DE102014008939A1 - Method and device for determining the movement of a person - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Ermittlung einer Fortbewegung einer Person (30) mittels einer Teststrecke (21) mit einem Teststreckenanfang (22) und einem Teststreckenende (23) ergibt sich eine relativ einfach, unkompliziert und kostengünstig Durchführbarkeit, ohne dass der ständige Einsatz von teurem Servicepersonal erforderlich ist, durch folgende Verfahrenschritte: – Erfassen einer mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit der Person (30) innerhalb der Teststrecke (21); – Erfassen von Schritten der Person (30) innerhalb der Teststrecke (21); und – Bestimmen einer mittleren Schrittlänge der Person (30) aus der mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit und aus der erfassten Anzahl von Schritten innerhalb der Teststrecke (21). Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung (1).In a method for determining a movement of a person (30) by means of a test track (21) with a test track beginning (22) and a test track end (23) results in a relatively simple, straightforward and cost feasibility, without the constant use of expensive service personnel required by the following method steps: detecting a mean speed of movement of the person (30) within the test track (21); - detecting steps of the person (30) within the test track (21); and determining an average stride length of the person (30) from the average travel speed and from the detected number of steps within the test route (21). Furthermore, the present invention relates to a corresponding device (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Fortbewegung einer Person bzw. eines Probanden entlang einer Test- bzw. Messstrecke.The invention relates to a method and a device for determining a locomotion of a person or a subject along a test or measurement path.
Der Messung der Fortbewegung kommt eine zunehmend wichtigere Rolle zu bei klinischen Studien und epidemiologischen Untersuchungen sowohl zu chronisch degenerativen Erkrankungen, wie beispielsweise der multiplen Sklerose oder Parkinson, als auch generell zur klinischen bzw. ärztlichen Beobachtung von Personen. Unter „Fortbewegung” wird dabei die Qualität der Fortbewegung in einer oder mehrerer Gangarten, wie z. B. Gehen oder Laufen, verstanden. Beispielsweise beim Gehen sind wichtige quantitative Parameter zu Charakterisierung dieser Qualität die (mittlere) Gehgeschwindigkeit und die (mittlere) Schrittlänge. Durch eine Reihe von Untersuchungen ist belegt, dass eine Abnahme der Gehgeschwindigkeit bei älteren Menschen ein Indiz für die Wahrscheinlichkeit von zu erwartenden Stürzen und sogar der Mortalität darstellt.The measurement of locomotion is playing an increasingly important role in clinical trials and epidemiological studies of both chronic degenerative diseases, such as multiple sclerosis or Parkinson's disease, as well as general clinical or medical observation of individuals. By "locomotion" is thereby the quality of locomotion in one or more gaits, such. As walking or running, understood. For example, when walking, important quantitative parameters for characterizing this quality are the (average) walking speed and the (average) stride length. A number of studies have shown that a decrease in walking speed in the elderly is an indication of the likelihood of expected falls and even mortality.
Die Gehgeschwindigkeit wird üblicherweise im klinischen Umfeld mittels einer Stoppuhr und einer abgemessenen Strecke bestimmt oder unter Zuhilfenahme zweier Lichtschranken oder noch aufwendigerer Verfahren mittels 3D-Tracking oder Kraftmessplatten in professionellen Lauflabors.The walking speed is usually determined in the clinical environment by means of a stopwatch and a measured distance or with the aid of two light barriers or even more elaborate methods by means of 3D tracking or force plates in professional running laboratories.
Aus der
Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist jedoch, dass diese Vorrichtung aufgrund der technisch aufwendigen Herstellung relativ teuer ist und die Vorrichtung umständlich zu handhaben ist, da ein Prozessrechner zur Erfassung der von der Vielzahl der Sensorelemente gelieferten großen Datenmengen erforderlich ist und systembedingt neben der Vorrichtung zu installieren ist. Zudem ist zur Bedienung des Prozessrechners und wegen der zwangsläufig erforderlichen Verkabelung der Vielzahl der Sensorelemente mit dem Prozessrechner die Anwesenheit von geschultem Personal bei der Durchführung des Messverfahrens notwendig.A disadvantage of this prior art, however, is that this device is relatively expensive due to the technically complex production and the device is cumbersome to handle, since a process computer for detecting the large amount of data supplied by the plurality of sensor elements is required and systemic addition to the device install. In addition, for the operation of the process computer and because of the necessarily required wiring of the plurality of sensor elements with the process computer, the presence of trained personnel in the implementation of the measurement method is necessary.
Die
Schließlich ist aus der
Der Stand der Technik weist insbesondere folgende Nachteile auf. Messungen der Gehgeschwindigkeit hängen von einer Vielzahl von Faktoren ab, insbesondere von der Gesamtlänge der gelaufenen Strecke (relativer Fehler wird geringer bei größere Strecke, aber Ermüdungserscheinungen können das Ergebnis beeinflussen, lange Strecken sind außerdem oft nicht praktikabel), der Anfangsphase (Beschleunigung aus dem Stand vs. Beginn der Messung nach Anlaufphase), der Präzision der Zeitmessung (Interrater-Variabilität). Unterschiedliche Zwischenergebnisse werden oft manuell notiert, so dass die Messprozedur und das nachfolgende Datenmanagement zeitaufwendig ist und die Gefahr von Übertragungsfehlern birgt.The prior art has the following disadvantages in particular. Walking speed measurements depend on a variety of factors, in particular the total length of the track (relative error becomes smaller with longer distance, but fatigue can affect the result, long distances are often impractical), the initial phase (acceleration) vs. start of measurement after start-up phase), the precision of the time measurement (interrater variability). Different intermediate results are often noted down manually, so that the measurement procedure and the subsequent data management is time-consuming and carries the risk of transmission errors.
Es besteht daher ein Bedarf an einer einfach handhabbaren, auf kurzen Distanzen durchführbaren, standardisierten bzw. objektiven, validen, automatischen Messung der Gehgeschwindigkeit, deren Ergebnis elektronisch gespeichert und übertragen werden kann, und zwar sowohl für den Einsatz in der Klinik als auch z. B. zu Hause oder in einem Altenheim.There is therefore a need for an easily manageable, short-distance feasible, standardized or objective, valid, automatic measurement of the walking speed, the result of which can be electronically stored and transmitted, both for use in the clinic and, for example, in the field. At home or in a nursing home.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Fortbewegung einer Person anzugeben bzw. zu schaffen, mit welchen die Ermittlung der Fortbewegung der Person relativ einfach, unkompliziert und kostengünstig durchführbar ist.The invention is therefore based on the object of specifying or to provide a method and a device for determining the locomotion of a person, with which the determination of the locomotion of the person is relatively simple, straightforward and inexpensive feasible.
Die Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht dadurch gelöst, dass die Fortbewegung einer Person mittels einer Teststrecke mit einem Teststreckenanfang und einem Teststreckenende durch folgende Verfahrensschritte ermittelt wird:
- – Erfassen einer mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit der Person innerhalb der Teststrecke;
- – Erfassen von Schritten der Person innerhalb der Teststrecke; und
- – Bestimmen einer mittleren Schrittlänge der Person aus der mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit und aus der erfassten Anzahl von Schritten innerhalb der Teststrecke.
- - Detecting a mean speed of movement of the person within the test track;
- - detecting steps of the person within the test track; and
- Determining an average step length of the person from the average travel speed and from the detected number of steps within the test track.
Die mittlere Fortbewegungsgeschwindigkeit, oder im bevorzugten Fall des Gehens die mittlere Gehgeschwindigkeit, ist ein geeigneter Parameter für die Beurteilung der Qualität einer Fortbewegung einer Testperson. Erfindungsgemäß wird die mittlere Fortbewegungsgeschwindigkeit auch zur Bestimmung der mittleren Schrittlänge verwendet, so dass mit einem einfachen Aufbau zwei relevante Parameter für die Fortbewegung bestimmt werden können. Es wird demnach ein Verfahren vorgeschlagen, das eine objektive Messung und Auswertung der Fortbewegung einer Person ermöglicht. Hierbei ist der ständige Einsatz von teurem Servicepersonal nicht erforderlich. Die Erfassung der Fortbewegungsgeschwindigkeit kann auch automatisiert erfolgen.The average rate of travel, or in the preferred case of walking, the average walking speed, is a suitable parameter for assessing the quality of a patient's locomotion. According to the invention, the mean travel speed is also used to determine the mean stride length, so that two relevant parameters for locomotion can be determined with a simple structure. It is therefore proposed a method that allows an objective measurement and evaluation of the locomotion of a person. Here, the constant use of expensive service personnel is not required. The detection of the speed of movement can also be automated.
Bevorzugterweise bleibt die Länge eines ersten Teilschritts der Person in die Teststrecke hinein und die Länge eines letzten Teilschritts der Person aus der Teststrecke heraus bei dem Ermitteln der mittleren Schrittlänge unberücksichtigt. Hierdurch wird die Messung der mittleren Schrittlänge wesentlich genauer, da nur die „echten” oder vollständigen Schritte für deren Bestimmung verwendet werden. Ebenfalls wird eine Beschleunigung des Beins durch das anfängliche Eintreten in die Teststrecke sowie eine Verlangsamung durch das Verlassen der Teststrecke aus den Messdaten herausgehalten. Die Länge der Teststrecke sollte zwar aus Gründen der Messgenauigkeit relativ groß (im Verhältnis zu der mittleren Schrittlänge) sein, dies ist aber platzaufwendig. Jedoch, wenn die Länge der Teststrecke deshalb relativ klein ist, erhöht sich hierdurch die Genauigkeit der Bestimmung der mittleren Schrittlänge deutlich.Preferably, the length of a first part of the person step into the test track and the length of a last step of the person from the test track out in the determination of the average step length is disregarded. This makes the measurement of mean stride length much more accurate because only the "real" or complete steps are used to determine it. Also, an acceleration of the leg by the initial entry into the test track and a slowdown by leaving the test track is kept out of the measured data. Although the length of the test track should be relatively large (in relation to the average stride length) for reasons of measurement accuracy, this is space-consuming. However, if the length of the test track is therefore relatively small, the accuracy of determining the average stride length increases significantly.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses ferner ein Erfassen einer Startzeit tstart auf, wenn die Person den Teststreckenanfang passiert und ein Erfassen einer Stoppzeit tstopp auf, wenn die Person das Teststreckenende passiert. Hierbei erfolgt das Erfassen der mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit v der Person innerhalb der Teststrecke durch Berechnung aus der Startzeit, der Stoppzeit und der Länge d der Teststrecke. Die Berechnung erfolgt dabei einfach durch die Formel v = (tstopp – tstart)/d. Deshalb reicht es grundsätzlich für die Berechnung der mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit auch aus, wenn lediglich die Differenz zwischen Start- und Stoppzeit erfasst wird. Zur Erkennung des zeitlichen Messintervalls ist jedoch die einzelne Erkennung der Start- und der Stoppzeit vorteilhaft, da auf diese Weise nur Schritte innerhalb der Teststrecke für die Bestimmung der mittleren Schrittlänge ausgewählt werden können.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, this further comprises detecting a start time t start when the person passes the test track beginning and detecting a stop time t stop when the person passes the test track end. In this case, the average speed of travel v of the person within the test track is detected by calculation from the start time, the stop time and the length d of the test track. The calculation is done simply by the formula v = (t stop - start ) / d. Therefore, it is basically sufficient for the calculation of the average speed of movement, if only the difference between start and stop time is detected. For the detection of the temporal measuring interval, however, the individual recognition of the start and the stop time is advantageous, since in this way only steps within the test track can be selected for the determination of the average step length.
Gemäß einer konstruktiv bevorzugten Variante der Erfindung werden die Schritte durch wenigstens einen an der Person angebrachten Beschleunigungssensor erfasst. Dabei ist bevorzugt, dass zur Erfassung der Schritte durch den wenigstens einen Beschleunigungssensor ein Auftreten der Person auf der Teststrecke detektiert wird. Zur Erkennung von N Schritten wird daher (N + 1) mal ein Auftreten der Person erfasst. Vorteilhafterweise werden drei Beschleunigungssensoren für alle drei Raumrichtungen verwendet, wobei die vertikale Beschleunigung am wichtigsten für die Erkennung eines Auftretens und damit eines Schritts ist. Diese überschreitet einen Schwellenwert, wenn ein Schritt detektiert wird. Die Erfassung der Beschleunigung in die weiteren beiden Raumrichtungen hat den Vorteil einer noch genaueren Schritterkennung, z. B. in einem Fall, wenn die Beschleunigungssensoren nicht exakt ausgerichtet, d. h. deren Anordnung verkippt oder geneigt sind.According to a structurally preferred variant of the invention, the steps are detected by at least one acceleration sensor attached to the person. It is preferred that an occurrence of the person on the test track is detected by the at least one acceleration sensor for detecting the steps. To detect N steps, therefore, an occurrence of the person is detected (N + 1) times. Advantageously, three acceleration sensors are used for all three spatial directions, the vertical acceleration being most important for the detection of an occurrence and thus of a step. This exceeds a threshold when a step is detected. The detection of the acceleration in the other two spatial directions has the advantage of even more accurate step detection, z. In a case where the acceleration sensors are not exactly aligned, d. H. whose arrangement is tilted or inclined.
Vorteilhafterweise werden bei dem Erfassen von Schritten der Person innerhalb der Teststrecke die entsprechenden Zeitpunkte der Schritte miterfasst. Grundsätzlich reicht es für die vorliegende Erfindung, wenn nur der Zeitpunkt des ersten und letzten Auftretens erfasst wird, da nur mit diesen Werten zusammen mit der erfassten Anzahl von N + 1 Auftritten, d. h. N Schritten, ein Mittelwert für die Schrittlänge ermittelt werden kann. Nicht nur um den ersten und letzten Schritt innerhalb der Teststrecke zu bestimmen ist die Erfassung aller Zeitpunkte bevorzugt, sondern auch um ggf. adaptiv Korrekturen an dem eine Schritterkennung auslösenden Schwellenwert für die Beschleunigung(en) vorzunehmen.Advantageously, when detecting steps of the person within the test track, the corresponding times of the steps are also recorded. Basically, it is sufficient for the present invention, if only the time of the first and last occurrence is detected, since only with these values together with the detected number of N + 1 appearances, i. H. N steps, an average for the stride length can be determined. Not only to determine the first and last step within the test track, the detection of all times is preferred, but also to adaptively make corrections to the threshold for the acceleration (s) triggering a step detection, if necessary.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein Schritt nur dann als solcher erfasst, wenn nach dem unmittelbar vorgehend erfassten Schritt eine vorgegebene Zeitperiode vergangen ist. Bei ersten Tests hat sich herausgestellt, dass bei einem einzigen Auftreten ein Beschleunigungswert mehrfach einen entsprechenden Schwellenwert übersteigt, so dass ein Auftreten leicht mehrfach gezählt werden kann, was dann die Bestimmung der Schrittlänge deutlich verfälscht. Deshalb wird bevorzugt ein darauffolgendes Auftreten nur nach einer voreingestellten Zeitspanne von vorzugsweise einigen hundert Millisekunden (z. B. ungefähr 330 ms) erkannt wird.According to an advantageous development of the invention, a step is detected as such only if a predetermined time period has passed after the immediately preceding detected step. In the first tests it has been found that in a single occurrence, an acceleration value exceeds a corresponding threshold several times, so that an occurrence can easily be counted several times, which then significantly distorts the determination of the step length. Therefore, it is preferable to detect a subsequent occurrence only after a preset period of preferably a few hundred milliseconds (for example, about 330 ms).
Vorzugsweise wird die mittlere Schrittlänge aus der mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit und der Länge der Strecke zwischen dem ersten und letzten innerhalb der Testtrecke erfassten Auftreten der Person bestimmt. Die verwendete Strecke für die Berechnung der mittleren Schrittlänge ist daher nur ein Teilbereich der gesamten Teststrecke, von der ein Anfangs- und Endbereich zwar für die Messung der mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit, nicht aber für die Bestimmung der mittleren Schrittlänge verwendet wird.Preferably, the average stride length is determined from the mean travel speed and the length of the route between the first and last occurrences of the person detected within the test route. The route used for the Calculation of the mean stride length is therefore only a partial area of the entire test track, of which a start and end area is indeed used for the measurement of the average speed of movement, but not for the determination of the average stride length.
Schließlich ist bevorzugt, dass die mittlere Schrittlänge s nach folgender Formel ermittelt wird:
Ferner wird die Aufgabe wird in vorrichtungstechnischer Hinsicht dadurch gelöst, dass zur Ermittlung einer Fortbewegung einer Person mittels einer Teststrecke mit einem Teststreckenanfang und einem Teststreckenende, die Vorrichtung folgendes aufweist:
- – Mittel zum Erfassen einer mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit der Person innerhalb der Teststrecke;
- – Mittel zum Erfassen von Schritten der Person innerhalb der Teststrecke; und
- – Mittel zum Bestimmen einer mittleren Schrittlänge der Person aus der mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit und aus der erfassten Anzahl von Schritten innerhalb der Teststrecke.
- - means for detecting an average speed of movement of the person within the test track;
- - means for detecting steps of the person within the test track; and
- - means for determining an average step length of the person from the mean travel speed and the detected number of steps within the test track.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einem Ausführungsbeispiel als Messgürtel ausgeführt werden, der von einer Person getragen wird während diese sich in der Testrecke bewegt. Hierbei kann der Messgürtel alle notwendigen Mittel aufweisen, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Auch ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung Teil eines Messsystems ist, beispielsweise Teil eines Ganglabors, das eine Teststrecke aufweist, in der die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Messung und/oder Auswertung durchführt.In one embodiment, the device according to the invention can be embodied as a measuring belt, which is carried by a person while he is moving in the test track. In this case, the measuring belt can have all the necessary means to carry out the method according to the invention. It is also possible for the device according to the invention to be part of a measuring system, for example part of a gear laboratory, which has a test section in which the device according to the invention performs a measurement and / or evaluation.
Messung und Auswertung können auch auf unterschiedlichen Vorrichtungen vorgenommen werden, beispielsweise einem Messgerät zur Erfassung von Schritten, Zählen von Schritten und Aufnahme von dazugehörigen Zeiten. Diese Messwerte können beispielsweise über eine drahtgebundene Verbindung oder eine Funkverbindung an ein weiteres Gerät, wie beispielsweise einem mobilen Endgerät, übertragen werden, an dem die empfangenen Daten ausgewertet werden. Hierzu kann beispielsweise auf dem mobilen Endgerät eine Applikation installiert sein, die automatisch nach dem Empfang der Messdaten eine Auswertung als Messergebnis bereitstellt. Das Messergebnis, d. h. die ermittelte Fortbewegung einer Person, kann beispielsweise kategorisiert werden, beispielsweise anhand einer Auswertungsskala. Dieses Ergebnis kann dann anhand einer Zahl innerhalb einer Skala oder graphisch auf dem mobilen Endgerät dargestellt werden. Ferner kann mit Hilfe der Applikation auf dem Endgerät ein weiteres Gerät mit den Messdaten und/oder mit dem Messergebnis versorgt werden, beispielsweise ein medizinisches Gerät, das die Daten zentral an einen Datenspeicher weiterleitet oder das die Daten lokal weiterverarbeitet, um diese beispielsweise in einer Patientendatei mit weiteren Angaben zur Testperson zu speichern. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel so ausgestaltet werden, dass von der Vorrichtung erfasste Beschleunigungsrohdaten, die beispielsweise lediglich einen Zeitstempel erhalten können, von der Vorrichtung direkt oder indirekt über ein weiteres Gerät an einen zentralen Server übermittelt werden, der dann weitere Messergebnisse auswertet.Measurement and evaluation can also be performed on different devices, such as a meter for detecting steps, counting steps and recording associated times. These measured values can be transmitted, for example, via a wired connection or a radio connection to another device, such as a mobile terminal, on which the received data are evaluated. For this purpose, for example, an application can be installed on the mobile terminal, which automatically provides an evaluation as a measurement result after receiving the measurement data. The measurement result, d. H. the determined locomotion of a person, for example, can be categorized, for example on the basis of an evaluation scale. This result can then be represented by a number within a scale or graphically on the mobile terminal. Furthermore, with the aid of the application on the terminal, a further device can be supplied with the measurement data and / or with the measurement result, for example a medical device which forwards the data centrally to a data store or which processes the data locally, for example in a patient file to save with further information about the subject. Furthermore, according to one exemplary embodiment, the device according to the invention can be configured such that raw acceleration data acquired by the device, which for example can only receive a time stamp, are transmitted by the device directly or indirectly via a further device to a central server, which then evaluates further measurement results.
Zur Personalisierung der Messdaten kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen werden, dass die Vorrichtung eine Identifikation aufweist bzw. bereitstellt, die zusammen mit den Messdaten gespeichert werden. Eine solche Identifikation kann beispielsweise eine Identifikationsnummer der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein oder eine von der Testperson hinzugefügte Angabe, wie ein Name oder eine Nummer.In order to personalize the measurement data, it can be provided according to an exemplary embodiment of the device according to the invention that the device has or provides an identification which is stored together with the measurement data. Such an identification may be, for example, an identification number of the device according to the invention or an indication added by the test person, such as a name or a number.
Auch kann die Identifikation von einer Applikation des mobilen Endgerätes zur Verfügung gestellt werden.Also, the identification of an application of the mobile terminal can be provided.
Die Messung kann halbautomatisch durchgeführt werden, indem eine Testperson, die die erfindungsgemäße Vorrichtung bei sich trägt, beispielsweise als Messgürtel, einen Startknopf drückt, sobald der Beginn der Teststrecke passiert wird. Ferner kann ebenso ein Stoppknopf an der Vorrichtung gedrückt werden, sobald ein Ende der Teststrecke passiert wird. Zwischen dem Startsignal des Startknopfes und des Stoppsignals des Stoppknopfes, die auch identisch als ein Knopf ausgeführt sein können, läuft dann automatisiert eine Messung ab. Bei diesem einfachen Ausführungsbeispiel kann der Teststreckenanfang und das Teststreckenende beispielsweise einfache eine Markierung (z. B. auf dem Fußboden) sein. Diese Ausführungsform kann weiterhin verbessert werden, indem eine vollautomatische Messung bereitgestellt wird. Hierbei wird das Start- und Stoppsignal der Messung am Teststreckenanfang bzw. am Teststreckenende automatisch generiert, ohne dass ein manuelles Bedienen erforderlich ist.The measurement can be carried out semiautomatically by pressing a test person who carries the device according to the invention, for example as a measuring belt, a start button as soon as the beginning of the test track is passed. Furthermore, a stop button on the device can be pressed as soon as an end of the test track is passed. Between the start signal of the start button and the stop signal of the stop button, which can also be performed identically as a button, then runs automatically from a measurement. For example, in this simple embodiment, the test track start and the test track end may be a simple mark (eg, on the floor). This embodiment can be further improved by a fully automatic measurement provided. In this case, the start and stop signal of the measurement is automatically generated at the beginning of the test route or at the end of the test track, without the need for manual operation.
Zum Erkennen der Teststrecke, insbesondere des Teststreckenanfangs und des Teststreckenendes, kann gemäß eines Ausführungsbeispiels die erfindungsgemäße Vorrichtung selbständig eine Messung vornehmen, zum Beispiel unter Verwendung einer RFID-Technologie (RFID = Radio Frequency Identification, d. h. Hochfrequenz-Identifikation). Hierbei kann die Teststrecke an ihrem Anfang und ihrem Ende jeweils mit einem aktiven, d. h. mit einer Energiequelle versehenen, RFID-Chip ausgestattet werden. Ein mit dem RFID-Chip korrespondierender Transponder, der als passives Bauelement ausgebildet ist und keine Energieversorgung benötigt, kann anhand einer gemessenen Feldstärke bzw. anhand einer induzierten Spannung in einer Spule des Transponders den Ort des RFID-Chips erkennen und daraus den Teststreckenanfang und das Teststreckenende ermitteln. Eine weitere Alternative zur Definition der Teststrecke kann mit Lichtschranken geschehen, wobei jeweils eine Lichtschranke am Teststreckenanfang und eine Lichtschranke am Teststreckenende installiert sein kann. Beim Passieren der Lichtschranken kann jeweils ein Signal, insbesondere ein Triggersignal, bereitgestellt werden, um die Messung zur Ermittlung der Fortbewegung einer Person zu starten bzw. zu stoppen. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen werden, dass die Lichtschranken in jeweils zwei Barkenpaaren installiert sind, wobei jeweils zwei Barken am Teststreckenanfang und zwei Barken am Teststreckenende aufgestellt werden können, die somit als Begrenzungselemente dienen zur Definition des Teststreckenanfangs und des Teststreckenendes durch optische Einrichtungen zur Bereitstellung der beiden Lichtschranken. Hierbei können die Barken ein mobiles Messlabor bilden, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung innerhalb des mobilen Messlabors zur Anwendung kommt. Hierbei können die aufgestellten Barken Teil einer Messauswertungseinrichtung sein und eine mobile Messvorrichtung Teil einer Messwerterfassung. So kann in einem Ausführungsbeispiel ein Messgürtel mit Hilfe von mindestens einem Beschleunigungssensor Beschleunigungsmessdaten sammeln und über eine Funkverbindung einer Messwertauswertung in einer oder mehreren Barken zusenden. Hierbei kann in der Barke selbst eine Auswerteeinheit installiert sein. Ferner ist es auch möglich, dass die Auswertung der Messdaten geschieht indem ein mobiles Endgerät in der Barke gelagert wird, das die Funkverbindung für die Barke bereitstellt und Messwerte mit Hilfe einer installierten Applikation auswertet, die dann ggf. weitergeleitet werden, beispielsweise an eine zentrale Datenbank innerhalb des Krankenhauses oder dem Internet.For recognizing the test track, in particular the test track beginning and the test track end, according to one embodiment, the device according to the invention can autonomously perform a measurement, for example using an RFID technology (RFID = Radio Frequency Identification, ie high-frequency identification). Here, the test track at their beginning and their end each with an active, d. H. equipped with an energy source, RFID chip are equipped. A transponder corresponding to the RFID chip, which is designed as a passive component and does not require a power supply, can detect the location of the RFID chip on the basis of a measured field strength or on the basis of an induced voltage in a coil of the transponder and from this the test route beginning and the test route end determine. Another alternative to defining the test track can be done with light barriers, in each case a light barrier at the beginning of the test track and a light barrier can be installed at the test track end. When passing the light barriers, in each case a signal, in particular a trigger signal, can be provided in order to start or stop the measurement for determining the locomotion of a person. In this case, it can be provided, for example, that the light barriers are installed in two pairs of barks, with two barks at the beginning of the test track and two barks at the end of the test track, which thus serve as delimiting elements for defining the beginning of the test route and the end of the test track by optical means for providing the two light barriers. In this case, the barges can form a mobile measuring laboratory, wherein the device according to the invention is used within the mobile measuring laboratory. In this case, the established barks can be part of a measurement evaluation device and a mobile measurement device part of a measured value acquisition. Thus, in one exemplary embodiment, a measuring belt can collect acceleration measurement data with the aid of at least one acceleration sensor and send it via a radio link to a measured value evaluation in one or more barks. In this case, an evaluation unit can be installed in the bark itself. Furthermore, it is also possible for the evaluation of the measurement data to take place by storing a mobile terminal in the bark, which provides the radio link for the bark and evaluates measured values with the aid of an installed application, which are then forwarded, if necessary, to a central database within the hospital or the internet.
Die Teststrecke kann beispielsweise in einem Flur eines Gebäudes bereitgestellt werden, wie dieser in Krankenhäusern vorkommt. Im Allgemeinen sollte die Länge der Teststrecke kurz sein, damit das Messsystem überhaupt in einem Krankenhaus oder einer Arztpraxis eingesetzt werden kann. Ferner kann das Messergebnis verfälscht werden, wenn die Testperson innerhalb der Teststrecke ermüdet und sich die Art der Schritte ändert. Eine bevorzugte Länge der Teststrecke liegt im Bereich von 5 bis 15 Metern. Auch kann in einer alternativen Ausführungsform vorgesehen werden, dass die Teststrecke auf einer schiefen Ebene installiert wird, beispielsweise einer Rampe mit einem konstanten Neigungswinkel. Hierbei kann eine Ermüdungserscheinung durch die Steigung beim Gehen gezielt hervorgerufen werden und beispielsweise mit einer Messung auf gerader Strecke verglichen werden.The test track can be provided, for example, in a hallway of a building, as it occurs in hospitals. In general, the length of the test track should be short so that the measuring system can be used at all in a hospital or doctor's office. Furthermore, the measurement result can be falsified if the test subject fatigues within the test track and the nature of the steps changes. A preferred length of the test track is in the range of 5 to 15 meters. It can also be provided in an alternative embodiment that the test track is installed on an inclined plane, for example a ramp with a constant angle of inclination. In this case, a fatigue phenomenon caused by the slope while walking can be specifically caused and compared, for example, with a measurement on a straight line.
Das Messlabor kann als mobiles Ganglabor ausgebildet sein, indem beispielsweise Begrenzungselemente zur Definition des Teststreckenanfangs und des Teststreckenendes für Messungen installiert werden und danach wieder abgebaut werden. Das mobile Messlabor kann dann im Transportzustand als Messkit oder Messquader ausgebildet sein, indem die Begrenzungselemente miteinander so verstaut werden, dass sie beispielsweise an einem Tragegurt gemeinsam transportiert werden können. Weiteres Zubehör des Messlabors, wie eine Zuleitung zur Energieversorgung, ein Messgerät für die Testperson oder ein Messgürtel können in einem Hohlraum der Begrenzungselemente untergebracht werden, so dass das Messlabor kompakt transportiert werden kann und danach wieder bei Bedarf aufgebaut werden kann.The measuring laboratory can be designed as a mobile gait lab, for example, by limiting elements to define the beginning of the test route and the test track end for measurements are installed and then removed again. The mobile measuring laboratory can then be designed as a measuring kit or measuring cuboid in the transport state by stowing the limiting elements with each other so that they can be transported together, for example, on a carrying belt. Further accessories of the measuring laboratory, such as a supply line for power supply, a measuring device for the test person or a measuring belt can be accommodated in a cavity of the limiting elements, so that the measuring laboratory can be transported compactly and can then be rebuilt as needed.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Begrenzungselemente als Barken ausgebildet, die auch mit elektrischer Energie versorgt werden können, um Signale auszusenden oder eine Lichtschranke betreiben zu können. Hierbei können Begrenzungselemente an die allgemeine Energieversorgung anschließbar sein oder mit einer eigenen Energiequelle, wie einem Akkumulator, betrieben werden. Ferner kann ein oder mehrere Begrenzungselemente dafür verwendet werden, um ein mobiles Endgerät, beispielsweise ein Smartphone, am Beginn oder am Ende der Teststrecke zu lagern. Das mobile Endgerät kann dann Anweisungen über Sprache oder Graphiken geben, um eine Messung vorzubereiten und Messergebnisse bereitzustellen. Beispielsweise wird der Testperson zur Vorbereitung der Messung mitgeteilt, dass die Messung gestartet werden kann. Ferner kann der Testperson mitgeteilt werden, welche Länge die installierte Teststrecke hat und wie viele Meter noch innerhalb der Teststrecke während der Messung zurückzulegen sind. Ferner kann auch mit dem mobilen Endgerät eine Interaktion stattfinden, indem die Testperson oder Bedienpersonal angibt, welche weiteren Parameter bei der Messung berücksichtigt werden sollen, beispielsweise Datum und Uhrzeit, eine vorherige Medikamenteneinnahme, ein Name der Testperson, etc.. Auf dem mobilen Endgerät wird eine entsprechende Applikation vor Beginn der Messung gestartet.According to one embodiment, the limiting elements are designed as barks, which can also be supplied with electrical energy in order to emit signals or to operate a light barrier. In this case, limiting elements can be connected to the general power supply or operated with a separate energy source, such as an accumulator. Furthermore, one or more limiting elements can be used to store a mobile terminal, for example a smartphone, at the beginning or at the end of the test track. The mobile terminal can then give instructions about speech or graphics to prepare a measurement and provide measurement results. For example, the test person is informed in preparation for the measurement that the measurement can be started. Furthermore, the test person can be informed about the length of the installed test track and how many meters are still covered within the test track during the measurement. Furthermore, an interaction can also take place with the mobile terminal in that the test person or operator indicates which ones other parameters to be taken into account during the measurement, such as date and time, a previous medication, a name of the subject, etc. On the mobile device, a corresponding application is started before the measurement.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.Further preferred embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.
Die Erfindung, sowie weitere Merkmale, Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten derselben, wird bzw. werden nachfolgend anhand einer Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen dieselben oder ähnliche Bezugszeichen dieselben bzw. entsprechende Elemente. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, und zwar unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.The invention, as well as other features, objects, advantages and applications thereof, will be explained in more detail below with reference to a description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same or similar reference numerals designate the same or corresponding elements. All described and / or illustrated features alone or in any meaningful combination form the subject matter of the present invention, regardless of their combination in the claims or their dependency.
In den Zeichnungen zeigt in schematischer DarstellungIn the drawings shows a schematic representation
Alternativ zu dem Verbindungskabel
Das mobile Endgerät
Ferner ist es möglich, dass das mobile Endgerät
Ferner ist es ausgehend von dem Ausführungsbeispiel der
Bei dem Ausführungsbeispiel der Mess- und Auswertevorrichtung
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der
Hierbei ist in
Mit anderen Worten, es ergibt sich ein nicht konstanter Feldstärkeverlauf, der von der Position des Messgürtels
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messprinzips wird anhand von
Gemäß einem Ausführungsbeispiel nimmt der passive RFID-Transponder
Ferner ist die Teststreckenlänge d bekannt. Dies geschieht beispielsweise durch vorherige Messung der Distanz d zwischen dem ersten Begrenzungselement
Aus der Distanz d und der ermittelten Zeit
Ferner werden in
Insgesamt kann die die mittlere Schrittlänge aus der mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit und der Länge der Strecke im Bereich
Insgesamt kann mit der vorliegenden Erfindung und ihren Weiterbildungen die Ermittlung einer mittleren Schrittlänge indirekt über die Messung einer mittleren Fortbewegungsgeschwindigkeit und das Erkennen von Schritten durchgeführt werden. Hierbei wird eine Schritterkennung vorzugsweise mit Hilfe eines oder mehrere Beschleunigungssensoren durchgeführt. Ein optionaler Neigungssensor kann verwendet werden, um die Beschleunigungsrichtung in Bezug auf die Schwerkraftrichtung besser zuordnen zu können. Die Genauigkeit der durch eine Amplitudenanalyse bestimmten Ortsinformation beim Einsatz einer RFID-Technologie und die damit verbundene Zeiterfassung reicht für die Ermittlung einer genauen Geschwindigkeit aus, und ist insbesondere so genau, dass auch eine mittlere Schrittlänge ermittelt werden kann. Bei der Verwendung einer RFID-Technologie kann zusätzlich zu einer Messung einer Signalfeldstärke eine Identifikation der Testperson oder des verwendeten Messgerätes zur Verfügung gestellt werden. Durch die Erfindung wird es möglich, an einem beliebigen Ort eine kostengünstige Messung bereitzustellen, um eine Fortbewegung einer Person zu ermitteln. Die Messvorrichtung kann auch von der Person alleine bedient werden, ohne dass Ärzte oder weiteres Hilfspersonal erforderlich sind.Overall, with the present invention and its developments, the determination of an average step length can be carried out indirectly via the measurement of an average travel speed and the detection of steps. In this case, a step detection is preferably carried out with the aid of one or more acceleration sensors. An optional tilt sensor can be used to better correlate the direction of acceleration with respect to the direction of gravity. The accuracy of the location information determined by an amplitude analysis when using an RFID technology and the associated time recording is sufficient for the determination of an accurate speed, and in particular so accurate that an average step length can be determined. When using an RFID technology, in addition to a measurement of a signal field strength, an identification of the subject or the measuring device used can be made available. The invention makes it possible to provide a cost-effective measurement at any location in order to determine a movement of a person. The measuring device can also be operated by the person alone, without doctors or other auxiliary personnel are required.
Anwendungsfälle der vorliegenden Erfindung können wie folgt ausgestaltet sein:Use cases of the present invention can be designed as follows:
– Schnelltests in der Klinik – klinische Routine oder im Rahmen klinischer Studien:- Clinical rapid tests - clinical routine or in clinical trials:
Der Patient oder die Testperson erhält einen Messgürtel und geht mehrmals an zwei aufgestellten Barken als Begrenzungselemente der Teststrecke im Gang einer Klinik auf und ab. Die Werte für Gehgeschwindigkeit und Schrittlänge werden über ein im Umfeld der Teststrecke vorhandenes mobiles Endgerät mit Hilfe einer Bluetooth-Schnittstelle an einen zentralen Server geleitet und stehen dort zur Integration in die Patientenakte zur Verfügung.The patient or the test person receives a measuring belt and goes up and down several times on two barks erected as limiting elements of the test track in the corridor of a clinic. The values for walking speed and stride length are routed via a mobile terminal present in the vicinity of the test track with the aid of a Bluetooth interface to a central server and are available there for integration into the patient record.
– Überwachung im Altenheim (analog auch Zu-Hause-Überwachung bei klinischen Studien):- Surveillance in a nursing home (analogous to home monitoring in clinical trials):
Gefährdete Heimbewohner, die mit einem Messgürtel
– Einsatz bei epidemiologischen Studien- Use in epidemiological studies
Beispielsweise kann die Erfindung bei Forschungsprojekten gekoppelt an Blutspendedienste eingesetzt werden. Hierbei wird die mobile Messelektronik zum Rekrutierungsplatz gebracht. Blutspender/Patienten können vor Ort ohne großen Zeitaufwand und Raumbedarf die Messung durchführen.For example, the invention may be used in research projects coupled with blood transfusion services. The mobile measuring electronics are brought to the recruiting station. Blood donors / patients can carry out the measurement on-site without great expenditure of time and space.
– Einsatz bei Überprüfung der Effektgröße und Nachhaltigkeit bei therapeutischen Eingriffen und Rehabilitationsmaßnahmen:- Assistance in checking the effect size and sustainability in therapeutic interventions and rehabilitation measures:
Der Erfolg von Fitness- und Bewegungsprogrammen kann über die Messung objektiv und automatisiert überprüft und ggf. gegenüber Kostenträgern dokumentiert werden.The success of fitness and exercise programs can be checked objectively and automatically via the measurement and, if necessary, documented with payers.
– Einsatz in der Telemedizin- Use in telemedicine
Da Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäße Vorrichtung vollautomatisch ablaufen können, kann ein Einsatz in der Telemedizin vorteilhaft sein.Since exemplary embodiments of the method according to the invention and the device according to the invention can proceed fully automatically, use in telemedicine can be advantageous.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen derselben näher erläutert. Für einen Fachmann ist es jedoch offensichtlich, dass unterschiedliche Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne von dem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken abzuweichen.The invention has been explained in more detail above with reference to preferred embodiments thereof. However, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the invention.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Messgürtelmeasuring belt
- 22
- Gürtelschnallebelt buckle
- 33
- Gürtelbandgirdle
- 44
- Aufnahmeanordnungup assembly
- 55
- mobiles Endgerätmobile terminal
- 66
- Klettverschlussvelcro fastener
- 77
- Verbindungskabelsconnecting cable
- 88th
- Funkverbindungradio link
- 99
- Peripherieeinrichtungperipheral device
- 1010
- Mess- und AuswertevorrichtungMeasuring and evaluation device
- 1111
- Dornmandrel
- 1212
- Öffnungopening
- 1313
- Mikroprozessormicroprocessor
- 1414
- Schwingquarzquartz crystal
- 1515
- 3D-Beschleunigungssensor3D acceleration sensor
- 1616
- Neigungssensortilt sensor
- 1717
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- 1818
- Transpondertransponder
- 1919
- Schnittstelleinterface
- 2020
- Testumgebungtest environment
- 2121
- Teststrecketest track
- 2222
- TeststeckenanfangTest Plug beginning
- 2323
- TeststreckenendeTest track end
- 2424
- erstes Begrenzungselementfirst limiting element
- 2525
- zweites Begrenzungselementsecond boundary element
- 2626
- Wandwall
- 2727
- Fußbodenfloor
- 2828
- EinrichtungFacility
- 2929
- EinrichtungFacility
- 3030
- Personperson
- 3131
- Markierungmark
- 4040
- Signalverlaufwaveform
- 4141
- maximaler Feldstärkewertmaximum field strength value
- 4242
- maximaler Feldstärkewertemaximum field strength values
- 5050
- Messfenstermeasurement window
- 6060
- ZeitTime
- 6161
- Schrittesteps
- 6262
- BereichArea
- 6363
- BereichArea
- 6464
- BereichArea
- 7070
- Messdiagrammmeasurement chart
- K1K1
- erste Messkurvefirst trace
- K2K2
- zweite Messkurvesecond trace
- K3K3
- dritte Messkurvethird trace
- K4K4
- KurveCurve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 5952585 [0004] US 5952585 [0004]
- DE 69628407 T2 [0006] DE 69628407 T2 [0006]
- DE 102005019924 A1 [0007] DE 102005019924 A1 [0007]
Claims (17)
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DE102014008939.8A DE102014008939A1 (en) | 2014-06-23 | 2014-06-23 | Method and device for determining the movement of a person |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102014008939.8A DE102014008939A1 (en) | 2014-06-23 | 2014-06-23 | Method and device for determining the movement of a person |
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-
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