DE29919839U1

DE29919839U1 - System for recording pedal forces

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Publication number: DE29919839U1
Application number: DE29919839U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2009-11-12

Description

Franz Sperner
Drosselweg 12
72634 NeckartenzlingenFranz Sperner
Drosselweg 12
72634 Neckartenzlingen

System for recording kick forces

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Erfassung von Trittkräften, insbesondere in Verbindung mit einem Spezialschuh und einer Gehhilfe (Krücke).The invention relates to a system for detecting stepping forces, in particular in connection with a special shoe and a walking aid (crutch).

Bei Beinverletzungen, insbesondere im Bereich des Fußes, des Knöchels, des Knies, aber auch des Hüftgelenks, ist es besonders wichtig, daß die betroffenen Personen in einer späteren Phase der Genesung wieder beginnen, sich aktiv zu bewegen. Dabei dürfen sie jedoch die heilenden Gelenke, Knochen, Sehnen oder Muskeln noch nicht voll belasten. Dem Patienten wird dann vom Arzt erklärt, daß er das verletzte Bein nur mit einer maximalen Trittkraft und Zugkraft belasten darf. Bei der Zugkraft treten in der Regel beim Gehen mit Gehhilfe keinerlei Probleme auf, doch kann es insbesondere bei längerem Gehen dazu kommen, daß der Patient vergißt, auf die maximal zulässige Trittkraft zu achten. Dies kann besonders schwierig werden, da sie ihm beim Arzt entweder nur mitgeteilt oder aber mittels einer Waage erläutert wurde. Somit hat der Patient kein absolutes Entscheidungskriterium für das Einhalten seiner maximalen Trittkräfte am verletzten Bein. Dies führt häufig dazu, daß der Patient entweder sein verletztes Bein ständig überlastet, ohne es zu wissen und es dafür später zu spüren, oder aber sein verletztes Bein aus Angst einer Überlastung überhaupt nicht belastet, was ebenfalls nicht optimal ist.In the case of leg injuries, particularly in the foot, ankle, knee and hip joints, it is particularly important that the affected person begins to move actively again in a later phase of recovery. However, they must not yet place full strain on the healing joints, bones, tendons or muscles. The doctor then explains to the patient that they may only place maximum pedal force and traction on the injured leg. There are usually no problems with traction when walking with a walking aid, but it can happen, particularly when walking for long periods, that the patient forgets to pay attention to the maximum permissible pedal force. This can be particularly difficult because the doctor has either only told them this or explained it to them using scales. The patient therefore has no absolute decision criterion for adhering to their maximum pedal force on the injured leg. This often leads to the patient either constantly overloading their injured leg without knowing it and only feeling it later, or not placing any strain on their injured leg at all for fear of overloading it, which is also not ideal.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System bereitzustellen, das es einer verletzten Person ermöglicht, sein Bein beim Gehen mit einer Gehhilfe im Rahmen der vomThe invention is therefore based on the object of providing a system that enables an injured person to support his leg while walking with a walking aid within the scope of the

Arzt empfohlenen Belastungsgrenzen zu belasten und diese Belastungsgrenzen einzuhalten.To exercise within the limits recommended by the doctor and to adhere to these limits.

Diese Aufgabe wird durch das eingangs genannte System gelöst, das gekennzeichnet ist durch einen Kraftsensor, der im Bereich der Sohle eines Schuhs oder an einer Druckauflage anbringbar ist und der ein der erfaßten Kraft entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, sowie eine dem Kraftsensor zugeordnete Signalquelle, wobei die Signalquelle durch den Kraftsensor aktiviert wird, wenn eine durch den Kraftsensor erfaßte Kraft einen voreingestellten Wert übersteigt.This object is achieved by the system mentioned at the outset, which is characterized by a force sensor which can be attached in the region of the sole of a shoe or on a pressure pad and which generates an electrical signal corresponding to the detected force, as well as a signal source assigned to the force sensor, wherein the signal source is activated by the force sensor when a force detected by the force sensor exceeds a preset value.

Vorzugsweise ist der Kraftsensor derart gestaltet, daß er senkrecht zur Schuhsohle wirkende Kräfte erfassen kann. Dies gewährleistet insbesondere eine Erfassung der Druckkräfte auf die Gelenke.Preferably, the force sensor is designed in such a way that it can detect forces acting perpendicular to the sole of the shoe. This ensures in particular that the pressure forces on the joints are detected.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Kraftsensor derart gestaltet, daß er zusätzlich entlang der Ebene der Schuhsohle wirkende Kräfte erfassen kann. Dies gewährleistet insbesondere eine Erfassung von Scherkräften, die bei Knochenbrüchen und/oder Sehnenverletzungen kritisch sein können.In a further preferred embodiment, the force sensor is designed in such a way that it can also detect forces acting along the plane of the shoe sole. This ensures in particular detection of shear forces, which can be critical in the case of bone fractures and/or tendon injuries.

Zweckmäßigerweise ist die Signalquelle an dem Bein, vorzugsweise im Knöchelbereich, befestigbar, und die Zuordnung des Kraftsensors zur Signalquelle erfolgt mittels einer elektrischen Drahtverbindung.Conveniently, the signal source can be attached to the leg, preferably in the ankle area, and the force sensor is assigned to the signal source by means of an electrical wire connection.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Signalquelle an einer Gehhilfe, vorzugsweise im Griffbereich, angeordnet, und die Zuordnung des Kraftsensors zur Signalquelle erfolgt mittels einer drahtlosen Verbindung,In a further preferred embodiment, the signal source is arranged on a walking aid, preferably in the handle area, and the force sensor is assigned to the signal source by means of a wireless connection,

wobei dem Kraftsensor ein Sender und der Signalquelle ein Empfänger zugeordnet ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da der Benutzer gegenüber einer herkömmlichen Gehhilfe keinerlei zusätzliche Vorbereitungen wie z.B. das Anschnallen der Signalquelle im Knöchelbereich treffen muß.A transmitter is assigned to the force sensor and a receiver to the signal source. This is particularly advantageous because the user does not have to make any additional preparations, such as strapping the signal source to the ankle area, compared to a conventional walking aid.

Der Sender und der Empfänger können je nach Bedarf auf der Basis von Ultraschall, Infrarot oder Funk arbeiten.The transmitter and receiver can operate on the basis of ultrasound, infrared or radio, depending on requirements.

Vorzugsweise ist die Signalquelle so ausgestaltet, daß sie akustische und/oder optische Signale abgeben kann.Preferably, the signal source is designed so that it can emit acoustic and/or optical signals.

Zweckmäßigerweise stammt die für den Betrieb des Systems notwendige Energie aus einer am Kraftsensor angeschlossenen Batterie und aus einer an der Signalquelle angeschlossenen Batterie.Conveniently, the energy required to operate the system comes from a battery connected to the force sensor and from a battery connected to the signal source.

Vorteilhafterweise stammt die für den Betrieb des Systems notwendige Energie aus einem am Kraftsensor angeschlossenen Akku und aus einem an der Signalquelle angeschlossenen Akku.Advantageously, the energy required to operate the system comes from a battery connected to the force sensor and from a battery connected to the signal source.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung wird die zur Aufladung der Akkus notwendige Energie aus der Trittbewegung und aus der Krückenbewegung induktiv oder hydromechanisch gewonnen.In a particularly preferred embodiment, the energy required to charge the batteries is obtained inductively or hydromechanically from the pedaling movement and from the crutch movement.

Vorzugsweise weist das System eine Speichereinheit zum Speichern des zeitlichen Verlaufs der erfaßten Werte der Trittkräfte auf. Dies ermöglicht z.B. das Abrufen der gespeicherten Daten am Abend jedes Tages.Preferably, the system has a storage unit for storing the temporal progression of the recorded values of the pedal forces. This enables, for example, the stored data to be retrieved in the evening of each day.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung weist das System eine Datenverarbeitungseinheit zum Verarbeiten der erfaßtenIn a further preferred embodiment, the system comprises a data processing unit for processing the acquired

Werte der Trittkräfte auf. So können z.B. aus dem aufgezeichneten zeitlichen Verlauf der Trittkräfte KraftZeit-Diagramme, die Anzahl der Schritte etc. gewonnen werden.Values of the pedal forces are recorded. For example, force-time diagrams, the number of steps, etc. can be obtained from the recorded temporal progression of the pedal forces.

Vorzugsweise weist das System zusätzlich eine Datenausgabeeinheit (Drucker, Monitor) für die verarbeiteten Daten auf, die vorzugsweise über eine geeignete Schnittstelle zwischen ihr und der Datenverarbeitungseinheit angeordnet ist. So können die an einer stationären Ausgabeeinheit ausgegebenen Daten betrachtet und ausgewertet werden.Preferably, the system additionally has a data output unit (printer, monitor) for the processed data, which is preferably arranged via a suitable interface between it and the data processing unit. In this way, the data output on a stationary output unit can be viewed and evaluated.

Vorzugsweise weist das System ein Warnblinklicht und/oder eine Reflektoreinheit am Schuh und/oder der Gehhilfe zur Warnung anderer Verkehrsteilnehmer auf.Preferably, the system has a hazard warning light and/or a reflector unit on the shoe and/or the walking aid to warn other road users.

Außerdem kann es einen Notfallsender aufweisen, der aktiviert wird, wenn ein vorbestimmter Schwellenwert bei der Krafterfassung überschritten wird. Dieser Notfallsender wird somit z.B. bei Stürzen aktiv, wenn hohe Momentankräfte auftreten.It can also have an emergency transmitter that is activated when a predetermined threshold is exceeded during force detection. This emergency transmitter is therefore activated in the event of a fall, for example, when high instantaneous forces occur.

Zweckmäßigerweise weist das System im Bereich der Sohle des Schuhs bzw. der Druckauflage einen die Haftreibung erhöhenden Belag aufweist. Dies ist besonders im Winter bei Schnee- und Eisglätte vorteilhaft.The system conveniently has a coating in the area of the sole of the shoe or the pressure pad that increases the static friction. This is particularly advantageous in winter when there is snow and ice.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend aufzufassenden Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems anhand der Zeichnung.Further advantages, features and possible applications of the invention will become apparent from the following description of a non-limiting embodiment of the system according to the invention with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes System, das aus einer Gehhilfe und einem speziellen Schuh besteht.Fig. 1 shows a system according to the invention, which consists of a walking aid and a special shoe.

Fig. 2 zeigt einen an einem Schuh oder einer Fußschale anbringbaren Teil des erfindungsgemäßen Systems.Fig. 2 shows a part of the system according to the invention that can be attached to a shoe or a foot shell.

Das in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße System besteht aus einem Aufsatz 4, der an einem Schuh 3 angebracht ist und einen Kraftsensor 1 (Fig. 2) im Sohlenbereich 3a aufweist. Der Kraftsensor, der auf Druck- und Scherkräfte im Sohlenbereich anspricht, ist über elektrische Leitungen 6 mit einer Signalquelle 2 verbunden.The system according to the invention shown in Fig. 1 consists of an attachment 4 which is attached to a shoe 3 and has a force sensor 1 (Fig. 2) in the sole area 3a. The force sensor, which responds to pressure and shear forces in the sole area, is connected to a signal source 2 via electrical lines 6.

Diese Signalquelle 2 sendet ein akustisches und/oder optisches Signal aus, wenn eine voreingestellte maximale Druckkraft oder Scherkraft am Kraftsensor 1 überschritten wird. Auf diese Weise wird der Patient bei einer Überlastung seiner verletzten Stelle des Beines oder der Hüfte gewarnt und kann die Belastung mittels der Gehhilfe verringern.This signal source 2 sends out an acoustic and/or optical signal when a preset maximum pressure force or shear force on the force sensor 1 is exceeded. In this way, the patient is warned of an overload of the injured part of the leg or hip and can reduce the load using the walking aid.

Alternativ kann das akustische und/oder optische Signal auch von einer an der Gehhilfe 8 angebrachten Signalquelle 7 ausgesendet werden. In diesem Fall enthält die Einheit 2 einen Sender und die Einheit 7 einen Empfänger, die drahtlos kommunizieren. Die Datenübertragung vom Sender 2 zum Empfänger 7 erfolgt dabei vorzugsweise über Infrarot oder Ultraschall.Alternatively, the acoustic and/or optical signal can also be emitted by a signal source 7 attached to the walking aid 8. In this case, the unit 2 contains a transmitter and the unit 7 contains a receiver, which communicate wirelessly. The data transmission from the transmitter 2 to the receiver 7 preferably takes place via infrared or ultrasound.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Aufsatz 4, der über einen beliebigen Schuh 3 gezogen werden kann. Der Aufsatz enthält den Kraftsensor 1 und die Signalquelle 2, die über elektrische Leitungen 6 miteinander verbunden sind. Zwei Laschen 4a und 4c, die sich links und rechts am Sohlen-Fig. 2 shows the attachment 4 according to the invention, which can be pulled over any shoe 3. The attachment contains the force sensor 1 and the signal source 2, which are connected to each other via electrical lines 6. Two tabs 4a and 4c, which are located on the left and right of the sole

bereich 4b des Aufsatzes 4 anschließen, können um den Schuh geschlungen werden und mittels eines jeweiligen Klettenverschlusses 5a und 5b aneinander fixiert werden. Der Aufsatz besteht vorzugsweise aus einem elastischen Material, das sich an die jeweilige Schuhform anpaßt. Außerdem ist der Sohlenbereich 4b vorne und hinten etwas schmaler als im mittleren Bereich. Dies trägt neben der Elastizität des Aufsatzes 4 zu einem besseren Halt bei.area 4b of the attachment 4 can be looped around the shoe and fixed together using a respective Velcro fastener 5a and 5b. The attachment is preferably made of an elastic material that adapts to the respective shoe shape. In addition, the sole area 4b is slightly narrower at the front and back than in the middle area. In addition to the elasticity of the attachment 4, this contributes to a better hold.

Claims

1. System for detecting kick forces, characterized by :
a force sensor which can be attached to the sole of a shoe or a pressure pad and generates an electrical signal corresponding to the detected force; and
a signal source associated with the force sensor;
wherein the signal source is activated by the force sensor when a force detected by the force sensor exceeds a preset value.

2. System according to claim 1, characterized in that the force sensor is designed such that it can detect forces acting perpendicular to the shoe sole or pressure pad.

3. System according to claim 2, characterized in that the force sensor is designed such that it can additionally detect forces acting along the plane of the shoe sole or pressure pad.

4. System according to one of the preceding claims, characterized in that the signal source can be fastened to the leg, preferably in the ankle area, and the assignment of the force sensor to the signal source takes place by means of an electrical wire connection.

5. System according to one of the preceding claims, characterized in that the signal source and the force sensor are integrated in one unit.

6. System according to one of the preceding claims, characterized in that the signal source is arranged on a walking aid, preferably in the handle area, and that the assignment of the force sensor to the signal source takes place by means of a wireless connection, wherein a transmitter is assigned to the force sensor and a receiver is assigned to the signal source.

7. System according to claim 6, characterized in that the transmitter is an ultrasonic transmitter and the receiver is an ultrasonic receiver.

8. System according to claim 6, characterized in that the transmitter is a radio transmitter and the receiver is a radio receiver.

9. System according to claim 6, characterized in that the transmitter is an infrared transmitter and the receiver is an infrared receiver.

10. System according to one of the preceding claims, characterized in that the signal source can emit acoustic signals.

11. System according to one of the preceding claims, characterized in that the signal source can emit optical signals.

12. System according to one of the preceding claims, characterized in that the energy necessary for the operation of the system comes from a battery connected to the force sensor and from a battery connected to the signal source.

13. System according to one of claims 1 to 11, characterized in that the energy required for the operation of the system comes from a battery connected to the force sensor and from a battery connected to the signal source.

14. System according to claim 13, characterized in that the energy required to charge the batteries is obtained from the pedaling movement and from the crutch movement.

15. System according to claim 13, characterized in that the energy generation takes place inductively.

16. System according to claim 13, characterized in that the energy generation takes place hydromechanically.

17. System according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a storage unit for storing the temporal progression of the recorded values of the pedal forces.

18. System according to claim 17, characterized in that it comprises a data processing unit for processing the detected values of the pedal forces.

19. System according to claim 18, characterized in that it comprises a data output unit for the processed data.

20. System according to one of the preceding claims, characterized in that it has a hazard warning light on the shoe and/or the walking aid to warn other road users.

21. System according to one of the preceding claims, characterized in that it has a reflector unit on the shoe and/or the walking aid to warn other road users.

22. System according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an emergency transmitter which is activated when a predetermined threshold value in the force detection is exceeded.

23. System according to one of the preceding claims, characterized in that it has a coating which increases the static friction in the region of the sole of the shoe or the pressure pad.