WO2010112007A2 - Capturing motions with feedback - Google Patents
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- A61B5/7232—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes involving compression of the physiological signal, e.g. to extend the signal recording period
Definitions
- the invention relates to a method for detecting movements in living beings.
- the detection of movements is at
- the known methods have in common that they cause very high costs and are labor-intensive, and that they can only be carried out by experts.
- Related to the Medical application is also particularly disadvantageous in that the analyzes only possible movements that makes the patient under special conditions, quasi laboratory conditions, namely while he knows one hand observed white and on the other hand on a non-ordinary underground such as the treadmill mentioned as an example moves.
- a so-called admissibility corridor is specified, which determines, for example, for the various joints of the human being certain angular movements in one or more directions which should preferably not be exceeded or fallen short of. It can not be ruled out that the patient in everyday life due to fatigue in the course of the day, or depending on its daily shape, or depending on the length of a distance already traveled, the movements that should be in the admissibility corridor, performs with very different accuracy and the admissibility
- the invention has for its object to provide a method which allows a low-cost human movement analysis in humans. Furthermore, the invention has for its object to provide a device which enables the implementation of the method.
- the proposed method makes it possible to judge the movements of people without the presence of specialized personnel. This can be done by analyzing the movement data the person or, if appropriate, an object moved by him. In the case of disadvantageous movements that lie outside of a previously defined admissibility corridor, this is signaled to the human being, so that the same training effect as in the aforementioned physiognomic exercises can be achieved.
- bio-feedback refers to the fact that a physiological parameter that is not or not sufficiently perceived by the living being is converted into a sensible signal, so that the living being can react consciously or unconsciously to it ,
- the desired improvement in the holding and the way in which it is moved is preferably a so-called "biofeedback".
- biofeedback Method of use.
- the person is mainly informed of an improvement or deterioration of the desired posture / movement.
- the body has the opportunity to unconsciously perform the improvement.
- the exact knowledge of how to intervene in the complex sequence of movements is not absolutely necessary.
- Motion-sensitive sensors are used as transducers, so that even without external reference points, the mobile detection unit can be used immediately anywhere (indoor and outdoor) without setup or calibration.
- the detection devices are self-sufficient in terms of power supply, so that no power connection during the detection of the movements is needed.
- the person - for example, the mentioned patient after a hip operation - can thus move freely according to his normal everyday life, so that movements can be detected as putting on a seat, climbing stairs, or running on different types of ground.
- the proposed method is economically advantageous: firstly, for the detection, evaluation and possible correction of the movements no specialist staff must be present, secondly, the detection, evaluation and possible correction of movements is not limited to short periods in comparatively large distances, for example one hour per Day or week. Rather, training, as otherwise achievable by the physiotherapeutic exercises, can take place throughout the day by means of the mobile detection unit, ie, constantly when the person is moving, so that training progress can be achieved much more quickly and it can be avoided the human adopts unfavorable movements unconsciously. On the one hand, regular visits to specialist staff can serve to check the permissibility corridor and, if necessary, to redefine it, and on the other hand to document the progress of the training and to end a therapy after a corresponding success.
- the handling of the devices is simple and without expertise to perform, since only the detection device to be turned on and must be carried by the living being.
- An evaluation of the data takes place fully automatically in the mobile registration unit.
- the computation time required for the analysis can be advantageously kept as short as possible, that only certain of the acquired data are automatically analyzed, for example, only the movement data, while actually also other data are recorded such.
- human physiological data such as heart rate, skin moisture and the like, or environmental data such as humidity, air pressure or air temperature. All recorded data can be stored in a buffer and later transferred from the cache to a stationary computer at the mentioned specialist personnel, so that subsequently more complex evaluations of the recorded data can take place. This can be done either on the stationary computer itself, or from this connection can - for example, via the Internet - are built to a central server running on the expert program, and from which analysis results and, where appropriate, therapy proposals can be transmitted to the stationary computer.
- the data can be transferred to a worldwide server via the Internet, with subsequent analysis. Subsequently, the results are transferred back to the above-mentioned transmission device, forwarded to another user, for example to another server.
- This other server may, for example, be operated by a medical center or the like. Long-term storage of the raw data and / or the analysis data on the server can advantageously be provided in order to be able to re-evaluate the stored raw data later, if appropriate from other analysis aspects, or to be able to make the stored results available again to the same or to another user ,
- a general statistical analysis such as For example, number of steps, (non-) regularity of steps, (A) symmetry of steps, and their time profile can be automatically generated based on the data stored on the server.
- the maximum as well as the minimum expression of different movements can be automatically created as an analysis result.
- the results of the analysis can be used to create therapeutic measures.
- the analysis results can be transmitted to a local user and / or to an external service provider, to a hospital operator or therapy organizer.
- a "training concept" similar to that used in sport can also be used, for example in the context of rehabilitation measures, in which patients with limited physical flexibility perform exercises to improve their physical mobility be judged whether, for example, a range of movement of a first Due to the rehabilitation measures, the affected joint has become larger, but erroneous movement sequences can also be detected, so that, for example, protective postures and gentle movements that a patient has accustomed to, for example due to pain over an extended period of time, can be detected and corrected.
- Another advantage of the proposed acquisition of biometric data is that not limited to the short period, the movements of patients can be analyzed, namely, if this patient with a doctor, physiotherapist or the like together, but that the data collection rather over a longer period can be done, for example, throughout the day, or over several days. Thus, for example, during a walk o. The like.
- the movement of the patient can be detected, so that at a later date, the data of
- Qualified personnel can be analyzed and used for the appropriate treatment can be drawn for the treatment of the patient.
- the analysis of the data may possibly also by an expert, so-called “expert system” in
- Evaluation has previously been done by a human or by the mentioned automated expert system, and this caregiver, so the doctor or physiotherapist, can give this patient suggestions in conversation with the patient or submit appropriate further therapy suggestions or terminate the therapy after a correspondingly advantageous course of treatment.
- a particularly advantageous embodiment of the present invention it is provided to transmit signals in the form of acknowledgment signals or warning signals during certain movements which the analyzed person performs, for example a patient.
- Confirmation signals can be emitted, for example, if, during gymnastic exercises, for example, limbs have been moved over a wider range, for example beyond a further angle, than hitherto. In this way, the training or rehabilitating person is immediately signaled a training success.
- warning signals can be given off if incorrect movements are carried out, for example if a patient is still performing a movement sequence he has appropriated as a restraint or as a gentle movement.
- a certain "movement corridor” can be defined and programmed into the movement detection device, so that the corresponding warning signal is emitted when leaving this movement corridor
- Such programming represents the mentioned contentual data transmission in the direction of the motion detection device.
- a three-dimensional (3-D) representation of the recorded and cached movements is possible, so that the person can vividly show differences of permissible and impermissible movements and be explained by the qualified personnel.
- the recording of the movement profiles by means of a small, light detection device that is worn by the living being or integrated into the clothing and / or in a man-held object.
- Gyroscopes are Gyroscopes.
- Other movement-relevant data can be detected by means of air pressure sensors, temperature sensors and / or physiological sensors, such as, for example, As pulse, respiratory rate, skin moisture, breathing air or oxygen content in the blood.
- the acquisition device can compress the data. This speeds up the later data transmission to the stationary computer and also makes it possible to dimension the buffer in the mobile detection unit as small as possible.
- a transfer of all data can advantageously be done automatically as soon as a connection to the stationary computer is established.
- This connection can be made by connecting the detection device to a transmission device by means of a plug connection, for example by means of an intermediate cable or by virtue of the detection device having a USB plug.
- the transmission device may be a PC with a USB port, or a special device that can be connected to multiple detection devices simultaneously, so that several detection devices of a human, namely, which are intended for multiple limbs of man, are connectable.
- the person does not carry the detection device directly on the body.
- the detection device In order to enable the most accurate detection of the movement of humans, can be advantageously provided to the movement of the
- a mobile Do not interfere with people that motion-related data via a mobile, integrated into a piece of clothing or game device detection device with high temporal and spatial resolution and stored therein.
- only a single measuring device is used, so that, for example, speed, acceleration and trajectory of the movement can be detected.
- a person carries several measuring rates, so that the posture of the person and the movements of several of his limbs can be detected.
- the acquisition device advantageously has sensors, a processor with its own firmware, a NandFlash as a buffer for the data, a real-time module with date recording, a power management system, a charger for a built-in battery and an interface for data transmission.
- the charger and the interface can be provided together, for example by means of USB
- the transmission device already mentioned above can advantageously be configured in such a way that it enables the simultaneous connection of a plurality of detection devices.
- the multiple detection devices can also be synchronized before the start of the automatic motion detection, the multiple detection devices, so that the internal real-time modules from a common start time based provide motion data , And so that due to this synchronized data acquisition, the individual movements later allow a precise analysis of complex movement patterns, such. B. movements of the trunk, head and limbs of a human can be accurately detected by the synchronization of the detection devices and analyzed together and possibly readjusted.
- the device can be charged both by the specialist personnel, eg by connection to the transmission device or to the stationary computer, as well as at home.
- the firmware automatically detects different hardware configurations and different versions. Up-to-date updates and upgrades can be loaded either automatically or manually with a USB connection through an integrated bootloader.
- the type of recording, individual channel frequencies, recording densities, etc. are adjustable before use, for example, controlled by the stationary computer or individually for each individual recording device.
- Three-dimensional (3-D) acceleration sensors, 3-D magneto-sensitive sensors or 3-D gyroscopes are advantageously used as sensors, as well as FSR pressure sensors, air pressure sensors, temperature sensors and physiological sensors (for recording pulse, breath, skin moisture, respiratory air, Oxygen content in the blood, and / or myography).
- FSR pressure sensors for recording pulse, breath, skin moisture, respiratory air, Oxygen content in the blood, and / or myography.
- 3-D acceleration sensors and 3-D magneto-sensitive sensors are used. With these sensors it is possible to record a motion profile.
- the advantage is that the system can be used immediately for both indoor and outdoor applications because it requires no further infrastructure in the human environment.
- the mobile detection unit is a self-sufficient device that manages without information from the outside, such. B. of sensors that can also be configured as a camera. All position and movement data required for the analysis can be recorded by the device itself.
- the mobile detection unit can consist of several spatially separated, for example, distributed to humans attached components that interact functionally.
- An electrical power supply can from a central energy storage z. Wired to the individual NEN components be provided.
- a data transfer between the individual components can, for. B. using short-range radio such as the known Bluetooth radio standard.
- the movement detection device can advantageously be very compact, so that it easily in clothes, shoes, protective equipment such. B. helmets or gloves, etc. can be integrated. Restrictions on installation, eg. B. because of an antenna to be considered, does not exist. In contrast to known devices that work with bending sensors, the sensors of a proposed detection device need not be mounted both above and below a joint.
- the system can easily be adapted by the manufacturer to the required resolution by producing appropriately equipped detection devices.
- the user side in an expert mode the activation or deactivation of individual sensors may be provided so that the amount of detected data can be adapted to the respective requirement and kept optimally low.
- Attachment of the sensors on the body can not be ruled out in practice. To compensate for this, it may be advantageous to convert the sensor data system into a body coordinate system. For this purpose, statistical methods can be used. These are based for example on the
- State estimator such as Kalman filters or particle filters, offset against each other to a position and position information.
- boundary conditions can be considered such. As the location of attachment to the body / object and known body characteristics of the people / objects. These boundary conditions can also be extracted by statistical calculations from existing data records.
- the detection device is additionally equipped with a GPS receiver for adjusting the sensor data.
- the combination of 3-D sensor data and GPS position data is preferably also via a stochastic state estimator, e.g. Particulate filter. So z. For example, an average human step length can be calculated
- All measurement data are stored together with time and date information in the internal buffer of the acquisition device.
- This time and date information comes from a realtime module that is integrated in the acquisition device.
- the synchronization and synchronization with other recording devices can advantageously be carried out automatically each time a connection to a PC with Internet access is made, for example by means of atomic-time-specific time data provided in a manner known per se by time servers and by means of which the stationary one Computer is automatically synchronized automatically.
- Each device additionally has a unique identification (ID number) assigned to a user. This allows the measurements of any number of devices to be synchronized with high precision in order to enable analyzes across them.
- the detection device has no visible controls such. B. switch or button.
- the recording of the movement data starts as soon as a certain, adjustable activity is exceeded.
- the activity can be monitored by the acceleration sensor, which wakes the processor from a so-called sleep mode, or the
- Recording can be started by certain movements, the z. B. by finger snapping or knocking against the housing as short-term and sudden accelerations are detected.
- the detection device is activated by means of a capacitive switch.
- the housing itself can serve as a capacitive switch.
- the detection device has a magneto-sensitive sensor, by means of which information for synchronization and / or to start the measurement are transmitted.
- This z. B. a battery-powered electromagnetic field emitting device used to start the detection devices.
- Several acquisition devices can be started at the same time.
- By means of coding of the magnetic signal certain start parameters can also be transmitted.
- Status messages such. B. state of charge, still available data and / or electrical storage capacity, or triggering number of measurements by certain movements and visually and / or acoustically display with only a few display elements. So z. B. depending on the position in which Housing is on the table, different information is output.
- a shutdown does not take place by certain movements, impacts or the like but rather automatically, namely only when, for example, the above-mentioned monitored activity for a predetermined period has remained below a certain threshold.
- the sensor unit has a detection of whether and where it is associated with the garments.
- certain markings are attached to the garments as a signal generator, the one of
- Apparent sensor element of the detection unit capacitive, optical, magnetic, via a Radio Frequency Identification Tag (RFID system) or mechanically detected by direct or indirect contact indirectly.
- RFID system Radio Frequency Identification Tag
- Clothing of humans is housed, thus a so-called position signal is generated.
- the recorded data can be automatically assigned to specific parts of the human body, while at the same time ensuring easy human handling.
- similar and similar-looking detection devices can be produced economically in large numbers, and the human being does not have to pay attention to which detection device is to be attached at which position of the clothing for detecting certain movements.
- BAN Body Area Network
- the detection device is designed with a nonspecific shape narrow and elongated so that it can be accommodated anywhere as a separate element close to the body, for example, can be inserted into a stocking.
- this nonspecific shaping without being specially adapted to a specific receptacle or mount, it can be arranged almost anywhere in textile pockets of garments, or in cavities of garment protective elements, or in cavities of objects carried by man, so that cost-effective detection devices can be produced in large numbers and can also be used inexpensively by the user for various applications.
- the detection device is arranged as an integrable element in a special protective part of the clothing.
- a special protective part of the clothing is advantageously provided.
- the device advantageously has a plastic or metal housing, which in a special
- the detection device is inseparably connected to such a protective element.
- the protective element itself can form the housing of the detection device and only have at least one connection element which makes possible the data transmission and charging of the energy storage device of the detection device.
- This can be z. B. be effected by the electronics of the detection device with the material of the z. B. plastic protection element is encapsulated.
- the battery, z. As a Li-polymer battery, additionally protected by a special reinforcement of plastic or metal.
- the detection device meets the requirements of protection class IP65, that is protected accordingly against dust and moisture.
- the elongate detection device is additionally protected by a soft, damping material.
- At least one light-emitting diode can be provided as a display, which is also visible in the ready state from the outside. It can be provided that the light-emitting diode is still visible from the outside even if the detection device is installed in a textile garment. It can, for example, signal the state of charge of the battery or give information about the recorded data.
- the data transmission and the charging of the battery are each advantageously via a USB interface, wherein particularly advantageously the data transmission can also take place during the charging process.
- the USB connection can either be in the so-called built-in, ready-to-operate state or in the removed state, when the detection device is removed from the clothing or from the sports equipment.
- the USB port is only for charging the battery, and the data transfer to the cache is wireless, for example via a cellular network such as GPRS, UMTS, 3G, 3.5G, or 4G, or by other wireless standards such as wireless, Bluetooth, Zigbee or the like, wherein advantageously as widely used radio standard is used, so that a detection device can be used practically anywhere in the world.
- the raw data is compressed to reduce the amount of data prior to transmission and storage.
- a lossless compression is preferably used which achieves an average compression rate of at least the factor 5, in a more preferred embodiment at least the factor 7, in a most preferred embodiment at least the factor 9. If necessary, it can be provided that the data is further compressed by lossy compression.
- the compression can be done either before transfer from the acquisition device to the buffer, or before transfer from the buffer to the stationary computer. If the compression takes place before the transmission from the detection device to an external intermediate memory, or if the detection device itself has the intermediate memory, the compression can take place in particular directly within the detection device, so that the storage capacity required there for storing the measurement data must be as small as possible can.
- the battery-powered detection device is charged when it is connected to the transmission device or the stationary computer.
- an analysis of the acquired movement data is performed in order to inform the human on the basis of the emitted signals to adverse movements.
- An analysis that takes into account more or other measurement data in comparison, takes place in the shortest possible time automatically on the stationary computer or on the associated central server. In doing so, earlier measurement data and analysis results can also be taken into account.
- the mean value and the standard deviation are analyzed over a specific time window and compared for conformity with given patterns or subjected to cluster analysis.
- factors derived from the raw data such as variance, energy or entropy, correlation between different axes or FFT coefficients, peaks in the raw data, or wavelet coefficients may also be used.
- the length of the time window is usually in the seconds range or in the near subsecond range and is preferably variable.
- the raw data is previously decomposed into DC (DC) and AC (AC) components via filters.
- DC DC
- AC AC
- filters For the recognition z. B. a hierarchical classification scheme can be used.
- the raw data Storage allows a coherent overall view of the history of a person and thus also long-term analysis of his fitness state.
- the data are also suitable for anonymized analyzes of the fitness or health status of specific population groups.
- the present proposal covers general medical and rehabilitation applications. It allows you to map the following four basic applications:
- the procedure comprises 3 different subtasks: the determination of the general fall risk (diagnosis and
- the general fall risk is usually used to take general and longer-term measures, e.g. Structural measures, change of dwelling, support by a walking aid or the like, or it can be responded to by means of a behavioral change, eg. For example, "it may be better not to leave the house or apartment.”
- the procedure can also be used in neurological conditions such as Parkinson's, Huntington's, and Cerebellar dysfunctions
- the calculation of the acute fall risk has 2 tasks: 1. Increase the pre-warning time. This gives the wearer the opportunity to sit down, lie down or hold on time.
- biomechanical z As sudden persistence, solidification, fluctuations in standing z. B. by dizziness and the like.
- the body movement is detected by the sensors and calculated together with the physiological data.
- the output for the risk profile is made on the PC in the form of diagrams, texts, etc.
- the risk is displayed on the device itself, e.g. by number / color / flashing frequency of 1 or more LEDs.
- the information of at least one sensor which is attached to at least one body position evaluated.
- the sensors are at least one acceleration sensor, one or more magnetosensors, one or more gyroscopes, one or more air pressure sensors, or a combination thereof.
- physiological data are recorded.
- sensors are attached to more than one location on the body.
- the sensors can be integrated in orthoses, or be designed outside of it as a separate unit.
- the battery can advantageously be charged by movement, body temperature, light, etc., regardless of one
- the sensor can be an inertial system for measuring 3D orientation / rotation.
- the buffer can be designed as a measuring memory for the data accumulated over days / weeks.
- a sensor unit may consist of individual sensors for detection of 3D acceleration, 3D gyroscope, 3D magneto and extended by air pressure, temperature, FSR, strain gauges, or sensors for physiological factors. GPS and GPRS and MP3 can be integrated into the sensor unit.
- z. B. may be provided for differential measurement, z. B. to detect height movements when the person z. B. sets or lies down, or if he falls.
- the sensor unit For acquiring physiological data, the sensor unit can be designed in the form of a keyword as follows:
- the isolated processes themselves may already be known. These are measurements in the laboratory under knew conditions and conditions, eg. B. 5 walking steps in the straight corridor or measurements on the treadmill o. ⁇ .
- the measured data are recorded under normal everyday situations. That can
- Pattern analysis recognition of specific patterns in the sensor coordinates.
- Movement direction of the COM by gyro or by magnetosensor is a direction of the COM by gyro or by magnetosensor.
- FIG. 2 the time interval of the heel attachment points of 26 consecutive slow steps, at a measurement frequency of 100 Hz, so that 70 data points correspond to 0.7 seconds
- FIG. 3 a shows an autocorrelation of the vertical acceleration signal of all 26 steps from FIG. 2, FIG.
- FIG. 3 a in the form of the first six peaks, wherein the even-numbered peaks are comparisons of the side with the 1st, 2nd and 3rd following double steps of the same side of the human (ipsilateral), and FIG the odd-numbered peaks are comparisons of one page with the immediately following single step of the other side and the next and following pages of the other side of the human (contralateral),
- Fig. 4 the first six peaks of the autocorrelation of the vertical acceleration signal after time normalization of all 26 steps 200 values from step start to step start
- FIG. 5 the first six peaks of the autocorrelation of the antero-posterior acceleration signal
- FIG. 6 the first six peaks of the autocorrelation of the antero-posterior acceleration signal after time normalization of all 26 steps to 200 values from step start to step start
- FIG. 7 the first six peaks of the autocorrelation of FIG
- Fig. 8 the first six peaks of the autocorrelation of
- Fig. 9 the first six peaks of the autocorrelation of
- Fig. 10 the first six peaks of the autocorrelation of
- Fig. 1 which stylized shows three different peak shapes, denoted by a, b and c, of the vertical acceleration signal, which are measured with the footrest on the lower spine and typically occur within a series of measurements of several steps. Obviously, such a peak often contains several local maxima.
- Peaks are used whose properties relate to each other within the search string, also called relational peak analysis.
- a peak is a coherent, suprathreshold range of measured values, which is defined by various parameters.
- the position in the search string is determined by the time sequence of the peaks in the measurement channel. For z. As the timing of one or more maxima / minimum values, the start or end of a peak or the position of the center of gravity. For relative references to each other, qualitative measures such.
- B the area, width,
- the temporal succession of events is predetermined by the order within the search string (MaB2,
- channel_122 is the measurement channel to analyze minSteps is the minimum number of samples that the event must be valid. A 0 indicates that the event does not have to occur at all. maxSteps denotes the maximum number of samples that the event may be valid, a ++ indicates that the length is arbitrary.
- MaB2 refers to the temporal event maximum of the analysis function Peakfinder B.
- the number 2 serves as the address for the relative reference.
- IPeak means that in the defined time period no (!) Extreme value found by the peak finder may occur, ie according to MaB2 the next extreme is MiA4, but any number of samples may be later.
- MiA4 refers to the temporal event Minimum of the analysis function Peakfinder A. The number 4 serves as the address for the relative reference.
- [qState4] returns a relative condition within the search string: the area of the peak with the relative address 4, ie MiA4, must be larger (>) than 60% (0.6) of the area of the peak with the relative address 2, ie MaB2 ,
- Threshold -5 Only data points smaller than -5 are examined thr_slope_left_proz 0.1; so. thr_slope_right_proz 0.1; so. thr_slope_left_abs 20.0; s.o thr_slope_right_abs 20.0; so. thr_slope_ratio 0.4; so.
- PeakFinder function When the PeakFinder function is called, it is still decided whether it should return all or only the first, the most extreme or the last of the local extrema.
- the conditions in the peak finder function must be set such that the first local maximum in FIG. 1 b does not reach a validity step, because the thr_slope_right is not reached, and that only the first valid local maximum is returned as a result of the peak analysis.
- relational peak analysis uses additional peaks in the first and / or second derivative of the acceleration signal within this temporal reference frame.
- Another application of relational peak analysis is, for example, the detection of foot impact which, together with the footrest, divides the step into stance and swing phase.
- Another application of relational peak analysis is, for example, the detection of kick-off and jump-in-take, which together determine the flight time and from which the flight altitude can be calculated, an important parameter for the measurement of the speed force.
- the signals of the motion sensors eg acceleration sensors, gyroscopes and magnetic field sensors
- a central measuring point eg at the sternum or at the back.
- the signals are transmitted through the footrest and repulsion of all 4 legs, which occur in different step patterns (walking, trotting, pass, booby, gallop) is a relational peak analysis of great advantage in the precise analysis, such as for detecting movement anomalies (limp, stress, etc.), since - If necessary with a lot of effort motion sensors are required at several extremities to allow a correspondingly accurate analysis.
- a measurement of a slow walking human became a sequence of 26 contiguous ones
- Steps detected and extracted as a block The measurement frequency was 100 Hz, so that measurement times were made in 10 ms distance.
- Fig. 2 shows the sequence of pitches, which can recognize no particularity and is quite normal. Nevertheless, the autocorrelation of the vertical acceleration, shown in Fig. 3a, shows that the height of the peaks drops very rapidly to a value of 0.4. This is because individual steps deviate from the normal time step length and thus the
- Peaks in the autocorrelation calculation can no longer be brought into line, so the corresponding Kurvenabschnite so can not be superimposed exactly, if they are only moved by a fixed predetermined amount of time.
- the height of the peaks of the autocorrelation calculation becomes very high sensitive already influenced by small temporal variation in the peak patterns of the signal, in this case the steps.
- the even-numbered peaks compare with the same side of a double step (ipsilateral), the odd-numbered peaks compare with the other side (contralateral).
- a measure of the gait asymmetry is the ratio of the height of the first peak to the second peak, that is, how much smaller the contralateral regularity with respect to the ipsilateral regularity of the step pattern is pronounced (Moe).
- the characteristic need not be timed exactly a known event, eg. B. the beginning of the footrest, correspond, but only at every possible event, such. B. footrest, be precisely timed recognizable. This is for example given by the above-described PeakFinder function by means of moving triplet analysis, which is a
- Characteristic (first valid local maximum in Fig. 1) detects about 50 ms after the beginning of the footrest.
- the even-numbered (ipsilateral) peaks 2, 4 and 6 are at approximately the same level of 0.91, so that, with the temporal variability excluded, the curve from double step to double step is 91% similar.
- the odd-numbered (contralateral) peaks are only slightly lower, so that no significant asymmetry can be seen in this signal.
- FIG. 5 normal, unnormalized
- FIG. 6 after time normalization again for the first six peaks.
- a symmetry can clearly be seen in FIG. 6 in that the odd-numbered peaks, situated between 0.85 and 0.9, are significantly lower than the even-numbered peaks at just 0.95.
- this fact is obscured by the progressive decrease in the peak height and can only be recognized by the fact that this decrease is not uniform but stepped.
- FIGS. 7 and 8 show the first six peaks of the autocorrelation of the measurement series of the rotation rates about the vertical axis (in the transverse plane) of the same sequence of steps, again without (FIG.
- FIG. 9 and 10 show the first six peaks of the autocorrelation of the measurement series of the rate of rotation about the anterior-posterior axis (in the frontal plane) of the same sequence of steps again without (FIG. 9) and with (FIG. 10) temporal normalization.
- the absolute values of the autocorrelation were used here for better optical visibility, since the odd-numbered peaks are negative, because the rotation rates around the anterior-posterior axis for the left and right steps are in opposite directions.
- a robust measure of asymmetry of step parameters in signals of acceleration and yaw rate sensors is obtained by temporally segmenting the steps based on a particular step feature. This is preferably done with the ones described in the previous section
- the method according to the invention has the advantage that it is much less computationally and, above all, memory-intensive, since it is not necessary to calculate the entire autocorrelation curve, but only the value of the peaks themselves, the position of which is known in advance due to the temporal normalization ,
- This saving in the example shown about a factor of 70, is very important in calculations in small, portable devices, especially if the calculation is to be performed while walking for the purpose of immediate biofeedback.
- the proposed method takes into account at least one of the following values derived from the sensors: intensity of the sensor signals
- Low-pass filtered and averaged sensor signal used. Dynamics of the body parts operatively connected to the sensors.
- the intensity of the sensor signals is used to calculate the intensity of the sensor signals.
- the position to gravity is used to calculate the position to gravity
- the air pressure sensor detects a stay near the ground.
- Fall detection is either only the intensity (impact, unbraked case, immobility), only the position, only the
- a timely combination of head posture intensity values is used.
- a fall is given when either a shock, an unbraked fall or a large height difference of a body part with a not upright head posture coincides in a timely manner.
- an event is considered a fall when either a shock, an unbraked fall or a large height difference of a body part coincides with the non-parallel position of the shoulder strap to the ground in a timely manner.
- a timely combination of intensity values with the position values "do not sit 1" , “do not lie 1" and “do not stand 1” are used.
- a fall is given when either a shock, an unbraked fall or a large height difference of a body part does not coincide with any of the described postures or if an unusual posture is detected.
- a fall event is detected by detecting the 'crawl' behavior or at least one pending attempt 1 event.
- an alarm signal can be issued wirelessly.
- a tiered alarm may be issued with varying probability.
- Biofeedback method for fall prevention is fully integrated in orthosis is attached to the body
- ⁇ is at another site of action, eg. B. insole, toe, glove, shoulder, socks
- the biofeedback signal can be given as vibration, e.g. B. with adjustable amplitude
- the biofeedback signal may be tactile, e.g. B. with pneumatic or hydraulic control.
- the energy for activation may be gained from body movement itself (eg, a rubber ball may be provided in the shoe, the joint movement actuating a pneumatic or hydraulic pump, or an electric generator may be provided).
- the tactile stimulus can be generated by using a parenthesis more or less pushes or a mandrel extends more or less, or a protective layer moves more or less back and releases a tactile element (eg a matrix with cover).
- the biofeedback signal can be given optically, e.g. B. 5 by a arranged in a pair of glasses lighting element such.
- An LCD display can be mirrored into the glasses through which the person can see through.
- One or more laser pointers project more or less
- the biofeedback signal can be given auditory, e.g. B. tones can be transmitted via Bluetooth to a receiver in the ear, z. B. to a conventional hearing aid.
- the tones can be changed in intensity, frequency or spectrum to transmit different signals.
- Voice instructions can be given in plain text.
- the biofeedback signal can be given electrically, e.g.
- a stimulus current may be delivered via one or more electrodes. Electrode attachment and material may be as required. EMG.
Landscapes
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Abstract
Description
„Erfassung von Bewegungen mit Feedback" "Recording movements with feedback"
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Bewegungen bei Lebewesen.The invention relates to a method for detecting movements in living beings.
Dabei ist insbesondere auch die Erfassung von Bewegungen beiIn particular, the detection of movements is at
Menschen und Pferden vorgesehen. Nachfolgend wird vielfach der Mensch erwähnt, wobei dies lediglich stellvertretend und beispielhaft für die Anwendung der vorliegenden Erfindung auch bei anderen Lebewesen steht.Provided for people and horses. In the following, many people are mentioned, and this is only representative and exemplary for the application of the present invention in other living beings.
Aus der Praxis sind im Sportbereich Verfahren bekannt, bei denen - üblicherweise mittels Videotechnik - ein sportliches Spiel aufgezeichnet wird und eine Analyse der Spieler später manuell erfolgt, indem das Spiel mittels Zeitraffertechnik ausgewertet wird. Dazu muss mit hohem personellen Aufwand jeder Spieler einzeln ausgewertet werden. Bei anderen aus der Praxis bekannten Verfahren wird pro Spieler eine eigenen Videokamera benutzt, wobei diese mehreren Kameras stets nachgeführt werden müssen, in Abhängigkeit davon, wo sich die Spieler auf dem Spielfeld befinden.From practice, in sports known methods in which - usually by means of video technology - a sporty game is recorded and an analysis of the players later manually done by the game is evaluated by time-lapse technique. For this, each player has to be evaluated individually with a high staff effort. In other known from practice, a separate video camera is used per player, these multiple cameras must always be tracked, depending on where the players are on the field.
In technisch ähnlicher Ausgestaltung ist es im medizinischen Bereich bekannt, einen auf einem Laufband laufenden Patienten zu analysieren, wobei die Analyse entweder gleichzeitig, durch am Laufband befindliches Fachpersonal wie z. B. einen Arzt erfolgen kann, oder mittels einer Videoaufnahme zeitversetzt erfolgen kann.In a technically similar embodiment, it is known in the medical field to analyze a running on a treadmill patient, the analysis either simultaneously, by on-treadmill professionals such. B. can be done by a doctor, or can be delayed by means of a video recording.
Den bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass sie sehr hohe Kosten verursachen und personalintensiv sind, und dass sie nur von Fachleuten durchgeführt werden können. Bezogen auf die medizinische Anwendung ist zudem insbesondere nachteilig, dass die Analysen nur von Bewegungen möglich, die der Patient unter besonderen Bedingungen, quasi Laborbedingungen macht, nämlich während er sich einerseits beobachtet weiß und andererseits auf einem nicht alltäglichen Untergrund wie dem beispielhaft genannten Laufband bewegt.The known methods have in common that they cause very high costs and are labor-intensive, and that they can only be carried out by experts. Related to the Medical application is also particularly disadvantageous in that the analyzes only possible movements that makes the patient under special conditions, quasi laboratory conditions, namely while he knows one hand observed white and on the other hand on a non-ordinary underground such as the treadmill mentioned as an example moves.
Wenn beispielsweise ein Patient nach einer Hüftoperation bestimmte Bewegungen vermeiden sollte, wird er dies üblicherwei- se mittels krankengymnastischer Übungen zu erlernen suchen.For example, if a patient should avoid certain movements after a hip operation, he will usually seek to learn this by means of physiotherapy exercises.
Dabei wird ein sogenannter Zulässigkeits-Korridor vorgegeben, der beispielsweise für die verschiedenen Gelenke des Menschen jeweils bestimmte Winkelbewegungen in einer oder in mehreren Richtungen festlegt, die möglichst nicht über- oder un- terschritten werden sollten. Dabei ist nicht auszuschließen, dass der Patient im Alltag aufgrund von Ermüdung im Tagesverlauf, oder abhängig von seiner Tagesform, oder abhängig von der Länge einer bereits zurückgelegten Wegstrecke die Bewegungen, die in dem Zulässigkeits-Korridor liegen sollten, mit sehr unterschiedlicher Genauigkeit ausführt und den Zulässigkeits-In this case, a so-called admissibility corridor is specified, which determines, for example, for the various joints of the human being certain angular movements in one or more directions which should preferably not be exceeded or fallen short of. It can not be ruled out that the patient in everyday life due to fatigue in the course of the day, or depending on its daily shape, or depending on the length of a distance already traveled, the movements that should be in the admissibility corridor, performs with very different accuracy and the admissibility
Korridor häufiger verlässt als unter speziellen Trainigsbedingun- gen wie z. B. während der unter Aufsicht durchgeführten krankengymnastischen Übungen.Corridor leaves more frequently than under special training conditions, such as B. during the performed under supervision physiotherapeutic exercises.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches mit geringem wirtschaftlichem Aufwand eine Bewegungsanalyse bei Menschen erlaubt. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Durchführung des Verfahrens ermöglicht.The invention has for its object to provide a method which allows a low-cost human movement analysis in humans. Furthermore, the invention has for its object to provide a device which enables the implementation of the method.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Bewegungsdaten-Erfassungsgerät nach Anspruch 19 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 1 and a movement data acquisition device according to claim 19.
Das vorschlagsgemäße Verfahren erlaubt es, die Bewegungen des Menschen auch ohne die Anwesenheit von Fachpersonal zu beurteilen. Dies kann durch Analyse der Bewegungsdaten vor- zugsweise des Menschen selbst, oder gegebenenfalls eines von ihm bewegten Gegenstandes erfolgen. Bei nachteiligen Bewegungen, die außerhalb eines vorher definierten Zulässigkeitskor- ridors liegen, wird dies dem Menschen signalisiert, so dass der- selbe Trainingseffekt wie bei den erwähnten krankengymnastischen Übungen erzielbar ist.The proposed method makes it possible to judge the movements of people without the presence of specialized personnel. This can be done by analyzing the movement data the person or, if appropriate, an object moved by him. In the case of disadvantageous movements that lie outside of a previously defined admissibility corridor, this is signaled to the human being, so that the same training effect as in the aforementioned physiognomic exercises can be achieved.
Dadurch, dass vorschlagsgemäß ein erfasster Parameter des Bewegungsablaufs als eine über der Zeit aufgetragene Kurve verläuft, und ein Bewegungsmuster anhand des Bewegungsablaufs erfasst wird, und innerhalb dieses Bewegungsmusters auftretende Ereignisse zeitlich präzise erkannt werden, indem jeweils zwei Analysewerte zueinander in Beziehung gesetzt werden, kann eine Auswertung des Bewegungsablaufs unmittelbar im Erfassungsgerät oder einem anderen, von dem Lebewesen getragenen Gerät erfolgen, so dass in kürzestmöglicher Zeit dem Lebewesen Signale gegeben werden können, die seine Bewegungen beeinflussen können. Anstelle einer viel späteren Analyse von Bewegungsabläufen, wie sie z. B. nach Sporter- eignissen üblich ist, kann beispielsweise mittels des so genannten Bio-Feedbacks noch während des Bewegungsablaufs der weitere Bewegungsablauf des Lebewesens beeinflusst werden. Als Bio-Feedback ist dabei im Rahmen des vorliegenden Vorschlags bezeichnet, dass ein physiologischer Parameter, der von dem Lebewesen gar nicht oder nicht in ausreichendem Maße wahrgenommen wird, in ein sinnlich wahrnehmbares Signal umgesetzt wird, so dass das Lebewesen darauf bewusst oder unbewusst reagieren kann.By suggesting that a detected parameter of the sequence of movements runs as a curve plotted over time, and a movement pattern is detected on the basis of the movement sequence, and events occurring within this movement pattern are precisely identified in time by relating in each case two analysis values to one another, one can Evaluation of the motion sequence directly in the detection device or another carried by the living thing device done so that in the shortest possible time the living organism can be given signals that can influence his movements. Instead of a much later analysis of movements, as z. B. after sports events is common, for example, by means of the so-called bio-feedback even during the movement of the further movement of the living being can be influenced. Within the scope of the present proposal, bio-feedback refers to the fact that a physiological parameter that is not or not sufficiently perceived by the living being is converted into a sensible signal, so that the living being can react consciously or unconsciously to it ,
Für die Abgabe von Signalen, die den Menschen auf nachteiligeFor the delivery of signals harmful to humans
Bewgungen hinweisen, kann folgende Überlegung berücksichtigt werden und z. B. bei der Programmierung der Auswerte- Elektronik Anwendung finden: Bei Anwendungen, bei denen der Bewegungsablauf, der die gewünschte Verbesserung in der HaI- tung und der Art, sich zu bewegen, nicht eindeutig bestimmbar ist, kommt vorzugsweise ein sogenanntes „Biofeedback"- Verfahren zur Anwendung. Dabei wird dem Menschen hauptsächlich eine Verbesserung oder Verschlechterung der gewünschten Haltung / Bewegung mitgeteilt. Dadurch hat der Körper die Möglichkeit, die Verbesserung unbewußt durchzuführen. Die genaue Kenntnis, wie in den komplexen Bewegungsablauf einzugreifen ist, ist dabei nicht unbedingt erforderlich.The following consideration can be taken into account and For example, in applications in which the motion sequence, which can not be clearly determined, the desired improvement in the holding and the way in which it is moved, is preferably a so-called "biofeedback". Method of use. In doing so, the person is mainly informed of an improvement or deterioration of the desired posture / movement. As a result, the body has the opportunity to unconsciously perform the improvement. The exact knowledge of how to intervene in the complex sequence of movements is not absolutely necessary.
Als Messwertaufnehmer werden bewegungssensitive Sensoren verwendet, so dass die mobile Erfassungseinheit auch ohne äußere Referenzpunkte das System überall (indoor und out- door) ohne Aufbau oder Kalibrierung sofort einsatzbereit ist. Die Erfassungsgeräte sind hinsichtlich der Energieversorgung autark, so dass kein Stromanschluss während der Erfassung der Bewegungen benötigt wird. Der Mensch - beispielsweise der erwähnte Patient nach einer Hüftoperation - kann sich also ungehindert entsprechend seinem normalen Alltag bewegen, so dass auch Bewegungen erfasst werden können wie das Setzen auf eine Sitzgelegenheit, das Treppensteigen, oder das Laufen auf unterschiedlichen Arten von Untergrund.Motion-sensitive sensors are used as transducers, so that even without external reference points, the mobile detection unit can be used immediately anywhere (indoor and outdoor) without setup or calibration. The detection devices are self-sufficient in terms of power supply, so that no power connection during the detection of the movements is needed. The person - for example, the mentioned patient after a hip operation - can thus move freely according to his normal everyday life, so that movements can be detected as putting on a seat, climbing stairs, or running on different types of ground.
Das vorschlagsgemäße Verfahren ist wirtschaftlich vorteilhaft: erstens muss zur Erfassung, Auswertung und evtl. Korrektur der Bewegungen kein Fachpersonal anwesend sein, zweitens ist die Erfassung, Auswertung und evtl. Korrektur der Bewegungen nicht auf kurze Zeiträume in vergleichsweise großen Abständen beschränkt, beispielsweise eine Stunde pro Tag oder pro Woche. Vielmehr kann ein Training, wie es ansonsten durch die krankengymnastischen Übungen erzielbar ist, mittels der mobilen Erfassungseinheit den ganzen Tag über erfolgen, also stän- dig wenn der Mensch sich bewegt, so dass ein Trainingsfortschritt deutlich schneller erzielt werden kann und vermieden werden kann, dass sich der Mensch nachteilige Bewegungen unbewusst angewöhnt. Das regelmäßige Aufsuchen von Fachpersonal kann einerseits dazu dienen, den Zulässigkeits- Korridor zu überprüfen und gegebenenfalls neu zu definieren, und andereseits dazu, den Trainingsfortschritt zu dokumentieren und eine Therapie nach entsprechendem Erfolg zu beenden.The proposed method is economically advantageous: firstly, for the detection, evaluation and possible correction of the movements no specialist staff must be present, secondly, the detection, evaluation and possible correction of movements is not limited to short periods in comparatively large distances, for example one hour per Day or week. Rather, training, as otherwise achievable by the physiotherapeutic exercises, can take place throughout the day by means of the mobile detection unit, ie, constantly when the person is moving, so that training progress can be achieved much more quickly and it can be avoided the human adopts unfavorable movements unconsciously. On the one hand, regular visits to specialist staff can serve to check the permissibility corridor and, if necessary, to redefine it, and on the other hand to document the progress of the training and to end a therapy after a corresponding success.
Die Handhabung der Geräte ist einfach und ohne Fachkenntnis- se durchzuführen, da lediglich das Erfassungsgerät eingeschaltet werden und vom Lebewesen getragen werden muss. Eine Auswertung der Daten findet vollautomatisch in der mobilen Erfassungseinheit statt. Die für die Analyse benötigte Rechenzeit kann dadurch vorteilhaft so kurz wie möglich gehalten werden, dass nur bestimmte der erfassten Daten automatisch analysiert werden, beispielsweise lediglich die Bewegungsdaten, während tatsächlich auch noch weitere Daten erfasst werden wie z. B. physiologische Daten des Menschen wie Herzfrequenz, Hautfeuchtigkeit und dergleichen, oder Umgebungsdaten wie die Luftfeuchtigkeit, der Luftdruck oder die Lufttemperatur. Sämtliche erfassten Daten können in einem Zwischenspeicher gespeichert werden und später bei dem erwähnten Fachpersonal aus dem Zwischenspeicher auf einen stationären Rechner übertragen werden, so dass anschließend auch komplexere Auswer- tungen der erfassten Daten erfolgen können. Dies kann entweder auf dem stationären Rechner selbst erfolgen, oder von diesem kann eine Verbindung - beispielsweise über das Internet - zu einem zentralen Server aufgebaut werden, auf dem Expertenprogramm läuft, und von welchem Analyseergebnisse und gegebenenfalls Therapievorschläge zu dem stationären Rechner übertragen werden können.The handling of the devices is simple and without expertise to perform, since only the detection device to be turned on and must be carried by the living being. An evaluation of the data takes place fully automatically in the mobile registration unit. The computation time required for the analysis can be advantageously kept as short as possible, that only certain of the acquired data are automatically analyzed, for example, only the movement data, while actually also other data are recorded such. For example, human physiological data such as heart rate, skin moisture and the like, or environmental data such as humidity, air pressure or air temperature. All recorded data can be stored in a buffer and later transferred from the cache to a stationary computer at the mentioned specialist personnel, so that subsequently more complex evaluations of the recorded data can take place. This can be done either on the stationary computer itself, or from this connection can - for example, via the Internet - are built to a central server running on the expert program, and from which analysis results and, where appropriate, therapy proposals can be transmitted to the stationary computer.
Dabei kann die Übertragung der Daten auf einen weltweit zugänglichen Server über das Internet erfolgen, mit anschließen- der Analyse. Anschließend werden die Resultate zurückübertragen zu dem oben erwähnten Übertragungsgerät, an einen anderen Nutzer weitergeleitet, beispielsweise an einen anderen Server. Dieser andere Server kann beispielsweise von einem TeIe- medizinischen Zentrum oder dergleichen betrieben werden. Eine Langzeitspeicherung der Rohdaten und / oder der Analysedaten auf dem Server kann vorteilhaft vorgesehen sein, um später die gespeicherten Rohdaten erneut auswerten zu können, gegebenenfalls unter anderen Analyse-Aspekten, oder um die gespeicherten Resultate erneut demselben oder einem anderen Nutzer zur Verfügung stellen zu können.The data can be transferred to a worldwide server via the Internet, with subsequent analysis. Subsequently, the results are transferred back to the above-mentioned transmission device, forwarded to another user, for example to another server. This other server may, for example, be operated by a medical center or the like. Long-term storage of the raw data and / or the analysis data on the server can advantageously be provided in order to be able to re-evaluate the stored raw data later, if appropriate from other analysis aspects, or to be able to make the stored results available again to the same or to another user ,
Eine allgemeine statistische Analyse, wie z. B. Anzahl Schritte, (Un)regelmäßigkeit der Schritte, (A)symmetrie der Schritte, so- wie deren Zeitprofil kann anhand der auf dem Server gespeicherten Daten automatisch erstellt werden.A general statistical analysis, such as For example, number of steps, (non-) regularity of steps, (A) symmetry of steps, and their time profile can be automatically generated based on the data stored on the server.
Eine vom jeweiligen Training abhängige Analyse, z. B. die maximale Sprungkraft, oder die Dauer desjenigen Teils eines Spa- ziergangs, an dem die Schritte noch ein bestimmtes Symmetriemaß überschreiten, kann ebenfalls anhand der auf dem Server gespeicherten Daten automatisch erstellt werden.An analysis depending on the respective training, eg B. The maximum bounce, or the duration of that part of a Spaz ziergangs, at which the steps still exceed a certain Symmetriemaß, can also be automatically created based on the data stored on the server.
Ebenso kann die maximale sowie die minimale Ausprägung ver- schiedener Bewegungen automatisch als Analyseergebnis erstellt werden.Likewise, the maximum as well as the minimum expression of different movements can be automatically created as an analysis result.
Anhand der Analyse-Resultate kann das Erstellen von Therapiemaßnahmen erfolgen.The results of the analysis can be used to create therapeutic measures.
Eine Übertragung der Analyseergebnisse kann an einen lokalen Benutzer und / oder an einen externen Dienstleiter erfolgen, an einen Krankenhausbetreiber bzw. Therapieorganisator.The analysis results can be transmitted to a local user and / or to an external service provider, to a hospital operator or therapy organizer.
Dabei kann im medizinischen Bereich ebenfalls ein „Trainingsgedanke" ähnlich wie im Sport zum Tragen kommen, beispielsweise im Rahmen von Rehabilitationsmaßnahmen, bei denen Patienten, die eine eingeschränkte körperliche Beweglichkeit haben, Übungen durchführen, um ihre körperliche Beweglichkeit zu verbessern. So kann beispielsweise nicht nur beurteilt werden, ob beispielsweise ein Bewegungsraum eines zunächst be- einträchtigten Gelenkes durch die Reha-Maßnahmen größer geworden ist, sondern es können auch fehlerhafte Bewegungsabläufe erfasst werden, so dass beispielsweise Schonhaltungen und Schonbewegungen, die ein Patient sich beispielsweise auf- grund von Schmerzen über einen längeren Zeitraum angewöhnt hat, erkannt und korrigiert werden können.In the medical field, a "training concept" similar to that used in sport can also be used, for example in the context of rehabilitation measures, in which patients with limited physical flexibility perform exercises to improve their physical mobility be judged whether, for example, a range of movement of a first Due to the rehabilitation measures, the affected joint has become larger, but erroneous movement sequences can also be detected, so that, for example, protective postures and gentle movements that a patient has accustomed to, for example due to pain over an extended period of time, can be detected and corrected.
Beispielsweise nach Implantation eines neuen Hüftgelenks kann durch die Erfassung biometrischer Daten des Patienten sein Bewegungsablauf beim Gehen, Hinsetzen, Aufstehen und in ähnlichen Situationen erfasst werden, so dass auch dabei fehlerhafte Bewegungsabläufe erkannt werden können, die beispielsweise dazu führen könnten, dass ein Element des künstlichen Hüftgelenkes disloziert wird.For example, after implantation of a new hip joint can be detected by the capture of biometric data of the patient's movement while walking, sitting down, getting up and in similar situations, so that even erroneous movement can be detected, which could for example lead to an element of the artificial Hip joint is dislocated.
Wenn mehrere Patienten ein gemeinsames Gymnastiktraining durchführen, kann anschließend oder ggf. sogar zeitgleich anhand der erfassten Bewegungsdaten eine sehr viel genauere und individuellere Analyse des Trainingsfortschritts durchgeführt werden, als dies anhand der rein optischen Analyse für einen einzelnen Betreuer dieser Patientengruppe möglich wäre. Der Vorteil einer kostengünstigen gleichzeitigen Betreuung mehrerer Patienten wird kombiniert mit dem Vorteil einer individuellen A- nalyse der Bewegungen der Patienten.If several patients carry out a joint gymnastic training, then a much more accurate and individualized analysis of the training progress can be performed subsequently or even at the same time on the basis of the acquired movement data than would be possible on the basis of the purely optical analysis for a single caregiver of this patient group. The advantage of cost-effective simultaneous care of several patients is combined with the advantage of an individual analysis of the patient's movements.
Ein weiterer Vorteil der vorschlagsgemäßen Erfassung biometrischer Daten besteht darin, dass nicht nur auf den kurzen Zeitraum beschränkt die Bewegungsabläufe der Patienten analysiert werden können, nämlich wenn dieser Patient mit einem Arzt, Physiotherapeuten oder dergleichen zusammen ist, sondern dass die Datenerfassung vielmehr über einen längeren Zeitraum erfolgen kann, beispielsweise den ganzen Tag über, oder über mehrere Tage. So können beispielsweise während eines Spaziergangs o. dgl. die Bewegungsabläufe der Patienten erfasst werden, so dass zu einem späteren Zeitpunkt die Daten vonAnother advantage of the proposed acquisition of biometric data is that not limited to the short period, the movements of patients can be analyzed, namely, if this patient with a doctor, physiotherapist or the like together, but that the data collection rather over a longer period can be done, for example, throughout the day, or over several days. Thus, for example, during a walk o. The like. The movement of the patient can be detected, so that at a later date, the data of
Fachpersonal analysiert werden können und daraus für die wei- tere Behandlung des Patienten entsprechende Konsequenzen gezogen werden können.Qualified personnel can be analyzed and used for the appropriate treatment can be drawn for the treatment of the patient.
Die Analyse der Daten kann ggf. statt durch Fachpersonal auch durch ein automatisiertes, so genanntes „Expertensystem" inThe analysis of the data may possibly also by an expert, so-called "expert system" in
Form eines Computerprogramms erfolgen, welches beispielsweise auf einem Server installiert ist, zu welchem - gegebenenfalls über Länder- und Staatengrenzen hinweg - eventuell eine Vielzahl von Bewegungs-Erfassungsgeräten von einer Vielzahl von Patienten ihre Daten übertragen, so dass hierdurch eine möglichst wirtschaftliche und gleichwohl qualitativ hochwertige Analyse der biometrischen Daten und eine dementsprechend gute Betreuung der Patienten erfolgen kann. Beispielsweise kann die Auswertung der erfassten biometrischen Daten einem Arzt, Physiotherapeuten o. dgl. vorgelegt werden, wobei dieForm of a computer program, which is installed, for example, on a server to which - possibly across country and state boundaries - possibly a variety of motion-capture devices from a variety of patients transmit their data, so that thereby the most economical and yet high quality Analysis of the biometric data and a correspondingly good care of the patients can be done. For example, the evaluation of the recorded biometric data to a doctor, physiotherapist o. The like. Be submitted, the
Auswertung zuvor durch einen Menschen oder durch das erwähnte automatisierte Expertensystem erfolgt ist, und dieser Betreuer, also der Arzt oder Physiotherapeut, kann im Gespräch mit dem Patienten diesem Patienten Anregungen geben bzw. geeignete weitere Therapievorschläge unterbreiten oder nach entsprechend vorteilhaftem Behandlungsverlauf die Therapie beenden.Evaluation has previously been done by a human or by the mentioned automated expert system, and this caregiver, so the doctor or physiotherapist, can give this patient suggestions in conversation with the patient or submit appropriate further therapy suggestions or terminate the therapy after a correspondingly advantageous course of treatment.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, bei bestimmten Bewegungen, die die analysierte Person durchführt, beispielsweise einem Patienten, Signale in Form von Bestätigungssignalen oder Warnsignalen zu übermitteln. Bestätigungssignale können beispielsweise abgegeben werden, wenn bei gymnastischen Übungen beispielswei- se Gliedmaßen über einen weiteren Bereich, beispielsweise ü- ber einen weiteren Winkel hinweg, bewegt worden sind als bislang. Auf diese Weise wird der trainierenden bzw. sich rehabilitierenden Person ein Trainingserfolg unmittelbar signalisiert. Warnsignale hingegen können abgegeben werden, wenn fehler- hafte Bewegungen durchgeführt werden, beispielsweise, wenn ein Patient nach wie vor einen Bewegungsablauf ausführt, den er als Schonhaltung bzw. als Schonbewegung sich angeeignet hat. Es kann vorteilhaft sein, angeeignete Bewegungen aufzugeben und sich stattdessen auf eine andere Weise zu bewegen, beispielsweise um Überlastungen oder einseitige Belastun- gen von Gelenken zu vermeiden. Mittels eines Warnsignals kann somit eine Bewegung vermieden werden, die z. B. nach einer Hüftimplantation die Gefahr einer Dislozierung des Implantats bergen.In a particularly advantageous embodiment of the present invention, it is provided to transmit signals in the form of acknowledgment signals or warning signals during certain movements which the analyzed person performs, for example a patient. Confirmation signals can be emitted, for example, if, during gymnastic exercises, for example, limbs have been moved over a wider range, for example beyond a further angle, than hitherto. In this way, the training or rehabilitating person is immediately signaled a training success. On the other hand, warning signals can be given off if incorrect movements are carried out, for example if a patient is still performing a movement sequence he has appropriated as a restraint or as a gentle movement. It may be advantageous to give up suitable movements and instead to move in another way, for example, to avoid overloading or unilateral stress on joints. By means of a warning signal thus a movement can be avoided, the z. B. after a hip implant the risk of dislocation of the implant salvage.
So kann beispielsweise ein gewisser „Bewegungskorridor" definiert werden und in das Bewegungs-Erfassungsgerät einprogrammiert werden, so dass bei Verlassen dieses Bewegungskorridors das entsprechende Warnsignal abgegeben wird. Eine solche Programmierung stellt die erwähnte inhaltliche Daten- Übertragung in Richtung zum Bewegungs-Erfassungsgerät dar.Thus, for example, a certain "movement corridor" can be defined and programmed into the movement detection device, so that the corresponding warning signal is emitted when leaving this movement corridor Such programming represents the mentioned contentual data transmission in the direction of the motion detection device.
Eine dreidimensionale (3-D-) Darstellung der erfassten und zwischengespeicherten Bewegungen ist möglich, so dass dem Menschen anschaulich Unterschiede von zulässigen und unzu- lässigen Bewegungen aufgezeigt und vom Fachpersonal erläutert werden können.A three-dimensional (3-D) representation of the recorded and cached movements is possible, so that the person can vividly show differences of permissible and impermissible movements and be explained by the qualified personnel.
Die Aufnahme der Bewegungsprofile erfolgt mittels eines kleinen, leichten Erfassungsgeräts, das vom Lebewesen getragen bzw. in die Kleidung und / oder in einen vom Menschen gehaltenen Gegenstand integriert ist.The recording of the movement profiles by means of a small, light detection device that is worn by the living being or integrated into the clothing and / or in a man-held object.
Die Aufnahme bewegungsrelevanter Daten erfolgt mittels bewegungssensitiver Sensoren wie z. B. 3-D-Beschleunigungssen- soren, 3-D-magnetosensitiver Sensoren und/oder 3-D-The recording of motion-relevant data by means of motion-sensitive sensors such. B. 3-D acceleration sensors, 3-D magneto-sensitive sensors and / or 3-D
Gyroskopen.Gyroscopes.
Andere bewegungsrelevante Daten können mittels Luftdrucksensoren, Temperatursensoren und / oder physiologischer Sen- soren erfasst werden, wie z. B. Puls, Atemfrequenz, Hautfeuchtigkeit, Atemluftmenge oder Sauerstoffgehalt im Blut. Im Erfassungsgerät kann eine Komprimierung der Daten erfolgen. Dies beschleunigt die spätere Datenübertragung zum stationären Rechner und ermöglicht zudem, den Zwischenspeicher in der mobilen Erfassungseinheit möglichst klein zu bemessen.Other movement-relevant data can be detected by means of air pressure sensors, temperature sensors and / or physiological sensors, such as, for example, As pulse, respiratory rate, skin moisture, breathing air or oxygen content in the blood. The acquisition device can compress the data. This speeds up the later data transmission to the stationary computer and also makes it possible to dimension the buffer in the mobile detection unit as small as possible.
Eine Übertragung aller Daten kann vorteilhaft automatisch erfolgen, sobald eine Verbindung zum stationären Rechner hergestellt ist. Diese Verbindung kann dadurch hergestellt werden, dass das Erfassungsgerät durch eine Steckverbindung mit einem Übertragungsgerät verbunden wird, beispielsweise mittels eines Zwischenkabels oder dadurch, dass das Erfassungsgerät einen USB-Stecker aufweist. Das Übertragungsgerät kann ein PC mit einem USB-Anschluss sein, oder ein spezielles Gerät, welches an mehrere Erfassungsgeräte gleichzeitig angeschlossen werden kann, so dass mehrere Erfassungsgeräte eines Menschen, die nämlich für mehrere Gliedmaßen des Menschen vorgesehen sind, anschließbar sind.A transfer of all data can advantageously be done automatically as soon as a connection to the stationary computer is established. This connection can be made by connecting the detection device to a transmission device by means of a plug connection, for example by means of an intermediate cable or by virtue of the detection device having a USB plug. The transmission device may be a PC with a USB port, or a special device that can be connected to multiple detection devices simultaneously, so that several detection devices of a human, namely, which are intended for multiple limbs of man, are connectable.
Eine Langzeitspeicherung der Rohdaten und / oder der Analysedaten auf dem stationären Rechner kann vorteilhaft vorgesehen sein, um später die gespeicherten Rohdaten erneut auswerten zu können, gegebenenfalls unter anderen Analyse- Aspekten, oder um die gespeicherten Resultate erneut zur Ver- fügung stellen zu können.Long-term storage of the raw data and / or the analysis data on the stationary computer can advantageously be provided in order to be able to re-evaluate the stored raw data later, optionally under other analysis aspects, or to make the saved results available again.
Es kann vorgesehen sein, dass der Mensch das Erfassungsgerät nicht unmittelbar am Körper trägt. Um eine möglichst präzise Erfassung der Bewegung des Menschen zu ermöglichen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, um die Bewegungsabläufe desIt can be provided that the person does not carry the detection device directly on the body. In order to enable the most accurate detection of the movement of humans, can be advantageously provided to the movement of the
Menschen nicht störend zu beeinträchtigen, dass bewegungsrelevante Daten über ein mobiles, in ein Kleidungsstück oder Spielgerät integriertes Erfassungsgerät mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung erfasst und darin gespeichert werden. Im einfachsten Fall wird lediglich ein einziges Messgerät benutzt, so dass beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung und Bahnverlauf der Bewegung erfasst werden können. Vorteilhaft jedoch ist vorgesehen, dass ein Mensch mehrere Messge- rate trägt, so dass auch die Körperhaltung des Menschen und die Bewegungen mehrerer seiner Gliedmaßen erfasst werden können.Do not interfere with people that motion-related data via a mobile, integrated into a piece of clothing or game device detection device with high temporal and spatial resolution and stored therein. In the simplest case, only a single measuring device is used, so that, for example, speed, acceleration and trajectory of the movement can be detected. Advantageously, however, it is provided that a person carries several measuring rates, so that the posture of the person and the movements of several of his limbs can be detected.
Das Erfassungsgerät verfügt vorteilhaft über Sensoren, einen Prozessor mit eigener Firmware, ein NandFlash als Zwischenspeicher für die Daten, ein Realtime Modul mit Datumserfassung, ein Powermanagementsystem, ein Ladegerät für einen eingebauten Akku und eine Schnittstelle zur Datenübertragung. Vorteilhaft können das Ladegerät und die Schnittstelle gemein- sam bereitgestellt werden, nämlich beispielsweise mittels USB-The acquisition device advantageously has sensors, a processor with its own firmware, a NandFlash as a buffer for the data, a real-time module with date recording, a power management system, a charger for a built-in battery and an interface for data transmission. Advantageously, the charger and the interface can be provided together, for example by means of USB
Funktionalität. Ein zusätzlicher Stromanschluss ist in diesem Fall nicht nötig.Functionality. An additional power connection is not necessary in this case.
Insbesondere kann vorteilhaft das weiter oben bereits ange- sprochene Übertragungsgerät derart ausgestaltet sein, dass es den gleichzeitigen Anschluss mehrerer Erfassungsgeräte ermöglicht. Somit können nicht nur die Daten mehrerer Erfassungsgeräte in kurzer Zeit aufgenommen und an den stationären Rechner übermittelt werden, sondern es können auch vor dem Beginn der automatischen Bewegungserfassung die mehreren Erfassungsgeräte synchronisiert werden, so dass die internen Realtime-Module von einer gemeinsamen Startzeit ausgehend Bewegungsdaten liefern, und so dass aufgrund dieser synchronisierten Datenerfassung die einzelnen Bewegungen später eine präzise Analyse auch komplexer Bewegungsmuster ermöglichen, z. B. Bewegungen des Rumpfes, Kopfes und der Gliedmaßen eines Menschen können anhand der Synchronisation der Erfassungsgeräte präzise erfasst und zusammen analysiert und ggf. nachgestellt werden. Das Gerät kann sowohl bei dem Fachpersonal, also z.B. durch Anschluss an das Übertragungsgerät oder an den stationären Rechner, als auch zu Hause aufgeladen werden. Die Firmware erkennt automatisch verschiedene Hardwarekonfigurationen und verschiedene Versionen. Aktuelle Updates und Upgrades können wahlweise automatisch oder manuell bei einer USB- Verbindung durch einen integrierten Bootloader aufgespielt werden. Die Aufzeichnungsart, individuelle Kanalfrequenzen, Aufzeichnungsdichten etc. sind vor dem Einsatz einstellbar, bei- spielsweise vom stationären Rechner gesteuert oder individuell für jedes einzelne Erfassungsgerät.In particular, the transmission device already mentioned above can advantageously be configured in such a way that it enables the simultaneous connection of a plurality of detection devices. Thus, not only the data of multiple detection devices can be recorded in a short time and transmitted to the stationary computer, but it can also be synchronized before the start of the automatic motion detection, the multiple detection devices, so that the internal real-time modules from a common start time based provide motion data , And so that due to this synchronized data acquisition, the individual movements later allow a precise analysis of complex movement patterns, such. B. movements of the trunk, head and limbs of a human can be accurately detected by the synchronization of the detection devices and analyzed together and possibly readjusted. The device can be charged both by the specialist personnel, eg by connection to the transmission device or to the stationary computer, as well as at home. The firmware automatically detects different hardware configurations and different versions. Up-to-date updates and upgrades can be loaded either automatically or manually with a USB connection through an integrated bootloader. The type of recording, individual channel frequencies, recording densities, etc. are adjustable before use, for example, controlled by the stationary computer or individually for each individual recording device.
Als Sensoren werden vorteilhaft dreidimensionale (3-D-) Beschleunigungssensoren, 3-D-magnetosensitive Sensoren oder 3-D-Gyroskope verwendet, sowie FSR-Drucksensoren, Luftdrucksensoren, Temperatursensoren und physiologische Sensoren (zur Erfassung von Puls, Atem, Hautfeuchtigkeit, Atemluft, Sauerstoffgehalt im Blut, und / oder Myographie). In der einfachsten Ausführung kommen nur 3-D- Beschleunigungssensoren und 3-D-magnetosensitive Sensoren zum Einsatz. Mithilfe dieser Sensoren ist es möglich, ein Bewegungsprofil aufzunehmen. Der Vorteil liegt darin, dass das System überall sowohl für Indoor als auch für outdoor Anwendungen sofort einsetzbar ist, da es keine weitere Infrastruktur in der Umgebung des Menschen voraussetzt.Three-dimensional (3-D) acceleration sensors, 3-D magneto-sensitive sensors or 3-D gyroscopes are advantageously used as sensors, as well as FSR pressure sensors, air pressure sensors, temperature sensors and physiological sensors (for recording pulse, breath, skin moisture, respiratory air, Oxygen content in the blood, and / or myography). In the simplest version, only 3-D acceleration sensors and 3-D magneto-sensitive sensors are used. With these sensors it is possible to record a motion profile. The advantage is that the system can be used immediately for both indoor and outdoor applications because it requires no further infrastructure in the human environment.
Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen ist die mobile Erfassungseinheit ein autarkes Gerät, das ohne Informationen von außen auskommt, wie z. B. von Sensoren, die auch als Kame- ras ausgestaltet sein können. Alle für die Analyse nötigen Posi- tions- und Bewegungsdaten können von Gerät selbst erfasst werden. Die mobile Erfassungseinheit kann dabei aus mehreren räumlich getrennten, beispielsweise am Menschen verteilt angebrachten Komponenten bestehen, die funktional zusammen- wirken. Eine elektrische Energieversorgung kann von einem zentralen Energiespeicher z. B. kabelgebunden zu den einzel- nen Komponenten vorgesehen sein. Eine Datenübertragung zwischen den einzelnen Komponenten kann z. B. mittels Kurzstreckenfunk wie dem an sich bekannten Bluetooth- Funkstandard erfolgen.In contrast to known devices, the mobile detection unit is a self-sufficient device that manages without information from the outside, such. B. of sensors that can also be configured as a camera. All position and movement data required for the analysis can be recorded by the device itself. The mobile detection unit can consist of several spatially separated, for example, distributed to humans attached components that interact functionally. An electrical power supply can from a central energy storage z. Wired to the individual NEN components be provided. A data transfer between the individual components can, for. B. using short-range radio such as the known Bluetooth radio standard.
Das Bewegungs-Erfassungsgerät kann vorteilhaft sehr kompakt aufgebaut sein, so dass es problemlos in Kleidungsstücke, Schuhe, Schutzausrüstung wie z. B. Helme oder Handschuhe usw. integrierbar ist. Einschränkungen bezüglich der Anbrin- gung, z. B. wegen einer zu berücksichtigenden Antenne, gibt es nicht. Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen, die mit Biegesensoren arbeiten, müssen die Sensoren eines vorschlagsgemäßen Erfassungsgerätes nicht sowohl oberhalb als auch unterhalb eines Gelenkes angebracht werden.The movement detection device can advantageously be very compact, so that it easily in clothes, shoes, protective equipment such. B. helmets or gloves, etc. can be integrated. Restrictions on installation, eg. B. because of an antenna to be considered, does not exist. In contrast to known devices that work with bending sensors, the sensors of a proposed detection device need not be mounted both above and below a joint.
Durch Variationen in der Art und Zahl der Sensoren kann das System herstellerseitig leicht an die geforderte Auflösung ange- passt werden, indem entsprechend ausgestattete Erfassungsgeräte hergestellt werden. Gegebenenfalls kann benutzerseitig in einem Expertenmodus das Aktivieren oder Deaktivieren einzelner Sensoren vorgesehen sein, so dass die Menge erfasster Daten an die jeweilige Erfordernis angepasst und optimal gering gehalten werden kann.Due to variations in the type and number of sensors, the system can easily be adapted by the manufacturer to the required resolution by producing appropriately equipped detection devices. Optionally, the user side in an expert mode, the activation or deactivation of individual sensors may be provided so that the amount of detected data can be adapted to the respective requirement and kept optimally low.
Ein Verrutschen des Erfassungsgerätes, also Variationen in derSlippage of the detection device, so variations in the
Anbringung der Sensoren am Körper, sind in der Praxis nicht auszuschließen. Um diese auszugleichen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, das Sensordatensystem in ein Körperkoordinatensystem umzurechnen. Dazu können statistische Verfahren herangezogen werden. Diese beruhen beispielsweise auf derAttachment of the sensors on the body, can not be ruled out in practice. To compensate for this, it may be advantageous to convert the sensor data system into a body coordinate system. For this purpose, statistical methods can be used. These are based for example on the
Annahme, dass die Hauptlaufrichtung gerade nach vorne ist. Alternativ kann vor Inbetriebnahme des Erfassungsgeräts, oder auch zwischendurch, eine schnell durchführbare Eichung erfolgen, die ein kurzes Bewegungsprogramm benutzt, welches bei- spielsweise aus lediglich zwei oder drei Programmschritten besteht wie z. B. 1. gerade stehen,Assuming that the main running direction is straight forward. Alternatively, before commissioning the detection device, or even in between, carried out a fast calibration that uses a short movement program, which consists for example of only two or three program steps such. B. 1. stand straight,
2. Bein um eine Schrittlänge nach vorne bewegen,2. Move leg one step forward,
3. Arm in die Waagerechte heben.3. Lift the arm horizontally.
Die Daten aller Sensoren werden mittels eines stochastischenThe data of all sensors are using a stochastic
Zustandsschätzers, wie z.B. Kaiman-Filters oder Partikelfilter, miteinander zu einer Lage- und Positionsangabe verrechnet. Bei der Berechnung können Randbedingungen berücksichtigt werden wie z. B. der Ort der Befestigung am Körper / Gegenstand und bekannte Körpereigenschaften der Menschen / Gegenstände. Diese Randbedingungen können auch durch statistische Berechnungen aus bereits vorhandenen Datensätzen extrahiert werden.State estimator, such as Kalman filters or particle filters, offset against each other to a position and position information. In the calculation boundary conditions can be considered such. As the location of attachment to the body / object and known body characteristics of the people / objects. These boundary conditions can also be extracted by statistical calculations from existing data records.
In einer Ausführung wird das Erfassungsgerät zusätzlich mit einem GPS Empfänger zum Abgleich der Sensordaten ausgerüstet. Die Zusammenführung von 3-D-Sensordaten und GPS Positionsdaten erfolgt bevorzugt ebenfalls über einen stochastischen Zustandsschätzer, z.B. Partikelfilter. So kann z. B. eine durch- schnittliche Schrittlänge des Menschen berechnet werdenIn one embodiment, the detection device is additionally equipped with a GPS receiver for adjusting the sensor data. The combination of 3-D sensor data and GPS position data is preferably also via a stochastic state estimator, e.g. Particulate filter. So z. For example, an average human step length can be calculated
Alle Messdaten werden zusammen mit Zeit- und Datumsangaben im internen Zwischenspeicher des Erfassungsgerätes abgelegt. Diese Zeit- und Datumsinformationen kommen von einem Realtime Modul, das im Erfassungsgerät integriert ist. Der Abgleich und die Synchronisierung mit anderen Erfassungsgeräten kann vorteilhaft jedes Mal automatisch erfolgen, wenn eine Verbindung zu einem PC mit Internetzugang hergestellt wird, beispielsweise mittels atomuhrgenauer Zeitdaten, die in an sich be- kannter Weise von Zeitservern zur Verfügung gestellt werden und anhand derer der stationäre Rechner regelmäßig automatisch synchronisiert wird. Jedes Gerät verfügt zusätzlich über eine eindeutige Identifikation (ID-Nummer), die einem Benutzer zugeordnet ist. Damit können die Messungen beliebig vieler Ge- rate hochgenau synchronisiert werden, um Auswertungen quer über diese zu ermöglichen. In einer Ausführung besitzt das Erfassungsgerät keinerlei sichtbare Bedienelemente wie z. B. Schalter oder Taster. Auf diese Weise ist ausgeschlossen, dass das Erfassungsgerät verse- hentlich ausgeschaltet werden kann oder seine Einstellungen versehentlich verändert werden können. Die Aufzeichnung der Bewegungsdaten startet, sobald eine bestimmte, einstellbare Aktivität überschritten ist. Beispielsweise kann die Aktivität durch den Beschleunigungssensor überwacht werden, der den Pro- zessor aus einem so genannten Sleepmode aufweckt, oder dieAll measurement data are stored together with time and date information in the internal buffer of the acquisition device. This time and date information comes from a realtime module that is integrated in the acquisition device. The synchronization and synchronization with other recording devices can advantageously be carried out automatically each time a connection to a PC with Internet access is made, for example by means of atomic-time-specific time data provided in a manner known per se by time servers and by means of which the stationary one Computer is automatically synchronized automatically. Each device additionally has a unique identification (ID number) assigned to a user. This allows the measurements of any number of devices to be synchronized with high precision in order to enable analyzes across them. In one embodiment, the detection device has no visible controls such. B. switch or button. In this way, it is impossible that the recording device can be switched off inadvertently or its settings can be changed accidentally. The recording of the movement data starts as soon as a certain, adjustable activity is exceeded. For example, the activity can be monitored by the acceleration sensor, which wakes the processor from a so-called sleep mode, or the
Aufzeichnung kann durch bestimmte Bewegungen gestartet werden, die z. B. durch Fingerschnipsen oder Klopfen gegen das Gehäuse als kurzfristige und plötzliche Beschleunigungen erfasst werden.Recording can be started by certain movements, the z. B. by finger snapping or knocking against the housing as short-term and sudden accelerations are detected.
In einer Ausführung besitzt wird das Erfassungsgerät mittels einem kapazitivem Schalter aktiviert. Dabei kann das Gehäuse selbst als kapazitiver Schalter dienen.In one embodiment, the detection device is activated by means of a capacitive switch. The housing itself can serve as a capacitive switch.
In einer Ausführung besitzt das Erfassungsgerät einen magnetosensitiven Sensor, mittels dessen Informationen zur Synchronisierung und oder zum Start der Messung übertragen werden. Dabei wird z. B. ein batteriebetriebenes, elektromagnetische Felder aussendendes Gerät benutzt, um die Erfassungsgeräte zu starten. Dabei können auch mehrere Erfassungsgeräte gleichzeitig gestartet werden. Mittels Codierung des Magnetsignals können dabei auch bestimmte Startparameter übertragen werden.In one embodiment, the detection device has a magneto-sensitive sensor, by means of which information for synchronization and / or to start the measurement are transmitted. This z. B. a battery-powered electromagnetic field emitting device used to start the detection devices. Several acquisition devices can be started at the same time. By means of coding of the magnetic signal, certain start parameters can also be transmitted.
Auf ähnliche Weise kann auch vorgesehen sein, verschiedeneSimilarly, it may also be provided various
Statusmeldungen wie z. B. Ladezustand, noch verfügbare Daten- und / oder elektrische Speicherkapazität, oder Anzahl der Messungen durch bestimmte Bewegungen auszulösen und mit nur wenigen Anzeigeelementen optisch und / oder akustisch darzustellen. So können z. B. je nachdem, in welcher Lage das Gehäuse auf dem Tisch liegt, unterschiedliche Informationen ausgegeben werden.Status messages such. B. state of charge, still available data and / or electrical storage capacity, or triggering number of measurements by certain movements and visually and / or acoustically display with only a few display elements. So z. B. depending on the position in which Housing is on the table, different information is output.
Um ein vorzeitiges, ungewolltes Abschalten des Erfassungsge- rätes zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass eine Abschaltung nicht durch bestimmte Bewegungen, Stöße oder dergleichen sondern vielmehr automatisch erfolgt, und zwar erst dann, wenn beispielsweise die weiter oben erwähnte überwachte Aktivität für einen vorgegebenen Zeitraum unterhalb eines bestimm- ten Schwellwertes geblieben ist.In order to prevent a premature, unintentional switching off of the detection device, it can be provided that a shutdown does not take place by certain movements, impacts or the like but rather automatically, namely only when, for example, the above-mentioned monitored activity for a predetermined period has remained below a certain threshold.
In einer Ausführung verfügt die Sensoreinheit über eine Erkennung, ob und an welcher Stelle es mit den Kleidungsstücken verbunden ist. Dazu sind an den Kleidungsstücken bestimmte Markierungen als Signalgeber angebracht, die von einem alsIn one embodiment, the sensor unit has a detection of whether and where it is associated with the garments. For this purpose, certain markings are attached to the garments as a signal generator, the one of
Kleidungssensor bezeichneten Element der Erfassungseinheit kapazitiv, optisch, magnetisch, über ein Radio Frequency Identification Tag (RFID System) oder mechanisch durch direktes o- der indirektes Betätigen eines Kontakts erkannt werden. In Ab- hängigkeit von der Stelle, an welcher das Erfassungsgerät in derApparent sensor element of the detection unit capacitive, optical, magnetic, via a Radio Frequency Identification Tag (RFID system) or mechanically detected by direct or indirect contact indirectly. Depending on the location at which the detection device in the
Bekleidung des Menschen untergebracht wird, wird somit ein so genanntes Positionssignal erzeugt. Auf diese Weise können die aufgezeichneten Daten automatisch bestimmten Körperregionen des Menschen zugeordnet werden, und gleichzeitig ist eine ein- fache Handhabung durch den Menschen sichergestellt. Somit können gleichartige und gleich aussehende Erfassungsgeräte wirtschaftlich in großer Stückzahl hergestellt werden, und der Mensch muss nicht darauf achten, welches Erfassungsgerät zur Erfassung bestimmter Bewegungen an welcher Stelle der Be- kleidung anzubringen ist.Clothing of humans is housed, thus a so-called position signal is generated. In this way, the recorded data can be automatically assigned to specific parts of the human body, while at the same time ensuring easy human handling. Thus, similar and similar-looking detection devices can be produced economically in large numbers, and the human being does not have to pay attention to which detection device is to be attached at which position of the clothing for detecting certain movements.
Vorteilhaft werden mehrere Erfassungsgeräte am Körper angebracht. Diese Einheiten kommunizieren untereinander über ein drahtgebundenes oder drahtloses Body Area Network (BAN). Die drahtlose Variante kann sowohl RF Signale, Schallwellen,Advantageously, several detection devices are attached to the body. These units communicate with each other via a wired or wireless Body Area Network (BAN). The wireless variant can handle both RF signals, sound waves,
Lichtsignale mit oder ohne Lichtleiter, am Körper laufende WeI- len, Leitfähigkeit des Körpers in Kombination mit elektrostatischen Feldern, Magnetfelder (magnetische Induktion) oder ähnliches einsetzten.Light signals with or without light guide, on the body running Wei- len, use conductivity of the body in combination with electrostatic fields, magnetic fields (magnetic induction) or the like.
In einer Ausführung ist das Erfassungsgerät mit einer unspezifischen Formgebung schmal und länglich ausgeführt, so dass es als separates Element irgendwo körpernah untergebracht werden kann, beispielsweise in einen Strumpf eingesteckt werden kann. Zudem kann es in dieser unspezifischen Formgebung, al- so ohne speziell an eine bestimmte Aufnahme oder Halterung angepasst zu sein, nahezu beliebig in textilen Taschen von Bekleidungsstücken, oder in Hohlräumen von Bekleidungs- Schutzelementen, oder in Hohlräumen von vom Menschen getragenen Gegenständen angeordnet werden, so dass preisgüns- tig Erfassungsgeräte in großer Stückzahl herstellbar sind und auch vom Anwender preisgünstig für verschiedene Anwendungen genutzt werden können.In one embodiment, the detection device is designed with a nonspecific shape narrow and elongated so that it can be accommodated anywhere as a separate element close to the body, for example, can be inserted into a stocking. Moreover, in this nonspecific shaping, without being specially adapted to a specific receptacle or mount, it can be arranged almost anywhere in textile pockets of garments, or in cavities of garment protective elements, or in cavities of objects carried by man, so that cost-effective detection devices can be produced in large numbers and can also be used inexpensively by the user for various applications.
In einer anderen Ausführung ist das Erfassungsgerät als integra- les Element in einem besonderen Schutz bietenden Teil der Bekleidung angeordnet. So wird ein besserer Schutz des Erfassungsgeräts gegen mechanische Beschädigungen erzielt, als wenn das Erfassungsgerät lose in einer Tasche oder dergleichen aufbewahrt bzw. gehalten wäre. Das Gerät weist vorteilhaft ein Kunststoff- oder Metallgehäuse auf, das in einer speziellenIn another embodiment, the detection device is arranged as an integrable element in a special protective part of the clothing. Thus, better protection of the detection device against mechanical damage is achieved than if the detection device were loosely stored or held in a bag or the like. The device advantageously has a plastic or metal housing, which in a special
Aufnahme der Bekleidung untergebracht wird.Accommodation of clothing is housed.
Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass das Erfassungsgerät untrennbar mit einem solchen Schutzelement verbunden ist. Beispielsweise kann das Schutzelement selbst das Gehäuse des Erfassungsgerätes bilden und lediglich wenigstens ein Anschlusselement aufweisen, welches die Datenübertragung und das Aufladen des Energiespeichers des Erfassungsgeräts ermöglicht. Dies kann z. B. bewirkt werden, indem die Elektronik des Erfassungsgeräts mit dem Material des z. B. aus Kunststoff bestehenden Schutzelements umspritzt wird. In einer Ausführung wird der Akku, z. B. ein Li-Polymer-Akku, durch eine spezielle Verstärkung aus Kunststoff oder Metall zusätzlich geschützt.Optionally, it may be provided that the detection device is inseparably connected to such a protective element. For example, the protective element itself can form the housing of the detection device and only have at least one connection element which makes possible the data transmission and charging of the energy storage device of the detection device. This can be z. B. be effected by the electronics of the detection device with the material of the z. B. plastic protection element is encapsulated. In one embodiment, the battery, z. As a Li-polymer battery, additionally protected by a special reinforcement of plastic or metal.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Erfassungsgerät die Anforderungen der Schutzklasse IP65 erfüllt, also dementsprechend gegen Staub und Feuchtigkeit geschützt ist.It is advantageously provided that the detection device meets the requirements of protection class IP65, that is protected accordingly against dust and moisture.
In einer Ausführung wird das längliche Erfassungsgerät zusätzlich durch ein weiches, dämpfendes Material geschützt.In one embodiment, the elongate detection device is additionally protected by a soft, damping material.
Vorteilhaft kann wenigstens eine Leuchtdiode als Anzeige vorgesehen sein, die auch im betriebsbereiten Zustand von außen sichtbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Leuchtdiode selbst dann noch von außen sichtbar ist, wenn das Erfassungsgerät in ein textiles Kleidungsstück eingebaut ist. Sie kann beispielsweise den Ladezustand des Akkus signalisieren oder Informationen über die erfassten Daten geben.Advantageously, at least one light-emitting diode can be provided as a display, which is also visible in the ready state from the outside. It can be provided that the light-emitting diode is still visible from the outside even if the detection device is installed in a textile garment. It can, for example, signal the state of charge of the battery or give information about the recorded data.
Die Datenübertragung und die Aufladung des Akkus erfolgt jeweils vorteilhaft über eine USB-Schnittstelle, wobei insbesondere vorteilhaft die Datenübertragung auch während des Ladevorgangs erfolgen kann. Die USB Verbindung kann entweder im sogenannten eingebauten, betriebsbereiten Zustand erfolgen oder im ausgebauten Zustand, wenn das Erfassungsgerät aus der Kleidung oder aus dem Sportgerät entnommenen ist.The data transmission and the charging of the battery are each advantageously via a USB interface, wherein particularly advantageously the data transmission can also take place during the charging process. The USB connection can either be in the so-called built-in, ready-to-operate state or in the removed state, when the detection device is removed from the clothing or from the sports equipment.
In einer Ausführung dient der USB Anschluss nur zum Laden des Akkus, und die Datenübertragung zum Zwischenspeicher erfolgt drahtlos, beispielsweise über ein Mobilfunknetz wie mittels GPRS, UMTS, 3G, 3.5G, oder 4G, oder durch andere Funkstandards wie W-Lan, Bluetooth, Zigbee oder dergleichen, wobei vorteilhaft ein möglichst weit verbreiteter Funkstandard ver- wendet wird, so dass ein Erfassungsgerät praktisch weltweit problemlos eingesetzt werden kann. In einer bevorzugten Ausführung werden die Rohdaten zur Verminderung der Datenmenge vor der Übertragung und Speicherung komprimiert. Dazu wird vorzugsweise eine verlustfreie Kompression eingesetzt, die eine durchschnittliche Kompressionsrate um mindestens den Faktor 5, in einer bevorzugteren Ausführung mindestens den Faktor 7, in einer bevorzugtesten Ausführung mindestens den Faktor 9 erzielt. Bei Bedarf kann vorgesehen sein, dass die Daten zusätzlich durch eine verlust- behafteten Kompression weiter verdichtet werden. Die Kompression kann entweder vor der Übertragung vom Erfassungsgerät zum Zwischenspeicher erfolgen, oder vor der Übertragung vom Zwischenspeicher zum stationären Rechner. Wenn die Kompression vor der Übertragung vom Erfassungsgerät zu ei- nem externen Zwischenspeicher erfolgt, oder wenn das Erfassungsgerät selbst den Zwischenspeicher aufweist, kann die Kompression insbesondere direkt innerhalb des Erfassungsgeräts erfolgen, so dass auch die dort benötigte Speicherkapazität zur Speicherung der Messdaten möglichst klein bemessen sein kann.In one embodiment, the USB port is only for charging the battery, and the data transfer to the cache is wireless, for example via a cellular network such as GPRS, UMTS, 3G, 3.5G, or 4G, or by other wireless standards such as wireless, Bluetooth, Zigbee or the like, wherein advantageously as widely used radio standard is used, so that a detection device can be used practically anywhere in the world. In a preferred embodiment, the raw data is compressed to reduce the amount of data prior to transmission and storage. For this purpose, a lossless compression is preferably used which achieves an average compression rate of at least the factor 5, in a more preferred embodiment at least the factor 7, in a most preferred embodiment at least the factor 9. If necessary, it can be provided that the data is further compressed by lossy compression. The compression can be done either before transfer from the acquisition device to the buffer, or before transfer from the buffer to the stationary computer. If the compression takes place before the transmission from the detection device to an external intermediate memory, or if the detection device itself has the intermediate memory, the compression can take place in particular directly within the detection device, so that the storage capacity required there for storing the measurement data must be as small as possible can.
Vorteilhaft kann eine eigene, ansonsten erforderliche Infrastruktur zur Datenübermittlung völlig entfallen: Sobald das Erfassungsgerät über einen USB Anschluss mit dem erwähnten Ü- bertragungsgerät oder dem erwähnten stationären Rechner verbunden ist, werden die Daten an den stationären Rechner übertragen, und die Zeit und das Datum der Timebase im Erfassungsgerät werden neu synchronisiert. Dies kann insbesondere vorteilhaft anhand der im stationären Rechner vorliegenden Zeit- information erfolgen, so dass sämtliche Erfassungsgeräte, die mit diesem stationären Rechner verbunden werden, identisch synchronisiert sind. Insbesondere wenn mehrere derartige stationäre Rechner an einen zentralen Server angeschlossen und ihrerseits von diesem synchronisiert werden, sind weltweite Ana- lysen möglich, beispielsweise Einflüsse von Jahreszeiten,Advantageously, a separate, otherwise required infrastructure for data transmission completely omitted: As soon as the detection device is connected via a USB port with the mentioned transmission device or said stationary computer, the data is transmitted to the stationary computer, and the time and date of Timebase in the acquisition device will be re-synchronized. This can be carried out particularly advantageously on the basis of the time information present in the stationary computer, so that all detection devices which are connected to this stationary computer are synchronized identically. In particular, if several such stationary computers are connected to a central server and in turn synchronized by this, worldwide analyzes are possible, for example influences of seasons,
Mondphasen oder dergleichen auf die Bewegungen. Gleichzeitig wird das akkubetriebene Erfassungsgerät aufgeladen, wenn es mit dem Übertragungsgerät oder dem stationären Rechner verbunden ist.Moon phases or the like on the movements. simultaneously The battery-powered detection device is charged when it is connected to the transmission device or the stationary computer.
In der mobilen Erfassungseinheit selbst wird eine Analyse der erfassten Bewegungsdaten durchgeführt, um den Menschen anhand der abgegebenen Signale auf nachteilige Bewegungen hinzuweisen. Eine Analyse, die im Vergleich dazu mehr oder andere Messdaten berücksichtigt, erfolgt in möglichst kurzer Zeit automatisch auf dem stationären Rechner oder auf dem damit verbundenen zentralen Server. Dabei können auch frühere Messdaten und Analyseergebnisse berücksichtigt werden.In the mobile detection unit itself, an analysis of the acquired movement data is performed in order to inform the human on the basis of the emitted signals to adverse movements. An analysis that takes into account more or other measurement data in comparison, takes place in the shortest possible time automatically on the stationary computer or on the associated central server. In doing so, earlier measurement data and analysis results can also be taken into account.
Darüber hinaus können spezifische Faktoren ermittelt werden, wie sie z. B. für bestimmte Erkrankungen oder bei bestimmtenIn addition, specific factors can be identified, such as. B. for certain diseases or certain
Rehabilitationsmaßnahmen typisch sind. In einer Ausführung werden dazu der Mittelwert und die Standardabweichung über ein bestimmtes Zeitfenster analysiert und auf Übereinstimmung mit vorgegebenen Mustern verglichen oder einer Clusteranalyse unterzogen. Alternativ können auch aus den Rohdaten abgeleitete Faktoren wie die Varianz, die Energie oder die Entropie, Korrelation zwischen verschiedenen Achsen oder FFT Koeffizienten, Peaks in den Rohdaten oder Wavelet-Koeffizienten herangezogen werden. Die Länge des Zeitfensters liegt dabei normalerweise im Sekundenbereich oder im nahen Subsekun- den Bereich und ist vorzugsweise variabel.Rehabilitation are typical. In one embodiment, the mean value and the standard deviation are analyzed over a specific time window and compared for conformity with given patterns or subjected to cluster analysis. Alternatively, factors derived from the raw data such as variance, energy or entropy, correlation between different axes or FFT coefficients, peaks in the raw data, or wavelet coefficients may also be used. The length of the time window is usually in the seconds range or in the near subsecond range and is preferably variable.
Die Rohdaten werden vorzugsweise vorher über Filter in in Gleich-(DC-) und Wechsel-(AC-)Anteile zerlegt. Für die Erken- nung kann z. B. ein hierarchisches Klassifizierungsschema eingesetzt werden.Preferably, the raw data is previously decomposed into DC (DC) and AC (AC) components via filters. For the recognition z. B. a hierarchical classification scheme can be used.
Durch die Datenspeicherung auf dem stationären Rechner oder auf einem zentralen Server können jederzeit neue Analysen durchgeführt werden. Um dies zu ermöglichen, werden die - vorteilhaft komprimierten - Rohdaten gespeichert. Die Rohdaten- speicherung erlaubt damit auch eine in sich schlüssige Gesamtbetrachtung der Historie eines Menschen und damit auch Langzeitanalysen über seinen Fitnesszustand. Hiermit sind die Daten auch geeignet, in anonymisierter Form Analysen über den Fit- ness bzw. den Gesundheitszustand bestimmter Bevölkerungsgruppen zu erstellen.Data storage on the stationary computer or on a central server allows new analyzes to be carried out at any time. To make this possible, the - advantageously compressed - raw data are stored. The raw data Storage also allows a coherent overall view of the history of a person and thus also long-term analysis of his fitness state. Thus, the data are also suitable for anonymized analyzes of the fitness or health status of specific population groups.
Der vorliegende Vorschlag deckt allgemein medizinische und Reha-Anwendungen ab. Er ermöglicht es, die vier folgenden Grundanwendungen abzubilden:The present proposal covers general medical and rehabilitation applications. It allows you to map the following four basic applications:
1. Diagnose und Compliance1. Diagnosis and compliance
2. Warnung vor schädlichen Bewegungen und Biofeedback2. Warning of harmful movements and biofeedback
3. adaptives Trainingsprogramm3. adaptive training program
4. Erkennen von Notsituationen.4. Recognizing emergency situations.
Medizinische Anwendung von Sensoren am Beispiel der SturzerkennungMedical application of sensors using the example of fall detection
Das Verfahren umfasst 3 verschiedene Teilaufgaben: Die Ermittelung des allgemeinen Sturzrisikos (Diagnose undThe procedure comprises 3 different subtasks: the determination of the general fall risk (diagnosis and
Compliance)compliance)
Die akute Erkennung eines erhöhten Sturzrisikos (Vorwarnung und Biofeedback, Trainingsprogramm) Alarmmeldung nach Eintritt des Sturzes (Notsituation)The acute detection of an increased fall risk (warning and biofeedback, training program) Alarm message after the fall (emergency situation)
Das allgemeine Sturzrisiko wird üblicherweise dazu benutzt um allgemeine und längerfristige Maßnahmen zu treffen z.B. bauliche Maßnahmen, Wechsel der Wohnung, Unterstützung durch eine Geh-Hilfe o. ä., oder es kann mittels einer Verhaltensände- rung darauf reagiert werden, z. B. „das Haus oder die Wohnung heute besser nicht verlassen". Das Verfahren kann auch bei neurologischen Erkrankungen wie Parkinson, Huntington und Cerebellaren Dysfunktionen benutzt werdenThe general fall risk is usually used to take general and longer-term measures, e.g. Structural measures, change of dwelling, support by a walking aid or the like, or it can be responded to by means of a behavioral change, eg. For example, "it may be better not to leave the house or apartment." The procedure can also be used in neurological conditions such as Parkinson's, Huntington's, and Cerebellar dysfunctions
Die Berechnung des akuten Sturzrisiko hat 2 Aufgaben: 1. Die Vorwarnzeit vergrößern. Das gibt dem Träger die Möglichkeit, sich rechtzeitig hinzusetzen, hinzulegen oder festzuhalten.The calculation of the acute fall risk has 2 tasks: 1. Increase the pre-warning time. This gives the wearer the opportunity to sit down, lie down or hold on time.
Dem eigentlichen Sturz gehen üblicherweise bestimmte Merkmale voraus: Biomechanisch z. B. plötzliches Verharren, Erstarren, Schwankungen im Stehen z. B. durch Schwindel und dergleichen. Physiologisch z. B. Blutdruckänderung, Schweißausbruch, die Augen werden verdreht. Die Rückmeldung geschieht dabei normalerweise in Form von WarnsignalenThe actual fall is usually preceded by certain features: biomechanical z. As sudden persistence, solidification, fluctuations in standing z. B. by dizziness and the like. Physiologically z. As blood pressure change, sweating, the eyes are twisted. The feedback usually happens in the form of warning signals
2. Trainingsmaßnahmen zur Verringerung des Sturzrisikos: Das Sturzrisiko wird berechnet und durch Biofeedback- massnahmen zurückgemeldet. Eine Verbesserung oder Verschlechterung wird in Echtzeit dargestellt, dabei kön- nen spezielle Übungen ausgeführt werden.2. Training measures to reduce the risk of falls: The risk of falling is calculated and reported back through biofeedback measures. An improvement or deterioration is presented in real time, with special exercises being carried out.
Ist der Sturz eingetreten so wird automatisch ein Signal ausgelöst und Hilfe alarmiert.If the fall has occurred, a signal is automatically triggered and help is alerted.
Für alle 3 Teilaufgaben wird die Körperbewegung über die Sensoren erfasst und zusammen mit den physiologischen Daten verrechnet. Die Ausgabe für das Risikoprofil erfolgt am PC in Form von Diagrammen, Texten usw. Zusätzlich wird das Risiko am Gerät selbst angezeigt, z.B. durch Anzahl / Farbe / Blinkfre- quenz von 1 oder mehreren LEDs.For all 3 subtasks, the body movement is detected by the sensors and calculated together with the physiological data. The output for the risk profile is made on the PC in the form of diagrams, texts, etc. In addition, the risk is displayed on the device itself, e.g. by number / color / flashing frequency of 1 or more LEDs.
Sensorteil:Sensor part:
Für die Bewegungserkennung wird die Information mindestens eines Sensors der an mindestens einer Körperposition angebracht ist, ausgewertet. Bei den Sensoren handelt es sich um mindestens einen Beschleunigungssensor, einen oder mehrere Magnetosensoren, ein oder mehrere Gyroskope, ein oder mehrere Luftdrucksensoren, oder eine Kombination davon. Zusätz- lieh werden physiologische Daten erfasst. In einer Anwendung sind Sensoren an mehr als einer Stelle am Körper angebracht. Die Sensoren können in Orthesen integriert sein, oder außerhalb davon als eigene Einheit ausgestaltet sein.For the motion detection, the information of at least one sensor which is attached to at least one body position, evaluated. The sensors are at least one acceleration sensor, one or more magnetosensors, one or more gyroscopes, one or more air pressure sensors, or a combination thereof. In addition, physiological data are recorded. In one application, sensors are attached to more than one location on the body. The sensors can be integrated in orthoses, or be designed outside of it as a separate unit.
Der Accu kann vorteilhaft durch Bewegung, Körpertemperatur, Licht usw. aufgeladen werden, also unabhängig von einemThe battery can advantageously be charged by movement, body temperature, light, etc., regardless of one
Stromnetz.Power grid.
Der Sensor kann ein Inertial System zur Messung von 3D Orien- tation / Rotation sein. Der Zwischenspeicher kann als Messspeicher für die über Tage / Wochen anfallenden Daten ausgestaltet sein.The sensor can be an inertial system for measuring 3D orientation / rotation. The buffer can be designed as a measuring memory for the data accumulated over days / weeks.
Eine Sensoreinheit kann aus Einzelsensoren zur Erfassung von 3D Beschleunigung, 3D Gyroskop, 3D Magneto bestehen und erweitert sein durch Luftdruck-, Temperatur-, FSR-, Dehnungsmessstreifen, oder Sensoren für physiologische Faktoren. GPS und GPRS und MP3 sind in die Sensoreinheit integrierbar.A sensor unit may consist of individual sensors for detection of 3D acceleration, 3D gyroscope, 3D magneto and extended by air pressure, temperature, FSR, strain gauges, or sensors for physiological factors. GPS and GPRS and MP3 can be integrated into the sensor unit.
Mehrere Luftdrucksensoren können zur Differenzmessung vorgesehen sein, z. B. um Höhenbewegungen zu erfassen wenn sich der Mensch z. B. setzt oder hinlegt, oder wenn er fällt.Several air pressure sensors may be provided for differential measurement, z. B. to detect height movements when the person z. B. sets or lies down, or if he falls.
Zur Erfassung physiologischer Daten kann die Sensoreinheit stichwortartig wie folgt ausgestaltet sein:For acquiring physiological data, the sensor unit can be designed in the form of a keyword as follows:
• EMG Elektromyografie• EMG electromyography
• Empfänger für Pulsuhren für Pulsfrequenz, HRV• Heart rate monitor for pulse rate, HRV
• Hautwiderstand • Blutdruck• skin resistance • blood pressure
• Hauttemperatur,• skin temperature,
• Pupillenbewegung durch optische Erkennung oder Ableitung von elektr. Summenaktionspotential im Kopfbereich• pupil movement by optical detection or dissipation of electr. Sum action potential in the header area
• Feuchtigkeit• Humidity
Verfahrensablauf:Procedure:
Die isolierten Verfahren selbst sind gegebenenfalls schon be- kannt. Dabei handelt es sich um Messungen im Labor unter be- kannten Voraussetzungen und Bedingungen, z. B. 5 Gehschritte im geraden Flur oder Messungen auf dem Laufband o. ä.The isolated processes themselves may already be known. These are measurements in the laboratory under knew conditions and conditions, eg. B. 5 walking steps in the straight corridor or measurements on the treadmill o. Ä.
Bei dem vorliegenden Vorschlag werden die Messdaten demge- genüber unter normalen Alltagssituationen erfasst. Das kannIn the present proposal, the measured data are recorded under normal everyday situations. That can
Haltungen wie z. B. Liegen, Sitzen, Stehen, oder Bewegungen wie z. B. Gehen, Laufen, Hüpfen, Treppensteigen, Aufzug fahren, Bus fahren umfassen. Bewegungen können gerade oder gekrümmt erfolgen, es kommt zum plötzlichen Stehenbleiben, man wird angestoßen usw Jede dieser Haltungen und Bewegungen beeinflusst und verändert die Sensordaten und die physiologischen Daten. Für eine Bewertung der Daten ist daher die Kenntnis der Bewegung extrem wichtig, z. B. Symmetrieparameter / Regelmäßigkeit sind nur beim geraden Vorwärtsgang sinn- voll zu messen. Sturzparameter hingegen sind anders zu bewerten, je nachdem wie die Ausgangsstellung war, z. B. ein sensorisch erfasster .freier Fall' von Stehen zum Sitzen stellt keine Notsituation dar, jedoch ein .freier Fall' vom Stehen zum Liegen stellt mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Sturz und somit eine Notsituation dar.Attitudes such. B. lying, sitting, standing, or movements such. Walking, running, jumping, climbing stairs, driving a lift, bus driving. Movements can be straight or curved, it comes to a sudden stop, one is triggered, etc. Each of these postures and movements influences and changes the sensor data and the physiological data. For an evaluation of the data, therefore, the knowledge of the movement is extremely important, for. B. Symmetry parameters / regularity can only be sensibly measured in straight forward gears. Fall parameters, however, are different, depending on how the initial position was, eg. For example, a sensory "free fall" from standing to sitting does not constitute an emergency situation, but a "free fall" from standing to lying is most likely a fall and thus an emergency situation.
Verfahrensablauf:Procedure:
1. Sensordaten werden erfasst, kalibriert, übertragen, gespei- chert1. Sensor data is acquired, calibrated, transmitted, stored
2. Koordinatentransformation und Filterung der Daten2. Coordinate transformation and filtering of the data
3. Erkennung von Alltagsbewegung3. Recognition of everyday movement
4. Weitere Verfahren abhängig von Art der Alltagsbewegung4. Other methods depending on the type of everyday movement
5. Berechnung der Verfahren 6. Anzeige von Risiko am PC und im Gerät5. Calculation of procedures 6. Display of risk on the PC and in the device
7. Biofeedbacksignale und Warnsignale7. Biofeedback signals and warning signals
8. adaptive Trainingsprogramme zum Verbessern8. Adaptive training programs to improve
spezielle Verfahren:special procedures:
A) Die automatische Erkennung von Alltagsbewegungen: Ermittlung von Merkmalsvektoren aus AC/DC Anteilen, Mittelwerten, Standardabweichung, Energie, Entropie, Korrelation zwischen Achsen, diskrete FFT Koeffizienten, Wavelet Koeffi- zienten, Anzahl und Höhe von Peaks, Nulldurchgängen im Millisekunden/Sekunden Bereich von einem oder mehrer Sensoren an einer oder mehrer KörperpositionenA) The automatic detection of everyday movements: Determination of feature vectors from AC / DC proportions, means, standard deviation, energy, entropy, correlation between axes, discrete FFT coefficients, wavelet coefficients, number and height of peaks, zero crossings in milliseconds / second range of one or more sensors on one or more sensors several body positions
Auswertung der Merkmalsvektoren über Entscheidungstabellen, Nearest neigbour, Entscheidungsbaum, Naive Bayesian Classi- fier, HMM (Hidden Markow Model).Evaluation of the feature vectors via decision tables, nearest neighbor, decision tree, Naive Bayesian Classifier, HMM (Hidden Markow Model).
Patternanalyse, Erkennen von bestimmten Mustern in den Sensorkoordinaten.Pattern analysis, recognition of specific patterns in the sensor coordinates.
Erkennen von verschiedenen Bewegungsabläufen wie z.B. Standphase/Schwungphase, Schrittfrequenz, Gehgeschwindigkeit.Recognition of various movements such. Stance phase / swing phase, step frequency, walking speed.
Erfassen der Bewegungstrajektorie: gerader Gang oder nicht?Grasping the movement trajectory: straight or not?
Bewegungsrichtung des COM durch Gyro oder durch Magnetosensor.Movement direction of the COM by gyro or by magnetosensor.
RFID Systeme zum Erkennen von Orten / Gegenständen.RFID systems for recognizing places / objects.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren im Bereich der Mustererkennung (Patternanalyse) wird im Folgenden näher beschrieben, insbesondere am Beispiel der Anwendung der Erkennung eines Zeitpunktes des Fußaufsatzes zur zeitlich genauen Schritterkennung. Dabei werden Parameter zeitlich erfasst und als Kurvenverlauf über die Zeit aufgetragen, wobei das vorschlagsgemäße verfahren anhand rein schematischer Dartsellungen nachfolgend näher erläutert wird. In den Darstellungen zeigt Fig. 1a,b,c: stilisierte Verläufe des vertikalen Beschleunigungssignals beim Fersenaufsatz eines gehenden Menschen, erfasst an der unteren Wirbelsäule, Fig. 2: den zeitlichen Abstand der Fersenaufsatzzeit- punkte von 26 aufeinanderfolgenden langsamen Schritten, bei einer Messfrequenz von 100Hz, so dass 70 Datenpunkte 0,7 Sekunden entsprechen, Fig. 3a: eine Autokorrelation des vertikalen Beschleuni- gungssignals aller 26 Schritte von Fig. 2,An inventive method in the field of pattern recognition (pattern analysis) will be described in more detail below, in particular using the example of the application of the detection of a time of the footrest for timely step detection. In this case, parameters are recorded in time and plotted as a curve over time, the proposed method is explained in more detail below with reference to purely schematic Dartsellungen. In the illustrations shows 1a, b, c: stylized courses of the vertical acceleration signal in the heel piece of a walking human, recorded on the lower spine, FIG. 2: the time interval of the heel attachment points of 26 consecutive slow steps, at a measurement frequency of 100 Hz, so that 70 data points correspond to 0.7 seconds, FIG. 3 a shows an autocorrelation of the vertical acceleration signal of all 26 steps from FIG. 2, FIG.
Fig. 3b: ein Detail als Ausschnitt aus Fig. 3a, in Form der ersten sechs Peaks, wobei die geradzahligen peaks Vergleiche der Seite mit dem 1., 2. bzw. 3. folgendem Doppelschritt derselben Seite des Menschen sind (ipsilateral), und die ungeradzahligen Peaks Vergleiche einer Seite mit dem direkt folgendem Einzelschritt der anderen Seite bzw. dem darauffolgenden und übernächsten der anderen Seite des Menschen (kontralateral) sind, Fig. 4: die ersten sechs Peaks der Autokorrelation des vertikalen Beschleunigungssignals nach zeitlicher Normierung aller 26 Schritte auf 200 Werte von Schrittbeginn zu Schrittbeginn, Fig. 5: die ersten sechs Peaks der Autokorrelation des antero-posterioren Beschleunigungssignals,3 a, in the form of the first six peaks, wherein the even-numbered peaks are comparisons of the side with the 1st, 2nd and 3rd following double steps of the same side of the human (ipsilateral), and FIG the odd-numbered peaks are comparisons of one page with the immediately following single step of the other side and the next and following pages of the other side of the human (contralateral), Fig. 4: the first six peaks of the autocorrelation of the vertical acceleration signal after time normalization of all 26 steps 200 values from step start to step start, FIG. 5: the first six peaks of the autocorrelation of the antero-posterior acceleration signal, FIG.
Fig. 6: die ersten sechs Peaks der Autokorrelation des antero-posterioren Beschleunigungssignals nach zeitlicher Normierung aller 26 Schritte auf 200 Werte von Schrittbeginn zu Schrittbeginn, Fig. 7: die ersten sechs Peaks der Autokorrelation der6: the first six peaks of the autocorrelation of the antero-posterior acceleration signal after time normalization of all 26 steps to 200 values from step start to step start, FIG. 7: the first six peaks of the autocorrelation of FIG
Drehrate um die Vertikalachse (in der Transversalebene),Yaw rate about the vertical axis (in the transverse plane),
Fig. 8: die ersten sechs Peaks der Autokorrelation derFig. 8: the first six peaks of the autocorrelation of
Drehrate um die Vertikalachse (in der Transver- salebene) nach zeitlicher Normierung aller 26 Schritte auf 200 Werte von Schrittbeginn zu Schrittbeginn,Rate of rotation about the vertical axis (in the transversal plane) after time normalization of all 26 Steps to 200 values from step start to step start,
Fig. 9: die ersten sechs Peaks der Autokorrelation derFig. 9: the first six peaks of the autocorrelation of
Drehrate um die anterior-posteriore Achse (in der Frontalebene), undRate of rotation around the anterior-posterior axis (in the frontal plane), and
Fig. 10: die ersten sechs Peaks der Autokorrelation derFig. 10: the first six peaks of the autocorrelation of
Drehrate um die anterior-posteriore Achse (in der Frontalebene) nach zeitlicher Normierung aller 26 Schritte auf 200 Werte von Schrittbeginn zu Schrittbeginn.Rate of rotation around the anterior-posterior axis (in the frontal plane) after normalization of all 26 steps to 200 values from step start to step start.
Für die Mustererkennung wird ein beschreibender Algorithmus eingesetzt, der es erlaubt, das zu suchende Muster in einer Metasprache zu beschreiben. Bisherige Verfahren benutzen dazu eine auf multiplen Schwellwerten basierende Amplitudenkodierung, bei der die Aufeinanderfolge von Ereignissen mit oder ohne zeitlichen Vorgaben erfolgt (Eric Fimbel et al. 2003, Ivent I- dentification in Movement Recordings by Means of Qualitative Pattems. Neuroinformatics 1 (2003) S. 239-257). Für den vorlie- genden Fall der genauen zeitlichen Schritterkennung ist dieseFor the pattern recognition, a descriptive algorithm is used, which allows to describe the pattern to be searched in a metalanguage. Previous methods use an amplitude coding based on multiple thresholds, in which the sequence of events takes place with or without time constraints (Eric Fimbel et al., 2003, Ivent Identification in Movement Recordings by Means of Qualitative Pattems, Neuroinformatics 1 (2003) p 239-257). For the present case of the exact time step recognition this is
Methode nicht hinreichend.Method not sufficient.
Das Problem ist in Fig. 1 erkennbar, das stilisiert drei verschiedene Peak-Formen, mit a, b und c bezeichnet, des vertikalen Beschleunigungssignals zeigt, welche mit dem Fußaufsatz an der unteren Wirbelsäule gemessen werden und innerhalb einer Messreihe von mehreren Schritte typisch auftreten. Augenscheinlich beinhaltet ein solcher Peak oft mehrere lokale Maxi- ma.The problem can be seen in Fig. 1, which stylized shows three different peak shapes, denoted by a, b and c, of the vertical acceleration signal, which are measured with the footrest on the lower spine and typically occur within a series of measurements of several steps. Obviously, such a peak often contains several local maxima.
Ein Algorithmus, der einfach das höchste Maximum als Kriterium nimmt, würde dieses in c deutlich später erkennen als in a und b. Andererseits würde ein Algorithmus, der das zeitlich erste lokale Maximum innerhalb des Peaks nimmt, in b deutlich früher einen Peak erkennen als in a und c. Einfache Schwellwerte lösen das Problem nicht, da die Peaks und deren lokale Extrema auf sehr unterschiedlichen Amplitudenniveaus liegen können.An algorithm that simply takes the highest maximum as a criterion would recognize this in c much later than in a and b. On the other hand, an algorithm that takes the temporally first local maximum within the peak would detect a peak much earlier in b than in a and c. Simple thresholds do not solve the problem because the peaks and their local extrema can be at very different amplitude levels.
Diese Schwierigkeiten werden normalerweise dadurch umgangen, dass die Kurven vorher mehr oder weniger stark gefiltert werden. Diese Filterung hat den Nachteil, dass sie sowohl die exakte zeitliche Position von Extremwerten als auch die Kurvenform selbst oft stark verändert. Um z. B. das erste Maxiumum bei Kurve 1b auszufiltern, ist ein relativ starke Filterung nötig.These difficulties are usually circumvented by previously filtering the curves more or less strongly. This filtering has the disadvantage that it often changes both the exact time position of extreme values and the curve itself. To z. For example, to filter out the first maxiumum at curve 1b, relatively heavy filtering is needed.
Desweiteren sind Filter oft rechen- und speicherplatzintensiv und vielfach schlecht echtzeitfähig.Furthermore, filters are often compute-intensive and memory-intensive and often poorly real-time capable.
Um dieses Problem zu lösen, wird hier eine neue Form der Pea- kanalyse beschrieben, die als „Moving Triplett Analyse" bezeichnet wird, und die als PeakFinder-Funktion implementiert ist. Dabei wird jedes auftretende lokale Minimum bzw. Maximum gesondert auf dessen Gültigkeit hin untersucht. Beim Auftreten eines Extremwertes wird jeweils ein Extremwert-Triplett unter- sucht, bei einem Maximum also das Triplett MinL-Max-MinR, aus dem vorhergehenden linken Minium MinL, dem Maximum und dem nachfolgendem rechten Minium MinR, oder umgekehrt wird bei einem Minimum das Triplett MaxL-Min-MaxR, aus dem vorhergehenden linken Maximum MaxL, dem Minimum und dem nachfolgendem rechten Maximum MaxR betrachtet.To solve this problem, we describe here a new form of peak analysis, called "Moving Triplet Analysis," implemented as a PeakFinder function, with each occurring local minimum or maximum being separately evaluated for validity When an extreme value occurs, an extremal triplet is examined in each case, at a maximum the triplet MinL-Max-MinR, from the previous left minium MinL, the maximum and the following right minium MinR, or vice versa, at a minimum the triplet MaxL-Min-MaxR, from the previous left maximum MaxL, the minimum and the following right maximum MaxR considered.
Für die Gültigkeit gilt: Die Differenz und/oder das Verhältnis von dem zentralen zum linken und / oder rechten Extremwert muss einen bestimmten absoluten oder relativen Schwellwert über- schreiten. Dieses Verfahren erlaubt die Analyse und Störwerterkennung in einem Schritt, ohne dass die zugrunde liegende Kurve vorher z. B. durch Mittelwertfilter in ihrem Aussehen stark verändert werden muss. Zudem wird bei Abarbeitung von links nach rechts aus dem zentralen Maximum und MinR für das folgende Triplett MaxL und zentrales Minimum, so dass letztlich nur zweiFor the validity applies: The difference and / or the ratio of the central to the left and / or right extreme value must exceed a certain absolute or relative threshold value. This method allows the analysis and fault detection in one step, without the underlying curve previously z. B. must be greatly changed by mean value in their appearance. In addition, when processing from left to right from the central maximum and MinR for the following triplet MaxL and central minimum, so that ultimately only two
Werte gespeichert werden müssen. Bei Nichterreichen der Gül- tigkeit bleiben die bisher gültigen Extremata für die linke Triplettseite bestehen. Diese Sparsamkeit sowie die Möglichkeit der unmittelbaren Abarbeitung der ankommenden Daten ist bei Berechnungen in kleinen, tragbaren Geräten sehr bedeutsam, ins- besondere dann, wenn die Berechnung während des Gehens zum Zwecke des unmittelbaren Biofeedbacks durchgeführt werden soll.Values must be saved. In the case of failure to reach the The existing extremata for the left triplet side remain valid. This economy, as well as the ability to process the incoming data immediately, is very important for calculations in small, portable devices, especially if the calculation is to be performed while walking for the purpose of immediate biofeedback.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiter dadurch aus, dass zur Beschreibung von Amplitudenverläufen vorteilhaftThe method according to the invention is further characterized in that advantageous for the description of amplitude curves
Peaks herangezogen werden, deren Eigenschaften sich innerhalb des Suchstringes aufeinander beziehen, auch relationale Peakanalyse genannt. Ein Peak ist dabei ein zusammenhängender, überschwelliger Bereich von Messwerten, der durch ver- schiedene Parameter definiert ist. Die Position im Suchstring ist durch die zeitliche Abfolge der Peaks im Messkanal festgelegt. Dafür eignen sich z. B. die zeitliche Lage von einem oder mehreren Maxima/Minimawerten, der Start oder das Ende eines Peaks oder die Lage des Schwerpunktes. Für relative Bezüge unter- einander sind qualitative Maßzahlen wie z. B. die Fläche, Breite,Peaks are used whose properties relate to each other within the search string, also called relational peak analysis. A peak is a coherent, suprathreshold range of measured values, which is defined by various parameters. The position in the search string is determined by the time sequence of the peaks in the measurement channel. For z. As the timing of one or more maxima / minimum values, the start or end of a peak or the position of the center of gravity. For relative references to each other, qualitative measures such. B. the area, width,
Höhe von Extremwerten, aber auch Beschreibungen der Form des Peaks (Gaussförmig, Kurtosis) oder Beschreibungen einer äquivalenten Normalverteilung mit Mittelwert und Standardabweichung möglich. Zur Erläuterung dient das nachfolgende Bei- spiel:Height of extreme values, but also descriptions of the shape of the peak (Gaussian, Kurtosis) or descriptions of an equivalent normal distribution with mean and standard deviation possible. The following example serves as an explanation:
channel_122: MaB2 !Peak MiA4 minSteps: 1 0 1 maxSteps: 1 ++ 1channel_122: MaB2! Peak MiA4 minSteps: 1 0 1 maxSteps: 1 ++ 1
[qState4] peakarea > 2 0.6[qState4] peakarea> 2 0.6
Die zeitliche Aufeinanderfolge von Ereignissen ist durch die Rei- henfolge innerhalb des Suchstringes vorgegeben (MaB2,The temporal succession of events is predetermined by the order within the search string (MaB2,
!Peak,MiA4), dabei bedeuten: channel_122: ist der zu analysierende Messwertkanal minSteps ist die Mindestanzahl von Samplen, die das Ereigniss gültig sein muss. Eine 0 zeigt an, dass das Ereignis überhaupt nicht auftreten muss. maxSteps bezeichnet die maximale Anzahl von Samplen, die das Ereigniss gültig sein darf, ein ++ zeigt an, dass die Länge beliebig ist.! Peak, MiA4), mean: channel_122: is the measurement channel to analyze minSteps is the minimum number of samples that the event must be valid. A 0 indicates that the event does not have to occur at all. maxSteps denotes the maximum number of samples that the event may be valid, a ++ indicates that the length is arbitrary.
MaB2 bezieht sich auf das zeitliche Ereignis Maximum der Analysefunktion Peakfinders B. Die Zahl 2 dient als Adresse für den relativen Bezug.MaB2 refers to the temporal event maximum of the analysis function Peakfinder B. The number 2 serves as the address for the relative reference.
IPeak bedeutet, dass im definierten Zeitraum kein (!) vom Peak- finder gefundener Extremwert auftreten darf, dass also nach MaB2 das nächste Extremum MiA4 ist, aber beliebig viele Sam- ples später sein darf. MiA4 bezieht sich auf das zeitliche Ereignis Minimum der Analysefunktion Peakfinder A. Die Zahl 4 dient als Adresse für den relativen Bezug.IPeak means that in the defined time period no (!) Extreme value found by the peak finder may occur, ie according to MaB2 the next extreme is MiA4, but any number of samples may be later. MiA4 refers to the temporal event Minimum of the analysis function Peakfinder A. The number 4 serves as the address for the relative reference.
[qState4] gibt eine relative Bedingung innerhalb des Suchstringes wieder: die Fläche des Peaks mit der relativen Adresse 4, also MiA4, muss größer sein (>) als 60% (0.6) der Fläche von dem Peak mit der relativen Adresse 2 , also MaB2.[qState4] returns a relative condition within the search string: the area of the peak with the relative address 4, ie MiA4, must be larger (>) than 60% (0.6) of the area of the peak with the relative address 2, ie MaB2 ,
Dabei können auch relative Bezüge zwischen Peaks verschiedener Kanäle verarbeitet werden. Außerdem können bei jedem Kanal auch Ableitungen berücksichtigt werden, insbesondere dieIt is also possible to process relative references between peaks of different channels. In addition, derivations can be considered for each channel, in particular the
1., 2. und 3. Ableitung.1st, 2nd and 3rd derivative.
[PeakFinderA] negatePeak false; Datenwerte müssen größer als der Wert des Threshold sein. Bei negatePeak true müssen sie kleiner sein als der Wert des Thresholds. Threshold 0; Wert des Thresholds thr_slope_left_proz 0.6; minimale relative Differenz des mittleren Extremums zum linken Triplettpartner in Prozent zu einem Bezugswert. thr_slope_right_proz 0.6; minimale relative Differenz des mittleren Extremums zum rechten Triplettpartner in Prozent zu einem Bezugswert. thr_slope_left_abs 50.0; minimale absolute Differenz des mittle- ren Extremums zum linken Triplettpartner. thr_slope_right_abs 50.0; minimale absolute Differenz des mittleren Extremums zum rechten Triplettpartner. thr_slope_ratio 0.9; minimale erforderliche Asymmetrie der Differenzen zum linken und zum rechten Triplettpartner.[PeakFinderA] negatePeak false; Data values must be greater than the value of the threshold. For negatePeak true, they must be less than the value of the threshold. Threshold 0; Value of the Threshold thr_slope_left_proz 0.6; minimum relative difference of the middle extremum to the left triplet partner in percent to a reference value. thr_slope_right_proz 0.6; minimum relative difference of the middle extremum to the right triplet partner in percent to a reference value. thr_slope_left_abs 50.0; minimal absolute difference of the middle extremum to the left triplet partner. thr_slope_right_abs 50.0; minimal absolute difference of the middle extremum to the right triplet partner. thr_slope_ratio 0.9; minimum required asymmetry of the differences to the left and right triplet partners.
[PeakFinderB] negatePeak true; Datenpunkte müssen kleiner sein als das[PeakFinderB] negatePeak true; Data points must be smaller than that
Threshold-KriteriumThreshold criterion
Threshold -5; Nur Datenpunkte kleiner als -5 werden untersucht thr_slope_left_proz 0.1 ; s.o. thr_slope_right_proz 0.1 ; s.o. thr_slope_left_abs 20.0; s.o thr_slope_right_abs 20.0; s.o. thr_slope_ratio 0.4; s.o.Threshold -5; Only data points smaller than -5 are examined thr_slope_left_proz 0.1; so. thr_slope_right_proz 0.1; so. thr_slope_left_abs 20.0; s.o thr_slope_right_abs 20.0; so. thr_slope_ratio 0.4; so.
Beim Aufruf der PeakFinder-Funktion wird noch festgelegt, ob sie alle oder nur das erste, das extremste oder das letzte der lokalen Extremata zurückgeben soll.When the PeakFinder function is called, it is still decided whether it should return all or only the first, the most extreme or the last of the local extrema.
Für die Aufgabe, in Fig. 1 a, b und c immer an der augenscheinlich selben Stelle den Schritt zu erkennen, müssen die Bedingungen in der Peakfinder-Funktion so eingestellt werden, dass das erste lokale Maximum in Fig. 1 b keine Gültigkeitsstufe erreicht, weil der thr_slope_right nicht erreicht wird, und dass als Ergebnis der Peakanalyse nur das erste gültige lokale Maximum zurück gegeben wird.For the task of always recognizing the step in FIG. 1 a, b and c at the apparently same point, the conditions in the peak finder function must be set such that the first local maximum in FIG. 1 b does not reach a validity step, because the thr_slope_right is not reached, and that only the first valid local maximum is returned as a result of the peak analysis.
Dieses Charakteristikum entspricht dabei nicht zeitlich genau dem Beginn des Fußaufsatzes, ist aber während des Ablaufs des Fußaufsatz zeitlich genau wiedererkennbar und tritt etwa 50ms nach dem Beginn des Fußaufsatzes auf. Für die möglichst genaue Erkennung des Beginns des Fußaufsatzes wird die so genannte relationale Peakanalyse benutzt, welche innerhalb dieses zeitlichen Bezugsrahmens zusätzliche Peaks in der ersten und/oder zweiten Ableitung des Beschleuni- gungssignals benutzt. Eine weitere Anwendungen der relationalen Peakanalyse ist beispielsweise die Erkennung des Fußabstoßes, welche zusammen mit dem Fußaufsatz den Schritt in Stand- und Schwungphase unterteilt. Eine weitere Anwendung der relationalen Peakanalyse ist beispielsweise das Erkennen von Abstoß and Aufkommen bei einem Sprung, welche zusammen die Flugzeit bestimmen und woraus sich die Flughöhe berechnen lässt, ein wichtiger Parameter für die Messung der Schnellkraft.This characteristic does not correspond in time exactly to the beginning of the footrest, but during the expiration of the footrest exactly recognizable time and occurs about 50ms after the beginning of the footrest on. For the most accurate detection of the beginning of the footrest so-called relational peak analysis is used, which uses additional peaks in the first and / or second derivative of the acceleration signal within this temporal reference frame. Another application of relational peak analysis is, for example, the detection of foot impact which, together with the footrest, divides the step into stance and swing phase. Another application of relational peak analysis is, for example, the detection of kick-off and jump-in-take, which together determine the flight time and from which the flight altitude can be calculated, an important parameter for the measurement of the speed force.
Eine weitere Anwendung der relationalen Peakanalyse ist dieAnother application of relational peak analysis is the
Analyse des Gangbildes von Pferden anhand der Signale der Bewegungssensoren (z. B. Beschleunigungssensoren, Gyroskope und Magnetfeldsensoren) an einem zentralen Messpunkt (z. B. am Sternum oder am Rücken. Da bei Vierfüssern die Sig- nale durch den Fußaufsatz und -abstoß aller 4 Beine beeinflusst werden, die in unterschiedlichen Schrittmustern (Gehen, Trab, Pass, Tölpeln, Galopp) auftreten, ist eine relationale Peakanalyse von großem Vorteil bei der genauen Analyse, etwa zum Erkennen von Bewegungsanomalien (Hinken, Streß, etc.), da an- demfalls mit viel Aufwand Bewegungssensoren an mehreren Extremitäten benötigt werden, um eine entsprechend genaue Analyse zu ermöglichen.Analysis of the gait pattern of horses using the signals of the motion sensors (eg acceleration sensors, gyroscopes and magnetic field sensors) at a central measuring point (eg at the sternum or at the back.) In quadripods, the signals are transmitted through the footrest and repulsion of all 4 legs, which occur in different step patterns (walking, trotting, pass, booby, gallop) is a relational peak analysis of great advantage in the precise analysis, such as for detecting movement anomalies (limp, stress, etc.), since - If necessary with a lot of effort motion sensors are required at several extremities to allow a correspondingly accurate analysis.
B) Die Messung der Symmetrie der Bewegung:B) The measurement of the symmetry of the movement:
Durch Autokorrelation und/oder Korrelation.By autocorrelation and / or correlation.
Durch Berechnung und Vergleich von gangspezifischen Parametern rechts/links.By calculation and comparison of gear-specific parameters right / left.
Durch Autokorrelation/Korrelation von aufgrund gangspezifi- scher Ereignisse (z. B. Kontaktzeitpunkt) zeitlich normierten Schritte. Die vor der Autokorrelationsrechnung durchgeführte zeitliche Normierung der Schritte ist vorteilhaft, wenn für die A- nalyse keine konstante Schrittgeschwindigkeit vorausgesetzt werden kann, wie sie meist nur unter Laborbediungungen vorkommt. Bei Messungen im Alltagsleben sind variable Schrittgeschwindigkeiten der Normalfall. Im Folgenden wird anhand eines Beispiels beschrieben, wie die zeitliche Normierung der Schritte vor Anwendung der Autokorrelation es ermöglicht, aus dieser einen Parameter zur Gangsymmetrie abzuleiten, der unabhängig von kurzfristigen Variationen in der Schrittgeschwindigkeit ist.By autocorrelation / correlation of shear events (eg contact time) timed steps. The temporal normalization of the steps carried out before the autocorrelation calculation is advantageous if the analysis can not assume a constant stepping rate, as usually occurs only under laboratory conditions. For measurements in everyday life, variable stepping speeds are the norm. The following is an example of how the time normalization of the steps before applying the autocorrelation makes it possible to derive therefrom a parameter for the gait symmetry, which is independent of short-term variations in the step speed.
Aus einer Messaufnahme eines langsamen gehenden Men- sehen wurde eine Sequenz von 26 zusammenhängendenA measurement of a slow walking human became a sequence of 26 contiguous ones
Schritten erkannt und als Block extrahiert. Die Messfrequenz betrug 100 Hz, sodass Messzeitpunkte in 10 ms Abstand erfolgten. Der zeitliche Abstand der 26 Schritte, aus dem Signal des Fußaufsatzes im vertikalen Beschleunigungssignal erkannt, betrug im Mittel 69 Messzeitpunkte mit einer Standardabweichung vonSteps detected and extracted as a block. The measurement frequency was 100 Hz, so that measurement times were made in 10 ms distance. The time interval of the 26 steps, detected from the signal of the foot attachment in the vertical acceleration signal, averaged 69 measurement times with a standard deviation of
3 Messzeitpunkten oder 4,3% des Mittels. Dieser Wert ist normal, bei Patienten nach Hüftoperation liegt er dagegen deutlich höher, im Durchschnitt etwa bei 12%.3 measuring points or 4.3% of the mean. This value is normal, but it is much higher in patients undergoing hip replacement, with an average of around 12%.
Fig. 2 zeigt die Abfolge der Schrittabstände, die keine Besonderheit erkennen lässt und durchaus normal ist. Dennoch zeigt die Autokorrelation der vertikalen Beschleunigung, in Fig. 3a dargestellt, dass die Höhe der Peaks sehr schnell auf einen Wert von 0,4 abfällt. Dies liegt daran, dass einzelne Schritte von der normalen zeitilichen Schrittlänge abweichen und dadurch dieFig. 2 shows the sequence of pitches, which can recognize no particularity and is quite normal. Nevertheless, the autocorrelation of the vertical acceleration, shown in Fig. 3a, shows that the height of the peaks drops very rapidly to a value of 0.4. This is because individual steps deviate from the normal time step length and thus the
Peaks bei der Autokorrelationsrechnung nicht mehr in Deckung gebracht werden können, die entsprechenden Kurvenabschnite also nicht genau überlagert werden können, wenn sie lediglich um ein fest vorgegebenens zeitliches Maß verschoben werden. Die Höhe der Peaks der Autokorrelationsrechnung wird sehr empfindlich bereits durch geringe zeitliche Variation in den Peakmustern des Signals, hier also der Schritte, beeinflusst.Peaks in the autocorrelation calculation can no longer be brought into line, so the corresponding Kurvenabschnite so can not be superimposed exactly, if they are only moved by a fixed predetermined amount of time. The height of the peaks of the autocorrelation calculation becomes very high sensitive already influenced by small temporal variation in the peak patterns of the signal, in this case the steps.
Bei der Autokorrelation geben die geradzahligen Peaks den Vergleich mit derselben Seite eines Doppelschritts (ipsilateral), die ungeradzahligen Peaks den Vergleich mit der anderen Seite (kontralateral). Ein Maß für die Gangasymmetrie ist das Verhältnis der Höhe des ersten Peaks zum zweiten Peak, also wieviel geringer die kontralaterale Regelmäßgikeit gegenüber der ipsila- teralen Regelmäßigkeit des Schrittmusters ausgeprägt ist (Moe-In autocorrelation, the even-numbered peaks compare with the same side of a double step (ipsilateral), the odd-numbered peaks compare with the other side (contralateral). A measure of the gait asymmetry is the ratio of the height of the first peak to the second peak, that is, how much smaller the contralateral regularity with respect to the ipsilateral regularity of the step pattern is pronounced (Moe).
Nilssen und Helbostad 2004, Estimation of gait cycle characte- ristics by trunk accelerometry. Journal of Biomechanics 37 (2004), 121-126). Ist der erste Peak etwa gleich hoch wie der zweite, liegt keine Asymmtrie vor, weil dieselbe Stärke an Unre- gelmäßgikeit auch bei Schritten derselben Seite auftritt. Der starke Abfall, in Fig. 3b nochmals vergrößert für die ersten sechs Peaks dargestellt, und hervorgerufen durch die zeitliche Variabilität in den Schritten, stört diese Berechnung sehr stark.Nilssen and Helbostad 2004, Estimation of Gait Cycle Characteristics by trunk accelerometry. Journal of Biomechanics 37 (2004), 121-126). If the first peak is about the same as the second one, there is no asymmetry because the same amount of immunity occurs even with steps on the same side. The large drop, shown again enlarged in FIG. 3b for the first six peaks, and caused by the temporal variability in the steps, strongly disturbs this calculation.
Der übliche Zweck einer Autokorrelationsberechnung, Regelmäßigkeit im Messsignal ohne deren vorherige Kenntnisse zu erschließen, ist zwar nicht beeinträchtigt, wie die deutliche Ausprägung regelmäßgier Peaks in Fig. 3a zeigt, deren Abstände der durchschnittlichen Frequenz der Musterregelmäßigkeit, hier des Schrittmusters, entsprechen.The usual purpose of an autocorrelation calculation, to develop regularity in the measurement signal without its prior knowledge, is not impaired, as the clear expression of regular peaks in FIG. 3a shows whose distances correspond to the average frequency of the pattern regularity, in this case the step pattern.
Es ist Zweck dieser Erfindung, die Autokorrelationsrechnung für das Erkennen von Gangasymmetrien aus Messdaten mit variabler Ganggeschwindigkeit nutzbar zu machen. Dies wird dadurch ermöglicht, dass in den Schritten zuerst ein Charakteristikum erkannt erkannt wird, z. B. der Fußaufsatz im vertikalen Beschleunigungssignal, und die Messwerte zwischen den Zeitpunkten dieser Charakteristika interpoliert werden, sodass nach dieser zeitlichen Normierung alle Schritte dieselbe Länge aufweisen. In Fig. 4 sind entsprechend Fig. 3b die ersten sechs Peaks der Autokorrelation des vertikalen Beschleunigungssignals gezeigt, nun aber aus den zeitlich normierten Daten nach einer Interpolation aller 26 Schritte auf jeweils 200 Messwerte von Fußaufsatz zu Fußaufsatz. Das Charakteristikum muss dabei nicht zeitlich genau einem bekannten Ereignis, z. B. dem Beginn des Fußaufsatzes, entsprechen, sondern nur bei möglichst jedem Ereignis, z. B. Fußaufsatz, zeitlich genau wiedererkennbar sein. Dies ist beispielsweise durch die oben beschriebenen PeakFinder- Funktion mittels Moving Tripplet Analyse gegeben, welches einIt is an object of this invention to make the autocorrelation calculation useful for detecting gear asymmetries from variable-speed measurement data. This is made possible by first recognizing a characteristic detected in the steps, e.g. As the footrest in the vertical acceleration signal, and the measured values are interpolated between the times of these characteristics, so that after this time standardization all steps have the same length. 4, the first six peaks of the autocorrelation of the vertical acceleration signal are shown according to FIG. 3b, but now from the temporally normalized data after interpolation of all 26 steps to 200 measured values from footrest to footrest. The characteristic need not be timed exactly a known event, eg. B. the beginning of the footrest, correspond, but only at every possible event, such. B. footrest, be precisely timed recognizable. This is for example given by the above-described PeakFinder function by means of moving triplet analysis, which is a
Charakteristikum (erstes gültiges lokales Maximum in Fig. 1 ) etwa 50 ms nach dem Beginn des Fußaufsatzes erkennt.Characteristic (first valid local maximum in Fig. 1) detects about 50 ms after the beginning of the footrest.
Durch diese Normiertung sind die geradzahligen (ipsilateralen) Peaks 2, 4 und 6 auf etwa gleicher Höhe von 0,91 , sodass, die zeitliche Variabilität herausgerechnet, der Kurvenverlauf von Doppelschritt zu Doppelschritt sich zu 91% ähnlich ist. Im Verhältnis dazu sind die ungeradzahligen (kontralateralen) Peaks nur geringfügig niedriger, sodass in diesem Signal keine signifi- kante Asymmetrie zu erkennen ist.As a result of this normalization, the even-numbered (ipsilateral) peaks 2, 4 and 6 are at approximately the same level of 0.91, so that, with the temporal variability excluded, the curve from double step to double step is 91% similar. In comparison, the odd-numbered (contralateral) peaks are only slightly lower, so that no significant asymmetry can be seen in this signal.
Die Autokorrelation der Messreihe des anterio-posterioren Beschleunigungskanals derselben Schrittfolge ist in Fig. 5 (normal, unnormiert) und Fig. 6 (nach zeitliche Normierung) wiederum für die ersten sechs Peaks gezeigt. In Fig. 6 ist deutlich eine A- symmetrie dadurch zu erkennen, dass die ungeradzahligen Peaks, zwischen 0,85 und 0,9 gelegen, deutlich niedriger sind als die geradzahligen Peaks bei knapp 0,95. In Fig. 5 ist diese Tatsache verschleiert durch die fortschreitende Abnahme der Peakhöhe und nur dadurch zu erkennen, dass diese Abnahme nicht gleichförmig sondern treppenförmig erfolgt.The autocorrelation of the measurement series of the anterior-posterior acceleration channel of the same sequence of steps is shown in FIG. 5 (normal, unnormalized) and FIG. 6 (after time normalization) again for the first six peaks. A symmetry can clearly be seen in FIG. 6 in that the odd-numbered peaks, situated between 0.85 and 0.9, are significantly lower than the even-numbered peaks at just 0.95. In Fig. 5, this fact is obscured by the progressive decrease in the peak height and can only be recognized by the fact that this decrease is not uniform but stepped.
Fig. 7 und Fig. 8 zeigen die ersten sechs Peaks der Autokorrelation der Messreihe der Drehraten um die Vertikalachse (in der Transversalebene) derselben Schrittfolge wiederum ohne (Fig.FIGS. 7 and 8 show the first six peaks of the autocorrelation of the measurement series of the rotation rates about the vertical axis (in the transverse plane) of the same sequence of steps, again without (FIG.
7) und mit (Fig. 8) zeitlicher Normierung. Dabei wurden hier zur besseren optischen Sichtbarkeit die Absolutwerte der Autokorrelation verwendet, da die ungeradzahligen Peaks negativ sind, weil die Drehraten um die Vertikalachse für linke und rechte Schritte gegenläufig sind. In der Autokorrelation nach zeitlicher Normierung (Fig. 8) ist eine Asymmetrie aus der unterschiedlichen Höhe der ungeradzahligen Peaks zu den geradzahligen Peaks erkennbar, wobei diese Asymmtrie in der normalen, un- normierten Autokorrelationsrechnung nicht sichtbar ist.7) and with (Fig. 8) temporal normalization. Here were the here For better optical visibility, the autocorrelation absolute values are used because the odd-numbered peaks are negative because the yaw rates about the vertical axis are opposite for left and right steps. In the autocorrelation after time normalization (FIG. 8), an asymmetry can be seen from the different height of the odd-numbered peaks to the even-numbered peaks, this asymmetry not being visible in the normal, non-normalized autocorrelation calculation.
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen die ersten sechs Peaks der Autokorrelation der Messreihe der Drehrate um die anterior-posteriore Achse (in der Frontalebene) derselben Schrittfolge wiederum ohne (Fig. 9) und mit (Fig. 10) zeitlicher Normierung. Dabei wurden hier zur besseren optischen Sichtbarkeit die Absolutwerte der Autokorrelation verwendet, da die ungeradzahligen Peaks negativ sind, weil die Drehraten um die anterior-posteriore Achse für linke und rechte Schritte gegenläufig sind. In der Autokorrelation nach zeitlicher Normierung (Fig. 10) ist eine Asymmetrie aus der unterschiedlichen Höhe der ungeradzahligen Peaks zu den geradzahligen Peaks erkennbar, wobei diese Asymmtrie in der normalen, unnormierten Autokorrelationsrechnung ähnlich wie in Fig. 5 durch die fortschreitende Abnahme der Peakhöhe verschleiert ist und nur noch in der treppenförmigen Abnahme ihre Spuren hinterlässt.9 and 10 show the first six peaks of the autocorrelation of the measurement series of the rate of rotation about the anterior-posterior axis (in the frontal plane) of the same sequence of steps again without (FIG. 9) and with (FIG. 10) temporal normalization. Here, the absolute values of the autocorrelation were used here for better optical visibility, since the odd-numbered peaks are negative, because the rotation rates around the anterior-posterior axis for the left and right steps are in opposite directions. In the autocorrelation after time normalization (Figure 10), an asymmetry is seen from the different height of the odd-numbered peaks to the even-numbered peaks, which asymmetry is obscured in the normal, unnormalized autocorrelation calculation similar to Figure 5 by the progressive decrease in peak height and leaves its mark only in the staircase-shaped decrease.
Es wird also ein robustes Maß für Asymmtrie von Schrittparametern in Signalen von Beschleunigungs- und Drehratensensoren dadurch erhalten, dass die Schritte anhand eines bestimmten Schrittmerkmals zeitlich segmentiert werden. Dies geschieht be- vorzugt mit den im vorhergehenden Abschnitt beschriebenenThus, a robust measure of asymmetry of step parameters in signals of acceleration and yaw rate sensors is obtained by temporally segmenting the steps based on a particular step feature. This is preferably done with the ones described in the previous section
Methoden der PeakFinder-Funktion mit „Moving Triplett Analyse" und der relationalen Peakanalyse. Die nun zeitlich recht exakt definierten Schritte werden dann in zeitlicher Länge mittels Interpolation normiert, bevor eine Autokorrelation auf diesen normierten Schrittsignalen berechnet wird. Dieses Maß ist robust gegenüber kurzfristigen Variationen in der zeitlichen Schritt- länge und setzt die Höhe der ungeradzahligen Peaks der Autokorrelation aus zeitlich normierten Daten mit der Höhe der geradzahligen Peaks der Autokorrelation aus zeitlich normierten Daten in Verhältnis und variiert nur geringfügig über die ersten sechs Peaks.Methods of the PeakFinder function with "moving triplet analysis" and relational peak analysis.These steps, which are now well defined in terms of time, are then normalized in time by interpolation before autocorrelation is calculated on these normalized step signals, which is robust against short-term variations in the temporal step and correlates the height of the odd-numbered autocorrelation peaks from time-normalized data with the height of the even-numbered autocorrelation peaks from time-normalized data and varies only slightly above the first six peaks.
Zudem hat die erfindungsgemäße Methode den Vorteil, dass sie sehr viel weniger rechen- und vor allem speicherintensiv ist, da gar nicht die gesamte Autokorrelationskurve berechnet werden muss, sondern nur der Wert der Peaks selbst, deren Lage aufgrund von der zeitlichen Normierung ja vorher bekannt ist. Diese Ersparnis, im gezeigten Beispiel etwa der Faktor 70, ist bei Berechnungen in kleinen, tragbaren Geräten sehr bedeutsam, insbesondere dann, wenn die Berechnung während des Gehens zum Zwecke des unmittelbaren Biofeedbacks durchgeführt werden soll.In addition, the method according to the invention has the advantage that it is much less computationally and, above all, memory-intensive, since it is not necessary to calculate the entire autocorrelation curve, but only the value of the peaks themselves, the position of which is known in advance due to the temporal normalization , This saving, in the example shown about a factor of 70, is very important in calculations in small, portable devices, especially if the calculation is to be performed while walking for the purpose of immediate biofeedback.
Eine eventuelle zeitliche Asymmetrie beim Gehen geht in der normierten Autokorrelation zwar verloren, kann aber, da die Schrittzeitpunkte ja genau bekannt sind, aus diesen exakt Untersucht werden. Symmetrie und Regelmäßigkeit der Kurvenform (in jedem Messkanal separat) und der Schrittzeiten werden nach dieser Methode separat untersucht und erlauben damit auch eine separate und genauere Analyse.A possible temporal asymmetry during walking is indeed lost in the normalized autocorrelation, but since the step times are known exactly, it can be examined exactly from these. Symmetry and regularity of the waveform (separate in each measurement channel) and the step times are examined separately using this method and thus allow a separate and more accurate analysis.
C) Die Beurteilung der Regelmäßigkeit der Bewegung:C) The assessment of the regularity of the movement:
Autokorrelation und/oder KorrelationAutocorrelation and / or correlation
durch Berechnung und Vergleich von gangspezifischen Parametern rechts/rechts oder links/linksby calculation and comparison of gear-specific parameters right / right or left / left
durch Autokorrelation/Korrelation von aufgrund gangspezifischer Ereignisse (bsp. Kontaktzeitpunkt) zeitlich normierter Schritte, wie im vorherigen Abschnitt zur Symmetrie beschrieben. Durch die zeitliche Normierung wird bei Schritten mit zeitlicher Variati- on ein robustes Maß für Regelmäßigkeit durch die geradzahligen Peaks der Autokorrelation nach zeitlicher Normierung definiert (Figuren 4, 6, 8 und 10). Ohne diese zeitliche Normierung sind die geradzahligen Peaks der Autokorrelation sehr unein- heitlich (Figuren 3, 5, 7 und 9). Die zeitliche Regelmäßgikeit wird, wie weiter vorstehend bereits ausgeführt, separat betrachtet.by autocorrelation / correlation of step-specific events (eg contact time) of temporally normalized steps, as described in the previous section on symmetry. Due to the temporal normalization, in steps with temporal variati- is defined as a robust measure of regularity by the even-numbered autocorrelation peaks after time normalization (Figures 4, 6, 8 and 10). Without this time standardization the even-numbered peaks of the autocorrelation are very inconsistent (FIGS. 3, 5, 7 and 9). The temporal regularity is, as already explained above, considered separately.
D) Die Erkennung eines Sturzrisikos:D) The detection of a fall risk:
Symmetrie und Regelmäßigkeit der Bewegung, wie in den vorangegangenen Kapiteln zur Symmetrie und Regelmäßgikeit beschrieben.Symmetry and regularity of movement, as described in the previous chapters on symmetry and regularity.
Schwankungsbreite anterior/posterior oder lateral /medial.Variation width anterior / posterior or lateral / medial.
Ganggeschwindigkeit / EnergieverbrauchGear speed / energy consumption
Spezieller Testablauf/Testbedingungen z. B. Augen schließen, weicher Untergrund, Aufstehen-Hinsetzen, Aufstehen-Gehen-Special test procedure / test conditions z. Eyes, soft ground, getting up, getting up
HinsetzenSit down
Analyse im Frequenzbereich: Amplitude der harmonischen SchwingungenFrequency domain analysis: amplitude of harmonic oscillations
E) Die Erkennung einer ÜberlastungE) The detection of an overload
Dauer und Intensität der Bewegung, der GelenkeDuration and intensity of movement, of the joints
Rückrechnung von gemessenen Sensordaten auf andere Körperpartien / Gelenke durch inverse KinematikRecalculation of measured sensor data to other body parts / joints by inverse kinematics
F) Die Ermittlung statistischer Parameter für Ärzte und Therapeuten z. B. Strecke, Geschwindigkeit, Kalorienverbrauch... G) Die Übertragung der Daten über das InternetF) The determination of statistical parameters for physicians and therapists z. Eg distance, speed, calorie consumption ... G) The transmission of data over the Internet
H) Die Änderung von physiologischen ParameternH) The change of physiological parameters
I) Die automatische Erkennung einer Sturzsituation: Diese wird nachfolgend in einem eigenen Kapitel beschrieben:I) The automatic detection of a fall situation: This is described below in a separate chapter:
Sturzerkennungfall detection
Das vorgeschlagene Verfahren berücksichtigt mindestens eine der folgenden von den Sensoren abgeleiteten Werte: Intensität der SensorsignaleThe proposed method takes into account at least one of the following values derived from the sensors: intensity of the sensor signals
Position des mit dem Sensor / den Sensoren wirkverbunde- nen Körperteilen in Bezug zur Schwerkraft. Dazu wird dasPosition of the body parts that are connected to the sensor (s) in relation to gravity. This will be the
Tiefpassgefiltere und gemittelte Sensorsignal benutzt. Dynamik des mit den Sensoren wirkverbundenen Körpetei- len.Low-pass filtered and averaged sensor signal used. Dynamics of the body parts operatively connected to the sensors.
Die Intensität der Sensorsignale wird dazu benutzt umThe intensity of the sensor signals is used to
• einen Stoß = überschwelliger Wert • a shock = over-threshold value
• einen ungebremsten Fall = 1g des Körper-Schwerpunktes • an unbraked case = 1g of body center of gravity
• Bewegungslosigkeit = unterschwelliger Wert, keine Änderung der Signale zu erkennen. • Motionless = subliminal value, no change in the signals to detect.
Die Position zur Schwerkraft wird dazu benutz umThe position to gravity is used to
• die Kopfhaltung = Winkel zur Schwerkraft • the head posture = angle to gravity
• der Schultergürtel parallel zum Boden = Winkel zur Schwerkraft • normale Haltungen wie Stehen, Sitzen, Liegen und davon abweichende Haltungen = mehrere Sensoren an verschiedenen Körperpositionen wie z.B. Schulter, Bein, Rumpf zu erkennen. • the shoulder girdle parallel to the ground = angle to gravity • normal postures such as standing, sitting, lying and deviating postures to recognize = multiple sensors in different body positions such as shoulder, leg, trunk.
Die Dynamik der Sensorsignale werden dazu benutzt um Bewegungen wie Gehen, Laufen = Vergleich Standphase/ Schwungphase BeinThe dynamics of the sensor signals are used to Movements like walking, running = comparison stance phase / swing phase leg
Kriechen = langsame Geschwindigkeit im Liegen, in Bodennähe • Positionsänderungen wie Aufstehen = Integration oderCrawl = slow speed while lying, near the ground • Position changes such as getting up = integration or
Summation der Beschleunigung zu Geschwindigkeit und zur zurückgelegten Strecke die Fallhöhe = Integration oder Summation der Beschleunigung zu Geschwindigkeit, zurückgelegte Strecke zu erken- nen.Summation of the acceleration to speed and the distance covered the fall height = integration or summation of the acceleration to speed, distance covered.
Mit dem Luftdrucksensor wird ein Aufenthalt in Bodennähe erkannt.The air pressure sensor detects a stay near the ground.
Zur Sturzerkennung wird entweder nur die Intensität (Stoß, un- gebremster Fall, Bewegungslosigkeit), nur die Position, nur dieFall detection is either only the intensity (impact, unbraked case, immobility), only the position, only the
Dynamik oder eine Kombination aus den genannten Faktoren eingesetzt.Dynamics or a combination of the mentioned factors used.
In einer Anwendung wird eine zeitnahe Kombination von Intensi- tätswerten mit der Kopfhaltung benutzt. Ein Sturz ist dann gegeben, wenn entweder ein Stoß, ein ungebremster Fall oder eine große Höhendifferenz eines Körperteiles mit einer nicht aufrechten Kopfhaltung zeitnah zusammentrifft. In einer anderen Anwendung wird ein Ereignis dann als Sturz gewertet, wenn ent- weder ein Stoß, ein ungebremster Fall oder eine große Höhendifferenz eines Körperteiles mit der nicht parallelen Lage des Schultergurtes zum Boden zeitnah zusammentrifft.In one application, a timely combination of head posture intensity values is used. A fall is given when either a shock, an unbraked fall or a large height difference of a body part with a not upright head posture coincides in a timely manner. In another application, an event is considered a fall when either a shock, an unbraked fall or a large height difference of a body part coincides with the non-parallel position of the shoulder strap to the ground in a timely manner.
In einer Anwendung wird eine zeitnahe Kombination von Intensi- tätswerten mit den Positionswerten .nicht sitzen1, .nicht liegen1 und .nicht stehen1 benutzt. Ein Sturz ist dann gegeben, wenn entweder ein Stoß, ein ungebremster Fall oder eine große Höhendifferenz eines Körperteiles mit keiner der beschriebenen Haltungen übereinstimmt oder wenn eine ungewöhnliche HaI- tung detektiert wird. In einer Anwendung wird ein Sturzereignis dadurch detektiert, dass das Verhalten .Kriechen' oder mindestens ein Ereignis .Aufstehversuch1 detektiert wird.In an application, a timely combination of intensity values with the position values "do not sit 1" , "do not lie 1" and "do not stand 1" are used. A fall is given when either a shock, an unbraked fall or a large height difference of a body part does not coincide with any of the described postures or if an unusual posture is detected. In one application, a fall event is detected by detecting the 'crawl' behavior or at least one pending attempt 1 event.
In einer anderen Anwendung wird ein bodennaher Aufenthaltsort, z. B. vermittelt durch den Luftdrucksensor, der eine bestimmte Zeitdauer überschreitet, zum Erkennen ausgenutzt.In another application, a near-ground location, z. B. mediated by the air pressure sensor, which exceeds a certain period of time, exploited to recognize.
Bei einer Anwendung kann ein Alarmsignal drahtlos abgegeben werden.In one application, an alarm signal can be issued wirelessly.
In einer Anwendung kann ein gestufter Alarm mit verschiedener Wahrscheinlichkeit abgegeben werden.In one application, a tiered alarm may be issued with varying probability.
Biofeedbackverfahren für die Sturzvermeidung: ist voll in Orthese integriert ist am Körper angebrachtBiofeedback method for fall prevention: is fully integrated in orthosis is attached to the body
■ über externes Gerät z. B. PC ■ via external device eg. Eg PC
Kopplung mit Sensorteil über draht oder drahtlos • Handy oder PDA als AusgabegerätCoupling with sensor part via wire or wireless • Mobile phone or PDA as output device
• gestuftes Verfahren, leicht, mittel, .Strafreiz' ist adaptiv, stellt verschiedene Empfindlichkeiten selbständig ein • graded method, easy, medium, "free-wheeling" is adaptive, sets different sensitivities independently
■ ist an einem anderen Wirkort, z. B. Einlegesohle, Kappe, Handschuh, Schulter, Socken ■ is at another site of action, eg. B. insole, toe, glove, shoulder, socks
• als Einzelelement oder Matrize • as a single element or matrix
Das Biofeedback-Signal kann als Vibration gegeben werden, z. B. mit einstellbarer AmplitudeThe biofeedback signal can be given as vibration, e.g. B. with adjustable amplitude
Das Biofeedback-Signal kann taktil gegeben werden, z. B. mit pneumatischer oder hydraulischer Steuerung. Die Energie für Aktivierung kann aus Körperbewegung selbst gewonnen werden (z. B. kann ein Gummiball im Schuh vorgesehen sein, wobei die Gelenkbewegung eine pneumatische oder hydraulische Pumpe betätigt. Oder es kann ein elektrischer Generator vorgesehen sein). Der taktile reiz kann dadurch erzeugt werden, dass eine Klammer mehr oder weniger zu- drückt, oder ein Dorn mehr oder weniger ausfährt, oder eine Schutzschicht fährt mehr oder weniger zurück und gibt ein taktiles Element frei (z. B. eine Matrize mit Abdeckung). Das Biofeedback-Signal kann optisch gegeben werden, z. B. 5 durch ein in einer Brille angeordnetes Leuchtelement wie z.The biofeedback signal may be tactile, e.g. B. with pneumatic or hydraulic control. The energy for activation may be gained from body movement itself (eg, a rubber ball may be provided in the shoe, the joint movement actuating a pneumatic or hydraulic pump, or an electric generator may be provided). The tactile stimulus can be generated by using a parenthesis more or less pushes or a mandrel extends more or less, or a protective layer moves more or less back and releases a tactile element (eg a matrix with cover). The biofeedback signal can be given optically, e.g. B. 5 by a arranged in a pair of glasses lighting element such.
B. eine oder mehrere, gegebenenfalls unterschiedlich farbige LEDs. Ein LCD Display kann in die Brille eingespiegelt werden, durch welches der Mensch durchschauen kann. Ein o- der mehrere Laserpointer projizieren mehr oder weniger gro-B. one or more, possibly different colored LEDs. An LCD display can be mirrored into the glasses through which the person can see through. One or more laser pointers project more or less
10 ße Punkte auf den Fußboden, oder auf ander Flächen wie z.10 ße points on the floor, or on other surfaces such.
B. eine Wandfläche.B. a wall surface.
Das Biofeedback-Signal kann auditiv gegeben werden, z. B. können Töne über Bluetooth an einen Empfänger im Ohr übermittelt werden, z. B. an ein herkömmliches Hörgerät.The biofeedback signal can be given auditory, e.g. B. tones can be transmitted via Bluetooth to a receiver in the ear, z. B. to a conventional hearing aid.
15 DieTöne können hinsichtlich Intensität, Frequenz oder Spektrum verändert werden, um unterschiedliche Signale zu ü- bermitteln. Es können Sprachanweisungen in Klartext gegeben werden Das Biofeedback-Signal kann elektrisch gegeben werden, z.15 The tones can be changed in intensity, frequency or spectrum to transmit different signals. Voice instructions can be given in plain text. The biofeedback signal can be given electrically, e.g.
20 B. kann ein Reizstrom über eine oder mehrere Elektroden abgegeben werden. Elektrodenanbringung und Material können sichnach den Erfordernissen richten. EMG. For example, a stimulus current may be delivered via one or more electrodes. Electrode attachment and material may be as required. EMG.
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Families Citing this family (13)
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| DE102012202990A1 (en) * | 2012-02-28 | 2013-08-29 | Sportmed Ag | Apparatus and method for measuring and detecting body part and limb mobilities |
| DE102013008066A1 (en) * | 2013-05-10 | 2014-11-13 | Volkswagen Aktiengesellschaft | aerator |
| DE102014204969A1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | Daimler Ag | Process for monitoring production processes and associated monitoring device |
| DE102014104698B4 (en) * | 2014-04-02 | 2015-12-10 | Ryszard Bukszynski | Device for measuring the impact force of a foot while walking |
| DE102015100642A1 (en) * | 2015-01-19 | 2016-07-21 | Hans-Christian Fuchs | Sensor arrangement, garment with at least one sensor arrangement and method for measuring, processing and passing on movement data |
| DE102015010986A1 (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | Thomas Dinter | Method for determining training parameters |
| DE102016102083A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Benjamin BRUDER | Method for acquiring biomechanical and biometric data and device therefor |
| DE102017125189B4 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-23 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | System for supporting a person's movement exercise with an object, method and computer program product |
| DE102023207752A1 (en) * | 2023-08-11 | 2025-02-13 | Adidas Ag | Method and system for assisting a user during a sporting activity |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19637383A1 (en) * | 1996-09-13 | 1998-04-02 | Siemens Ag | Data collection and evaluation apparatus for single elderly person |
| DE19653773C1 (en) * | 1996-12-21 | 1998-07-02 | Ggt Ges Fuer Gerontotechnik Mb | Method and arrangement for recording fall situations of people at risk of health |
| DE20001383U1 (en) * | 2000-01-27 | 2000-09-28 | Schulte, Herbert,Wübbo, 51515 Kürten | Integral vital data acquisition system |
| US6834436B2 (en) * | 2001-02-23 | 2004-12-28 | Microstrain, Inc. | Posture and body movement measuring system |
| DE10247152B4 (en) * | 2002-10-09 | 2009-05-20 | Siemens Ag | Remote activity controller for individuals |
| WO2005002436A1 (en) * | 2003-07-01 | 2005-01-13 | Queensland University Of Technology | Motion monitoring and analysis system |
| DE102005004443A1 (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Actimon Gmbh & Co. Kg | System for the acquisition, analysis, transmission and feedback of the pulse and activity of a living organism for the acquisition of physiological parameters of a person |
| WO2007034476A2 (en) * | 2005-09-19 | 2007-03-29 | Biolert Ltd | A device and method for detecting an epileptic event |
| DE202005015889U1 (en) * | 2005-10-07 | 2006-01-05 | Debus, Dirk | Human body part posture and movement monitoring device, has sensor attached directly or indirectly at monitoring part of body, where actual measured value of sensor is stored as threshold value of sensor in memory unit by actuator operation |
| DE102007028686A1 (en) * | 2007-06-21 | 2009-01-02 | Aipermon Gmbh & Co. Kg | Activity monitor, to give a patient's activity profile, has a movement sensor linked to a data processor with a feedback to the patient |
| DE102007038392B8 (en) * | 2007-07-11 | 2015-08-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Apparatus and method for predicting a loss of control of a muscle |
| JP4871411B2 (en) * | 2007-07-26 | 2012-02-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Automatic sensor position recognition system and method |
-
2009
- 2009-04-01 DE DE102009003718A patent/DE102009003718A1/en not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-03-30 WO PCT/DE2010/000368 patent/WO2010112007A2/en not_active Ceased
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ERIC FIMBEL ET AL.: "Ivent 1- dentification in Movement Recordings by Means of Qualitative Patterns", NEUROINFORMATICS, vol. 1, 2003, pages 239 - 257 |
| MOE-NILSSEN; HELBOSTAD: "Estimation of gait cycle characteristics by trunk accelerometry", JOURNAL OF BIOMECHANICS, vol. 37, 2004, pages 121 - 126, XP004895603, DOI: doi:10.1016/S0021-9290(03)00233-1 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2010112007A3 (en) | 2010-11-25 |
| DE102009003718A1 (en) | 2010-10-07 |
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