WO2007131542A1 - Device and method for analysing movement - Google Patents

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WO2007131542A1
WO2007131542A1 PCT/EP2006/010471 EP2006010471W WO2007131542A1 WO 2007131542 A1 WO2007131542 A1 WO 2007131542A1 EP 2006010471 W EP2006010471 W EP 2006010471W WO 2007131542 A1 WO2007131542 A1 WO 2007131542A1
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pressure
treadmill
gait analysis
time
sensor
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PCT/EP2006/010471
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Wolfgang Brunner
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Zebris Medical Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for gait analysis on the treadmill
  • Devices for detecting pressure or force distributions are known per se, for example from DE 36 42 088 C2 and DE 25 29 475 C3.
  • Object of the present invention is to provide a device for automatic gait analysis, with the most accurate detection and evaluation of all occurring in natural gait gear parameters is possible.
  • This treadmill system comprises an endless belt, which is pulled over a sensor platform which is equipped with a plurality of matrix-arranged pressure or force sensors.
  • the gear or barrel over such a plate does not give any evaluable measurement results, since the pressure values are constantly changing, since the feet with the treadmill are effectively pulled over the plate.
  • this problem is solved in that the tape feed or the tape speed and the continuously recorded pressure values are brought together and ner evaluation unit, the position of pressure distribution images is reconstructed, from which then the gait parameters can be determined.
  • the instantaneous speed of the treadmill can be determined by using the pressure distribution images themselves recorded with the sensor system, i. under evaluation of their time and place dependence, to determine.
  • further correction means for output signal correction of the pressure or force sensors are provided upon the occurrence of warming-related distortions.
  • the correction is carried out in a particularly advantageous manner using the evaluation result itself, namely the recorded pressure distributions as a function of time.
  • a sensor for directly detecting the speed of the treadmill is provided, which is connected to a second input of the tachometer stage, and the tachometer stage is for evaluating the signal of the sensor in connection with time and location dependence of the pressure distribution images formed.
  • This implementation requires a somewhat more complex processing, since several input signals have to be considered, but besides the potentially higher accuracy, it also offers the advantage of a plausibility check and thus increased reliability.
  • the or a sensor is a tachometer sensor on a roller of the treadmill.
  • a coding pattern is applied on one side along the treadmill and the or a sensor is an optical detector which detects the movement of the coding pattern.
  • the coding pattern on the rollers facing inside of the treadmill and the optical detector is attached to the pressure / force sensors having measuring plate. This design is structurally simple to implement and robust in operation.
  • the coding is not necessarily an optical one; A magnetic or conductivity pattern can also be applied to the treadmill and a corresponding magnetic, capacitive, inductive or other detector can be provided.
  • the or a sensor is an optical detector for detecting a structure of a surface of the treadmill and the detector is a pre-evaluation unit for deriving a speed measurement signal from the time and location dependence of the structure in the operation of Treadmill is assigned.
  • the correction means have a response stage connected to the evaluation unit and connected on the output side between the pressure / force sensors and the input of the evaluation unit for the sensor-selective calculation of pressure / force correction signals. and location dependency of the pressure distribution images.
  • a further embodiment provides that the correction means comprise a timer for performing a dynamic correction of the measurement signals of at least some of the pressure / force sensors as a function of the operating time of the device.
  • the correction stage comprises a timer in which a stored correction signal time curve is impressed on the output signals of selected pressure / force sensors.
  • a further embodiment of the invention provides that between the measuring plate and the treadmill for the mechanical decoupling of horizontal pressure components or horizontal forces, a decoupling film is provided to transfer substantially only vertical pressure component or vertical forces from the treadmill to the sensor matrix.
  • a synchronization unit for synchronizing the pressure / force distribution measurement with a detection of further biometric measured variables by means of separate measuring and processing devices.
  • the sensor part has e.g. an additional light transmitter, which emits a light signal at certain times, preferably the respective first ground contact of the feet or at defined time intervals.
  • the subject carries a measuring adapter for detecting further biometric signals, for example on the belt. This adapter has a light receiver which receives the light signal of the sensor plate.
  • the received light signal is preferably coded and is then z. B. superimposed on the biometric measurement signals.
  • the measuring adapter then sends about the biometric measurement signals with impressed light signal by radio to the arithmetic unit, in which the pressure signals of the sensor plate with the biometric signals are displayed time-synchronized.
  • the light signals emanate from the measuring adapter and are received at the sensor plate.
  • a video recording and, if necessary, also evaluation can be controlled in this or similar manner.
  • FIG. 2 is a schematic representation of the carrier plate of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the treadmill in plan view with pressure distribution images
  • Fig. 8 is a schematic representation of an embodiment of the tachometer stage of the processing unit.
  • the treadmill system includes a circulating belt 12 which is preferably pulled over two rollers 2 by active drive (not shown).
  • inventive arrangement can also be used in treadmills, in which the tape is driven by the person walking on the tape on the muscle and gravity.
  • a sensor plate 2a is mounted over which the tape is pulled.
  • the sensor plate 2a is a lubricious and flexible thin film 3, which redirects the pressure on the sensor surface 1 with spatial resolution, but the sensor surface 1 simultaneously protects against the horizontal forces of the rotating belt.
  • the sensor plate 2 a may be arbitrarily thin and thus designed as a sensor mat.
  • the film may also be connected or glued to the sensor surface 1.
  • the sensor surface 1 is connected to an evaluation and control unit 5 with the evaluation computer 6.
  • the evaluation and control unit 5 is preferably in the immediate vicinity of the sensor plate 2a and can be integrated into the treadmill system.
  • the feed or the feed rate of the circulating belt is detected by means not shown here about the rotational speed of the roller 2 and passed. This can be done by an automatic transmission.
  • the evaluation essentially comprises the temporal and spatial determination of the position of the pressure distribution images moving over the treadmill.
  • the feed rate or the rotational speed of the rollers 2 is read on a display unit of the treadmill and entered by hand into the arithmetic unit 6.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a measuring platform 2a with force or pressure sensors 1a configured as a sensor surface 1 in the form of a matrix.
  • the size of the pressure sensors 1 depends on the object to be measured. When measuring human feet, preferably a sensor resolution of about one sensor per square centimeter is selected.
  • sensors are selected which consist of individual capacitors with elastic dielectric, which change the capacitance value when force is applied, or sensors which change their resistance value when force is applied.
  • Fig. 3 shows how a human foot is pulled backwards by the tape movement of the treadmill, with the footprints shown here being shown in movement phases. These correspond to the sampling rate of the sensor surface.
  • the number of preferred measurements per unit time depends on the speed at which the tape is pulled back.
  • a plurality of measurement images are preferably recorded.
  • the preferred sampling rate of the sensors on the sensor plate 1 is between 30 and 100 measuring images per second.
  • the detection of the feed rate of the tape on the movement of the roller 2 in many cases does not meet the requirements of high accuracy, because the treadmill 12 undergoes increased friction by entering and thus changes its speed of movement. Also, a measurement difference may occur due to stretching of the band or movement of the band against the roller.
  • the temporal and local positions of the pressure distribution patterns on the sensor surface 1 are detected by the movement of the prominent print patterns along the sensor surface in the longitudinal direction of the treadmill.
  • a foot mounted on the moving belt is automatically pulled to rest from the circulating belt and creates a pressure distribution pattern on the under-belt sensors which moves along the direction of travel of the belt at a certain speed.
  • These printing patterns or printing surfaces can be continuously examined by their computing unit in terms of their shape and extent, and the advancing movement of the printing patterns can be detected by pattern recognition and image processing with regard to the time or the feed rate.
  • the determination of the treadmill speed can be combined by pattern recognition with other measuring methods of determining the belt speed.
  • a conventional tachogenerator can be provided on one of the rollers, and, for example, a mathematical averaging of the speed signal output by the tachogenerator and the speed value determined from the propagation speed of the pressure distribution images can be provided.
  • a threshold value discrimination can also be provided in order to realize a plausibility check and to eliminate or correct any completely implausible measured values which are obtained as a result of the evaluation of the pressure distribution images.
  • detection of patterns on the surface of the treadmill may also provide another speed signal which may be combined with pressure distribution image signals in the aforementioned or similar manner.
  • Fig. 4 shows in a corresponding embodiment, the determination of the temporal and spatial position of the treadmill 12 and thus the pressure distribution pattern on an applied coding pattern 15 on the tape.
  • This is preferably applied on the inside along the treadmill, for example as a striped pattern 15.
  • an optical sensor 18 for detecting the material of the tape own surface structures 16 use. This also allows conclusions to be drawn on the movement of the tape.
  • the optical sensors 17 and 18 of Fig. 4 and Fig. 5 may be housed in a preferred embodiment directly on or on the sensor plate 2a, resulting in a compact unit; see. Fig. 7b.
  • Fig. 6 shows a special embodiment of a treadmill, which is specially designed for the analysis of a corridor with sticks (walking).
  • This has three separate treadmills 2a.1, 2a.2, and 2a.3, two of which are provided for the pole insert.
  • the two outer narrower bands 2a.2, 2a.3 - optionally also the middle band - are each equipped with a sensor plate 1.1, 1.2 or 1.3, so that the coordinates of the pole insert can be accurately examined while walking.
  • the detection of the pressure distribution patterns as well as the belt speeds is carried out as described in the above examples and is performed separately for each belt.
  • a similar arrangement with several separately constructed treadmills may also be advantageous for use in which there is a left / right differentiation of the gait of a patient or subjects and possibly the provision of a differentiated feedback by the treadmill on the body for the left and right foot arrives.
  • the separate treadmills for example, can then be set differently taut or realized with elastic band material of varying degrees.
  • a predetermined feedback on the feet can also be realized by a pressure-elastic design of the sensor plate (s) to a predetermined extent.
  • Fig. 7a and 7b show two embodiments for the attachment of the sensor plate 2a within the treadmill system.
  • the sensor plate 2a is mounted on a base plate 14 or 14i of the treadmill system, wherein the treadmill via deflection rollers 19 (Fig. 7a) or deflecting wedges 19 '(Fig. 7b) on the sensor plate 2a and 2a' is passed.
  • Fig. 7b also schematically the attachment of the above-mentioned optical sensor 17 for detecting the tape speed due to a coding pattern on the corresponding base plate 14 'is shown.
  • This arrangement has the special Part that existing treadmill systems can be retrofitted with a measuring sensors without much effort.
  • Fig. 8 shows in the manner of a block diagram the basic structure of a speedometer stage 20, in the output using the evaluation unit 5 pressure distribution images as the first data set Dl and output by the optical detector 17 detector signals as the second data set D2 a tape speed signal V as an input signal for a Processing unit 6 'is obtained.
  • the tachometer stage 20 comprises a pressure distribution image memory 21, which is formed as a multi-area memory for storing a sequence of pressure distribution images Dl, a pressure distribution image processing unit 22 downstream of this memory and a first speed output stage 23 associated therewith the tachometer stage 20, a real-time encoder 24, which controls both the processing of the pressure distribution image processing stage 22 and that of the detector output signals D2 in a second speed output stage 25.
  • the principles of the comparative processing of successive recorded pressure distribution images in the processing unit 22 are not part of the present invention and will therefore not be described in detail here. They are based on the mathematical principle of convolution, whereby the locally related pressure distribution patterns are represented as multi-dimensional vectors and the scalar product is formed as a measure for the evaluation of their agreement.
  • Output signals V1 and V2 of the two output stages 23, 25 are subjected to notification in an averaging stage 26 on the basis of a predetermined algorithm (which does not necessarily have to effect arithmetic averaging), and the calculated result is output as a speed signal V.
  • a predetermined algorithm which does not necessarily have to effect arithmetic averaging
  • FIG. 9 shows, likewise in the form of a block diagram, the structure of an embodiment of a correction stage 27 for dynamic sensor-selective correction of output signals of the pressure / force sensors Ii of the sensor surface 1 of an inventive Device according to the invention for gait analysis.
  • a correction stage 27 for dynamic sensor-selective correction of output signals of the pressure / force sensors Ii of the sensor surface 1 of an inventive Device according to the invention for gait analysis.
  • only one line IZ with a plurality of individual sensors Ii is represented by the sensor surface 1, and the figure relates to the measurement signal correction of those pressure / force sensors exemplified.
  • Each of the sensor elements Ii is associated with a correction element 28i, in which its output signal can be changed by a correction amount, which is respectively sensor-specific calculated before it enters the evaluation unit 5.
  • a pressure distribution image memory 29 belonging to the correction stage 27 is provided, to which a pressure distribution image comparator unit 30 is assigned on the output side.
  • the print distribution image memory 29 stores pressure distribution images taken over a preset period of time, and the comparator unit 30 compares them (after performing a position correction calculation) to determine which of the pressure / force sensors Ii have been particularly frequently and intensively applied during this period.
  • these sensors are subject to a particularly serious heating and thus corresponding Messsignalvertigschept.
  • the processing unit 30 outputs a table of sensor-specific correction values, which are subjected to multiplication processing with a time curve stored in a timer memory 32 in a downstream time adjustment stage 31.
  • This reworking takes into account the increasing heating with increasing operating time and thus also the temporal increase of the required correction amount or factor.
  • biometric signals are recorded on the subject to be measured via a measuring adapter 8 (FIG. These may be muscle action voltages taken via electrodes 13. Likewise, these may be via electronic goniometer removed joint angle or angle of inclination.
  • the measurement data are preferably transmitted via a radio signal 11 to a receiver 6a on the arithmetic unit 6.
  • a radio signal 11 to a receiver 6a on the arithmetic unit 6.
  • the biometric signals on the arithmetic unit 6 it is important that they are displayed synchronously with the pressure distribution values of the sensor plate 2a.
  • a light signal preferably sent as infrared light 10 to a light receiver 9 in the measuring adapter 8.
  • the light signal 10 may be transmitted each time the subject's foot hits the sensor surface.
  • the preferably coded light pulses 10 are converted into electrical data, imprinted on the biometric measurement signal and transmitted by radio signal 11 to the arithmetic unit.
  • the coding of the light pulses can be accomplished by, for example, sending pulses within a certain short time interval.
  • the biometric signals 13 are then displayed together with the pressure distribution values in synchronized time.
  • a numerically coded timestamp is transmitted, which brings the data of the two independently measuring systems (gait analysis or biometric measurement) into temporal synchrony. Since both systems perform their measurements in a known time frame, a correct assignment between them over the entire measurement period is possible, as soon as only a single encoding has been transmitted correctly (even if a large number of synchronization attempts during the duration of the measurements should have failed).
  • the proposed synchronization is therefore characterized by extraordinary reliability and robustness.

Abstract

A device for analyzing movement using a running belt, comprising a continuous belt guided over at least two track rollers, the surface of which serves as a running surface, a sensor system for determining a pressure/ power distribution on a measuring plate located underneath the continuous belt, which has on the side facing the belt a plurality of pressure/power sensors arranged in the manner of a matrix, an analysis unit connected on the input side to the pressure/power sensors which detects the position of pressure distribution images of a moving vertebrate on the running belt and thereby detects the feeding motion thereof according to time and location, and a processing unit connected on the input side to the analysis unit which, using the time and location-dependency of the pressure distribution images, generates measurement parameters to identify the movement of the vertebrate, wherein a tachometer stage connected on the input side to the analysis unit is provided which, using the time and location-dependency of the pressure distribution images, calculates an instantaneous speed of the continuous belt as an additional input parameter of the analysis or processing unit.

Description

EISSNER, OLTE ARTNER GBREISSNER, OLTE ARTNER GB R
Postfach 860624 81633 MünchenPO Box 860624 81633 Munich
zebris Medical GmbH 31. Oktober 2006zebris Medical GmbH October 31, 2006
Max-Eyth-Weg 42 M/BRU-030-PCMax-Eyth-Way 42 M / BRU-030-PC
88316 Isny im Allgäu MB/HZ/bg88316 Isny im Allgäu MB / HZ / bg
Vorrichtung und Verfahren zur GanganalyseApparatus and method for gait analysis
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ganganalyse am LaufbandThe present invention relates to a device and a method for gait analysis on the treadmill
Vorrichtungen zur Erfassung von Druck- bzw. Kraftverteilungen sind an sich bekannt, beispielsweise aus der DE 36 42 088 C2 und der DE 25 29 475 C3.Devices for detecting pressure or force distributions are known per se, for example from DE 36 42 088 C2 and DE 25 29 475 C3.
Viele der bekannten Vorrichtungen können als Plattformen zur biomechanischen Ganganalyse eingesetzt werden, bei denen der Gang eines Wirbeltiers, insbesondere eines Menschen, gegebenenfalls aber auch eines Pferdes oder Hundes etc., untersucht und analysiert wird. Hierbei besteht aber der Nachteil, dass immer nur ein einziger Schritt und ein einzelner Abrollvorgang aufgenommen werden kann. Um ein natürliches Gangverhalten zu erhalten, ist es dagegen notwendig, den Gang über eine längere Zeit aufzunehmen.Many of the known devices can be used as platforms for biomechanical gait analysis in which the gait of a vertebrate, in particular a human, but possibly also a horse or dog, etc., is examined and analyzed. However, there is the disadvantage that only a single step and a single rolling process can be recorded. In order to maintain a natural gait behavior, however, it is necessary to take up the gait over a longer period of time.
Es wurden daher auch bereits Vorrichtungen und Verfahren zur Ganganalyse, die sich eines Laufbandes bedienen, vorgeschlagen. Beispielhaft sei hierzu hingewiesen auf die DE 40 27 317 Cl oder die US 6,010,465 A.Therefore devices and methods for gait analysis using a treadmill have been proposed. For example, reference is made to DE 40 27 317 C1 or US Pat. No. 6,010,465 A.
Ferner wird in R. Kram und AJ. Powell : „A treadmill-mounted force platform" Appl. Physiol. 67 (4): 1692-1698 (1989) eine Messvorrichtung als bekannt beschrieben, bei der ein Laufband über eine Messplattform bzw. Messfläche gezogen wird und somit eine fortlaufende Erfassung von Kräften möglich wird. Die erstere dieser Druckschriften beschreibt ein Laufband, welches aus einer Vielzahl von Gliedern aufgebaut ist, von denen jedes eine matrixförmige Anordnung von Druck- bzw. Kraftsensoren umfasst, während die zweite ein Laufband mit unter der Bandoberfläche liegender Messplatte mit einer matrixförmigen Anordnung von Druck- bzw. Kraftsensoren beschreibt. Beide Druckschriften lehren, dass mit der jeweiligen Sensorik eine Auswertungseinheit verbunden ist und die US 6,010,465 beschreibt den Aufbau und die Betriebsweise der Auswertungseinheit, etwa zur Auswertung der Position und eines zugeordneten Kraftwertes beim Auftreten auf das Laufband, beispielsweise zur Bestimmung von Drehmomenten und Lasten auf die Gelenke sowie bestimmten Gangparametern, relativ detailliert.Furthermore, in R. Kram and AJ. Powell: "Areadread-mounted force platform" Appl. Physiol., 67 (4): 1692-1698 (1989) describes a measuring device as known in which a treadmill is pulled over a measuring platform or measuring surface and thus a continuous detection of forces becomes possible. The former of these documents describes a treadmill, which is constructed from a plurality of links, each of which comprises a matrix-shaped arrangement of pressure or force sensors, while the second a treadmill with under the tape surface lying measuring plate with a matrix-shaped arrangement of printing or ., Describes force sensors. Both documents teach that an evaluation unit is connected to the respective sensor system, and US Pat. No. 6,010,465 describes the structure and mode of operation of the evaluation unit, for example for evaluating the position and an assigned force value when it occurs on the treadmill, for example for determining torques and loads on the treadmill Joints and certain gait parameters, relatively detailed.
Es hat sich gezeigt, dass aus verschiedenen Gründen die Genauigkeit bestehender Vorrichtungen und Verfahren zur Ableitung differenzierter medizinischer bzw. sportphysiologischer Aussagen nicht ausreichend ist.It has been shown that for various reasons, the accuracy of existing devices and methods for deriving differentiated medical or sport physiological statements is not sufficient.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur automatischen Ganganalyse bereitzustellen, mit der eine möglichst genaue Erfassung und Auswertung aller beim natürlichen Gang auftretenden Gangparameter möglich ist.Object of the present invention is to provide a device for automatic gait analysis, with the most accurate detection and evaluation of all occurring in natural gait gear parameters is possible.
Diese Aufgabe wird in ihrem Vorrichtungsaspekt durch eine Vorrichtung zu Ganganalyse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und in ihrem Verfahrensaspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved in its device aspect by a device for gait analysis with the features of claim 1 and in its method aspect by a method having the features of claim 14. Advantageous developments of the inventive concept are each the subject of the dependent claims.
Mit der erfindungsgemäßem Vorrichtung ist die Aufnahme des Gangs über eine längere Zeit möglich, da ein Laufbandsystem verwendet wird. Dieses Laufbandsystem umfasst ein Endlosband, das über eine Sensorplattform gezogen wird, die mit einer Vielzahl matrixförmig angeordnete Druck- bzw. Kraftsensoren bestückt ist. Grundsätzlich ergibt der Gang bzw. Lauf über eine solche Platte zwar keine auswertbaren Messergebnisse, da sich die Druckwerte ständig ändern, da die Füße mit dem Laufband gewissermaßen über die Platte gezogen werden. Dieses Problem wird jedoch dadurch gelöst, dass der Bandvorschub bzw. die Bandgeschwindigkeit und die fortlaufend erfassten Druckwerte zusammengeführt werden und mittels ei- ner Auswertungseinheit die Position von Druckverteilungsbildern rekonstruiert wird, aus denen dann die Gangparameter bestimmt werden können.With the device according to the invention, it is possible to take up the aisle over a longer period, since a treadmill system is used. This treadmill system comprises an endless belt, which is pulled over a sensor platform which is equipped with a plurality of matrix-arranged pressure or force sensors. Basically, the gear or barrel over such a plate does not give any evaluable measurement results, since the pressure values are constantly changing, since the feet with the treadmill are effectively pulled over the plate. However, this problem is solved in that the tape feed or the tape speed and the continuously recorded pressure values are brought together and ner evaluation unit, the position of pressure distribution images is reconstructed, from which then the gait parameters can be determined.
Um eine für alle relevanten Anwendungen hinreichende Aussagekraft zu erreichen, sind erhebliche Genauigkeits-Anforderungen bei den relevanten Größen zu erfüllen. Hierzu zählt zunächst die Momentangeschwindigkeit des Laufbandes, daneben aber auch die Signalgenauigkeit der Druck- bzw. Kraftsensoren, welche einer Temperaturabhängigkeit unterliegt. Erfindungsgemäß ist daher zunächst vorgesehen, die Momentangeschwindigkeit des Laufbandes unter Nutzung der mit der Sensorik aufgenommenen Druckverteilungsbilder selbst, d.h. unter Auswertung ihrer Zeit- und Ortsabhängigkeit, zu bestimmen. In einer relativ selbstständigen Ausprägung des Erfindungsgedankens sind weiterhin Korrekturmittel zur Ausgangssignals-Korrektur der Druck- bzw. Kraftsensoren (bzw. in einer Abwandlung auch der gesamten Druckverteilungsbilder) bei Auftreten erwärmungsbedingter Verfälschungen vorgesehen. Auch hier erfolgt die Korrektur in besonders vorteilhafter Weise unter Nutzung des Auswertungsergebnisses selbst, nämlich der aufgenommenen Druckverteilungen in Abhängigkeit von der Zeit.In order to achieve sufficient informative value for all relevant applications, considerable accuracy requirements must be met with regard to the relevant variables. This includes first the instantaneous speed of the treadmill, but also the signal accuracy of the pressure or force sensors, which is subject to a temperature dependence. According to the invention, therefore, it is initially provided that the instantaneous speed of the treadmill can be determined by using the pressure distribution images themselves recorded with the sensor system, i. under evaluation of their time and place dependence, to determine. In a relatively independent embodiment of the inventive concept further correction means for output signal correction of the pressure or force sensors (or in a modification of the entire pressure distribution images) are provided upon the occurrence of warming-related distortions. Again, the correction is carried out in a particularly advantageous manner using the evaluation result itself, namely the recorded pressure distributions as a function of time.
In der vorgenannten ersten Ausprägung des Erfindungsgedankens ist in einer besonders präzise arbeitenden Ausführung ein Messfühler zur direkten Erfassung der Geschwindigkeit des Laufbandes vorgesehen, welcher mit einem zweiten Eingang der Tachometerstufe verbunden ist, und die Tachometerstufe ist zur Auswertung des Signals des Messfühlers in Verbindung mit der Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder ausgebildet. Diese Ausführung erfordert eine etwas komplexere Verarbeitung, da mehrere Eingangssignale zu berücksichtigen sind, sie bietet aber neben der potentiell höheren Genauigkeit auch den Vorteil eines Plausibili- täts-Checks und damit erhöhter Zuverlässigkeit.In the aforementioned first embodiment of the inventive concept, in a particularly precise working embodiment, a sensor for directly detecting the speed of the treadmill is provided, which is connected to a second input of the tachometer stage, and the tachometer stage is for evaluating the signal of the sensor in connection with time and location dependence of the pressure distribution images formed. This implementation requires a somewhat more complex processing, since several input signals have to be considered, but besides the potentially higher accuracy, it also offers the advantage of a plausibility check and thus increased reliability.
In einer ersten Ausgestaltung dieser Ausführung ist vorgesehen, dass der oder ein Messfühler ein Tachometerfühler an einer Laufrolle des Laufbandes ist. Eine Alternative hierzu bietet eine Ausgestaltung, wobei auf einer Seite entlang des Laufbandes ein Kodierungsmuster aufgebracht ist und der oder ein Messfühler ein optischer Detektor ist, welcher die Bewegung des Kodierungsmusters erfasst. Speziell kann hier vorgesehen sein, dass das Kodierungsmuster auf der den Laufrollen zu- gewandten Innenseite des Laufbandes und der optische Detektor an der die Druck- /Kraftsensoren aufweisenden Messplatte angebracht ist. Diese Ausgestaltung ist baulich einfach zu realisieren und robust im Betrieb. Die Kodierung ist nicht zwingend eine optische; auf das Laufband kann auch ein magnetisches oder Leitfähigkeitsmuster o.a. aufgebracht und ein entsprechender magnetischer, kapazitiver, induktiver oder anderer Detektor vorgesehen sein.In a first embodiment of this embodiment it is provided that the or a sensor is a tachometer sensor on a roller of the treadmill. An alternative to this is provided by an embodiment in which a coding pattern is applied on one side along the treadmill and the or a sensor is an optical detector which detects the movement of the coding pattern. Specifically, it can be provided here that the coding pattern on the rollers facing inside of the treadmill and the optical detector is attached to the pressure / force sensors having measuring plate. This design is structurally simple to implement and robust in operation. The coding is not necessarily an optical one; A magnetic or conductivity pattern can also be applied to the treadmill and a corresponding magnetic, capacitive, inductive or other detector can be provided.
Des weiteren kann unter diesem Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, dass der oder ein Messfühler ein optischer Detektor zur Erfassung einer Struktur einer Oberfläche des Laufbandes ist und dem Detektor eine Vor-Auswertungseinheit zur Ableitung eines Geschwindigkeitsmesssignals aus der Zeit- und Ortsabhängigkeit der Struktur im Betrieb des Laufbandes zugeordnet ist. Dies ermöglicht die Verwendung eines herkömmlichen Laufband-Materials, sofern dieses nur eine zur optischen Detektion ausreichend ausgeprägte Struktur hat. Da auf eine gesonderte optische Kodierung verzichtet werden kann, ergibt sich eine fühlbare Kostenersparnis gegenüber der vorgenannten Ausführung - allerdings um den Preis einer grundsätzlich etwas höheren Störempfindlichkeit.Furthermore, it can be provided under this aspect of the invention that the or a sensor is an optical detector for detecting a structure of a surface of the treadmill and the detector is a pre-evaluation unit for deriving a speed measurement signal from the time and location dependence of the structure in the operation of Treadmill is assigned. This allows the use of a conventional treadmill material, as long as it has only one sufficiently pronounced structure for optical detection. Since it is possible to dispense with a separate optical encoding, there is a tangible cost savings compared to the aforementioned embodiment - but at the cost of a generally slightly higher susceptibility to interference.
In einer vorteilhaften Ausführung der zweiten Ausbreitung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Korrekturmittel eine eingangsseitig mit der Auswertungseinheit verbundene und ausgangsseitig zwischen die Druck-/Kraftsensoren und den Eingang der Auswertungseinheit geschaltete Korrekturstufe zur sensorselektiven Berechnung von Druck-/Kraftkorrektursignalen ein Ansprechen auf die Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder aufweisen.In an advantageous embodiment of the second embodiment of the invention, it is provided that the correction means have a response stage connected to the evaluation unit and connected on the output side between the pressure / force sensors and the input of the evaluation unit for the sensor-selective calculation of pressure / force correction signals. and location dependency of the pressure distribution images.
Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Korrekturmittel ein Zeitglied zur Ausführung einer dynamischen Korrektur der Messsignale von mindestens einigen der Druck-/Kraftsensoren in Abhängigkeit von der Betriebsdauer der Vorrichtung aufweisen. Eine Kombination beider Ausführungen zeichnet sich dadurch aus, dass die Korrekturstufe ein Zeitglied aufweist, in dem eine gespeicherte Korrektursignal- Zeit-Kurve den Ausgangsignalen ausgewählter Druck-/Kraftsensoren aufgeprägt wird. Eine weitere Ausführung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Messplatte und dem Laufband zur mechanischen Entkopplung von horizontalen Druckkomponenten bzw. Horizontalkräften eine Entkopplungs-Folie vorgesehen ist, um im wesentlichen nur vertikale Druckkomponente bzw. Vertikalkräfte vom Laufband auf die Sensormatrix zu übertragen.A further embodiment provides that the correction means comprise a timer for performing a dynamic correction of the measurement signals of at least some of the pressure / force sensors as a function of the operating time of the device. A combination of both embodiments is characterized in that the correction stage comprises a timer in which a stored correction signal time curve is impressed on the output signals of selected pressure / force sensors. A further embodiment of the invention provides that between the measuring plate and the treadmill for the mechanical decoupling of horizontal pressure components or horizontal forces, a decoupling film is provided to transfer substantially only vertical pressure component or vertical forces from the treadmill to the sensor matrix.
Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, Druck- bzw. Kraftsensoren einzusetzen, die keine ausgeprägte Einachsigkeit aufweisen und somit ohne Vorsehen der erwähnten Entkopplungs-Folie eine gewisse Verfälschung der interessierenden Vertikalkomponenten durch Horizontalkomponenten zulassen würden. Sie ermöglicht insbesondere auch den Verzicht auf zusätzliche Sensorik für die Horizontalkomponenten, mit der eine Korrektur derartiger Verfälschungen zu bewirken wäre, die aber natürlich einen erhöhten Konstruktions- und Auswertungsaufwand bedeutet.This advantageously makes it possible to use pressure or force sensors which have no pronounced uniaxiality and would thus permit a certain distortion of the vertical components of interest by horizontal components without provision of the aforementioned decoupling foil. In particular, it also makes it possible to dispense with additional sensors for the horizontal components, with which a correction of such distortions would have to be effected, which of course means an increased design and evaluation effort.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Synchronisationseinheit zur Synchronisation der Druck-/Kraftverteilungsmessung mit einer Erfassung weiterer biometrischer Messgrößen mittels separater Mess- und Verarbeitungseinrichtungen vorgesehen. Hierbei weist der Sensorteil z.B. einen zusätzlichen Lichtsender auf, der zu bestimmten Zeitpunkten, vorzugsweise dem jeweils ersten Bodenkontakt der Füße oder aber in definierten Zeitabständen, ein Lichtsignal abgibt. Der Proband trägt in einer bevorzugten Ausführungsform einen Messadapter zur Erfassung von weiteren biometrischen Signalen, beispielsweise am Gürtel, mit sich. Dieser Adapter weist einen Lichtempfänger auf, der das Lichtsignal der Sensorplatte empfängt.In a further embodiment, a synchronization unit is provided for synchronizing the pressure / force distribution measurement with a detection of further biometric measured variables by means of separate measuring and processing devices. Here, the sensor part has e.g. an additional light transmitter, which emits a light signal at certain times, preferably the respective first ground contact of the feet or at defined time intervals. In a preferred embodiment, the subject carries a measuring adapter for detecting further biometric signals, for example on the belt. This adapter has a light receiver which receives the light signal of the sensor plate.
Das empfangene Lichtsignal ist vorzugsweise codiert und wird dann z. B. den biometrischen Messsignalen überlagert. Der Messadapter sendet dann etwa die biometrischen Messsignale mit aufgeprägtem Lichtsignal per Funk zur Recheneinheit, in der die Drucksignale der Sensorplatte mit den biometrischen Signalen zeitsynchron dargestellt werden. Alternativ ist es möglich, dass die Lichtsignale vom Messadapter ausgehen und an der Sensorplatte empfangen werden. Auch eine Videoaufnahme und ggfs. auch -auswertung kann auf diese oder ähnliche Weise gesteuert werden. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich weitgehend in Analogie zueinander, so dass eine separate Beschreibung einerseits unter Vorrichtungsaspekten und andererseits unter Verfahrensaspekten hier nicht erforderlich ist. Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich jedoch weiterhin aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:The received light signal is preferably coded and is then z. B. superimposed on the biometric measurement signals. The measuring adapter then sends about the biometric measurement signals with impressed light signal by radio to the arithmetic unit, in which the pressure signals of the sensor plate with the biometric signals are displayed time-synchronized. Alternatively, it is possible that the light signals emanate from the measuring adapter and are received at the sensor plate. Also a video recording and, if necessary, also evaluation can be controlled in this or similar manner. Embodiments of the method according to the invention and the device according to the invention are largely analogous to one another, so that a separate description on the one hand of device aspects and on the other hand of method aspects is not required here. However, advantages and expediencies of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of preferred embodiments with reference to FIGS. From these show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,1 is a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Trägerplatte aus Fig. 1,2 is a schematic representation of the carrier plate of FIG. 1,
Fig. 3 eine Prinzipskizze des Laufbandes in Draufsicht mit Druckverteilungsbildern,3 is a schematic diagram of the treadmill in plan view with pressure distribution images,
Fig. 4 und 5 Prinzipdarstellungen modifizierter Laufband-Ausführungen mit4 and 5 schematic representations of modified treadmill designs with
Mitteln zur Geschwindigkeitsbestimmung,Means for determining speed,
Fig. 6 eine Vorrichtung mit mehreren Laufband-Anordnungen,6 shows a device with several treadmill arrangements,
Fig. 7a und 7b schematische Darstellungen spezieller Laufband-7a and 7b are schematic representations of special treadmill
Anordnungen in Art einer Seitenansicht,Arrangements in the manner of a side view,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Tachometerstufe der Verarbeitungseinheit undFig. 8 is a schematic representation of an embodiment of the tachometer stage of the processing unit and
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Korrekturmittel zur Korrektur erwärmungsbedingter Messsignalverfälschungen.9 is a schematic representation of an embodiment of the correction means for correcting heating-related Messsignalverfälschungen.
In Fig. 1 wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt. Das Laufbandsystem enthält ein umlaufendes Band 12, das vorzugsweise mittels aktivem Antrieb (nicht dargestellt) über zwei Laufwalzen 2 gezogen wird. Die er- findungsgemäße Anordnung kann aber auch bei Laufbandsystemen eingesetzt werden, bei denen das Band durch die auf dem Band gehende Person über die Muskel- und Schwerkraft angetrieben wird.In Fig. 1, an embodiment of the inventive arrangement is shown. The treadmill system includes a circulating belt 12 which is preferably pulled over two rollers 2 by active drive (not shown). Which he- However, inventive arrangement can also be used in treadmills, in which the tape is driven by the person walking on the tape on the muscle and gravity.
Unterhalb der Oberseite des Gurtes 12 ist eine Sensorplatte 2a angebracht, über die das Band gezogen wird. In der gezeigten Ausführung befindet sich oberhalb der Sensorplatte 2a eine gleitfähige und biegsame dünne Folie 3, die den Druck auf die Sensorfläche 1 ortsaufgelöst weiterleitet, aber die Sensorfläche 1 gleichzeitig vor den Horizontalkräften des umlaufenden Bandes schützt. Hierbei kann die Sensorplatte 2a beliebig dünn sein und somit als Sensormatte ausgeführt sein. Die Folie kann auch mit der Sensorfläche 1 verbunden oder verklebt sein.Below the top of the belt 12, a sensor plate 2a is mounted over which the tape is pulled. In the embodiment shown above the sensor plate 2a is a lubricious and flexible thin film 3, which redirects the pressure on the sensor surface 1 with spatial resolution, but the sensor surface 1 simultaneously protects against the horizontal forces of the rotating belt. In this case, the sensor plate 2 a may be arbitrarily thin and thus designed as a sensor mat. The film may also be connected or glued to the sensor surface 1.
Die Sensorfläche 1 ist mit einer Auswerte- und Ansteuereinheit 5 mit dem Auswerterechner 6 verbunden. Die Auswerte- und Ansteuereinheit 5 befindet sich vorzugsweise in direkter Nähe der Sensorplatte 2a und kann in das Laufbandsystem integriert sein. Der Vorschub bzw. die Vorschubgeschwindigkeit des umlaufenden Bandes wird durch hier nicht dargestellte Mittel über die Drehgeschwindigkeit der Laufwalze 2 detektiert und weitergegeben. Dies kann durch eine automatische Übermittlung geschehen. Die Auswertung umfasst im wesentlichen die zeitliche und örtliche Bestimmung der Position der über das Laufband sich bewegenden Druckverteilungsbilder.The sensor surface 1 is connected to an evaluation and control unit 5 with the evaluation computer 6. The evaluation and control unit 5 is preferably in the immediate vicinity of the sensor plate 2a and can be integrated into the treadmill system. The feed or the feed rate of the circulating belt is detected by means not shown here about the rotational speed of the roller 2 and passed. This can be done by an automatic transmission. The evaluation essentially comprises the temporal and spatial determination of the position of the pressure distribution images moving over the treadmill.
In einer einfachen Ausführungsform wird die Vorschubgeschwindigkeit oder die Drehgeschwindigkeit der Walzen 2 an einer Anzeigeeinheit des Laufbandes abgelesen und per Hand in die Recheneinheit 6 eingegeben.In a simple embodiment, the feed rate or the rotational speed of the rollers 2 is read on a display unit of the treadmill and entered by hand into the arithmetic unit 6.
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Messplattform 2a mit matrixförmig als Sensorfläche 1 angeordneten Kraft- bzw. Drucksensoren Ia dargestellt. Die Größe der Drucksensoren 1 richtet sich nach dem zu vermessenden Objekt. Bei der Vermessung menschlicher Füße wird vorzugsweise eine Sensorauflösung von etwa einem Sensor pro Quadratzentimeter gewählt. In einer bevorzugten Ausführung werden Sensoren gewählt, die aus einzelnen Kondensatoren mit elastischen Dielektrikum bestehen, die bei Krafteinwirkung den Kapazitätswert ändern oder Sensoren die bei Krafteinwirkung ihren Widerstandswert verändern. Diese Sensoren können zu Zeilen und Spalten zusammengefasst sein und werden entsprechend angesteuert und ausgelesen.FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a measuring platform 2a with force or pressure sensors 1a configured as a sensor surface 1 in the form of a matrix. The size of the pressure sensors 1 depends on the object to be measured. When measuring human feet, preferably a sensor resolution of about one sensor per square centimeter is selected. In a preferred embodiment, sensors are selected which consist of individual capacitors with elastic dielectric, which change the capacitance value when force is applied, or sensors which change their resistance value when force is applied. These sensors can be summarized to rows and columns and are driven accordingly and read.
Fig. 3 zeigt, wie ein menschlicher Fuß durch die Bandbewegung des Laufbandes nach hinten gezogen wird, wobei die hier dargestellten Fußabdrücke in Bewegungsphasen gezeigt sind, Diese entsprechen der Abtastrate der Sensorfläche. Die Anzahl der bevorzugten Messungen pro Zeiteinheit ist abhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Band nach hinten gezogen wird. Bei der Bewegung des Fußes entlang des Bandes wird vorzugsweise eine Vielzahl von Messbildern aufgenommen. Die bevorzugte Abtastrate der Sensoren auf der Sensorplatte 1 beträgt zwischen 30 und 100 Messbildern pro Sekunde.Fig. 3 shows how a human foot is pulled backwards by the tape movement of the treadmill, with the footprints shown here being shown in movement phases. These correspond to the sampling rate of the sensor surface. The number of preferred measurements per unit time depends on the speed at which the tape is pulled back. During the movement of the foot along the band, a plurality of measurement images are preferably recorded. The preferred sampling rate of the sensors on the sensor plate 1 is between 30 and 100 measuring images per second.
Die Detektion der Vorschubgeschwindigkeit des Bandes über die Bewegung der Laufwalze 2 entspricht jedoch in vielen Fällen nicht den Erfordernissen einer hohen Messgenauigkeit, weil das Laufband 12 durch das Betreten eine erhöhte Reibung erfährt und damit seine Bewegungsgeschwindigkeit ändert. Auch kann eine Messdifferenz auftreten durch eine Dehnung des Bandes oder eine Bewegung des Bandes gegen die Laufrolle.However, the detection of the feed rate of the tape on the movement of the roller 2 in many cases does not meet the requirements of high accuracy, because the treadmill 12 undergoes increased friction by entering and thus changes its speed of movement. Also, a measurement difference may occur due to stretching of the band or movement of the band against the roller.
Deshalb werden durch Mustererkennung die zeitlichen und örtlichen Positionen der Druckverteilungsmuster auf der Sensorfläche 1 durch die Bewegung der markanten Druckmuster entlang der Sensorfläche in Längsrichtung des Laufbandes detektiert. Ein auf dem bewegten Band aufgesetzter Fuß wird automatisch vom umlaufenden Band nach hingen gezogen und erzeugt auf den unter dem Band liegenden Sensoren ein Druckverteilungsmuster, das sich in einer bestimmten Geschwindigkeit entlang der Laufrichtung des Bandes bewegt. Diese Druckmuster bzw. Druckflächen können von ihrer Form und Ausdehnung her fortlaufend per Recheneinheit untersucht werden, und die Vorschubbewegung der Druckmuster kann durch Mustererkennung und Bildverarbeitung hinsichtlich der Zeit bzw. der Vorschubgeschwindigkeit detektiert werden.Therefore, by pattern recognition, the temporal and local positions of the pressure distribution patterns on the sensor surface 1 are detected by the movement of the prominent print patterns along the sensor surface in the longitudinal direction of the treadmill. A foot mounted on the moving belt is automatically pulled to rest from the circulating belt and creates a pressure distribution pattern on the under-belt sensors which moves along the direction of travel of the belt at a certain speed. These printing patterns or printing surfaces can be continuously examined by their computing unit in terms of their shape and extent, and the advancing movement of the printing patterns can be detected by pattern recognition and image processing with regard to the time or the feed rate.
Die genaue Kenntnis der Position und Zeitzuordnung der Druckverteilungsmuster oder Fußabdrücke auf dem Laufband ist eine Voraussetzung, um beispielsweise die wesentlichen zeitlichen, örtlichen und kräftemäßigen Parameter des menschlichen Ganges bestimmen zu können. Werden zusätzlich zu der Form der Druckverteilungsbilder noch die auftretenden Druckwerte mit in Betracht gezogen, so kann die Genauigkeit der zeitlichen und örtlichen Positionsbestimmung der Füße auf dem Laufband erhöht werden.Accurate knowledge of the position and timing of treadmill pressure distribution patterns or footprints is a prerequisite for, for example, determining the essential temporal, spatial and physical parameters of the human To determine Ganges. If, in addition to the shape of the pressure distribution images, the occurring pressure values are also taken into account, the accuracy of the temporal and local position determination of the feet on the treadmill can be increased.
Weiterhin kann die Bestimmung der Laufband-Geschwindigkeit durch Mustererkennung mit anderen Messmethoden der Bestimmung der Bandgeschwindigkeit kombiniert sein. So kann an einer der Laufrollen ein herkömmlicher Tachogenerator vorgesehen sein, und es kann beispielsweise eine rechnerische Mittelung des vom Tachogenerator abgegebenen Geschwindigkeitssignals und des aus der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Druckverteilungsbilder ermittelten Geschwindigkeitswertes vorgesehen sein. Neben einer solchen Mittelung von Geschwindigkeitssignalen unterschiedlicher Herkunft kann auch eine Schwellwert-Diskriminierung vorgesehen sein, um einen Plausibilitäts-Check zu realisieren und etwaige völlig inplausible Messwerte, die im Ergebnis der Auswertung der Druckverteilungsbilder erhalten werden, zu eliminieren bzw. zu korrigieren.Furthermore, the determination of the treadmill speed can be combined by pattern recognition with other measuring methods of determining the belt speed. Thus, a conventional tachogenerator can be provided on one of the rollers, and, for example, a mathematical averaging of the speed signal output by the tachogenerator and the speed value determined from the propagation speed of the pressure distribution images can be provided. In addition to such averaging of speed signals of different origin, a threshold value discrimination can also be provided in order to realize a plausibility check and to eliminate or correct any completely implausible measured values which are obtained as a result of the evaluation of the pressure distribution images.
Alternativ zum Einsatz eines Tachogenerators kann auch eine Detektion von Mustern auf der Oberfläche des Laufbandes ein weiteres Geschwindigkeitssignal liefern, welches auf die vorstehend erwähnte oder ähnliche Weise mit Druckverteilungsbild-Signalen kombiniert werden kann.Alternatively to the use of a tachogenerator, detection of patterns on the surface of the treadmill may also provide another speed signal which may be combined with pressure distribution image signals in the aforementioned or similar manner.
Fig. 4 zeigt in einer entsprechenden Ausführungsform die Bestimmung der zeitlichen und örtlichen Position des Laufbandes 12 und damit der Druckverteilungsmuster über ein aufgebrachtes Codierungsmuster 15 auf dem Band. Dieses ist vorzugsweise auf der Innenseite entlang des Laufbandes, beispielsweise als Streifenmuster 15, aufgebracht. Über eine optische Detektionseinheit 17 kann die Bewegung des Streifenmusters und damit des Bandes detektiert und hieraus dessen Vorschubgeschwindigkeit bestimmt werden.Fig. 4 shows in a corresponding embodiment, the determination of the temporal and spatial position of the treadmill 12 and thus the pressure distribution pattern on an applied coding pattern 15 on the tape. This is preferably applied on the inside along the treadmill, for example as a striped pattern 15. Via an optical detection unit 17, the movement of the strip pattern and thus of the tape can be detected and from this the feed rate can be determined.
In einer weiteren Ausführungsform findet, wie in Fig. 5 dargestellt, ein optischer Sensor 18 zur Erkennung von dem Material des Bandes eigenen Oberflächenstrukturen 16 Verwendung. Hierdurch lassen sich ebenfalls Rückschlüsse auf die Bewegung des Bandes herleiten. Die optischen Sensoren 17 bzw. 18 aus Fig. 4 und Fig. 5 können in einer bevorzugten Ausführungsform direkt auf oder an der Sensorplatte 2a untergebracht sein, wodurch sich eine kompakte Einheit ergibt; vgl. Fig. 7b.In another embodiment, as shown in Fig. 5, an optical sensor 18 for detecting the material of the tape own surface structures 16 use. This also allows conclusions to be drawn on the movement of the tape. The optical sensors 17 and 18 of Fig. 4 and Fig. 5 may be housed in a preferred embodiment directly on or on the sensor plate 2a, resulting in a compact unit; see. Fig. 7b.
Fig. 6 zeigt eine spezielle Ausführung eines Laufbandes, das speziell für die Analyse eines Ganges mit Stöcken (Walken) konzipiert ist. Dieses besitzt drei getrennte Laufbänder 2a.1, 2a.2, und 2a.3, wovon zwei für den Stockeinsatz vorgesehen sind. In einer Variante sind die beiden äußeren schmaleren Bänder 2a.2, 2a.3 - optional auch das mittlere Band - jeweils mit einer Sensorplatte 1.1, 1.2 bzw. 1.3 ausgestattet, so dass die Koordinaten des Stockeinsatzes beim Gehen genau untersucht werden kann. Die Detektion der Druckverteilungsmuster wie auch der Bandgeschwindigkeiten erfolgt wie in den obigen Beispielen beschrieben und wird für jedes Band separat durchgeführt.Fig. 6 shows a special embodiment of a treadmill, which is specially designed for the analysis of a corridor with sticks (walking). This has three separate treadmills 2a.1, 2a.2, and 2a.3, two of which are provided for the pole insert. In one variant, the two outer narrower bands 2a.2, 2a.3 - optionally also the middle band - are each equipped with a sensor plate 1.1, 1.2 or 1.3, so that the coordinates of the pole insert can be accurately examined while walking. The detection of the pressure distribution patterns as well as the belt speeds is carried out as described in the above examples and is performed separately for each belt.
Eine ähnliche Anordnung mit mehreren separat aufgebauten Laufbändern kann auch für Einsatzzwecke vorteilhaft sein, bei denen es auf eine Links/Rechts- Differenzierung des Ganges eines Patienten bzw. Probanden und ggf. die Bereitstellung eines differenzierten Feedback durch das Laufband auf den Körper für den linken und rechten Fuß ankommt. Hierzu können dann die separaten Laufbänder beispielsweise unterschiedlich straff eingestellt oder mit in verschiedenem Maße elastischem Bandmaterial realisiert sein. Im übrigen lässt sich ein vorbestimmtes Feedback auf die Füße auch durch eine in vorbestimmten Maße druckelastische Ausführung der Sensorplatte(n) realisieren.A similar arrangement with several separately constructed treadmills may also be advantageous for use in which there is a left / right differentiation of the gait of a patient or subjects and possibly the provision of a differentiated feedback by the treadmill on the body for the left and right foot arrives. For this purpose, the separate treadmills, for example, can then be set differently taut or realized with elastic band material of varying degrees. Moreover, a predetermined feedback on the feet can also be realized by a pressure-elastic design of the sensor plate (s) to a predetermined extent.
Fig. 7a und 7b zeigen zwei Ausführungsbeispiele für die Befestigung der Sensorplatte 2a innerhalb des Laufbandsystems. Hierbei wird die Sensorplatte 2a auf einer Grundplatte 14 bzw. 14i des Laufbandsystems montiert, wobei das Laufband mittels Ablenkrollen 19 (Fig. 7a) oder Ablenkkeilen 19' (Fig. 7b) über die Sensorplatte 2a bzw. 2a' geleitet wird. Bei der Ausführung nach Fig. 7b ist zudem schematisch die Anbringung des weiter oben erwähnten optischen Sensors 17 zur Erfassung der Bandgeschwindigkeit aufgrund eines Kodierungsmusters auf der entsprechenden Grundplatte 14' gezeigt. Diese Anordnung hat den besonderen Vor- teil, dass vorhandene Laufbandsysteme ohne großen Aufwand nachträglich mit einer Messsensorik ausgestattet werden können.Fig. 7a and 7b show two embodiments for the attachment of the sensor plate 2a within the treadmill system. Here, the sensor plate 2a is mounted on a base plate 14 or 14i of the treadmill system, wherein the treadmill via deflection rollers 19 (Fig. 7a) or deflecting wedges 19 '(Fig. 7b) on the sensor plate 2a and 2a' is passed. In the embodiment according to Fig. 7b also schematically the attachment of the above-mentioned optical sensor 17 for detecting the tape speed due to a coding pattern on the corresponding base plate 14 'is shown. This arrangement has the special Part that existing treadmill systems can be retrofitted with a measuring sensors without much effort.
Fig. 8 zeigt in Art eines Blockschaltbildes den grundsätzlichen Aufbau einer Tachometerstufe 20, in der unter Nutzung von durch die Auswertungseinheit 5 ausgegeben Druckverteilungsbilder als erstem Datensatz Dl sowie von durch den optischen Detektor 17 ausgegebenen Detektorsignalen als zweitem Datensatz D2 ein Bandgeschwindigkeitssignal V als Eingangssignal für eine Verarbeitungseinheit 6' gewonnen wird.Fig. 8 shows in the manner of a block diagram the basic structure of a speedometer stage 20, in the output using the evaluation unit 5 pressure distribution images as the first data set Dl and output by the optical detector 17 detector signals as the second data set D2 a tape speed signal V as an input signal for a Processing unit 6 'is obtained.
In der gezeigten Ausführung umfasst die Tachometerstufe 20 einen Druckverteilungsbild-Speicher 21, die als Mehrbereichs-Speicher zur Speicherung einer Folge von Druckverteilungsbildern Dl ausgebildet ist, eine diesem Speicher nachgeschaltete Druckverteilungsbild-Verarbeitungseinheit 22 sowie eine dieser ausgangsseitig zugeordnete erste Geschwindigkeits-Ausgabestufe 23. Weiterhin umfasst die Tachometerstufe 20 einen Echtzeitgeber 24, welcher sowohl die Verarbeitung der Druckverteilungsbild-Verarbeitungsstufe 22 als auch diejenige der Detektor- Ausgangssignale D2 in einer zweiten Geschwindigkeits-Ausgabestufe 25 steuert. Die Prinzipien der vergleichenden Verarbeitung aufeinander folgend aufgenommener Druckverteilungsbilder in der Verarbeitungseinheit 22 sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden daher hier nicht genauer beschrieben. Sie basieren auf dem mathematischen Prinzip der Faltung, wobei die lokal zusammenhängenden Druckverteilungsmuster als mehrdimensionale Vektoren dargestellt und als Maß zur Bewertung Ihrer Übereinstimmung das Skalarprodukt hieraus gebildet wird.In the illustrated embodiment, the tachometer stage 20 comprises a pressure distribution image memory 21, which is formed as a multi-area memory for storing a sequence of pressure distribution images Dl, a pressure distribution image processing unit 22 downstream of this memory and a first speed output stage 23 associated therewith the tachometer stage 20, a real-time encoder 24, which controls both the processing of the pressure distribution image processing stage 22 and that of the detector output signals D2 in a second speed output stage 25. The principles of the comparative processing of successive recorded pressure distribution images in the processing unit 22 are not part of the present invention and will therefore not be described in detail here. They are based on the mathematical principle of convolution, whereby the locally related pressure distribution patterns are represented as multi-dimensional vectors and the scalar product is formed as a measure for the evaluation of their agreement.
Ausgangssignale Vl und V2 der beiden Ausgabestufen 23, 25 werden in einer Mittelungsstufe 26 aufgrund eines vorbestimmten Algorithmus (der nicht unbedingt eine arithmetische Mittelwertbildung bewirken muss) einer Mitteilung unterzogen, und das errechnete Ergebnis wird als Geschwindigkeitssignal V ausgegeben.Output signals V1 and V2 of the two output stages 23, 25 are subjected to notification in an averaging stage 26 on the basis of a predetermined algorithm (which does not necessarily have to effect arithmetic averaging), and the calculated result is output as a speed signal V.
Fig. 9 zeigt, ebenfalls in Art eines Blockschaltbildes, den Aufbau einer Ausführung einer Korrekturstufe 27 zur dynamischen sensor-selektiven Korrektur von Ausgangssignalen der Druck-/Kraftsensoren Ii der Sensoroberfläche 1 einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung zur Ganganalyse. Zur Vereinfachung der Darstellung ist von der Sensorfläche 1 lediglich eine Zeile IZ mit einer Mehrzahl von Einzel- Sensoren Ii dargestellt, und die Figur bezieht sich auf die Messsignalkorrektur jener beispielhaft dargestellten Druck-/Kraftsensoren.9 shows, likewise in the form of a block diagram, the structure of an embodiment of a correction stage 27 for dynamic sensor-selective correction of output signals of the pressure / force sensors Ii of the sensor surface 1 of an inventive Device according to the invention for gait analysis. To simplify the illustration, only one line IZ with a plurality of individual sensors Ii is represented by the sensor surface 1, and the figure relates to the measurement signal correction of those pressure / force sensors exemplified.
Jedem der Sensorelemente Ii ist ein Korrekturglied 28i zugeordnet, in dem sein Ausgangssignal um einen Korrekturbetrag geändert werden kann, der jeweils sen- sor-spezifisch errechnet wird, bevor es in die Auswertungseinheit 5 gelangt. Ausgangsseitig der Auswertungseinheit 5 ist ein zur Korrekturstufe 27 gehöriger Druckverteilungsbild-Speicher 29 vorgesehen, dem ausgangsseitig eine Druckverteilungsbild-Vergleichereinheit 30 zugeordnet ist. Der Druckverteilungsbild- Speicher 29 speichert über einen voreingestellten Zeitraum aufgenommene Druckverteilungsbilder, und die Vergleichereinheit 30 vergleicht diese (nach Ausführung einer Positions-Korrekturrechnung), um zu ermitteln, welche der Druck- /Kraftsensoren Ii in diesem Zeitraum besonders häufig und intensiv beaufschlagt wurden. Erfahrungsgemäß unterliegen diese Sensoren einer besonders gravierenden Erwärmung und somit entsprechenden Messsignalverfälschungen.Each of the sensor elements Ii is associated with a correction element 28i, in which its output signal can be changed by a correction amount, which is respectively sensor-specific calculated before it enters the evaluation unit 5. On the output side of the evaluation unit 5, a pressure distribution image memory 29 belonging to the correction stage 27 is provided, to which a pressure distribution image comparator unit 30 is assigned on the output side. The print distribution image memory 29 stores pressure distribution images taken over a preset period of time, and the comparator unit 30 compares them (after performing a position correction calculation) to determine which of the pressure / force sensors Ii have been particularly frequently and intensively applied during this period. Experience has shown that these sensors are subject to a particularly serious heating and thus corresponding Messsignalverfälschungen.
Die Verarbeitungseinheit 30 gibt im Ergebnis ihrer Verarbeitung eine Tabelle von sensor-spezifischen Korrekturwerten aus, die in einer nachgeschalteten Zeitanpassungsstufe 31 noch einer multiplikativen Verarbeitung mit einer in einem Zeitglied- Speicher 32 gespeicherten Zeitkurve unterzogen werden. Durch diese Nachbearbeitung wird die mit zunehmender Betriebszeit zunehmende Erwärmung und damit auch das zeitliche Anwachsen des erforderlichen Korrekturbetrages bzw. -faktors berücksichtigt.As a result of its processing, the processing unit 30 outputs a table of sensor-specific correction values, which are subjected to multiplication processing with a time curve stored in a timer memory 32 in a downstream time adjustment stage 31. This reworking takes into account the increasing heating with increasing operating time and thus also the temporal increase of the required correction amount or factor.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung werden beim zu vermessenden Subjekt über einen Messadapter 8 (Fig. 1) weitere biometrische Signale aufgezeichnet. Dies können Muskelaktionsspannungen sein, die über Elektroden 13 abgenommen werden. Ebenso können dies über elektrische Goniometer abgenommene Gelenkwinkel oder Neigungswinkel sein. Die Messdaten werden vorzugsweise über ein Funksignal 11 zu einem Empfänger 6a an der Recheneinheit 6 übertragen. Bei der Darstellung der biometrischen Signale auf der Recheneinheit 6 kommt es darauf an, dass diese zeitsynchron zusammen mit den Druckverteilungswerten der Sensorplatte 2a dargestellt werden. Hierzu wird beim gezeigten Ausführungsbeispiel von der Ansteuereinheit 5 über einen Lichtsender der Sensorplatte 7 ein Lichtsignal, vorzugsweise als Infrarotlicht 10 zu einem Lichtempfänger 9 im Messadapter 8 gesandt. Das Lichtsignal 10 kann z.B. jedes Mal dann gesendet werden, wenn der Fuß eines Probanden die Sensorfläche trifft.In a further embodiment of the arrangement according to the invention further biometric signals are recorded on the subject to be measured via a measuring adapter 8 (FIG. These may be muscle action voltages taken via electrodes 13. Likewise, these may be via electronic goniometer removed joint angle or angle of inclination. The measurement data are preferably transmitted via a radio signal 11 to a receiver 6a on the arithmetic unit 6. In the representation of the biometric signals on the arithmetic unit 6, it is important that they are displayed synchronously with the pressure distribution values of the sensor plate 2a. For this purpose, in the exemplary embodiment shown by the drive unit 5 via a light transmitter of the sensor plate 7, a light signal, preferably sent as infrared light 10 to a light receiver 9 in the measuring adapter 8. For example, the light signal 10 may be transmitted each time the subject's foot hits the sensor surface.
Die vorzugsweise codierten Lichtimpulse 10 werden in elektrische Daten umgewandelt, dem biometrischen Messsignal aufgeprägt und per Funksignal 11 an die Recheneinheit übermittelt. Die Codierung der Lichtimpulse kann dadurch bewerkstelligt werden, dass beispielsweise Impulse in einem bestimmten kurzen Zeitabstand versandt werden. In der Recheneinheit 6 werden dann die biometrischen Signale 13 mit den Druckverteilungswerten zeitsynchron zusammen dargestellt.The preferably coded light pulses 10 are converted into electrical data, imprinted on the biometric measurement signal and transmitted by radio signal 11 to the arithmetic unit. The coding of the light pulses can be accomplished by, for example, sending pulses within a certain short time interval. In the arithmetic unit 6, the biometric signals 13 are then displayed together with the pressure distribution values in synchronized time.
Es wird ein numerisch codierter Zeitstempel übertragen, der die Daten der beiden voneinander unabhängig messenden Systeme (Ganganalyse bzw. biometrische Messung) in zeitliche Synchronität bringt. Da beide Systeme ihre Messungen in einem jeweils bekannten Zeitraster durchführen, ist eine korrekte Zuordnung zwischen ihnen über die gesamte Messdauer möglich, sobald nur eine einzige Codierung korrekt übertragen wurde (auch wenn sehr viele Synchronisationsversuche während der Dauer der Messungen fehlgeschlagen sein sollten). Die vorgeschlagene Synchronisation zeichnet sich daher durch außerordentliche Zuverlässigkeit und Robustheit aus.A numerically coded timestamp is transmitted, which brings the data of the two independently measuring systems (gait analysis or biometric measurement) into temporal synchrony. Since both systems perform their measurements in a known time frame, a correct assignment between them over the entire measurement period is possible, as soon as only a single encoding has been transmitted correctly (even if a large number of synchronization attempts during the duration of the measurements should have failed). The proposed synchronization is therefore characterized by extraordinary reliability and robustness.
Der Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele und hervorgehobenen Aspekte beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen. Insbesondere sollen sämtliche technisch möglichen Kombinationen der Merkmale der einzelnen Ansprüche als im Schutzbereich der Erfindung liegend angesehen werden. BezugszeichenlisteThe practice of the invention is not limited to the examples and highlighted aspects described above, but is also possible in a variety of variations that are within the scope of skill in the art. In particular, all technically possible combinations of the features of the individual claims should be considered to be within the scope of the invention. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1; 1.1; 1.2; 1.3 Druck-/Kraftverteilungs-Sensorfläche1; 1.1; 1.2; 1.3 Pressure / force distribution sensor surface
Ii SensorIi sensor
IZ Sensor-ZeileIZ sensor line
2 Laufwalzen2 rollers
2a; 2a.1; 2a.2; 2a.3 Sensorplatte / Sensormatte2a; 2a.1; 2a.2; 2a.3 Sensor plate / sensor mat
3 Folie zur Aufnahme der Horizontalkräfte3 foil for absorbing the horizontal forces
4 Detekor für die Drehgeschwindigkeit der Laufwalze4 Detector for the rotational speed of the roller
5 Ansteuereinheit5 control unit
6; 6i Recheneinheit6; 6i arithmetic unit
6a Empfänger6a receiver
7 Lichtsender7 light transmitters
8 Messadapter8 measuring adapter
9 Lichtempfänger9 light receivers
10 Lichtimpulse10 light pulses
11 Funksignal11 radio signal
12 Laufband12 treadmill
13 Elektrode13 electrode
14 Grundplatte am Laufband14 Base plate on treadmill
15 Codierungsmuster15 coding patterns
16 Oberflächenstruktur des Laufbandes16 Surface structure of the treadmill
17; 18 optischer Detektor17; 18 optical detector
19 Ablenkrolle19 deflection roller
19' Ablenkkeil19 'whipstock
20 Tachometerstufe 1 Druckverteilungsbild-Speicher 2 Druckverteilungsbild-Verarbeitungsstufe 3 Geschwindigkeits-Ausgabestufe 4 Echtzeitgeber 5 Geschwindigkeits-Ausgabestufe 6 Mittelungsstufe 7 Korrekturstufe 8i Korrekturglied 29 Druckverteilungsbild-Speicher20 Tachometer stage 1 Pressure distribution image memory 2 Pressure distribution image processing stage 3 Speed output stage 4 Real-time encoder 5 Speed output stage 6 Averaging stage 7 Correction stage 8i Correction member 29 Pressure distribution image memory
30 Druckverteilungsbild-Vergleichereinheit30 pressure distribution image comparator unit
31 Zeitanpassungsstufe31 time adjustment level
32 Zeitglied-Speicher 32 timer memory

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Ganganalyse unter Einsatz eines Laufbandes, mit einem über mindestens zwei Laufrollen geführten Endlosband, dessen Oberfläche als Lauffläche dient, einer Sensorik zur Bestimmung einer Druck-/Kraftverteilung auf einer unterhalb des Endlosbandes befindlichen Messplatte, die auf der dem Band zugewandten Seite eine Vielzahl matrixförmig angeordneter Druck-/Kraftsensoren aufweist, einer mit den Druck-/Kraftsensoren eingangsseitig verbundenen Auswertungseinheit, welche die Position von Druckverteilungsbildern eines laufenden Wirbeltiers auf dem Laufband und damit deren Vorschubbewegung nach Zeit und Ort detektiert, und einer eingangsseitig mit der Auswertungseinheit verbunden Verarbeitungseinheit, welche aus der Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder Messparameter zur Kennzeichnung des Ganges des Wirbeltiers erzeugt, wobei eine mit der Auswertungseinheit eingangsseitig verbundene Tachometerstufe vorgesehen ist, welche unter Nutzung der Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder eine Momentangeschwindigkeit des Endlosbandes als zusätzliche Eingangsgröße der Auswertungs- oder Verarbeitungseinheit errechnet.1. Apparatus for gait analysis using a treadmill, with a guided over at least two rollers endless belt whose surface serves as a tread, a sensor for determining a pressure / force distribution on a located below the endless belt measuring plate, on the side facing the tape one A plurality of matrix-arranged pressure / force sensors, an input side connected to the pressure / force sensors evaluation unit which detects the position of pressure distribution images of a running vertebrate on the treadmill and thus their feed movement by time and place, and an input side connected to the evaluation unit processing unit, which generates from the time and location dependency of the pressure distribution images measuring parameters for the identification of the gait of the vertebrate, wherein a provided with the evaluation unit on the input side tachometer stage is provided, which by using the time and Ortsab dependence of the pressure distribution images calculates an instantaneous speed of the endless belt as an additional input of the evaluation or processing unit.
2. Vorrichtung zur Ganganalyse nach Anspruch 1, wobei ein Messfühler zur direkten Erfassung der Geschwindigkeit des Laufbandes vorgesehen ist, welcher mit einem zweiten Eingang der Tachometerstufe verbunden ist, und die Tachometerstufe zur Auswertung des Signals des Messfühlers in Verbindung mit der Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbiider ausgebildet ist.2. Apparatus for gait analysis according to claim 1, wherein a sensor for directly detecting the speed of the treadmill is provided, which is connected to a second input of the tachometer stage, and the tachometer stage for evaluating the signal of the sensor in conjunction with the time and location dependence of the Druckverteilungsbiider is formed.
3. Vorrichtung zur Ganganalyse nach Anspruch 2, wobei der oder ein Messfühler ein Tachometerfühler an einer Laufrolle des Laufbandes ist. The gait analysis apparatus according to claim 2, wherein the or a sensor is a tachometer sensor on a running roller of the treadmill.
4. Vorrichtung zur Ganganalyse nach Anspruch 2 oder 3, wobei auf einer Seite entlang des Laufbandes ein Kodierungsmuster aufgebracht ist und der oder ein Messfühler ein optischer Detektor ist, welcher die Bewegung des Kodierungsmusters erfasst.The gait analysis apparatus according to claim 2 or 3, wherein a coding pattern is applied on one side along the treadmill, and the or a sensor is an optical detector which detects the movement of the coding pattern.
5. Vorrichtung zur Ganganalyse nach Anspruch 4, wobei das Kodierungsmuster auf der den Laufrollen zugewandten Innenseite des Laufbandes und der optische Detektor an der die Druck-/Kraftsensoren aufweisenden Messplatte angebracht ist.5. Device for gait analysis according to claim 4, wherein the coding pattern is mounted on the rollers facing the inner side of the treadmill and the optical detector on the pressure / force sensors having measuring plate.
6. Vorrichtung zur Ganganalyse nach Anspruch 2 oder 3, wobei der oder ein Messfühler ein optischer Detektor zur Erfassung einer Struktur einer Oberfläche des Laufbandes ist und dem Detektor eine Vor-Auswertungseinheit zur Ableitung eines Geschwindigkeitsmesssignals aus der Zeit- und Ortsabhängigkeit der Struktur im Betrieb des Laufbandes zugeordnet ist.6. Apparatus for gait analysis according to claim 2 or 3, wherein the or a sensor is an optical detector for detecting a structure of a surface of the treadmill and the detector is a pre-evaluation unit for deriving a speed measurement signal from the time and location dependence of the structure in the operation of Treadmill is assigned.
7. Vorrichtung zur Ganganalyse, insbesondere unter Einsatz eines Laufbandes, mit einem über mindestens zwei Laufrollen geführten Endlosband, dessen Oberfläche als Lauffläche dient, einer Sensorik zur Bestimmung einer Druck-/Kraftverteilung auf einer unterhalb des Endlosbandes befindlichen Messplatte, die auf der dem Band zugewandten Seite eine Vielzahl matrixförmig angeordneter Druck-/Kraftsensoren aufweist, einer mit den Druck-/Kraftsensoren eingangsseitig verbundenen Auswertungseinheit, welche die Position von Druckverteilungsbildern eines laufenden Wirbeltiers auf dem Laufband und damit deren Vorschubbewegung nach Zeit und Ort detektiert, und einer eingangsseitig mit der Auswertungseinheit verbunden Verarbeitungseinheit, welche aus der Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder Messparameter zur Kennzeichnung des Ganges des Wirbeltiers erzeugt, nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit Korrekturmitteln zur Korrektur erwärmungsbedingter Messsignalverfälschungen der Druck- /Kraftsensoren. 7. Apparatus for gait analysis, in particular using a treadmill, with a guided over at least two rollers endless belt whose surface serves as a tread, a sensor for determining a pressure / force distribution on a located below the endless belt measuring plate, which on the belt facing Side has a plurality of matrix-arranged pressure / force sensors, an input side connected to the pressure / force sensors evaluation unit which detects the position of pressure distribution images of a running vertebrate on the treadmill and thus their feed movement by time and place, and an input connected to the evaluation unit Processing unit, which generates from the time and location dependence of the pressure distribution images measurement parameters for the identification of the gait of the vertebrate, according to one of the preceding claims, with correction means for correcting warming Messsignalverfälschungen the pressure / force sensors.
8. Vorrichtung zur Ganganalyse nach Anspruch 7, wobei die Korrekturmittel eine eingangsseitig mit der Auswertungseinheit verbundene und ausgangssei- tig zwischen die Druck-/Kraftsensoren und den Eingang der Auswertungseinheit geschaltete Korrekturstufe zur sensor-selektiven Berechnung von Druck-/Kraftkorrektursignalen ein Ansprechen auf die Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder aufweisen.8. An apparatus for gait analysis according to claim 7, wherein the correction means on the input side connected to the evaluation unit and the output side between the pressure / force sensors and the input of the evaluation unit connected correction stage for sensor-selective calculation of pressure / force correction signals a response to the time - And location dependence of the pressure distribution images have.
9. Vorrichtung zur Ganganalyse nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Korrekturmittel ein Zeitglied zur Ausführung einer dynamischen Korrektur der Messsignale von mindestens einigen der Druck-/Kraftsensoren in Abhängigkeit von der Betriebsdauer der Vorrichtung aufweisen.A gait analysis apparatus according to claim 7 or 8, wherein the correction means comprises a timer for performing dynamic correction of the measurement signals from at least some of the pressure / force sensors in dependence on the period of operation of the apparatus.
10. Vorrichtung zur Ganganalyse nach Anspruch 8 und 9, wobei die Korrekturstufe ein Zeitglied aufweist, in dem eine gespeicherte Korrektursignal-Zeit- Kurve den Ausgangsignalen ausgewählter Druck-/Kraftsensoren aufgeprägt wird.10. A gait analysis device according to claim 8 and 9, wherein the correction stage comprises a timer in which a stored correction signal-time curve is impressed on the output signals of selected pressure / force sensors.
11. Vorrichtung zur Ganganalyse nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Messplatte und dem Laufband zur mechanischen Entkopplung von horizontalen Druckkomponenten bzw. Horizontalkräften eine Entkopplungs-Folie vorgesehen ist, um im wesentlichen nur vertikale Druckkomponente bzw. Vertikalkräfte vom Laufband auf die Sensormatrix zu übertragen.11. A device for gait analysis according to one of the preceding claims, wherein between the measuring plate and the treadmill for the mechanical decoupling of horizontal pressure components or horizontal forces a decoupling film is provided to transmit substantially only vertical pressure component or vertical forces from the treadmill on the sensor matrix ,
12. Vorrichtung zur Ganganalyse nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Synchronisationseinheit zur Synchronisation der Druck- /Kraftverteilungsmessung mit einer Erfassung weiterer biometrischer Messgrößen mittels separater Mess- und Verarbeitungseinrichtungen vorgesehen ist.12. Device for gait analysis according to one of the preceding claims, wherein a synchronization unit for synchronizing the pressure / force distribution measurement is provided with a detection of further biometric measured variables by means of separate measuring and processing means.
13. Vorrichtung zur Ganganalyse nach Anspruch 12, wobei die Synchronisationseinheit eingangsseitig mit der Auswertungs- oder Verarbeitungseinheit verbunden ist, derart, dass Synchronisationssignale im Ansprechen auf die Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder ausgegeben werden.13. The device for gait analysis according to claim 12, wherein the synchronization unit is connected on the input side to the evaluation or processing unit, such that synchronization signals in response to the time and location dependency of the pressure distribution images.
14. Vorrichtung zur Ganganalyse nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Synchronisationseinheit einen drahtlosen, insbesondere optischen oder Infrarotstrahlung nutzenden, Synchronsignalgeber aufweist.14. Device for gait analysis according to claim 12 or 13, wherein the synchronization unit has a wireless, in particular optical or infrared radiation using, synchronous signal generator.
15. Verfahren zur Ganganalyse unter Einsatz eines Laufbandes, insbesondere unter Einsatz einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mittels einer unter einem Endlosband befindlichen Messplatte mit einer Vielzahl matrixförmig angeordneter Druck-/Kraftsensoren die beim Lauf eines Wirbeltiers über das Laufband auftretenden vertikalen Druckkomponenten bzw. Vertikalkräfte ortsaufgelöst gemessen und hieraus sich auf dem Laufband bewegende Druckverteilungsbilder in ihrer Zeit- und Ortsabhängigkeit abgeleitet und aus der Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder Messparameter zur Kennzeichnung des Ganges erzeugt werden, wobei eine Bestimmung der exakten Momentangeschwindigkeit des Laufbandes als Eingangsgröße für die Ableitung der Messparameter unter Nutzung der Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder ausgeführt wird.15. A method for gait analysis using a treadmill, in particular using a device according to one of the preceding claims, wherein by means of a measuring tape located under an endless belt with a plurality of matrix arranged pressure / force sensors occurring during the course of a vertebrate on the treadmill vertical pressure components or Vertical forces measured spatially resolved and derived therefrom on the treadmill moving pressure distribution images in their time and location dependence and generated from the time and location dependence of the pressure distribution images measurement parameters for characterizing the aisle, a determination of the exact instantaneous speed of the treadmill as an input to the derivative of Measurement parameter is performed using the time and location dependence of the pressure distribution images.
16. Verfahren zur Ganganalyse nach Anspruch 14, wobei die Bestimmung der Momentangeschwindigkeit unter Nutzung weiterer Eingangssignale, insbesondere von direkt am Laufband oder dessen Laufrollen abgegriffenen zeitabhängigen Messsignalen, ausgeführt wird.16. A method for gait analysis according to claim 14, wherein the determination of the instantaneous speed using other input signals, in particular of directly tapped on the treadmill or its rollers time-dependent measurement signals is executed.
17. Verfahren zur Ganganalyse nach Anspruch 15 oder 16, wobei eine Messsignalkorrektur mindestens ausgewählter Druck-/Kraftsensoren zur Kompensation einer erwärmungsbedingten Signalverfälschung ausgeführt wird.17. A method for gait analysis according to claim 15 or 16, wherein a measurement signal correction of at least selected pressure / force sensors for compensating a heating-induced signal corruption is performed.
18. Verfahren zur Ganganalyse nach Anspruch 17, wobei die Messsignalkorrektur unter Verwendung der Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder zur Bestimmung besonders verfälschungs-gefährdeter Druck-/Kraftsensoren ausgeführt wird. 18. A method for gait analysis according to claim 17, wherein the measurement signal correction is carried out using the time and location dependence of the pressure distribution images for the determination of pressure-force sensors which are particularly prone to distortion.
19. Verfahren zur Ganganalyse nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei ein Synchronisationssignal zur Synchronisation der Erfassung weiterer biometrischer Messgrößen mit der Ganganalyse bereit gestellt wird.19. A method for gait analysis according to any one of claims 15 to 18, wherein a synchronization signal for synchronizing the detection of further biometric measured variables is provided with the gait analysis.
20. Verfahren zur Ganganalyse nach Anspruch 19, wobei die Bereitstellung des Synchronisationssignals im Ansprechen auf die Zeit- und Ortsabhängigkeit der Druckverteilungsbilder erfolgt. 20. The method of gait analysis of claim 19, wherein the providing of the synchronization signal is in response to the time and location dependency of the pressure distribution images.
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