WO2024165110A1 - Vorrichtung für die ganganalyse - Google Patents

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WO2024165110A1
WO2024165110A1 PCT/DE2024/100113 DE2024100113W WO2024165110A1 WO 2024165110 A1 WO2024165110 A1 WO 2024165110A1 DE 2024100113 W DE2024100113 W DE 2024100113W WO 2024165110 A1 WO2024165110 A1 WO 2024165110A1
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pressure measuring
running direction
foot
designed
test subject
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Günter Michl
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Michl Guenter
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    • A63B2220/51—Force
    • A63B2220/52—Weight, e.g. weight distribution

Definitions

  • the invention relates to a device for gait analysis.
  • the invention relates to a device for pedographic gait analysis that records kinetic parameters of a subject.
  • a force or pressure plate is used to measure the force or force distribution that the body of a test subject transfers to the ground when walking or running.
  • the pedographic or pedobarographic representations derived from this are used in particular in the rehabilitation of stroke patients, orthopedic patients, prosthesis wearers and patients with movement disorders, but can also be used in scientific questions, in sports medicine, in sprint and jump training and in the rehabilitation of injuries.
  • force plates laid out on the floor are used. These can either be arranged one behind the other to form a track that the test person or patient must walk along for the gait analysis, or they can be part of a treadmill machine and covered by a treadmill. Pressure measuring soles that are inserted into the test person's shoes offer the possibility of a direct measurement in the shoe, but are very complex, and there are often problems fitting them and difficulties with the transmission cable that runs out of the shoe.
  • the use of a treadmill equipped with a force plate is advantageous in that the space and material requirements are relatively small compared to running tracks formed with force plates and yet a large number of measurement data can be collected during a running session of any length.
  • DE 10 2010 003 342 B4 discloses a treadmill device with a belt conveyor system having an upper run and a lower run, in which a Endless conveyor belt is pulled over a running table, on the underside of which sensors are arranged which can detect local vertical deflections of the running table in different areas of the running table.
  • the disadvantage of the known treadmills is that the track arranged between the force plate and the foot of the test subject or patient, which also moves over the force plate, distorts the measurement of the dynamic force distribution under the sole of the foot.
  • the data recorded with a treadmill and the gait analysis carried out with it are therefore inaccurate compared to the data and analysis obtained or created using a measuring path formed by a number of force plates arranged one behind the other.
  • KR 10-1064891 Bl discloses a device for gait rehabilitation, in which two treadmills arranged in parallel are provided, each with a pressure sensor arranged on the respective treadmill and set up to record the left foot or right foot of a patient.
  • This known device designed for gait rehabilitation, is unsuitable for gait analysis: firstly, the pressure sensors designed according to the state of the art are only able to indicate the load on the patient's left and right foot and their relationship to each other as a measure of balance, but not to create a podogram. Rather, the known pressure sensors are used to check the correct positioning of the patient's feet during the movement induced by the device. Secondly, the opposing movement of the two treadmills and thus of the two pressure sensors is carried out by a common control belt on the basis of a previously set constant time, step length and speed, so that an unbiased gait analysis is not possible.
  • the object of the present invention is therefore to improve the known treadmill devices for pedographic gait analysis with their advantage of a small space requirement so that the quality of the data collection and the resulting analysis is comparable with the data that would be recorded by means of a space-intensive running measurement track.
  • This object is achieved according to the invention by the device having the features of claim 1.
  • the subclaims reflect advantageous embodiments of the invention.
  • the basic idea of the invention is to make use of the two phases of walking or running to develop a space-saving device for pedographic gait analysis.
  • the normal gait sequence consists of the stance phase, which is divided into initial contact with a surface, load transfer, middle of the stance phase, end of the stance phase and swing phase preparation, during which the foot of a test subject is in contact with the surface, and the swing phase with the start of the swing phase, middle of the swing phase and end of the swing phase, during which the same foot of the test subject is lifted off the surface and does not touch it.
  • the device must be designed during the stance phase in such a way that the surface supporting one foot and having a pressure measuring device can move from an initial position to a position arranged opposite to the running direction in order to be able to simulate a running movement over a normally stationary surface.
  • This can be done, for example, by the muscle power of the test subject himself or by a motor, in particular an electric motor, whereby the surface can be designed, for example, as a simple plate or as a conveyor belt.
  • the essential feature of the invention is that the ground that moves against the running direction of one foot during the stance phase is moved in the running direction during the swing phase so that after the swing phase is complete, it is available again in the starting position for the first contact of the foot with the ground at the beginning of the stance phase.
  • the movement of one pressure measuring device is independent of the movement of the other pressure measuring device in terms of direction, speed and duration of this movement and is determined solely by the running movement of the subject.
  • a device for the gait analysis of a subject moving in a running direction on the device, whereby the subject can be a human or an animal, in particular a mammal.
  • the device designed according to the invention has a first pressure measuring device designed to accommodate a foot of the subject, a transverse to the running direction next to the - - a second pressure measuring device arranged next to the first pressure measuring device and designed to accommodate another foot of the subject, and a recording and/or evaluation unit connected to the pressure measuring devices.
  • at least two pressure measuring devices are thus provided, with each pressure measuring device being designed to accommodate one foot. Accordingly, two pressure measuring devices are generally sufficient for devices for analyzing human gait.
  • the first pressure measuring device and the second pressure measuring device are each arranged to be movable independently of one another along their own path, each aligned in the running direction of the subject, wherein at least one actuating device is provided which is configured at least to carry out a movement that moves the pressure measuring devices from a rear position opposite the running direction to a front position arranged in the running direction.
  • the device according to the invention is designed such that, while one foot of a test subject enters the swing phase, the other foot remains in the stance phase, with the pressure measuring device loaded by the foot remaining in the stance phase carrying out an independent, autonomous movement from the unloaded pressure measuring device, which, after being unloaded, carries out a movement in the direction of running.
  • the unloaded pressure measuring device is positioned in the direction of running in such a way that it is available to record a new gait cycle of the foot entering the stance phase from the swing phase.
  • a detection device can be provided in particular, which detects the position of the respective foot and causes the respective pressure measuring device to track accordingly in accordance with the position of the respective foot.
  • a runner will therefore be able to run straight ahead freely and independently on the device according to the invention, with speed and stride length being specified by the runner, but not by the device. Due to this design, it is possible to create a space-saving device for gait analysis that enables direct pedographic gait analysis.
  • the pressure measuring devices are preferably arranged along tracks that are aligned parallel to one another. Depending on the test subject, however, it can also be provided that the tracks form an acute angle that is closed in the direction of travel in order to enable the pressure transfer from the test subject to the pressure measuring devices to be as unchanged as possible by the device.
  • the adjusting device is preferably designed as a spring connected to a pressure measuring device.
  • This design enables a very simple design of the device to be implemented, in which the pressure measuring devices are moved from the front position in the running direction to a rear position arranged opposite to the running direction by means of the muscle power of the test subject during the walking or running process simulated on the device and are automatically pulled to the front position arranged in the running direction by means of the spring when the respective foot is lifted at the beginning of the swing phase.
  • a further preferred embodiment provides that a (transport) belt is provided each carrying a pressure measuring device.
  • a first shaft receiving a first section of one of the belts arranged in the running direction and/or a second shaft receiving a second section of one of the belts arranged counter to the running direction is particularly preferably provided.
  • At least the front shaft can have the aforementioned spring, whereby the rear shaft can also have a spring acting counter to the running direction to ensure a tensioned belt.
  • the actuating device has at least one motor that moves the pressure measuring devices in the direction of travel and/or against the direction of travel. It is particularly preferred that the actuating device is connected to the recording and/or evaluation unit and can receive signals from this to control the motor.
  • the respective pressure measuring device is thus a The lifting of a foot and thus the beginning of the swing phase can be detected, which generates a signal to control the motor that moves the respective pressure measuring device from the rear position to the front (starting) position.
  • the belts of both tracks as an endless conveyor belt, whereby, however, there is no circulation, but only a movement of the upper run in the running direction and against the running direction to the extent that the test subject can move the respective pressure measuring device from the front position to a rear position, whereupon the device is set up in such a way that it moves the respective pressure measuring device back from the rear position to the front position.
  • the first pressure measuring device and/or the second pressure measuring device is a pressure measuring plate or a pressure measuring film.
  • the design as a pressure measuring plate is particularly useful when no belt, but rather a movably arranged plate is provided as the surface to be walked on, wherein the design as a pressure measuring film is particularly considered when belts are used.
  • the advantage of the present invention over a conventional treadmill according to the prior art, in which the movement of the running belt causes the subject's foot to be suddenly pulled backwards against the running direction, so that a non-physiological load is placed on the foot, is that when using a device designed according to the invention, the movable pressure measuring device has no speed at the moment the foot steps on the pressure measuring device - this corresponds to the normal condition of human locomotion when walking or running on a solid surface and enables an accurate measurement that is directly comparable to static measuring systems. This naturally also applies if the pressure measuring device is attached to or on a belt.
  • a further advantage of the present invention is that - while in the known treadmill devices the treadmill speed is predetermined by the treadmill and a change in the running speed must be made manually via a rotary switch or an input key and thus a short sprint or an abrupt stop is not possible is - by means of the present invention, when using acceleration sensors attached to the feet of the runner, the mutually independent pressure measuring devices can follow every forward and backward movement of the runner's feet - regardless of how fast the movement is and how abruptly it is changed by the runner.
  • the actuating device is specially designed in such a way that the pressure measuring devices are each moved against the running direction at the running speed determined by the acceleration sensors and are returned to the starting position in the running direction at half the running speed. This means that the position of the runner on the treadmill remains essentially unchanged, but the runner has the feeling of running straight ahead freely and without restriction.
  • the device designed according to the invention preferably has at least one detection device configured to detect the position of the subject's feet during the swing phase and communicating with the actuating device, wherein the actuating device is configured to track the pressure measuring devices depending on the position of the respective foot detected by the detection device.
  • the detection device has a plurality of light barriers specifically designed to detect the position of the test subject's feet.
  • the detection device has an acceleration sensor designed to be attached to a foot of the test subject.
  • the acceleration sensors are used to detect the movement of the respective foot of the test subject, so that the pressure measuring device can be adjusted during the swing phase of a foot - independently of the other pressure measuring device, which is loaded by the test subject's foot in the stance phase - according to the movement of this foot and at the beginning of the stance phase comes to the position at which the foot will touch the device during the transition from the swing phase to the stance phase.
  • Fig. 1 is a plan view of the particularly preferred embodiment
  • Fig. 2 is a perspective view of the particularly preferred embodiment shown in Fig. 1.
  • Fig. 1 and Fig. 2 show a particularly preferred embodiment of a device for the gait analysis of a subject moving in a running direction on the device.
  • the figures show a device 10 set up for the gait analysis of a person. This is similar to a conventional treadmill, but has significant differences from it, which are explained in more detail below:
  • the device 10 has a first pressure measuring device 20 designed to accommodate the right foot of the test subject and a second pressure measuring device 30 aligned parallel to this and designed to accommodate the left foot of the test subject.
  • Both pressure measuring devices 20, 30 are arranged on a separate conveyor belt 40, 50, wherein the conveyor belts 40, 50 each run in a path aligned in the running direction L of the test subject and are movable independently of one another.
  • the pressure measuring devices 20, 30 are arranged on or in the conveyor belts 40, 50 in such a way that they come into direct contact with the respective foot of the test subject and can be moved both in the running direction L and against the running direction L using the conveyor belts 40, 50.
  • the pressure measuring devices 20, 30 can each assume two positions Pl, P2 along the respective path, namely a front position PI arranged in the direction of travel L, which represents the starting position, and a rear position P2 opposite the direction of travel L.
  • the respective pressure measuring device 20, 30 is moved during the stance phase of the respective foot by means of the muscle power of the subject or motor-driven by the device 10 from the front (starting) position PI to a rear position P2 opposite the direction of travel L.
  • the device 10 is equipped with an adjusting device (not shown) such that this pressure measuring device 30 is the rear position P2 opposite to the running direction L is moved to the front position PI arranged in the running direction, i.e. to the starting position.
  • the adjusting device can be designed, for example, as a spring connected to a pressure measuring device 20, 30, which is pulled from the rear position P2 to the front position PI after the load with the subject's foot is removed.
  • a spring can be provided in a shaft arranged in the running direction L, which receives a first section of a belt 40, 50 arranged in the running direction L.
  • a second shaft for receiving the second section of the respective belt 40, 50 arranged opposite to the running direction L would also be advantageous for tightening the respective belt.
  • the actuating device of the device 10 has at least one motor, in particular an electric motor, which moves the conveyor belts 40, 50 and thus the pressure measuring devices 20, 30 in the running direction L and/or against the running direction L.
  • the pressure measuring devices 20, 30 can be designed as a pressure measuring plate or as a pressure measuring film, wherein the device 10 can have further devices for gait analysis, for example cameras, or for supporting the test subject on the device 10, for example a handrail 60 delimiting the long sides of the device 10.

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Abstract

Vorrichtung (10) für die Ganganalyse eines sich in einer Laufrichtung (L) auf der Vorrichtung bewegenden Probanden mit einer zur Aufnahme eines Fußes des Probanden eingerichteten ersten Druckmesseinrichtung (20), einer quer zur Laufrichtung (L) neben der ersten Druckmesseinrichtung (20) angeordneten, zur Aufnahme eines weiteren Fußes des Probanden eingerichteten zweiten Druckmesseinrichtung (30) und einer mit den Druckmesseinrichtungen (20, 30) verbundenen Aufzeichnungs- und/oder Auswerteeinheit, wobei die erste Druckmesseinrichtung (20) und die zweite Druckmesseinrichtung (30) jeweils entlang einer eigenen jeweils in der Laufrichtung (L) des Probanden ausgerichteten Bahn unabhängig voneinander beweglich angeordnet sind und wenigstens eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die wenigstens zur Ausführung einer die Druckmesseinrichtungen (20, 30) von einer der Laufrichtung (L) entgegengesetzten hinteren Position (P2) in eine in Laufrichtung (L) angeordnete vordere Position (PI) verbringenden Bewegung eingerichtet ist.

Description

VORRICHTUNG FÜR DIE GANGANALYSE
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Ganganalyse. Insbesondere betrifft die Erfindung eine kinetische Parameter eines Probanden erfassende Vorrichtung für die pedographische Ganganalyse.
Bei der kinetische Parameter erfassenden Ganganalyse wird mittels einer Kraft- oder Druckmessplatte die Kraft bzw. Kraftverteilung gemessen, die der Körper eines Probanden beim Gehen oder Laufen auf den Boden überträgt. Die daraus abgeleiteten pedographi sehen bzw. pedobarographischen Darstellungen werden insbesondere in der Rehabilitation von Schlaganfallpatienten, orthopädischen Patienten, Prothesenträgem sowie Patienten mit Bewegungsstörungen verwendet, können aber auch bei wissenschaftlichen Fragestellungen, in der Sportmedizin, im Sprint- und Sprungtraining sowie in der Rehabilitation von Verletzungen eingesetzt werden.
Zur Messung der dynamischen Kraftverteilung unter der Fußsohle während der Standphase des Gangzyklus werden insbesondere auf dem Boden ausgelegte Kraftmessplatten verwendet. Diese können entweder hintereinander angeordnet eine Laufbahn ausbilden, die der Proband oder Patient für die Ganganalyse abschreiten muss, oder als Bestandteil eines Laufbandgeräts von einem Laufband überstrichen sein. Druckmesssohlen, die in die Schuhe des Probanden eingelegt werden, bieten zwar die Möglichkeit einer direkten Messung im Schuh, sind jedoch sehr aufwändig, wobei häufig Einpassprobleme und Schwierigkeiten mit dem aus dem Schuh geleiteten Übertragungskabel bestehen.
Speziell die Verwendung eines mit einer Kraftmessplatte ausgestatteten Laufbandgeräts ist insofern vorteilhaft, dass der Platzbedarf und Materialaufwand gegenüber mit Kraftmessplatten gebildeten Laufstrecken verhältnismäßig gering ist und dennoch eine Vielzahl von Messdaten während eines beliebig langen Laufvorgangs erhoben werden kann.
Beispielsweise ist aus der DE 10 2010 003 342 B4 ein Laufbandgerät mit einer einen Obertrum und einen Untertrum aufweisenden Gurtförderanlage bekannt, bei der ein Endloslaufband über einen Lauftisch gezogen wird, an dessen Unterseite Sensoren angeordnet sind, die in verschiedenen Bereichen des Lauftisches lokale Vertikalauslenkungen des Lauftischs erfassen können.
Nachteilig an den bekannten Laufbandgeräten ist jedoch, dass die zwischen der Kraftmessplatte und dem Fuß des Probanden oder Patienten angeordnete Laufbahn, die sich zudem auch noch über die Kraftmessplatte bewegt, die Messung der dynamischen Kraftverteilung unter der Fußsohle verfälscht. Die mit einem Laufbandgerät erfassten Daten und die damit vorgenommene Ganganalyse sind also gegenüber den Daten und der Analyse, die mittels einer aus einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Kraftmessplatten gebildeten Messstrecke gewonnen bzw. erstellt worden sind, ungenau.
Zwar ist aus der KR 10-1064891 Bl eine zur Gangrehabilitation bekannte Vorrichtung bekannt, bei der zwei parallel angeordnete Laufbänder mit jeweils einem auf dem jeweiligen Laufband angeordneten, zur Aufnahme des linken Fußes bzw. rechten Fußes eines Patienten eingerichteten Drucksensor vorgesehen sind.
Diese bekannte, für die Gangrehabilitation eingerichtete Vorrichtung ist für eine Ganganalyse ungeeignet: zum einen sind die gemäß Stand der Technik eingerichteten Drucksensoren lediglich in der Lage, die Belastung des Patienten auf dem linken bzw. rechten Fuß und deren Verhältnis zueinander als Maß der Balance anzugeben, nicht aber, ein Podogramm zu erstellen. Vielmehr dienen die bekannten Drucksensoren der Kontrolle hinsichtlich der korrekten Positionierung der Füße des Patienten während der von der Vorrichtung induzierten Bewegung. Zum anderen erfolgt die gegenläufige Bewegung der beiden Laufbänder und damit der beiden Drucksensoren durch einen gemeinsamen Steuerriemen auf der Grundlage einer zuvor eingestellten konstanten Zeit, Schrittlänge und Geschwindigkeit, sodass eine unvoreingenommene Ganganalyse nicht möglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die bekannten Laufbandgeräte für die pedographische Ganganalyse mit deren Vorteil eines geringen Platzbedarfs dahingehend zu verbessern, dass die Güte der Datenerhebung und der daraus resultierenden Analyse mit den Daten, die mittels einer platzintensiven Laufmessstrecke erfasst werden würden, vergleichbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Grundgedanke der Erfindung ist es, sich für die Ausbildung einer platzsparenden Vorrichtung für die pedographische Ganganalyse die beiden Phasen des Gehens oder Laufens zunutze zu machen. Der normale Gangablauf besteht aus der Standphase, die in Erstkontakt mit einem Untergrund, Lastübemahme, Standphasenmitte, Standphasenende sowie Schwungphasenvorbereitung unterteilt ist, während der der Fuß eines Probanden mit dem Untergrund in Berührung steht, und der Schwungphase mit Schwungphasenbeginn, Schwungphasenmitte sowie Schwungphasenende, während der derselbe Fuß des Probanden vom Untergrund abgehoben ist und diesen nicht berührt. Es versteht sich, dass die Vorrichtung während der Standphase so ausgebildet sein muss, dass sich der den einen Fuß tragende, eine Druckmesseinrichtung aufweisende Untergrund von einer Ausgangsposition in eine entgegen der Laufrichtung angeordnete Position verschieben kann, um dadurch eine Laufbewegung über einen üblicherweise feststehenden Untergrund simulieren zu können. Dieses kann beispielsweise durch Muskelkraft des Probanden selbst oder durch einen Motor, insbesondere einen Elektromotor erfolgen, wobei der Untergrund beispielsweise als einfache Platte oder als Fördergurt ausgebildet sein kann. Erfindungswesentlich ist nun, dass der während der Standphase des einen Fußes entgegen der Laufrichtung bewegte Untergrund während der Schwungphase in Laufrichtung bewegt wird, damit dieser nach Abschluss der Schwungphase für den Erstkontakt des Fußes mit dem Untergrund zu Beginn der Standphase wieder in der Ausgangsposition zur Verfügung steht. Grundsätzlich ist also die Bewegung der einen Druckmesseinrichtung hinsichtlich Richtung, Geschwindigkeit und Dauer dieser Bewegung von der Bewegung der anderen Druckmesseinrichtung unabhängig und wird jeweils allein durch die Laufbewegung des Probanden vorgegeben.
Erfindungsgemäß wird also eine Vorrichtung für die Ganganalyse eines sich in einer Laufrichtung auf der Vorrichtung bewegenden Probanden vorgeschlagen, wobei es sich bei dem Probanden um einen Menschen oder ein Tier, insbesondere ein Säugetier handeln kann. Die erfindungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung weist eine zur Aufnahme eines Fußes des Probanden eingerichtete erste Druckmesseinrichtung, eine quer zur Laufrichtung neben der - - ersten Druckmesseinrichtung angeordnete, zur Aufnahme eines weiteren Fußes des Probanden eingerichtete zweite Druckmesseinrichtung und eine mit den Druckmesseinrichtungen verbundene Aufzeichnungs- und/oder Auswerteeinheit auf. Gemäß der Erfindung sind somit wenigstens zwei Druckmesseinrichtungen vorgesehen, wobei jede Druckmesseinrichtung zur Aufnahme eines Fußes eingerichtet ist. Entsprechend sind für Vorrichtungen zur Ganganalyse des Menschen grundsätzlich zwei Druckmesseinrichtungen ausreichend. Es ist aber auch ebenso denkbar, dass - insbesondere für die Verwendung der Vorrichtung zur Ganganalyse eines Tieres, beispielsweise eines Hunds oder eines Pferds - eine größere Anzahl an Druckmesseinrichtungen, insbesondere vier Druckmesseinrichtungen vorgesehen sind, wobei jede Druckmesseinrichtung zur Aufnahme jeweils eines Fußes eingerichtet ist.
Dabei sind die erste Druckmesseinrichtung und die zweite Druckmesseinrichtung jeweils entlang einer eigenen jeweils in der Laufrichtung des Probanden ausgerichteten Bahn unabhängig voneinander beweglich angeordnet, wobei wenigstens eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die wenigstens zur Ausführung einer die Druckmesseinrichtungen von einer der Laufrichtung entgegengesetzten hinteren Position in eine in Laufrichtung angeordnete vordere Position verbringenden Bewegung eingerichtet ist.
Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart eingerichtet, dass, während der eine Fuß eines Probanden in die Schwungphase eintritt, der andere Fuß in der Standphase verbleibt, wobei die durch den in der Standphase verbleibenden Fuß belastete Druckmesseinrichtung eine von der entlasteten Druckmesseinrichtung, die nach Entlastung eine in Laufrichtung gerichtete Bewegung ausführt, unabhängige, eigenständige Bewegung ausführt. Die entlastete Druckmesseinrichtung wird dabei derart in Laufrichtung positioniert, dass diese für einen erneuten Gangzyklus des aus der Schwungphase in die Standphase eintretenden Fußes zur Aufnahme dieses Fußes zur Verfügung steht. Hierfür kann insbesondere eine Detektionseinrichtung vorgesehen sein, die die Position des jeweiligen Fußes erfasst und eine entsprechende Nachführung der jeweiligen Druckmesseinrichtung gemäß der Position des jeweiligen Fußes bewirkt. Ein Läufer wird also auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung frei und unabhängig geradeaus laufen können, wobei Geschwindigkeit und Schrittweite durch den Läufer, nicht aber von der Vorrichtung vorgegeben werden. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, eine platzsparende Vorrichtung zur Ganganalyse zu schaffen, die eine direkte pedographische Ganganalyse ermöglicht.
Die Druckmesseinrichtungen sind bevorzugt entlang von parallel zueinander ausgerichteten Bahnen angeordnet. Je nach Abhängigkeit vom Probanden kann aber auch vorgesehen sein, dass die Bahnen einen in Laufrichtung geschlossenen spitzen Winkel ausbilden, um eine möglichst von der Vorrichtung unveränderte Druckübertragung des Probanden auf die Druckmesseinrichtungen zu ermöglichen.
Die Stelleinrichtung ist bevorzugt als jeweils eine mit einer Druckmesseinrichtung verbundene Feder ausgebildet. Mittels dieser Ausgestaltung kann eine sehr einfache Ausgestaltung der Vorrichtung verwirklicht werden, bei der die Druckmesseinrichtungen während des auf der Vorrichtung simulierten Geh- oder Laufvorgangs mittels Muskelkraft des Probanden von der in der Laufrichtung gesehen vorderen Position in eine entgegen der Laufrichtung angeordnete hintere Position verbracht wird und bei Abheben des jeweiligen Fußes zu Beginn der Schwungphase mittels der Feder automatisch in Laufrichtung angeordneten vorderen Position gezogen wird.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass jeweils ein jeweils eine Druckmesseinrichtung tragender (Transport-)Gurt vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist in einem solchen Fall jeweils eine einen in Laufrichtung angeordneten ersten Teilabschnitt eines der Gurte aufnehmende erste Welle und/oder eine entgegen der Laufrichtung angeordneten zweiten Teilabschnitt eines der Gurte aufnehmende zweite Welle vorgesehen. Zumindest die vordere Welle kann die vorgenannte Feder aufweisen, wobei die hintere Welle zum Bewirken eines gespannten Gurts ebenfalls eine entgegen der Laufrichtung wirkende Feder aufweisen kann.
Alternativ oder zusätzlich zur Ausgestaltung einer Feder weist die Stelleinrichtung wenigstens einen die Druckmesseinrichtungen in der Laufrichtung und/oder entgegen der Laufrichtung bewegenden Motor auf. Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Stelleinrichtung mit der Aufzeichnungs- und/oder Auswerteeinheit verbunden ist und von dieser Signale zum Ansteuem des Motors erhalten kann. So wird die jeweilige Druckmesseinrichtung ein Abheben eines Fußes und damit den Beginn der Schwungphase erfassen können, wodurch ein Signal zum Ansteuem des Motors erzeugt wird, dass die jeweilige Druckmesseinrichtung von der hinteren Position in die vordere (Ausgangs-)Position verbringt.
Insgesamt ist es auch möglich die Gurte beider Bahnen als Endlos-Transportgurt auszubilden, wobei jedoch kein Umlauf, sondern lediglich eine Bewegung des Obertrums in Laufrichtung und entgegen der Laufrichtung in dem Umfang erfolgt, in dem der Proband die jeweilige Druckmesseinrichtung von der vorderen Position in eine hintere Position verbringen kann, woraufhin die Vorrichtung so eingerichtet ist, dass diese die jeweilige Druckmesseinrichtung von der hinteren Position in die vordere Position zurückbewegt.
Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Druckmesseinrichtung und/oder die zweite Druckmesseinrichtung eine Druckmessplatte oder eine Druckmessfolie ist. Die Ausgestaltung als Druckmessplatte ist insbesondere dann sinnvoll, wenn kein Gurt, sondern jeweils eine beweglich angeordnete Platte als zu begehender Untergrund bereitgestellt wird, wobei die Ausbildung als Druckmessfolie insbesondere bei der Verwendung von Gurten in Betracht kommt.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber einem herkömmlichen Laufband nach dem Stand der Technik, bei dem durch die Bewegung des Laufgurts der Fuß des Probanden gegen die Laufrichtung schlagartig nach hinten gezogen wird, sodass eine nicht-physiologische Belastung des Fußes erfolgt, liegt darin, dass bei Verwendung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrichtung die an sich bewegliche Druckmesseinrichtung in dem Moment, in dem der Fuß auf die Druckmesseinrichtung auftritt, keine Geschwindigkeit aufweist - dieses entspricht der Normalbedingung der menschlichen Fortbewegung beim Gehen oder Laufen auf einem festen Untergrund und ermöglicht eine zu statischen Messsystemen unmittelbar vergleichbare, genau Messung. Dieses gilt selbstverständlich auch für den Fall, dass die Druckmesseinrichtung an oder auf einem Gurt angebracht ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass - während bei den bekannten Laufbandgeräten die Laufbandgeschwindigkeit durch das Laufband vorgegeben ist und eine Änderung der Laufgeschwindigkeit manuell über einen Drehschalter oder eine Eingabetaste erfolgen muss und damit ein kurzer Sprint oder ein abrupter Stopp nicht möglich ist - mittels der vorliegenden Erfindung bei Verwendung von an den Füßen des Läufers angebrachten Beschleunigungssensoren die voneinander unabhängigen Druckmesseinrichtungen jeder Vor- und Rückwärtsbewegung der Füße des Läufers - egal wie schnell die Bewegung ist und wie abrupt sie durch den Läufer geändert wird - folgen können. Hierfür ist die Stelleinrichtung speziell derart ausgebildet, dass die Druckmesseinrichtungen jeweils mit durch die Beschleunigungssensoren ermittelten Laufgeschwindigkeit gegen die Laufrichtung bewegt und in Laufrichtung mit mit der Hälfte der Laufgeschwindigkeit in die Ausgangsposition zurückgeführt werden. Dadurch wird bewirkt, dass die Position des Läufers auf dem Laufband im Wesentlichen unverändert bleibt, der Läufer jedoch das Gefühl hat, frei und ohne Beschränkung geradeaus zu laufen.
Entsprechend weist die erfmdungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung bevorzugt wenigstens eine zur Erfassung der Position der Füße des Probanden während der Schwungphase eingerichtete, mit der Stelleinrichtung kommunizierende Detektionseinrichtung auf, wobei die Stelleinrichtung zur Nachführung der Druckmesseinrichtungen in Abhängigkeit von der von der Detektionseinrichtung erfasste Position des jeweiligen Fußes eingerichtet ist.
Die Detektionseinrichtung weist speziell eine zur Erfassung der Position der Füße des Probanden eingerichtete Mehrzahl von Lichtschranken auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Detektionseinrichtung jeweils einen zur Befestigung an einem Fuß des Probanden eingerichteten Beschleunigungssensor auf. Mittels der Beschleunigungssensoren wird die Bewegung des jeweiligen Fußes des Probanden erfasst, sodass die Druckmesseinrichtung während der Schwungphase eines Fußes - unabhängig von der anderen Druckmesseinrichtung, die durch den sich in der Standphase befindenden Fuß des Probanden belastet ist - gemäß der Bewegung dieses Fußes nachgeführt werden kann und zu Beginn der Standphase an der Position zu liegen kommt, an der der Fuß beim Übergang von der Schwungphase in die Standphase auf der Vorrichtung aufsetzen wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf das besonders bevorzugt ausgestaltete Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1 dargestellten besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbei spiel s .
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen ein besonders bevorzugt ausgestaltetes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für die Ganganalyse eines sich in einer Laufrichtung auf der Vorrichtung bewegenden Probanden. Speziell zeigen die Figuren eine für die Ganganalyse eines Menschen eingerichtete Vorrichtung 10. Diese ähnelt einem herkömmlichen Laufband, weist jedoch erhebliche Unterschiede zu diesem auf, die im Folgenden näher erläutert werden:
Insbesondere ist zu erkennen, dass die Vorrichtung 10 eine zur Aufnahme des rechten Fußes des Probanden eingerichtete erste Druckmesseinrichtung 20 und eine parallel zu dieser ausgerichtete, zur Aufnahme des linken Fußes des Probanden eingerichtete zweite Druckmesseinrichtung 30 aufweist. Beide Druckmesseinrichtungen 20, 30 sind auf einem separaten Transportgurt 40, 50 angeordnet, wobei die Transportgurte 40, 50 jeweils in einer in Laufrichtung L des Probanden ausgerichteten Bahn verlaufen und voneinander unabhängig beweglich sind. Dabei sind die Druckmesseinrichtungen 20, 30 so auf oder in den Transportgurten 40, 50 angeordnet, dass diese direkt mit dem jeweiligen Fuß des Probanden in Berührung kommen und mithilfe der Transportgurte 40, 50 sowohl in Laufrichtung L als auch gegen die Laufrichtung L bewegt werden können.
Grundsätzlich können die Druckmesseinrichtungen 20, 30 entlang der jeweiligen Bahn jeweils zwei Positionen Pl, P2 einnehmen, nämlich eine in Laufrichtung L angeordnete vordere Position PI, die die Ausgangsposition darstellt, und eine der Laufrichtung L entgegengesetzte hintere Position P2. Während des auf der Vorrichtung simulierten Gehens wird die jeweilige Druckmesseinrichtung 20, 30 während der Standphase des jeweiligen Fußes mittels Muskelkraft des Probanden oder motorisch durch die Vorrichtung 10 aus der vorderen (Ausgangs-)Position PI in eine der Laufrichtung L entgegengesetzte hintere Position P2 verbracht. Wird der die Standphase beendende Fuß von der in der hinteren Position P2 angeordneten Druckmesseinrichtung 30 abgehoben, ist die Vorrichtung 10 derart mit einer (nicht dargestellten) Stelleinrichtung ausgestattet, dass diese Druckmesseinrichtung 30 von der der Laufrichtung L entgegengesetzten hinteren Position P2 in die in Laufrichtung angeordnete vordere Position PI, also in die Ausgangsposition verbracht wird.
Die Stelleinrichtung kann zu diesem Zweck beispielsweise als jeweils eine mit einer Druckmesseinrichtung 20, 30 verbundene Feder ausgebildet sein, die nach Wegfall der Belastung mit dem Fuß des Probanden aus der hinteren Position P2 in die vordere Position PI gezogen wird. So kann eine solche Feder beispielsweise in einer in Laufrichtung L angeordneten Welle vorgesehen sein, die einen in Laufrichtung L angeordneten ersten Teilabschnitt jeweils eines Gurts 40, 50 aufnimmt. Zusätzlich wäre zur Straffung des jeweiligen Gurts auch eine zweite Welle zur Aufnahme des entgegen der Laufrichtung L angeordneten zweiten Teilabschnitts des jeweiligen Gurts 40, 50 aufnehmende zweite Welle vorteilhaft.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Stelleinrichtung der Vorrichtung 10 jedoch wenigstens einen die Transportgurte 40, 50 und damit die Druckmesseinrichtungen 20, 30 in der Laufrichtung L und/oder entgegen der Laufrichtung L bewegenden Motor, insbesondere einen Elektromotor auf.
Dadurch, dass die Druckmesseinrichtungen 20, 30 auf der Oberseite des Transportgurts lediglich in Laufrichtung L und gegen die Laufrichtung L bewegt werden und ein Untertrum - wie bei herkömmlichen Laufbändern - nicht zwingend erforderlich ist, ist auch eine einfache (kabelbasierte) Anbindung der Druckmesseinrichtungen 20, 30 mit einer Aufzeichnungs- und/oder Auswerteeinheit gewährleistet. Diese kann zugleich mit der Stelleinrichtung verbunden sein, um beispielsweise der Stelleinrichtung bei Abheben des Fußes von einer der Druckmesseinrichtungen 20, 30 den Beginn der Schwungphase zu signalisieren und damit ein Signal für die Bewegung der entsprechenden Druckmesseinrichtung 20, 30 von der hinteren Position in die vordere Position zu geben.
Die Druckmesseinrichtungen 20, 30 können als Druckmessplatte oder als Druckmessfolie ausgebildet sein, wobei die Vorrichtung 10 weitere Einrichtungen für die Ganganalyse, beispielsweise Kameras, oder zur Unterstützung des Probanden auf der Vorrichtung 10, beispielsweise einen die Längsseiten der Vorrichtung 10 begrenzenden Handlauf 60, aufweisen kann.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (10) für die Ganganalyse eines sich in einer Laufrichtung (L) auf der Vorrichtung bewegenden Probanden mit einer zur Aufnahme eines Fußes des Probanden eingerichteten ersten Druckmesseinrichtung (20), einer quer zur Laufrichtung (L) neben der ersten Druckmesseinrichtung (20) angeordneten, zur Aufnahme eines weiteren Fußes des Probanden eingerichteten zweiten Druckmesseinrichtung (30) und einer mit den Druckmesseinrichtungen (20, 30) verbundenen Aufzeichnungs- und/oder Auswerteeinheit, wobei die erste Druckmesseinrichtung (20) und die zweite Druckmesseinrichtung (30) jeweils entlang einer eigenen jeweils in der Laufrichtung (L) des Probanden ausgerichteten Bahn unabhängig voneinander beweglich angeordnet sind und
- wenigstens eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die wenigstens zur Ausführung einer die Druckmesseinrichtungen (20, 30) von einer der Laufrichtung (L) entgegengesetzten hinteren Position (P2) in eine in Laufrichtung (L) angeordnete vordere Position (PI) verbringenden Bewegung eingerichtet ist.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnen parallel zueinander ausgerichtet sind.
3. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung als jeweils eine mit einer Druckmesseinrichtung (20, 30) verbundene Feder ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch jeweils einen jeweils eine Druckmesseinrichtung (20, 30) tragenden Gurt (40, 50).
5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch jeweils eine einen in Laufrichtung (L) angeordneten ersten Teilabschnitt eines der Gurte (40, 50) aufnehmende erste Welle und/oder eine entgegen der Laufrichtung (L) angeordneten zweiten Teilabschnitt eines der Gurte (40, 50) aufnehmende zweite Welle.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung wenigstens einen die Druckmesseinrichtungen (20, 30) in der Laufrichtung (L) und/oder entgegen der Laufrichtung (L) bewegenden Motor aufweist.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckmesseinrichtung (20) und/oder die zweite Druckmesseinrichtung (30) eine Druckmessplatte oder eine Druckmessfolie ist.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine zur Erfassung der Position der Füße des Probanden während der Schwungphase eingerichtete, mit der Stelleinrichtung kommunizierende Detektionseinrichtung, wobei die Stelleinrichtung zur Nachführung der Druckmesseinrichtungen (20, 30) in Abhängigkeit von der von der Detektionseinrichtung erfasste Position des jeweiligen Fußes eingerichtet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung eine zur Erfassung der Position der Füße des Probanden eingerichtete Mehrzahl von Lichtschranken aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung jeweils einen zur Befestigung an einem Fuß des Probanden eingerichteten Beschleunigungssensor aufweist.
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