[go: up one dir, main page]

DE10201134A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messwerterfassung und -auswertung in Schuhen bzw. Schuheinlagen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Messwerterfassung und -auswertung in Schuhen bzw. Schuheinlagen

Info

Publication number
DE10201134A1
DE10201134A1 DE10201134A DE10201134A DE10201134A1 DE 10201134 A1 DE10201134 A1 DE 10201134A1 DE 10201134 A DE10201134 A DE 10201134A DE 10201134 A DE10201134 A DE 10201134A DE 10201134 A1 DE10201134 A1 DE 10201134A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
data
shoe
measuring fields
piezoelectric
evaluation unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10201134A
Other languages
English (en)
Inventor
Mohammad Nasseri
Paul Mirow
Alexander Volz
Roland Kopetsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE10201134A priority Critical patent/DE10201134A1/de
Publication of DE10201134A1 publication Critical patent/DE10201134A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802Sensor mounted on worn items
    • A61B5/6804Garments; Clothes
    • A61B5/6807Footwear
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B13/00Soles; Sole-and-heel integral units
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/34Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/34Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
    • A43B3/38Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with power sources
    • A43B3/42Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with power sources where power is generated by conversion of mechanical movement to electricity, e.g. by piezoelectric means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/34Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
    • A43B3/48Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with transmitting devices, e.g. GSM or Wi-Fi®
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B7/00Footwear with health or hygienic arrangements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43DMACHINES, TOOLS, EQUIPMENT OR METHODS FOR MANUFACTURING OR REPAIRING FOOTWEAR
    • A43D1/00Foot or last measuring devices; Measuring devices for shoe parts
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • A61B5/1038Measuring plantar pressure during gait
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L15/00Devices or apparatus for measuring two or more fluid pressure values simultaneously
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Messwerterfassung und -auswertung in Schuhen bzw. Schuheinlagen. Aufgabe der Erfindung ist die Informationsgewinnung sowohl sportlicher Größen wie der aktuellen und der durchschnittlichen Geschwindigkeit oder der zurückgelegten Distanz als auch biomechanischer Daten wie des Bewegungsablaufes oder eventueller Fehlbelastungen der unteren Extremitäten und der Wirbelsäule während eines Trainings-, Wettkampf- oder Diagnoselaufes durch ein System, das sich durch die Möglichkeit eines adaptiven und energieautarken Einsatzes auszeichnet. Hierzu ist die gesamte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem Schuh bzw. in einer Schuheinlegesohle integriert, die Messdatenerfassung erfolgt dabei mittels mehrerer vorzugsweise piezoelektrischer Messfelder und die so gewonnenen Signale werden in einer Auswerteeinheit verstärkt, gespeichert und verarbeitet. Die Energieversorgung der Vorrichtung erfolgt vorzugsweise ebenso mittels piezoelektrischer Effekte.

Description

  • Die Erfindung betrifft entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erfassung und Auswertung von Messdaten in Schuhen bzw. Schuheinlagen zum Zweck der Informationsgewinnung sowohl sportlicher als auch biomechanischer Größen.
  • Zur trainingsmethodischen Unterstützung wie auch zur Erhöhung der Wettkampfeffizienz werden zunehmend in den unterschiedlichen Sportarten technische Hilfsmittel verwendet. So ist in den Ausdauersportarten die Erfassung und Auswertung der Herzfrequenz in Training wie Wettkampf gängige Praxis. Im Radsport beispielsweise werden darüber hinaus üblicherweise auch die aktuelle Geschwindigkeit, die Durchschnittsgeschwindigkeit, die zurückgelegte Entfernung, die Trittfrequenz und weitere Daten mittels eines Fahrradcomputers in einem Display dargestellt und teilweise mittels einer Computerschnittstelle am Computer ausgewertet. Im Freizeitsport dienen diese Daten neben der nützlichen Information bei Touren im Wesentlichen der Erhöhung des Fahrspaßes, im Breiten- wie im Leistungssport sind sie dagegen die Grundlage einer modernen Trainingsmethodik. Im Radleistungssport werden in letzter Zeit auch mittels Kraftsensoren wie Dehnmessstreifen die Kraft-Zeit-Diagramme an den Pedalen bzw. den Pedalkurbeln erfasst und ausgewertet, um den Bewegungsablauf zu optimieren. Dies dient zum Einen der Erhöhung der Effizienz des Bewegungsablaufes, zum Anderen zur Vermeidung orthopädischer Fehlbelastungen und der damit verbundenen Gefahr von Verletzungen und erhöhtem Gelenkverschleiß. Im Laufsport dagegen sind bis auf die Erfassung der Herzfrequenz derlei technische Hilfsmittel noch nicht üblich, obwohl insbesondere beim Laufen durch die gegenüber dem Radfahren erhöhte Belastung der Gelenke solche Hilfsmittel zur Optimierung des Bewegungsablaufes beim Laufen sowohl zur Effizienzerhöhung als auch zur Vermeidung von Fehlbelastungen sinnvoll wären. Auch ist die Darstellung und Auswertung der aktuellen Geschwindigkeit, der Durchschnittsgeschwindigkeit und der zurückgelegten Entfernung durch Erfassung der Schrittfrequenz und des zeitlichen wie örtlichen Druckprofils an der Fußsohle möglich und kann in unterschiedlicher Komplexität sowohl im Freizeit- als auch im Leistungssport sinnvoll eingesetzt werden.
  • So ist aus der US 5,815,954 ein Schuh mit einem elektronischen Schrittzähler bekannt, bei dem sich in der Sohle eine flüssigkeitsgefüllte Blase mit einem Druck- und Temperatursensor befindet, der eine mit der Auftretkraft proportionale elektrische Spannung erzeugt. Die Sensoren liefern einem Mikroprozessor temperaturkompensiert die Informationen über Schrittfrequenz und Größe der Auftretkraft. Die verarbeiteten Daten (Gewicht, Schrittfrequenz, zurückgelegte Schritte und verbrauchte Kalorien) können an einem Flüssigkeitskristall-Display am Schuh direkt angezeigt oder per Funksignale an ein Armbanddisplay übertragen werden. Die Energieversorgung erfolgt mittels Batteriezellen. Eine weitergehende Datenverarbeitung z. B. zur Analyse von Bewegungsabläufen und Fehlbelastungen oder zur Darstellung der aktuellen und der durchschnittlichen Geschwindigkeit findet nicht statt. Ein energieautarker Betrieb ist nicht möglich.
  • Bei der Rehabilitation von Verletzungen und Erkrankungen als auch zur Prävention vor orthopädischen Fehlbelastungen z. B. der unteren Extremitäten und der Wirbelsäule beim Gehen und Laufen finden auch in der Physiotherapie zunehmend technische Hilfsmittel ihren Einsatz. So ist es sinnvoll, beim Heilungsprozess von Frakturen zunehmend die Belastung des Knochens zu erhöhen, dabei aber eine Überbelastung zu vermeiden. Auch eine optimierte Anpassung von Schuheinlagen und sonstigen Hilfsmitteln zur Korrektur orthopädischer Fehlstellungen beispielsweise kann sinnvoller Weise mittels Kraft- bzw. Drucksensoren an der Fußsohle erfolgen. Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Kraft bzw. der Druck zum Einen nicht nur statisch, sondern auch zeitlich aufgelöst, zum Anderen auch örtlich höher aufgelöst erfasst werden kann, um so den gesamten Bewegungsablauf und eventuelle Fehl- und Überbelastungen zum Beispiel beim Gehen besser analysieren zu können.
  • So ist in der DE 198 10 182 ein Schuh bzw. eine Einlegesohle mit Drucksensoren im Fersen- und Fußballenbereich beschrieben, wobei zur Vermeidung der Überbelastung des unteren Bewegungsapparates oder der Wirbelsäule bei Überschreitung eines bestimmten Lastschwellenwerts ein Signal ausgelöst wird. Es können hierbei Kräfte, Torsion, Kraftimpulse und Torsionsimpulse detektiert werden. Eine weitergehende Datenverarbeitung z. B. zur Analyse von Bewegungsabläufen und Fehlbelastungen findet nicht statt, sportliche Größen wie die aktuelle Geschwindigkeit, die Durchschnittsgeschwindigkeit und die zurückgelegte Entfernung werden nicht berücksichtigt.
  • Aus der DE 199 48 504 ist ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur gezielten Kontrolle der mechanischen Belastung der Beine bekannt. In einem Schuh befindet sich ein Drucksensor, der die Belastung der Beine registriert und die Messdaten an ein Auswertegerät übermittelt. Bei Erreichen eines Lastschwellenwerts kann ein Warnsignal ausgelöst werden. Als Drucksensor ist u. A. auch ein piezoelektrischer Messsensor genannt. Aber auch hier erfolgt keine weitergehende Analyse von Bewegungsabläufen und Fehlbelastungen bzw. von sportlichen Größen, die piezoelektrischen Effekte werden für den Energiebedarf nicht genutzt.
  • Schließlich sind auch in den DE 198 04 443, 198 17 463 und 199 49 653 Vorrichtungen zur Überwachung bzw. Signalisierung der mechanischen Belastung der unteren Extremitäten genannt, in denen aber keine weitergehende Analyse von Bewegungsabläufen und Fehlbelastungen bzw. von sportlichen Größen erfolgt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, mit deren Hilfe in einfacher Weise sowohl in der Freizeit und im Sport als auch im orthopädisch-physiotherapeutischen Bereich sowohl sportliche Größen wie die aktuelle und die durchschnittliche Geschwindigkeit, die Anzahl der Schritte und die zurückgelegte Distanz als auch biomechanische Daten wie die Fußbelastung, der Abrollverlauf der Füße und eine eventuelle orthopädische Fehlbelastung oder Fehlstellung während einer Tour, eines Trainingslaufes, eines Rennens oder eines Diagnoselaufes erfasst, analysiert, angezeigt und/oder gespeichert und an einen Computer übermittelt werden kann. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, das Verfahren und die Vorrichtung dergestalt auszuführen, dass sowohl ein adaptiver Einsatz als auch ein energieautarker Betrieb ohne Batterien ermöglicht wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren entsprechend der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und durch die Vorrichtung entsprechend der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.
  • Hierzu ist einer Schuhsohle bzw. einer Schuheinlegesohle vorzugsweise eine piezoelektrische Drucksensorfolie oder ein piezoelektrischer Schaum beispielsweise auf Polymerbasis mit mehreren Messfeldern und als Abdecklaminat biegeelastische und zug-/drucksteife Folien beigeordnet. Bei auch nur leichten Bewegungen des Fußes auf der Sohle wird in den piezoelektrischen Messfeldern wegen der Druckveränderung eine elektrische Spannung erzeugt. Die Spannungssignale können durch geeignete Verstärker beispielsweise mittels einer integrierten Schaltung verstärkt werden. Die so gewonnenen zeitlich und örtlich hoch aufgelösten Druckinformationen der unterschiedlichen Sohlenbereiche werden in einer Auswerteeinheit wie einem Einchip-Computer ausgewertet und gespeichert. In Frage kommende Ausgabedaten sind beispielsweise die aktuelle und durchschnittliche Geschwindigkeit, die zurückgelegte Distanz und die Anzahl der Schritte bei einem Lauf, aber auch biomechanische und orthopädische Informationen wie die Effizienz des Bewegungsablaufes oder eventuelle Fehlstellungen oder Fehlbelastungen der unteren Extremitäten oder der Wirbelsäule. Die Energieversorgung erfolgt vorzugsweise mittels piezoelektrischer Effekte, kann aber auch mittels Batterien gewährleistet werden. Der Datenaustausch erfolgt beispielsweise per Funksignal, über eine entsprechend wasser- und schmutzgeschützte Schnittstellenbuchse, über eine Infrarotschnittstelle am Schuh oder induktiv, die Anzeige der Information kann aber auch z. B. mittels eines Folien-Flüssigkeitskristall-Displays direkt am Schuh erfolgen. Über die Schnittstelle lassen sich auch Setup-Einstellungen wie die Körpergröße und die durchschnittliche Laufschrittlänge in die Auswerteeinheit eingeben; hierzu können auch Tasten am Schuh bzw. an der Schuheinlegesohle verwendet werden.
  • Vorteile der Erfindung sind, dass bei der Möglichkeit des energieautarken Betriebs durch die Nutzung piezoelektrischer Effekte und des adaptiven Einsatzes durch die sehr geringe Bauhöhe des Sensorsystems z. B. in einer Schuheinlegesohle eine Vielzahl von sportlichen und biomechanischen Informationen bei geringen Systemkosten und geringer Systemkomplexität zu gewinnen sind.
  • Somit werden die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben durch das bereitgestellte Verfahren und die bereitgestellte Vorrichtung vollkommen gelöst.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die gesamte Messvorrichtung in einer Schuheinlagesohle integriert, wodurch das System adaptiv, d. h. in unterschiedlichen Schuhen und von unterschiedlichen Personen genutzt werden kann. Die Anzeige der Daten kann über Funksignale an ein Armbanddisplay übertragen werden, der Datenaustausch zur weitergehenden Datenanalyse und für Setup-Einstellungen der in der Einlegesohle integrierten Auswerteeinheit ebenso. Die Energieversorgung kann über eine Batteriezelle oder mittels des piezoelektrischen Effekts und einer Akkumulatorzelle erfolgen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die gesamte Mess- und Auswertevorrichtung in eine Schuhsohle integriert. Hier kann die Anzeige der Daten auch an einem Display wie einer Flüssigkeitskristallfolie direkt am Schuh erfolgen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass sie bei Wegfall von Datenschnittstellen preisgünstiger und somit vor Allem im Freizeitbereich einsetzbar ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind den piezoelektrischen Messfeldern weitere Messvorrichtungen wie Dehnmessstreifen zugeordnet.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden zusätzlich auch die Torsionsbelastung der unteren Extremitäten sowie Biege-, Schub- und Längsspannungen erfasst.
  • Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine erfindungsgemäße in eine Schuheinlegesohle integrierte Messvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
  • Fig. 2 eine erfindungsgemäße in einen Schuh integrierte Messvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
  • Fig. 3 ein Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Datenerfassung und -verarbeitung.
  • In Fig. 1 ist mit Bezugszeichen 1 eine Vorrichtung zur Erfassung und Auswertung von Kraft-, Druck-, Temperatur-, Dehnungs-, Torsions-, Schub- und Biegemesswerten als Schuheinlegesohle dargestellt. Die Vorrichtung weist als datenerfassende Anordnung piezoelektrische Messfelder 6 und Torsionsmessfelder 7 auf. Die Messfelder 6 können beispielsweise als piezoelektrische Schäume oder Folien ausgebildet sein, die Torsionsmessfelder 7 beispielsweise als piezoelektrische Folien oder Dehnmessstreifen. Die so gewonnenen Daten gelangen vorzugsweise mittels elektrischer Leiter zu einer Auswerteeinheit 2, die beispielsweise als Einchiplösung ausgestaltet sein kann. Hier erfolgen die Signalverstärkung, die Signalspeicherung und eine erste Datenauswertung sowie die Datenverarbeitung zur Datenausgabe. Die so vorausgewerteten Daten können mittels eines Senders 5 beispielsweise an ein Armbanddisplay zur direkten Anzeige oder mittels einer Datenschnittstelle 4 an ein externes Gerät wie einen Computer zur weiteren Datenverarbeitung übermittelt werden. Die Energieversorgung der datenerfassenden und -verarbeitenden Vorrichtungen in der Schuheinlegesohle 1 erfolgt vorzugsweise durch piezoelektrischer Effekte, wobei diese beispielsweise mittels eines in der Schuheinlegesohle 1 integrierten piezoelektrischen Schaums auf Polymerbasis erfolgen kann und die Energiespeicherung mit Hilfe von elektrischen Akkumulatoren 3 und einer in der Auswerteeinheit 2 integrierten Ladevorrichtung durchgeführt wird. Als weiteres Ausführungsbeispiel ist die Energieversorgung nur mittels Batterien 3 oder Akkumulatoren 3 auch möglich. Das Aufladen der Akkumulatoren 3 kann hier beispielsweise mit Hilfe einer Ladebuchse 11 erfolgen. Parameterdaten wie Körpergröße, -gewicht und mittlere Laufschrittlänge können als Daten-Setup mittels einer Datenschnittstelle 4 von einem externen Gerät oder direkt an der Einlegesohle beispielsweise mittels einer Eingabetastatur 10 an die Auswerteeinheit 2 übermittelt werden.
  • In Fig. 2 ist mit Bezugszeichen 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Erfassung und Auswertung von Messwerten als Schuh dargestellt. Die gesamte Vorrichtung zur Messdatenerfassung mittels piezoelektrischer Messfelder 6 und weiterer Messfelder 7, zur Messdatenverarbeitung mittels Signalverstärker, Datenverarbeitungsprozessor und Datenspeicher in einer Auswerteeinheit 2 sowie zur Datenausgabe ist hier in einer Schuhsohle 8a integriert. Auch hier können Daten mittels Datenschnittstelle 4 oder einem Sender 5 zwischen Auswerteeinheit 2 und externen Geräten bzw. Anzeigevorrichtungen ausgetauscht werden, zusätzlich ist hier auch eine Anzeige der Ausgabedaten in einem Display 9 direkt am Schuh möglich. Parameterdaten wie Körpergröße, -gewicht und mittlere Laufschrittlänge können als Daten-Setup mittels einer Datenschnittstelle 4 von einem externen Gerät oder direkt am Schuh beispielsweise mittels einer Eingabetastatur 10 an die Auswerteeinheit 2 übermittelt werden.
  • In Fig. 3 ist als Flussdiagramm dargestellt, wie bei einem Ausführungsbeispiel die Datenerfassung, -verarbeitung und -anzeige erfolgt. Bezugszeichenliste 1 Schuheinlegesohle
    2 Auswerteeinheit mit Signalverstärker, Datenspeicher und Datenverarbeitungsprozessor
    3 Batterie bzw. Akkumulator
    4 Datenschnittstelle
    5 Sender
    6 piezoelektrisches Messfeld
    7 Torsionsmessfeld
    8 Schuh
    8a Schuhsohle
    9 Flüssigkeitskristall-Anzeige
    10 Eingabetastatur
    11 Ladebuchse bzw. Ladevorrichtung

Claims (36)

1. Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von Messdaten in einem Schuh (8) oder einer Schuheinlegesohle (1) zum Zweck der Informationsgewinnung sowohl sportlicher Größen wie der aktuellen und der durchschnittlichen Geschwindigkeit oder der zurückgelegten Distanz als auch medizinischer und biomechanischer Daten wie des Bewegungsablaufes oder eventueller Fehlbelastungen der unteren Extremitäten und der Wirbelsäule während eines Trainings-, Wettkampf- oder Diagnoselaufes, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Informationsgewinnung notwendigen Messungen mittels piezoelektrischer Effekte in einer Mehrzahl von Messfeldern (6) erfolgt, die so gewonnenen elektrischen Spannungssignale verarbeitet und gespeichert werden, die so verarbeiteten Daten dargestellt werden und das gesamte Erfassungs-, Verarbeitungs- und Speicherungssystem für die Messdaten in einer Schuhsohle (8a) bzw. einer Schuheinlegesohle (1) integriert ist.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer Schuhsohle (8a) bzw. einer Schuheinlegesohle (1) eine Mehrzahl piezoelektrischer Messfelder (6) zugeordnet ist und dass der Schuhsohle (8a) bzw. der Schuheinlegesohle (1) eine Auswerteeinheit (2) zugeordnet ist, die die in den Messfeldern (6; 7) erzeugten elektrischen Spannungssignale verarbeitet und speichert.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrischen Messfelder (6; 7) als Piezofolien ausgeführt sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrischen Messfelder (6; 7) als Piezoschaum ausgeführt sind.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Messfeldern (6; 7) Kraft- bzw. Druckmessungen durchgeführt werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Messfeldern (6; 7) Torsionsmessungen durchgeführt werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Messfeldern (6; 7) Scherspannungsmessungen durchgeführt werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Messfeldern (6; 7) Biegespannungsmessungen durchgeführt werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Messfeldern (6; 7) Dehnungsmessungen durchgeführt werden.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den piezoelektrischen Messfeldern (6; 7) Dehnmessstreifen verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den piezoelektrischen Messfeldern und den Dehnmessstreifen (6; 7) erzeugten Spannungssignale verstärkt werden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung der Spannungssignale mittels integrierter Schaltungen erfolgt.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung des Messdatenerfassungs- und -verarbeitungssystems mittels beim Gehen elektrische Spannung erzeugender Effekte und die Energiespeicherung mittels Akkumulatorzellen (3) erfolgt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung des Messdatenerfassungs- und -verarbeitungssystems mittels piezoelektrischer Effekte und die Energiespeicherung mittels Akkumulatorzellen (3) erfolgt.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung des Messdatenerfassungs- und -verarbeitungssystems mittels Batteriezellen (3) erfolgt.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung des Messdatenerfassungs- und -verarbeitungssystems mittels Akkumulatorzellen (3) erfolgt.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13, 14 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufladen der Akkumulatorzellen (3) mittels Ladegerät und Steckverbindung (11) oder induktiv erfolgt.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige der verarbeiteten Daten auf einem Display direkt am Schuh erfolgt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Display eine Flüssigkeitskristallfolie (9) verwendet wird.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige der verarbeiteten Daten auf einem externen Display wie einem Armbanddisplay erfolgt und die dazu notwendige Datenübertragung mittels Funk- oder Infrarotsignale erfolgt.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verarbeiteten und gespeicherten Daten über eine Datenschnittstelle (4) an ein externes Gerät wie einen Computer übertragen werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung mittels Funksignale erfolgt.
23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung mittels Infrarotsignale erfolgt.
24. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung induktiv erfolgt.
25. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung über eine Steckverbindung erfolgt.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verarbeiteten und gespeicherten und über eine Datenschnittstelle (4) an ein externes Gerät wie einen Computer übertragenen Daten dort zur weitergehenden Analyse weiterverarbeitet werden.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Messsensoren (6; 7) gewonnenen elektrischen Spannungssignale in der Auswerteeinheit (2) mittels eines AD-Wandlers digitalisiert werden.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den zeitbasierten Messsignalen mittels geeigneter mathematischer Methoden wie der Fast- Fourier-Transformation eine Frequenzanalyse durchgeführt und somit frequenzbasierte Daten erstellt werden.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten in der Auswerteeinheit (2) bzw. in einem nachgeordneten Gerät wie einem Computer mittels eines Expertensystems analysiert werden.
30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten in der Auswerteeinheit (2) bzw. in einem nachgeordneten Gerät wie einem Computer mittels eines neuronalen Netzes analysiert werden.
31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten in der Auswerteeinheit (2) bzw. in einem nachgeordneten Gerät wie einem Computer mittels eines Neuro-Fuzzy-Systems analysiert werden.
32. Verfahren nach den Ansprüchen 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten in der Auswerteeinheit (2) bzw. in einem nachgeordneten Gerät wie einem Computer mittels einer Kombination der genannten Analyseverfahren weiterverarbeitet werden.
33. Verfahren nach den Ansprüchen 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass Setup-Daten wie Körpergröße und mittlere Laufschrittlänge mittels Datenschnittstelle (4) gemäß der genannten Ansprüche vom externen Gerät auf die Auswerteeinheit (2) übertragen werden.
34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe der Setup-Daten wie Körpergröße, -gewicht und mittlere Laufschrittlänge mittels einer Eingabevorrichtung direkt am Schuh bzw. an der Schuheinlegesohle erfolgt.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Eingabevorrichtung um Tasten (10) handelt.
36. Verfahren nach den Ansprüchen 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe der Setup-Daten wie Körpergröße und mittlere Laufschrittlänge menügeführt mittels einer Anzeige gemäß der Ansprüche 18 bis 20 erfolgt.
DE10201134A 2002-01-08 2002-01-08 Verfahren und Vorrichtung zur Messwerterfassung und -auswertung in Schuhen bzw. Schuheinlagen Withdrawn DE10201134A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10201134A DE10201134A1 (de) 2002-01-08 2002-01-08 Verfahren und Vorrichtung zur Messwerterfassung und -auswertung in Schuhen bzw. Schuheinlagen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10201134A DE10201134A1 (de) 2002-01-08 2002-01-08 Verfahren und Vorrichtung zur Messwerterfassung und -auswertung in Schuhen bzw. Schuheinlagen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10201134A1 true DE10201134A1 (de) 2003-07-10

Family

ID=7712094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10201134A Withdrawn DE10201134A1 (de) 2002-01-08 2002-01-08 Verfahren und Vorrichtung zur Messwerterfassung und -auswertung in Schuhen bzw. Schuheinlagen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10201134A1 (de)

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007008352A1 (en) * 2005-07-11 2007-01-18 Nike, Inc. Control systems and foot-receiving device products containing such systems
US7225565B2 (en) 2003-03-10 2007-06-05 Adidas International Marketing B.V. Intelligent footwear systems
WO2007137851A3 (de) * 2006-05-31 2008-02-07 Peter Lenhart Sensoreinrichtung sowie verfahren zur generierung und visualisierung hinsichtlich der laufmotorik einer person indikativer signale
DE102006049293A1 (de) * 2006-10-19 2008-04-24 Wolfgang Triebstein Verfahren zum individuellen Anpassen eines Schuhs und Vorrichtung hierfür
EP1970671A1 (de) * 2007-03-16 2008-09-17 Calzados Hergar, S.A. Intelligenter Schuh
DE102007043490A1 (de) 2007-09-12 2009-03-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung einer Distanz
US7506460B2 (en) 2003-03-10 2009-03-24 Adidas International Marketing B.V. Intelligent footwear systems
DE202007018164U1 (de) * 2007-12-29 2009-05-14 Puma Aktiengesellschaft Rudolf Dassler Sport Schuh, insbesondere Sportschuh
US7596891B2 (en) 2005-03-31 2009-10-06 Adidas International Marketing B.V. Shoe housing
US7631382B2 (en) 2003-03-10 2009-12-15 Adidas International Marketing B.V. Intelligent footwear systems
WO2010121603A1 (de) 2009-04-22 2010-10-28 Otto Bock Healthcare Gmbh Strukturelement für eine orthopädietechnische einrichtung
US8231487B2 (en) 2004-09-17 2012-07-31 Adidas International Marketing B.V. Bladder
EP2522274A1 (de) 2011-05-11 2012-11-14 Helmut Haas System und Verfahren zur selbstlernenden adaptiven Stimulation der Muskulatur
WO2013038214A3 (en) * 2011-08-30 2013-05-10 Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. Device for monitoring balance and a method for manufacturing thereof
DE102012106715A1 (de) 2012-07-24 2014-01-30 Fachhochschule Münster Vorrichtung zur Lastgrößenerfassung an einem biologischen System
DE102012220071A1 (de) * 2012-11-05 2014-05-08 Rheinmetall Defence Electronics Gmbh Schuh mit integriertem Schrittzähler
DE102013210213A1 (de) 2013-06-01 2014-12-04 Simi Reality Motion Systems Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und/oder Einübung des Fußaufsatzes im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums
CN104223591A (zh) * 2014-09-29 2014-12-24 叶建鑫 脚型量具
DE102013015041A1 (de) 2013-09-12 2015-03-12 Jörg Alexander Böken Vorrichtung zur Signalisierung von Bewegungen eines Bewegungsapparates eines Menschen
US9694247B2 (en) 2013-02-15 2017-07-04 Adidas Ag Ball for a ball sport
EP3249362A4 (de) * 2015-01-21 2018-02-07 Multiservicios Profesionales De Esparza, S.A. Einlegesohle mit integriertem nano-pedometer, schrittdetektion und zählverfahren unter verwendung dieser einlegesohle und schuh mit fester oder entnehmbarer einlegesohle
GB2567405A (en) * 2017-06-29 2019-04-17 Nurvv Ltd A force sensitive resistor
CN110353345A (zh) * 2013-03-15 2019-10-22 耐克创新有限合伙公司 用于分析体育活动的系统和方法
US10736542B2 (en) 2016-09-27 2020-08-11 stAPPtronics GmH Insole or shoe sole
US10912490B2 (en) 2008-06-13 2021-02-09 Nike, Inc. Footwear having sensor system
US10926133B2 (en) 2013-02-01 2021-02-23 Nike, Inc. System and method for analyzing athletic activity
US11006690B2 (en) 2013-02-01 2021-05-18 Nike, Inc. System and method for analyzing athletic activity
US11071345B2 (en) 2012-02-22 2021-07-27 Nike, Inc. Footwear having sensor system

Cited By (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7631382B2 (en) 2003-03-10 2009-12-15 Adidas International Marketing B.V. Intelligent footwear systems
US7225565B2 (en) 2003-03-10 2007-06-05 Adidas International Marketing B.V. Intelligent footwear systems
US8234798B2 (en) 2003-03-10 2012-08-07 Adidas International Marketing B.V. Intelligent footwear systems
US8056268B2 (en) 2003-03-10 2011-11-15 Adidas International Marketing B.V. Intelligent footwear systems
US7676961B2 (en) 2003-03-10 2010-03-16 Adidas International Marketing B.V. Intelligent footwear systems
US7676960B2 (en) 2003-03-10 2010-03-16 Adidas International Marketing B.V. Intelligent footwear systems
US7506460B2 (en) 2003-03-10 2009-03-24 Adidas International Marketing B.V. Intelligent footwear systems
US8231487B2 (en) 2004-09-17 2012-07-31 Adidas International Marketing B.V. Bladder
US9032647B2 (en) 2005-03-31 2015-05-19 Adidas Ag Shoe housing
US7980009B2 (en) 2005-03-31 2011-07-19 Adidas International Marketing B.V. Shoe housing
US8458929B2 (en) 2005-03-31 2013-06-11 Adidas International Marketing B.V. Shoe housing
US7596891B2 (en) 2005-03-31 2009-10-06 Adidas International Marketing B.V. Shoe housing
JP2009500141A (ja) * 2005-07-11 2009-01-08 ナイキ インコーポレーティッド 制御システムおよびそのようなシステムを含む足受容装置製品
WO2007008352A1 (en) * 2005-07-11 2007-01-18 Nike, Inc. Control systems and foot-receiving device products containing such systems
WO2007137851A3 (de) * 2006-05-31 2008-02-07 Peter Lenhart Sensoreinrichtung sowie verfahren zur generierung und visualisierung hinsichtlich der laufmotorik einer person indikativer signale
DE102006049293A1 (de) * 2006-10-19 2008-04-24 Wolfgang Triebstein Verfahren zum individuellen Anpassen eines Schuhs und Vorrichtung hierfür
EP1970671A1 (de) * 2007-03-16 2008-09-17 Calzados Hergar, S.A. Intelligenter Schuh
ES2333187B1 (es) * 2007-03-16 2011-04-08 Calzados Hergar S.A. Calzado inteligente.
ES2333187A1 (es) * 2007-03-16 2010-02-17 Calzados Hergar S.A. Calzado inteligente.
DE102007043490A1 (de) 2007-09-12 2009-03-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung einer Distanz
DE202007018164U1 (de) * 2007-12-29 2009-05-14 Puma Aktiengesellschaft Rudolf Dassler Sport Schuh, insbesondere Sportschuh
US10912490B2 (en) 2008-06-13 2021-02-09 Nike, Inc. Footwear having sensor system
EP2421487B1 (de) * 2009-04-22 2013-05-15 Otto Bock HealthCare GmbH Strukturelement für eine orthopädietechnische einrichtung
DE102009018179B4 (de) * 2009-04-22 2014-07-10 Otto Bock Healthcare Gmbh Strukturelement für eine orthopädietechnische Einrichtung und orthopädische Einrichtung
US8839676B2 (en) 2009-04-22 2014-09-23 Otto Bock Healthcare Gmbh Structural element for an orthopedic device
WO2010121603A1 (de) 2009-04-22 2010-10-28 Otto Bock Healthcare Gmbh Strukturelement für eine orthopädietechnische einrichtung
DE102009018179A1 (de) * 2009-04-22 2010-11-11 Otto Bock Healthcare Gmbh Strukturelement für eine orthopädietechnische Einrichtung
EP2522274A1 (de) 2011-05-11 2012-11-14 Helmut Haas System und Verfahren zur selbstlernenden adaptiven Stimulation der Muskulatur
WO2013038214A3 (en) * 2011-08-30 2013-05-10 Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. Device for monitoring balance and a method for manufacturing thereof
US11793264B2 (en) 2012-02-22 2023-10-24 Nike, Inc. Footwear having sensor system
US11071345B2 (en) 2012-02-22 2021-07-27 Nike, Inc. Footwear having sensor system
DE102012106715A1 (de) 2012-07-24 2014-01-30 Fachhochschule Münster Vorrichtung zur Lastgrößenerfassung an einem biologischen System
WO2014016260A1 (de) 2012-07-24 2014-01-30 Fachhochschule Münster VORRICHTUNG ZUR LASTGRÖßENERFASSUNG AN EINEM BIOLOGISCHEN SYSTEM
DE102012220071A1 (de) * 2012-11-05 2014-05-08 Rheinmetall Defence Electronics Gmbh Schuh mit integriertem Schrittzähler
US12194341B2 (en) 2013-02-01 2025-01-14 Nike, Inc. System and method for analyzing athletic activity
US11918854B2 (en) 2013-02-01 2024-03-05 Nike, Inc. System and method for analyzing athletic activity
US11006690B2 (en) 2013-02-01 2021-05-18 Nike, Inc. System and method for analyzing athletic activity
US10926133B2 (en) 2013-02-01 2021-02-23 Nike, Inc. System and method for analyzing athletic activity
US9694247B2 (en) 2013-02-15 2017-07-04 Adidas Ag Ball for a ball sport
CN110353345A (zh) * 2013-03-15 2019-10-22 耐克创新有限合伙公司 用于分析体育活动的系统和方法
US10914645B2 (en) 2013-03-15 2021-02-09 Nike, Inc. System and method for analyzing athletic activity
DE102013210213A1 (de) 2013-06-01 2014-12-04 Simi Reality Motion Systems Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und/oder Einübung des Fußaufsatzes im Schrittzyklus eines menschlichen Individuums
DE102013015041B4 (de) 2013-09-12 2018-03-08 Jörg Alexander Böken Vorrichtung zur Signalisierung von Bewegungen eines Bewegungsapparates eines Menschen
DE102013015041A1 (de) 2013-09-12 2015-03-12 Jörg Alexander Böken Vorrichtung zur Signalisierung von Bewegungen eines Bewegungsapparates eines Menschen
CN104223591B (zh) * 2014-09-29 2016-02-03 叶建鑫 脚型量具
CN104223591A (zh) * 2014-09-29 2014-12-24 叶建鑫 脚型量具
EP3249362A4 (de) * 2015-01-21 2018-02-07 Multiservicios Profesionales De Esparza, S.A. Einlegesohle mit integriertem nano-pedometer, schrittdetektion und zählverfahren unter verwendung dieser einlegesohle und schuh mit fester oder entnehmbarer einlegesohle
US10736542B2 (en) 2016-09-27 2020-08-11 stAPPtronics GmH Insole or shoe sole
GB2567405A (en) * 2017-06-29 2019-04-17 Nurvv Ltd A force sensitive resistor
US11064758B2 (en) 2017-06-29 2021-07-20 Nurvv Limited Sole or inner sole
GB2567405B (en) * 2017-06-29 2022-07-20 Nurvv Ltd A force sensitive resistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10201134A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messwerterfassung und -auswertung in Schuhen bzw. Schuheinlagen
Crowell et al. Reducing impact loading during running with the use of real-time visual feedback
Washabaugh et al. Validity and repeatability of inertial measurement units for measuring gait parameters
DeFOREST et al. Muscle activity in single-vs. double-leg squats
US7717826B2 (en) Electrical signature analysis to quantify human and animal performance on fitness and therapy equipment such as a treadmill
US20210236020A1 (en) Wearable device to monitor musculoskeletal loading, estimate tissue microdamage and provide injury risk biofeedback
Zhang et al. Estimating CoP trajectories and kinematic gait parameters in walking and running using instrumented insoles
EP3000396B1 (de) Tragbares bewegungsanalysesystem
EP3249362A1 (de) Einlegesohle mit integriertem nano-pedometer, schrittdetektion und zählverfahren unter verwendung dieser einlegesohle und schuh mit fester oder entnehmbarer einlegesohle
Scheltinga et al. Estimating 3D ground reaction forces in running using three inertial measurement units
DE102016006099A1 (de) Tragbares Sensormodul für ein tragbares System zur Trainingsüberwachung sowie tragbares System und Verfahren zur Trainingsüberwachung
JP4825456B2 (ja) 筋活動推定システム
Blazey et al. A narrative review of running wearable measurement system accuracy and reliability: can we make running shoe prescription objective?
US20230129375A1 (en) Device, system and method for generating information on musculoskeletal recovery
Johnston et al. Mobile technology in running science and medicine: are we ready?
Encarnación-Martínez et al. Plantar pressure differences between Nordic walking techniques
Long et al. Kinetic and spatiotemporal characteristics of running during regular training sessions for collegiate male distance runners using shoe-based wearable sensors
Billing et al. Predicting ground reaction forces in running using micro-sensors and neural networks
DE102019100291A1 (de) Trainingsgerät, Extremitätenstütze für ein Trainingsgerät sowie ein Verfahren zur Bestimmung der auf eine Extremitätenstütze eines Trainingsgerätes wirkenden Kraft
DE102010020752B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung körperlicher Leistungsfähigkeit
Knodel et al. An electromyography-based constitutive law for force generation in skeletal muscle—Part II: model validation on the ankle joint complex
AlGheshyan Comparison of ground reaction force in treadmill walking and in overground walking
Fohrmann et al. Biomechanical Changes During Running on a Lower Body Positive Pressure Treadmill in Competitive Runners
Madden Increasing step rate reduces insole force and cumulative load in college runners
Pollicini Why should 3D Gait Analysis be included in the Walking Pattern Assessment of individuals with Spinal Cord Injury?: Biomechanical analysis of gait and gait patterns in individuals with spinal cord injury

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee