[go: up one dir, main page]

DE102007052806A1 - Measuring arrangement for examining movement of e.g. patient, has inertial sensor component and analysis component with functional units that are connected with position and/or angle sensors and inertial sensor in wireless manner - Google Patents

Measuring arrangement for examining movement of e.g. patient, has inertial sensor component and analysis component with functional units that are connected with position and/or angle sensors and inertial sensor in wireless manner Download PDF

Info

Publication number
DE102007052806A1
DE102007052806A1 DE102007052806A DE102007052806A DE102007052806A1 DE 102007052806 A1 DE102007052806 A1 DE 102007052806A1 DE 102007052806 A DE102007052806 A DE 102007052806A DE 102007052806 A DE102007052806 A DE 102007052806A DE 102007052806 A1 DE102007052806 A1 DE 102007052806A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensors
sensor component
component
anatomy
evaluation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102007052806A
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfgang Brunner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zebris Medical GmbH
Original Assignee
Zebris Medical GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zebris Medical GmbH filed Critical Zebris Medical GmbH
Priority to DE102007052806A priority Critical patent/DE102007052806A1/en
Publication of DE102007052806A1 publication Critical patent/DE102007052806A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036—Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • A61B5/1038—Measuring plantar pressure during gait
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2048—Tracking techniques using an accelerometer or inertia sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
    • A61B2090/067—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring angles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0219—Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
    • A61B5/0017—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system transmitting optical signals

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

The arrangement has an anatomy sensor component with a position sensor (19) and/or angle sensor for detecting relative position of a body section of an examining object e.g. human (M). An inertial sensor component has an inertial sensor (21) that is connected with a fastening unit for detachable fitting at the object such that movement of the object is not affected. Functional units of the inertial sensor component and an analysis component (31) are stationarily formed and connected with the position and/or angle sensors and the inertial sensor in a wireless and grid bound manner. An independent claim is also included for a method for providing biometric data for examining movement of a to-be-examined object such as human or vertebrate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung und ein Verfahren zur Untersuchung des Ganges eines Menschen oder eines Wirbeltieres als Untersuchungsobjekt.The The invention relates to a measuring arrangement and a method for examination the gait of a human or a vertebrate as a subject of investigation.

Von allen Bewegungsformen ist das Gehen für den Menschen eine der bedeutsamsten, da es ihm Mobilität und damit Unabhängigkeit und Teilnahme am normalen Alltagsleben ermöglicht. Bewegungen wie das Gehen sind bei vielen Krankheiten, aber auch mit zunehmendem Alter eingeschränkt. Diese Einschränkungen können das Ausmaß, den Ablauf und die Koordination von Bewegungen betreffen. Zudem ist zu berücksichtigen, wie viele kortikale Ressourcen (Z. B. Aufmerksamkeit) die Durchführung einer Bewegung beansprucht. So kann ein junger gesunder Mensch beispielsweise auch auf unebenem Grund gehen und dabei ein Gespräch führen, während ein Patient oder älterer Mensch sich möglicherweise ganz auf den Bewegungsablauf des Gehens konzentrieren muss und schon eine kleine Ablenkung die Sturzgefahr deutlich erhöht. Das Phänomen, dass manche ältere Menschen stehen bleiben, wenn sie zu sprechen beginnen („stops walking when talking"), deutet bereits auf ein erhöhtes Sturzrisiko hin und zeigt, dass das Gehen in diesen Fällen massiv kortikale Ressourcen in Anspruch nimmt und mit anderen simultanen kognitiven Beanspruchungen schwer vereinbar ist.From For all forms of movement, walking is one for man the most significant as it gives him mobility and thus independence and participation in normal everyday life allows. movements like walking are with many diseases, but also with increasing Age restricted. These restrictions can the extent, the course and the coordination of movements affect. It should also be taken into account how many cortical Resources (eg Attention) performing a Exercise claimed. For example, a young healthy person can even on uneven ground and have a conversation, while a patient or elderly person may be must focus on the movement of walking and already a small distraction significantly increases the risk of falling. The phenomenon that some older people are stay when they start talking ("stops walking when talking ") already points to an increased fall risk and shows that walking in these cases is massive cortical Takes resources and other simultaneous cognitive Stresses is difficult to reconcile.

Bewegungen wie das gehen können beschrieben werden durch Veränderungen von Raumkoordination im zeitlichen Verlauf, wobei insbesondere der zeitliche Verlauf der Parameter (z. B. Veränderungen der Geschwindigkeit einer Bewegung) mit bloßem Auge nicht ohne weiteres erkannt werden kann. Zur Erfassung solcher dyna mischer Parameter ist der Einsatz digitaler Bewegungsanalysesysteme notwendig. Die genaue Messung von Bewegungen und Bewegungseinschränkungen beim Gehen, wenn möglich in natürlichen Umgebungen, ist die Basis wissenschaftlicher Grundlagenforschung, aber auch eine Vorraussetzung für die klinische Beurteilung der Dynamik von Gangleistungen und Gangsicherheit (z. B. in der Physio- und Ergotherapie oder der Orthopädie – bei Patienten mit Bewegungseinschränkungen oder bei Hilfsmittelanpassungen wie orthopädischen Schuhen).movements how that can be described by changes Spatial coordination over time, especially the temporal course of the parameters (eg changes in the Speed of movement) with the naked eye not without further can be detected. To detect such dyna mixers Parameter is the use of digital motion analysis systems necessary. The accurate measurement of movements and movement restrictions when walking, if possible in natural environments, is the basis of scientific basic research, but also one Prerequisite for the clinical assessment of dynamics of gait and gait safety (eg in the physi Occupational therapy or orthopedics - in patients with movement restrictions or with aid adjustments like orthopedic shoes).

Es ist bekannt, die individuellen Eigenarten des Ganges oder Laufes eines Menschen per Fotosequenz oder Video bildlich zu erfassen und die gewonnenen Bilder bzw. Bildfolgen anschließend visuell auszuwerten. Dies ermöglicht auch bis zu einem gewissen Grade die gleichzeitige Berücksichtigung dynamischer und anatomischer Größen, allerdings nicht mit einer hohen Ansprüchen genügenden Genauigkeit. Seit langem bekannt und im diagnostischen Einsatz sind auch Laufbandanordnungen, bei denen der Proband praktisch „auf der Stelle" geht oder läuft und durch die einerseits die bildliche/visuelle Erfassung der Gangparameter mit höherer Genauigkeit geling und zum anderen die Erfassung zusätzlicher Größen möglich wird. So lehrt die unveröffentlichte internationale Patentanmeldung PCT/EP 2006 010471 der Anmelderin die Ausrüstung einer Laufbandanordnung mit einer Kraftmessplatte zur räumlich aufgelösten Fassung der beim Aufsetzen der Füße des Probanden ausgeübten Bodenreaktionskräfte.It is known to image capture the individual characteristics of a person's gait or run by means of a photo sequence or video and then visually evaluate the images or image sequences obtained. This also allows to a certain extent the simultaneous consideration of dynamic and anatomical sizes, but not with high standards of sufficient accuracy. Treadmill arrangements have long been known and used in diagnostic applications in which the test person walks or runs virtually "on the spot" and on the one hand achieves the visual / visual detection of the gait parameters with greater accuracy and on the other hand makes it possible to record additional sizes teaches the unpublished international patent application PCT / EP 2006 010471 the applicant the equipment of a treadmill assembly with a force plate for spatially resolved version of the force exerted when placing the feet of the subject ground reaction forces.

Es wäre für die Beurteilung der Gangleistungen von größter Bedeutung, das Gehen in seiner Dynamik unter natürlichen Bedingungen analysieren zu können. Gerade verschiedene Untergründe (ebene vs. unebene Fläche, Fliesen, Teppich, Gras, Kies) und unterschiedliche Rahmenbedingungen (mit vs. ohne Last, z. B. Einkaufstasche, Tablett) dürften die Gangparameter und damit die Gangstabilität sehr unterschiedlich beeinflussen. Allerdings existiert kein ausreichend präzises mobiles System, welches in einer natürlichen Umgebung bei natürlichen Bewegungen, also außerhalb des Labors, eingesetzt werden kann.It would be for the assessment of the gaits of greatest importance, going in its dynamics to be able to analyze under natural conditions. Especially different substrates (flat vs. uneven surface, Tiles, carpet, grass, gravel) and different framework conditions (with vs. no load, such as shopping bag, tray) are likely the gait parameters and thus the gait stability very different influence. However, there is no sufficiently precise mobile system, which in a natural environment at natural movements, outside the laboratory, can be used.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe der Bereitstellung einer insoweit verbesserten Messanordnung und eines verbesserten Verfahrens zugrunde, welche insbe sondere eine Untersuchung des Ganges (bzw. Laufes) mit hoher Flexibilität hinsichtlich der Umgebungsbedingungen und mit einer für differenzierte Auswertungen hinreichenden Genauigkeit erlauben.Of the Invention is therefore the object of providing a so far improved measuring arrangement and an improved method, which in particular special a study of the aisle (or run) with high flexibility in terms of environmental conditions and with a sufficient for differentiated evaluations Allow accuracy.

Diese Aufgabe wird in ihrem Vorrichtungsaspekt durch eine Messanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und in ihrem Verfahrensaspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.These The object becomes in its device aspect by a measuring arrangement with the features of claim 1 and in their method aspect by a method with the features of claim 16 solved. Expedient training of the inventive concept are the subject of the respective dependent claims.

Das vorgeschlagene System erlaubt es erstmals grundsätzlich, den Gang eines Menschen oder Wirbeltiers unter realistischen Bedingungen, also auf verschiedenen natürlichen Untergründen, unter verschiedenen kognitiven Belastungen und auf längeren Strecken unter allgemein wissenschaftlichen und spezifisch diagnostischen Aspekten zu untersuchen. Das vorgeschlagene System zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass Inertialsensor-Messdaten für eine optimierte Bewegungsanalyse mit Anatomie-Messdaten, die die Körpergeometrie mit hinreichender Genauigkeit widerspiegeln, zusammengeführt und in Bezug zu einem biometrischen Modell gesetzt werden können. Das vorgeschlagene System legt damit unter anderem einen Grundstein für Systeme zur Überprüfung der Wechselwirkungen zwischen kognitiven Belastungen und den Bewegungsabläufen, insbesondere bei Patienten mit bestimmten Krankheiten und älteren Menschen, womit etwa wesentliche Fortschritte im Bereich der Sturzprophylaxe erzielt werden könnten.The proposed system makes it possible for the first time in principle to study the gait of a human or vertebrate under realistic conditions, ie on different natural substrates, under different cognitive loads and on longer stretches under general scientific and specific diagnostic aspects. The proposed system is characterized in particular by the fact that inertial sensor measurement data for optimized motion analysis can be combined with anatomy measurement data, which reflect the body geometry with sufficient accuracy, and placed in relation to a biometric model. Among other things, the proposed system lays the foundation for systems for verifying interactions between cognitive burdens and movement patterns, especially in patients with certain diseases and older people, which could lead to significant advances in the field of fall prevention.

Eine Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Anatomiesensorik-Komponente tragbare Positionssensoren und daran angepasste Befestigungsmittel zu deren Befestigung am Untersuchungsobjekt oder Antast-Positionssensoren zur temporären Kontaktierung vorbestimmter anatomischer Punkte am Untersuchungsobjekt aufweist. Hierbei weist insbesondere die Anatomiesensorik-Komponente eine mechanische Abtastvorrichtung, speziell etwa in Art eines Abtastzirkels, auf, auf der mindestens zwei Positionssensoren in vorbestimmter, insbesondere einstellbarer, Lagebeziehung zueinander fixiert sind, wie in der DE 10 2006 004 514 A1 der Anmelderin vorgeschlagen. Zudem kann sinnvollerweise die Anatomiesensorik-Komponente eine Längenmesseinrichtung, insbesondere zur Bestimmung der Länge von Beinabschnitten des Untersuchungsobjektes, nämlich des Ober- und Unterschenkels und/oder wahlweise des Fußes oder eines Fußabschnittes, aufweisen.An embodiment of the invention is characterized in that the anatomy sensor component has portable position sensors and fastening means adapted thereto for their attachment to the examination subject or probing position sensors for the temporary contacting of predetermined anatomical points on the examination subject. In this case, in particular, the anatomy sensor component on a mechanical scanning device, especially in the manner of a Abtastzirkels on which at least two position sensors are fixed in a predetermined, in particular adjustable, positional relationship to each other, as in DE 10 2006 004 514 A1 proposed by the applicant. In addition, the anatomy sensor component can usefully have a length measuring device, in particular for determining the length of leg sections of the examination object, namely the upper and lower leg and / or optionally the foot or a foot section.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungs-Komponente zur Bestimmung von Bewegungswinkeln und optional Winkelgeschwindigkeiten und Winkelbeschleunigungen von Abschnitten des Beines des Untersuchungsobjektes aus den Signalen der Inertialsensoren ausgebildet ist.In a further embodiment of the invention is provided that the evaluation component for the determination of movement angles and optionally angular velocities and angular accelerations of sections of the leg of the examination object from the signals the inertial sensors is formed.

Insbesondere umfasst die Messanordnung an die Inertialsensoren angepasste Befestigungsmittel zur Anbringung am Fuß, Unterschenkel, Knie und/oder Oberschenkel des Untersuchungsobjektes. Dies können etwa geeignete verstellbare und/oder elastische Bänder bzw. Manschetten sein, die den Probanden beim Gehen/Laufen einerseits nicht behindern, andererseits aber eine hinreichend stabile und nach Möglichkeit auch erschütterungsarme Fixierung der Sensoren ermöglichen.Especially the measuring arrangement comprises fastening means adapted to the inertial sensors for attachment to the foot, lower leg, knees and / or thighs of the examination object. This can be about suitable adjustable and / or elastic bands or cuffs that are the subject while walking / running on the one hand not hinder, on the other hand a sufficiently stable and, if possible, low-vibration Enable fixation of the sensors.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Positionssensoren als licht- oder infrarotoptische oder auf Funkwellenbasis oder Ultraschallbasis oder Halleffekt-Basis arbeitende aktive oder passive Sensoren ausgebildet sind. Derartige Positionssensoren sind aus so genannten Navigationssystemen für den Einsatz bei Industrierobotern oder auch bereits im medizinischen Einsatz als solche ebenso bekannt wie die zugehörige Peripherie, also angepasste Sende- bzw. Empfangseinrichtungen und Auswertungsmodule mit bewährten Auswertungsalgorithmen. Eine detailiertere Beschreibung dieser Sensorik ist daher hier nicht erforderlich.In a further embodiment of the invention is provided that the position sensors as light or infrared optical or on a radio wave basis or ultrasound or Hall effect base working active or passive sensors are formed. such Position sensors are made of so-called navigation systems for the use with industrial robots or already in the medical Use as such as well known as the associated periphery, ie adapted transmitting and receiving devices and evaluation modules with proven evaluation algorithms. A more detailed Description of this sensor is therefore not required here.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Positionssensoren und/oder die Inertialsensoren zur Erfassung der jeweiligen Messgröße in allen Richtungs- bzw. Winkel-Freiheitsgraden ausgebildet sind. Der Grad, in dem die Anatomiesensorik-Komponente einerseits und die Inertialsensorik-Komponente andererseits dem gerecht werden, hängt natürlich neben der Konstruktion der eigentlichen Sensoren auch vom Gesamtaufbau der jeweiligen Erfassungsanordnung und deren konkreter Betriebsweise ab. Im Rahmen der Erfindung liegen insoweit auch Anordnungen, bei denen vorrangig oder ausschließlich bestimmte Komponenten von Positions- oder Winkeländerungen bzw. Beschleunigungen/Verzögerungen bestimmter Körperabschnitte, da solche in einer durch die Laufrichtung und Körperlängsachse des Untersuchungsobjektes aufgespannten Ebene, erfasst werden. Das Gesamt-Auswertungspotential solcher Messwerte ist naturgemäß geringer als das von Messungen, bei denen Messwert-Komponenten in allen Raumrichtungen vorliegen, für die meisten praktischen und viele wissenschaftlichen Anwendungen aber voraussichtlich ausreichend.A Another embodiment of the invention provides that the Position sensors and / or the inertial sensors for detecting the respective measurand in all directional or Angular degrees of freedom are formed. The degree to which the anatomy sensor component on the one hand and the inertial sensor component on the other hand the of course depends on the construction, of course the actual sensors and the overall structure of the respective detection arrangement and their concrete mode of operation. Within the scope of the invention in this respect also orders in which priority or exclusively certain components of position or angle changes or accelerations / delays of certain sections of the body, since such in one by the running direction and body longitudinal axis of the examination object spanned level. The The total evaluation potential of such measured values is naturally lower Than that of measurements where measured value components in all spatial directions present, for the most practical and many scientific Applications but probably sufficient.

Zur Ausführung der Erfindung ist zweckmäßigerweise in der Auswertungs-Komponente ein biomechanisches Modell des Untersuchungsobjektes zur Vorbestimmung von Abtastpunkten der Positionssensoren und zur Simulation einer Körperanatomie aufgrund der Signale der Anatomiesensorik-Komponente implementiert. Alternativ können auch jeweils benötigte Komponenten eines solchen biomechanischen Modells aus einer externen Datenbasis in die Auswertungs-Komponente geladen werden, oder diese kann mit dem darin implementierten Auswertungsalgorithmus und ihrer Verarbeitungskapazität in geeigneter Weise mit einer externen Datenbasis zusammenwirken.to Embodiment of the invention is expediently in the evaluation component a biomechanical model of the object to be examined for Predetermination of sampling points of the position sensors and for simulation a body anatomy based on the signals of the anatomy sensor component implemented. Alternatively, each required Components of such a biomechanical model from an external Database can be loaded into the evaluation component, or this can with the evaluation algorithm implemented therein and their Processing capacity suitably with an external Collaborate database.

Grundsätzlich kann die Anatomiesensorik-Komponente ihre Erfassungsaufgaben kausal und zeitlich unabhängig von der Inertialsensorik-Komponente erfüllen; bevorzugt ist jedoch eine Ausführung, die sich dadurch auszeichnet, dass die Erfassung der Relativposition durch die Anatomiesensorik-Komponente und die Erfassung von Drehwinkeln und/oder Beschleunigungen/Verzögerungen durch die Inertialsensorik-Komponente mindestens zeitlich überlappend, insbesondere gleichzeitig, durchgeführt werden.in principle The anatomy sensor component can be causal and their detection tasks independent of the inertial sensor component fulfill; however, an embodiment is preferred which is characterized in that the detection of the relative position through the anatomy sensor component and the detection of angles of rotation and / or accelerations / decelerations by the inertial sensor component at least overlapping in time, especially at the same time become.

Zu diesem Zweck umfasst die Messanordnung sinnvollerweise eine erste Synchronisations-Komponente zur Synchronisation der Anatomiesensorik-Komponente mit der Inertialsensorik-Komponente, wobei die erste Synchronisations-Komponente eine leitungsgebundene oder drahtlose Synchronisationssignal-Übertragungsstrecke zwischen den Positions- bzw. Winkelsensoren und/oder den Inertialsensoren und der Auswertungs-Kom-ponente umfasst. Dies lässt sich mit grundsätzlich bekannter und kommerziell verfügbarer Technik so realisieren, dass den Positionssensoren und/oder den Inertialsensoren IR-Sende- oder IR-Empfangselemente und hieran angepasst der Auswertungs-Komponente IR-Empfangs- oder IR-Sendeelemente zur Übertragung der Synchronisationssignale zugeordnet sind.For this purpose, the measuring arrangement expediently comprises a first synchronization component for the synchronization of the anatomy sensor component with the inertial sensor component, wherein the first synchronization component comprises a line-bound or wireless synchronization signal transmission path between the position or angle sensors and / or the in ertialsensoren and the evaluation component. This can be realized with fundamentally known and commercially available technology in such a way that the position sensors and / or the inertial sensors are assigned IR transmission or IR reception elements and, correspondingly, the evaluation component IR reception or IR transmission elements for transmitting the synchronization signals ,

Eine weitere zweckmäßige Ausführung der Erfindung, die vor allem erweiterte Aussagemöglichkeiten zu Details der Fußbewegung ermöglicht, sieht eine Erfassung von Bodenreaktionskräften beim Gang oder Lauf des Untersuchungsobjektes und die Einbeziehung der ermittelten Bodenreaktionskräfte in die verknüpfte Auswertung zu den Relativpositionen bzw. -lagen und Beschleunigungen/Verzögerungen der gang-relevanten Körperabschnitte vor.A further expedient embodiment of the invention, the above-mentioned extended statements for details allows the foot movement, sees a capture of ground reaction forces in the course or run of the object to be examined and the inclusion of the identified ground reaction forces into the linked evaluation to the relative positions or situations and accelerations / delays of gear-relevant Body sections before.

Die verwendete Inertialsensorik erlaubt die Darstellung von Gelenkmodellen, die jedoch keinen Bezug zu einer festen Raumposition haben. Die Gelenkmodelle können beispielsweise als Skelettmodelle ausgeführt sein. Üblicherweise wird versucht, zusätzlich über entsprechende Sensoren die Ausrichtung des Erdmagnetfeldes zu verwenden, um einen festen Raumbezug zu errechnen. Dies ist jedoch sehr störanfällig und ungenau und erlaubt es nicht, den exakten Bezug des Gelenkmodells zum Untergrund zu bestimmen.The Inertial sensors used allow the representation of joint models, However, they have no relation to a fixed spatial position. The Joint models can be used as skeletal models, for example be executed. It is usually tried in addition to corresponding sensors to use the orientation of the Earth's magnetic field, to calculate a fixed spatial reference. However, this is very prone to failure and inaccurate and does not allow the exact reference of the joint model to determine the underground.

Zur Erfassung der Bodenreaktionskräfte wird daher hier vorzugsweise eine an sich bekannte Kraftmessplatte oder Laufbandanordnung verwendet, deren Kraftsensorik aus einer Matrix mit einer Vielzahl von Drucksensoren besteht. Der gehende oder stehende Mensch erzeugt aufgrund der Anatomie der Füße durch den Bodenkontakt typische Druckverteilungsmuster, woraus der Bewegungsablauf und die Bewegungsrichtung ersichtlich wird. In einer bevorzugten Ausführung wird die Anatomie der Füsse mit der Anatomie des Gelenkmodells korreliert und das Gelenkmodell wird phasenweise räumlich den Druckverteilungsbildern zugeordnet. Damit kann das Gelenkmodell im Raum ausgerichtet und in einen festen Bezug gebracht werden.to Detection of the ground reaction forces is therefore preferred here a force measuring plate or treadmill arrangement known per se is used, their force sensor from a matrix with a variety of pressure sensors consists. The walking or standing man generates due to the anatomy the feet through the contact with the ground typical pressure distribution patterns, from which the course of motion and the direction of movement can be seen becomes. In a preferred embodiment, the anatomy of the feet correlates with the anatomy of the joint model and the joint model becomes phased spatially the pressure distribution images assigned. This allows the articulated model to be aligned in space and be brought into a fixed relationship.

Andererseits ist vorgesehen, dass die Kraftmessmittel tragbar und daran angepasst sind, vom Untersuchungsobjekt in Schuhen getragen zu werden, und wobei der ih nen zugeordnete Messsignalsender sowie der Signalempfänger an der Auswertungs-Komponente zur drahtlosen Signalübertragung ausgebildet sind.on the other hand It is envisaged that the force measuring means will be portable and adapted to it are to be carried by the object of examination in shoes, and wherein the NEN associated measuring signal transmitter and the signal receiver at the evaluation component for wireless signal transmission are formed.

Auch für diesen zusätzlichen Erfassungsvorgang ist sinnvollerweise eine Synchronisation mit der Signalbereitstellung durch die Anatomiesensorik-Komponente und/oder die Inertialsensorik-Komponente vorgesehen, die grundsätzlich mit den an sich bekannten Mitteln zur Synchronisation derartiger Auswertungen realisiert werden kann. Hierzu wird etwa verwiesen auf die DE 10 2006 008738 A1 der Anmelderin.For this additional detection process, a synchronization with the signal supply by the anatomy sensor component and / or the inertial sensor component is expediently provided, which can in principle be realized with the means known per se for the synchronization of such evaluations. For this reference is made to the DE 10 2006 008738 A1 the applicant.

Vorteil und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus der nachfolgenden Skizzenartigen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den begleitenden Figuren schematisch dargestellt sind. Von diesen zeigen:advantage and advantages of the invention will become apparent otherwise from the following sketch-like description of embodiments shown in the accompanying figures are shown schematically. From these show:

1 eine skizzenartige Darstellung einer beispielhaften Gesamtanordnung zur Untersuchung des Ganges eines Menschen in freier Natur, 1 a sketch-like representation of an exemplary overall arrangement for investigating the course of a person in the wild,

2A und 2B zwei Komponenten/Untersuchungsphasen eines weiteren Systems zur Untersuchung des Ganges eines Menschen und 2A and 2 B two components / investigation phases of another system for the study of the gait of a human and

3 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens einer Inertialsensorik-Komponente mit einer Laufbandanordnung zur Erfassung der Bodenreaktionskräfte/Druckverteilung bei einer dritten Variante der Ausführung der Erfindung. 3 a schematic representation of the interaction of an inertial sensor component with a treadmill assembly for detecting the ground reaction forces / pressure distribution in a third variant of the embodiment of the invention.

1 zeigt in einer Prinzipskizze einen über unebenes Terrain T mit verschieden strukturierten Abschnitten T1, T2 und T3 laufenden Menschen M, dessen Laufverhalten bzw. -technik in Reaktion auf die unterschiedliche Beschaffenheit des Geländes T mittels einer Mess- und Analysenanordnung 1 beobachtet und untersucht werden soll. Die Mess- und Analysenanordnung 1 umfasst in der dargestellten Ausführung mehrere Positionssensoren und Inertialsensoren, die an verschiedenen Körperabschnitten des Menschen M fixiert sind und in drahtloser Signalverbindung zu stationären Komponenten des Systems stehen, wo ihre Sendesignale als Messsignale erfasst und weiterverarbeitet werden. Die figürliche Darstellung dient lediglich zur Illustration des Wirkprinzips und soll die in den Ansprüchen formulierte Erfindung in keiner Weise beschränken. 1 shows a schematic diagram of a running over uneven terrain T with differently structured sections T1, T2 and T3 people M, its running behavior or technique in response to the different nature of the terrain T by means of a measurement and analysis arrangement 1 should be observed and investigated. The measurement and analysis arrangement 1 In the illustrated embodiment, it includes a plurality of position sensors and inertial sensors which are fixed to different body portions of the human M and are in wireless signal communication with stationary components of the system where their transmission signals are detected and further processed as measurement signals. The figurative representation merely serves to illustrate the principle of effect and is not intended to limit the invention formulated in the claims in any way.

An elastischen Bändern 3, 5, 7 und 9, die der Proband im Schulterbereich, Hüftbereich, Bereich jedes Kniegelenks und Bereich jedes Sprunggelenks trägt, sind jeweils Inertialsensoren mit Funkantennen 11, 13, 15 und 17 angebracht, und ein entsprechender Positionssensor 19 ist auch im Bereich jeder Fußspitze am Laufschuh des Probanden fixiert. Die Funkantennen der Inertialsensoren sichern eine drahtlose Verbindung zu den stationären Systemkomponenten, so dass eine Positionserfassung der relevanten Körperteile des Menschen ohne jede Behinderung beim Laufen möglich ist.On elastic bands 3 . 5 . 7 and 9 that the subject wears in the shoulder area, hip area, area of each knee joint, and area of each ankle are each inertial sensors with radio antennas 11 . 13 . 15 and 17 attached, and a corresponding position sensor 19 is also fixed in the area of each toe on the running shoe of the subject. The radio antennas of the inertial sensors ensure a wireless connection to the stationary system components, so that a position detection of the relevant parts of the human body without any obstruction while running is possible.

Des weiteren sind Inertialsensoren 21, 23 und 25 an den Bändern 7 und 9 im Knie- bzw. Fußgelenkbereich bzw. an der Schuhspitze angebracht, um Beschleunigungen/Verzögerungen des Knies, Fußgelenkes und der Fußspitze des Probanden beim Laufen kontinuierlich zu registrieren. Den Inertialsensoren 21, 23 und 25 ist jeweils ein IR-Sender zugeordnet, der für eine drahtlose Übertragung der Trägheitssignale zum stationären Teil des Systems sorgt.Furthermore, inertial sensors 21 . 23 and 25 on the tapes 7 and 9 attached to the knee or ankle area or to the toe, to accelerations / decelerations of the knee, foot continuously register the articulated and the toe of the test person while running. The inertial sensors 21 . 23 and 25 In each case, an IR transmitter is assigned, which ensures wireless transmission of the inertial signals to the stationary part of the system.

Der stationäre Teil des Systems umfasst eine Funkkomponente 27 zum Empfang der – zur Unterscheidung der verschiedenen Sensoren voneinander geeignet kodierten – Funk-Positionssignale und eine Infrarotkomponente 29 zum Empfang der (ebenfalls differenziert kodierten) Signale der Trägheitssensoren 21 bis 25. Eine Auswertungskomponente 31 ist eingangsseitig mit der Funk- und der Infrarotkomponente 27, 29 verbunden und zum Empfang von (geeignet aufbereiteten) Eingangssignalen von diesen und zur zusammenfassenden Verarbeitung derselben ausgebildet. Insbesondere umfasst sie Zwischenspeicher- und Auswertungskapazitäten und Auswertungsalgorithmen zur verknüpften Bestimmung der zeitabhängigen Winkelgeschwindigkeiten und -beschleunigungen der Oberschenkel, Unterschenkel und Füße des beobachteten Menschen in Zuordnung zur jeweiligen Position und Lage seines Oberkörpers und der entsprechenden unteren Extremitäten.The stationary part of the system comprises a radio component 27 for receiving the radio position signals suitably coded for distinguishing between the various sensors and an infrared component 29 for receiving the (also differentially coded) signals of the inertial sensors 21 to 25 , An evaluation component 31 is input side with the radio and infrared components 27 . 29 and adapted to receive (properly conditioned) input signals therefrom and to collectively process them. In particular, it includes buffering and evaluation capabilities and evaluation algorithms for the associated determination of the time-dependent angular velocities and accelerations of the thighs, lower legs and feet of the observed human in association with the respective position and position of his upper body and the corresponding lower extremities.

Auf einer zugeordneten Anzeigeeinheit 33 können diese Zusammenhänge vor Ort grafisch dargestellt werden, und mit einer geeigneten Datenausgabeschnittstelle 35 können sie zu einer externen Auswertung nach außerhalb des Systems geliefert werden.On an associated display unit 33 These relationships can be graphically displayed on-site, and with a suitable data output interface 35 they can be delivered to an external evaluation outside the system.

2A zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung die Vermessung der Anatomie eines Menschen (Probanden) M mittels der Anatomiesensorik-Komponente 37 einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems. Diese Anatomiesensorik-Komponente umfasst eine tastzirkel-ähnliche Messvorrichtung 39, die zwei Tastarme 41a, 41b umfasst, die durch ein Drehgelenk 43 miteinander aufspreizbar verbunden sind, die jeweils eine Tastspitze 45a bzw. 45b haben und an denen jeweils mehrere Positionssensoren (Markerelemente) 47 in vorbestimmten Positionen angeordnet sind. Auch diese Positionssensoren 47 stehen – wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform nach 1 – in drahtloser Verbindung zu Messsignalempfängern 49 einer stationären Systemkomponente 51, von denen sie aufgenommen und verarbeitet werden, um schließlich einer Auswertungseinheit 53 zur Bestimmung der wesentlichen Merkmale der Anatomie des Probanden zugeführt zu werden. 2A shows a schematic perspective view of the measurement of the anatomy of a human (subject) M by means of the anatomy sensor component 37 another embodiment of the system according to the invention. This anatomy sensor component comprises a stylus-like measuring device 39 , the two tactile arms 41a . 41b Includes, by a swivel joint 43 are connected to each other spreadable, each having a Tastspitze 45a respectively. 45b and at each of which several position sensors (marker elements) 47 are arranged in predetermined positions. Also these position sensors 47 stand - like those in the first embodiment after 1 - in wireless connection to measuring signal receivers 49 a stationary system component 51 from which they are recorded and processed, to finally an evaluation unit 53 be supplied to determine the essential characteristics of the anatomy of the subject.

Die Messvorrichtung 39 wird so eingesetzt, dass jeweils zugleich auf beiden Körperseiten markante Punkte der Anatomie angetastet und die entsprechenden Messsignale erfasst und ausgewertet werden, woraus letztlich ein biometrisches Modell des Probanden gewonnen werden kann, das zur Untersuchung seines Ganges oder Laufes in einer entsprechenden Auswertungseinheit des Gesamtsystems implementiert wird.The measuring device 39 is used in such a way that striking points of the anatomy are touched on both sides of the body at the same time and the corresponding measurement signals are recorded and evaluated, from which ultimately a biometric model of the subject can be obtained, which is implemented to examine his gait or run in a corresponding evaluation unit of the overall system ,

In einer bevorzugten Ausführung sind bei der Bestimmung der Körperanatomie die Inertialsensoren 21, 23, 25 am Probanden befestigt wobei deren Messdaten im wesentlichen zeitgleich zu den Daten der Körperanatomie aufgezeichnet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Bewegung der Extremitäten während der Bestimmung der Körperanatomie erkannt und gegebenenfalls berücksichtigt und kompensiert werden können.In a preferred embodiment, the inertial sensors are used in determining body anatomy 21 . 23 . 25 attached to the subject whose measurement data are recorded substantially simultaneously with the data of the body anatomy. This has the advantage that the movement of the extremities during the determination of the anatomy of the body can be recognized and if necessary taken into account and compensated.

2B zeigt die Inertialsensorik-Komponente 55 eines mit der Anatomiesensorik-Komponente 37 aus 2A zu bildenden erfindungsgemäßen Gesamtsystems, bei dem der Proband auf einem Laufband 57 geht und dabei die Winkelgeschwindigkeiten/-beschleunigungen seiner Unterschenkel und Füße erfasst werden. 2 B shows the inertial sensor component 55 one with the anatomy sensor component 37 out 2A to be formed overall system according to the invention, in which the subject on a treadmill 57 goes while the angular velocities / accelerations of his lower legs and feet are detected.

Der Proband M trägt eine Sendeeinheit 59 zur drahtlosen Übertragung der Messsignale von Trägheitssensoren 61 im Bereich seiner Knie und Fußspitzen, die ihrerseits mit der Sendeeinheit 59 über Signalleitungen 63 verbunden sind, zu einer Empfangs- und Auswertungseinheit 65. Diese steht im Übrigen über eine weitere Leitungsverbindung 67 mit einer Synchronisationseinheit 69 am Laufband 57 in Verbindung, und zwischen dieser und der vom Probanden M getragenen Sendeeinheit 59 ist eine drahtlose Synchronisationssignalverbindung 71 aufgebaut. Konkret besteht diese Synchronisationssignalverbindung 71 zwischen einem Synchronisationssignalgeber 73 am Laufband 57 und einem Synchronisationssignalempfänger 75 an der drahtlosen Sendeeinheit 59.The subject M carries a transmitting unit 59 for the wireless transmission of the measurement signals from inertial sensors 61 in the area of his knees and tiptoes, in turn, with the transmitting unit 59 via signal lines 63 are connected to a receiving and evaluation unit 65 , This is incidentally over another line connection 67 with a synchronization unit 69 on the treadmill 57 in connection, and between this and the transmitter carried by the subject M. 59 is a wireless synchronization signal connection 71 built up. Specifically, this synchronization signal connection exists 71 between a synchronization signal generator 73 on the treadmill 57 and a synchronization signal receiver 75 at the wireless transmitter unit 59 ,

Die in der Empfangs- und Sendeeinheit 65 gewonnene und gespeicherte Dynamik-Komponente der Bewegung der Unterschenkel und Füße des Probanden beim Laufen wird in einer weiteren (nicht dargestellten) Auswertungseinheit mit der in der Einheit 53 aus 2A vorliegenden Anatomie-Komponente in einen Auswertungs-Kontext gestellt, und dieser bietet Daten und gegebenenfalls grafische Darstellungen, die eine medizinische Beurteilung des Ganges des Probanden erlauben.The in the receiving and transmitting unit 65 gained and stored dynamic component of the movement of the lower legs and feet of the subject while running is in a further (not shown) evaluation unit with the in the unit 53 out 2A present anatomy component in an evaluation context, and this provides data and possibly graphical representations that allow a medical assessment of the gait of the subject.

3 zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wie ein Proband M unter Einsatz einer modifizierten Laufbandanordnung 77 im Hinblick auf die Charakteristika seiner Laufbewegung dadurch untersucht wird, dass einerseits die Zeitabhängigkeit der Winkelgeschwindigkeiten bzw. -beschleunigungen seines Rumpfes, Oberschenkels und Unterschenkels und andererseits die bei seinen Bodenberührungen ausgeübten Bodenreaktionskräfte erfasst werden. 3 shows, according to another embodiment of the invention, as a subject M using a modified treadmill assembly 77 is examined with regard to the characteristics of its running motion, on the one hand, the time dependence of the angular velocities and accelerations of his trunk, thigh and lower leg and on the other hand, the ground reaction forces exerted on his ground contact be recorded.

Die Laufbandanordnung 77 umfasst hier neben einem Laufband 79, welches über 2 Walzen 81a, 81b läuft, eine Kraftmessplatte 83, die auf ihrer Oberfläche ein matrixartiges, hochauflösendes Kraftsensorfeld 85 trägt. Eine Tachometerstufe 87 dient zur Erfassung der Geschwindigkeit des Laufbandes und führt ihr Ausgangssignal einer Auswertungseinheit 89 zu. Eine Synchronisations- und Auswertungsstufe 91 der Kraftmessplatte 83 erfasst einerseits orts- und zeitaufgelöst die beim Laufen des Probanden M auftretenden Bodenreaktionskräfte und gibt diese an die Auswertungseinheit 89 weiter und sorgt andererseits über einen Synchronisationssignalgeber 93, der in drahtloser Verbindung 95 zu einem Synchronisationssignalempfänger 97 an einer vom Probanden M getragenen Messsignal-Sendeeinheit 99 steht, für eine Synchronisation der Bodenreaktionskraft-Signale mit den Messsignalen von durch den Probanden getragenen Inertialsensoren 101 (am Oberschenkel) 103 (im Hüftbereich) und 105 (im Bereich der Fußgelenke).The treadmill arrangement 77 includes here next to a treadmill 79 , which has 2 rollers 81a . 81b is running, a force plate 83 , which on their surface a matrix-like, high-resolution force sensor field 85 wearing. A speedometer stage 87 serves to record the speed of the treadmill and guides its output signal to an evaluation unit 89 to. A synchronization and evaluation stage 91 the force plate 83 recorded on the one hand, spatially and temporally resolved occurring during the running of the subject M ground reaction forces and gives them to the evaluation unit 89 on the other hand, via a synchronization signal generator 93 who is in wireless connection 95 to a synchronization signal receiver 97 on a measurement signal transmission unit carried by the subject M 99 stands for a synchronization of the floor reaction force signals with the measurement signals of inertial sensors carried by the subject 101 (on the thigh) 103 (in the hip area) and 105 (in the area of the ankles).

Die Inertialsensoren übermitteln ihre Messsignale über (hier nicht gesondert bezeichnete) Signalleitungen zur Messsignal-Sendeeinheit 99, und diese überträgt die Messsignale per IR-Übertragungsstrecke 107 zu einer stationären Messsignal-Empfangseinheit 109, welche sie nach einer störbefreienden Vorverarbeitung an die Auswertungseinheit 89 weiterleitet. Dort erfolgt eine zusammenfassende Auswertung der zeitabhängig gelieferten Signale der Beschleunigungssensoren 101 bis 105 mit den von der Kraftmessplatte 83 gelieferten Bodenreaktionskräften zur Bewertung der Dynamik des Laufes des Probanden M.The inertial sensors transmit their measuring signals via signal lines (not separately designated here) to the measuring signal transmitting unit 99 , and this transmits the measurement signals via IR transmission path 107 to a stationary measuring signal receiving unit 109 which they send to the evaluation unit after interference-free preprocessing 89 forwards. There, a summary evaluation of the time-dependent supplied signals of the acceleration sensors 101 to 105 with those of the force plate 83 supplied ground reaction forces to evaluate the dynamics of the run of the subject M.

Die hier erläuterten Beispiele sind lediglich als Illustration der Erfindung zu verstehen, und deren Ausführung ist ebenso in vielgestaltigen Abwandlungen möglich.The Examples explained here are for illustration only to understand the invention, and their execution is also possible in many different variations.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 2006010471 [0004] - EP 2006010471 [0004]
  • - DE 102006004514 A1 [0009] DE 102006004514 A1 [0009]
  • - DE 102006008738 A1 [0021] DE 102006008738 A1 [0021]

Claims (26)

Messanordnung zur Untersuchung des Ganges eines Menschen oder Wirbeltieres als Untersuchungsobjekt, umfassend: eine Anatomiesensorik-Komponente mit Positions- und/oder Winkelsensoren zur Erfassung der Relativposition und/oder Relativlage von gang-relevanten Körperabschnitten des Untersuchungsobjektes, eine Inertialsensorik-Komponente zur dynamischen Erfassung von Drehwinkeln und/oder Beschleunigungen/Verzögerungen der gang-relevanten Körperabschnitte des Untersuchungsobjektes und eine eingangsseitig signalmäßig mit der Anatomiesensorik-Komponente und der Inertialsensorik-Komponente verbundene Auswertungs-Komponente, die zur verknüpften Auswertung der Daten zu den Relativpositionen bzw. -lagen und Drehwinkeln und/oder Beschleunigungen/Verzögerungen der gang-relevanten Körperabschnitte ausgebildet ist, wobei mindestens Inertialsensoren der Inertialsensorik-Komponente tragbar ausgeführt und mit Befestigungsmitteln zur lösbaren Anbringung am Untersuchungsobjekt verbunden sind derart, dass dessen Gang hierdurch im wesentlichen nicht beeinflusst wird, und die weiteren Funktionseinheiten der Inertialsensorik-Komponente sowie die Auswertungs-Komponente ebenfalls tragbar ausgebildet und dann leitungsgebunden oder drahtlos mit den Positions- bzw. Winkelsensoren und Inertialsen soren verbunden oder stationär ausgebildet und dann drahtlos mit den Positions- bzw. Winkelsensoren und Inertialsensoren verbunden sind.Measuring arrangement for examining the aisle of a Humans or vertebrates as examination object, comprising: a Anatomy sensor component with position and / or angle sensors for detecting the relative position and / or relative position of gang-relevant body sections of the examination object, an inertial sensor component for dynamic detection of angles of rotation and / or accelerations / decelerations the gang-relevant body sections of the examination object and an input side signal wise with the Anatomy sensor component and the inertial sensor component connected evaluation component linked to Evaluation of the data on the relative positions or positions and angles of rotation and / or accelerations / delays of gear-relevant Body sections is formed, at least Inertialsensoren the inertial sensor component carried portable and with attachment means for releasable attachment to Examined object are such that its gear thereby is essentially not affected, and the other functional units the inertial sensor component and the evaluation component also designed portable and then wired or wireless connected to the position or angle sensors and Inertialsen sensors or stationary and then wirelessly with the position or angle sensors and inertial sensors are connected. Messanordnung nach Anspruch 1, wobei die Anatomiesensorik-Komponente tragbare Positionssensoren und daran angepasste Befestigungsmittel zu deren Befestigung am Untersuchungsobjekt oder Antast-Positionssensoren zur temporären Kontaktierung vorbestimmter anatomischer Punkte am Untersuchungsobjekt aufweist.Measuring arrangement according to claim 1, wherein the anatomy sensor component portable position sensors and fasteners adapted thereto their attachment to the examination object or probing position sensors for temporary contacting of predetermined anatomical Has points on the examination object. Messanordnung nach Anspruch 2, wobei die Anatomiesensorik-Komponente eine mechanische Abtastvorrichtung, insbesondere in Art eines Abtastzirkels, aufweist, auf der mindestens zwei Positionssensoren in vorbestimmter, insbesondere einstellbarer, Lagebeziehung zueinander fixiert sind.Measuring arrangement according to claim 2, wherein the anatomy sensor component a mechanical scanning device, in particular in the form of a scanning compass, has, on the at least two position sensors in a predetermined, in particular adjustable, positional relationship are fixed to each other. Messanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Anatomiesensorik-Komponente eine Längenmesseinrichtung, insbesondere zur Bestimmung der Länge von Beinabschnitten des Untersuchungsobjektes, nämlich des Ober- und Unterschenkels und/oder wahlweise des Fußes oder eines Fußabschnittes, aufweist.Measuring arrangement according to claim 2 or 3, wherein the anatomy sensor component a length measuring device, in particular for determination the length of leg sections of the examination object, namely the upper and lower leg and / or optional of the foot or a foot section. Messanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswertungs-Komponente zur Bestimmung von Bewegungswinkeln und optional Winkelgeschwindigkeiten und Winkelbeschleunigungen von Abschnitten des Beines des Untersuchungsobjektes aus den Signalen der Inertialsensoren ausgebildet ist.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein the evaluation component for determining movement angles and optionally angular velocities and angular accelerations of sections of the leg of the examination object from the signals the inertial sensors is formed. Messanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit an die Inertialsensoren angepassten Befestigungsmitteln zur Anbringung am Fuß, Unterschenkel, Knie und/oder Oberschenkel des Untersuchungsobjektes.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, with fasteners adapted to the inertial sensors for Attachment to the foot, lower leg, knees and / or thighs of the examination object. Messanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Positionssensoren als licht- oder infrarotoptische oder auf Funkwellenbasis oder Ultraschallbasis oder Halleffekt-Basis arbeitende aktive oder passive Sensoren ausgebildet sind.Measuring arrangement according to one of claims 2 to 6, wherein the position sensors as light or infrared optical or on a radio wave basis or ultrasound or Hall effect base working active or passive sensors are formed. Messanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Positionssensoren und/oder die Inertialsensoren zur Erfassung der jeweiligen Messgröße in allen Richtungs- bzw. Winkel-Freiheitsgraden ausgebildet sind.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein the position sensors and / or the inertial sensors for detection the respective measured variable in all directional or Angular degrees of freedom are formed. Messanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der Auswertungs-Komponente ein biomechanisches Modell des Untersuchungsobjektes zur Vorbestimmung von Abtastpunkten der Positionssensoren und zur Simulation einer Körperanatomie aufgrund der Signale der Anatomiesensorik-Komponente implementiert ist.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein in the evaluation component a biomechanical model of the Object of investigation for the predetermination of sampling points of the position sensors and to simulate a body anatomy due to the signals the anatomy sensor component is implemented. Messanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Synchronisations-Komponente zur Synchronisation der Anatomiesensorik-Komponente mit der Inertialsensorik-Komponente, wobei die erste Synchronisations-Komponente eine leitungsgebundene oder drahtlose Synchronisationssignal-Übertragungsstrecke zwischen den Positions- bzw. Winkelsensoren und/oder den Inertialsensoren und der Auswertungs-Komponente umfasst.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized by a first synchronization component for Synchronization of the anatomy sensor component with the inertial sensor component, wherein the first synchronization component is a wireline or wireless synchronization signal transmission link between the position or angle sensors and / or the inertial sensors and the evaluation component. Messanordnung nach Anspruch 10, wobei den Positionssensoren und/oder den Inertialsensoren IR-Sende- oder IR-Empfangselemente und hieran angepasst der Auswertungs-Komponente IR-Empfangs- oder IR-Sendeelemente zur Übertragung der Synchronisationssignale zugeordnet sind.Measuring arrangement according to claim 10, wherein the position sensors and / or the inertial sensors IR transmitting or IR receiving elements and adapted to the evaluation component IR receive or IR transmitting elements for transmitting the synchronization signals assigned. Messanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Kraftmessmittel zur Erfassung von Bodenreaktionskräften beim Gang des Untersuchungsobjektes vorgesehen sind, denen ein Messsignalsender zugeordnet ist, und dass der Auswertungs-Komponente ein entsprechender Signalempfän ger zum Empfang von Kraftmesssignalen zugeordnet ist und sie zur Einbeziehung der ermittelten Bodenreaktionskräfte in die verknüpfte Auswertung zu den Relativpositionen bzw. -lagen und Beschleunigungen/Verzögerungen der gang-relevanten Körperabschnitte ausgebildet ist.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, wherein force measuring means are provided for detecting ground reaction forces in the course of the object under investigation, which is associated with a Meßsignalsender, and that the evaluation component is assigned a corresponding Signalempfän ger for receiving force measurement signals and they include the determination of ground reaction forces in the linked evaluation to the relative positions or positions and acceleration ments / delays of the gang-relevant body sections is formed. Messanordnung nach Anspruch 12, wobei die Kraftmessmittel eine Kraftmessplatte mit einer Matrix-Anordnung von Drucksensoren zur Erfassung der räumlichen Druckverteilung beim Aufsetzen der Füße aufweisen.Measuring arrangement according to claim 12, wherein the force-measuring means a force plate with a matrix arrangement of pressure sensors for recording the spatial pressure distribution during placement of the feet. Messanordnung nach Anspruch 12, wobei die Kraftmessmittel tragbar und daran angepasst sind, vom Untersuchungsobjekt in Schuhen getragen zu werden, und wobei der ihnen zugeordnete Messsignalsender sowie der Signalempfänger an der Auswertungs-Komponente zur drahtlosen Signalübertragung ausgebildet sind.Measuring arrangement according to claim 12, wherein the force-measuring means wearable and adapted to the object of examination in shoes to be worn, and wherein the signal signal transmitter associated therewith and the signal receiver on the evaluation component are designed for wireless signal transmission. Messanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei den Kraftmessmitteln zur Erfassung der Bodenreaktionskräfte eine zweite Synchronisations-Komponente zur Synchronisation ihrer Messsignale mit denen der Anatomiesensorik-Komponente und/oder der Inertialsensorik-Komponente zugeordnet ist, wobei die zweite Synchronisations-Komponente eine leitungsgebundene oder drahtlose Synchronisationssignal-Übertragungsstrecke zwischen den Kraftmessmitteln und der Auswertungs-Komponente oder entweder den Präzisions- bzw. Winkelsensoren oder den Inertialsensoren umfasst.Measuring arrangement according to one of claims 12 to 14, wherein the force measuring means for detecting the ground reaction forces a second synchronization component to synchronize its Measuring signals with those of the anatomy sensor component and / or the Inertialsensorik component is assigned, wherein the second synchronization component a wired or wireless synchronization signal transmission link between the force measuring means and the evaluation component or either the precision or angle sensors or the inertial sensors includes. Verfahren zur Gewinnung biometrischer Daten zur Untersuchung des Ganges eines Menschen oder Wirbeltieres als Untersuchungsobjekt, umfassend: die Erfassung der Relativposition von gang-relevanten Körperabschnitten des Untersuchungsobjektes durch eine Anatomiesensorik-Komponente einer Messanordnung, die Erfassung von Drehwinkeln und/oder Beschleunigungen/Verzögerungen der gang-relevanten Körperabschnitte des Untersuchungsobjektes durch eine Inertialsensorik-Komponente der Messanordnung und eine verknüpfte Auswertung der Daten zu den Relativpositionen und Drehwinkeln bzw. Beschleunigungen/Verzögerungen der gang-relevanten Körperabschnitte aufgrund von Messsignalen der Anatomiesensorik-Komponente und der Inertialsensorik-Komponente, wobei das Untersuchungsobjekt auf einem stationären Untergrund geht und mindestens Positions- bzw. Winkelsensoren der Anatomiesensorik-Komponente und Inertialsensoren der Inertialsensorik-Komponente in einer Weise mit sich trägt, dass sein Gang hierdurch im wesentlichen nicht beeinflusst wird.Method of obtaining biometric data for Examination of the gait of a human or vertebrate as an examination object, full: the detection of the relative position of gear-relevant Body sections of the examination object by a Anatomy sensor component of a measuring arrangement, the capture of angles of rotation and / or accelerations / decelerations the gang-relevant body sections of the examination object by an inertial sensor component of the measuring arrangement and a linked evaluation of the data relative to the relative positions and angles of rotation or accelerations / decelerations of gang-relevant body segments due to measurement signals the anatomy sensor component and the inertial sensor component, in which the object under investigation on a stationary surface goes and at least position or angle sensors of the anatomy sensor component and Inertial sensors of the inertial sensor component in a manner carries with it, that his walk through this essentially is not affected. Verfahren nach Anspruch 16, wobei zur Erfassung der Relativposition und einer Relativlage der gangrelevanten Körperabschnitte dynamisch deren Winkelstellungen und einmalig, insbesondere vorab, relevante Längen- bzw. Abstandswerte erfasst werden.The method of claim 16, wherein for detection the relative position and a relative position of the gang relevant body sections dynamic whose angular positions and unique, especially in advance, relevant Length or distance values are detected. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei im Rahmen der verknüpften Auswertung Bewegungswinkel und optional Winkelgeschwindigkeiten und Winkelbeschleunigungen von Abschnitten des Beines des Untersuchungsobjektes bestimmt werden.A method according to claim 16 or 17, wherein in the frame the linked evaluation motion angle and optional Angular velocities and angular accelerations of sections of the leg of the examination object. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die dynamische Erfassung der Relativposition und wahlweise Relativlage der gang-relevanten Körperabschnitte eine Fernortung unter Nutzung der Signale von als licht- oder infrarotoptische oder auf Funkwellenbasis oder Ultraschallbasis oder Halleffekt-Basis arbeitenden aktiven oder passiven Positionssensoren aufweist.Method according to one of claims 16 to 18, wherein the dynamic detection of the relative position and optionally Relative position of gang-relevant body sections a remote location using the signals of as light or infrared optical or on a radio wave basis or ultrasound or Hall effect base having working active or passive position sensors. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die Erfassung von Längen- bzw. Abstandswerten eine mechanische Abtastung von charakteristischen Punkten am Körper des Untersuchungsobjektes, insbesondere unter Einsatz von als licht- oder infrarotoptische oder auf Funkwellenbasis oder Ultraschallbasis oder Halleffekt-Basis arbeitenden aktiven oder passiven Positionssensoren, einschließt.Method according to one of claims 16 to 19, wherein the detection of length or distance values a mechanical scanning of characteristic points on the body of the examination object, in particular using light or infrared optical or radio wave or ultrasonic based or Hall effect based active or passive position sensors, includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei es eine Vorbestimmung von Abtastpunkten der Positionssensoren und die Auswertung eine Simulation einer Körperanatomie aufgrund der Signale der Anatomiesensorik-Komponente anhand eines biomechanischen Modells des Untersuchungsobjektes aufweist.Method according to one of claims 16 to 20, where there is a predetermination of sampling points of the position sensors and the evaluation a simulation of a body anatomy based on the signals of the anatomy sensor component based on a biomechanical model of the examination object. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die Erfassung der Relativposition durch die Anatomiesensorik-Komponente und die Erfassung von Drehwinkeln und/oder Beschleunigungen/Verzögerungen durch die Inertialsensorik-Komponente mindestens zeitlich überlappend, insbesondere gleichzeitig, durchgeführt werden.Method according to one of claims 16 to 21, wherein the detection of the relative position by the anatomy sensor component and the detection of angles of rotation and / or accelerations / decelerations at least overlapping in time by the inertial sensor component, especially simultaneously. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Synchronisation der Anatomiesensorik-Komponente mit der Inertialsensorik-Komponente, insbesondere durch drahtlose Übermittlung von Synchronisationssignalen zwischen den Positions- bzw. Winkelsensoren und/oder den Inertialsensoren und der Auswertungs-Komponente.A method according to claim 22, characterized by a synchronization of the anatomy sensor component with the inertial sensor component, in particular by wireless transmission of synchronization signals between the position or angle sensors and / or the inertial sensors and the evaluation component. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, wobei eine Erfassung von Bodenreaktionskräften beim Gang des Untersuchungsobjektes vorgesehen ist, und die ermittelten Bodenreaktionskräfte in die verknüpfte Auswertung zu den Relativpositionen bzw. -lagen und Beschleunigungen/Verzögerungen der gang-relevanten Körperabschnitte einbezogen werden.Method according to one of claims 16 to 23, wherein a detection of ground reaction forces in the course of the examination object is provided, and the determined ground reaction forces into the linked evaluation to the relative positions or situations and accelerations / delays of gear-relevant Body sections are included. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Erfassung der Bodenreaktionskräfte mindestens zeitlich überlappend, insbesondere gleichzeitig, mit der Erfassung der Relativposition durch die Anatomiesensorik-Komponente und/oder der Erfassung von Drehwinkeln und/oder Beschleunigungen/Verzögerungen durch die Inertialsensorik-Komponente durchgeführt wird.The method of claim 24, wherein the detection the ground reaction forces at least overlapping in time, especially at the same time, with the detection of the relative position by the anatomy sensor component and / or the detection of angles of rotation and / or accelerations / decelerations performed by the inertial sensor component becomes. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei die Erfassung der Bodenreaktionskräfte eine Erfassung der räumlichen Druck verteilung beim Aufsetzen der Füße mittels einer, insbesondere raumfesten, Matrix-Anordnung von Drucksensoren umfasst.A method according to claim 24 or 25, wherein the detection the ground reaction forces capture the spatial Pressure distribution when placing the feet by means of a, in particular space-fixed, matrix arrangement of pressure sensors includes.
DE102007052806A 2007-11-06 2007-11-06 Measuring arrangement for examining movement of e.g. patient, has inertial sensor component and analysis component with functional units that are connected with position and/or angle sensors and inertial sensor in wireless manner Ceased DE102007052806A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007052806A DE102007052806A1 (en) 2007-11-06 2007-11-06 Measuring arrangement for examining movement of e.g. patient, has inertial sensor component and analysis component with functional units that are connected with position and/or angle sensors and inertial sensor in wireless manner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007052806A DE102007052806A1 (en) 2007-11-06 2007-11-06 Measuring arrangement for examining movement of e.g. patient, has inertial sensor component and analysis component with functional units that are connected with position and/or angle sensors and inertial sensor in wireless manner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007052806A1 true DE102007052806A1 (en) 2009-05-14

Family

ID=40530448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007052806A Ceased DE102007052806A1 (en) 2007-11-06 2007-11-06 Measuring arrangement for examining movement of e.g. patient, has inertial sensor component and analysis component with functional units that are connected with position and/or angle sensors and inertial sensor in wireless manner

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007052806A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2308373A1 (en) * 2009-10-12 2011-04-13 RSSCAN International NV Apparatus and method for analysing the gait of a person
EP2452623A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-16 Zebris Medical GmbH Imaging device for large-scale imaging of a section of the body
DE102010063818A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-21 Offis E.V. Method for automatic acquisition of mobility of patient during predetermined mobility test in clinic, involves evaluating sensor data by evaluating device to obtain mobility parameter related to mobility of person
US10677666B2 (en) 2015-12-09 2020-06-09 Molibso Entwicklungs-Und Vertriebs Gmbh Apparatus for testing skis or snowboards
DE102020005730A1 (en) 2020-09-18 2022-03-24 Mowa Healthcare Ag Sensor-assisted walking aid adjustment system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6834436B2 (en) * 2001-02-23 2004-12-28 Microstrain, Inc. Posture and body movement measuring system
DE102006008738A1 (en) 2005-11-11 2007-05-31 Zebris Medical Gmbh Arrangement and method for recording and evaluating biometric signals
DE102006004514A1 (en) 2006-02-01 2007-08-09 Zebris Medical Gmbh Anatomical measuring points and curvature determining device for analyzing posture and upper surface shape of human body, has two scanning arms, where one of scanning arms is equipped with three-dimensional position sensor
WO2007131542A1 (en) 2006-05-12 2007-11-22 Zebris Medical Gmbh Device and method for analysing movement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6834436B2 (en) * 2001-02-23 2004-12-28 Microstrain, Inc. Posture and body movement measuring system
DE102006008738A1 (en) 2005-11-11 2007-05-31 Zebris Medical Gmbh Arrangement and method for recording and evaluating biometric signals
DE102006004514A1 (en) 2006-02-01 2007-08-09 Zebris Medical Gmbh Anatomical measuring points and curvature determining device for analyzing posture and upper surface shape of human body, has two scanning arms, where one of scanning arms is equipped with three-dimensional position sensor
WO2007131542A1 (en) 2006-05-12 2007-11-22 Zebris Medical Gmbh Device and method for analysing movement

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2308373A1 (en) * 2009-10-12 2011-04-13 RSSCAN International NV Apparatus and method for analysing the gait of a person
EP2452623A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-16 Zebris Medical GmbH Imaging device for large-scale imaging of a section of the body
DE102010063818A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-21 Offis E.V. Method for automatic acquisition of mobility of patient during predetermined mobility test in clinic, involves evaluating sensor data by evaluating device to obtain mobility parameter related to mobility of person
US10677666B2 (en) 2015-12-09 2020-06-09 Molibso Entwicklungs-Und Vertriebs Gmbh Apparatus for testing skis or snowboards
DE102020005730A1 (en) 2020-09-18 2022-03-24 Mowa Healthcare Ag Sensor-assisted walking aid adjustment system
WO2022058974A1 (en) 2020-09-18 2022-03-24 Mowa Healthcare Ag Sensor-based walking aid adjustment system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Carnevale et al. Wearable systems for shoulder kinematics assessment: a systematic review
Bar-On et al. A clinical measurement to quantify spasticity in children with cerebral palsy by integration of multidimensional signals
do Carmo Vilas-Boas et al. Full-body motion assessment: Concurrent validation of two body tracking depth sensors versus a gold standard system during gait
Brennan et al. Quantification of inertial sensor-based 3D joint angle measurement accuracy using an instrumented gimbal
DE102007049323A1 (en) Vertebrate movement analyzing device for use with treadmill, has signal processing stage processing output signals of base sensor for calibrating and correcting signal processing of output signals of pressure/force sensors
DE102008030534A1 (en) Device for determining the stability of a knee joint
DE102008058020A1 (en) Arrangement for training the gear
DE102012209359A1 (en) Arrangement and method for training the gait
DE102006045138A1 (en) Device, sensor, sensor element and method for measuring the spinal column course and changes in the course of the spine
DE102007052806A1 (en) Measuring arrangement for examining movement of e.g. patient, has inertial sensor component and analysis component with functional units that are connected with position and/or angle sensors and inertial sensor in wireless manner
DE102015100795A1 (en) Device for measuring a joint
Staudenmann et al. Redundancy or heterogeneity in the electric activity of the biceps brachii muscle? Added value of PCA-processed multi-channel EMG muscle activation estimates in a parallel-fibered muscle
WO1995031933A1 (en) Measuring arrangement for analysing the human gait
DE102012202990A1 (en) Apparatus and method for measuring and detecting body part and limb mobilities
EP3769728B1 (en) System for determining the orientation of body segments
Zijlstra et al. A body-fixed-sensor based analysis of compensatory trunk movements during unconstrained walking
EP1463448A2 (en) Device and method for determining characteristics of motion of a body
DE102010063818A1 (en) Method for automatic acquisition of mobility of patient during predetermined mobility test in clinic, involves evaluating sensor data by evaluating device to obtain mobility parameter related to mobility of person
EP1266622A1 (en) Device for detecting deformation and/or movement
DE102010017927A1 (en) Arrangement i.e. running training system, for e.g. training, of running practice for e.g. sports medical purpose, has display unit displaying images, where processing of pressure distribution images is synchronized and adapted in region
WO2022058974A1 (en) Sensor-based walking aid adjustment system
WO2012152420A1 (en) Device and method for ascertaining information on the muscle activity in the lower leg region of a human being
DE10305759A1 (en) Measuring device for bio-kinetic and bio-technical parameters for use in medical, work-related and sports medicine preventative and healing applications, comprises sensors, processing electronics and a microcontroller
Harnett et al. Validating an inertial measurement unit for cricket fast bowling: a first step in assessing the feasibility of diagnosing back injury risk in cricket fast bowlers during a tele-sport-and-exercise medicine consultation
Webber et al. Assessment of upper extremity function

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R006 Appeal filed
R008 Case pending at federal patent court
R003 Refusal decision now final
R011 All appeals rejected, refused or otherwise settled