeichnet werden.

Die Kraftmesssensoren 5 sind integral auf einer Sensorträgerfolie 9 realisiert, die auch Sensorsignalleitungen als Leiterbahnen (nicht dargestellt) zum Anschluss jedes Sensors trägt. Die Sensorträgerfolie 9, zusammen mit den darauf ausgebildeten Kraftmesssensoren 5, kann mit üblichen Mitteln der Leiterplattentechnologie inklusive gedruckter Elektroniken hergestellt werden, die dem Fachmann an sich bekannt sind. Die Sensorträgerfolie 9 wird mit ihrer Rückseite auf die erste Oberfläche 3a des Trägers 3 aufgebracht. Dies erfolgt mittels eines Klebstoffs bzw. mittels einer Klebstoffschicht wie beispielsweise mittels eines doppelseitigen Klebebands.

Es ist ferner ein elastomeres Kraftübertragungsflächenelement 11 vorhanden, welches, ebenso wie die Sensorträgerfolie 9, etwa der Fläche der starren Trägerplatte 3 entspricht. Das elastomere Kraftübertragungsflächenelement 11 kann auch als elastomeres Druckleitelement 11 bezeichnet werden. Das elastomere Kraftübertragungsflächenelement 11 weist der starren Trägerplatte 3 bzw. der Sensorträgerfolie 9 zugewandt eine Trägerfolie 15 auf, welche mit dem Kraftübertragungsflächenelement 11 durch Vulkanisation verbunden ist und ebenfalls etwa der Fläche der starren Trägerplatte 3 entspricht. Das Kraftübertragungsflächenelement 11 ist mittels der Trägerfolie 15 mit der Sensorträgerfolie 9 ebenfalls zusammengeklebt, was durch die entsprechende Matenalkombination begünstigt bzw. erreicht wird. Gleichzeitig kann durch die vulkanisierte Verbindung zwischen der Trägerfolie 15 und dem Kraftübertragungsflächenelement 11 ein elastomeres Material für das Kraftübertragungsflächenelement 11 genutzt und dennoch mittels der Trägerfolie 15 mit der Sensorträgerfolie 9 verklebt werden.

Auf dem elastomeren Kraftübertragungsflächenelement 11 sind mehrere elastomere Kraftübertragungsstollen 7, welche auch als elastomere Druckleitstollen 7 bezeichnet werden können, ausgebildet, welche zum Untergrund hin bzw. von den Kraftmesssensoren 5 bzw. der Sensorträgerfolie 9 weg zeigen. Dabei ist jedem Kraftmesssensor 5 genau ein Kraftübertragungsstollen 7 zugeordnet, so dass der Kraftmesssensor 5 und sein Kraftübertragungsstollen 7 deckungsgleich ausgebildet und zueinander positioniert sind. Diese Positionierung wird dadurch gewährleistet, dass die Kraftübertragungsstollen 7 einstückig mit dem elastomeren Kraftübertragungsflächenelement 11 ausgebildet sind.

Zur Verbindung der Reaktionskraft-Messplatte 1 mit dem Huf des Wirbeltiers oder mit einem ggfs. dazwischenliegenden weiteren Element hat die Trägerplatte in der gezeigten Ausführung Löcher 3c (nur in der Fig. 1 dargestellt), in die beispielsweise Hufnägel eingeschlagen werden können oder eine Schraube eingesetzt werden kann.

Die Kraftmesssensoren 5 sind mittels der Sensorsignalleitungen in gedruckter Form kontaktiert und auslesbar, wie weiter unten näher beschrieben werden wird. Hierzu ist ein Anschlusselement 16 in Form eines Steckerabgangs 16 vorgesehen, welcher in einem Stecker 16a endet. Der Steckerabgang 16 sowie ein innenliegender Teil des Steckers 16a werden von einem Kabelschutz 16b umschlossen und hierdurch vor äußeren Einflüssen geschützt.

Fig. 3 ist eine Prinzipskizze eines Reaktionskraft-Messsystems 17, welches insbesondere mit einer Reaktionskraft-Messplatte nach einer der Fig. 1 bis 2 gebildet sein kann. Die Darstellung hat die Form eines Funktions- Blockschaltbildes und ist nicht dazu bestimmt, die genaue konstruktive Realisierung der System komponenten zu zeigen.

Das Reaktionskraft-Messsystem 17 umfasst neben den bereits in den Fig. 1 bis 2 gezeigten Kraftmesssensoren 5 mit ihren Sensorsignalleitungen eine Sensorsignal-Vorverarbeitungseinheit 19, die über die Sensorsignalleitungen mit den Kraftmesssensoren 5 verbunden ist und dazu dient, eine für eine Signalübertragung nach extern vorteilhafte Vorverarbeitung und Formatierung der Sensorsignale zu bewirken. Ausgangsseitig ist die Sensorsignal- Vorverarbeitungseinheit 19 mit einem drahtlosen Sensorsignalsender 21 verbunden, der etwa nach dem Bluetooth-Standard, je nach Anwendungsfall aber auch nach einem anderen Standard der drahtlosen Nachrichtenübertragung, arbeiten kann. Den vorstehend genannten Komponenten ist eine Energiequelle 23 zugeordnet, bei der es sich im einfachsten Falle um eine handelsübliche Primärzelle oder auch einen Akku handelt. Im Falle der Verwendung eines Akkus kann diesem eine (in der Figur nicht dargestellte) Ladebuchse zum Wiederaufladen im eingebauten Zustand zugeordnet sein.

Alle oben genannten Komponenten sind vorteilhafterweise an der Reaktionskraft- Messplatte 1 , und insbesondere geschützt in deren Innerem, angeordnet und werden hier als Huf-Komponente 25 bezeichnet. Speziell können die Funktionseinheiten der Huf-Komponente 25 sämtlich auf der Sensorträgerfolie 9 realisiert sein.

Die Huf-Komponente 25 steht über den Sensorsignalsender 21 beim Einsatz des Systems in drahtloser Signalverbindung mit einer Sensorsignal-Empfangs-, Auswertungs- und Anzeigevorrichtung 27, die entfernt vom zu untersuchenden Tier (oder Menschen) platziert ist. Die Vorrichtung 27 umfasst einen drahtlosen Sensorsignalempfänger 29, der zur Kommunikation mit dem Sensorsignalsender 21 an der Huf-Komponente 25 konfiguriert ist und der die empfangenen Signale einer Signalauswertungseinheit 31 zuführt, wo sie eine Auswertung gemäß einem in einem Programmspeicher 33 gespeicherten Programm unterzogen werden.

Eine Anzeigeeinheit 35 schließlich dient zur Darstellung der Auswertungsergebnisse, beispielsweise für einen Therapeuten oder Trainer. Die Komponenten der Sensorsignal-Empfangs-, Auswertungs- und Anzeigevorrichtung können beispielsweise in einem Notebook, Tablet oder Smartphone mit einer geeigneten Auswerte-App realisiert sein.

Fig. 4 zeigt beispielhaft eine Möglichkeit des Einsatzes der erfindungsgemäßen Reaktionskraft-Messplatte 1 , und zwar platziert im Inneren eines Hufschuhs 37 eines handelsüblichen Typs, der an einem Huf H eines Pferdes angebracht wird. Beim gezeigten Beispiel wird die Reaktionskraft-Messplatte 1 - je nach Konstruktion des Hufschuhs - temporär mit einem geeigneten, wiederablösbaren Kleber bzw. Haftmittel am Fuß fixiert und dann der Hufschuh 37 darüber gestreift, oder es wird die Reaktionskraft-Messplatte 1 in den Hufschuh eingelegt und dieser anschließend am Huf fixiert.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele und erwähnten Aspekte beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Schutzbereich der anhängenden Ansprüche liegen.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)

H Huf bzw. Pferdehuf

X Längsrichtung; Tiefe

Y Querrichtung; Breite

Z vertikale Richtung; Höhe

X, Y Horizontalen; horizontale Ebene

I Reaktionskraft-Messplatte

3 Trägerplatte

3a erste Oberfläche

3b zweite Oberfläche

3c Öffnungen

5 Kraftmesssensoren; Kraftsensoren; Kraftsensorelemente

7 (elastomere) Kraftübertragungsstollen; (elastomere) Druckleitstollen

9 Sensorträgerfolie

I I (elastomeres) Kraftübertragungsflächenelement; (elastomeres) Druckleitelement

15 Trägerfolie

16 Anschlusselement; Steckerabgang

16a Stecker

16b Kabelschutz

17 Reaktionskraft-Messsystem

19 Sensorsignal-Vorverarbeitungseinheit

21 drahtloser Sensorsignalsender

23 Energiequelle

25 Huf-Komponente

27 Sensorsignal Sensorsignal-Empfangs-, Auswertungs- und

Anzeigevorrichtung 29 drahtloser Sensorsignalempfänger

31 Signalauswertungseinheit

33 Programmspeicher

35 Anzeigeeinheit 37 Hufschuh

Claims

Patentansprüche

1 . Reaktionskraft-Messplatte (1 ) zur Erfassung der Bodenreaktionskraftverteilung über die Bodenkontaktfläche des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden, mit einer, vorzugsweise steifen, Trägerplatte (3) mit einer im Gebrauch dem Boden zugewandten ersten Oberfläche (3a) und einer gegenüberliegenden dem Huf oder Fuß zugewandten zweiten Oberfläche (3b), oder umgekehrt, einer Mehrzahl von an der ersten Oberfläche (3a) der Trägerplatte (3) positionsfest fixierten flächigen Kraftmesssensoren (5), einem, vorzugsweise elastomeren, Kraftübertragungsflächenelement (11 ), welches parallel zu Trägerplatte (3) sowie der ersten Oberfläche (3a) abgewandt positionsfest an den Kraftmesssensoren (5) fixiert ist, und mehreren, insbesondere einer der Mehrzahl von Kraftmesssensoren entsprechenden Mehrzahl, von elastischen Kraftübertragungsstollen (7), die an der freien Oberflächen des Kraftübertragungsflächenelements (11 ) unmittelbar genau einem der Kraftmesssensoren (5) gegenüberliegend fixiert sind.

2. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Kraftübertragungsstollen (7) und/oder das Kraftübertragungsflächenelement (11 ) aus einem elastomeren Material ausgebildet sind bzw. ist.

3. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftübertragungsstollen (7) einstückig mit dem Kraftübertragungsflächenelement (11 ) ausgebildet sind.

4. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kraftübertragungsstollen (7) eine linienförmige oder trapezförmige Kontaktfläche zum Boden und/oder zum jeweiligen Kraftmesssensor (5) aufweisen.

5. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kraftübertragungsflächenelement (11 ) den Kraftübertragungsstollen (7) abgewandt mit den Kraftmesssensoren (5) bzw. einer Sensorträgerfolie (9) verklebt ist.

6. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Kraftübertragungsflächenelement (11 ) den Kraftübertragungsstollen (7) abgewandt an einer Trägerfolie (15) vulkanisiert und die Trägerfolie (15) mit den Kraftmesssensoren (5) bzw. einer Sensorträgerfolie (9) verklebt ist.

7. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trägerplatte (3) die Form eines geschlossenen Hufeisens, Kreisringes oder U oder Vielecks, insbesondere mit einer Ausnehmung im Mittenbereich, hat.

8. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kraftmesssensoren (5) zusammen mit zugehörigen Sensorsignalleitungen und optional Stromversorgungsleitungen auf einer zusammenhängenden Sensorträgerfolie (9) realisiert sind, die insbesondere auf der ersten Oberfläche (3a) der Trägerplatte (3) fixiert ist.

9. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kraftmesssensoren (5) bzw. die Sensorträgerfolie (9) mit der Trägerplatte (3) verklebt sind bzw. ist oder wobei die Kraftmesssensoren (5) bzw. die Sensorträgerfolie (9) an der Trägerplatte (3) lösbar befestigt, insbesondere in passende Führungen eingeschoben, sind bzw. ist.

10. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wirkfläche der Kraftmesssensoren (5) im Bereich zwischen 0,5 cm2 und 10 cm2, insbesondere 2 cm2 und 5 cm2, liegt.

11 . Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei alle Kraftmesssensoren (5) im Wesentlichen rechteckig geformt sind und die gleiche geometrische Form und Wirkfläche haben.

12. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kraftmesssensoren (5) resistiv-dielektrische Sensoren sind, die insbesondere eine erste leitfähige Schicht, auf dieser eine dielektrische Schicht, die von einem die Form des Kraftmesssensors (5) bestimmenden Spacer umgeben und abgegrenzt ist, und auf der dielektrischen Schicht und dem Spacer eine zweite leitfähige Schicht umfassen.

13. Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trägerplatte (3) aus Organoblech, Federstahl oder Kunststoff besteht.

14. Reaktionskraft-Messsystem (17), mit einer Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche und einer an dieser angebrachten und mit den Kraftmesssensoren signalmäßig verbundenen drahtlosen Sensorsignal- Sendeeinheit (21 ), insbesondere nach Bluetooth-Standard, sowie einer entfernt von der Reaktionskraft-Messplatte angeordneten Sensorsignal- Empfangs-, Auswertungs- und Anzeigevorrichtung (27), der eine mit der Sensorsignal-Sendeeinheit an die Reaktionskraft-Messplatte kommunizierende drahtlose Sensorsignal-Empfangseinheit (29) umfasst.

15. Hufschuh (37), Hufeisen oder Schuh, an dem eine Reaktionskraft-Messplatte (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 fixiert ist.