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Title:
METHOD FOR DETERMINING A CONTRACTION OF A MUSCLE BY COMPARING LOAD PROFILES CAPTURED USING LOAD SENSORS, AND DEVICE FOR CARRYING OUT SUCH A METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/179826
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for determining a contraction of a muscle, in particular a certain muscle, of a person on the basis of a load profile captured using a load measuring device, wherein the muscle, in particular the certain muscle, is in contact with the load measuring device, and the load measuring device has a load sensor or a plurality of load sensors for determining a load exerted on the load measuring device by the person at a respective measuring point correlated to a partial region of the muscle, at a respective measuring point position, and has an evaluation unit. The invention also relates to a device for carrying out the method.

Inventors:
WEGNER RENE (DE)
Application Number:
PCT/DE2023/200055
Publication Date:
September 28, 2023
Filing Date:
March 10, 2023
Export Citation:
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Assignee:
HEADIS GMBH (DE)
International Classes:
A61B5/103; A61B5/00; A61B5/11; A61B5/22
Domestic Patent References:
WO2022199766A12022-09-29
Foreign References:
US20020167486A12002-11-14
US5587933A1996-12-24
US20190175078A12019-06-13
US20190343428A12019-11-14
US20190343428A12019-11-14
Other References:
ARCELUS, AMAYA ET AL.: "Measurements of sit-to-stand timing and symmetry from bed pressure sensors", IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, vol. 60, no. 5, 2011, pages 1732 - 1740, XP011352274, DOI: 10.1109/TIM.2010.2089171
"„Developing and Evaluating a Mixed Sensor Smart Chair System for Real-Time Posture Classification Combining Pressure and Distance Sensors", IEEE J BIOMED HEALTH INFORMATION, May 2021 (2021-05-01), pages 1805 - 1813
Attorney, Agent or Firm:
WEIDNER STERN JESCHKE PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Verfahren zum Bestimmen einer Muskelkontraktion eines Muskels, insbesondere eines bestimmten Muskels, einer Person anhand eines mit einer Belastungsmesseinrichtung (101, 121) auf genommenen Belastungsprofils (311, 315) , wobei der Muskel, insbesondere der bestimmte Muskel, in Kontakt mit der Belastungsmesseinrichtung (101, 121) ist und die Belastungsmesseinrichtung (101, 121) einen

Belastungssensor (107) oder mehrere Belastungssensoren (107) zum Bestimmen einer durch die Person auf die Belastungsmesseinrichtung (101, 121) ausgeübten Belastung an einem jeweiligen mit einem Teilbereich des Muskels korrelierten Messpunkt (106) an einer jeweiligen

Messpunktposition (106, 108, 303, 305) sowie eine

Auswerteeinheit (109) aufweist, mit folgenden Schritten:

- Aufnehmen eines Belastungssignals (331, 335) des jeweiligen Belastungssensors (107) am jeweiligen Messpunkt (106) mittels der Auswerteeinheit, sodass aus dem Belastungssignal (331, 335) oder den

Belastungssignalen (331, 335) am jeweiligen Messpunkt

(106) das Belastungsprofil (311, 315) in der

Auswerteeinheit (109) vorliegt,

- Auswerten des Belastungsprofils (311, 315) derart, dass anhand eines Vergleichs des Belastungsprofils (311, 315) mit einem aus jeweiligen Vergleichsbelastungssignalen am jeweiligen Messpunkt (106) gebildeten

Vergleichsbelastungsprofil (314, 317, 413) eine jeweilige lokale Belastungsveränderung festgestellt ist und aus der lokalen Belastungsveränderung oder den lokalen Belastungsveränderungen auf die

Muskelkontraktion geschlossen ist, sodass die Muskelkontraktion des Muskels anhand des Belastungsprofils (311, 315) bestimmt ist. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Messpunktposition (106, 108, 303, 305) mehrerer

Messpunkte (106) , insbesondere der j enigen Messpunkte (106) , welche eine Belastungsveränderung gegenüber einer Vergleichsbelastung des Vergleichsbelastungsprofils aufweisen, eine Belastungsfläche (313, 317) ermittelt wird, wobei insbesondere eine Länge (505) , eine Breite (503) , eine Flächengröße und/oder eine Form der Belastungsfläche (313, 317) ermittelt wird. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Belastungssignal (331, 335) ein

Amplitudensignal aufweist, wobei eine Belastungsintensität

(331, 335) der jeweiligen Muskelkontraktion mittels eines Vergleichs des jeweilige Amplitudensignals am jeweiligen Messpunkt (106) aufweisenden Belastungsprofils (311, 315) mit dem Vergleichsbelastungsprofil ermittelt wird. Verfahren gemäß Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Überlagerung der ermittelten Belastungsfläche (313, 317) mit den ermittelten

Belastungsintensitäten (331, 335) der Muskelkontraktion an den jeweiligen Messpunkten (106) eine

Überlagerungsintensität (321, 323) der Muskelkontraktion ermittelt wird, wobei die Überlagerung insbesondere mittels einer Multiplikation und/oder einer gewichteten Multiplikation der Belastungsfläche (313, 317) mit der jeweiligen Belastungsintensität (331, 335) am jeweiligen Messpunkt (106) und/oder mit einem Integrieren der Belastungsintensität (331, 335) über der Belastungsfläche (313, 317) , gebildet wird, sodass ein Belastungsvolumen (321, 323) ermittelt ist. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die lokalen

Belastungsveränderungen, für die Belastungsfläche (313, 317) , für die Belastungsintensität (331, 335) , für die

Überlagerung der Belastungsfläche mit der Belastungsintensität und/oder für das Belastungsvolumen (321, 323) ein Belastungsflächenmittelpunkt (521, 523) , ein Belastungsintensitätsschwerpunkt oder ein

Überlagerungsschwerpunkt und/oder ein

Belastungsvolumenschwerpunkt gebildet wird. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Belastungssignal (331, 335) , das Belastungsprofil (311, 315) , die Belastungsfläche (313, 317) , die Belastungsintensität (311, 315) , die

Überlagerung der Belastungsfläche mit der Belastungsintensität und/oder das Belastungsvolumen (321, 323) mit einer jeweiligen Funktion, einer Näherungsfunktion und/oder mit einer numerischen Annäherung und/oder in einer Messfrequenz von mehr als 1Hz, mehr als 5Hz, mehr als 10Hz, mehr als 50Hz, insbesondere mehr als 60Hz bestimmt wird oder werden. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des

Vergleichsbelastungsprofils ein Kalibrieren der Auswerteeinheit in einer Ruheposition der mit der Belastungsmesseinrichtung (101, 121) mit dem Muskel in

Kontakt befindlichen Person durchgeführt wird, wobei insbesondere durch ein gezieltes Anspannen des Muskels ein Maximalkontraktionsfaktor (312, 316) zum Korrigieren und/oder zum Anpassen eines maximalen Belastungsprofils

(311, 315) ermittelt wird. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der vorherigen Ansprüche mit einer Belastungsmesseinrichtung (101, 121) sowie einer Auswerteeinheit (109) , wobei die Belastungsmesseinrichtung (101, 121) einen Belastungssensor (107) oder mehrere Belastungssensoren (107) zum Bestimmen einer durch die Person auf die Belastungsmesseinrichtung (101, 121) ausgeübten Belastung (321, 323) an einem jeweiligen mit einem Teilbereich des Muskels korrelierten Messpunkt (106) an einer jeweiligen Messpunktposition (106, 108, 303, 305) aufweist . Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungssensor (107) oder die Belastungssensoren (107) ein Drucksensor oder Drucksensoren ist oder sind, wobei der Drucksensor oder die Drucksensoren als schaltender Drucksensor, kapazitiver Drucksensor und/oder resistiver Drucksensor ausgebildet ist und/oder mehrere Belastungssensoren (107) insbesondere entlang einer ersten Hauptrichtung (181) und/oder entlang einer zweiten Hauptrichtung (183) in einer matrixartigen Anordnung an der Belastungsmesseinrichtung (101, 121) angeordnet sind. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Vorrichtung eine Matte (101) , eine Sportmatte, eine Yogamatte, ein Stuhl (201) , eine Liege und/oder eine Therapieliege und/oder ein Kleidungsstück, insbesondere eine Hose, ein T- Shirt, eine Jacke, ein Handschuh, eine Socke, eine

Kopfbedeckung und/oder eine Stulpe ist.

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE beim Internationalen Büro eingegangen am 19. Juni 20213 (19.06.2023) Verfahren zum Bestimmen einer Muskelkontraktion eines Muskels, insbesondere eines bestimmten Muskels, einer Person anhand eines mit einer Belastungsmesseinrichtung (101, 121) auf genommenen Belastungsprofils (311, 315) , wobei der Muskel, insbesondere der bestimmte Muskel, in Kontakt mit der Belastungsmesseinrichtung (101, 121) ist und die Belastungsmesseinrichtung (101, 121) einen

Belastungssensor (107) oder mehrere Belastungssensoren (107) zum Bestimmen einer durch die Person auf die Belastungsmesseinrichtung (101, 121) ausgeübten Belastung an einem jeweiligen mit einem Teilbereich des Muskels korrelierten Messpunkt (106) an einer jeweiligen

Messpunktposition (106, 108, 303, 305) sowie eine

Auswerteeinheit (109) aufweist, mit folgenden Schritten:

- Aufnehmen eines Belastungssignals (331, 335) des jeweiligen Belastungssensors (107) am jeweiligen Messpunkt (106) mittels der Auswerteeinheit, sodass aus dem Belastungssignal (331, 335) oder den

Belastungssignalen (331, 335) am jeweiligen Messpunkt

(106) das Belastungsprofil (311, 315) in der

Auswerteeinheit (109) vorliegt,

- Auswerten des Belastungsprofils (311, 315) derart, dass anhand eines Vergleichs des Belastungsprofils (311, 315) mit einem aus jeweiligen Vergleichsbelastungssignalen am jeweiligen Messpunkt (106) gebildeten

Vergleichsbelastungsprofil (314, 317, 413) eine jeweilige lokale Belastungsveränderung festgestellt ist und aus der lokalen Belastungsveränderung oder den lokalen Belastungsveränderungen auf die

Muskelkontraktion geschlossen ist,

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GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) sodass die Muskelkontraktion des Muskels anhand des

Belastungsprofils (311, 315) bestimmt ist. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Messpunktposition (106, 108, 303, 305) mehrerer

Messpunkte (106) , insbesondere der j enigen Messpunkte (106) , welche eine Belastungsveränderung gegenüber einer Vergleichsbelastung des Vergleichsbelastungsprofils aufweisen, eine Belastungsfläche (313, 317) ermittelt wird, wobei insbesondere eine Länge (505) , eine Breite (503) , eine Flächengröße und/oder eine Form der Belastungsfläche (313, 317) ermittelt wird. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Belastungssignal (331, 335) ein

Amplitudensignal aufweist, wobei eine Belastungsintensität

(331, 335) der jeweiligen Muskelkontraktion mittels eines Vergleichs des jeweilige Amplitudensignals am jeweiligen Messpunkt (106) aufweisenden Belastungsprofils (311, 315) mit dem Vergleichsbelastungsprofil ermittelt wird. Verfahren gemäß Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Überlagerung der ermittelten Belastungsfläche (313, 317) mit den ermittelten

Belastungsintensitäten (331, 335) der Muskelkontraktion an den jeweiligen Messpunkten (106) eine

Überlagerungsintensität (321, 323) der Muskelkontraktion ermittelt wird, wobei die Überlagerung insbesondere mittels einer Multiplikation und/oder einer gewichteten Multiplikation der Belastungsfläche (313, 317) mit der jeweiligen Belastungsintensität (331, 335) am jeweiligen Messpunkt (106) und/oder mit einem Integrieren der Belastungsintensität (331, 335) über der Belastungsfläche (313, 317) , gebildet wird, sodass ein Belastungsvolumen

(321, 323) ermittelt ist.

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GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die lokalen Belastungsveränderungen, für die Belastungsfläche (313, 317) , für die Belastungsintensität (331, 335) , für die Überlagerung der Belastungsfläche mit der Belastungsintensität und/oder für das Belastungsvolumen (321, 323) ein Belastungsflächenmittelpunkt (521, 523) , ein Belastungsintensitätsschwerpunkt oder ein Überlagerungsschwerpunkt und/oder ein Belastungsvolumenschwerpunkt gebildet wird. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Belastungssignal (331, 335) , das Belastungsprofil (311, 315) , die Belastungsfläche (313, 317) , die Belastungsintensität (311, 315) , die

Überlagerung der Belastungsfläche mit der Belastungsintensität und/oder das Belastungsvolumen (321, 323) mit einer jeweiligen Funktion, einer Näherungsfunktion und/oder mit einer numerischen Annäherung und/oder in einer Messfrequenz von mehr als 1Hz, mehr als 5Hz, mehr als 10Hz, mehr als 50Hz, insbesondere mehr als 60Hz bestimmt wird oder werden. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des

Vergleichsbelastungsprofils ein Kalibrieren der Auswerteeinheit in einer Ruheposition der mit der Belastungsmesseinrichtung (101, 121) mit dem Muskel in

Kontakt befindlichen Person durchgeführt wird, wobei insbesondere durch ein gezieltes Anspannen des Muskels ein Maximalkontraktionsfaktor (312, 316) zum Korrigieren und/oder zum Anpassen eines maximalen Belastungsprofils (311, 315) ermittelt wird. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der vorherigen Ansprüche mit einer

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GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) Belastungsmesseinrichtung (101, 121) sowie einer Auswerteeinheit (109) , wobei die Belastungsmesseinrichtung (101, 121) einen Belastungssensor (107) oder mehrere Belastungssensoren (107) zum Bestimmen einer durch die Person auf die Belastungsmesseinrichtung (101, 121) ausgeübten Belastung (321, 323) an einem jeweiligen mit einem Teilbereich des Muskels korrelierten Messpunkt (106) an einer jeweiligen Messpunktposition (106, 108, 303, 305) aufweist . Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungssensor (107) oder die Belastungssensoren (107) ein Drucksensor oder Drucksensoren ist oder sind, wobei der Drucksensor oder die Drucksensoren als schaltender Drucksensor, kapazitiver Drucksensor und/oder resistiver Drucksensor ausgebildet ist und/oder mehrere Belastungssensoren (107) insbesondere entlang einer ersten Hauptrichtung (181) und/oder entlang einer zweiten Hauptrichtung (183) in einer matrixartigen Anordnung an der Belastungsmesseinrichtung (101, 121) angeordnet sind. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Vorrichtung eine Matte (101) , eine Sportmatte, eine Yogamatte, ein Stuhl (201) , eine Liege und/oder eine Therapieliege und/oder ein Kleidungsstück, insbesondere eine Hose, ein T- Shirt, eine Jacke, ein Handschuh, eine Socke, eine

Kopfbedeckung und/oder eine Stulpe ist.

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GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

Description:
Verfahren zum Bestimmen einer Muskelkontraktion eines

Muskels mittels Vergleich von Belastungsprofilen aufgenommen mit Belastungssensoren sowie Vorrichtung zum

Durchführen eines solchen Verfahrens

[ 01 ] Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Bestimmen einer Muskelkontraktion eines Muskels , insbesondere eines bestimmten Muskels , einer Person anhand eines mit einer Belastungsmesseinrichtung auf genommenen Belastungsprofils . Weiterhin betri f ft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens .

[ 02 ] Bekannte Vorrichtungen oder Einrichtungen zum Bestimmen einer Muskelkontraktion bedürfen der direkten Kontaktierung einer Person, beispielsweise eines bestimmten Muskels der Person, mit beispielsweise einer Messapparatur, einem Elektrodensatz oder dergleichen . Somit muss beispielsweise die Person zum Bestimmen einer Muskelkontraktion für eine präzise sportmedi zinische Auswertung aufwändig vorbereitet werden, sodass das Verfahren insgesamt sehr langwierig und komplex ist . Weiterhin müssen entsprechende Gerätschaften mitgeführt und beispielsweise auch so an der Person angebracht werden, dass eine sportliche Bewegung weiterhin ermöglicht wird . Zudem erfordert das Vorgehen Fachpersonal zur Auswertung und Interpretation entsprechender, zumeist komplexer, Messdaten .

[ 03 ] Andererseits sind, unabhängig von der Betrachtung einer

Muskelkontraktion, einfache Verfahren bekannt , die globale Parameter ableitbar machen, beispielsweise die Fitness oder eine Haltung einer Person.

[04] Die US 2019/0343428 Al offenbart ein Verfahren zum Bestimmen einer „physical fitness" einer Person mittels Druckprofilen. Die Druckprofile werden mittels eines Sensors auf einem Stuhl aufgenommen, wobei aus den Druckprofilen auf Grundlage einer Druckbeaufschlagung in Korrelation zur Kontaktzeit indirekt auf die Fitness der Person geschlossen wird .

[05] In „ARCELUS, Amaya, et al. Measurements of sit-to-stand timing and symmetry from bed pressure sensors. IEEE Transactions on instrumentation and measurement, 2011, 60. Jg., Nr. 5, S. 1732-1740" ist offenbart, eine zeitliche Betrachtung einer Auf stehbewegung zum Bestimmen von physischen Parametern eine Person zu verwenden. Hierbei steht insbesondere ein Monitoring einer Auf stehbewegung von älteren Patienten, beispielsweise in der Pflege, auf Grundlage von Drucksensoren im Fokus der Betrachtung.

[06] „Developing and Evaluating a Mixed Sensor Smart Chair System for Real-Time Posture Classif ication_ Combining Pressure and Distance Sensors; IEEE J Biomed Health Information, May 2021, 1805 - 1813" beschreibt die dynamische Messung einer Bewegung einer Person. Dabei ist die Analyse einer Haltung der Person auf beispielsweise einem Stuhl Gegenstand der Betrachtung.

[07] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern . [ 08 ] Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Muskelkontraktion eines Muskels , insbesondere eines bestimmten Muskels , einer Person anhand eines mit einer Belastungsmesseinrichtung auf genommenen Belastungsprofils , wobei der Muskel , insbesondere der bestimmte Muskel , in Kontakt mit der Belastungsmesseinrichtung ist und die Belastungsmesseinrichtung ein Belastungssensor oder mehrere Belastungssensoren zum Bestimmen einer durch die Person auf die Belastungsmesseinrichtung ausgeübten Belastungen an einem j eweiligen mit einem Teilbereich des Muskels korrelierten Messpunkt an einer j eweiligen Messpunktposition sowie eine Auswerteeinheit aufweist , mit folgenden Schritten :

- Aufnehmen eines Belastungssignals des j eweiligen Belastungssensors am j eweiligen Messpunkt mittels der Auswerteeinheit , sodass aus dem Belastungssignal oder den Belastungssignalen am j eweiligen Messpunkt das Belastungsprofil in der Auswerteeinheit vorliegt ,

- Auswerten des Belastungsprofils derart , dass anhand eines Vergleichs des Belastungsprofils mit einem aus j eweiligen Vergleichsbelastungssignalen am j eweiligen Messpunkt gebildeten Vergleichsbelastungsprofil eine j eweilige lokale Belastungsveränderung festgestellt ist und aus der lokalen Belastungsveränderung oder den lokalen Belastungsveränderungen auf die

Muskelkontraktion geschlossen ist , sodass die Muskelkontraktion des Muskels anhand des Belastungsprofils bestimmt ist .

[ 09 ] Es hat sich hierzu überraschend gezeigt , dass das Aufnehmen entsprechender Muskelkontraktionen über einen Belastungssensor oder mehrere Belastungssensoren in einer Belastungsmesseinrichtung ein genaues Abbild und/oder ein Äquivalent der Muskelkontraktion liefert , sodass eine Auswertung und Bestimmung der Muskelkontraktion ermöglicht ist . Damit lässt sich ohne aufwändige , an der Person anzubringende Messeinrichtungen mit einem direkten Kontakt des j eweiligen Muskels mit der Belastungsmesseinrichtung das Bestimmen einer Muskelkontraktion durchführen .

[ 10 ] Folgende Begri f fe seien in diesem Zusammenhang erläutert :

[ 11 ] Ein „Bestimmen einer Muskelkontraktion" beschreibt beispielsweise das Ermitteln oder auch das Bestimmen einer Anspannungsveränderung eines „Muskels" , also eines zur mechanischen Funktionsausübung vorhandenen kontraktions fähigen Organs oder Gewebebündels , beispielsweise eines Menschen, wobei diese Muskelkontraktion beispielsweise aus einem Überführen des j eweiligen Muskels aus einem Entspannungs zustand in einen Anspannungs zustand oder auch aus einer Veränderung des entsprechenden Anspannungs zustandes bestehen kann . Ein „Muskel" ist dabei nicht nur als einzelner Muskel , sondern auch weiter gefasst als Muskelgruppe , die beispielsweise repräsentativ für eine bestimmte Bewegung oder ein bestimmtes Trainings ziel ist , zu verstehen . [ 12 ] Ein „bestimmter Muskel" bezeichnet in diesem Zusammenhang, dass ein definierter, beispielsweise sportmedi zinisch zu untersuchender Muskel oder analog dazu eine Muskelgruppe abgegrenzt von beispielsweise uml iegenden Muskeln oder Muskelgruppen detektiert werden kann, sodass beispielsweise im Rahmen eines Muskeltrainings , einer physiotherapeutischen Behandlung oder auch einer sportmedi zinischen Diagnostik die entsprechende Muskelkontraktion dieses bestimmten Muskels analysiert und ausgewertet werden kann . So ist dieser bestimmte Muskel beispielsweise ein Flexor, also ein Beugemuskel an der Rückseite eines Oberschenkels , dessen Kontraktion bestimmt werden soll .

[ 13 ] Eine „Person" ist in diesem Zusammenhang beispielsweise ein Mensch, wobei das Verfahren j edoch für eine Viel zahl von Lebewesen mit entsprechenden Muskeln, so beispielsweise auch in der Tiersportdiagnostik, anwendbar ist .

[ 14 ] Eine „Belastungsmesseinrichtung" ist eine technische , mechanische oder auch elektromechanische oder elektronische Einrichtung, mittels der eine Belastung aufgenommen und messtechnisch verarbeitet werden kann . Im einfachsten Falle ist eine solche Belastungsmesseinrichtung dabei eine mechanisch übersetzte Wäge-Einrichtung, wobei auch elektronische Ausgestaltungen zum Bestimmen und elektronischen Umwandeln von entsprechenden Belastungen damit bezeichnet sein können .

[ 15 ] Mittels dieser Belastungsmesseinrichtungen wird dann ein „Belastungsprofil" aufgenommen, wobei dieses Belastungsprofil dabei eine beispielsweise örtliche Verteilung unterschiedlicher Belastungen oder eine örtliche Veränderung unterschiedlicher Belastungen entlang einer, zweier oder auch dreier Raumdimensionen, insbesondere auch in Abhängigkeit von einem zeitlichen Verlauf , beschreibt . In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die j eweiligen Begri f fe im Zusammenhang mit der Bezeichnung „Belastung" dabei im einfachsten Falle eine Belastung im Sinne einer Kraft , eines Druckes , j edoch auch eine davon abgeleitete Größe wie beispielsweise eine Kontakt feststellung oder eine Veränderungsgeschwindigkeit oder Veränderung eines Kontaktes , einer Kraft oder eines Druckes oder einer anderen Belastungsgröße bezeichnen kann, die aussagekräftig für die Muskelkontraktion ist . Kerngedanke der Erfindung ist hierbei , aus der Belastung und/oder einer Veränderung einer Belastung in Kontakt mit der Belastungsmesseinrichtung auf die Muskelkontraktion zu schließen .

[ 16 ] Ein „Kontakt" beschreibt den physischen Teilkontakt oder auch Vollkontakt des j eweiligen Muskels mit der Belastungsmesseinrichtung an einem bestimmten Punkt oder beispielsweise über eine bestimmte Fläche , sodass beispielsweise die Person auf der Belastungsmesseinrichtung liegt , sitzt oder in anderer Form mit der Belastungsmesseinrichtung in Kontakt gebracht und/oder in Kontakt gehalten wird . So kann ein Kontakt beispiel sweise auch mittels eines befestigen der Belastungsmesseinrichtung an der Person hergestellt sein . [ 17 ] Die Belastungsmesseinrichtung weist dabei unterschiedliche „Belastungssensoren" oder auch nur einen Belastungssensor auf , welcher als mechanischer, elektromechanischer oder auch elektronischer Sensor ausgebildet sein kann und eine entsprechende „Belastung" gemäß obiger Beschreibung detektieren und beispielsweise in Form eines mechanischen oder auch elektronischen Signals weiterleiten kann . Dazu ist ein entsprechender „Tei lbereich" des Muskels , also ein bestimmter Abschnitt eines Muskels , ein beispielsweise sportmedi zinisch signi fikanter Teil des Muskels oder ein beispielsweise volumetrisch signi fikanter Teil des Muskels , welcher charakteristisch für eine Muskelkontraktion sein kann, in Kontakt mit der Belastungsmesseinrichtung . Ein solcher j eweiliger Teilbereich des Muskels ist in Kontakt mit einem j eweiligen korrelierten „Messpunkt" , also einer entsprechenden Messstelle oder einem Messort , welcher an einer j eweiligen „Messpunktposition" innerhalb oder auf der Belastungsmesseinrichtung angeordnet ist . Damit besteht zwischen dem j eweiligen Messpunkt und der dazugehörigen Messpunktposition ein Bezug zum j eweiligen Muskel oder zum j eweiligen Teilbereich des Muskels auf der Belastungsmesseinrichtung, womit ein nachvoll ziehbarer, geometrisch bestimmter und/oder reproduzierbarer Ort für die j eweilige Belastung erkennbar ist .

[ 18 ] Eine „Auswerteeinheit" ist eine beispielsweise mechanische oder auch elektronische Einrichtung, welche die aus der Belastungsmesseinrichtung auf genommenen Belastungen anzeigen, weiterverarbeiten oder beispielsweise berechnen kann . Im einfachsten Fall ist eine solche Auswerteeinheit eine mechanische Anzeige entsprechend mechanisch auf genommener Belastungen, insbesondere wird j edoch ein Computer zum Berechnen und Auswerten entsprechender elektronischer Messsignale j eweiliger Belastungssensoren Anwendung finden .

[ 19 ] Ein „Auf nehmen" eines entsprechenden „Belastungssignals" beschreibt dabei das konkrete Auslesen eines entsprechenden Belastungssensors , sei es mechanisch oder elektronisch, sodass ein entsprechendes beispielsweise elektronisches Signal vorliegt , welches dann einem j eweiligen Messpunkt zugeordnet ist oder zugeordnet wird und der Auswerteeinheit zur weiteren Verarbeitung zugeführt wird . Am Beispiel eines Computers als Auswerteeinheit würde hier ein Aufnehmen eines Belastungssignals in Form eines Auslesens des j eweiligen Belastungssensors auf elektronische Weise und das Überführen des entsprechenden elektronischen Signals vom j eweiligen Messpunkt an den Computer erfolgen . Ein entsprechendes Belastungssignal ist dabei j ewei ls mit dem Messpunkt korreliert , kann also diesem Messpunkt zugeordnet werden oder als Belastungssignal vom j eweiligen Messpunkt an der j eweiligen Messpunktposition gedeutet werden .

[ 20 ] Ein „Auswerten" des entsprechenden Belastungsprofils wird dann beispielsweise in Form eines Vergleiches mit einer Referenzgröße vorgenommen, bei dem das Belastungsprofil mit einem Vergleichsbelastungsprofil erfolgt . Ein solches „Vergleichsbelastungsprofil" weist beispielsweise eine j eweilige Menge von Vergleichsbelastungssignalen analog zu den Belastungssignalen auf , welche j edoch beispielsweise in Ruhelage der Belastungsmesseinrichtung, also beispielsweise in unbelasteter Lage der Belastungsmesseinrichtung aufgenommen sind . Damit kann das Vergleichsbelastungssignal auch einem Signal der Größe „null" entsprechen . Es kann hier j edoch auch j edes weitere Vergleichsbelastungssignal oder j ede Menge von Vergleichsbelastungssignalen in Form eines Vergleichsbelastungsprofils genutzt werden, welche beispielsweise einem Standardwert , einem Standardbelastungsprofil oder einem Referenzbelastungsprofil eines als Referenz genutzten Menschen dient . Aus diesem „Vergleich" welcher beispielsweise durch einfache mathematische Subtraktion oder einer anderen Berechnung zum Bestimmen von Unterschieden zwischen den j eweiligen Belastungsprofilen durchgeführt wird, kann dann eine j eweilige lokale „Belastungsveränderung" , also eine Änderung beispielsweise einer Kraft oder eines Druckes am entsprechenden Messpunkt oder eine Veränderung in Form einer j eweiligen Ableitung eines Druckes oder eines Vorhandenseins oder Fehlens eines Kontaktes festgestellt werden . Diese lokale Belastungsveränderung oder entsprechende lokale Belastungsveränderungen ist oder sind dann ein Maß für die Muskelkontraktion . Dabei wird beispielsweise ein Ansteigen einer Belastung in Form eines Ansteigens einer Kraft oder eines Druckes am j eweiligen Messpunkt derart interpretiert , dass der entsprechende Muskel angespannt worden ist , also eine Muskelkontraktion einer gewissen Größenordnung vorliegt . Es sei darauf hingewiesen, dass beispielsweise ein Belastungssensor eine j eweilige Bezugs fläche innerhalb der Belastungsmesseinrichtung aufweist und damit bei einem Aufnehmen einer Kraft mittels eines Bezugs der Kraft auf die Bezugs fläche eine Aussage über einen Druck ableitbar ist . Ebenso können aus der gemessenen Kraft oder der abgeleiteten Aussage über den Druck auch abgeleitete Größen wie beispielsweise eine Veränderung der Kraft oder eine Veränderung des Drucks ermittelt werden .

[ 21 ] Um die Muskelkontraktion genauer klassi fi zieren zu können und eine genauere Aussage über die entsprechende Stärke der Muskel kontraktion machen zu können, wird aus der Messpunktposition mehrerer Messpunkte , insbesondere derj enigen Messpunkte , welche eine Belastungsveränderung gegenüber einer Vergleichsbelastung des Vergleichsbelastungsprofils aufweisen, eine Belastungs fläche ermittelt , wobei insbesondere eine Länge , eine Breite , eine Flächengröße und/oder eine Form der Belastungs fläche ermittelt wird .

[ 22 ] Eine „Belastungs f läche" ist in diesem Zusammenhang eine flächenmäßige Gesamtheit derj enigen Messpunkte , welche beispielsweise eine Belastungsveränderung aufweisen oder welche , sofern das Vergleichsbelastungsprofil beispielsweise einer Ruheposition der Belastungsmesseinrichtung entspricht , demgegenüber eine messbare Belastung, beispielsweise oberhalb eines Grenzwertes zum Unterdrücken von Messungenauigkeiten, aufweisen . Damit ist eine Aussage in Form eines analog zu einer durch Muskelkontraktion wirksamen Kontakt fläche des j eweiligen Muskels mit der Belastungsmesseinrichtung möglich, sodass beispielweise eine Länge , eine Breite oder auch eine Flächengröße , beispielsweise in [ cm 2 ] , dazu genutzt werden kann, eine Aussage über die Stärke oder auch die Form der Muskelkontraktion zu tref fen . Eine „Länge" kann dabei beispielsweise entlang einer Hauptrichtung des Muskels bestimmt sein, eine „Breite" entsprechend orthogonal dazu und eine „Flächengröße" beispielsweise als Flächenintegral , einer Intervallsummation oder einer numerischen Summation der entsprechenden Messpunkte über die flächigen oder auch flächenanalogen räumlichen Dimensionen der Messpunktpositionen, letzteres beispielsweise im Falle einer leicht gewölbten Kontakt fläche zum Muskel . Analog dazu kann eine „Form" , also eine Geometrie der Belastungs fläche ermittelt werden, welche beispielsweise eine Aussage über die Muskelkontraktion in bestimmten Teilbereichen des Muskels zulässt .

[ 23 ] In einer Aus führungs form weist das j eweilige Belastungssignal ein Amplitudensignal auf , wobei eine Belastungsintensität der j eweiligen Muskelkontraktion mittels eines Vergleichs des j eweiligen Amplitudensignals am j eweiligen Messpunkt aufweisenden Belastungsprofils mit dem Vergleichsbelastungsprofil ermittelt wird .

[ 24 ] Somit kann mittels eines Auswertens des Amplitudensignals , also einer Belastungsstärke am j eweiligen Messpunkt , eine Aussage über beispielsweise die lokale Stärke der Muskelkontraktion und/oder die lokale Auswirkung der Muskelkontraktion auf die Belastungsmesseinrichtung getrof fen werden . Somit ist ein noch genaueres Bestimmen der Muskelkontraktion möglich . [ 25 ] Ein „Amplitudensignal" beschreibt dabei ein Signal , welches eine Aussage über eine Stärke des j eweiligen Signals trägt , also beispielsweise zwischen einer Grundbelastung von „0" und einer Maximalbelastung von „1" oder beispielsweise auch in Form einer Kraft in Newton auf einer dem Mess zweck angemessenen Skala skaliert ist , sodass entsprechende Amplitudensignale an den j eweiligen Messpositionen ein amplitudenbehaftetes Belastungsprofil ergeben .

[ 26 ] Um eine noch genauere Aussage über die Gesamtstärke der Muskelkontraktion tref fen zu können, wird aus einer Überlagerung der ermittelten Belastungs fläche mit den ermittelten Belastungsintensitäten der Muskelkontraktion an den j eweiligen Messpunkten eine Uberlagerungsintens ität der Muskelkontraktion ermittelt , wobei die Überlagerung insbesondere mittels einer Multiplikation und/oder einer gewichteten Multiplikation der Belastungs fläche mit der j eweiligen Belastungsintensität am j eweiligen Messpunkt und/oder mit einem Integrieren der Belastungsintensität über der Belastungs fläche , gebildet wird, sodass ein Belastungsvolumen ermittelt ist .

[ 27 ] Eine „Überlagerung" der ermittelten Belastungs fläche mit den ermittelten Belastungsintensitäten beschreibt dabei eine mathematische Operation unter der Berücksichtigung mehrerer Dimensionen, beispielsweise der räumlichen Dimensionen der Belastung oder auch einer zeitlichen Dimension der Belastung an bestimmten Messpunkten zu einem bestimmten Zeitpunkt , der entsprechenden Belastung der Muskelkontraktion . So wird beispielsweise eine Multiplikation der Belastungs fläche mit der j eweiligen, insbesondere amplitudenbehafteten Belastungsintensität am j eweiligen Messpunkt durchgeführt oder mathematisch kontinuierlich die Belastungsintensität über der Belastungs fläche in Form einer Integration berechnet oder auch eine gewichtete Multiplikation durchgeführt , in der beispielsweise bestimmte Bereiche , nämlich beispiel sweise sportmedi zinisch besonders relevante Teilbereiche des Muskels an deren Kontakt fläche mit der Belastungsmesseinrichtung gesondert oder beispielsweise verstärkt berücksichtigt werden . Dabei kann auch ein Integrieren im Sinne eines Bildens eines mathematischen Integrals der Belastungsintensität über der Belastungs fläche derart durchgeführt werden, dass beispielsweise j eweilige Teilintegrale über bestimmte Bereiche der Belastungs fläche gebildet werden oder ein Bestimmen der Überlagerung mittels eines Auf summierens diskreter Berechnungen an j eweiligen Messpunkten in Form einer numerischen Berechnung als ausreichend genaue Annäherung an das mathematisch genaue Integral durchgeführt wird . Im Ergebnis liegt dann beispielsweise ein aus einer Matrix mit einzelnen Belastungswerten an bestimmten Messpunkten gebildeter, summenartiger Zahlenwert vor, der charakteristisch für die mit dem Muskel durchgeführte Kontraktion ist . Alternativ oder auch ergänzend kann beispielsweise ein Integrieren oder Aufsummieren der Messwerte über die Zeit erfolgen, sodass beispielsweise die geleistete Arbeit in Sinne einer Trainingsleistung des j eweiligen Muskels über eine für ein Training gewählte Zeit bestimmt werden kann . [ 28 ] Ein „Belastungsvolumen" ist dabei die Messgröße , welche als dieser Zahlenwert sowohl die Fläche , näml ich die Belastungs fläche , als auch eine entsprechende lokale Belastungsintensität , deren Verteilung oder dergleichen, berücksichtigt und analog zu einer Summation der einzelnen Belastungsintensitäten über der Belastungs fläche abbildet , sodass das Belastungsvolumen kennzeichnend für beispielsweise die mit dem Muskel geleistete Gesamtarbeit zum j eweiligen Mess zeitpunkt ist .

[ 29 ] In diesem Zusammenhang sei erwähnt , das s das Multipli zieren, das Integrieren oder eine andere mathematische Operation für die vorliegende Erfindung sowohl mathematisch exakt aus entsprechend abgeleiteten Funktionen, als auch numerisch, intervallgeschachtelt oder auf ähnliche Weise durchgeführt werden kann, wobei die j eweilige Durchführungs form dabei beispielsweise ein entsprechendes Raster oder entsprechende Abstände von Messpunkten, in der j eweiligen Anordnung der Messpunktpositionen oder dergleichen, berücksichtigen kann . Erfindungsgemäß ist hierbei nicht ausschließlich die mathematische Präzision des Bestimmens der Belastung am j eweiligen Messpunkt , sondern insbesondere das messtechnische Gesamtbild der entsprechenden Muskelkontraktion auf der Belastungsmesseinrichtung entscheidend, um eine entsprechende Aussage über die Stärke , Ausgestaltung und Qualität der Muskelkontraktion tref fen zu können .

[ 30 ] In einer Aus führungs form wird für die lokalen Belastungsveränderungen, für die Belastungs fläche , für die Belastungsintensität , für die Überlagerung der Belastungs fläche mit der Belastungsintensität und/oder für das Belastungsvolumen ein Belastungs flächenmittelpunkt , ein Belastungsintensitätsschwerpunkt oder ein Überlagerungsschwerpunkt und/oder ein Belastungsvolumenschwerpunkt gebildet .

[ 31 ] Mittels Bildung eines solchen j eweiligen Mittelpunktes und/oder Schwerpunktes ist das j eweilige Zentrum der Belastung in Bezug auf die j eweilige Messgröße ermittelbar, wodurch beispielsweise für therapeutische Anwendungen aus einem Verlagern des Flächenschwerpunktes , also einem Verlagern des Gewichtes der Person, ein Ermitteln eines Bewegungsmusters der Person, einer Gleichgewichtsverlagerung oder dergleichen ermöglicht ist .

[ 32 ] Dabei handelt es sich im Falle des „Belastungs flächenmittelpunktes" beispielsweise um ein geometrisches oder auch gewichtetes geometrisches Mittel der entsprechenden Messpunkte und/oder der Messpunktpos itionen, wobei analog dazu aus beispielsweise entsprechenden Intensitäten ein Schwerpunkt oder auch ein gewichteter Schwerpunkt bezüglich der Intensitäten und analog dazu ein „Belastungsvolumenschwerpunkt" , also der Schwerpunkt , der Mittelpunkt oder der Gleichgewichtspunkt des ermittelten Belastungsvolumens bestimmbar ist .

[ 33 ] Um das Verfahren technisch sinnvol l einfach durchführen zu können, wird oder werden das j eweilige Belastungssignal , das Belastungsprofil , die Belastungs fläche , die Belastungsintensität , die Überlagerung der Belastungs fläche mit der Belastungsintensität und/oder das Belastungsvolumen mit einer j eweiligen Funktion, einer Näherungs funktion und/oder mit einer numerischen Annäherung und/oder in einer Mess frequenz von mehr als 1 Hz , mehr als 5 Hz , mehr als 10 Hz , mehr als 50 Hz , insbesondere mehr als 60 Hz bestimmt .

[ 34 ] Eine „Funktion" ist hierbei beispielsweise eine mathematisch bestimmte Funktion entlang mehrerer Achsen, welche das entsprechende Profil , eine entsprechende Messgröße oder dergleichen möglichst exakt beschreibt , wobei diese Funktion auch aus einer Mittelung oder aus einer Näherung oder beispielsweise in Form einer Matrix aus Messwerten, also numerisch angenähert , ermittelt sein kann . Daraus entsteht beispielsweise eine „Näherungs funktion" , welche in Form einer Regressionskurve durch beispielsweise entsprechende Schnitte oder entsprechende Profile gebildet ist . Analog dazu kann eine „numerische Annäherung" , also beispielsweise eine Intervallschachtelung oder eine diskrete Bestimmung entsprechender Messwerte erfolgen . Sofern eine entsprechende „Mess frequenz" , also eine Anzahl von Messereignissen, beispielsweise bezogen auf eine Sekunde , in entsprechender Höhe eingehalten wird, so ist das Bestimmen der entsprechenden Größen in beispielsweisen Muskel- Bewegungsprofilen, beispielsweise zum Erkennen einer Muskelkontraktion anhand einer Ableitung der Belastungsgrößen, einfach möglich .

[ 35 ] In einer Aus führungs form wird zum Ermitteln des Vergleichsbelastungsprofils ein Kalibrieren der Auswerteeinheit in einer Ruheposition der mit der Belastungsmesseinrichtung mit dem Muskel in Kontakt befindlichen Person durchgeführt , wobei insbesondere durch ein gezieltes Anspannen des Muskels ein

Maximalkontraktions faktor zum Korrigieren und/oder zum Anpassen eines maximalen Belastungsprofils ermittelt wird .

[ 36 ] Damit kann beispielsweise das entsprechende Vergleichsbelastungsprofil anhand einer maximal gemessenen Belastung innerhalb des Belastungsprofils auf eine Nenngröße von „1" kalibriert werden, wobei dieser Wert von „1" hier nur beispielhaft der Veranschaulichung gilt und j eder andere Wert für eine Nenngröße gewählt werden kann . Im Ergebnis wird damit eine beispielsweise relative Muskelkontraktion in Bezug zu einer Vergleichsperson messbar .

[ 37 ] Ein „Kalibrieren" beschreibt dabei einen Messprozess zur Feststellung und Dokumentation zur Abweichung eines Messgerätes gegenüber einem anderen Gerät oder gegenüber einem Vergleichsmaßstab . Dabei wird beispielsweise ein Kalibrieren gegenüber einem als „Normal" bezeichneten Vergleichsgegenstand oder Vergleichsmesswert durchgeführt . Ein solches Kalibrieren kann dabei beispielsweise in einer „Ruheposition" , also in einer beispielsweise flach und ohne Muskelkontraktion auf der Belastungsmesseinrichtung liegenden oder auf der Belastungsmesseinrichtung sitzenden Person durchgeführt werden, indem entsprechende Messwerte der Belastungsmesseinrichtung zum Erzeugen des Vergleichsbelastungsprofils genutzt werden . Ein „Maximalkontraktions faktor" dient dabei beispielsweise zum Korrigieren und/oder Anpassen eines Maximalbelastungsprofils , um beispielsweise einen Messbereich der Belastungsmesseinrichtung einzuhalten oder entsprechende Messwerte in Richtung eines solchen Messbereiches zu korrigieren oder anzupassen .

[ 38 ] Das „Korrigieren" und/oder „Anpassen" beschreibt , dass beispielsweise entsprechende Messwerte mit einem Korrekturf aktor analog des Maximalkontraktions faktors verrechnet werden, um Messwerte numerisch in einen zulässigen Bereich zu bringen, der beispielsweise für eine Auswertung benötigt wird .

[ 39 ] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einer der vorig bezeichneten Aus führungs formen mit einer Belastungsmesseinrichtung sowie einer Auswerteeinheit , wobei die Belastungsmesseinrichtung einen Belastungssensor oder mehrere Belastungssensoren zum Bestimmen einer durch die Person auf die Belastungsmesseinrichtung ausgeübten Belastung an einem j eweiligen mit dem Teilbereich des Muskels korrelierten Messpunkt an einer j eweiligen Messpunktposition aufweist .

[ 40 ] Eine solche Vorrichtung kann dabei therapeutisch, medi zinisch oder auch analytisch genutzt werden, um beispielsweise bei einer Person, insbesondere einem Patienten, entsprechende Muskelkontraktionen zu messen und/oder auch entsprechende Handlungsanweisungen abhängig von den gemessenen Muskelkontraktionen zu geben, sodass beispielsweise die Vorrichtung auch in Form eines entsprechenden Trainingsgerätes mit Rückmeldung an die Person genutzt werden kann . [ 41 ] In einer Aus führungs form ist oder sind der Belastungssensor oder die Belastungssensoren ein Drucksensor oder Drucksensoren, wobei der Drucksensor oder die Drucksensoren als schaltender Drucksensor, kapazitiver Drucksensor und/oder resistiver Drucksensor ausgebi ldet ist und/oder mehrere Belastungssensoren insbesondere entlang einer ersten Hauptrichtung, entlang einer zweiten Hauptrichtung in einer matrixartigen Anordnung an einer Belastungsmesseinrichtung angeordnet sind .

[ 42 ] In einfachster Form kann eine Muskelkontraktion über entsprechende Kräfte oder auch gemessene oder abgeleitete Drücke auf der Belastungsmesseinrichtung detektiert werden, sodass Kraftsensoren oder Drucksensoren hier zweckdienlich eingesetzt werden können . Wird eine Anordnung entlang einer ersten Hauptrichtung sowie entlang einer zweiten Hauptrichtung matrixartig vorgenommen, so kann beispielsweise ein geometrisch definiertes Netzwerk aus Drucksensoren oder anderen Belastungssensoren geschaf fen werden, wodurch die Auswertung in Form von Tabellen und/oder Diagrammen stark vereinfacht wird .

[ 43 ] Ein „Drucksensor" ist dabei ein Messglied zum Bestimmen eines Drucks , also zum Bestimmen einer Kraft j e Fläche , wobei ein solcher Drucksensor hier auch in Form eines Kraftsensors ausgeführt sein kann . So kann beispielsweise über die Messpunktposition und eine entsprechende , dem zugehörigen Messpunkt zugeordnete Einfluss fläche für den Kraftsensor auf einen Druck, also die gemessene Kraft in Bezug zur j eweiligen Einfluss fläche , geschlossen werden . Ein solcher Drucksensor j eder Ausgestaltung kann daher auch synonym als Kraftsensor bezeichnet sein und auch wirken . Ein „schaltender" Drucksensor oder schaltender Kraftsensor kann beispielsweise bei Überschreiten einer Grenzkraft oder eines Grenzdrucks ein Schaltsignal in Form einer O/ l- Information erzeugen, sodass beispielsweise das Belasten des entsprechenden Kraftsensors oder Drucksensors detektiert wird . Wird beispielsweise ein kapazitiver Drucksensor und/oder ein resistiver Drucksensor oder ein anderer geeigneter Sensor eingesetzt , so kann auch qualitativ bestimmt werden, wie groß ein entsprechender Druck oder wie groß eine entsprechende Kraft am j eweiligen Messpunkt ist .

[ 44 ] Eine „Hauptrichtung" ist dabei beispielsweise eine j eweilige Achse eines Koordinatensystems , wobei hier sowohl kartesische Koordinaten als auch Polarkoordinaten oder eine andere zweckmäßige Anordnung genutzt werden kann, um entsprechende Belastungssensoren matrixartig anzuordnen . Auch sind hier besonders angepasste Schemata oder Anordnungen, beispielsweise angepasst an einen Muskelverlauf , wobei entsprechende Randbereiche Bogenförmig ausgebildet sein können, zweckdienlich .

[ 45 ] In einer Aus führungs form ist die Vorrichtung eine Matte , eine Sportmatte , eine Yogamatte , ein Stuhl , eine Liege und/oder eine Therapieliege und/oder ein Kleidungsstück, insbesondere eine Hose , ein T-Shirt , eine Jacke , ein Handschuh, eine Socke , eine Kopfbedeckung und/oder eine Stulpe .

[ 46 ] Somit kann auf viel fältige Weisen, beispielsweise durch eine auf einer Matte oder Sportmatte liegende Person oder auch bei einer auf einem Stuhl sitzenden Person eine entsprechende Messung durchgeführt werden, sodass auf eine Muskelkontraktion geschlossen werden kann . Am Beispiel des Stuhls sei hier darauf hingewiesen, dass damit beispielsweise bei langfristig sitzenden Tätigkeiten ein Bestimmen der entsprechenden Muskelkontraktion auch ein Anregen entsprechender Muskelkontraktionen in Zusammenhang mit beispielsweise einer Trainings-Software möglich ist . Es sei hierzu erwähnt , dass eine Belastungsmesseinrichtung dabei beispielsweise auch in einer Armlehne eines Stuhls angeordnet sein kann, sodass eine Kontraktion von Armmuskeln detektierbar und messbar ist .

[ 47 ] Ebenso kann beispielsweise die Vorrichtung eine Therapieliege sein oder aber auch ein Kleidungsstück . Ein solches Kleidungsstück ist dabei insbesondere eine Hose , ein T-Shirt , eine Jacke , ein Handschuh, eine Socke , eine Kopfbedeckung und/oder eine Stulpe . Sofern an das Kleidungsstück an entsprechenden Stellen Belastungs sensoren eingearbeitet sind, so kann auch mit einem beispiel sweise enganliegenden Kleidungsstück eine entsprechende Belastung lokal am Muskel detektiert werden, sodass auf eine Muskelkontraktion geschlossen werden kann . Beispiel sweise könnte analog eines Druckmesssensors hierfür die Messung einer Kontraktion eines Stof fes eines Kleidungsstückes entlang der Oberf läche des Muskels oder eben einer Ausdehnung des entsprechenden Kleidungsstückes in einer möglichen Flächenrichtung dazu genutzt werden, auf eine entsprechende Druckerhöhung in Richtung einer Normalen, also senkrecht zur Oberfläche des Muskels oder der Muskelgruppe , zu schließen und damit beispielsweise eine Muskelkontraktion zu detektieren .

[ 48 ] Im Weiteren wird die Erf indung anhand von Aus führungsbeispielen erläutert . Es zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung einer

Sensormatte zum Messen von auf die Sensormatte auftretenden Belastungen in einer isometrischen Ansicht ,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Stuhls mit mehreren Sensormatten in einer isometrischen Ansicht ,

Figur 3 ein dreidimensionales Diagramm zum

Darstellen entsprechender Sensorsignale von Sensormatten,

Figur 4 ein Diagramm zum Darstellen einer

Schnittfläche einer Funktion aus dem Diagramm der Figur 3 , sowie

Figur 5 ein Diagramm zum Darstellen einer

Grundfläche aus dem Diagramm der Figur 3 .

[ 49 ] Eine Sensormatte 101 weist einen Mattenkörper 103 aus einem Stof f-Gewebe auf . Der Mattenkörper 103 ist mit einem Kabel 105 mit einem Computer 109 verbunden . Innerhalb des Mattenkörpers 103 sind entlang von Querachsen 181 und entlang von Längsachsen 183 mehrere Drucksensoren 107 innerhalb eines Matrixfeldes 108 angeordnet , die technisch al s Kraftsensoren ausgeführt sind . Die Korrelation von Kraft zu Druck wird hierbei aus einer gemessenen Kraft an einem j eweiligen Messpunkt 106 und einer j eweiligen Bezugs fläche 111 gebildet , in dem die gemessene Kraft auf die j eweilige Bezugs fläche 111 bezogen wird, sodass ein Druck am j eweiligen Messpunkt 106 angebbar ist . Im Folgenden wird daher nur noch von „Druck" im j eweiligen Zusammenhang gesprochen, auch wenn technisch eine Kraftmessung erfolgt . Die Drucksensoren 107 sind resistive Drucksensoren und können wie oben beschrieben einen orthogonal auf den Mattenkörper 103 einwirkenden lokalen Druck an einem j eweiligen Messpunkt 106 detektieren . Aus der Anordnung im Matrixfeld 108 kann damit für j eden Messpunkt 106 auf eine entsprechende Druckbelastung auf den Mattenkörper 103 geschlossen werden . Hieraus entsteht analog zur j eweiligen Druckbelastung ein j eweiliger Messwert . Der Computer 109 dient dabei der Auswertung der von den Drucksensoren 107 durch das Kabel 105 geleiteten Messwerte in Form von Drucksignalen, wodurch beispielsweise eine Druckkarte (vgl . auch Figur 3 ) dargestellt werden kann oder auch eine entsprechende tabellenförmige Aufnahme von Sensorsignalen der Drucksensoren 107 über entsprechende Zeitabschnitte oder in Zeitintervallen ermöglicht i st . Im Vorliegenden Beispiel nimmt der Computer 109 j edes Signal der Drucksensoren 107 in einer Frequenz von 60 Hz , also 60 Messungen pro Sekunde , zum Speichern in Tabellenform und Bereitstellen für weitere Auswertungen auf . Die entsprechenden Tabellen sind dabei Grundlage für beispielsweise die Darstellung einer Druckkarte in Figur 3 .

[ 50 ] Ein Stuhl 201 weist eine S itz fläche 203 , eine Rückenlehne 205 sowie vier Füße 207 auf . Auf dem Stuhl 201 kann eine Person (nicht dargestellt ) sitzen . Innerhalb der Sitz fläche 203 sind nebeneinander zwei der Sensormatten 101 eingearbeitet und zwar so , dass diese mit einer Hauptrichtung mit der Längsachse 183 entlang der Oberschenkel einer auf dem Stuhl 201 sit zenden Person verlaufen . Somit ist von den Gesäßhäl ften der Person über die Unterseite der j eweiligen Oberschenkel eine Druckmessung möglich . Analog dazu sind in der Rückenlehne 205 weitere Sensormatten 121 eingearbeitet , welche analog zur Sensormatte 101 ausgeführt sind, j edoch länger ausgestaltet sind . Diese seien aus Gründen der Übersicht im Folgenden nicht detailliert beschreiben, verhalten sich j edoch analog zum beschriebenen Beispiel , j edoch beispielsweise im Zusammenhang mit der Rückenmuskulatur einer auf dem Stuhl sitzenden Person . Ebenso kann eine j eweilige Armlehne eines Stuhls mit analog ausgestatteten Sensormatten ausgestattet sein . Alternativ zum Stuhl 201 können entsprechende Sensormatten 101 oder Sensormatten 121 oder andere Sensormatten beispielsweise in einer Behandlungsliege , einer Yogamatte , einer Sportmatte oder dergleichen eingesetzt werden . Im Folgenden soll am Beispiel der Sitz fläche 203 des Stuhls 201 die entsprechende Verwendung der Sensormatte 101 für ein Verfahren zum Bestimmen einer Muskelkontraktion erläutert werden :

[ 51 ] Die Sensormatte 101 auf j eder Seite der Sitz fläche 203 nimmt entsprechende Druckdaten von einer auf dem Stuhl 201 sitzenden Person auf , und zwar den Druck des j eweil s mit der Sensormatte 101 in Kontakt befindlichen Muskels . Dies sei vorliegend der „gluteus maximus" , also der Gesäßmuskel sowie der „musculus semitendinosus" , also der hintere Beugemuskel des Oberschenkel s . In Ruhelage ergibt sich dabei ein bestimmtes Messbild, also eine Druckverteilung aus Eigengewicht der Person, wobei die Person dann in der Folge entsprechende Muskeln für eine Messung anspannt . Beispielhaft ist dazu in einem Diagramm 301 eine entsprechende Funktion 311 und eine Funktion 315 für den j eweiligen Gesäßbereich und j eweiligen Oberschenkel bei Anspannung der Muskeln zu einem bestimmten Zeitpunkt der Messung gezeigt .

[ 52 ] Das Diagramm 301 weist eine Abs zisse 303 auf , welche eine Richtung quer zur Sitz fläche 203 des Stuhls 201 repräsentiert . Orthogonal dazu weist das Diagramm 301 eine Ordinate 305 auf , welche analog zur Sitztiefe auf der Sitz fläche 203 verläuft . Eine Applikate 307 steht wiederum orthogonal dazu, sodass ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem mit einem Koordinatenraum 309 aufgespannt ist . Die Abs zisse 303 sowie die Ordinate 305 spannen dabei eine Ebene paral lel zur Sitz fläche 203 auf , die Applikate 307 stellt eine Achse zur Darstellung eines Drucks auf der Sensormatte 101 dar, und zwar am j eweiligen Messpunkt 106 in der Ebene der Abs zisse 303 und der Ordinate 305 .

[ 53 ] Im Koordinatenraum 309 wird eine Funktion 311 zur Abbildung des Gesäßbereichs und des Oberschenkels der Person auf einer Körperseite sowie eine Funktion 315 zur Abbildung der Muskelgruppen auf der anderen Körperseite dargestellt . Die Funktion 311 weist diverse Messwerte 331 sowie einen Hochpunkt 312 , al so den Punkt maximalen Drucks , auf , analog dazu weist die Funktion 315 diverse Messwerte 335 sowie einen Hochpunkt 316 auf . Ebenso bilden die Funktionen 311 und die Funktion 315 eine Grundfläche 313 sowie eine Grundfläche 317 , mit der ein entsprechender Druckbereich auf der Sitz fläche 203 beschrieben ist . Durch die Anspannung der Muskeln, beispielsweise im hinteren Oberschenkelbereich, übt die Person also einen gegenüber der Ruhelage ortsveränderlichen Druck auf die Sitz fläche 203 aus , der mit den Sensormatten 101 detektiert und vom Computer 109 verarbeitet wird .

[ 54 ] Ein Diagramm 401 zeigt einen Schnitt , welcher beispielhaft durch die Funktion 311 entlang einer Schnittebene 381 gelegt ist . Das Diagramm 401 weist eine Ordinate 405 auf , welche analog zur Ordinate 305 verläuft sowie eine Applikate 407 welche analog zur Applikate 307 verläuft . Innerhalb der Schnittebene 381 ergibt sich so eine Schnitt funktion 411 , welche eine Schnittfläche 412 parallel zur Applikate 307 umschreibt . Analog dazu ist eine Referenzschnittfunktion 413 aufgetragen, welche eine Referenzschnittfläche 414 umschreibt . Die Referenzschnittfläche 414 sowie die Referenzschnitt funktion 413 bilden dabei den Mess-Zustand in Ruhelage der Person, also mit entspannten Muskeln, ab, wohingegen die Schnitt funktion 411 sowie die Schnittfläche 412 die Situation bei angespanntem Muskel beispielhaft abbilden . Aus entsprechenden Referenzsignalen, wie beispielsweise der Referenzschnittfunktion 413 oder anderer Referenzdrücke an entsprechenden Drucksensoren 107 kann damit ein Kalibrieren des Computer 109 zur Auswertung erfolgen, sodass beispielsweise eine entsprechende Funktion unter Muskelanspannung normiert dargestellt werden kann . [ 55 ] Ein Diagramm 501 weist eine Abs zisse 503 sowie eine Ordinate 505 auf . Die Abs zisse 503 verläuft analog zur Abs zisse 303 die Ordinate 505 analog zur Ordinate 305 . Innerhalb des Diagramms 501 sind dabei die Grundfläche 313 sowie die Grundfläche 317 in der Ebene zwischen Abs zisse 303 und Ordinate 305 aufgezeigt . Analog zur vorig beschriebenen Referenzschnittfunktion 413 und Referenzschnittfläche 414 sind im Diagramm 501 entsprechende Referenz flächen 314 sowie 318 aufgezeigt , welche die entsprechende ergebene Druckbelastungs fläche auf der Sitzfläche 203 in Ruheposition der Person, also ohne Muskelanspannung, beschreiben .

[ 56 ] Zur Auswertung entsprechender Signale kann nun in verschiedener Ausgestaltung vorgegangen werden . So kann beispielsweise der am Hochpunkt 312 sowie Hochpunkt 316 gemessene absolute Maximaldruck des Muskels auf die j eweilige Sensormatte 101 ausgewertet werden, um beispielsweise die absolute Stärke der Muskelkontraktion zu bewerten . Ebenso kann ein Unterschied aus der Referenz fläche 314 zur Grundfläche 313 und analog dazu ein Unterschied der Referenz fläche 318 zur Grundfläche 317 genutzt werden, um beispielsweise einen Zuwachs der entsprechenden Druckfläche und damit ein Rückschluss auf die Muskelkontraktion in ihrer Flächenausdehnung in der Sitz fläche 203 ziehen zu können .

[ 57 ] Sofern beispielsweise die Grundfläche 313 und/oder die Grundfläche 317 mit einem entsprechenden Flächenschnitt , also analog der Schnitt funktion 411 , j eweils multipli ziert und addiert wird, also in Form einer Information miteinander volumetrisch miteinander verrechnet wird, so kann auch ein Druckvolumen 321 für die Funktion 311 und analog dazu ein Druckvolumen 323 für die Funktion 315 ermittelt werden. Das jeweilige Druckvolumen zeigt dabei beispielsweise einen Messwert analog zu einer entsprechende Gesamtarbeit des jeweiligen Muskels an, aus dem auf die Effektivität beispielsweise einer sporttherapeutischen Übung geschlossen werden kann. Hierzu sei ein mathematisches Beispiel gegeben, welches jedoch auch in Form einer numerischen Annäherung, einer Intervall-Schachtelung oder gemäß analoger Näherungsverfahren ermittelt werden kann:

[58] Das Druckvolumen 321 oder das Druckvolumen 323 ergibt sich allgemein als Volumen V n zu einem jeweiligen Zeitpunkt tn zu wobei die Funktion f (x,y,t n ) der Funktion 311 oder der Funktion 315 entspricht, also die Druckwerte am jeweiligen Messpunkt 106 repräsentieren. Die x-Koordinate entspricht hierbei der Abszisse 303 und die y-Koordinate der Ordinate 305. Damit erfolgt eine Integration der jeweiligen Messwerte der Funktion f (x,y,t n ) über der jeweiligen Druckfläche, also beispielsweise über der Druckfläche 313 oder der Druckfläche 317.

[59] Sofern beispielsweise die Funktion f (x,y,t n ) nicht analytisch vorliegt oder nicht aus Messwerten, beispielsweise mit einer entsprechenden Regressionsrechnung ermittelt ist, so kann auch eine entsprechende Multiplikation des jeweiligen Druckwertes mit der dazugehörigen Bezugsfläche 111 erfolgen, wobei die Ergebnisse über die Anzahl der j eweiligen Messpunkte 106 summiert werden . Das zahlenmäßige Ergebnis entspricht dann zumindest näherungsweise dem mathematischen Integral und steht einer weiteren Auswertung zur Verfügung . In einer Abschätzung mit besserem Näherungswert berechnet der Computer 109 beispielsweise eine Trapez-Schachtelung zwischen den Mes swerten, um den angenommenen Verlauf der Funktion f (x, y, t n ) bestmöglich anzunähern .

[ 60 ] Ebenso ist es möglich, innerhalb der Druckfläche 313 und analog dazu innerhalb der Druckfläche 317 einen Druckmittelpunkt 521 und einen Druckmittelpunkt 523 zu ermitteln, um bei spielsweise auch die relative Position der Muskelkontraktion in Bezug zu einem Ruhezustand oder in Bezug zu einer Referenzperson ermitteln zu können . Dabei kann auch eine Kombination der entsprechenden Erkenntnisse verwendet werden, um die Qualität der Muskelanspannung zu bewerten .

Bezugs zeichenliste

101 Sensormatte

103 Mattenkörper

105 Kabel

106 Messpunkt

107 Drucksensor

108 Matrixfeld

109 Computer

111 Bezugs fläche

121 Sensormatte

181 Querachse

183 Längsachse

201 Stuhl

203 Sitz fläche

205 Rückenlehne

207 Fuß

301 Diagramm

303 Abs zisse

305 Ordinate

307 Applikate

309 Koordinatenraum

311 Funktion

312 Hochpunkt

313 Grundfläche

314 Referenz fläche

315 Funktion

316 Hochpunkt

317 Grundfläche 318 Ref Grenz fläche

321 Drue kvo lumen

323 Drue kvo lumen

331 Messwert 335 Messwert

381 Schnittebene

401 Diagramm

405 Ordinate

407 Applikate 411 Schnitt funkt ion

412 Schnittfläche

413 Referenzschnittfunktion

414 Referenzschnittfläche

501 Diagramm 503 Abs zisse

505 Ordinate

521 Druckmittelpunkt

523 Druckmittelpunkt