DE102017111236A1

DE102017111236A1 - Verfahren zur Feststellung der Händigkeit

Info

Publication number: DE102017111236A1
Application number: DE102017111236.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2017-11-09
Also published as: EP3629924A2; WO2018215249A2; WO2018215249A3

Abstract

Das Verfahren kann in zwei Ausführungsvarianten umgesetzt werden, wobei im ersten Ausführungsbeispiel bestimmt wird, mit welcher Körperseite eine Person mehr Tastenanschläge auf einem oder mehreren Tastengeräten erzielt. In dem Verfahren werden Tippbewegungen aufgezeichnet, die eine Person mit Fingern, Händen und/oder Füßen durchführt, indem Tasten auf einer Tastatur, zwei Handtastengerät und einem Doppel-Fußtastengerät gedrückt werden. Die Tastenanschläge sollen gemäß vorgegebener Muster in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden. Das Tippen wird mittels eines Computers sowie eines geeigneten Softwareprogrammes erfasst und ausgewertet. Bei der Auswertung werden die gemäß den vorgegebenen Mustern korrekten Tastenanschläge sowie die gemachten Fehler ausgezählt. Zur Bestimmung einer motorisch dominanten Körperseite einer Person werden die Ergebnisse (Anzahl der korrekten Tastenanschläge und Anzahl der fehlerhaften Anschläge) je Körperseite getrennt erfasst, gegenübergestellt sowie statistisch ausgewertet. Im zweiten Ausführungsbeispiel wird ermittelt, ob eine Person sich häufiger mit dem bzw. gegen den Uhrzeigersinn dreht. Von Interesse sind dabei Drehungen, bei denen eine Drehrichtung nicht extern vorgegeben ist, beispielsweise durch einen zurückzulegenden Weg, sondern die Zielerreichung – das Umdrehen – unabhängig von der Drehrichtung möglich ist. In dem Verfahren wird über mehrere Stunden mit einem geeigneten Gerät – beispielsweise einem Mobiltelefon, das einen Drehsensor, einen Beschleunigungssensor und einen GPS-Empfänger enthält, und unter Verwendung der entsprechend programmierten Software, aufgezeichnet, wie sich die Person im Alltag bewegt und welche Drehungen sie dabei durchführt. In mehreren Datenaufbereitungsschritten wird sichergestellt, dass nur Messwerte von Drehbewegungen, bei denen die Person zu Fuß in der horizontalen Ebene unterwegs ist, weiter berücksichtigt werden. In einer Auswertung mit einem Computer und entsprechender Software wird untersucht, ob eine Person bei Drehbewegungen, bei denen sie die Drehrichtung frei wählen kann, da keinem Weg gefolgt wird, sondern das Umdrehen der eigentliche Zweck der Bewegung ist, was insbesondere bei 180-Grad-Drehungen zu vermuten ist, sich häufiger links oder rechts herum dreht. In zwei optionalen Auswertungen kann ermittelt werden, ob eine Person nach dem Stehenbleiben überwiegend mit dem linken oder dem rechten Bein den ersten Schritt macht bzw. mit welchem Bein eine Person mehrheitlich den ersten Schritt auf eine Treppe macht.

Description

1. Verfahren zur Feststellung der Händigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung der Händigkeit durch Bestimmung einer motorisch dominanten Körperseite (Vorzugsseite) sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Allgemein betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen der motorischen Vorzugsseite oder Händigkeit einer Person, wobei eine Messung eines Bewegungsmusters mindestens eines Körperteils der Person durchgeführt wird und basierend darauf die motorische Vorzugsseite oder Händigkeit dieser Person ermittelt wird.
Das Bewegungsmuster sind die tatsächlich durchgeführten Bewegungen der Person, die erfasst und aufgezeichnet werden. Bei der Erfassung und Aufzeichnung von Bewegungsmustern wird die zeitliche und/oder räumliche Reihenfolge der durchgeführten Bewegungen berücksichtigt und ebenfalls erfasst und aufgezeichnet.
Eine im Bewegungsmuster enthaltene Bewegung kann eine Person mit einem Körperteil durchführen. Ein Körperteil kann ein Finger einer Hand, eine Hand, ein Arm, ein Fuß oder ein Bein sein. Es kann aber auch die ganze Person die Bewegung durchführen, beispielsweise durch eine Drehbewegung des Körpers.
Die motorische Vorzugsseite oder Händigkeit der Person kann als eine tatsächliche manifeste Eigenschaft verstanden werden, die unmittelbar gemessen wird. Möglich ist aber auch, die Vorzugsseite oder Händigkeit als Konstrukt (latente Eigenschaft) zu verstehen, das aus Messungen wie dem vorliegenden Testverfahren erschlossen wird.
Eine Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei ein räumliches und/oder zeitliches Bewegungsmuster mindestens eines Körperteils der Person erfasst wird.
Die Erfassung und Aufzeichnung eines Bewegungsmusters kann mit technischen Geräten wie (i) einer Computertastatur und einem Computer, (ii) einem Gerät mit Touchpad und Aufzeichnungsfunktion (Tablet, Mobiltelefon oder Laptop), oder (iii) einem Mobiltelefon mit entsprechenden Sensoren und einer Aufzeichnungsfunktion erfolgen. Die Auswertung kann mit einem Computer und entsprechender Software durchgeführt werden.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei ein Muster oder Wiederholungsmuster für einen Körperteil einer ersten Körperseite und ein Muster oder Wiederholungsmuster für einen Körperteil einer zweiten Körperseite vorgegeben ist oder vorgegeben wird und gemessen und/oder aufgezeichnet wird, wie gut das jeweils vorgegebenes Muster oder Wiederholungsmuster durch Bewegungen dieser Körperteile der Person befolgt wird.
Mit einem Muster oder Wiederholungsmuster wird festgelegt, welche Bewegungen eine Person durchführen soll. Bei einem Muster oder Wiederholungsmuster wird die zeitliche und/oder räumliche Reihenfolge der Bewegungen bestimmt, die von einem oder mehreren Körperteilen durchzuführen sind. Dies können Bewegungen des ganzen Körpers sein, wie Tanzschritte, Körperdrehungen oder das Ablaufen von Wegmarkierungen, aber auch Bewegungen von Körperteilen sein, wie das Tippen mit den Fingern einer Hand auf einer Computertastatur oder das Drücken von Tasten mit den Händen und/oder den Füßen. Ein Muster auf einer Computertastatur kann darin bestehen, dass Buchstaben der Tastatur in vorgegebener Reihenfolge (qwertzui... usw.) einmal mit zu tippen sind. Es kann dabei festgelegt werden, mit welchem Finger (einer oder mehrere) zu tippen ist.
Ein Wiederholungsmuster kann, wie ein Muster, ebenfalls aus einer oder mehreren vorgegebenen Bewegungen des Körpers oder von Körperteilen bestehen, wobei die Bewegungen von der Person in einer bestimmten vorgegebenen Reihenfolge durchzuführen sind. Nach einer Durchführung des Musters ist jedoch das Muster solange in der vorgegebenen Form zu wiederholen, bis beispielsweise eine definierte Zeitdauer beendet ist oder eine gewisse Anzahl von Wiederholungen erreicht ist.
Ein Wiederholungsmuster kann die Tastenkombination s und d (Muster sd) an der Computertastatur sein, wobei dieses Muster nach jeder Durchführung solange zu wiederholen ist, bis das definierte Ende erreicht ist. Das Wiederholungsmuster ist in diesem Fall dadurch bestimmt, dass die Buchstaben s und d abwechselnd für 2 min zu tippen sind.
Ein Muster oder Wiederholungsmuster kann dadurch gekennzeichnet sein, dass vorgegeben wird, gewisse Tasten einer Computertatstatur oder anderer Tastengeräte in einer bestimmten Reihenfolge zu drücken oder Flächen von Touchpads zu berühren. Die Kennzeichnung der Tasten oder Touchpad-Flächen kann mit Buchstaben oder anderen Zeichen, aber auch, insbesondere für Personen die nicht lesen können, durch farbliche Markierungen oder Bilder erfolgen. Die Tastenerkennung durch die Person und die Vorgabe eines Musters oder Wiederholungsmusters orientieren sich an der tatsächlichen Kennzeichnung der Tasten oder Touchpad-Flächen.
Die Vorgabe eines Musters oder Wiederholungsmusters kann schriftlich oder verbal erfolgen. Es kann aber auch an einem Bildschirm über eine Animation oder einen Film instruiert werden, aus welchen Bewegungen das Muster oder Wiederholungsmuster besteht.
Die Bewegungen von Mustern und Wiederholungmustern sind in der Regel mit Körperteilen beider Körperseiten durchzuführen. Dabei können die Bewegungen beider Körperseiten gleichzeitig in einem Durchgang oder hintereinander in zwei Durchgängen durchzuführen sein. In letzterem Fall gehört dann zu jedem Muster oder Wiederholungsmuster einer ersten Körperseite ein Muster oder Wiederholungsmuster für die andere, zweite Körperseite, das vergleichbare Bewegungen mit einer vergleichbaren Reihenfolge vorsieht. Ein zweiter Durchgang ist in der Regel dann nötig, wenn der erste Durchgang hinsichtlich der für die Bewegungen verwendeten Körperteile nicht symmetrisch ist.
Ein Wiederholungsmuster für eine erste Körperseite kann vorsehen, dass die Tasten s und d einer Tastatur mit dem Mittelfinger (Taste s) und dem Zeigefinger (Taste d) der linken Hand abwechselnd zu tippen sind. Ein Wiederholungsmuster für den zweiten Körperteil kann – unabhängig davon, ob beide Wiederholungsmuster gleichzeitig oder in zwei Durchgängen ausgeführt werden – vorsehen, dass Tasten l und k mit dem Mittelfinger (Taste l) und dem Zeigefinger (Taste k) der rechten Hand abwechselnd zu tippen sind.
Das Erfassen und Messen der Bewegungsmuster erfolgt mit einem Computer in Kombination mit einer Tastatur und entsprechenden Tastengeräten oder mit anderen Geräten mit elektronischen Prozessoren, Sensoren und Touchpad-Flächen wie Mobiltelefonen oder Tablets. Die Aufzeichnung der erfassten Bewegungsmuster wird mit internen und externen elektronischen Speichermedien wie Festplatten oder Speicherkarten durchgeführt.
Ein Vergleich der vorgegebenen Muster und Wiederholungsmuster mit den erfassten und aufgezeichneten Bewegungsmustern erfolgt mit einem Computer und/oder mit anderen Geräten mit elektronischen Prozessoren. Ein korrektes Befolgen des Musters und Wiederholungsmusters bedeutet, dass das Bewegungsmuster exakt aus den vorgesehenen Bewegungen, beispielsweise Tastenanschläge, in der vorgegebenen zeitlichen und räumlichen Reihenfolge besteht.
Jede einzelne Bewegung, wie beispielsweise ein falscher Tastenanschlag im Vergleich zum vorgegebenen Wiederholungsmuster, die nicht der Vorgabe entspricht, wird in der Auswertung als falsch erfasst. Eine Gewichtung von solchen Fehlern kann erfolgen.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei eine Messung und/oder Aufzeichnung des Bewegungsmusters von mindestens zwei Körperteilen, zum Beispiel zwei Händen, mindestens zwei Finger und/oder zwei Füße, gleichzeitig erfolgt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Muster oder Wiederholungsmuster, die für beide Körperseiten vorgegeben werden, gleichzeitig in einem Durchgang durchzuführen sind. Das Bewegungsmuster wird dann mit den gleichen Körperteilen beider Körperseiten gleichzeitig erzeugt und mit den entsprechenden Geräten erfasst, aufgezeichnet und hinsichtlich des korrekten Befolgens ausgewertet. Dies kann bedeuten, dass die Tasten s und d mit dem Mittelfinger (Taste s) und dem Zeigefinger (Taste d) der linken Hand für 2 min abwechselnd getippt werden (Wiederholungsmuster sd) und gleichzeitig die Tasten l und k mit dem Mittelfinger (Taste l) und dem Zeigefinger (Taste k) der rechten Hand für 2 min abwechselnd getippt werden (Wiederholungsmuster lk).
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei eine Messung und/oder Aufzeichnung des Bewegungsmusters von mindestens zwei Körperteilen, zum Beispiel zwei Händen, mindestens zwei Finger und/oder zwei Füße, zeitlich versetzt erfolgt.
Die Vorgabe eines Musters oder Wiederholungsmusters kann die Aufzeichnung des Bewegungsmusters der beiden Körperseiten in zwei Durchgängen nacheinander vorsehen. Es wird beispielsweise zuerst mit der linken Hand und danach, in einem zweiten Durchgang, mit der rechten Hand getippt.
Dies kann bedeuten, dass in einem ersten Durchgang die Tasten s und d mit dem Mittelfinger (Taste s) und dem Zeigefinger (Taste d) der linken Hand für 2 min abwechselnd getippt werden (Wiederholungsmuster sd). In einem zweiten Durchgang sind dann die Tasten l und k mit dem Mittelfinger (Taste l) und dem Zeigefinger (Taste k) der rechten Hand für 2 min abwechselnd zu tippen (Wiederholungsmuster lk).
Eine Ausführung mit einer zeitlichen Versetzung der Aufzeichnung des Bewegungsmusters kann aber auch unterschiedliche Körperteile beider Körperseiten betreffen. So kann die Vorgabe eines Wiederholungsmusters vorsehen, dass für einen vorgegebenen Zeitraum mit den Fingern der Hand der ersten Körperseite zu tippen ist und gleichzeitig mit dem Fuß der zweiten Körperseite eine Taste/ein Pedal zu drücken ist. Für den zweiten Durchgang sieht die Vorgabe des Wiederholungsmusters dann vor, dass dann mit den Fingern der Hand der zweiten Körperseite zu tippen ist und mit dem Fuß der ersten Körperseite eine Taste/ein Pedal zu drücken ist.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Bewegungsmuster durch Tastenbetätigungen und/oder Pedalbetätigungen beschrieben und/oder erfasst werden.
Die erfassten und aufgezeichneten Bewegungen des Bewegungsmusters sind Anschläge auf verschiedenen Geräten. Im Einzelnen können diese Bewegungen Fingeranschläge auf einer Computertastatur oder einem Touchpad, Anschläge mit der Hand auf einer Handtaste oder einem Touchpad oder Anschläge mit dem Fuß auf einer Taste bzw. einem Pedal sein.
Die verwendeten Geräte sind entweder mit einem Computer verbunden und die elektronische Erfassung und Aufzeichnung der Anschläge erfolgt automatisch mit dem Computer oder die elektronische Erfassung und Aufzeichnung erfolgt in dem Gerät und die Daten werden zur Auswertung an einen Computer übertragen.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei die erfassten und/oder aufgezeichneten Bewegungsmuster auf Übereinstimmung mit den vorgegebenen Mustern oder Wiederholungsmustern überprüft werden und diejenige Körperseite mit der besseren Übereinstimmung als Vorzugsseite der Person ermittelt wird.
Die Übereinstimmung zwischen einem vorgegebenem Muster oder Wiederholungsmuster und einem aufgezeichneten Bewegungsmuster kann quantitativ ausgewertet werden wenn beispielsweise Tastengeräte verwendet werden. Durch den Vergleich des Bewegungsmusters mit dem Musters oder Wiederholungsmusters kann festgestellt werden, ob ein Tastenanschlag korrekt oder inkorrekt ist. Korrekt ist ein Anschlag, wenn einerseits die richtige Taste gedrückt wird und andererseits der Tastenanschlag auch gemäß der vorgegebenen Reihenfolge der verschiedenen Tasten erfolgt ist. Im Sinne eines Beispiels, bei dem im ersten Durchgang ein Wiederholungsmuster sd mit dem Mittelfinger (Taste s) und dem Zeigefinger (Taste d) der linken Hand und im zweiten Durchgang ein Wiederholungsmuster lk mit dem Mittelfinger (Taste l) und dem Zeigefinger (Taste k) der rechten Hand getippt wird, bedeutet dies, dass im ersten Durchgang jeder Tastendruck auf eine Taste außer den Tasten s und d eine Fehler ist. Jede Abweichung vom Wiederholungsmuster sd ist ebenso ein Fehler. Ein einfaches oder mehrfaches Wiederholen desselben Buchstabens (also Buchstabenfolge ss, dd, sss oder ddd usw.) ist daher fehlerhaft. Die Anzahl der Fehler entspricht in diesem Fall der Anzahl der wiederholten Buchstaben (im Fall des Beispiels sind bei der Eingabe von „ss“ oder „dd“ ein bzw. bei der Eingabe von „sss“ oder „ddd“ zwei Buchstaben fälschlich wiederholt), da der erste Buchstabe jeweils korrekt ist.
Die Auszählung der korrekten oder fehlerhaften Anschläge wird computergestützt und automatisiert durchgeführt, indem das aufgezeichnete Bewegungsmuster unter Heranziehung des vorgegebenen Musters oder Wiederholungsmuster ausgewertet wird.
Das Maß der Übereinstimmung bzw. Nicht-Übereinstimmung von vorgegebenem Muster oder Wiederholungsmuster und aufgezeichneten Bewegungsmuster wird aus der Anzahl der korrekten und der Anzahl der fehlerhaften Anschläge bestimmt, wobei die Fehler (in obigem Beispiel: falsche Taste, einfach oder mehrfach fälschlich wiederholte Tasten) gewichtet werden können. Auf Basis dieser Resultate ist ein Vergleich möglich, ob die Übereinstimmung für die erste oder die zweite Körperseite größer ist. Die Körperseite mit der größeren Übereinstimmung zwischen Bewegungsmuster und vorgegebenem Muster oder Wiederholungsmuster wird als motorische Vorzugsseite der Person angesehen.
Eine weitergehende statistische Auswertung der Übereinstimmung ist beispielsweise möglich, wenn aufgezeichnete Bewegungsmuster von mehreren Personen vorliegen, da dann statistische Verteilungsparameter (Mittelwert, Standardabweichung etc.) für die festgestellten Häufigkeiten (Anzahl der korrekten und der Anzahl der fehlerhaften Anschläge) und für die Differenzen dieser Häufigkeiten zwischen der ersten und der zweiten Körperseite bestimmt werden können. Unter Verwendung der Verteilungsparameter kann wiederum aus statistischen Tests abgeleitet werden, wie groß die statistische Signifikanz für die Feststellung der Vorzugsseite bei einer Person ist.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei basierend auf der Häufigkeit der tatsächlich durchgeführten Bewegungen, insbesondere der Tastenanschläge, der für jede Körperseite getrennt erfassten oder aufgezeichneten und/oder dem Muster oder Wiederholungsmuster folgenden Bewegungsmuster die Vorzugsseite der Person ermittelt wird.
Die Auswertung auf Basis der Häufigkeiten und die Feststellung der Vorzugsseite der Person ist unter 7. beschrieben. Die Auswertung und die Ermittlung der Vorzugsseite erfolgt elektronisch und computergestützt.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei als Bewegungsmuster eine Drehbewegung der Person um die Körper-Längsachse, oder Craniocaudalachse, der Person gemessen und/oder aufgezeichnet wird.
Die Drehbewegung ist als Drehung am Ort zu verstehen. Ein Person hat eine lineare Geschwindigkeit v = 0 und dreht sich am Ort um die Körper-Längsachse, die senkrecht zum Erdboden ausgerichtet ist. Dadurch ändert sich die Ausrichtung der übrigen Körperachsen, also auch der Körper-Tiefenachse, im Vergleich zur Umgebung. Die Körper-Tiefenachse, die bei einer Person von hinten nach vorne ausgerichtet ist, ändert während einer Drehung im Vergleich zur Umwelt permanent ihre Lage und weist nach Beendigung der Drehung in eine andere Richtung als vor Beginn der Drehung, außer die Drehung hat einen Drehwinkel von 360 Grad oder einem Vielfachen von 360 Grad.
Diese Drehbewegung wird mit einem Gerät (beispielsweise einem Mobiltelefon), das mit einem Drehsensor (Gyroskop) ausgestattet ist, gemessen. Es können bei der Messung auch weitere Sensoren (Beschleunigungssensor, GPS-Empfänger) und Funktionen des Gerätes herangezogen werden.
Insbesondere werden auch die Beschleunigung und die Geschwindigkeit gemessen und aufgezeichnet. Die Aufzeichnung der Messwerte des Bewegungsmusters erfolgt in dem Gerät. Mit dem integrierten Prozessor und geeigneter Software können die ermittelten und aufgezeichneten Daten verarbeitet werden.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei als Bewegungsmuster zusätzlich eine Bewegung der Person orthogonal zur Körper-Längsachse, oder Craniocaudalachse, der Person (vulgo: Gehbewegung) und/oder die Geschwindigkeit v der Person gemessen und/oder aufgezeichnet wird.
Die Person befindet sich nicht an einem Ort, sondern bewegt sich auf einer Trajektorie (Bahnkurve) und ändert zugleich die Bewegungsrichtung, wobei die Person sich in aufrechter Position bewegt, die Körper-Längsachse also, mit geringen Schwankungen aufgrund des Gehens, senkrecht zur Erdoberfläche ausgerichtet ist. Die Richtungsänderung ist die Folge einer Beschleunigung orthogonal zur Bewegungsrichtung. Der Bewegungspfad kann daher eine Kreisbahn mit einem konstanten Abstand zu einem Drehpunkt sein. Es kann sich aber auch eine Trajektorie mit sich verändernden Radien ergeben. Gemeinsam ist diesen Bewegungen, dass die Ausrichtung der übrigen Körperachsen, also auch der Körper-Tiefenachse, sich im Vergleich zur Umgebung ändert. Die Körper-Tiefenachse, die bei einer Person von hinten nach vorne ausgerichtet ist, ändert während der Bewegung auf einer solchen Trajektorie im Vergleich zur Umwelt permanent ihre Lage und weist nach Beendigung der Bewegung in eine andere Richtung als vor Beginn der Bewegung, außer es wird ein Drehwinkel von 360 Grad oder einem Vielfachen von 360 Grad auf der Trajektorie zurückgelegt.
Der Mess- und Aufzeichnungsprozess ist identisch mit der zuvor beschriebenen Vorgehensweise. Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei das gemessene und/oder aufgezeichnete Bewegungsmuster in Bewegungsabschnitte unterteilt wird, wobei ein Bewegungsabschnitt eine zusammenhängende Bewegung mit gleicher Drehrichtung ist.
Ein neuer Bewegungsabschnitt beginnt, wenn die Drehrichtung sich ändert oder wenn nach einer Drehung eine Phase der Geradeausbewegung beginnt. Dadurch ergeben sich drei Gruppen von Bewegungsabschnitten, die entweder (i) eine Drehrichtung mit dem Uhrzeigersinn (nach rechts), (ii) eine Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn (nach links), oder (iii) keine Drehrichtung haben. Das aufgezeichnete Bewegungsmuster wird dieser Gruppeneinteilung folgend in eine Vielzahl von Bewegungsabschnitten zerlegt, wobei zwei unmittelbar aufeinander folgende Bewegungsabschnitte unterschiedliche Drehrichtungen haben. Auf Basis der so ermittelten Bewegungsabschnitte wird in der nachfolgenden Auswertung festgestellt, ob eine Person eine bevorzugte Drehrichtung hat.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei nach der Bestimmung des Drehwinkels jedes Bewegungsabschnittes die Bewegungsabschnitte in zwei Klassen eingeteilt werden: a) Drehung am Ort; und b) Drehung entlang einer Trajektorie.
Für jeden Bewegungsabschnitte wird die Dauer des Bewegungsabschnittes bestimmt, indem die Dauer der zugehörigen Zeitintervalle aufsummiert wird. Zusätzlich wird rechnerisch bestimmt, welchen Winkel die Gesamtdrehung abdeckt und wie schnell die Drehung erfolgt ist.
Die Bewegungsabschnitte werden in zwei Klassen unterteilt mit Drehungen die am Ort (Klasse a) stattfinden und Drehungen die entlang einer Trajektorie (Klasse b) durchgeführt werden. Bei Bewegungsabschnitten der Klasse b) kann die Drehung dadurch bedingt sein, dass einem Weg gefolgt wird, beispielsweise in einem Treppenhaus. Bei Drehungen am Ort (Klasse a) kann davon ausgegangen werden, dass die Drehrichtung für die Person zumindest teilweise frei wählbar ist und nicht durch räumliche Vorgaben wie den Verlauf eines Weges oder eine Zielverfolgung eingeschränkt ist.
Zur Unterscheidung dieser beiden Klassen werden beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit, das Schrittmuster und die Drehwinkel der einzelnen Schritte als Kriterien verwendet, um festzustellen, ob die Drehung am Ort oder entlang einer Trajektorie erfolgt ist.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei die den Klassen a) und b) zugeordneten Bewegungsabschnitte auf je zwei Unterklassen aufgeteilt werden: a1) Drehung am Ort mit einem ersten Drehwinkelbereich, zum Beispiel 0–180 Grad; a2) Drehung am Ort mit einem zweiten Drehwinkelbereich, zum Beispiel 180 Grad oder größer; b1) Drehung entlang einer Trajektorie mit einem ersten Drehwinkelbereich, zum Beispiel 0–180 Grad; und b2) Drehung entlang einer Trajektorie mit einem zweiten Drehwinkelbereich, zum Beispiel 180 Grad oder größer.
Der Hintergrund dieser Einteilung ist, dass es bei Drehungen am Ort mit Drehwinkeln bis 180 Grad (Klasse a1) wahrscheinlich ist, dass eine Person, die sich so bewegt, ein örtliches Ziel erreichen will. Wenn beispielsweise ein Gegenstand mit einer 90 Grad Linksdrehung am Ort erreichbar ist, so ist als Alternative eine 270 Grad Rechtsdrehung möglich. Die 90-Grad-Drehung folgt jedoch den örtlichen Gegebenheiten. Eine 270-Grad-Drehung ist hingegen motorisch sehr viel aufwändiger und tritt vermutlich selten auf.
Eine solche Drehung am Ort mit mehr als 180 Grad Drehwinkel gehört zur Klasse a2). Typischer Fall für die Drehung am Ort mit mehr als 180 Grad Drehwinkel ist das Umdrehen nachdem eine Tätigkeit (aus dem Fenster sehen, Hände im Waschbecken waschen, ein Buch aus einem Regal nehmen etc.) an dem Standort durchgeführt wurde, an dem sich die Person aufhält. Das Umdrehen um 180 Grad besteht, bei effizienter Durchführung, aus einem (Rückwärts-)Schritt eines Beines bei eine gleichzeitigen Drehung des Körpers auf dem anderen Bein. Mit dem folgenden Schritt des anderen Beines ist das Umdrehen bereits abgeschlossen. Drehungen am Ort mit noch größeren Drehwinkeln (beispielsweise 270 Grad) gehören auch zur Klasse a2). Solche motorisch ineffiziente Drehungen werden im Sinne dieses Testverfahrens als Ausdruck der motorischen Dominanz angesehen.
Bei Drehungen entlang einer Trajektorie ist ebenfalls bei Bewegungen mit Drehwinkeln bis 180 Grad (Klasse b1) zu vermuten, dass ein örtliches Ziel (beispielsweise eine Tür) angestrebt wird und die Drehung sich aus dem Anstreben dieses Zieles ergibt.
Bei Drehungen mit Drehwinkeln über 180 Grad (Klasse b2) ist es möglich, dass die Drehrichtung nicht durch einen Weg oder ein Zielort vorgegeben ist. So kann eine Person beispielsweise beim Sport oder im Alltag vor der Entscheidung stehen, ein Hindernis zu umgehen. Die Richtung in der ein Kreis oder Kreisbogen zurückgelegt wird, kann dabei je nach örtlicher Gegebenheit frei wählbar sein. Es sind aber auch Situationen vorstellbar, bei denen Drehwinkel deutlich über 180 Grad auf einer Trajektorie zurückgelegt werden und gleichwohl ein Ziel angestrebt wird. Dies ist beispielsweise beim Treppensteigen auf einer Wendeltreppe gegeben, da hier möglicherweise Wege zurückzulegen sind, die Drehungen von über 180 Grad beinhalten.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Vorzugsseite der Person bestimmt wird, indem ermittelt wird, ob es bei den Bewegungsabschnitten, die der Klasse a2) zugeordnet sind, mehr Rechtsdrehbewegungen oder Linksdrehbewegungen gibt.
Auf Basis der Bewegungsabschnitte, die der Klasse a2) zugeordnet werden können, wird ausgewertet, ob die Drehrichtung mit dem Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn häufiger auftritt. Die Drehrichtung, die bei den Bewegungsabschnitten häufiger auftritt, weist auf die motorische Vorzugsseite hin, wobei bei Personen mit einer linken motorischen Vorzugsseite erwartet wird, dass diese mehrheitlich Drehungen gegen den Uhrzeigersinn durchführen.
Eine weitergehende statistische Auswertung ist beispielsweise möglich, wenn aufgezeichnete Bewegungsmuster von mehreren Personen vorliegen, da dann statistische Verteilungsparameter (Mittelwert, Standardabweichung etc.) für die festgestellten Häufigkeiten der Bewegungsabschnitte mit linker bzw. rechter Drehrichtung und für die Differenzen dieser Häufigkeiten bestimmt werden können. Unter Verwendung der Verteilungsparameter kann wiederum aus statistischen Tests abgeleitet werden, wie groß die statistische Signifikanz für die Feststellung der Vorzugsseite bei einer Person ist.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Vorzugsseite der Person bestimmt wird, indem ermittelt wird, ob bei den Bewegungsabschnitten, die der Klasse a2) zugeordnet sind, die Summe der Drehwinkel aller Bewegungsabschnitte mit Rechtsdrehbewegungen oder die Summe der Drehwinkel aller Bewegungsabschnitte mit Linksdrehbewegungen größer ist.
Auf Basis der Bewegungsabschnitte, die der Klasse a2) zugeordnet werden können, werden die Drehwinkel (in Grad oder rad) der Bewegungsabschnitte der beiden Gruppen von Bewegungsabschnitte mit jeweils gleicher Drehrichtung aufsummiert, wobei das Ergebnis im Weiteren als Winkelsumme bezeichnet wird. Die Winkelsummen für die beiden Drehrichtungen werden gegenübergestellt. Falls die Winkelsumme einer Drehrichtung größer ist als die Winkelsumme der anderen Drehrichtung, so weist diese Drehrichtung auf die motorische Vorzugsseite hin.
Eine weitergehende statistische Auswertung ist, bei Vorliegen entsprechender Daten, mit der zuvor beschriebenen Methode möglich.
Wenn mit der Vorgehensweise nach dieser und der vorhergehenden Ausführungsform für die Klasse a2) dieselbe Vorzugsseite ermittelt wird, so kann eine Auswertung für die übrigen Klassen oder Unterklassen unterbleiben. Wenn die Ergebnisse der beiden Vorgehensweisen sich wiedersprechen, bzw. in beiden Fällen kein Ergebnis festgestellt werden kann, da eine gleich hohe Anzahl von Bewegungsabschnitten bzw. eine gleichgroße Winkelsumme für die beiden Gruppen von Bewegungsabschnitten mit jeweils unterschiedlicher Drehrichtung ermittelt wird, so wird eine weitere Auswertung für die übrigen Klassen oder Unterklassen als notwendig angesehen.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei, wenn für die Klasse a2) keine Vorzugsseite nach den beiden vorhergehend beschriebenen Vorgehensweisen bestimmbar ist, zuerst für die Klasse a1) und danach für die Klasse b2) und danach für die Klasse b1) unter Anwendung der Verfahren nach den beiden vorhergehend beschriebenen Vorgehensweisen die Vorzugsseite der Person bestimmt wird.
Eine weitere Auswertung hinsichtlich der Vorzugsseite ist für die Klassen a1), b2) und b1) notwendig, wenn auf Basis der der Klasse a2) zugeordneten Bewegungsabschnitte keine motorische Vorzugsseite bestimmt werden kann. Die beiden Vorgehensweisen zur Ermittlung der Vorzugsseite, die für die Klasse a2) beschrieben sind und dort zur Anwendung kommen, werden auf die Bewegungsabschnitte angewendet, die jeweils der Klasse a1), b2) oder b1) zugeordnet werden. Die Entscheidungsregeln dafür, ob eine motorische Vorzugsseite festgestellt werden kann und welche Körperseite diese Vorzugsseite ist, sind ebenso aus der Vorgehensweise bei der Klasse a2) zu übernehmen. Dies betrifft auch eine weitergehende statistische Auswertung.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei erfasste Messwerte nicht ausgewertet oder berücksichtigt werden, wenn die Geschwindigkeit v der Person größer als eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit, wie zum Beispiel größer als 10 km/h, ist.
Es ist sicherzustellen, dass nur Bewegungen, bei denen die Person zu Fuß unterwegs ist, bei dem Verfahren zur Feststellung der motorischen Vorzugsseite berücksichtigt werden, da nur dabei Körperdrehungen auftreten, die für die weitere Auswertung von Bedeutung sind. Zu diesem Zwecke wird überprüft, ob die gemessene Geschwindigkeit darauf schließen lässt, dass die Person sich zu Fuß bewegt hat. Die Geschwindigkeit, die mutmaßlich nicht zu Fuß überschritten wird, wird mit 10 km/h angenommen.
Falls die getestete Person sich in einem bewegten Verkehrsmittel (Auto, Zug, Achterbahn) aufhält, das sich mit einer Geschwindigkeit über 10 km/h bewegt, können die entsprechenden Bewegungsabschnitte aus der weiteren Analyse ausgeschlossen werden.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Vorzugsseite der Person bestimmt wird, indem für Bewegungsabschnitte, in denen oder vor denen die Person eine Pause gemacht hat und mit beiden Beinen gestanden ist, das Bein, mit dem der erste Schritt nach Beendigung der Pause gemacht wird, und/oder die Abfolge der Schritte mit dem linken und rechten Bein nach der Stehpause ermittelt und aufgezeichnet wird, und aus den Daten abgeleitet wird, mit welchem Bein häufiger der erste Schritt nach Beendigung der Pause gemacht wird.
In einer Situation, in der eine Person auf beiden Beinen steht, weil sie beispielsweise an einer Ampel wartet, auf einer Rolltreppe steht oder anschließend ein Verkehrsmittel verlassen wird, geht die Person anschließend mit einem Bein den ersten Schritt. Unabhängig von der aktuellen Drehrichtung soll dieses Bein in jeder derartigen Situation erhoben werden.
Die Erkennung erfolgt technisch so, dass drei Muster von Bewegungen, die hintereinander in der Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeiten auftreten, gesucht werden. Dies ist (i) das Muster der Schritte, das sich beim Gehen ergibt, (ii) das Muster einer Stehpause, bei der weder eine Drehung, Geschwindigkeit noch Beschleunigung gemessen wird, und (iii) ein Wiederbeginn des Schrittmusters, was in der Kurve der Winkelgeschwindigkeiten erkennbar ist. Das Startbein in dieser Situation wird aus der Drehrichtung des Körpers beim ersten Schritt hergeleitet, da beispielsweise ein Schritt mit dem linken Bein zu einer leichten Drehung des Körpers nach rechts führt.
Die Anzahl, wie oft mit dem linken bzw. dem rechten Bein der erste Schritt nach einer Stehpause gemacht wird, wird aufgezeichnet und ausgezählt. Aufgrund der Häufigkeit eines linken bzw. rechten Startbeines wird bestimmt, ob die getestete Person ein bevorzugtes Startbein – und damit eine motorische Vorzugsseite – hat. Alternativ kann statt dem Startbein auch die Abfolge der Schritte mit dem linken und rechten Bein nach der Stehpause ermittelt und aufgezeichnet werden.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Vorzugsseite der Person bestimmt wird, indem für Bewegungsabschnitte, in denen die Person von einer horizontalen Bewegung (Steigung = 0) zu einer Bewegung mit positiver oder negativer Steigung wechselt, das Bein, mit dem der erste Schritt nach dieser Veränderung der Steigung gemacht wird, und/oder die Abfolge der Schritte mit dem linken und rechten Bein nach dieser Veränderung der Steigung ermittelt und aufgezeichnet wird, und aus den Daten abgeleitet wird, mit welchem Bein häufiger der erste Schritt nach dieser Veränderung der Steigung gemacht wird.
In einer Situation, in der eine Person den ersten Schritt auf eine Treppe, sowohl beim Aufwärts- als auch beim Abwärtsgehen, macht, soll, unabhängig von der aktuellen Drehrichtung, das Bein erhoben werden, mit dem dieser Schritt gemacht wird.
Die Erkennung eines ersten Schrittes auf einer Treppe erfolgt technisch so, dass zwei Muster von Bewegungen, die hintereinander in der Zeitreihe der vertikalen Beschleunigung auftreten, gesucht werden, wobei zugleich aus dem Muster der Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeiten ermittelt wird, dass die Person zu Fuß geht. Die Muster sind (i) das Muster der vertikalen Beschleunigung, das sich beim Gehen in der horizontalen Ebene ergibt, und (ii) das Muster der vertikalen Beschleunigung, das sich ergibt, wenn ein Wechsel von einer Vorwärts-Bewegung in eine Vorwärts-Aufwärts- oder eine Vorwärts-Abwärts-Bewegung erfolgt. Das Startbein in dieser Situation wird, wie oben erläutert, aus der Drehrichtung des Körpers beim ersten Schritt hergeleitet, da beispielsweise ein Schritt mit dem linken Bein zu einer leichten Drehung des Körpers nach rechts führt. Die Auswertung kann getrennt für Aufwärts- und Abwärtsbewegungen erfolgen.
Die Anzahl, wie oft mit dem linken bzw. dem rechten Bein der erste Schritt auf eine Treppe gemacht wird, wird aufgezeichnet und ausgezählt. Aufgrund der Häufigkeit eines linken bzw. rechten Startbeines wird bestimmt, ob die getestete Person beim Treppensteigen ein bevorzugtes Startbein – und damit eine motorische Vorzugsseite – hat. Alternativ kann statt dem Startbein auch die Abfolge der Schritte mit dem linken und rechten Bein beim Steigen auf der Treppe ermittelt und aufgezeichnet werden.
Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Die Mittel zur Durchführung können einzeln oder in Kombination (i) eine Computertastatur, (ii) ein Computer, (iii) ein Handtastengerät, (iv) ein Fußtastengerät/Pedal, (v) ein Mobilgerät mit Touchpad (Mobiltelefon, Tablet, Laptop), und (vi) ein technisches Gerät, zum Beispiel ein Mobiltelefon, mit Drehsensor und/oder Beschleunigungssensor und/oder GPS-Empfänger und gegebenenfalls weiteren Sensoren und Funktionen sein.
Sämtliche Mittel sind elektronische Geräte, die einzeln oder gemeinsam zur Messung, zur Aufzeichnung und zur Speicherung von Daten verwendet werden. Einzelne Geräte beinhalten Prozessoren, die mit geeigneter Software zur Auswertung der ermittelten Daten verwendet werden.
Die Datenübertragung zwischen den Geräten erfolgt mittels üblicher Schnittstellen wie beispielsweise USB-Anschlüsse.
2. Ausführungsbeispiele
Das Verfahren kann in zwei Ausführungsvarianten umgesetzt werden. Im Ausführungsbeispiel 1 wird die Anzahl von korrekten und fehlerhaften Tastenanschlägen, die mit Fingern, Händen und/oder Füßen auf verschiedenen Geräten auszuführen sind, ausgewertet. Im Ausführungsbeispiel 2 wird ausgewertet, ob eine Person eine bevorzugte Drehrichtung hat, und ob insbesondere bei Drehungen, bei denen die Drehrichtung nicht extern durch den Verlauf eines zurückzulegenden Weges vorgegeben ist, eine bevorzugte Drehrichtung vorhanden ist. Zusätzlich kann ermittelt werden, (i) mit welchem Bein eine getestete Person nach dem Stehenbleiben überwiegend den ersten Schritt macht (Startbein) bzw. (ii) mit welchem Bein eine Person mehrheitlich den ersten Schritt auf eine Treppe macht. Beide Ausführungsbeispiele dienen dazu die motorisch dominante Körperseite (Vorzugsseite) zu bestimmen.
3. Zielsetzung und theoretische Begründung für das Testverfahren
Mit dem Testverfahren soll die motorisch dominante Körperseite, und damit auch die motorisch dominante Hand, einer Person festgestellt werden, wobei in diesem Testverfahren keine gelernten und geübten Fertigkeiten wie das Schreiben auszuüben sind. Ziel des Testverfahrens ist es, umgeschulte Linkshänder zu identifizieren. Dies sind Personen, die mit der rechten Hand schreiben und zeichnen sowie andere feinmotorische Tätigkeiten – Zähne putzen, mit der Schere schneiden oder mit dem Löffel essen – rechtshändig ausüben, obwohl sie angeborenerweise linkshändig veranlagt sind.
Üblicherweise werden die umgeschulten Linkshänder zwischen dem Säuglingsalter und dem Start des Schulbesuchs (0 bis 7 Jahre) auf die Verwendung der rechten Hand für feinmotorische Tätigkeiten geschult. Erinnerungen an die Umschulung bzw. die ursprüngliche linkshändige Veranlagung sind teilweise bei solchen Personen vorhanden. Dies ist aber keineswegs bei sämtlichen umgeschulten Linkshändern der Fall. Daher halten sich umgeschulte Linkshänder aufgrund ihrer rechtsseitigen oder gemischten Handpräferenz oftmals für Rechtshänder oder Beidhänder.
Das vorliegende Testverfahren berücksichtigt, dass die Ergebnisse von (i) feinmotorischen Händigkeitstests, die regelmäßig eine Werkzeugverwendung einschließen, und (ii) grobmotorischen Körperbewegungs-Tests voneinander abweichen und letztere Arten von Tests oft einen geringeren Anteil von Menschen mit Dominanz der rechten Körperseite identifizieren als erstere Arten von Tests. Daher wird in dem vorgeschlagenen Testverfahren nicht die Handhabung von Werkzeugen untersucht.
Im Ausführungsbeispiel 1 tippt die getestete Person unmittelbar mit Fingern, Händen und/oder Füßen auf Tasten, wofür keine (fein-)motorische Schulung und Erfahrung notwendig ist. Dies unterscheidet das Testverfahren wesentlich von üblichen Tests mit Punktieraufgaben, bei denen mit einem Stift nacheinander Punkte in einer vorgegebenen Reihenfolge auf einem Blatt Papier anzubringen sind.
Im Ausführungsbeispiel 2 wird erfasst, welche Drehrichtung die getestete Person bevorzugt. Zusätzlich kann erhoben werden, mit welchem Bein überwiegend der erste Schritt nach dem Stehenbleiben gemacht wird bzw. mit welchem Bein mehrheitlich eine Person den ersten Schritt auf eine Treppe macht.
Da bei grobmotorischen Körperbewegungen wie dem Umdrehen oder dem Auswählen des Startbeines keine oder nur eine geringe soziale Kontrolle vorhanden ist, ist eine Umschulung der Drehrichtung und des Startbeines im Unterschied zu feinmotorischen Tätigkeiten mit der Hand – Schreiben, mit der Schere schneiden oder mit dem Löffel essen – nicht zu erwarten.
Die Umdrehrichtung und das Startbein werden erfasst und analysiert, da vermutet wird, dass die zugrundeliegenden motorischen Impulse bei jedem Menschen überwiegend auf der motorisch dominanten Körperseite ausgelöst werden. Im Fall des Startbeins beginnt eine neue Vorwärtsbewegung mit einem Vorwärtsschritt. Beim Treppensteigen wird festgestellt, mit welchem Bein eine Person den ersten Schritt macht, wenn die Bewegungsform sich ändert und komplexer wird, da zur bisherigen Vorwärtsbewegung auch eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung hinzukommt. Im Fall des Umdrehens beginnt eine Bewegung entgegen der bisherigen Bewegungsrichtung bzw. gegen die bisherige Ausrichtung des Körpers mit einem Rückwärtsschritt und wird mit einer anschließenden Drehung des Körpers fortgesetzt. Beispielweise wird erwartet, dass ein Linkshänder, unabhängig davon ob er mit der linken oder der rechten Hand schreibt, sich nach links umdreht, also mit dem linken Bein den Rückwärtsschritt macht, und beim Vorwärtsgehen mit dem linken Bein startet.
4. Ausführungsbeispiel 1
4.1 Kurzbeschreibung
Das Verfahren dient dazu, die motorisch dominante Körperseite einer Person festzustellen, wobei dazu in diesem Ausführungsbeispiel bestimmt wird, mit welcher Körperseite eine getestete Person mehr Tastenanschläge auf einem oder mehreren Tastengeräten erzielt.
In dem Verfahren werden Tippbewegungen aufgezeichnet, die eine Person mit Fingern, Händen und/oder Füßen durchführt, indem Tasten auf einer Tastatur, zwei Handtastengerät (mit je einer Taste) und einem Doppel-Fußtastengerät (mit zwei nebeneinanderliegenden Tasten/Pedalen) gedrückt werden. Die Tastenanschläge sollen gemäß vorgegebener Muster in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden. Das Tippen wird mittels eines Computers sowie eines geeigneten Softwareprogrammes erfasst und ausgewertet. Bei der Auswertung werden die gemäß den vorgegebenen Mustern korrekten Tastenanschläge sowie die gemachten Fehler ausgezählt. Zur Bestimmung einer motorisch dominanten Körperseite einer Person werden die Ergebnisse (Anzahl der korrekten Tastenanschläge und Anzahl der fehlerhaften Anschläge) je Körperseite getrennt erfasst, gegenübergestellt sowie statistisch ausgewertet.
4.2 Erläuterung von nachfolgend verwendeten Begriffen
4.2.1 Test
In dem Test, der aus mehreren Testabschnitten bestehen kann, wird erfasst, wie viele Tastenanschläge eine Person mit den Eingabekörperteilen der linken und rechten Körperseite erzielt und wie viele Fehler dabei gemacht werden. Es wird im Weiteren überprüft, ob ein Unterschied zwischen beiden Körperseiten feststellbar ist.
4.2.2 Testabschnitt
Ein Test kann aus mehreren Testabschnitten bestehen, wobei in jedem Testabschnitt eine unterschiedliche Kombination von Eingabekörperteilen, Eingabegeräten und vorgegebenen Mustern verwendet wird. Ein Testabschnitt besteht aus zwei Teilen, wenn die Testanordnung hinsichtlich der Eingabekörperteile, der Eingabegeräte und/oder der Muster asymmetrisch ist.
Testabschnitte können sich durch unterschiedliche Eingabegeräte und/oder unterschiedliche Muster unterscheiden. In einem Fall unterschiedlicher Eingabegeräte und/oder unterschiedlicher Muster sind die aufgezeichneten Signalfolgen zweier Testabschnitte jedenfalls unterschiedlich.
Bei zwei Testabschnitten mit gleichen Eingabegeräten und gleichem Muster aber unterschiedlichen Eingabekörperteilen sind die aufgezeichneten Signalfolgen nicht zwingend unterschiedlich und können aus sich heraus auch nicht unterschieden werden. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn in einem Testabschnitt mit Mittelfinger und Zeigefinger ein Muster zu tippen ist und im anderen Testabschnitt mit Mittelfinger und Ringfinger dasselbe Muster auf denselben Tasten zu tippen ist. Daher sind die Eingabekörperteile relevante Merkmale anhand derer Testabschnitte voneinander unterschieden werden, obwohl die Signalfolgen dieser Testabschnitte möglicherweise gleich sind.
4.2.3 Eingabegerät
Die mit den Fingern zu drückenden Tasten der Tastatur, die Handtastengeräte und das Doppel-Fußtastengerät sind gemeinsam die Eingabegeräte. Die Handtastengeräte sollen Einzelgeräte sein, damit eine Anordnung von je einem Gerät links und rechts neben der Tastatur möglich ist. Das Fußtastengerät soll in einer Doppelausführung mit je zwei Tasten/Pedalen vorliegen, da ein gleichzeitiges oder abwechselndes Tippen mit beiden Füßen in einem Testabschnitt vorgesehen sein kann.
4.2.4 Eingabekörperteil
Eingabekörperteil ist jeder Körperteil eines Menschen auf beiden Körperseiten der im Test zum Drücken einer Taste herangezogen wird. Dies sind beispielsweise sämtliche Finger einer Hand, die Hand, der Arm und der Fuß. Grundsätzlich wird im Rahmen des Testes erwartet, dass eine Person mit jenem Teil eines Eingabekörperteils eine Taste drückt, mit dem das Drücken am einfachsten und schnellsten gelingt, also mit den Fingerkuppen der Finger, der Handinnenfläche der Hand und der Fußunterseite des Fußes.
4.2.5 Signal
Jeder Tastenanschlag auf einem Eingabegerät löst ein Signal aus, das über eine entsprechende Verbindung (beispielsweise USB-Kabel und USB-Anschluss) an den Computer gesendet wird und dort erfasst und aufgezeichnet wird.
4.2.6 Signalfolge
Die Signale sämtlicher Tastenanschläge werden vom Computer in der zeitlichen Reihenfolge aufgezeichnet, in der sie vom Computer erfasst werden. Diese zeitlich strukturierte Aufzeichnung wird als Signalfolge bezeichnet.
4.2.7 Auswertungssignalfolge
Im Zuge der Auswertung einer Signalfolge wird diese in mehrere Auswertungssignalfolgen zerlegt, wobei in einer ersten Zerlegung die Signale nach den Körperseiten getrennt werden. In einer zweiten Zerlegung werden die Signale verschiedener Muster in unterschiedliche Auswertungssignalfolge übertragen. Die Signale der so erzeugten Auswertungssignalfolgen werden dann hinsichtlich der Anzahl der Anschläge ausgewertet. Diese Zerlegungen sind unabhängig davon durchzuführen, ob ein Testabschnitt eine symmetrische oder asymmetrische Testanordnung hat.
4.2.8 Fehlersignalfolge
Im Zuge der Auswertung der Signalfolgen können Signale erkannt werden, die keinem Eingabekörperteil zugeordnet werden können. Diese Signale werden nicht in Auswertungssignalfolgen übernommen, sondern in Fehlersignalfolgen übertragen. Die Fehlersignalfolgen werden so gekennzeichnet, dass sie dem Auswertungsschritt zugeordnet werden können, in dem sie erzeugt werden.
4.2.9 Testanordnung
Als Testanordnung wird eine Kombination von Eingabekörperteilen, Eingabegeräten und vorgegebenen Mustern bezeichnet.
4.2.10 Muster
Mit einem zu tippenden Muster wird festgelegt, in welcher Reihenfolge die zu testende Person auf die Tasten der Eingabegeräte zu tippen hat. Jedes Muster wird solange wiederholt eingetippt, bis die vorgesehene Testdauer erreicht ist. Beispielsweise kann eine zu testende Person in einem Testabschnitt mit einer asymmetrischen Testanordnung instruiert werden, mit Mittel- und Zeigefinger der linken Hand für 2 min das vorgegebene Muster sd zu wiederholen, indem die Buchstaben s (Mittelfinger) und d (Zeigefinger) abwechselnd auf der Computertastatur getippt werden. Danach wird die Person instruiert, für 2 min mit der rechten Hand das Muster lk (abwechselnd die Buchstaben l [Mittelfinger] und k [Zeigefinger]) auf der Computertastatur zu tippen. Ein Muster kann auch aus dem wiederholten Tastenanschlag auf genau eine Taste bestehen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn nur eine Taste eines Eingabegerätes genutzt wird und auch anderweitig kein Muster vorgegeben ist, zu dem diese Taste gehört. In einer Testanordnung können ein aber auch mehrere Muster gleichzeitig zur Ausführung gelangen.
4.2.11 Musteränderung
Eine Musteränderung ist, ausgehend vom Beispiel in der Begriffserläuterung „Muster“, die Veränderung der Tastenfolge auf ein Muster ssd, wobei s mit dem Mittelfinger und d mit dem Zeigefinger der linken Hand zu tippen ist. Das geänderte Muster für die rechte Hand ist dann llk, wobei l mit dem Mittelfinger und k mit dem Zeigefinger der rechten Hand zu tippen ist. Mit dem Mittelfinger sind jeweils zwei Anschläge hintereinander zu tippen, bevor einmal mit dem Zeigefinger zu tippen ist.
4.2.12 Symmetrische Testanordnung
Eine symmetrische Testanordnung in einem Testabschnitt liegt vor, wenn mit den in einem Testabschnitt verwendeten Eingabekörperteilen beider Körperseiten gleichzeitig zu tippen ist, wobei die Eingabegeräte für beide Körperseiten gleich sind und die Muster für beide Körperseiten eine gleiche Struktur aufweisen (ein Unterschied besteht nur hinsichtlich der tatsächlichen Tastenbelegung). Beispielsweise können bei einer symmetrischen Testanordnung mit Mittel- und Zeigefinger beider Hände gleichzeitig zwei Muster getippt werden, wobei die linke Hand abwechselnd mit Mittel- und Zeigefinger die Tasten s und d tippt (Muster sd) und die rechte Hand abwechselnd mit Mittel- und Zeigefinger die Tasten l und k (Muster lk) tippt.
4.2.13 Asymmetrische Testanordnung
Eine asymmetrische Testanordnung in einem Testabschnitt liegt vor, wenn keine symmetrische Testanordnung gewählt wird, also nicht mit sämtlichen in einem Testabschnitt verwendeten Eingabekörperteile beider Körperseiten gleichzeitig getippt wird.
Die ist der Fall, wenn im ersten Teil eines Testabschnittes mit den Eingabekörperteilen einer Körperseite (beispielsweise Mittel- und Zeigefinger der linken Hand) ein Muster getippt wird und danach im zweiten Teil bei gleicher Testdauer mit den Eingabekörperteilen der anderen Körperseite (Mittel- und Zeigefinger der rechten Hand) ein äquivalentes Muster getippt wird.
Eine asymmetrische Testanordnung liegt auch vor, wenn im ersten Teil des Testabschnittes mit den Fingern einer Hand auf der Tastatur und gleichzeitig mit dem Fuß derselben Körperseite auf der entsprechenden Taste des Doppel-Fußtastengerätes getippt wird und im zweiten Teil dies spiegelverkehrt mit den Fingern und dem Fuß der anderen Körperseite bei äquivalenter Tastenbelegungen und äquivalentem Muster wiederholt wird.
Ein asymmetrische Testanordnung liegt aber auch vor, wenn beispielsweise mit bestimmten Fingern einer Hand auf der Tastatur und gleichzeitig mit der anderen Hand auf der Taste des zugeordneten Handtastengerätes getippt wird, da auch hier ein zweiter Teil des Testabschnittes mit spiegelverkehrter Anordnung der Eingabegeräte (erste Hand tippt auf Handtastengerät, die gleichen Finger der zweiten Hand tippen auf Tastatur) durchzuführen ist, da andernfalls die Signalfolge unvollständig ist und nicht sinnvoll ausgewertet werden kann.
4.3 Testverfahren zur Erkennung einer motorisch dominanten Körperseite mittels Aufzeichnung und Auswertung von Tastenanschlägen
Das Testverfahren dient dazu, zu ermitteln, ob eine Person mit den Fingern, der Hand und/oder dem Fuß einer Körperseite mehr Tastenanschläge an den Eingabegeräten in einer vorgegebenen Zeit erreicht, als mit den Eingabekörperteilen der anderen Körperseite. Zusätzlich wird die Anzahl der gemachten Fehler festgestellt.
Im Rahmen des Verfahrens wird eine Person instruiert, mit einer Hand oder beiden Händen und/oder mit einem oder mehreren Finger einer Hand oder beider Hände und/oder mit einem Fuß oder beiden Füßen die jeweils zugeordneten Eingabegeräte zu bedienen und in einem definierten Zeitraum möglichst viele Tastenanschläge auf den Eingabegeräten zu erzielen, wobei entweder die Anschläge einem vorgegebenem Muster folgen sollen oder kein Muster vorgegeben wird.
Der Test kann aus mehreren Testabschnitten bestehen, wobei die Testanordnung jedes Testabschnittes symmetrisch oder asymmetrisch sein kann. Ein vorgegebenes Muster kann auf einem Eingabegerät aber auch auf mehreren Eingabegeräten zu tippen sein.
Die Signale sämtlicher Tastenanschläge eines Testabschnittes werden in der vom Computer erfassten zeitlichen Reihenfolge als Signalfolge aufgezeichnet.
Auf Basis der aufgezeichneten Signalfolge erfolgt eine computergestützte Auswertung für jeden Testabschnitt wobei eine Signalfolge in Auswertungssignalfolgen zerlegt wird. Das erste Kriterium für die Zerlegung ist dabei die Körperseite der Eingabekörperteile. Diese Zerlegung der Signalfolge hat insbesondere dann eine Wirkung, wenn in einem Testabschnitt mit den Fingern beider Hände gleichzeitig getippt wird, da die Signale, die mit den Fingern der beiden Hände erzeugt werden, nach den beiden Körperseiten auseinandersortiert werden.
Ein weiteres Kriterium für die Zerlegung sind unterschiedliche Muster in einem Testabschnitt. Dies ist beispielsweise gegeben, wenn mit den Fingern einer Hand auf der Tastatur ein Muster und gleichzeitig mit dem Fuß derselben Körperseite auf der entsprechenden Taste des Doppel-Fußtastengerätes ein anderes Muster getippt wird.
Die so getrennten Auswertungssignalfolgen werden dahingehend ausgewertet, dass die Gesamtzahl der Signale und – soweit ein Muster vorgegeben wird – die Anzahl der korrekten Eingaben sowie der fehlerhaften Eingaben ausgezählt werden.
Auf Basis der Ergebnisse der Auswertung der Signalfolgen kann, bei verbleibender statistischer Unsicherheit, entschieden werden, ob eine Person in einem Testabschnitt eher eine links- oder rechtsseitige motorische Dominanz aufweist. Des Weiteren kann beurteilt werden, ob einzelne Testabschnitte mehr oder weniger geeignet sind, zur Erkennung der motorischen dominanten Körperseite beizutragen.
4.4 Bekannte Vorrichtungen und Verfahren
4.4.1 Handzählgeräte
Handzählgeräte sind seit langem bekannt und werden für Besucherzählungen, Verkehrszählungen, Lagerinventuren etc. eingesetzt. Typischerweise kann auf solchen Geräten mit einem Daumendruck ein bestehender Zählerstand um den Wert „Eins“ erhöht werden. Zusätzlich ist eine Rückstellung des Zählerstandes auf den Startwert „Null“ möglich.
Eine Anwendung eines Handzählgerätes im Rahmen eines Tests zur Feststellung und Messung der Handpräferenz ist der Tapping-Test (Bishop et al., 1996, The measurement of hand preference: A validation study comparing three groups of right-handers. British Journal of Psychology, 87, 269–285). Die Versuchsteilnehmer dieses Tests wurden instruiert, für die Dauer von jeweils 20 s ein Handzählgerät erst mit dem einen und danach dem anderen Daumen möglichst oft zu drücken. Die Anzahl der Tastenanschläge wurde, für die linke und rechte Hand getrennt, für drei zuvor gebildete Teilgruppen ausgewertet.
4.4.2 Punktieraufgaben
In mehreren Tests zur Feststellung der Handdominanz wurden Punktiertests durchgeführt (Steingrüber, 1971, Hand-Dominanz-Test, Hogrefe-Verlag; Tapley und Bryden, 1985, A group test for the assessment of performance between the hands. Neuropsychologia, 23, 215–221). Bei derartigen Tests sollen die Versuchspersonen mit einem Schreibwerkzeug auf einem vorbereiteten Papierbogen in begrenzter Zeit möglichst viele Punkte anbringen, wobei definiert ist, wo diese Punkte zu setzten sind und in welcher Reihenfolge dies zu geschehen hat. Auf den Papierbögen sind Kästchen oder Kreise, in deren Mitte ein Punkt zu setzen ist, in Zeilen oder anderen geometrischen Strukturen angeordnet. Nach dem Setzen eines Punktes ist in das benachbarte Kästchen bzw. den nachfolgenden Kreis der nächste Punkt zu setzen. Die Anzahl der mit jeder der beiden Hände gemachten Punkte wurde bei Tapley und Bryden (1985) für die gesamte Versuchsgruppe aber auch für Teilgruppen (Männer, Frauen, Altersgruppen, Links- und Rechtshänder) erhoben und ausgewertet.
4.5 Verwendete Geräte
Als Eingabegeräte werden eine Tastatur, zwei Handtastengeräte und ein Doppel-Fußtastengerät verwendet. Die Tastatur kann eine QWERTZ/QWERTY-Computertastatur sein. Als Aufzeichnungsgerät wird ein Computer mit interner Uhr verwendet. Die Geräte werden an den Computer angeschlossen. Typischerweise ist die Schnittstelle bei den momentan gängigen Geräten ein USB-Anschluss.
Anstatt der Tastatur und/oder den weiteren Tastengeräten können auch ein oder mehrere Geräte mit Touchpad (Tablet, Mobiltelefon oder Laptop) verwendet werden.
Es können auch spezielle Eingabegeräte zur Anwendung kommen, die beispielsweise für die Finger und Hände ergonomisch angepasst sind. Die Tastenanzahl solcher Eingabegeräte kann geringer sein als die Tastenanzahl einer Computertastatur. Jedenfalls sollte eine solche Tastatur so aufgebaut sein, dass einerseits der Abstand zwischen den Tasten groß genug ist und ein Finger nicht unbeabsichtigt mehrere Tasten gleichzeitig drückt, und andererseits der Abstand zwischen den Tasten klein genug ist, damit mit einem Finger hintereinander zwei benachbarte Tasten erreicht werden können.
Die Hand- und Fußtastengeräte sollen insgesamt zwei Handtasten und zwei Fußtasten (zwei Pedale) haben, da in einem Testverfahren vorgesehen sein kann, dass beide Hände und/oder beide Füße gleichzeitig auf je eine Taste tippen sollen. Die Tasten jedes der beiden Tastengeräte sollen so groß sein, dass jede Hand bzw. jeder Fuß auf der zugeordneten Taste genug Platz findet. Die Fußtasten sollen dabei so viel Abstand voneinander haben, dass sich die Füße nicht beim gleichzeitigen Tippen stören.
In 1 wird die Anordnung der verwendeten Geräte dargestellt. Dies sind ein Computer (1) mit Monitor (2), eine handelsübliche Computertastatur (3), das linke (4) und rechte Handtastengerät (5) und das Doppel-Fußtastengerät (6). Alle Geräte sind durch Kabelverbindungen an den Computer angeschlossen.
Die mit jedem Eingabeberät erzeugten Signale müssen eindeutig einer Taste zugeordnet sein, so dass selbst bei Fehleingaben klar ist, auf welchem Eingabegerät ein Tippen stattgefunden hat. Den Hand- und Fußtasten werden daher Sonderzeichen zugeordnet, die auf der Tastatur nur durch das Drücken mehrerer Tasten erreichbar sind.
Ein eventuelles Verrutschen von Fingern auf eine falsche Taste kann durch diese Zuordnung festgestellt werden. Möglicherweise kann jedoch nicht zweifelsfrei festgestellt werden, welcher Finger verrutscht ist. Im Sinne des obigen Beispiels (linker Mittel- und Zeigefinger tippen abwechselnd s und d) kann die Eingabe des Signals e nicht klar zugeordnet werden, da jeder der beiden Finger verrutscht sein kann. Bei der Eingabe von a oder f ist aufgrund der Anordnung der Tasten jedoch wesentlich eindeutiger, welcher Finger mutmaßlich verrutscht ist.
Bei speziellen Eingabegeräten, insbesondere als Ersatz für die Computertastatur, kann bei der Tastenanordnung und Tastenbelegung darauf geachtet werden, dass stets zugeordnet werden kann, mit welchem Eingabekörperteil eine Taste gedrückt wird, und das zuvor geschilderte Problem somit nicht auftreten kann.
Den Hand- und Fußtastengeräten werden Sonderzeichen zugeordnet, die nicht direkt auf der Tastatur erreichbar sind, sondern nur mit Umschaltkombinationen zugänglich sind, wie beispielsweise die Buchstaben Â, Ê, Î und Ô, die jeweils mit diakritischen Zeichen versehen sind. Damit kann ausgeschlossen werden, dass diese Signale aus Fehleingaben mittels der Finger herrühren.
4.6 Testdurchführung
Ein Test mit einer Person kann aus verschiedenen Testabschnitten bestehen, wobei in den einzelnen Testabschnitten die Testanordnungen dahingehend voneinander abweichen, als unterschiedliche Kombinationen von Eingabegeräten und Eingabekörperteilen und (möglicherweise) vorgegebenen Mustern zur Anwendung kommen.
In 2 sind die verschiedenen Schritte der Testdurchführung für zwei Testabschnitte (2 und 10 in 2) beispielshaft dargestellt. Der Schritt 9 „Auswertung der Signalfolge“ wird nachfolgend in einem eigenen Abschnitt detaillierter beschrieben (vgl. 6).
Die getestete Person wird vor Testbeginn instruiert, die Eingabegeräte auf einem Tisch bzw. das Doppel-Fußtastengerät unter einem Tisch so zu platzieren, dass die Geräte im Sitzen gut erreichbar sind und die Tasten der Geräte mit sämtlichen Eingabekörperteilen einfach und schnell gedrückt werden können (1 in 2).
Die Person wird in einem Testabschnitt instruiert, mit festgelegten Eingabekörperteilen (eine Hand oder beide Hände, und/oder ein oder mehrere Finger einer Hand oder beider Hände und/oder ein Fuß oder beide Füße) die jeweils konkret zugeordneten Tasten zu drücken und in einem definierten Zeitraum möglichst viele Anschläge auf den Eingabegeräten zu erzielen, wobei entweder die Anschläge einem vorgegebenem Muster folgen sollen oder kein Muster vorgegeben wird (3 bis 5 in 2). Eine gleichzeitige Verwendung von mehreren Eingabegeräten kann an praktische Grenzen stoßen, insbesondere bei der Verwendung eines Handtastengerätes mit einer Hand und gleichzeitigem Tippen mit den Fingern dieser Hand auf der Tastatur.
Ein Testabschnitt besteht aus zwei Teilen, wenn die Testanordnung asymmetrisch ist (6 in 2), da beispielsweise nur mit Mittel- und Zeigefinger einer Hand getippt wird. Die Testanordnung ist dann auch in der spiegelverkehrten Variante (Mittel- und Zeigefinger der anderen Hand) durchzuführen. Erst dann ist ein Testabschnitt vollständig durchgeführt und der nächste Testabschnitt folgt (10 in 2).
Die Dauer jedes Testabschnittes (7 in 2) wird so gewählt, dass ein gewisses Maß an Ermüdung bei den getesteten Personen eintritt, wodurch die Tippfrequenz geringer wird und die Fehleranzahl möglicherweise zunimmt, was typischerweise nach ungefähr 1 min eintritt. Daher wird für einen Testabschnitt eine Testdauer von 2 oder 3 min vorgesehen. Bei asymmetrischen Testanordnungen wird jeder der beiden Teile des Testabschnittes mit 2 oder 3 min veranschlagt. Die Aufzeichnung (8 in 2) wird automatisch durchgeführt (vgl. nachfolgende Beschreibung).
4.7 Beispiele für Testanordnungen
4.7.1 Beispiel 1
Eine asymmetrische Testanordnung kann vorsehen, dass für einen vorgegebenen Testzeitraum Mittel- und Zeigefinger einer Hand abwechselnd je eine Tastaturtaste drücken sollen. Der linke Mittel- und Zeigefinger drücken für 2 min abwechselnd die Tasten s und d (Muster sd). Danach drücken der rechte Mittel- und Zeigefinger abwechselnd die Tasten l und k (Muster lk) für die Dauer von 2 min.
In einer anderen Testanordnung kann das gleiche Muster (sd bzw. lk) auch ausschließlich vom jeweiligen Zeigefinger getippt werden, indem der Finger von einer zur nächsten Taste wechselt. Aus den aufgezeichneten Signalfolgen ist dies jedoch nicht ersichtlich, da bei korrektem Tippen des Musters die Signalfolgen der beiden Testanordnungen nicht unterscheidbar sind. Daher ist für jeden Testabschnitt festzuhalten, mit welchen Eingabekörperteilen eine Signalfolge erzeugt wird.
4.7.2 Beispiel 2
Eine symmetrische Testanordnung kann darin bestehen, dass für einen vorgegebenen Testzeitraum mit Mittel- und Zeigefinger einer Hand abwechselnd je eine Taste einer Computertastatur gedrückt wird und zugleich mit Mittelund Zeigefinger der anderen Hand abwechselnd zwei weitere Tastaturtasten gedrückt werden. Beispielsweise werden mit linkem Mittel- und Zeigefinger abwechselnd die Tasten s und d und zugleich und unabhängig mit rechtem Mittel- und Zeigefinger abwechselnd die Tasten l und k für die Dauer von 2 min gedrückt.
Ein vorgegebenes Muster sdlk (bei gleicher Zuordnung von Fingern und Tasten wie im obigen Beispiel) ist jedoch eine andere Testanordnung wie die des obigen Beispiels, da dort die linke und die rechte Hand unabhängig voneinander tippen. Denn das oben vorgegebene Muster sd bzw. lk legt nur fest, wie die Tastenabfolge für die Finger jeweils einer Hand ist. Für das Muster sd ist es unerheblich, ob in der Signalfolge zwischen s und d bzw. d und s weitere Buchstaben stehen, soweit die wiederkehrende Abfolge von s und d korrekt ist. Für das gleichzeitig getippte Muster lk gilt dies ebenso. Welcher Buchstabe unmittelbar nach einem s in der Signalfolge kommt, ist in obigem Beispiel insofern beliebig, als es ein d ein l oder ein k sein kann. Im Muster sdlk ist dies hingegen nicht so, da bei korrektem Muster ein d folgen muss. Die Signalfolgen der beiden Testanordnungen werden daher bei korrektem Tippen des jeweiligen Musters unterschiedlich sein.
4.7.3 Beispiel 3
Eine andere asymmetrische Testanordnung kann vorsehen, dass für einen vorgegebenen Testzeitraum mit Mittelund Zeigefinger einer Hand abwechselnd je eine Tastaturtaste gedrückt wird und zugleich mit dem Fuß derselben Körperseite eine Fußtaste zu drücken ist. Für die Dauer von 2 min wird mit dem linken Mittel- und Zeigefinger abwechselnd die Tasten s und d und mit dem linken Fuß die linke Taste des Doppel-Fußtastengerätes (zugeordnetes Signal ist der Buchstabe Â) gedrückt. Danach werden, ebenfalls für die Dauer von 2 min, mit dem rechten Mittel- und Zeigefinger abwechselnd die Tasten l und k und mit dem rechten Fuß gleichzeitig die rechte Fußtaste (zugeordnetes Signal ist der Buchstabe Ê) gedrückt. Die Tastenanschläge der beiden Finger und des Fußes sollen kein gemeinsames Muster ergeben, sondern es sollen mit dem Fuß so viele Anschläge als möglich erzielt werden unabhängig von dem Tippen der Finger, mit denen ein Muster zu tippen ist.
Ein für die linke Körperseite vorgegebenes Muster sdÂ (bei gleicher Zuordnung von Fingern und Tasten wie im obigen Beispiel) stellt eine andere Testanordnung dar, als die im vorherigen Beispiel beschriebene Testanordnung, da der Tastenanschlag des Fußes bei der Reihenfolge sdÂ im Verhältnis zu den Tastenanschlägen der Finger nicht gleichzeitig und unabhängig ist, sondern jeweils nach dem Tastenanschlag des linken Zeigefingers (Taste d) zu erfolgen hat. Die Signalfolgen der beiden Testanordnungen werden daher bei korrektem Tippen des jeweiligen Musters unterschiedlich sein. Dies gilt ebenso für die rechte Körperseite.
4.8 Aufzeichnung der Tippbewegungen
Sämtliche Tastenanschläge auf den Eingabegeräten werden in der Reihenfolge erfasst, in der die durch den Tastenanschlag erzeugten Signale im Computer ankommen. Diese Signalfolge wird mithilfe eines geeigneten Softwareprogramms aufgezeichnet.
Die Aufzeichnung der Signale erfolgt ab dem Startsignal automatisch für die vorgegebene Dauer des Testteils (8 in 2). Bei Ende der Testdauer wird die Aufzeichnung der Signalfolge automatisch beendet. Mittels der internen Uhr des Computers werden jedoch zusätzliche Zeitsignale in der Signalfolge gesetzt, wodurch eine Auswertung nicht nur für die gesamte Testdauer eines Testabschnittes möglich ist, sondern auch für einzelne Zeitintervalle. Dadurch können die Ergebnisse der einzelnen Intervalle verglichen werden und Veränderungen im Verlauf eines Testabschnittes erkannt werden. Die Dauer der Zeitintervalle ist beliebig wählbar. Bei einer Gesamtdauer eines Testabschnittes von 2 oder 3 min bieten sich Intervalle von 10, 20 oder 30 s an. Das Zeitsignal wird unter Verwendung der internen Uhr des Computers durch ein geeignetes Programm erzeugt. Das letzte Zeitsignal am Ende der Testdauer ist zugleich das Endsignal der Signalfolge.
Um eine Fehlinterpretation der Zeitsignale zu verhindern, müssen diese wiederum durch entsprechende Sonderzeichen, die nicht durch bloßes Vertippen ausgelöst werden können, in der Signalfolge angezeigt werden. Beispielsweise kann dies die Zeichenfolge [X] sein.
Für die drei schon erläuterten Beispiele mit unterschiedlichen Testanordnungen werden die Rahmenbedingungen der Aufzeichnung der Signalfolgen nachfolgend kurz beschrieben. Die aufgezeichneten Signalfolgen der drei Testabschnitte sind in den 3 bis 5 abgebildet.
Um die Anschaulichkeit zu erhöhen, wird in den Signalfolgen ein Zeilenumbruch nach dem Zeitsignal eingefügt. In der nachfolgend beschriebenen Auswertung ist dieser Umbruch ohne Bedeutung, da das Umbruchsignal nicht beachtet und ausgezählt wird.
4.8.1 Signalfolge Beispiel 1
3 enthält eine aufgezeichnete Signalfolge des in Beispiel 1 beschriebenen Testabschnittes. Die Person hat in einer asymmetrischen Testanordnung für 2 min das Muster sd mit der linken Hand (Mittel- und Zeigefinger) getippt. Danach hat die Person für 2 min das Muster lk mit der rechten Hand getippt. Das Zeitsignal [X] wird jeweils nach 30 s gesetzt.
4.8.2 Signalfolge Beispiel 2
4 enthält die aufgezeichnete Signalfolge des in Beispiel 2 erläuterten Testabschnittes, in dem eine Person in einer symmetrischen Testanordnung für 2 min mit beiden Händen gleichzeitig und unabhängig getippt hat. Die linke Hand hat das Muster sd (Mittel- und Zeigefinger), die rechte Hand das Muster lk (Mittel- und Zeigefinger) getippt. Aufgrund des gleichzeitigen Tippens mit den Fingern beider Hände treten die Buchstaben s, d, l und k in der Signalfolge vermeintlich gemischt auf. Das Zeitsignal [X] wird jeweils nach 30 s gesetzt.
4.8.3 Signalfolge Beispiel 3
5 zeigt eine aufgezeichnete Signalfolge einer asymmetrischen Testanordnung wie in Beispiel 3 beschrieben. Mit der linken Hand hat eine Person für 2 min im ersten Teil des Testabschnittes auf der Tastatur das Muster sd (Mittel- und Zeigefinger) getippt sowie gleichzeitig und unabhängig mit dem linken Fuß die linke Fußtaste betätigt, wobei für den Fuß der Buchstabe Â aufgezeichnet wird. Im zweiten Teil des Testabschnitts hat die Person ebenfalls für 2 min mit der rechten Hand das Muster lk (Mittel- und Zeigefinger) getippt. Für den rechten Fuß ist der rechten Fußtaste der Buchstabe Ê zugeordnet. Auch auf diese Tasten hat die Person gleichzeitig getippt. Aufgrund des gleichzeitigen Tippens sind die Buchstaben s, d und Â bzw. l, k und Ê in der Signalfolge gemischt. Das Zeitsignal [X] wird jeweils nach 30 s gesetzt.
4.9 Auswertung der Signalfolge eines Testabschnittes
Die Auswertung der aufgezeichneten Signalfolge eines Testabschnittes erfolgt gemäß dem nachfolgend beschriebenen Auswertungsalgorithmus, der in einem geeigneten Softwareprogramm umgesetzt wird. Der gesamte Auswertungsprozess ist in 6 dargestellt, wobei Wiederholungen von Auswertungsschritten und Ergebnissen weggelassen werden, da dies der Übersichtlichkeit dient. Die Auswertung erfolgt für jeden Testabschnitt getrennt, wobei je Testabschnitt eine ursprünglich aufgezeichnete Signalfolge vorliegt. Bei einem Testabschnitt mit symmetrischer Testanordnung besteht die Signalfolge aus einem Teil. Bei einer asymmetrischen Testanordnung enthält die Signalfolge zwei Teile, da auch der Testabschnitt aus zwei Teilen besteht. Eine Zerlegung von Signalfolgen ist sowohl bei symmetrischen als auch asymmetrischen Testanordnungen durchzuführen.
Der erste Auswertungsschritt ist eine Zerlegung der Signalfolge nach den Körperseiten der Eingabekörperteile. In der Zerlegung gemäß dem zweiten Auswertungsschritt werden verschiedene Muster voneinander getrennt, wobei der Auswertungsschritt nur wirksam ist, wenn mehr als ein Muster in einer Signalfolge vorhanden ist. Im dritten Auswertungsschritt wird in jeder Auswertungssignalfolge eine Auszählung der durch Tastenanschläge erzeugten Signale durchgeführt. Wenn Signale in eine Auswertungssignalfolge übernommen werden, bleibt die zeitliche Reihenfolge der übernommenen Signale stets so erhalten, wie sie in der aufgezeichneten Signalfolge vorhanden ist.
Die Zeitsignale werden im dritten Auswertungsschritt nicht in die Auszählung der Signale einbezogen. Sie werden jedoch getreu der Reihenfolge der Signale in jede Auswertungssignalfolge übernommen und stellen sicher, dass die erzielten Tastenanschläge für jedes Zeitintervall getrennt ausgewertet werden können. Damit ist ein Vergleich möglich, ob innerhalb eines Testabschnittes von Zeitintervall zu Zeitintervall eine Verlangsamung des Tippens eintritt (weniger Tastenanschläge je Intervall) oder die Fehleranzahl je Intervall steigt.
4.9.1 Erster Auswertungsschritt
Im ersten Schritt der Auswertung wird die aufgezeichnete Signalfolge nach den Körperseiten der Eingabekörperteile in zwei Auswertungssignalfolgen getrennt (1 in 6). Die Zerlegung erfolgt so, dass in eine erste Auswertungssignalfolge nur jene Signale übernommen werden, die mit den Eingabekörperteilen der linken Körperseite erzeugt wurden (2 in 6). In die zweite Auswertungssignalfolge werden die Signale übernommen, die mit den Eingabekörperteilen der rechten Körperseite erzeugt wurden (3 in 6). Signale die nicht zugeordnet werden können, werden in eine Fehlersignalfolge (4 in 6) übernommen, wobei diese Fehlersignalfolge so gekennzeichnet wird, dass sie dem ersten Auswertungsschritt zugeordnet werden kann. Für das Beispiel 2 (vgl. 8.2 und 9.2) bedeutet dieser Auswertungsschritt, dass die Buchstaben der Signalfolge so getrennt werden, dass in einer Auswertungssignalfolge nur mehr die Buchstaben s und d enthalten sind (l und k werden hier im Vergleich zur aufgezeichneten Signalfolge entfernt) und in einer zweiten Auswertungssignalfolge nur die Buchstaben l und k vorkommen (s und d sind im Vergleich zur Signalfolge entfernt). Alle nicht-zugeordneten Signale werden in eine Fehlersignalfolge übernommen. Die beiden Auswertungssignalfolgen sind in den 9 (linke Körperseite) und 10 (rechte Körperseite) dargestellt, wobei keine nicht-zugeordneten Signale vorhanden sind.
Von diesen Auswertungssignalfolgen (9 und 10) und den weiteren erzeugten Auswertungssignalfolgen (11 bis 16) werden nur 30 s bis zum ersten Zeitsignal [X] abgedruckt. In die Auswertung in dritten Auswertungsschritt werden jedoch die gesamten Auswertungssignalfolgen mit 2 min Dauer einbezogen.
Bei den Beispielen 1 und 3 (vgl. 8.1/9.1 und 8.3/9.3) besteht der erste Teil der Signalfolge jeweils aus Signalen, die mit den Fingern der linken Hand, im Fall des Beispiels 3 auch mit dem linken Fuß, getippt wurden. Der zweite Teil der Signalfolge wurde mit Eingabekörperteilen der rechten Körperseite erzeugt. Daher müssen in diesem Auswertungsschritt nur die beiden Teile der Signalfolge getrennt werden. Die jeweils erste Auswertungssignalfolge, für die linke Körperseite, ist für Beispiel 1 in 7 und für Beispiel 3 in 11 angegeben. Die zweite Auswertungssignalfolge, für die rechte Körperseite, ist für Beispiel 1 in 8 und für Beispiel 3 in 12 angegeben.
4.9.2 Zweiter Auswertungsschritt
Im zweiten Schritt der Auswertung werden die aus dem ersten Auswertungsschritt erhaltenen Auswertungssignalfolgen nach den vorgegebenen Mustern in weitere Auswertungssignalfolgen getrennt, soweit mehr als ein Muster in einer Auswertungssignalfolge vorhanden sind. Die Zerlegung (5 in 6) erfolgt so, dass all jene Signale in eine neue Auswertungssignalfolge (6, 7 und 8 in 6) übernommen werden, die zu einem Muster gehören, unabhängig davon ob die Signale korrekt im Sinne der Einhaltung des Musters sind. Darüber hinaus werden diejenigen Signale in die neue Auswertungssignalfolge übernommen, die aus Fehleingaben der Eingabekörperteile stammen, die den Tasten zugeordnet sind, mit denen das Muster getippt wird. Signale die nicht zugeordnet werden können, werden in eine Fehlersignalfolge (9 in 6) übernommen, wobei diese Fehlersignalfolge so gekennzeichnet wird, dass sie dem zweiten Auswertungsschritt zugeordnet werden kann. Wenn die Signale einer Auswertungssignalfolge, die aus dem ersten Auswertungsschritt stammt, nach genau einem vorgegebenen Muster erzeugt werden, so bleibt die Auswertungssignalfolge unverändert, da eine weitere Zerlegung nicht möglich ist. Dies trifft in den Beispielen 1 und 2 zu. Die Auswertungssignalfolgen nach dem
zweiten Auswertungsschritt sind identisch mit den Auswertungssignalfolgen nach dem ersten Auswertungsschritt (vgl. 7 [linke Körperseite] und 8 [rechte Körperseite] für das Beispiel 1 und 9 [linke Körperseite] und 10 [rechte Körperseite] für das Beispiel 2).
Für das Beispiel 3 bedeutet dieser Auswertungsschritt, dass zwei für die linke Körperseite vorliegende Muster (sd für Mittel- und Zeigefinger und Â für den Fuß) in der aus dem ersten Auswertungsschritt vorliegenden Auswertungssignalfolge der linken Körperseite (11) zu trennen sind. Die Auswertungssignalfolge für das Muster sd des Mittel- und Zeigefinger der linken Hand (13) enthält somit alle Signale s und d sowie zusätzlich die Signale, die aus Fehleingaben mit den Fingern der linken Hand stammen (beispielsweise Buchstaben a, f, w, e, r, y, x, c). Die Auswertungssignalfolge für den Fuß (14) enthält die Signale Â und die Signale aus möglichen Fehleingaben durch Drücken der falschen (rechten) Fußtaste (hier: Signal Ê). Alle nicht-zugeordneten Signale werden in eine Fehlersignalfolge übernommen, wobei jedoch in diesem Beispiel keine nicht-zugeordneten Signale vorhanden sind. Für die rechte Körperseite ist die Vorgehensweise analog. Es werden aus der vorliegenden Auswertungssignalfolge der rechten Körperseite (12) zwei Auswertungssignalfolgen erzeugt, mit einerseits den Signalen l, k und eventuellen Fehleingaben durch die Finger der rechten Hand (15) und anderseits dem Signal Ê und eventuellen Fehleingaben mit dem rechten Fuß (16). Auch bei diesem Beispiel liegen keine nicht-zugeordneten Signale vor.
4.9.3 Dritter Auswertungsschritt
Im dritten Auswertungsschritt (10 in 6) werden die aus dem zweiten Auswertungsschritt erhaltenen Auswertungssignalfolgen hinsichtlich der Anzahl der korrekten Tastenanschläge und hinsichtlich der Anzahl der fehlerhaften Anschläge ausgewertet. Grundsätzlich können zwei Arten von Fehlern auftreten. Bei Vorgabe eines Musters kann ein Fehler der ersten Art derart auftreten, dass eine Taste gedrückt wird, die zwar im vorgegebenen Muster enthalten ist, wobei aber der Tastenanschlag nicht dem vorgegebenen Muster entspricht, die vorgegebene Reihenfolge der Tastenanschläge wird demnach nicht eingehalten. Ein Fehler der zweiten Art tritt dann auf, wenn eine Taste gedrückt wird, die nicht im Muster vorgegeben ist (beispielsweise weil ein Finger auf eine andere Taste verrutscht). Die Auswertung erfolgt so, dass in jeder der vorliegenden Auswertungssignalfolgen die Anzahl der korrekten Anschläge (11 in 6), die dem vorgegebenen Muster entsprechen, mittels geeignetem Softwareprogramm ausgezählt werden. Danach werden für jede im Muster verwendete Taste eines Eingabegerätes die Fehler des ersten Typs für jede Taste einzeln (12 und 13 in 6) mittels Softwareprogramm ausgezählt. Danach wird die Anzahl der Fehler des zweiten Typs (14 in 6) festgestellt. Die Auszählung der korrekten und fehlerhaften Anschläge erfolgt für jede Auswertungssignalfolge getrennt (vgl. das mehrfache Auftreten von 10 in 6).
4.9.4 Zusammenfassung der Ergebnisse in einer Tabelle
Die Auszählergebnisse sämtlicher Auswertungssignalfolgen eines Testabschnittes werden in einer Tabelle zusammengefasst, wobei grundsätzlich die ausgezählten Tastenanschläge danach unterschieden werden, ob eine Taste einem Eingabekörperteil der linken oder rechten Körperseite zugeordnet ist. Dadurch ergeben sich in der Tabelle zwei Kategorien für die Körperseiten. Danach wird unterschieden, welche Muster getippt werden. Demnach sind die beiden Kategorien in so viele Unterkategorien zu untergliedern, wie Muster zur Anwendung gekommen sind. Innerhalb einer Unterkategorie für ein Muster sind die ausgezählten Tastenanschläge in Untergruppen anzugeben, wobei es bei n in einem Muster verwendeten Tasten insgesamt n + 2 Untergruppen gibt. Die erste Untergruppe gibt die Anzahl der korrekten Anschläge, die dem vorgegebenen Muster entsprechen, an.
Des Weiteren wird die Anzahl der Fehleingaben der ersten Art von Fehler angegeben, wobei diese Angabe für jede verwendete Taste der Eingabegeräte getrennt erfolgt. Es gibt somit für diese Art von Fehleingaben zusätzlich so viele Untergruppen, wie im Muster Tasten verwendet werden. Die letzte Untergruppe gibt die Anzahl der Fehleingaben der zweiten Art von Fehlern an. Zusätzlich wird für jedes Muster eines Testabschnittes die Gesamtzahl der erfassten Anschläge angegeben. Dieser Wert ist die Summe der in sämtlichen Untergruppen erfassten Anzahl der Tastenanschläge. Diese Angaben werden für jedes Muster getrennt nach linker und rechter Körperseite erfasst. Kommen in einem Testabschnitt mehrere Muster zur Anwendung, so sind in jeder Unterkategorie, die jeweils einem Muster entspricht, die Zahlenwerte der Tastenanschläge für die beschriebenen Untergruppen und auch die Summe der in sämtlichen Untergruppen erfassten Anzahl der Tastenanschläge anzugeben. Auch hier sind die Zahlenwerte entsprechend den Kategorien für die Körperseite zu trennen. Zuletzt ist in der letzten Zeile der Tabelle die Summe der ausgezählten Tastenanschläge über sämtliche Unterkategorien (Muster) anzugeben, ebenfalls nach den beiden Kategorien für die Körperseite getrennt.
In der nachfolgenden Tabelle 1 wird beispielshaft für einen Testabschnitt dargestellt, wie die im dritten Auswertungsschritt bestimmten Zahlenwerte zusammengefasst werden können.
In Spalte 1 sind die verwendeten Muster angegeben, wobei nur das erste und letzte Muster genauer ausgeführt werden. Alle weiteren Muster sind äquivalent zu ergänzen.
In Spalte 2 werden für jedes Muster die Bezeichnungen der Untergruppen angegeben. Für die korrekten und fehlerhaften Anschläge sind entsprechend viele Zeilen vorzusehen. Zusätzlich ist für jedes Muster eine Summenzeile eingefügt.
Die Anzahl der Signale der beiden Muster wird mit n für das erste und m für das letzte Muster festgelegt, wobei nur für die ersten beiden Signale und das letzte Signal ein konkreter Buchstabe angegeben ist. Soweit weitere Signale verwendet werden, sind diese äquivalent zu ergänzen.
In dieser beispielhaften Tabelle werden die verwendeten Signale bewusst nicht den Tasten der QWERTZ/QWERTY-Tastatur zugeordnet, sondern es werden griechische Buchstaben angegeben, die als Platzhalter für die tatsächlich verwendeten Tasten dienen. Im ersten Muster werden n unterschiedliche Tasten verwendet, wobei diese für die linke Körperseite mit n Signalen von α bis η belegt sind und für die rechte Körperseite mit n Signalen von π bis ω belegt sind. Daraus ergibt sich, dass nach der Zeile mit den korrekten Anschlägen (vorgegebene Muster der linken bzw. rechten Körperseite: αβ...η bzw. πρ...ω) n Zeilen mit falschen Anschlägen vorzusehen sind (Signale α bis η für die linke Körperseite und Signale π bis ω für die rechte Körperseite). Danach folgen eine Zeile mit sonstigen falschen Anschlägen und eine Zeile mit der Summe aller Anschläge, die dem Muster zugeordnet sind.
Falls weitere Muster in dem Testabschnitt vorliegen, werden diese nach gleichem Schema wie für das erste Muster mit entsprechend vielen Zeilen ergänzt. Für ein eventuell letztes Muster mit m Signalen sind gemäß dem oben beschriebenen Vorgehen m + 2 Zeilen für korrekte und falsche Anschläge vorzusehen, wobei hier ebenfalls griechische Großbuchstaben als Platzhalter für die Signale verwendet werden. Auch für dieses Muster folgt zuletzt eine Zeile mit der Summe aller Anschläge.
In den Spalten 3 und 5 wird das jeweils ausgezählte Muster (korrekte Anschläge) bzw. das Signal der fehlerhaften Tastenanschläge angegeben. In den mit „Anzahl“ überschrieben Zellen der Spalten 4 und 6 würden bei einer vollständig ausgefüllten Tabelle die jeweils festgestellte Anzahl der Anschläge für die gemäß dem Muster korrekten Signale sowie für die falschen Signale und die jeweiligen Summen angegeben. Die Zahlenangaben für die linke und rechte Körperseite werden getrennt angegeben.
Die letzte Zeile der Tabelle gibt die Summe sämtlicher Anschläge der linken bzw. rechten Körperseite an. Tabelle 1
4.9.5 Ergebnisse der drei Beispiele
Für Beispiel 1 (7 und 8), Beispiel 2 (9 und 10) und Beispiel 3 (13 bis 16) liegen die Auswertungssignalfolgen nach dem zweiten Auswertungsschritt in den genannten Figuren vor, wobei nur die ersten 30 s der Auswertungssignalfolgen abgedruckt werden. In den Figuren sind die Fehleingaben hervorgehoben, wobei Fehleingaben der zweiten Art nur im Beispiel 1 auftreten. Die Fehler in Beispiel 1 sind zusätzlich in der 3 hervorgehoben. In den Auswertungssignalfolgen des Beispiels 3 mit den Mustern Â und Ê sind keine Fehler ersichtlich, da nur ein Fehler der zweiten Art möglich ist (Tippen der falschen Fußtaste), dieser Fehler jedoch nicht auftritt.
In den nachfolgenden drei Tabellen (Tabelle 2 bis Tabelle 4) sind die Ergebnisse des dritten Auswertungsschrittes für die Beispiele 1 bis 3 (in der Reihenfolge der Beispiele) zusammengefasst.

Zuerst wird für jedes Muster die Anzahl der korrekten Anschläge angegeben, wobei bei Mustern aus zwei oder mehr Buchstaben zu berücksichtigen ist, dass beispielsweise „sd“ aus zwei Anschlägen besteht. Das 497-malige Auftreten der Kombination sd in Beispiel 1 ist mit je 497 Anschläge der Tasten s bzw. d verbunden, also insgesamt 994 Anschläge (vgl. Tabelle 2). Die Anzahl der fehlerhaften Anschläge folgt für jedes Muster in den weiteren Zeilen. Zusätzlich sind die Summe der Anschläge je Muster und die Summe aller Anschläge des jeweiligen Testabschnittes angegeben. Tabelle 2

		Linke Körperseite		Rechte Körperseite
		Signal	Anzahl	Signal	Anzahl
Muster: sd bzw. lk	Korrekte Anschläge	sd	994	lk	858
	Falsche Anschläge	s	1	l	1
	Falsche Anschläge	d	2	k	7
	Sonstige falsche Anschläge	sonstige	1	sonstige	2
	Summe aller Anschläge des Musters		998		868

	Summe aller Anschläge des Testabschnittes		998		868

Tabelle 3

		Linke Körperseite		Rechte Körperseite
		Signal	Anzahl	Signal	Anzahl
Muster: sd bzw. lk	Korrekte Anschläge	sd	870	lk	756
	Falsche Anschläge	s	4	l	21
	Falsche Anschläge	d	3	k	20
	Sonstige falsche Anschläge	sonstige	0	sonstige	0
	Summe aller Anschläge des Musters		877		797

	Summe aller Anschläge des Testabschnittes		877		797

Tabelle 4

		Linke Körperseite		Rechte Körperseite
		Signal	Anzahl	Signal	Anzahl
Muster: sd bzw. lk	Korrekte Anschläge	sd	964	lk	800
	Falsche Anschläge	s	3	l	18
	Falsche Anschläge	d	3	k	8
	Sonstige falsche Anschläge	sonstige	0	sonstige	0
	Summe aller Anschläge des Musters		970		826

Muster: Â bzw. Ê	Anschläge	Â	599	Ê	562
	Falsche Anschläge	Ê	0	Â	0
	Summe aller Anschläge des Musters		599		562

	Summe aller Anschläge des Testabschnittes		1.569		1.388

Aus den drei Tabellen ist ersichtlich, dass die Summe der Anschläge und der korrekten Anschläge für jedes Muster und auch in jedem Testabschnitt für die linke Körperseite stets höher ist als für die rechte Körperseite. Die Anzahl der Fehler ist für die linke Körperseite nie größer als für die rechte Körperseite, aber teilweise deutlich geringer. Im Sinne des nachfolgenden Konzepts zur Auswertung würde angesichts dieser Ergebnisse wohl festgestellt, dass eine linksseitige motorische Dominanz vorliegt. Ob eine solche Feststellung auch statistisch signifikant ist, kann nicht beurteilt werden, da keine Resultate einer Stichprobe mit mehreren Personen vorliegen.
4.10 Auswertung der Ergebnisse
Um die nachfolgende Vorgehensweise und die verwendeten Berechnungsmethoden leichter beschreiben zu können, wird die Konvention eingeführt, dass die Anzahl der für die linke Körperseite gezählten Tastenanschlägen mit L und die für die rechte Körperseite gezählten Tastenanschlägen mit R angegeben wird.
Darauf aufbauend können absolute Kennzahlen (Differenz L – R) und relative Kennzahlen (Quotient R/L bzw. L/R) berechnet werden, die zeigen, ob eine Person mit der linken oder rechten Körperseite mehr Anschläge erzielt hat. Ein Maß, das die absolute Differenz ins Verhältnis zu gesamten Anzahl der Anschläge stellt, ist beispielsweise die Kennzahl (L – R)/(L + R).
Diese Berechnungen können für das Gesamtergebnis eines Testabschnittes (Summe der Anschläge) aber auch für unterschiedliche Teilergebnisse eines Testabschnittes (Summe der Anschläge eines Muster, Anzahl der korrekten Anschläge je Muster oder je Testabschnitt, Anzahl der falschen Anschläge je Muster oder je Testabschnitt etc.) durchgeführt werden.
Eine Aggregation von Ergebnissen über mehrere Testabschnitte hinweg erscheint nicht sinnvoll, da die Ergebnisse aus Testabschnitten mit potentiell sehr unterschiedlichen Testanordnungen stammen können. Daher können zwar Kennzahlen für jeden Testabschnitt berechnet werden, die für eine einzelne Person berechneten Kennzahlen verschiedener Testabschnitte sollten aber nicht gewichtet oder miteinander verglichen werden.
Eine Aussage darüber, welche Testabschnitte relevanter und welche weniger relevant bei der Bestimmung der motorisch dominanten Körperseite einer Person sind, kann aus einer Auswertung der Ergebnisse einer hinreichend großen Stichprobe von Personen abgeleitet werden. Der Ergebnisdatensatz einer solchen Stichprobe würde für jede Person der Stichprobe die genannten Gesamt- und Teilergebnisse aller Testabschnitte enthalten.
So können bei Vorliegen der Ergebnisse für eine Gruppe von Personen für die oben genannten absoluten und relativen Kennzahlen (L – R, L/R bzw. R/L und [L – R]/[L + R]) Verteilungsparameter (Mittelwert, Standardabweichung etc.) berechnet werden. Diese Berechnungen können für das Gesamtergebnis eines Testabschnittes (Summe der Anschläge) aber auch für unterschiedliche Teilergebnisse eines Testabschnittes (Summe der Anschläge eines Muster, Anzahl der korrekten Anschläge je Muster oder je Testabschnitt, Anzahl der falschen Anschläge je Muster oder je Testabschnitt etc.) vorgenommen werden.
Für eine einzelne Person kann auf Basis der Verteilungsparameter und unter Verwendung bekannter statistischer Tests entschieden werden, ob in einem Testabschnitt eine statistische Signifikanz dafür vorliegt, dass eine Körperseite motorisch dominant ist, oder ob keine statistisch signifikante Aussage zur motorischen Dominanz möglich ist. Im Falle einer linksseitigen motorischen Dominanz einer Person, die mit der rechten Hand schreibt, kann dies ein Hinweis auf eine Umschulung der Schreibhand der Person sein.
Des Weiteren kann im interpersonellen Vergleich untersucht werden, ob eine Person grundsätzlich eine hohe oder geringe motorische Kompetenz aufweist, weil sie viele oder wenige Tastenanschläge im Vergleich zum Mittelwert erreicht. Hieraus können aufgrund von Interaktionseffekten möglicherweise auch Hinweise für eine Umschulung abgeleitet werden.
Zugleich kann auf Basis der Verteilungsparameter, ebenfalls unter Verwendung statistischer Tests, untersucht werden, bei welchen Testabschnitten für eine mehr oder weniger große Anzahl von Personen aus der Stichprobe eine statistisch signifikante motorische Dominanz erkannt werden kann. Testabschnitte bei denen für einen großen Teil der Personen der Stichprobe eine statistisch signifikante motorische Dominanz festgestellt wird, sind demnach besser geeignet, zur Erkennung der motorisch dominanten Körperseite beizutragen, als Testabschnitte bei denen nur für wenige Personen eine statistisch signifikante motorische Dominanz erkennbar ist.
Insgesamt ist es somit, bei einer genügend großen Stichprobe und bei gleichwohl verbleibender statistischer Unsicherheit, möglich, einerseits zu entscheiden, welche Testanordnungen und Testabschnitte eine höhere Trennschärfe hinsichtlich der Erkennung der motorischen Dominanz aufweisen. Und andererseits kann eine Klassifikation einer einzelnen Person hinsichtlich ihrer motorischen Dominanz (linksseitig, rechtsseitig oder unbestimmt) vorgenommen werden.
4.11 Weitere Ansätze für eine Auswertung der Ergebnisse
Der Ergebnisdatensatz einer Stichprobe kann auch zur Analyse weiterer Fragestellungen verwendet werden, wobei dann zusätzliche Daten der getesteten Personen zu erheben sind (beispielsweise Alter) bzw. bei der Auswertung der Signalfolgen auch die Zeitsignale zu berücksichtigen sind. Letzteres führt dazu, dass in den Auswertungstabellen für einen Testabschnitt (vgl. Tabelle 1) die Spalten „Anzahl“ (Spalten 4 und 6) weiter nach den verschiedenen Zeitintervallen zu untergliedern sind. Die Spaltenbeschriftung der neu eingefügten Spalten lautet dann beispielsweise „Anzahl im Intervall von 0 bis 30 s“, „Anzahl im Intervall von 31 bis 60 s“ usw.
Mit einem derart erweiterten Ergebnisdatensatz kann analysiert werden, in welchem Maße getestete Personen bei den Tastenanschlägen langsamer werden bzw. ob sie mehr Fehler machen (Ermüdung im zeitlichen Verlauf), und ob es eine Interaktion zwischen dem Ausmaß der Ermüdung, der festgestellten motorischen Dominanz und einer möglichen Umschulung der Schreibhand gibt.
Zusätzlich kann überprüft werden, ob es einerseits eine Altersabhängigkeit der gesamten motorischen Fähigkeiten gibt und ob andererseits die motorische Dominanz erst ab einer gewissen Altersstufe deutlicher erkennbar ist.
Im Falle, dass getestete Personen den Test nach einer gewissen Zeit wiederholen, kann beispielsweise untersucht werden, ob (i) ein Trainingseffekt vorliegt, (ii) dieser für die motorisch dominante oder nicht-dominante Körperseite stärker ist, und/oder (iii) eine Interaktion zwischen dem Trainingseffekt, der motorischen Dominanz und einer möglichen Umschulung einer Person festgestellt werden kann.
5. Ausführungsbeispiel 2
5.1 Kurzbeschreibung
Das Verfahren dient dazu, die motorisch dominante Körperseite einer Person festzustellen. Zu diesem Zweck wird in diesem Ausführungsbeispiel ermittelt, ob eine getestete Person sich häufiger mit dem Uhrzeigersinn (nach rechts) bzw. gegen den Uhrzeigersinn (nach links) dreht. Besonders von Interesse sind dabei Drehungen, bei denen eine Drehrichtung nicht extern vorgegeben ist, beispielsweise durch einen zurückzulegenden Weg, sondern die Zielerreichung – das Umdrehen – unabhängig von der Drehrichtung möglich ist. Zusätzlich kann ermittelt werden, (i) ob eine getestete Person nach dem Stehenbleiben überwiegend mit dem linken oder dem rechten Bein den ersten Schritt macht bzw. (ii) mit welchem Bein eine Person mehrheitlich den ersten Schritt auf eine Treppe macht.
In dem Verfahren wird über mehrere Stunden mit einem geeigneten Gerät – beispielsweise einem Mobiltelefon, das einen Drehsensor, einen Beschleunigungssensor und einen GPS-Empfänger enthält, und unter Verwendung der entsprechend programmierten Software, aufgezeichnet, wie sich die Person im Alltag bewegt und welche Drehungen sie dabei durchführt, sowie welche Beschleunigungen und Geschwindigkeiten dabei auftreten. Die so ermittelten Daten werden auf einen Computer übertragen und dort mit einem weiteren Softwareprogramm ausgewertet.
Schlussendlich wird durch mehrere Datenaufbereitungsschritte sichergestellt, dass nur Messwerte von Drehbewegungen, bei denen die Person zu Fuß unterwegs ist, weiter berücksichtigt werden. Messwerte von Bewegungen eines Verkehrsmittels, in dem sich die Person befindet, werden hingegen aus der Analyse ausgeschlossen. In der Auswertung wird schlussendlich untersucht, ob eine Person bei Drehbewegungen, bei denen sie die Drehrichtung frei wählen kann, da keinem Weg gefolgt wird, sondern bei denen das Umdrehen der eigentliche Zweck der Bewegung ist, was insbesondere bei 180-Grad-Drehungen zu vermuten ist, sich häufiger links oder rechts herum dreht.
5.2 Erläuterung von nachfolgend verwendeten Begriffe
5.2.1 Drehbewegung
Eine Drehbewegung ist eine Bewegung bei der eine Person oder ein Körper eine Richtungsänderung vornimmt. Dies kann eine Bewegung auf einer Kreisbahn mit einem konstanten Abstand zu einem Drehpunkt sein. Möglich sind aber auch Trajektorien mit sich verändernden Radien. Im Extremfall kann eine Drehbewegung aber auch eine Rotation auf der Stelle (Umdrehen am Ort) sein. Gemeinsam ist all diesen Bewegungen, dass eine Richtungsänderung erfolgt, also eine Beschleunigung senkrecht zur Bewegungsrichtung vorliegt. Dies gilt im Unterschied zu einer geradlinigen Bewegung, bei der keine Beschleunigung quer zur Bewegungsrichtung auftritt.
5.2.2 Drehachse
Allen Drehbewegungen gemeinsam ist eine Drehung um eine Drehachse, die oft eine der Körperachsen ist. Beim gehenden Menschen finden Drehungen hauptsächlich um die vertikale Körperlängsachse statt. Insbesondere das Drehen bzw. Umdrehen auf der Stelle geschieht um die Körperlängsachse. Drehbewegungen um diese Achse sind in diesem Verfahren von Interesse und sollen erfasst und ausgewertet werden. Drehungen um andere Körperachsen treten mehr oder weniger nur beim Sport bzw. beim Hinlegen, Hinsetzen oder Aufstehen auf und sind für das Verfahren nicht von Interesse.
5.2.3 Körperachsen
Für einen Menschen aber auch für jeden Körper wie ein Mobiltelefon können drei Körperachsen definiert werden, die senkrecht aufeinander stehen. Dies sind die vertikale von unten nach oben verlaufende Achse, beim Menschen als Körperlängsachse bezeichnet, eine horizontale Achse, die von links nach rechts verläuft (Körperquerachse), und eine horizontale Achse, die von hinten nach vorne verläuft (Körpertiefenachse).
In 17 sind die Körperachsen am Beispiel eines Mobiltelefons eingezeichnet. Die vertikale Körperlängsachse ist mit y, die horizontale Körperquerachse mit x und die horizontale Körpertiefenachse mit z bezeichnet. Die Bezeichnung dieser Achsen soll im Weiteren sowohl für eine Person als auch ein Mobiltelefon mit diesen Buchstaben erfolgen.
5.2.4 Raumachsen des globalen Koordinatensystems
Da sich bei der Bewegung einer Person oder eines Körpers im Raum die Lage der Körperachsen im Vergleich zur Umgebung verschieben kann, ist es sinnvoll, im Raum ebenfalls Achsen zu definieren.
Diese Raumachsen in einem globalen Koordinatensystem sind in 18 dargestellt. Es sind dies eine vertikale Achse (bezeichnet mit Z), die senkrecht vom Erdboden in den Himmel weist, eine horizontale Achse die zum magnetischen Nordpol weist (Y) und eine weitere horizontale Achse, die zu den beiden anderen Achse senkrecht verläuft und ungefähr nach Osten weist (X).
Die Bezeichnung der Raumachsen soll im Weiteren mit diesen Buchstaben erfolgen, wobei diese, im Unterschied zur Beschriftung in 18, stets als Großbuchstaben geschrieben werden, um eine Unterscheidbarkeit von den Körperachsen sicherzustellen, bei denen Kleinbuchstaben verwendet werden.
5.2.5 Beschleunigung
Beschleunigung ist die Änderung des Bewegungszustands eines Körpers, wobei zwischen der linearen Beschleunigung, die in oder gegen die Richtung der bestehenden Bewegung wirkt, und einer Beschleunigung senkrecht zur Bewegungsrichtung zu unterscheiden ist. Die Beschleunigung senkrecht zur Bewegungsrichtung führt zu einer Drehbewegung. Die lineare Beschleunigung führt zur Erhöhung oder Verminderung der Geschwindigkeit eines Körpers.
5.2.6 Rohdatensatz
Der Rohdatensatz enthält die Messwerte aller verwendeten Sensoren, die vom Mobiltelefon aufgezeichnet werden. Die Daten werden in fünf Datenaufbereitungsschritten analysiert und bearbeitet. Aufgrund der Analyseergebnisse werden Daten aus bestimmten Zeitabschnitten nicht in den weiteren Aufbereitungsschritten berücksichtigt.
5.2.7 Ergebnisdatensatz
Aus dem Rohdatensatz werden aufgrund der Ergebnisse der Datenaufbereitungsschritte Daten entfernt. Nach jedem diese Aufbereitungsschritte wird ein Ergebnisdatensatz generiert, der als Input für den nächsten Aufbereitungsschritt und die drei Auswertungen dient.
5.2.8 Bewegungsabschnitt
Der Ergebnisdatensatz der nach dem zweiten Datenaufbereitungsschritt vorhanden ist, wird in einzelne Bewegungsabschnitte zerteilt, wobei ein Bewegungsabschnitt eine zusammenhängende Bewegung mit gleicher Drehrichtung ist. Ein neuer Bewegungsabschnitt beginnt, wenn die Drehrichtung sich ändert oder wenn nach einer Drehung eine Phase der Geradeausbewegung beginnt. Dadurch werden Bewegungsabschnitte in drei Gruppen eingeteilt, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie entweder (i) eine Drehrichtung mit dem Uhrzeigersinn, (ii) eine Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn, oder (iii) keine Drehrichtung haben. Auf Basis der Bewegungsabschnitte wird schlussendlich ermittelt, ob eine Person eine bevorzugte Drehrichtung hat.
5.3 Testverfahren zur Erkennung einer motorisch dominanten Körperseite mittels Aufzeichnung und Auswertung von Drehbewegungen
Das Verfahren dient dazu, die motorisch dominante Körperseite einer Person festzustellen. Zu diesem Zweck wird ermittelt, in welche Drehrichtung (mit dem Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn) eine getestete Person sich häufiger dreht. Zusätzlich kann ermittelt werden, (i) ob eine getestete Person nach dem Stehenbleiben überwiegend mit dem linken oder dem rechten Bein den ersten Schritt macht bzw. (ii) mit welchem Bein eine Person mehrheitlich den ersten Schritt auf eine Treppe macht.
In dem Verfahren wird über mehrere Stunden hinweg ein geeignetes Gerät – beispielsweise ein Mobiltelefon, das einen Drehsensor, einen Beschleunigungssensor und einen GPS-Empfänger enthält, in einer Gürteltasche an der getesteten Person fest angebracht. Mithilfe einer entsprechend programmierten Software wird mit dem Mobiltelefon aufgezeichnet, wie sich die Person im Alltag bewegt und welche Drehungen sie dabei durchführt, sowie welche Beschleunigungen dabei vorliegen. Des Weiteren werden per GPS-Empfänger Positionsdaten und die Geschwindigkeit ermittelt. Bei der Aufzeichnung wird auch die zeitliche Struktur der gemessenen Werte gespeichert. Die Dreh- und Beschleunigungsparameter sowie die Positionsdaten und die Geschwindigkeit werden daher pro Zeitintervall (beispielsweise je 20 ms) erfasst.
Die so ermittelten Werte werden als Rohdatensatz über eine Schnittstelle (USB-Anschluss) auf einen Computer übertragen und dort mittels weiterer Softwareprogramme ausgewertet.
Im Auswertungsverfahren werden die Daten in mehreren Schritten weiterverarbeitet. In einem ersten Aufbereitungsschritt werden die von den Drehbewegungen aufgezeichneten Daten so bearbeitet, dass nur Drehungen um die Körperlängsachse in der horizontalen Ebene weiter berücksichtigt werden. Im zweiten Datenaufbereitungsschritt werden nur jene Daten zur weiteren Bearbeitung ausgewählt, bei denen sichergestellt ist, dass die Messwerte aus Bewegungen stammen, bei denen die Person zu Fuß gegangen ist. Messungen, bei denen die Drehbewegungen der Verkehrsmittel, in denen sich die Person befindet, aufgezeichnet werden, werden aus der weiteren Analyse ausgeschlossen.
Nach weiteren Datenaufbereitungsschritten werden in der hauptsächlichen Auswertung die Drehrichtung, der zurückgelegte Drehwinkel und die Drehgeschwindigkeit von einzelnen Bewegungsabschnitten ermittelt. Schlussendlich wird unter Einbeziehung der Teilergebnisse aller Bewegungsabschnitte analysiert, ob eine Person eine Drehung durchführt, weil (i) die Person einem vorgegebenem Weg gefolgt ist und keine Wahlmöglichkeit hinsichtlich der Drehrichtung hat, oder ob (ii) eine solche Wahlmöglichkeit besteht, da das Umdrehen selbst als der eigentliche Zweck der Bewegung angesehen werden kann, was bei bestimmten 180-Grad-Drehung der Fall ist. In letzterem Fall ist die Drehrichtung nicht extern vorgegeben, da die Zielerreichung (das Umdrehen) sowohl bei einer Links- als auch bei einer Rechtsdrehung gegeben ist. Daher werden bei der Auswertung des Ergebnisdatensatzes bestimmte Drehbewegungen besonders hoch gewichtet, bei denen Drehungen um 180 Grad oder mehr erfolgen. Auf Basis dieser Gewichtung wird ermittelt, ob eine getestete Person eine bevorzugte Drehrichtung hat.
Mit dem Ergebnisdatensatz, der nach den ersten beiden Aufbereitungsschritten vorliegt, kann in einer optionalen Auswertung ermittelt werden, ob eine getestete Person nach dem Stehenbleiben überwiegend mit dem linken oder dem rechten Bein den ersten Schritt macht.
In einer weiteren optionalen Auswertung kann auf Basis desselben Ergebnisdatensatzes festgestellt werden, ob eine getestete Person beim Treppensteigen den Schritt auf die erste Stufe mehrheitlich mit dem linken oder dem rechten Bein macht. Dabei kann unterschieden werden, ob die Treppe aufwärts oder abwärts gegangen wird.
5.4 Bekannte Vorrichtungen und Verfahren
5.4.1 Rotometer
Eine von den Autoren Rotometer genannte Vorrichtung wurde mehrmals verwendet und ist in den angeführten Publikationen beschrieben (vgl. Bracha et al., 1987, Rotational movement (circling) in normal humans: Sex difference and relationship to hand, foot and eye preference. Brain Research, 411, 231–235; Bracha et al., 1987, Spontaneous asymmetric circling behavior in hemi-parkinsonism: A human equivalent of the lesioned-circling rodent behavior. Life Sciences, 40, 1127–1130; Mohr et al., 2003, Opposite turning behavior in right-handers and non-right-handers suggests a link between handedness and cerebral dopamine asymmetries. Behavioral Neuroscience, 117(6), 1448–1452.). Das kabellose, aufladbare Gerät hat nach Autorenangaben zwei funktionale Komponenten. Einen Positionssensor und einen Prozessor. Mittels eines eingebauten Kompasses wird der magnetische Nordpol als externe Positionsreferenz verwendet. Ein Mikrochip ist so programmiert, dass sowohl vollständige 360-Grad-Drehungen als auch Viertel-Drehungen gezählt werden, wobei zwischen Drehungen mit dem Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn unterschieden wird. Eine vollständige 360-Grad-Drehung wird nur dann gezählt, wenn die Drehung ununterbrochen erfolgt ist und vollständig abgeschlossen ist. Im Falle eines Richtungswechsels nach beispielsweise einer 270-Grad-Drehung werden nur drei Viertel-Drehungen im entsprechenden Zähler berücksichtigt. Eine vollständige 360-Grad-Drehung wird auch als vier Viertel-Drehungen im entsprechenden Zähler erfasst. Sämtliche Viertel-Drehungen werden im entsprechenden Zähler berücksichtigt. Nach einem Wechsel der Drehrichtung werden im jeweils anderen Zähler die Viertel-Drehungen, und gegebenenfalls auch volle 360-Grad-Drehungen, solange gezählt, bis es wieder zu einer Änderung der Drehrichtung kommt. Für eine Auswertung stehen demnach vier Zählerwerte für die vollständigen 360-Grad-Drehungen und die Viertel-Drehungen – jeweils in beide Drehrichtungen – zur Verfügung.
Eine Information darüber, wie Drehungen erfasst werden, die einen Winkel kleiner als 90 Grad abdecken, ist in den Publikationen nicht enthalten.
5.5 Verwendete Geräte
Zur Messung und Aufzeichnung der Drehungen sowie der linearen Beschleunigung wird ein modernes Mobiltelefon (beispielsweise ein Samsung Galaxy A3 mit einem Android-Betriebssystem) verwendet, das eine programmierbare Steuereinheit, einen Drehsensor (Gyroskop), einen Beschleunigungssensor, einen GPS-Empfänger, ein Speichermedium, eine Stromversorgung (Batterie, Akku) und eine Ausleseschnittstelle (beispielsweise USB-Anschluss) enthält.
Zur Auswertung wird ein Computer verwendet, auf den der Ergebnisdatensatz über die Ausleseschnittstelle übertragen wird.
5.6 Testdurchführung
Ein Test mit einer Person dauert mehrere Stunden, während der die getestete Person sich alltäglich verhalten soll, insbesondere sollen alle Körperbewegungen normal durchgeführt werden. Da die Messwerte nicht verwertbar sind, wenn die Drehbewegungen der Verkehrsmitteln, in denen sich die Person aufhält, aufgezeichnet werden, bietet es sich an, die Person zu bitten, dass sie kürzere Wegstrecken, die zu Fuß bewältigt werden können, während des Tests zu Fuß geht.
Ein Test kann auch in einem Irrgarten oder einem speziell eingerichtetem Parcours durchgeführt werden, da in solchen Örtlichkeiten eine Person oft in Situationen kommen kann, in der sie sich umdrehen muss und damit das Verhalten zeigt, das mit diesem Verfahren untersucht wird.
Vor Testbeginn wird das Aufzeichnungsgerät auf der Vorder- oder Rückseite der getesteten Person in der Nähe des Körperschwerpunktes angebracht und gegen Verschieben, Verrutschen und Verdrehen gesichert. Dieses Anbringen des Gerätes erfolgt beispielsweise dadurch, dass das Mobiltelefon in eine Tasche mit Gürtelschlaufe gegeben wird und diese am Rücken der Person in den Gürtel eingefädelt wird und so an ihr befestigt wird. Das Mobiltelefon wird in aufrechter Lage in die Tasche gegeben und die Frontseiten des Mobiltelefons und der getesteten Person sollen gleich ausgerichtet sein. Dadurch und durch das Sichern gegen Verschieben und Verrutschen soll bewirkt werden, dass die Körperachsen des Mobiltelefons genauso ausgerichtet sind wie die Körperachsen der Person. Somit wird sichergestellt, dass die tatsächlichen Bewegungen der Person und die durch das Aufzeichnungsgerät erfassten Bewegungen übereinstimmen. Aus den Aufzeichnungen des Gerätes kann dann auf die Bewegungen der Person zurückgeschlossen werden.
Durch die aufrechte Position des Mobiltelefons soll zusätzlich erreicht werden, dass die vertikalen Körperachsen der getesteten Person und des Mobiltelefons (jeweils die y-Achse) die gleiche Ausrichtung – senkrecht zur Erdoberfläche – wie die vertikale Raumachse (Z-Achse) des globalen Koordinatensystems hat.
Eine sonstige Verwendung des Mobiltelefons, insbesondere zum Telefonieren, soll während des Tests unterbleiben, da dies mit einem Entfernen aus der Tasche und zusätzlichen Bewegungen des Mobiltelefons verbunden ist. Dies führt dazu, dass Drehungen und Beschleunigungen erfasst und aufgezeichnet werden, die nicht mit den Bewegungen der getesteten Person übereinstimmen.
5.7 Aufzeichnung der Messwerte
Die Drehbewegungen und Beschleunigungen des Mobiltelefons werden mit den jeweiligen Sensoren (Drehsensor und Beschleunigungssensor) gemessen, die Messwerte im Mobiltelefon verarbeitet und mithilfe einer entsprechend programmierten Software aufgezeichnet. Zusätzlich werden per GPS-Empfänger Positionsdaten und die Geschwindigkeit des Mobiltelefons ermittelt. Bei der Aufzeichnung aller Daten wird auch die zeitliche Struktur der gemessenen Werte gespeichert. Die Dreh- und Beschleunigungsparameter sowie die GPS-Daten werden daher pro Zeitintervall (beispielsweise je 20 ms) erfasst, wobei die Länge der Zeitintervalle für sämtliche Parameter jeweils gleich gewählt wird. Dies vereinfacht die weitere Verarbeitung der Daten, da diese gemeinsam verarbeitet werden können. Zusätzlich ist es aber auch möglich, die verschiedenen gemessenen Parameter gegeneinander zu validieren, da beispielsweise durch Integration der Beschleunigung über die Zeit die Geschwindigkeit berechnet werden kann.
5.7.1 Drehbewegung
In der Android-Entwicklerinformation werden in einer Liste verschiedene Sensoren beschrieben, die in Mobiltelefonen mit Android-Betriebssystem bereitgestellt werden (soweit die Voraussetzungen seitens der Hardware erfüllt sind). Der für das Testverfahren geeignete Drehsensor wird als Sensor.TYPE_GYROSCOPE bezeichnet. Als Messwerte dieses Sensors werden die Winkelgeschwindigkeiten von Drehbewegungen um jede der drei Körperachsen des Mobiltelefons ausgegeben.
Die Messwerte dieses Sensorswerden zum Zwecke der späteren Auswertung als Zeitreihen aufgezeichnet. Eine weitere Umrechnung der Daten ist nicht nötig, da diese genau in der erwünschten Form vorliegen. Es werden somit je Zeitintervall drei Werte der Winkelgeschwindigkeit für die Körperachsen x, y und z aufgezeichnet, also drei Zeitreihen.
Falls die vom Mobiltelefon ausgegebenen Messwerte in Zeitintervallen angegeben werden, die kürzer sind, als die Zeitintervalle, für die die Werte aufgezeichnet werden sollen, so werden die Rohmesswerte des Mobiltelefons durch ein geeignetes Verfahren (Integration, Durchschnittsbildung) auf das für die Aufzeichnung gewählte Zeitintervall umgerechnet.
Zusätzlich wird in Mobiltelefonen mit Android-Betriebssystem ein Sensor mit der Bezeichnung Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR bereitgestellt. Dieser Sensor misst die Drehbewegung des Mobiltelefons um eine beliebige Drehachse, wobei die Ausrichtung dieser Drehachse im Verhältnis zur Ausrichtung der drei Raumachsen des globalen Koordinatensystems definiert ist. Die Winkelgeschwindigkeit dieser Drehung wird dabei in die jeweiligen Winkelgeschwindigkeiten von drei Drehbewegungen um die drei Raumachsen umgerechnet. Diese drei Winkelgeschwindigkeiten werden vom Mobiltelefon als Messwerte des Sensors ausgegeben.
Auch diese Werte werden zum Zwecke der späteren Auswertung in der vorliegenden Form als Zeitreihen aufgezeichnet. Es werden somit je Zeitintervall drei Werte der Winkelgeschwindigkeit für die Raumachsen X, Y und Z aufgezeichnet, also weitere drei Zeitreihen.
Falls die Messwerte in Zeitintervallen angegeben sind, die kürzer sind, als jene Zeitintervalle, für die die Messwerte aufgezeichnet werden sollen, so werden die Rohmesswerte ebenfalls durch geeignete Verfahren für das ausgewählte Zeitintervall zusammengefasst.
5.7.2 Lineare Beschleunigung
Gemäß der Android-Entwicklerinformation werden in einem Mobiltelefon mit Android-Betriebssystem zwei Beschleunigungssensoren bereitgestellt (soweit die Voraussetzungen seitens der Hardware erfüllt sind), die als Sensor.TYPE_ACCELEROMETER und Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION bezeichnet werden. Der erstgenannte Sensor gibt als Werte die Beschleunigungen an, die vom Mobiltelefon in Richtung der drei Körperachsen gemessen werden, wobei je nach Lage des Mobiltelefons die Erdbeschleunigung auf eine oder mehrere Körperachsen wirkt. Für den zweitgenannten Sensor wird in einem internen Berechnungsverfahren, das im Betriebssystem bereit vorhanden ist, die Erdbeschleunigung aus den Messwerten herausgerechnet. Als Residuum bleibt somit eine lineare Beschleunigung, die vom Mobiltelefon für alle drei Körperachsen des Gerätes angegeben wird.
Die Messwerte der beiden Sensoren werden als Zeitreihen aufgezeichnet. Eine weitere Umrechnung der Daten ist nicht nötig, da diese genau in der erwünschten Form vorliegen. Es werden somit für jeden der beiden Sensoren je Zeitintervall drei Werte der Beschleunigung in Richtung der Körperachsen x, y und z aufgezeichnet, also insgesamt sechs Zeitreihen.
Falls die Messwerte in Zeitintervallen angegeben sind, die kürzer sind, als jene Zeitintervalle, für die die Messwerte aufgezeichnet werden sollen, so werden die Rohmesswerte ebenfalls durch geeignete Verfahren für das ausgewählte Zeitintervall zusammengefasst.
5.7.3 GPS-Daten
Gemäß der Android-Entwicklerinformation ist in einem Mobiltelefon mit Android-Betriebssystem ein GPS-Empfänger enthalten, der entsprechende Daten bereitgestellt. Dies sind unter anderem die Positionsdaten (geografische Länge und Breite) und die Geschwindigkeit in km/h oder m/s.
Falls die Messwerte in Zeitintervallen angegeben sind, die kürzer sind, als jene Zeitintervalle, für die die Messwerte aufgezeichnet werden sollen, so werden jene Messwerte aufgezeichnet, die vom Mobiltelefon am Ende des jeweiligen Aufzeichnungs-Zeitintervalls ausgegeben werden.
Diese Messwerte werden in der vorliegenden Form als Zeitreihen aufgezeichnet. Es werden somit je Zeitintervall zwei Positionsdaten und die Geschwindigkeit aufgezeichnet, also drei Zeitreihen.
5.8 Übertragen der Daten auf einen Computer mit Auswertungsprogramm
Über die USB-Schnittstelle des Mobiltelefons können die aufgezeichneten Zeitreihen auf einen Computer übertragen werden und in einer geeigneten Form abgespeichert werden, so dass eine weitere Verarbeitung der Daten möglich ist.
5.9 Auswertung der Aufzeichnung
Die Auswertung der aufgezeichneten Signalfolge eines Testabschnittes erfolgt gemäß dem nachfolgend beschriebenen Auswertungsalgorithmus, der in einem geeigneten Softwareprogramm umgesetzt wird. Der gesamte Auswertungsprozess ist in 19 dargestellt, wobei Wiederholungen von Datenaufbereitungsschritten und Ergebnissen weggelassen werden, da dies der Übersichtlichkeit dient.
Die Auswertung im Sinne dieses Testverfahren, nämlich die motorisch dominante Körperseite einer Person festzustellen, basiert auf den Messwerten des Drehsensors und, im Falle des zweiten zusätzlichen Auswertungsverfahrens, auf den Messwerten des Beschleunigungssensors. Die Messwerte des Beschleunigungssensors und des GPS-Empfängers werden dazu verwendet, den Rohdatensatz zu bearbeiten und Messwerte der Bewegungen auszuschließen, bei denen die getestete Person Drehbewegungen um andere Körperachsen als die senkrecht positionierte Körperlängsachse durchführt und/oder sich nicht zu Fuß in der horizontalen Ebene bewegt. Nach dieser Bearbeitung des Rohdatensatzes werden die verbleibenden Daten als Ergebnisdatensatz gespeichert, der in weiteren Schritten ausgewertet wird.
5.9.1 Validierung von Messwerten
Da Messwerte von mehreren Sensoren zur Verfügung stehen, werden die Messwerte – soweit dies möglich ist – vor der eigentlichen Auswertung validiert. So kann überprüft werden, ob die Messwerte der beiden Beschleunigungssensoren (Sensor.TYPE_ACCELEROMETER und Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION) konsistent sind, was bedeutet, dass die von beiden Sensoren gemessenen Beschleunigungen in Richtung der zum Erdmittelpunkt ausgerichteten y-Achse des Mobiltelefons sich um den Wert der Erdbeschleunigung unterscheiden sollten. Die in Richtung der beiden anderen Achsen gemessenen Beschleunigungen sollten bei beiden Beschleunigungssensoren gleich sein.
Ebenso kann für die beiden Rotationssensoren überprüft werden, ob die Messwerte konsistent sind. Durch das feste Anbringen des Mobiltelefons an der getesteten Person sind einerseits die vertikalen Körpersachsen der Person und des Gerätes gleich ausgerichtet und andererseits wird sich zumindest beim Gehen die Körperlängsachse einer Person im Vergleich zur Erdoberfläche in nahezu senkrechter Ausrichtung befindet. Daher sollten die Drehungen um die vertikale Körpersachse des Mobiltelefons, die mit dem als Sensor.TYPE_GYROSCOPE bezeichneten Sensor gemessen werden, und die Drehungen des Mobiltelefons um die vertikale Raumachse (Z-Achse), die mit dem als Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR bezeichneten Sensor gemessen werden, zu vergleichbaren Messwerten führen.
Eine dritte Validierungsmöglichkeit ergibt sich bei den Messwerten der Beschleunigungssensoren (Sensor.TYPE_ACCELEROMETER und Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION) und den Daten des GPS-Empfängers. Da die Geschwindigkeit das Integral der Beschleunigung über die Zeit ist, ist für die Geschwindigkeitsmesswerte des GPS-Empfängers und die Beschleunigungsmesswerte der beiden Sensoren ein entsprechender Zusammenhang zu erwarten, der durch entsprechende Berechnungen überprüft wird.
5.9.2 In der Auswendung verwendete Daten
Soweit die geschilderten Maßnahmen zur Datenvalidierung nicht zu Ergebnissen führen, die nahelegen, gewisse Sensordaten nicht zu verwenden, werden die Messwerte des mit Sensor.TYPE_GYROSCOPE bezeichneten Drehsensors, des mit Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION bezeichneten Beschleunigungssensors und des GPS-Empfängers für die Auswertung verwendet. Gegebenenfalls können jedoch auch die Messwerte des zweiten Drehsensors bzw. des zweiten Beschleunigungssensors verwendet werden, um die hier genannten Sensoren zur ersetzen.
Der GPS-Empfänger kann ersetzt werden, indem die Messwerte des Beschleunigungssensors Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION verwendet werden und die Integration der Werte durchgeführt wird.
5.9.3 Aufzeichnung und Auswertung eines tatsächlichen Bewegungspfades
Beispielshaft soll nachfolgend an einer aufgezeichneten Messreihe das weitere Auswertungskonzept erläutert wird. Erst danach werden die weiteren Datenaufbereitungsschritte und das Auswertungsverfahren im Detail beschrieben.
Mit einem Mobiltelefon, das – wie oben beschrieben – an einer Person angebracht wurde, wurde mit dem Drehsensor Sensor.TYPE_GYROSCOPE eine Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeiten der Drehungen um die senkrecht ausgerichtete Körperlängsachse (y-Achse) des Mobiltelefons gemessen und aufgezeichnet, während die Person gegangen ist und sich dabei zweimal umgedreht hat. Die gesamte Aufzeichnungsdauer beträgt 50 s, die einzelnen Messwerte wurden für Zeitintervalle von 20 ms erfasst.
In 20 stellt die untere Kurve die Winkelgeschwindigkeit (in rad/s) dar, die gegen die Zeit t (waagerechte Achse) aufgetragen wird. Definitionsgemäß bedeutet eine positive Winkelgeschwindigkeit, mit Werten oberhalb der Zeitachse, dass die Person sich nach links gedreht hat. Negative Werte der Winkelgeschwindigkeit zeigen eine Rechtsdrehung an.
Die obere Kurve ist das Integral der Winkelgeschwindigkeit über die Zeit. Die Werte der oberen Kurve sind somit die Winkelsumme (in rad) aller Drehungen bis zum jeweiligen Zeitpunkt t ^. Im Unterschied zum nachfolgenden Auswertungskonzept wird hier aber noch nicht nach den Drehrichtungen unterschieden, sondern es wird eine gemeinsame Winkelsumme für Links- und Rechtsdrehungen bestimmt. Daher hat die Kurve ansteigende und fallende Bereiche, wobei ein ansteigender Kurvenabschnitt eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn abbildet. Eine Lage der Kurve oberhalb der Zeitachse bedeutet, dass bis zum jeweiligen Zeitpunkt t ^ die Winkelsumme der Drehungen nach links größer ist als die Winkelsumme der Drehungen nach rechts.
Die Kurve der Winkelsumme ist in 20 entsprechend ihrem Verlauf in Abschnitte eingeteilt. Eine Abschnittsgrenze wird dort festgelegt, wo die Drehrichtung sich ändert, also die Kurve der Winkelgeschwindigkeit die Zeitachse schneidet bzw. die Kurve der Winkelsumme eine lokales Minimum oder Maximum hat.
Auf diese Weise sind in den Abschnitten 1, 3, 5, und 7 eindeutig Linksdrehungen feststellbar, da die Kurve der Winkelsumme eine Steigung größer gleich null hat bzw. die Winkelgeschwindigkeit größer gleich null ist. In den Abschnitten 9 und 11 hat die Kurve der Winkelsumme hingegen ausschließlich eine Steigung kleiner gleich null und die Winkelgeschwindigkeit ist kleiner gleich null. Die Person hat sich somit in diesen Abschnitten nach rechts gedreht.
In den Abschnitten 1 und 5 ist die Person in jeweils mehreren Schritten zwei 180-Grad-Kurven abgegangen. Der Anstieg der Kurve der Winkelsumme beträgt jeweils ungefähr 3 rad (≈ π rad) In den Abschnitten 3 und 7 hat die Person sich am Ort nach links umgedreht, wobei der Drehwinkel ebenfalls ungefähr 3 rad beträgt. Die Abschnitte 9 und 11 bilden zwei 90-Grad-Kurven nach rechts ab. Die in der oberen Kurve ersichtlichen Drehwinkel sind jeweils ungefähr π/2 rad.
In den übrigen Abschnitten (2, 4, 6, 8, 10, 12) müssten nach obiger Definition auch Abschnittsgrenzen eingezeichnet werden, dies unterbleibt aber zu Gunsten der Übersichtlichkeit. Denn wie an der unteren Kurve der Winkelgeschwindigkeit zu sehen ist, wechselt die Winkelgeschwindigkeit in diesen Abschnitten häufig zwischen positiven zu negativen Werten. In diesen Abschnitten ist die Person jeweils mehrere Schritte geradeaus gegangen. Daher verläuft die Kurve der Winkelsumme in diesen Bereichen mehr oder weniger flach.
Grundsätzlich ist die Kurve der Winkelgeschwindigkeit, mit Ausnahme in den Abschnitten 3 und 7, wellenförmig gestaltet. Dies ist darin begründet, dass die Körperlängsachse aufgrund der Mechanik des menschlichen Körpers mit jedem Schritt verdreht wird. Ein Vorwärts-Schritt mit dem rechten Bein verdreht den Körper im Vergleich zur Körperlängsachse nach links, ein Schritt mit dem linken Bein bewirkt eine Drehung nach rechts um die Körperlängsachse.
Jede Aufwärtsbewegung der Kurve der Winkelgeschwindigkeit in sämtlichen Abschnitten außer den Abschnitten 3 und 7 ist somit ein Schritt mit dem rechten Bein, der dann endet, wenn die Kurve ihr lokales Maximum erreicht. Der folgende Schritt mit dem linken Bein und die Körperdrehung nach rechts führen zu einer Abwärtsbewegung der unteren Kurve bis zum lokalen Minimum. Die lokalen Minima und Maxima der Kurve der Winkelgeschwindigkeit werden mittels geeigneter Software ermittelt. Auf Basis der Kenntnis der lokalen Minima und Maxima wird auch der Drehwinkel jedes Schrittes berechnet, da das Integral der Winkelgeschwindigkeit über die Zeit zwischen einem lokalen Minimum und einem lokalen Maximum der Drehwinkel eines Schrittes mit dem rechten Bein ist. Das entsprechende Integral von einem lokalen Maximum bis zu einem lokalen Minimum ist der Drehwinkel eines Schrittes mit dem linken Bein. Ebenso wird bei Kenntnis der lokalen Minima und Maxima die Anzahl der Schritte mit jedem Bein automatisch ausgezählt, und es wird darauf aufbauend auch die Schrittfrequenz bestimmt. Auszunehmen sind bei Analysen dieser Art jedoch Abschnitte wie die Abschnitte 3 und 7.
In den Abschnitten 3 und 7 hat sich die Person um ca. 180 Grad nach links umgedreht, indem mit dem linken Bein ein Schritt nach hinten gegen die bisherige Körperausrichtung gemacht wird und der Körper auf dem rechten Bein stehend gegen den Uhrzeigersinn umgedreht wird. Der anschließende Vorwärts-Schritt wird mit dem rechten Bein durchgeführt, bewirkt also auch eine weitere Drehung nach links um die Körperachse. Wie an der Kurve der Winkelgeschwindigkeit zu sehen ist, tritt das wellenförmige Muster in den Abschnitten 3 und 7 nicht auf, sondern es wird eine einzige Drehbewegung mit einem Doppelschritt durchgeführt, bei der die Drehgeschwindigkeit schnell auf ein hohes Niveau ansteigt, kurz auf diesem Niveau bleibt und dann schnell abfällt. Der Vorwärts-Schritt mit dem rechten Bein, der die Linksdrehung des Körpers fortführt, ist in der gesamten Bewegung enthalten, lässt sich also nicht an der Kurve der Winkelgeschwindigkeit als lokales Maximum erkennen. Der darauf folgende Schritt mit dem linken Bein wird in der unteren Kurve jeweils als lokales Minimum, also eine Rechtsdrehung, am Anfang der Abschnitte 4 und 8 abgebildet.
Insgesamt ist erkennbar, dass eine Person bei einer Umdrehbewegung am Ort eine deutlich höhere Winkelgeschwindigkeit erreicht, als in einer Situation, bei der die Person auf einer gekrümmten Trajektorie geht. Ein Abschnitt mit einer Umdrehbewegung wird in der Kurve der Winkelgeschwindigkeit dadurch erkennbar, dass eine Linksdrehung zu einem Bereich mit hoher positiver Winkelgeschwindigkeit führt. Der dabei zurückgelegte Drehwinkel ist deutlich größer als der zurückgelegte Drehwinkel je Schritt. Eine Rechtsdrehung wird dementsprechend in der Kurve der Winkelgeschwindigkeit als ein Bereich mit hoher negativer Winkelgeschwindigkeit dargestellt.
Ein Abfolge von Schritten, unabhängig davon, ob auf einer geraden oder gekrümmten Trajektorie gegangen wird, führt in der Kurve der Winkelgeschwindigkeit zu einem wellenförmigen Muster, und ist daher deutlich von einer Umdrehbewegung unterscheidbar. Die je Schritt erreichte Winkelgeschwindigkeit und die zurückgelegte Winkelsumme sind deutlich kleiner als bei einer Umdrehbewegung. Ebenso ist die beim Gehen je Zeiteinheit zurückgelegte Winkelsumme geringer als bei einer Umdrehbewegung, was an der Steilheit der Kurve der Winkelsumme erkennbar ist. Dies gilt auch wenn eine gekrümmte Strecke zurückgelegt wird, da die Kurve der Winkelsummen in den Abschnitten mit Krümmungen (Abschnitte 1, 5, 9 und 11) eine deutlich geringere Steilheit aufweist als in den Abschnitten 3 und 7. Des Weiteren können die beim Abgehen einer gekrümmten Strecke gemachten Schritte in der unteren Kurve anhand der oszillierenden Winkelgeschwindigkeit festgestellt werden, gleichwohl bleibt die Winkelgeschwindigkeit bei einer Linkskurve stets über null (Abschnitt 1 und 5) und bei einer Rechtskurve stets unter null (Abschnitt 9 und 11). Alle Schritte einer gekrümmten Trajektorie haben also die gleiche Drehrichtung, obwohl die Winkelgeschwindigkeit schwankt.
Aus diesen Überlegungen und Erkenntnissen folgen Kriterien, die eine Unterscheidung zwischen (i) dem Umdrehen am Ort und (ii) dem Drehen während einer Bewegung entlang einer Trajektorie ermöglichen. Diese Kriterien kommen in der späteren Auswertung zur Anwendung.
Die Abschnitte 2, 4, 6, 8, 10 und 12 weisen nur geringe Drehwinkeln und häufig wechselnden Drehrichtungen auf und haben daher keine Aussagekraft über die bevorzugte Drehrichtung. Solche Abschnitte mit Drehungen mit geringem Drehwinkel entstehen zwangsläufig beim Geradeausgehen. Diese Abschnitte werden jedoch nicht weiter ausgewertet, sondern in einem der folgenden Datenaufbereitungsschritte entfernt.
5.9.4 Erster Datenaufbereitungsschritt
Der Datensatz wird in einem ersten Schritt dahingehend aufbereitet, dass die Zeitabschnitte, in denen die Person starke Drehungen um andere Drehachsen als die Körperlängsachse ausführt, also Drehungen um die Körpertiefenachse (Vorne-Hinten-Achse), wie der Radschlag, oder um die Körperquerachse (Links-Rechts-Achse), wie die Rolle vorwärts (Purzelbaum), aus der weiteren Auswertung ausgeschlossen werden (1 in 19). Geringe Drehungen um die Körpertiefenachse und um die Körperquerachse bleiben dabei unberücksichtigt und führen nicht zu einem Ausschluss aus der Auswertung, da das Gehen zu einem leichten Schwanken des Körpers und damit der Körperlängsachse führt.
Die Unterscheidbarkeit dieser geringen und unproblematischen Winkelveränderungen und größerer Winkelveränderungen, bei deren Auftreten die Zeitabschnitte mit entsprechenden Messwerten ausgeschlossen werden, ist jedoch gegeben, da eine stärkere Auslenkung der Körperlängsachse aus der senkrechten Position, die mit einem Drehen um die Körpertiefenachse und/oder um die Körperquerachse einhergeht, beim Gehen nicht auftritt. In sitzender und liegender Position können zwar stärkere Auslenkungen der Körperlängsachse auftreten. Dies sind aber Situationen, in denen ohnehin keine relevanten Messwerte generiert werden können. Hier ist die Auslenkung der Körperlängsachse bzw. die einhergehende Drehung um die Körperquerachse und/oder die Körpertiefenachse eine wichtige Information, die dazu genutzt wird, entsprechende Zeitabschnitte auszusondern.
Ein Ausschluss eines Zeitabschnittes wird vorgenommen, wenn, ausgehend von einer ursprünglich nahezu senkrechten Ausrichtung der Körperlängsachse, eine Drehung um die Körpertiefenachse und/oder die Körperquerachse von über 30 Grad erfolgt ist. Zu diesem Zweck wird für beide Achsen durch Integration der Winkelgeschwindigkeit über die Zeit die Winkelsumme zum jeweiligen Zeitpunkt t ^ berechnet. Wenn die Winkelsummen für mindestens eine der beiden Achsen anzeigen, dass die Körperlängsachse um mindestens 30 Grad zur Senkrechten ausgelenkt ist, so werden die Messwerte des Zeitabschnittes solange ausgeschlossen, bis die Körperlängsachse sich wieder soweit aufgerichtet hat, dass die Auslenkung weniger als 30 Grad beträgt. Dies bedeutet entweder, dass die Winkelsumme, die für die Körpertiefenachse und die Körperquerachse bestimmt wird, sich durch eine entsprechende Gegendrehungen zu den ursprünglichen Drehungen so verändert, dass eine auf unter 30 Grad reduzierte Auslenkung der Körperlängsachse festgestellt werden kann. Im zweiten Fall, bei einem kompletten Überschlag (Rolle, Salto, Radschlag) durch Drehung um die Körpertiefenachse und/oder die Körperquerachse, ist die Körperlängsachse nach eine Drehung um 330 Grad wieder soweit aufgerichtet, dass die Messwerte wieder zur Auswertung verwendet werden.
Schlussendlich ist die Bewegung der Person in der horizontalen Ebene, also die Drehung der Person in dieser Ebene um die Körperlängsachse und die horizontale lineare Beschleunigung, von Interesse. Im Falle des zweiten zusätzlichen Auswertungsverfahrens werden zusätzlich auch Bewegungen mit vertikaler Komponente analysiert, weshalb auch die vertikalen linearen Beschleunigungen von Bedeutung sind. Die Werte des Dreh- und Beschleunigungssensor sowie die GPS-Daten, die bei Bewegungen, die jedenfalls eine horizontale Komponente haben, gemessen werden (2 in 19), werden in den Ergebnisdatensatz übernommen und in der weiteren Auswertung verwendet.
5.9.5 Zweiter Datenaufbereitungsschritt
Im zweiten Datenaufbereitungsschritt ist sicherzustellen, dass nur Bewegungen, bei denen die Person zu Fuß unterwegs ist, in den Ergebnisdatensatz Eingang finden (4 in 19), da nur dabei Körperdrehungen auftreten, die für die weitere Auswertung von Bedeutung sind. Daher wird mit geeignet programmierter Software analysiert, ob eine Bewegung zu Fuß oder mit einem Verkehrsmittel erfolgt. Wie bereits oben gezeigt wurde, entsteht beim Vorwärtsgehen (geradeaus oder auf gekrümmter Strecke) in der Kurve der Winkelgeschwindigkeit ein auffälliges Muster von lokalen Minima und Maxima. Das Umdrehen am Ort ist ebenfalls in dieser Kurve aber auch in der Kurve, die die Winkelsumme darstellt, auffällig und mit geeigneter Software identifizierbar.
Mit der gleichen Vorgehensweise wie zuvor erläutert, wurde während einer Fahrt mit einer Trambahn die Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeiten der Drehungen um die senkrecht ausgerichteten Körperlängsachsen (y-Achsen) des Mobiltelefons und der Person gemessen und aufgezeichnet. Die Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeit und die Zeitreihe der Winkelsumme sind in 21 abgebildet. Die Trambahn ist in drei Abschnitten (1, 3, 5) geradeaus und in zwei Abschnitten (2, 4) Kurven nach links gefahren. Die Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeit weist keine wellenförmigen Schwankungen auf, wie sie sich beim Gehen durch die Schrittabfolge ergeben(vgl. 20). Zugleich ist die Winkelgeschwindigkeit in Kurven relativ gleichbleibend, da die Kurvenradien der Trambahnschienen offensichtlich einheitlich sind.
Eine Unterscheidbarkeit der Kurven in 20 und 21 ist daher gegeben. Gleichwohl kann die Geschwindigkeit und die Beschleunigung mit der sich eine Person und ihr Mobiltelefon bewegen, als zusätzliches Kriterium, herangezogen werden, um zu überprüfen, ob die Person zu Fuß unterwegs ist oder mit einem Verkehrsmittel fährt (3 in 19). Die Geschwindigkeit, ab der angenommen wird, dass eine Person sich nicht zu Fuß bewegt, wird mit 10 km/h angesetzt.
Zusätzlich kann im Fall, dass die getestete Person sich in einem bewegten Verkehrsmittel (Auto, Zug, Achterbahn) aufhält, überprüft werden, ob unter Heranziehung sämtlicher Messwerte (Winkelgeschwindigkeit, Geschwindigkeit, Beschleunigung) die Drehungen des Verkehrsmittels und die Drehungen der sich im Verkehrsmittel aufhaltenden Person unterschieden werden können. Falls diese Unterscheidung möglich ist, werden die Drehbewegungen der in Verkehrsmitteln reisenden Person in die Analyse miteinbezogen. Andernfalls werden die entsprechenden Zeitabschnitte aus der weiteren Analyse ausgeschlossen.
5.9.6 Dritter Datenaufbereitungsschritt
Der bisher ermittelte Ergebnisdatensatz wird im dritten Datenaufbereitungsschritt in einzelne Bewegungsabschnitte zerlegt (5 in 19), wobei ein Bewegungsabschnitt eine zusammenhängende Bewegung mit gleicher Drehrichtung ist. Ein neuer Bewegungsabschnitt beginnt, wenn die Drehrichtung sich ändert oder wenn nach einer Drehung eine Phase der Geradeausbewegung beginnt (6 in 19). Dadurch werden Bewegungsabschnitte in drei Gruppen eingeteilt, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie entweder (i) eine Drehrichtung mit dem Uhrzeigersinn, (ii) eine Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn, oder (iii) keine Drehrichtung haben. Phasen der Geradeausbewegung werden einer eigenen Gruppe von Bewegungsabschnitten zugeordnet, die bei der nachfolgenden Auswertung jedoch mangels Drehung nicht berücksichtigt werden.
Gemäß diesem Datenaufbereitungsschritt werden die Abschnitte 2, 4, 6, 8, 10 und 12 in 20 in jeweils mehrere Bewegungsabschnitte zerlegt, da in diesen Abschnitten Wechsel zwischen positiven Winkelgeschwindigkeiten (Linksdrehung) und negative Winkelgeschwindigkeiten (Rechtsdrehung) vorliegen. Die übrigen Abschnitte (1, 3, 5, 7, 9, 11) bleiben hingegen als jeweils ein Bewegungsabschnitt erhalten, da jeweils eine einheitliche Drehrichtung vorliegt.
5.9.7 Vierter Datenaufbereitungsschritt
Für jeden der so ermittelten Bewegungsabschnitte wird im vierten Datenaufbereitungsschritt die Dauer des Bewegungsabschnittes (7 und 8 in 19) bestimmt, indem die Dauer der zugehörigen Zeitintervalle aufsummiert wird. Des Weiteren wird rechnerisch bestimmt, welchen Winkel (in Grad oder rad) die Gesamtdrehung (7 und 8 in 19) abdeckt und wie schnell die Drehung erfolgt ist. Die Drehgeschwindigkeit eines Bewegungsabschnittes wird aus dem Drehwinkel und der Zeitdauer berechnet und als durchschnittliche Winkelgeschwindigkeit (7 und 8 in 19) angegeben.
5.9.8 Fünfter Datenaufbereitungsschritt
Aufgrund der vorherigen Feststellung, dass jeder Schritt mit einer leichten Körperdrehung verbunden ist, werden vor der weiteren Auswertung die Bewegungsabschnitte mit einer Geradeausbewegung oder mit Drehwinkeln bis 15 Grad aus dem Datensatz entfernt (9 in 19). Dies betrifft, wie aus 20 ersichtlich ist, hauptsächlich Schritte beim Geradeausgehen. Die obige Auswertung des Bewegungspfades zeigt, dass Bewegungen, bei denen eine Person einem gekrümmten Weg folgt, nicht aufgrund der hier formulierten Regel aus der Auswertung ausgeschlossen werden, da bei den gekrümmten Trajektorien eine einheitliche Drehrichtung während des gesamten Bewegungsabschnittes vorliegt und der Drehwinkel einer solchen Bewegung in der Regel größer als 15 Grad ist. Gekrümmte Trajektorien mit kleinerem Drehwinkel sind in der Auswertung ohnehin nicht von Interesse.
Nach diesem Datenaufbereitungsschritt ist der Ergebnisdatensatz soweit bearbeitet, dass in der folgenden Auswertung nur noch die Messwerte des Drehsensors auszuwerten sind.
5.9.9 Auswertung – Drehrichtung
In der Auswertung wird für alle verbleibenden Bewegungsabschnitte gemeinsam erhoben, ob beim Gehen die Drehrichtung mit dem Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn häufiger erfolgt und in welche Drehrichtung die größere Winkelsumme erreicht wird (10 in 19).
Dabei ist jedoch zu beachten, dass Links- und Rechtsdrehungen beim Gehen durch das Zurücklegen eines Weges (Gehweg, Straße) entstehen können bzw. die Richtungswahl durch bauliche und räumliche Gegebenheiten (Gänge, Treppen, Zimmeranordnung etc.) vorgegeben sein kann. Deshalb müssen solche Bewegungen, bei denen eine Richtung und somit auch die Drehrichtung vorgegeben sind, von Bewegungen unterschieden werden, bei denen es von der Zielerreichung unabhängig ist, ob eine Person die Körperdrehung linksherum oder rechtsherum ausführt. Die Wahl der Drehrichtung kann insbesondere dann unabhängig von der Zielerreichung und nicht durch den Verlauf eines Weges vorgegeben sein, wenn eine Drehung am Ort um 180 Grad oder mehr erfolgt, da bei solchen Drehung wohl das Umdrehen den eigentlichen Zweck der Bewegung darstellt und nicht etwa einem Weg gefolgt wird.
Da Drehungen um 180 Grad beim Umdrehen am Ort aber auch beim Folgen eines Weges (beispielsweise in Treppenhäusern) auftreten, werden die Winkelgeschwindigkeit, das Schrittmuster und die Drehwinkel der Schritte als Kriterien verwendet, um festzustellen, ob die Drehung am Ort oder entlang einer Trajektorie erfolgt ist. Im ersteren Fall wird davon ausgegangen, dass die Drehrichtung unabhängig von der Zielerreichung ist, da die Drehrichtung mutmaßlich nicht durch den Verlauf des Weges vorgegeben ist.
Sämtliche in den einzelnen Bewegungsabschnitten dokumentierte Drehbewegungen werden auf Basis dieser Überlegungen in Klassen eingeteilt (22). Für die Zuordnung zu einer der Klassen ist die Drehrichtung unerheblich.
Die Klasse a) umfasst sämtliche Drehungen am Ort. Die Klasse b) beinhaltet alle Drehungen die entlang einer Trajektorie durchgeführt werden.
Diese Klassen werden in je zwei Unterklassen zerlegt, wobei unterschieden wird, ob eine Drehung einen Drehwinkel von 15 bis 180 Grad hat (Bewegungsabschnitte mit kleineren Drehwinkeln werden im fünften Datenaufbereitungsschritt ausgeschlossen) oder ob der Drehwinkel mindestens 180 Grad beträgt.
Der Hintergrund dieser Einteilung ist, dass es bei Drehungen am Ort mit Drehwinkeln bis 180 Grad (Klasse a1) wahrscheinlich ist, dass eine Person, die sich so bewegt, ein örtliches Ziel erreichen will. Wenn beispielsweise ein Gegenstand mit einer 90 Grad Linksdrehung am Ort erreichbar ist, so ist als Alternative eine 270 Grad Rechtsdrehung möglich. Die 90-Grad-Drehung folgt jedoch den örtlichen Gegebenheiten. Eine 270-Grad-Drehung ist hingegen motorisch sehr viel aufwändiger und tritt vermutlich selten auf.
Eine solche Drehung am Ort mit mehr als 180 Grad Drehwinkel gehört zur Klasse a2). Typischer Fall für die Drehung am Ort mit mehr als 180 Grad Drehwinkel ist das Umdrehen nachdem eine Tätigkeit (aus dem Fenster sehen, Hände im Waschbecken waschen, ein Buch aus einem Regal nehmen etc.) an dem Standort durchgeführt wurde, an dem sich die Person aufhält. Das Umdrehen um 180 Grad besteht, bei effizienter Durchführung, aus einem (Rückwärts-)Schritt eines Beines bei eine gleichzeitigen Drehung des Körpers auf dem anderen Bein. Mit dem folgenden Schritt des anderen Beines ist das Umdrehen bereits abgeschlossen. Drehungen am Ort mit noch größeren Drehwinkeln (beispielsweise 270 Grad) gehören auch zur Klasse a2). Solche motorisch ineffiziente Drehungen werden im Sinne dieses Testverfahrens als Ausdruck der motorischen Dominanz angesehen.
Bei Drehungen entlang einer Trajektorie ist ebenfalls bei Bewegungen mit Drehwinkeln bis 180 Grad (Klasse b1) zu vermuten, dass ein örtliches Ziel (beispielsweise eine Tür) angestrebt wird und die Drehung sich aus dem Anstreben dieses Zieles ergibt.
Bei Drehungen mit Drehwinkeln über 180 Grad (Klasse b2) ist es möglich, dass die Drehrichtung nicht durch einen Weg oder ein Zielort vorgegeben ist. So kann eine Person beispielsweise beim Sport oder im Alltag vor der Entscheidung stehen, ein Hindernis zu umgehen. Die Richtung in der ein Kreis oder Kreisbogen zurückgelegt wird, kann dabei je nach örtlicher Gegebenheit frei wählbar sein. Es sind aber auch Situationen vorstellbar, bei denen Drehwinkel deutlich über 180 Grad auf einer Trajektorie zurückgelegt werden und gleichwohl ein Ziel angestrebt wird. Dies ist beispielsweise beim Treppensteigen auf einer Wendeltreppe gegeben, da hier möglicherweise Wege zurückzulegen sind, die Drehungen von über 180 Grad beinhalten.
Die Kriterien anhand derer unterschieden wird, ob eine Drehung durch ein Umdrehen am Ort oder bei einer Bewegung auf einer Trajektorie entstanden ist, sind aus der obigen Auswertung eines Bewegungspfades abgeleitet.
Eine Bewegung wird als Gehen auf einer Trajektorie (Klasse b) identifiziert, wenn ein Schrittmuster feststellbar ist, das durch das Hin-und-Her-Drehen des Körpers bei jedem Schritt entsteht. Die Drehwinkel je Schritt sind in diesem Fall klein. In 20 treten in den Abschnitten in denen die Person vorwärts gegangen ist (alle Abschnitte außer 3 und 7) Drehwinkel je Schritt bis ca. 20 Grad auf, wobei die Drehwinkel beim Geradeausgehen deutlich kleiner sind als dieser Maximalwert, der nur bei gekrümmten Trajektorien auftritt. Durch den geringen Drehwinkel je Schritt ist die Winkelgeschwindigkeit gering, was wiederum zu einem geringen Anstieg der Winkelsumme je Zeiteinheit führt (die Kurve der Winkelsumme ist flach).
Im Gegensatz dazu ist beim Umdrehen am Ort (Klasse a) kein Schrittmuster feststellbar, sondern der ganze Drehvorgang wird in zwei Schritten entgegen der bisherigen Körperausrichtung durchgeführt. Der Drehwinkel des Doppelschrittes ist entsprechend groß und beträgt jedenfalls deutlich über 90 Grad und kann etwas über 180 Grad erreichen. Die Winkelgeschwindigkeit und der Anstieg der Winkelsumme je Zeiteinheit sind dementsprechend deutlich größer als beim Gehen auf einer Trajektorie.
Diese Merkmale der beiden Formen von Drehbewegungen sind jeweils gesamthaft zu verstehen. Eine Zuordnung von Bewegungsabschnitten zu den Klassen a) oder b) soll dann erfolgen, wenn die Merkmale einer Klasse festgestellt werden. Bewegungsabschnitte die nicht aufgrund der obigen Merkmale klar einer Klasse zugeordnet werden können, werden nicht in der weiteren Auswertung berücksichtigt.
Bei der Programmierung der Auswertungssoftware kann berücksichtigt werden, dass Personen unterschiedliche Gehgeschwindigkeiten, Schrittfrequenzen und Schrittlängen haben. Wie in 20 ersichtlich ist, ist die maximale Winkelgeschwindigkeit W_Umdrehung beim Umdrehen größer als die maximale Winkelgeschwindigkeit W_Gehen beim Gehen auf einer Trajektorie. Gleichwohl werden diese beiden Winkelgeschwindigkeiten bei einer Person, die sehr langsam geht, geringer sein, als die in 20 erkennbaren Werte. Daher kann kein absoluter Wert angegeben werden, bei dessen Überschreiten angenommen wird, dass die Winkelgeschwindigkeit bei einer Umdrehbewegung gemessen wurde (W_Umdrehung). Stattdessen kann unter Verwendung eines relativen Maßes, beispielsweise des Quotienten der beiden maximalen Winkelgeschwindigkeiten (W_Umdrehung/W_Gehen), entschieden werden, ob bei der jeweiligen Winkelgeschwindigkeit eine Umdrehbewegung oder ein Gehen auf einer Trajektorie vermutet wird.
Nach Zuordnung der Bewegungsabschnitte des Ergebnisdatensatzes zu den vier Klassen, wird einerseits für jede der Klassen ausgewertet, ob die Drehrichtung mit dem Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn in den Bewegungsabschnitten, die der jeweiligen Klasse zugeordnet sind, häufiger auftritt. Es wird somit für jede Klasse ermittelt, wie viele Bewegungsabschnitte mit linker bzw. rechter Drehrichtung vorkommen.
Als zweites werden für jede Klasse für die Bewegungsabschnitte, die der jeweiligen Klasse zugeordnet sind, die Drehwinkel (in Grad oder rad) mit gleicher Drehrichtung aufsummiert. Es werden also in jeder Klasse die zwei Winkelsummen aller Bewegungsabschnitte mit linker bzw. rechter Drehrichtung bestimmt.
Für die Klasse a1) mit Drehungen am Ort mit Drehwinkel bis zu 180 Grad wird also die Anzahl (11 in 19) und die Winkelsumme (12 in 19) der Bewegungsabschnitte mit Drehrichtung mit dem Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn ermittelt.
Für die Klasse a2) mit Drehungen am Ort mit Drehwinkel von mindestens 180 Grad wird die Anzahl (13 in 19) und die Winkelsumme (14 in 19) der Bewegungsabschnitte mit Drehrichtung mit dem Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn ermittelt.
Dergleichen wird für Bewegungsabschnitte mit Drehungen entlang einer Trajektorie und Drehwinkeln bis zu 180 Grad (Klasse b1) die Anzahl der Drehungen (15 in 19) und die Winkelsumme (16 in 19) der Drehungen nach links bzw. nach rechts festgestellt.
Für die Klasse der Bewegungsabschnitte mit Drehungen, die entlang einer Trajektorie erfolgen und Drehwinkel von mindestens 180 Grad aufweisen (Klasse b2), wird ebenfalls die Häufigkeit (17 in 19) und die Winkelsumme (18 in 19) für beide Drehrichtungen erfasst.
Schlussendlich wird auf Basis dieser Häufigkeiten und Winkelsummen für jede der Klassen überprüft, ob die getestete Person eine bevorzugte Drehrichtung – und damit eine motorisch dominante Körperseite – hat. Zuerst wird für die Klasse a2) ausgewertet, ob eine Drehrichtung eine größere Anzahl von Drehungen als auch eine höhere Winkelsumme aufweist. Sollte für diese Klasse kein eindeutiges Ergebnis erzielt werden, so wird für die Klasse a1) und, sollte auch hier kein eindeutiges Ergebnis vorliegen, auch für die Klassen b2) und b1) untersucht, ob eine größere Anzahl von Drehungen und eine höhere Winkelsumme für eine der beiden Drehrichtung festgestellt werden kann.
Im Falle, dass die Anzahl der Drehungen und die Winkelsumme der Klassen für eine hinreichend große Personengruppe bestimmt werden, sind weitergehende Aussagen, auch im Sinne einer statistischen Signifikanz von Ergebnissen, möglich. Die Vorgehensweise für eine derartige Auswertung mithilfe statistischer Konzepte wird in einem späteren Abschnitt beschrieben.
5.10 Bewegungspfade und deren Auswertung hinsichtlich der vorkommenden Drehungen
5.10.1 Auswertung eines beispielhaften Bewegungspfades
Ein beispielhafter Bewegungspfad ist in 23 dargestellt. Zwei Personen (Person 1 und Person 2) starten im Punkt 0, laufen die Punkte 1, 2, 3, und 4 ab, wobei von 1 bis 4 eine 180-Grad-Kurve auf einem Kreisbogen nach links gemacht wird. Im Bereich von Punkt 5 wird eine 90-Grad-Kurve nach rechts gemacht. Im Bereich des Punktes 6 drehen die Personen um 180 Grad um, wobei Person 1 gegen den Uhrzeigersinn und Person 2 mit dem Uhrzeigersinn dreht. Auf dem weiteren Weg von Punkt 6 bis Punkt 9, der zugleich der Ausgangspunkt ist, gehen beide Personen geradeaus und befinden sich dann um 90 Grad verdreht zur Startrichtung. Annahmegemäß dauert es jeweils eine Zeiteinheit um von einem Punkt zum nächsten Punkt zu gehen. Die Bewegung von Punkt 0 bis Punkt 1 wird in der ersten Zeiteinheit durchgeführt, der letzte Streckenabschnitt bis zum Punkt 9 wird demnach in der neunten Zeiteinheit bewältigt.
Rechts neben dem Bewegungspfad ist in einem Polarkoordinatensystem jeder Richtung eine Grad-Angabe zugeordnet. Die Angabe von 0 bzw. 360 Grad entspricht dabei einer Bewegung nach oben in der 23. Für eine Bewegung nach links in 23 wird die Richtung mit plus 90 Grad angegeben. Eine Bewegung nach rechts führt im Koordinatensystem zu einem negativen Wert von minus 90 Grad (oder plus 270 Grad).
Auf Basis dieses Koordinatensystems wird in 24 die Bewegungsrichtung (in Grad) der Personen (senkrechte Achse) gegen die Zeit t (waagerechte Zeitachse) aufgetragen. Der auf der senkrechten Achse für die Bewegungsrichtung aufgetragene Wert ist zugleich die Winkelsumme aller durchgeführten Drehungen, die auf dem Bewegungspfad bis zum jeweiligen Punkt erreicht wird, da im Startpunkt die Richtung mit 0 Grad festgelegt ist. Eine positive Winkelsumme bedeutet, dass die Summe der Drehwinkel der Drehungen nach links größer ist als die Summe der Drehwinkel der Drehungen nach rechts.
Die oben beschriebene Verdrehung des Körpers gegen die Körperlängsachse, die sich beim Vorwärtsgehen bei jedem Schritt ergibt, bleibt in 24 unberücksichtigt. Die Kurve der Winkelsumme ist also im Vergleich zur entsprechenden Kurve in 20 begradigt und weist nicht die dort in alle Abschnitten außer den Abschnitten 3 und 7 erkennbaren Windungen auf. Dadurch sind in 24 keine Schrittmuster erkennbar. Die Unterschiede, die sich bei den den Klassen a) und b) zugeordneten Drehungen hinsichtlich der Winkelgeschwindigkeit ergeben, sind aber gleichwohl erkennbar, da die Klasse a) höhere Winkelgeschwindigkeiten aufweist.
Die Bewegungsrichtung in der ersten Zeiteinheit ist also in Richtung 0 Grad. Der Kreisbogen von Punkt 1 bis Punkt 4 der 23 führt bei einer Linksdrehung zu einer kontinuierlichen Richtungsänderung bis sich die Personen nach drei Zeiteinheiten in Punkt 4 in Richtung plus 180 Grad bewegen, was in 24 durch einen stetigen Anstieg der Kurve im entsprechenden Bereich (von t = 1 bis t = 4) angezeigt wird. Die Steigung der Kurve ist zugleich ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit der jeweils abgebildeten Drehung. Im Falle des Kreisbogens wird ein Winkel von plus 180 Grad in drei Zeiteinheiten zurückgelegt, weshalb in 24 dieser Wert bei t = 4 erreicht ist.
Der weitere Weg in 23 bis zu Punkt 5 führt bis kurz vor Punkt 5 weiter in Richtung plus 180 Grad um dann nach rechts zu schwenken, was zur Bewegung in Richtung plus 90 Grad führt. Dies führt in 24 im Bereich des Wertes t = 5 der Zeitachse zu einem Abfallen der Kurve auf plus 90 Grad. Da der Kurvenradius hier etwas kleiner ist, als bei dem Bogen von Punkt 1 bis Punkt 4, ist die Winkelgeschwindigkeit höher und demzufolge die Steigung der Kurve steiler als im Bereich von t = 1 bis t = 4. Die Wegstrecke in 23 von kurz hinter Punkt 5 bis kurz vor Punkt 6 führt in Richtung plus 90 Grad. Bis zu dieser Stelle sind die Kurven für beide Personen somit auch identisch.
In Punkt 6 wird eine schnelle Drehung um 180 Grad durchgeführt, die jedoch in zwei Richtung möglich ist. Bei der Drehung gegen den Uhrzeigersinn (Person 1) ändert sich die Bewegungsrichtung auf plus 270 Grad, im Falle einer Drehung mit dem Uhrzeigersinn (Person 2) ist die neue Bewegungsrichtung minus 90 Grad. In 24 wird bei t = 6 die Richtungsänderung, die sich durch die Drehung gegen den Uhrzeigersinn ergibt, in der oberen durchgezogenen Kurve (mit 1 gekennzeichnet) verdeutlicht, die auf plus 270 Grad ansteigt. Die untere gestrichelte Kurve (mit 2 gekennzeichnet) stellt die Drehung mit dem Uhrzeigersinn dar, die auf minus 90 Grad sinkt. Da die Drehung am Ort sehr schnell erfolgt, ist die Winkelgeschwindigkeit hoch, was sich auch in der Steilheit der beiden Kurven widerspiegelt.
Die weitere Bewegung zum Punkt 9 in 23 führt geradeaus, also in Richtung plus 270 Grad bzw. minus 90 Grad. Dies bilden auch die Kurven in 24 ab.
In 23 und 24 kann für Person 1 und Person 2, gemäß der Logik des oben beschriebenen Auswertungskonzepts, für die Klasse b1) jeweils eine Winkelsumme von minus 90 Grad festgestellt werden, da nur in der Umgebung des Punktes 5 eine Drehung entlang einer Trajektorie mit weniger als 180 Grad erfolgt und diese Drehung nach rechts ist.
Bei der Drehung um 180 Grad bei einer Bewegung entlang einer Trajektorie (Klasse b2) haben ebenfalls beide Personen die gleiche Winkelsumme von plus 180 Grad erreicht, da die einzige Drehung dieser Art am Kreisbogen (Punkte 1 bis 4 in 23) nach links erfolgt (vgl. auch entsprechenden Kurvenanstieg zwischen Punkt 1 und 4 in 24).
Am deutlichsten wird der Unterschied bei der Drehung in Punkt 6 der 23 (Drehung um 180 Grad am Ort, Klasse a2), da hier Person 1 eine Winkelsumme von plus 180 Grad aufweist und Person 2 einen Wert von minus 180 Grad. In 24 ist diese Drehung dadurch erkennbar, dass sich die Kurven bei t = 6 um den Wert 180 Grad nach oben bzw. nach unten verlagern (Drehwinkel von plus bzw. minus 180 Grad) und die Steigung sehr hoch ist, wodurch die hohe Winkelgeschwindigkeit abgebildet wird. Dies ist insbesondere im Vergleich zu dem Kreisbogen in 23 auffällig, dessen Winkelgeschwindigkeit in 24 durch die Steigung der Kurve im Bereich von t = 1 bis t = 4 abgebildet wird, die deutlich geringer ist als bei der Drehung in Punkt 6.
An diesem Bespiel wird deutlich, dass der entscheidende Unterschied, den die beiden Personen in ihrem Drehverhalten zeigen, in 24 bei der 180-Grad-Drehung festgestellt werden kann, bei der die Drehung am Ort stattfindet und daher zugleich die Winkelgeschwindigkeit hoch ist.
5.10.2 Irrgarten
Im vorherigen Beispiel wurde unterstellt, dass zwei Personen den gleichen Weg zurücklegen, was es in der Auswertung leicht macht, festzustellen, bei welcher Drehung relevante Unterschiede auftreten. In der Realität werden Personen jedoch unterschiedliche Wege zurücklegen. Gleichwohl soll auch dann eine bevorzugte Drehrichtung identifiziert werden können. Entscheidend für die Identifizierung einer bevorzugten Drehrichtung sind die Situationen, bei der das Drehen an sich der Zweck der Bewegung ist. In solchen Situationen verfolgt eine Person keinen Weg sondern dreht am Ort um, um mit neuer Blickrichtung und Positionierung einem geänderten Weg zu folgen.
Als weiteres Beispiel an dem deutlich gemacht werden kann, wie bei Drehbewegungen über die Drehrichtung entschieden wird, soll hier auf einen Irrgarten zurückgegriffen werden. In einem Irrgarten gibt es, in Unterschied zu einem Labyrinth, Gänge, die nicht zum Ziel führen, und an deren Ende nur die Möglichkeit besteht, umzudrehen.
Eine Person in einem Irrgarten kann typischerweise eine Reihe von Entscheidungen treffen, die mit Richtungsentscheidungen einhergehen. Darüber hinaus ist die Person aber bei anderen Richtungswechseln an den Verlauf der Gänge gebunden.
So kann als erstes an Abzweigungen ein Gang gewählt werden, was zwangsläufig mit einer Entscheidung über eine Drehrichtung und einen Drehwinkel verbunden ist. Die Person entscheidet sich somit willentlich einem von zwei oder mehreren Gängen zu folgen und muss dafür entweder weiterhin geradeaus gehen oder abbiegen und dabei eine Richtungswechsel durch eine Links- bzw. Rechtsdrehung vornehmen. Der Drehwinkel ergibt sich durch die Richtungswahl.
Die Person folgt nach einer solchen Richtungswahl einem Gang und muss dabei entsprechend dem Verlauf des Weges weitere Richtungsänderungen vornehmen. Weder Drehrichtung noch Drehwinkel kann die Person währenddessen beeinflussen, außer sie entscheidet sich umzudrehen.
Einen zweiten Typ von Entscheidung hinsichtlich Drehungen kann die Person derart vornehmen, dass sie sich während des Gehens spontan entscheidet umzudrehen. Die dritte Möglichkeit einer Entscheidung über Drehungen ergibt sich, wenn die Person an das Ende eines toten Ganges stößt und dort gezwungen ist umzudrehen. In beiden Fällen ist der Drehwinkel 180 Grad. Die Drehrichtung kann jedoch völlig frei gewählt werden.
Darüber hinaus kann die Person jederzeit stehen bleiben und sich um die eigene Achse drehen. Will sie jedoch nicht umdrehen sondern weitergehen, so muss die Drehung stets 360 Grad (oder ein Vielfaches von 360 Grad) betragen. Die Drehrichtung ist auch in diesem Fall frei wählbar.
Diese Überlegungen zur Verhaltensweise in einem Irrgarten zeigen unabhängig davon, ob eine Strategie angewendet wird, um das Ziel zu finden, oder ob mehr oder wenig planlos danach gesucht wird, dass eine Person nur in bestimmten Situationen die Drehrichtung frei wählen kann. Diese geschieht typischerweise dann, wenn das Umdrehen an sich der Zweck der Drehbewegung ist. Diese Drehungen sind in der Regel mit einem Drehwinkel von 180 Grad oder 360 Grad verbunden. Umgekehrt gilt aber auch, dass Drehwinkel unter 180 Grad in der Regel damit verbunden sind, dass einem Weg gefolgt wird und die Drehrichtung nicht frei wählbar ist, sondern sich aus dem Verlauf des Weges ergibt.
Nur in seltenen Fällen kann im Irrgarten an Abzweigungen entschieden werden, welcher Weg verfolgt wird. Durch die Auswahl des Weges ergeben sich wiederum Drehwinkel und Drehrichtung. Der Drehwinkel ist kleiner als 180 Grad, wenn unterstellt wird, dass als Drehwinkel immer der kleinere Winkel gewählt wird. Eine Abzweigung um 60 Grad nach links kann ja auch als Abzweigung um 300 Grad nach rechts durchgeführt werden. Die Winkelgeschwindigkeit ist – bei gleicher Schrittgeschwindigkeit – beim Abbiegen an Abzweigungen geringer als beim Umdrehen am Ort, da die Richtungsänderung mit mehreren Schritten im Vorwärtsgehen durchgeführt wird, das Umdrehen jedoch nur ein Doppelschritt entgegen der bisherigen Ausrichtung des Körpers ist.
5.11 Zusätzliche Auswertungen
5.11.1 Erste zusätzliche Auswertung – Startbein
Auf Basis des nach dem zweiten Datenaufbereitungsschritt vorliegenden Ergebnisdatensatzes kann optional festgestellt werden, ob eine Person den ersten Schritt nach einer Pause, in der die Person gestanden ist, häufiger mit einem bestimmten Bein durchführt.
Beispielsweise kann so eine Situation auftreten, wenn eine Person an der Ampel wartet, einen Schritt von einer Rolltreppe macht oder ein Verkehrsmittel (Aufzug, Bus, Zug) verlässt. In derartigen Fällen steht die Person mutmaßlich zuerst auf beiden Beinen und geht dann mit einem Bein den ersten Schritt.
Wie bereits oben bei der Auswertung eines Bewegungspfades gezeigt wurde, ist in der aufgezeichneten Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeiten der Drehungen um die senkrecht ausgerichteten Körperlängsachsen (y-Achsen) jeder (Vorwärts-)Schritt an einem spezifischen Muster der Kurve der Winkelgeschwindigkeiten erkennbar. Darüber hinaus ist durch die Verdrehung des Körpers im Vergleich zur Körperlängsachse bei jedem Schritt erkennbar, mit welchem Bein ein Schritt gemacht wurde. Aufgrund der Mechanik des menschlichen Körpers führt beispielsweise ein Schritt mit dem linken Bein zu einer leichten Drehung des Körpers nach rechts.
Die Erkennung eines ersten Schrittes nach einer Pause erfolgt technisch so, dass drei Muster von Bewegungen, die hintereinander in der Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeiten auftreten, gesucht werden. Dies ist
(i) das Muster der Schritte, das sich beim Gehen ergibt, (ii) das Muster einer Stehpause, bei der weder eine Drehung, Geschwindigkeit noch Beschleunigung gemessen wird, und (iii) ein Wiederbeginn des Schrittmusters, das in der Kurve der Winkelgeschwindigkeiten erkennbar ist. Das Startbein in dieser Situation wird, wie oben erläutert, aus der Drehrichtung des Körpers beim ersten Schritt hergeleitet, da beispielsweise ein Schritt mit dem linken Bein zu einer leichten Drehung des Körpers nach rechts führt.
Mit einem Computer und geeignet programmierter Software wird in der gesamten Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeiten nach der beschriebenen Abfolge der drei Bewegungsmuster gesucht. Darauf aufbauend wird die Anzahl, wie oft mit dem linken bzw. dem rechten Bein der erste Schritt nach einer Stehpause gemacht wird, aufgezeichnet und ausgezählt (19 in 19). Aufgrund der Häufigkeit eines linken bzw. rechten Startbeines (20 in 19) wird bestimmt, ob die getestete Person ein bevorzugtes Startbein – und damit eine motorisch dominante Körperseite – hat.
Aus den Bewegungspfaden, die in 20 und 25 abgebildet sind, lässt sich beispielsweise erkennen, dass die Person einmal das linke Bein (20) und einmal das rechte Bein (25) als Startbein zu Beginn des jeweils aufgezeichneten Intervall verwendet hat.
Im Falle, dass das Startbein für eine hinreichend große Personengruppe bestimmt wird, sind weitergehende Aussagen, auch im Sinne einer statistischen Signifikanz von Ergebnissen, möglich. Die Vorgehensweise für eine derartige Auswertung mithilfe statistischer Konzepte wird in einem späteren Abschnitt beschrieben.
5.11.2 Zweite zusätzliche Auswertung – Startbein beim Treppensteigen
Ebenfalls auf Basis des nach dem zweiten Datenaufbereitungsschritt vorliegenden Ergebnisdatensatzes kann optional erhoben werden, ob eine Person den ersten Schritt auf eine Treppe, sowohl beim Aufwärts- als auch beim Abwärtsgehen, häufiger mit einem bestimmten Bein durchführt.
Wie bereits in der vorherigen Auswertung beschrieben wird, ist aus der Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeiten erkennbar, in welche Richtung sich der Körper bei einem Schritt verdreht, woraus wiederum abgeleitet werden kann, mit welchem Bein eine Person einen Schritt gemacht hat. Zugleich kann aus den Werten der linearen Beschleunigungen, die vom Mobiltelefon mit dem internen Beschleunigungssensor (Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION) gemessen werden, abgeleitet werden, ob eine Person sich nur in der horizontalen Ebene bewegt oder zusätzlich einen Höhenunterschied bewältigt. Bei jedem Schritt, sowohl in der Ebene also auch auf einer Treppe, erfolgt insbesondere entlang der senkrechten Achse (y-Achse des Mobiltelefons und der Person) eine Aufwärtsbeschleunigung des Körper bei Beginn eines Schrittes. Bei Beendigung eines Schrittes mit dem Aufsetzen des Beines erfolgt eine Abwärtsbeschleunigung des Körpers.
In 25 sind Messwerte des Drehsensors (Sensor.TYPE_GYROSCOPE) und des Beschleunigungssensors (Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION) abgebildet und gegen die Zeitachse t aufgetragen. Die Daten des Drehsensors betreffen, wie in 20, die Drehungen um die Körperlängsachse (y-Achse). Die Werte des Beschleunigungssensors werden in Richtung der Körperlängsachse gemessen.
Die Person ist in den Abschnitten 2 und 4 eine Treppe aufwärts und in den Abschnitten 6 und 8 eine Treppe abwärts gegangen. In dem Abschnitten 1, 3, 5, 7 und 9 hat sich die Person nur in der horizontalen Ebene bewegt. Auf den Podesten zwischen zwei Stockwerken, Abschnitt 3 und 7, ist die Person mit mehreren Schritten dem Weg folgend um 180 Grad umgedreht. Im Abschnitt 5 hat die Person nach mehreren Vorwärtsschritten eine Drehung am Ort um 180 Grad durchgeführt. Entsprechend den vorherigen Überlegungen ist der zurückgelegte Weg aus der Kurve der Winkelgeschwindigkeit und der Kurve der Winkelsumme nachvollziehbar.
Darüber hinaus ist bei Betrachtung der linearen Beschleunigung deutlich erkennbar, dass in den Abschnitten 2, 4, 6 und 8 die Beschleunigung sowohl nach oben als auch nach unten deutlich höher ist als in den übrigen Abschnitten. Da somit beim Aufwärts- und Abwärtsgehen auf Treppen im Vergleich zum Gehen in der Ebene die vertikale Beschleunigung in beide Richtungen erhöht ist, kann aus den Beschleunigungswerten darauf geschlossen werden, ob eine Person einen Höhenunterschied bewältigt oder sich in der Ebene bewegt.
Zusätzlich ist aus der Kurve der Beschleunigung erkennbar, ob ein Treppenschritt aufwärts oder abwärts erfolgt. So ist in 26, einem Ausschnitt der 25, der überwiegend den Abschnitt 4 dieser Fig. wiedergibt, deutlich erkennbar ist, dass der erste Aufwärtsschritt auf die Treppe (ungefähr bei t = 21000 ms) mit einer starken Beschleunigung nach oben beginnt und einer ungefähr gleichstarken Beschleunigung nach unten endet. In 27, einem Ausschnitt der 25, der überwiegend den Abschnitt 6 dieser Fig. wiedergibt, ist hingegen erkennbar, dass der erste Abwärtsschritt auf die Treppe (ungefähr bei t = 36000 ms) mit einer starken Beschleunigung nach unten beginnt und, beim Aufsetzen des Fußes, mit einer noch stärkeren Beschleunigung nach oben endet. Die Erkennung und Unterscheidung dieser Beschleunigungsmuster wird mit geeigneter Software durchgeführt.
Aus den verschiedenen Messwerten wird ermittelt, ob ein Wechsel aus einer horizontalen Vorwärts-Bewegung in eine Vorwärts-Aufwärts- oder eine Vorwärts-Abwärts-Bewegung vorliegt. Bei jeder entsprechenden Veränderung des Bewegungspfades wird dann festgestellt und aufgezeichnet, mit welchem Bein der Schritt durchgeführt wurde, mit dem die Person die erste Stufe aufwärts bzw. abwärts gegangen ist. Die Aufzeichnung und Auswertung kann getrennt für Aufwärts- und Abwärtsbewegungen erfolgen. Im Fall der 26 und 27 ist an der Kurve der Winkelgeschwindigkeit beispielsweise erkennbar, dass diese beim ersten Schritt auf die Treppe jeweils oberhalb der Nulllinie liegen. Die Kurve der Winkelsumme verläuft dementsprechend aufwärts, woraus folgt, dass der erste Schritt jeweils mit dem rechten Bein gemacht wurde, da der Körper sich nach links gedreht hat.
Die Erkennung eines ersten Schrittes auf einer Treppe erfolgt im weiteren Vorgehen so, dass zwei Muster von Bewegungen, die hintereinander in der Zeitreihe der vertikalen linearen Beschleunigung auftreten, gesucht werden, wobei zugleich aus dem Muster der Zeitreihe der Winkelgeschwindigkeiten ermittelt wird, dass die Person zu Fuß geht. Die Muster sind (i) das Muster der vertikalen Beschleunigung, das sich beim Gehen in der horizontalen Ebene ergibt, und (ii) das Muster der vertikalen Beschleunigung, das sich ergibt, wenn ein Wechsel von einer Vorwärts-Bewegung in eine Vorwärts-Aufwärts- oder eine Vorwärts-Abwärts-Bewegung erfolgt. Das Startbein in dieser Situation wird, wie oben erläutert, aus der Drehrichtung des Körpers beim ersten Schritt hergeleitet, da beispielsweise ein Schritt mit dem linken Bein zu einer leichten Drehung des Körpers nach rechts führt.
Mit einem Computer und geeignet programmierter Software wird in der gesamten Zeitreihe der linearen Beschleunigungen entlang der senkrecht ausgerichteten Körperlängsachsen (y-Achsen) nach der beschriebenen Abfolge der zwei Bewegungsmuster gesucht. Darauf aufbauend wird die Anzahl, wie oft mit dem linken bzw. dem rechten Bein der erste Schritt auf eine Treppe gemacht wird, aufgezeichnet und ausgezählt, wobei die Aufzeichnung getrennt für Aufwärts- und Abwärtsbewegungen erfolgen kann. Aufgrund der Häufigkeit eines linken bzw. rechten Startbeines beim Treppensteigen wird bestimmt, ob die getestete Person ein bevorzugtes Startbein – und damit eine motorisch dominante Körperseite – hat.
Im Falle, dass das Startbein beim Treppensteigen für eine hinreichend große Personengruppe bestimmt wird, sind weitergehende Aussagen, auch im Sinne einer statistischen Signifikanz von Ergebnissen, möglich. Die Vorgehensweise für eine derartige Auswertung mithilfe statistischer Konzepte wird im folgenden Abschnitt beschrieben.
5.12 Auswertung der Ergebnisse
Um die nachfolgende Vorgehensweise und die verwendeten Berechnungsmethoden leichter beschreiben zu können, wird die Konvention eingeführt, dass die Häufigkeit und die Winkelsumme der Drehungen nach links mit L die Häufigkeit und die Winkelsumme der Drehungen nach rechts mit R angegeben wird.
Darauf aufbauend können, jeweils getrennt für die Häufigkeit und die Winkelsumme, absolute Kennzahlen (Differenz L – R) und relative Kennzahlen (Quotient R/L bzw. L/R) berechnet werden, die zeigen, ob bei einer Person Drehungen nach links oder rechts häufiger sind oder eine höhere Winkelsumme aufweisen. Ein Maß, das die absolute Differenz ins Verhältnis zur Gesamtsumme setzt, ist beispielsweise die Kennzahl (L – R)/(L + R).
Diese Berechnungen können für acht Ergebnisgrößen vorgenommen werden, für die jeweils zwei Werte (L und R für Drehungen nach links bzw. rechts) bestimmt werden. Dies sind (i) die Häufigkeit und die Winkelsumme der Drehungen am Ort mit Drehwinkel bis zu 180 Grad (Klasse a1), (ii) die Häufigkeit und die Winkelsumme der Drehungen am Ort mit Drehwinkel von mindestens 180 Grad (Klasse a2), (iii) die Häufigkeit und die Winkelsumme der Drehungen entlang einer Trajektorie und Drehwinkeln bis zu 180 Grad (Klasse b1) und (iv) die Häufigkeit und die Winkelsumme der Drehungen entlang einer Trajektorie und Drehwinkeln von mindestens 180 Grad (Klasse b2).
Falls diese Berechnungen für eine Stichprobe von Personen vorgenommen werden, so können für diese Personengruppe für die oben genannten absoluten und relativen Kennzahlen (L – R, L/R bzw. R/L und [L – R]/[L + R]) Verteilungsparameter (Mittelwert, Standardabweichung etc.) berechnet werden. Diese Berechnungen können für jede der genannten acht Ergebnisgrößen vorgenommen werden.
Für eine einzelne Person kann auf Basis der Verteilungsparameter und unter Verwendung bekannter statistischer Tests entschieden werden, ob eine statistische Signifikanz dafür vorliegt, dass eine Drehrichtung bevorzugt wird, oder ob keine statistisch signifikante Aussage hinsichtlich einer bevorzugten Drehrichtung möglich ist.
Zugleich kann auf Basis der Verteilungsparameter, ebenfalls unter Verwendung statistischer Tests, untersucht werden, bei welcher der acht genannten Ergebnisgrößen für eine mehr oder weniger große Anzahl von Personen aus der Stichprobe eine statistisch signifikante bevorzugte Drehrichtung erkannt werden kann. Ergebnisgrößen bei denen für einen großen Teil der Personen der Stichprobe eine statistisch signifikante bevorzugte Drehrichtung festgestellt wird, sind demnach besser geeignet, zur Erkennung der motorisch dominanten Körperseite beizutragen, als Ergebnisgrößen bei denen nur für wenige Personen eine statistisch signifikante bevorzugte Drehrichtung erkennbar ist.
Insgesamt ist es somit, bei einer genügend großen Stichprobe und bei gleichwohl verbleibender statistischer Unsicherheit, möglich, zu entscheiden, welche der acht Ergebnisgrößen eine höhere Trennschärfe hinsichtlich der Erkennung der bevorzugten Drehrichtung und damit der motorisch dominanten Körperseite aufweisen.
Diese Vorgehensweise bei der Auswertung der Resultate einer Stichprobe von Personen ist auch auf die festgestellten Häufigkeiten der beiden zusätzlichen Auswertungsschritte (Startbein, Startbein beim Treppensteigen) anwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Bishop et al., 1996, The measurement of hand preference: A validation study comparing three groups of right-handers. British Journal of Psychology, 87, 269–285 [0113]
Steingrüber, 1971, Hand-Dominanz-Test, Hogrefe-Verlag; Tapley und Bryden, 1985, A group test for the assessment of performance between the hands. Neuropsychologia, 23, 215–221 [0114]
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Bracha et al., 1987, Spontaneous asymmetric circling behavior in hemi-parkinsonism: A human equivalent of the lesioned-circling rodent behavior. Life Sciences, 40, 1127–1130 [0203]
Mohr et al., 2003, Opposite turning behavior in right-handers and non-right-handers suggests a link between handedness and cerebral dopamine asymmetries. Behavioral Neuroscience, 117(6), 1448–1452. [0203]

Claims

Verfahren zum Bestimmen der motorischen Vorzugsseite oder Händigkeit einer Person, wobei eine Messung eines Bewegungsmusters mindestens eines Körperteils der Person durchgeführt wird und basierend darauf die motorische Vorzugsseite oder Händigkeit dieser Person ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein räumliches und/oder zeitliches Bewegungsmuster mindestens eines Körperteils der Person erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Muster oder Wiederholungsmuster für einen Körperteil einer ersten Körperseite und ein Muster oder Wiederholungsmuster für einen Körperteil einer zweiten Körperseite vorgegeben ist oder vorgegeben wird und gemessen und/oder aufgezeichnet wird, wie gut das jeweils vorgegebenes Muster oder Wiederholungsmuster durch Bewegungen dieser Körperteile der Person befolgt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Messung und/oder Aufzeichnung des Bewegungsmusters von mindestens zwei Körperteilen, zum Beispiel zwei Händen, mindestens zwei Finger und/oder zwei Füße, gleichzeitig erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Messung und/oder Aufzeichnung des Bewegungsmusters von mindestens zwei Körperteilen, zum Beispiel zwei Händen, mindestens zwei Finger und/oder zwei Füße, zeitlich versetzt erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegungsmuster durch Tastenbetätigungen und/oder Pedalbetätigungen beschrieben und/oder erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erfassten und/oder aufgezeichneten Bewegungsmuster auf Übereinstimmung mit den vorgegebenen Mustern oder Wiederholungsmustern überprüft werden und diejenige Körperseite mit der besseren Übereinstimmung als Vorzugsseite der Person ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei basierend auf der Häufigkeit der tatsächlich durchgeführten Bewegungen, insbesondere der Tastenanschläge, der für jede Körperseite getrennt erfassten oder aufgezeichneten und/oder dem Muster oder Wiederholungsmuster folgenden Bewegungsmuster die Vorzugsseite der Person ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Bewegungsmuster eine Drehbewegung der Person um die Körper-Längsachse, oder Craniocaudalachse, der Person gemessen und/oder aufgezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei als Bewegungsmuster zusätzlich eine Bewegung der Person orthogonal zur Körper-Längsachse, oder Craniocaudalachse, der Person (vulgo: Gehbewegung) und/oder die Geschwindigkeit v der Person gemessen und/oder aufgezeichnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das gemessene und/oder aufgezeichnete Bewegungsmuster in Bewegungsabschnitte unterteilt wird, wobei ein Bewegungsabschnitt eine zusammenhängende Bewegung mit gleicher Drehrichtung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach der Bestimmung des Drehwinkels jedes Bewegungsabschnittes die Bewegungsabschnitte in zwei Klassen eingeteilt werden: a) Drehung am Ort; und b) Drehung entlang einer Trajektorie.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die den Klassen a) und b) zugeordneten Bewegungsabschnitte auf je zwei Unterklassen aufgeteilt werden: a1) Drehung am Ort mit einem ersten Drehwinkelbereich, zum Beispiel 0–180 Grad; a2) Drehung am Ort mit einem zweiten Drehwinkelbereich, zum Beispiel 180 Grad oder größer; b1) Drehung entlang einer Trajektorie mit einem ersten Drehwinkelbereich, zum Beispiel 0–180 Grad; und b2) Drehung entlang einer Trajektorie mit einem zweiten Drehwinkelbereich, zum Beispiel 180 Grad oder größer.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorzugsseite der Person bestimmt wird, indem ermittelt wird, ob es bei den Bewegungsabschnitten, die der Klasse a2) zugeordnet sind, mehr Rechtsdrehbewegungen oder Linksdrehbewegungen gibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorzugsseite der Person bestimmt wird, indem ermittelt wird, ob bei den Bewegungsabschnitten, die der Klasse a2) zugeordnet sind, die Summe der Drehwinkel aller Bewegungsabschnitte mit Rechtsdrehbewegungen oder die Summe der Drehwinkel aller Bewegungsabschnitte mit Linksdrehbewegungen größer ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn für die Klasse a2) keine Vorzugsseite nach den Ansprüchen 14 und 15 bestimmbar ist, zuerst für die Klasse a1) und danach für die Klasse b2) und danach für die Klasse b1) unter Anwendung der Verfahren nach Anspruch 14 und 15 die Vorzugsseite der Person bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei erfasste Messwerte nicht ausgewertet oder berücksichtigt werden, wenn die Geschwindigkeit v der Person größer als eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit, wie zum Beispiel größer als 10 km/h, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorzugsseite der Person bestimmt wird, indem für Bewegungsabschnitte, in denen oder vor denen die Person eine Pause gemacht hat und mit beiden Beinen gestanden ist, das Bein, mit dem der erste Schritt nach Beendigung der Pause gemacht wird, und/oder die Abfolge der Schritte mit dem linken und rechten Bein nach der Stehpause ermittelt und aufgezeichnet wird, und aus den Daten abgeleitet wird, mit welchem Bein häufiger der erste Schritt nach Beendigung der Pause gemacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorzugsseite der Person bestimmt wird, indem für Bewegungsabschnitte, in denen die Person von einer horizontalen Bewegung (Steigung = 0) zu einer Bewegung mit positiver oder negativer Steigung wechselt, das Bein, mit dem der erste Schritt nach dieser Veränderung der Steigung gemacht wird, und/oder die Abfolge der Schritte mit dem linken und rechten Bein nach dieser Veränderung der Steigung ermittelt und aufgezeichnet wird, und aus den Daten abgeleitet wird, mit welchem Bein häufiger der erste Schritt nach dieser Veränderung der Steigung gemacht wird.
Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.