DE10201134A1

DE10201134A1 - Capture and processing of human movement data using piezoelectric sensors incorporated in the sole of a shoe or in an innersole together with integral processing and storage electronics

Info

Publication number: DE10201134A1
Application number: DE10201134A
Authority: DE
Inventors: Mohammad Nasseri; Paul Mirow; Alexander Volz; Roland Kopetsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-07-10

Abstract

Measurements are recorded using the piezoelectric effect with a number of measurement fields created. The output voltage signals are processed and stored, with the data suitable for subsequent presentation. The whole capture, processing and storage system is integrated in the shoe (8) or shoe innersole. An Independent claim is included for a device with piezoelectric measurement sensors (6, 7) that generate voltage signals that are digitized in an analysis unit with an ADC. Power supply is via batteries, while measurements can be transmitted using a radio signal.

Description

Die Erfindung betrifft entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erfassung und Auswertung von Messdaten in Schuhen bzw. Schuheinlagen zum Zweck der Informationsgewinnung sowohl sportlicher als auch biomechanischer Größen. According to the preamble of claim 1, the invention relates to a method and a Device for carrying out the method for recording and evaluating measurement data in Shoes or shoe insoles for the purpose of obtaining information both sporty and also biomechanical sizes.

Zur trainingsmethodischen Unterstützung wie auch zur Erhöhung der Wettkampfeffizienz werden zunehmend in den unterschiedlichen Sportarten technische Hilfsmittel verwendet. So ist in den Ausdauersportarten die Erfassung und Auswertung der Herzfrequenz in Training wie Wettkampf gängige Praxis. Im Radsport beispielsweise werden darüber hinaus üblicherweise auch die aktuelle Geschwindigkeit, die Durchschnittsgeschwindigkeit, die zurückgelegte Entfernung, die Trittfrequenz und weitere Daten mittels eines Fahrradcomputers in einem Display dargestellt und teilweise mittels einer Computerschnittstelle am Computer ausgewertet. Im Freizeitsport dienen diese Daten neben der nützlichen Information bei Touren im Wesentlichen der Erhöhung des Fahrspaßes, im Breiten- wie im Leistungssport sind sie dagegen die Grundlage einer modernen Trainingsmethodik. Im Radleistungssport werden in letzter Zeit auch mittels Kraftsensoren wie Dehnmessstreifen die Kraft-Zeit-Diagramme an den Pedalen bzw. den Pedalkurbeln erfasst und ausgewertet, um den Bewegungsablauf zu optimieren. Dies dient zum Einen der Erhöhung der Effizienz des Bewegungsablaufes, zum Anderen zur Vermeidung orthopädischer Fehlbelastungen und der damit verbundenen Gefahr von Verletzungen und erhöhtem Gelenkverschleiß. Im Laufsport dagegen sind bis auf die Erfassung der Herzfrequenz derlei technische Hilfsmittel noch nicht üblich, obwohl insbesondere beim Laufen durch die gegenüber dem Radfahren erhöhte Belastung der Gelenke solche Hilfsmittel zur Optimierung des Bewegungsablaufes beim Laufen sowohl zur Effizienzerhöhung als auch zur Vermeidung von Fehlbelastungen sinnvoll wären. Auch ist die Darstellung und Auswertung der aktuellen Geschwindigkeit, der Durchschnittsgeschwindigkeit und der zurückgelegten Entfernung durch Erfassung der Schrittfrequenz und des zeitlichen wie örtlichen Druckprofils an der Fußsohle möglich und kann in unterschiedlicher Komplexität sowohl im Freizeit- als auch im Leistungssport sinnvoll eingesetzt werden. For training methodical support as well as to increase competition efficiency technical aids are increasingly being used in different sports. So is in endurance sports, the recording and evaluation of the heart rate in training such as Competition common practice. In cycling, for example, are also commonly used also the current speed, the average speed, the distance traveled Distance, cadence and other data using a bike computer in one Display shown and partially evaluated using a computer interface on the computer. In recreational sports, these data serve as useful information for tours in the They are essentially an increase in driving pleasure, in both mass and competitive sports on the other hand, the basis of a modern training methodology. In competitive cycling, in lately also using force sensors such as strain gauges on the force-time diagrams Pedals or the pedal cranks recorded and evaluated in order to the movement sequence optimize. On the one hand, this serves to increase the efficiency of the movement sequence, on the other Others to avoid incorrect orthopedic loads and the associated danger of injuries and increased joint wear. In running, on the other hand, except for Recording the heart rate of such technical aids is not yet common, though especially when running due to the increased stress on the bike Joints such aids to optimize the movement while running both for Increasing efficiency and avoiding incorrect loads would make sense. That too is Presentation and evaluation of the current speed, the average speed and the distance covered by recording the cadence and the time like local pressure profile on the sole of the foot possible and can vary in complexity can be used sensibly in both leisure and competitive sports.

So ist aus der US 5,815,954 ein Schuh mit einem elektronischen Schrittzähler bekannt, bei dem sich in der Sohle eine flüssigkeitsgefüllte Blase mit einem Druck- und Temperatursensor befindet, der eine mit der Auftretkraft proportionale elektrische Spannung erzeugt. Die Sensoren liefern einem Mikroprozessor temperaturkompensiert die Informationen über Schrittfrequenz und Größe der Auftretkraft. Die verarbeiteten Daten (Gewicht, Schrittfrequenz, zurückgelegte Schritte und verbrauchte Kalorien) können an einem Flüssigkeitskristall-Display am Schuh direkt angezeigt oder per Funksignale an ein Armbanddisplay übertragen werden. Die Energieversorgung erfolgt mittels Batteriezellen. Eine weitergehende Datenverarbeitung z. B. zur Analyse von Bewegungsabläufen und Fehlbelastungen oder zur Darstellung der aktuellen und der durchschnittlichen Geschwindigkeit findet nicht statt. Ein energieautarker Betrieb ist nicht möglich. A shoe with an electronic pedometer is known from US Pat. No. 5,815,954 which is in the sole of a liquid-filled bladder with a pressure and temperature sensor is located, which generates an electrical voltage proportional to the force of occurrence. The sensors provide a microprocessor with temperature compensation for information about cadence and size of the impact force. The processed data (weight, cadence, covered Steps and calories burned) can be viewed on a liquid crystal display on the shoe displayed directly or transmitted to a wristband display via radio signals. The Energy is supplied by means of battery cells. Further data processing e.g. B. for analyzing movement sequences and incorrect loads or for displaying the current one and the average speed does not take place. A self-sufficient operation is not possible.

Bei der Rehabilitation von Verletzungen und Erkrankungen als auch zur Prävention vor orthopädischen Fehlbelastungen z. B. der unteren Extremitäten und der Wirbelsäule beim Gehen und Laufen finden auch in der Physiotherapie zunehmend technische Hilfsmittel ihren Einsatz. So ist es sinnvoll, beim Heilungsprozess von Frakturen zunehmend die Belastung des Knochens zu erhöhen, dabei aber eine Überbelastung zu vermeiden. Auch eine optimierte Anpassung von Schuheinlagen und sonstigen Hilfsmitteln zur Korrektur orthopädischer Fehlstellungen beispielsweise kann sinnvoller Weise mittels Kraft- bzw. Drucksensoren an der Fußsohle erfolgen. Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Kraft bzw. der Druck zum Einen nicht nur statisch, sondern auch zeitlich aufgelöst, zum Anderen auch örtlich höher aufgelöst erfasst werden kann, um so den gesamten Bewegungsablauf und eventuelle Fehl- und Überbelastungen zum Beispiel beim Gehen besser analysieren zu können. In the rehabilitation of injuries and illnesses as well as for prevention orthopedic malfunctions z. B. the lower extremities and the spine at Walking and running are also increasingly finding technical aids in physiotherapy Commitment. So it makes sense to increase the stress on the healing process of fractures Increase bone while avoiding overload. Also an optimized one Adjustment of shoe inserts and other aids to correct orthopedic Malpositions, for example, can be sensible by means of force or pressure sensors on the Sole of foot. It is particularly advantageous if the force or pressure for One not only statically, but also temporally resolved, on the other hand locally can be recorded in a resolved manner so that the entire motion sequence and any and to be able to better analyze overloads, for example when walking.

So ist in der DE 198 10 182 ein Schuh bzw. eine Einlegesohle mit Drucksensoren im Fersen- und Fußballenbereich beschrieben, wobei zur Vermeidung der Überbelastung des unteren Bewegungsapparates oder der Wirbelsäule bei Überschreitung eines bestimmten Lastschwellenwerts ein Signal ausgelöst wird. Es können hierbei Kräfte, Torsion, Kraftimpulse und Torsionsimpulse detektiert werden. Eine weitergehende Datenverarbeitung z. B. zur Analyse von Bewegungsabläufen und Fehlbelastungen findet nicht statt, sportliche Größen wie die aktuelle Geschwindigkeit, die Durchschnittsgeschwindigkeit und die zurückgelegte Entfernung werden nicht berücksichtigt. In DE 198 10 182, for example, a shoe or an insole with pressure sensors in the heel and ball of the foot area, taking care to avoid overloading the lower Musculoskeletal system or the spine when a certain one is exceeded Load threshold a signal is triggered. Forces, torsion, force impulses and Torsion pulses are detected. Further data processing e.g. B. for analysis of movement sequences and incorrect loads does not take place, sporting sizes like that current speed, average speed and distance traveled will not be considered.

Aus der DE 199 48 504 ist ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur gezielten Kontrolle der mechanischen Belastung der Beine bekannt. In einem Schuh befindet sich ein Drucksensor, der die Belastung der Beine registriert und die Messdaten an ein Auswertegerät übermittelt. Bei Erreichen eines Lastschwellenwerts kann ein Warnsignal ausgelöst werden. Als Drucksensor ist u. A. auch ein piezoelektrischer Messsensor genannt. Aber auch hier erfolgt keine weitergehende Analyse von Bewegungsabläufen und Fehlbelastungen bzw. von sportlichen Größen, die piezoelektrischen Effekte werden für den Energiebedarf nicht genutzt. DE 199 48 504 describes a method and a device for the targeted control of the mechanical stress on the legs. There is a pressure sensor in a shoe that the load on the legs is registered and the measurement data are transmitted to an evaluation device. at A warning signal can be triggered when a load threshold value is reached. As a pressure sensor u. A. also called a piezoelectric measuring sensor. But here too there is none further analysis of movement sequences and incorrect loads or of sporting sizes that Piezoelectric effects are not used for the energy requirement.

Schließlich sind auch in den DE 198 04 443, 198 17 463 und 199 49 653 Vorrichtungen zur Überwachung bzw. Signalisierung der mechanischen Belastung der unteren Extremitäten genannt, in denen aber keine weitergehende Analyse von Bewegungsabläufen und Fehlbelastungen bzw. von sportlichen Größen erfolgt. Finally, DE 198 04 443, 198 17 463 and 199 49 653 also include devices for Monitoring or signaling the mechanical load on the lower extremities mentioned, but in which no further analysis of movements and Incorrect loads or from sporty sizes occurs.

Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, mit deren Hilfe in einfacher Weise sowohl in der Freizeit und im Sport als auch im orthopädisch-physiotherapeutischen Bereich sowohl sportliche Größen wie die aktuelle und die durchschnittliche Geschwindigkeit, die Anzahl der Schritte und die zurückgelegte Distanz als auch biomechanische Daten wie die Fußbelastung, der Abrollverlauf der Füße und eine eventuelle orthopädische Fehlbelastung oder Fehlstellung während einer Tour, eines Trainingslaufes, eines Rennens oder eines Diagnoselaufes erfasst, analysiert, angezeigt und/oder gespeichert und an einen Computer übermittelt werden kann. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, das Verfahren und die Vorrichtung dergestalt auszuführen, dass sowohl ein adaptiver Einsatz als auch ein energieautarker Betrieb ohne Batterien ermöglicht wird. The present invention is therefore based on the object, a method and to provide a device for performing the method, with the aid of which in simple Way both in leisure time and in sports as well as in orthopedic-physiotherapy Range both athletic sizes like current and average speed, the number of steps and distance traveled as well as biomechanical data like that Foot strain, the rolling process of the feet and a possible orthopedic incorrect load or malposition during a tour, training run, race or one Diagnostic run recorded, analyzed, displayed and / or saved and sent to a computer can be transmitted. The object of the invention is also the method and the device to be carried out in such a way that both adaptive use and energy self-sufficient operation without batteries.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren entsprechend der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und durch die Vorrichtung entsprechend der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst. According to the invention, this object is achieved by the method according to the characterizing features of claim 1 and by the device according to the characterizing Features of claim 2 solved.

Hierzu ist einer Schuhsohle bzw. einer Schuheinlegesohle vorzugsweise eine piezoelektrische Drucksensorfolie oder ein piezoelektrischer Schaum beispielsweise auf Polymerbasis mit mehreren Messfeldern und als Abdecklaminat biegeelastische und zug-/drucksteife Folien beigeordnet. Bei auch nur leichten Bewegungen des Fußes auf der Sohle wird in den piezoelektrischen Messfeldern wegen der Druckveränderung eine elektrische Spannung erzeugt. Die Spannungssignale können durch geeignete Verstärker beispielsweise mittels einer integrierten Schaltung verstärkt werden. Die so gewonnenen zeitlich und örtlich hoch aufgelösten Druckinformationen der unterschiedlichen Sohlenbereiche werden in einer Auswerteeinheit wie einem Einchip-Computer ausgewertet und gespeichert. In Frage kommende Ausgabedaten sind beispielsweise die aktuelle und durchschnittliche Geschwindigkeit, die zurückgelegte Distanz und die Anzahl der Schritte bei einem Lauf, aber auch biomechanische und orthopädische Informationen wie die Effizienz des Bewegungsablaufes oder eventuelle Fehlstellungen oder Fehlbelastungen der unteren Extremitäten oder der Wirbelsäule. Die Energieversorgung erfolgt vorzugsweise mittels piezoelektrischer Effekte, kann aber auch mittels Batterien gewährleistet werden. Der Datenaustausch erfolgt beispielsweise per Funksignal, über eine entsprechend wasser- und schmutzgeschützte Schnittstellenbuchse, über eine Infrarotschnittstelle am Schuh oder induktiv, die Anzeige der Information kann aber auch z. B. mittels eines Folien-Flüssigkeitskristall-Displays direkt am Schuh erfolgen. Über die Schnittstelle lassen sich auch Setup-Einstellungen wie die Körpergröße und die durchschnittliche Laufschrittlänge in die Auswerteeinheit eingeben; hierzu können auch Tasten am Schuh bzw. an der Schuheinlegesohle verwendet werden. For this purpose, a shoe sole or a shoe insole is preferably one piezoelectric pressure sensor film or a piezoelectric foam, for example based on polymer with several measuring fields and as a covering laminate, flexible and tensile / compressive rigid foils coordinate. With even slight movements of the foot on the sole is in the piezoelectric measuring fields generated an electrical voltage due to the pressure change. The Voltage signals can be generated by suitable amplifiers, for example by means of an integrated one Circuit will be amplified. The temporally and locally resolved in this way Pressure information of the different sole areas is stored in an evaluation unit such as one One-chip computer evaluated and saved. Eligible output dates are for example the current and average speed, the distance traveled and the number of steps in a run, but also biomechanical and orthopedic Information such as the efficiency of the movement sequence or possible misalignments or Incorrect strain on the lower extremities or the spine. The energy supply takes place preferably by means of piezoelectric effects, but can also be ensured by means of batteries become. The data exchange takes place, for example, by radio signal, via a corresponding Water and dirt-protected interface socket, via an infrared interface on the shoe or inductive, the display of the information can also, for. B. by means of a Foil liquid crystal displays are made directly on the shoe. You can also use the interface Setup settings such as height and average running stride in the Enter evaluation unit; buttons on the shoe or on the shoe insole can also be used for this be used.

Vorteile der Erfindung sind, dass bei der Möglichkeit des energieautarken Betriebs durch die Nutzung piezoelektrischer Effekte und des adaptiven Einsatzes durch die sehr geringe Bauhöhe des Sensorsystems z. B. in einer Schuheinlegesohle eine Vielzahl von sportlichen und biomechanischen Informationen bei geringen Systemkosten und geringer Systemkomplexität zu gewinnen sind. Advantages of the invention are that with the possibility of energy self-sufficient operation by the Use of piezoelectric effects and adaptive use due to the very low height the sensor system z. B. in a shoe insole a variety of sporty and biomechanical information with low system costs and low system complexity are winning.

Somit werden die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben durch das bereitgestellte Verfahren und die bereitgestellte Vorrichtung vollkommen gelöst. Thus the objects underlying the invention are achieved by the provided Method and the device provided completely solved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die gesamte Messvorrichtung in einer Schuheinlagesohle integriert, wodurch das System adaptiv, d. h. in unterschiedlichen Schuhen und von unterschiedlichen Personen genutzt werden kann. Die Anzeige der Daten kann über Funksignale an ein Armbanddisplay übertragen werden, der Datenaustausch zur weitergehenden Datenanalyse und für Setup-Einstellungen der in der Einlegesohle integrierten Auswerteeinheit ebenso. Die Energieversorgung kann über eine Batteriezelle oder mittels des piezoelektrischen Effekts und einer Akkumulatorzelle erfolgen. In a preferred embodiment of the invention, the entire measuring device is in one Integrated shoe insole, which makes the system adaptive, d. H. in different shoes and can be used by different people. The data can be displayed via Radio signals are transmitted to a wristband display for data exchange further data analysis and for setup settings of the integrated in the insole Evaluation unit as well. The energy supply can be via a battery cell or by means of the Piezoelectric effect and an accumulator cell.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die gesamte Mess- und Auswertevorrichtung in eine Schuhsohle integriert. Hier kann die Anzeige der Daten auch an einem Display wie einer Flüssigkeitskristallfolie direkt am Schuh erfolgen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass sie bei Wegfall von Datenschnittstellen preisgünstiger und somit vor Allem im Freizeitbereich einsetzbar ist. In a further preferred embodiment of the invention, the entire measurement and Evaluation device integrated in a shoe sole. Here the data can also be displayed a display like a liquid crystal film directly on the shoe. The advantage of this The design is such that if data interfaces are no longer available, they are cheaper and therefore more efficient Everything can be used in the leisure area.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind den piezoelektrischen Messfeldern weitere Messvorrichtungen wie Dehnmessstreifen zugeordnet. In a further embodiment of the invention, the piezoelectric measuring fields other measuring devices such as strain gauges assigned.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden zusätzlich auch die Torsionsbelastung der unteren Extremitäten sowie Biege-, Schub- und Längsspannungen erfasst. In a further preferred embodiment of the invention, the Torsional stress on the lower extremities as well as bending, shear and longitudinal stresses detected.

Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: Exemplary embodiments are shown in the drawings. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße in eine Schuheinlegesohle integrierte Messvorrichtung in perspektivischer Ansicht; Fig. 1 a according to the invention integrated in a shoe insole measuring device in perspective view;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße in einen Schuh integrierte Messvorrichtung in perspektivischer Ansicht; Fig. 2 shows an inventive integrated into a shoe measuring device in perspective view;

Fig. 3 ein Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Datenerfassung und -verarbeitung. Fig. 3 is a flow diagram of the data acquisition and processing according to the invention.

In Fig. 1 ist mit Bezugszeichen 1 eine Vorrichtung zur Erfassung und Auswertung von Kraft-, Druck-, Temperatur-, Dehnungs-, Torsions-, Schub- und Biegemesswerten als Schuheinlegesohle dargestellt. Die Vorrichtung weist als datenerfassende Anordnung piezoelektrische Messfelder 6 und Torsionsmessfelder 7 auf. Die Messfelder 6 können beispielsweise als piezoelektrische Schäume oder Folien ausgebildet sein, die Torsionsmessfelder 7 beispielsweise als piezoelektrische Folien oder Dehnmessstreifen. Die so gewonnenen Daten gelangen vorzugsweise mittels elektrischer Leiter zu einer Auswerteeinheit 2, die beispielsweise als Einchiplösung ausgestaltet sein kann. Hier erfolgen die Signalverstärkung, die Signalspeicherung und eine erste Datenauswertung sowie die Datenverarbeitung zur Datenausgabe. Die so vorausgewerteten Daten können mittels eines Senders 5 beispielsweise an ein Armbanddisplay zur direkten Anzeige oder mittels einer Datenschnittstelle 4 an ein externes Gerät wie einen Computer zur weiteren Datenverarbeitung übermittelt werden. Die Energieversorgung der datenerfassenden und -verarbeitenden Vorrichtungen in der Schuheinlegesohle 1 erfolgt vorzugsweise durch piezoelektrischer Effekte, wobei diese beispielsweise mittels eines in der Schuheinlegesohle 1 integrierten piezoelektrischen Schaums auf Polymerbasis erfolgen kann und die Energiespeicherung mit Hilfe von elektrischen Akkumulatoren 3 und einer in der Auswerteeinheit 2 integrierten Ladevorrichtung durchgeführt wird. Als weiteres Ausführungsbeispiel ist die Energieversorgung nur mittels Batterien 3 oder Akkumulatoren 3 auch möglich. Das Aufladen der Akkumulatoren 3 kann hier beispielsweise mit Hilfe einer Ladebuchse 11 erfolgen. Parameterdaten wie Körpergröße, -gewicht und mittlere Laufschrittlänge können als Daten-Setup mittels einer Datenschnittstelle 4 von einem externen Gerät oder direkt an der Einlegesohle beispielsweise mittels einer Eingabetastatur 10 an die Auswerteeinheit 2 übermittelt werden. In Fig. 1, reference numeral 1 shows a device for detecting and evaluating force, pressure, temperature, elongation, torsion, shear and bending measured values as a shoe insole. The device has piezoelectric measuring fields 6 and torsional measuring fields 7 as a data-capturing arrangement. The measuring fields 6 can be designed, for example, as piezoelectric foams or foils, the torsion measuring fields 7, for example, as piezoelectric foils or strain gauges. The data obtained in this way preferably reach an evaluation unit 2 by means of electrical conductors, which can be configured, for example, as a single-chip solution. Signal amplification, signal storage and a first data evaluation as well as data processing for data output take place here. The data pre-evaluated in this way can be transmitted by means of a transmitter 5, for example, to a wristband display for direct display or by means of a data interface 4 to an external device such as a computer for further data processing. The energy supply to the data acquisition and processing devices in the shoe insole 1 is preferably effected by piezoelectric effects, this being possible, for example, using a polymer-based piezoelectric foam integrated in the shoe insole 1 and the energy storage using electrical accumulators 3 and one integrated in the evaluation unit 2 Charger is carried out. As a further exemplary embodiment, the energy supply is also possible only by means of batteries 3 or accumulators 3 . The batteries 3 can be charged here, for example, with the aid of a charging socket 11 . Parameter data such as body size, weight and average running stride length can be transmitted as a data setup using a data interface 4 from an external device or directly on the insole, for example using an input keyboard 10, to the evaluation unit 2 .

In Fig. 2 ist mit Bezugszeichen 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Erfassung und Auswertung von Messwerten als Schuh dargestellt. Die gesamte Vorrichtung zur Messdatenerfassung mittels piezoelektrischer Messfelder 6 und weiterer Messfelder 7, zur Messdatenverarbeitung mittels Signalverstärker, Datenverarbeitungsprozessor und Datenspeicher in einer Auswerteeinheit 2 sowie zur Datenausgabe ist hier in einer Schuhsohle 8a integriert. Auch hier können Daten mittels Datenschnittstelle 4 oder einem Sender 5 zwischen Auswerteeinheit 2 und externen Geräten bzw. Anzeigevorrichtungen ausgetauscht werden, zusätzlich ist hier auch eine Anzeige der Ausgabedaten in einem Display 9 direkt am Schuh möglich. Parameterdaten wie Körpergröße, -gewicht und mittlere Laufschrittlänge können als Daten-Setup mittels einer Datenschnittstelle 4 von einem externen Gerät oder direkt am Schuh beispielsweise mittels einer Eingabetastatur 10 an die Auswerteeinheit 2 übermittelt werden. A further exemplary embodiment for recording and evaluating measured values as a shoe is shown in FIG. 2 with reference number 8 . The entire device for measuring data acquisition by means of piezoelectric measuring fields 6 and further measuring fields 7 , for measuring data processing by means of a signal amplifier, data processing processor and data memory in an evaluation unit 2 and for data output is integrated here in a shoe sole 8 a. Here, too, data can be exchanged between the evaluation unit 2 and external devices or display devices by means of a data interface 4 or a transmitter 5. In addition, the output data can also be displayed on a display 9 directly on the shoe. Parameter data such as body size, weight and average running stride length can be transmitted as data setup using a data interface 4 from an external device or directly on the shoe, for example using an input keyboard 10, to the evaluation unit 2 .

In Fig. 3 ist als Flussdiagramm dargestellt, wie bei einem Ausführungsbeispiel die Datenerfassung, -verarbeitung und -anzeige erfolgt. Bezugszeichenliste 1 Schuheinlegesohle
2 Auswerteeinheit mit Signalverstärker, Datenspeicher und Datenverarbeitungsprozessor
3 Batterie bzw. Akkumulator
4 Datenschnittstelle
5 Sender
6 piezoelektrisches Messfeld
7 Torsionsmessfeld
8 Schuh
8a Schuhsohle
9 Flüssigkeitskristall-Anzeige
10 Eingabetastatur
11 Ladebuchse bzw. Ladevorrichtung
In Fig. 3 is shown as a flow diagram, as is done, the data acquisition, processing and display in an embodiment. Reference number list 1 shoe insole
2 evaluation unit with signal amplifier, data memory and data processing processor
3 battery or accumulator
4 data interface
5 transmitters
6 piezoelectric measuring field
7 torsion measuring field
8 shoe
8 a shoe sole
9 Liquid crystal display
10 input keyboard
11 charging socket or charging device

Claims

1.Procedure for acquiring and processing measurement data in a shoe ( 8 ) or a shoe insole ( 1 ) for the purpose of obtaining information about both sporting variables such as the current and average speed or the distance covered, as well as medical and biomechanical data such as the course of movement or possibly Incorrect loads on the lower extremities and the spine during a training, competition or diagnostic run, characterized in that the measurements required for information acquisition are made by means of piezoelectric effects in a plurality of measuring fields ( 6 ), the electrical voltage signals obtained in this way are processed and stored, which processed data are displayed and the entire acquisition, processing and storage system for the measurement data is integrated in a shoe sole ( 8 a) or a shoe insole ( 1 ).

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that a shoe sole ( 8 a) or a shoe insole ( 1 ) is assigned a plurality of piezoelectric measuring fields ( 6 ) and that the shoe sole ( 8 a) or the shoe insole ( 1 ) an evaluation unit ( 2 ) is assigned, which processes and stores the electrical voltage signals generated in the measuring fields ( 6 ; 7 ).

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the piezoelectric measuring fields ( 6 ; 7 ) are designed as piezo foils.

4. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the piezoelectric measuring fields ( 6 ; 7 ) are designed as piezo foam.

5. The method according to claims 1 and 2, characterized in that force or pressure measurements are carried out in the measuring fields ( 6 ; 7 ).

6. The method according to claims 1 and 2, characterized in that torsion measurements are carried out in the measuring fields ( 6 ; 7 ).

7. The method according to claims 1 and 2, characterized in that shear stress measurements are carried out in the measuring fields ( 6 ; 7 ).

8. The method according to claims 1 and 2, characterized in that bending stress measurements are carried out in the measuring fields ( 6 ; 7 ).

9. The method according to claims 1 and 2, characterized in that strain measurements are carried out in the measuring fields ( 6 ; 7 ).

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that strain gauges are used in addition to the piezoelectric measuring fields ( 6 ; 7 ).

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the voltage signals generated in the piezoelectric measuring fields and the strain gauges ( 6 ; 7 ) are amplified.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the reinforcement of the Voltage signals using integrated circuits.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply to the measurement data acquisition and processing system takes place by means of effects which generate electrical voltage when walking, and the energy is stored by means of accumulator cells ( 3 ).

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the energy supply of the measurement data acquisition and processing system takes place by means of piezoelectric effects and the energy storage by means of accumulator cells ( 3 ).

15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply of the measurement data acquisition and processing system takes place by means of battery cells ( 3 ).

16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply of the measurement data acquisition and processing system takes place by means of accumulator cells ( 3 ).

17. The device according to claims 13, 14 and 16, characterized in that the charging of the battery cells ( 3 ) by means of charger and plug connection ( 11 ) or inductively.

18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the The processed data is shown on a display directly on the shoe.

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that a liquid crystal film ( 9 ) is used as the display.

20. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the display of the processed data on an external display such as a wristband display takes place and the necessary data transmission takes place by means of radio or infrared signals.

21. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the processed and stored data are transmitted via a data interface ( 4 ) to an external device such as a computer.

22. The method according to claim 21, characterized in that the data transmission by means of Radio signals.

23. The method according to claim 21, characterized in that the data transmission by means of Infrared signals take place.

24. The method according to claim 21, characterized in that the data transmission done inductively.

25. The method according to claim 21, characterized in that the data transmission via a plug connection is made.

26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the processed and stored data and transmitted via a data interface ( 4 ) to an external device such as a computer are further processed there for further analysis.

27. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical voltage signals obtained in the measuring sensors ( 6 ; 7 ) are digitized in the evaluation unit ( 2 ) by means of an AD converter.

28. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with the time-based measurement signals using suitable mathematical methods such as fast Fourier transform performed a frequency analysis and thus frequency-based data to be created.

29. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the measurement data are analyzed in the evaluation unit ( 2 ) or in a downstream device such as a computer by means of an expert system.

30. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the measurement data in the evaluation unit ( 2 ) or in a downstream device such as a computer are analyzed by means of a neural network.

31. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the measurement data are analyzed in the evaluation unit ( 2 ) or in a downstream device such as a computer by means of a neuro-fuzzy system.

32. Method according to claims 28 to 31, characterized in that the measurement data are further processed in the evaluation unit ( 2 ) or in a downstream device such as a computer by means of a combination of the analysis methods mentioned.

33. Method according to claims 21 to 25, characterized in that setup data such as body size and average running stride length are transmitted from the external device to the evaluation unit ( 2 ) by means of a data interface ( 4 ) according to the claims mentioned.

34. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Enter the setup data such as body size, weight and average running stride length using a Input device is carried out directly on the shoe or on the shoe insole.

35. Device according to claim 34, characterized in that the input device is a key ( 10 ).

36. The method according to claims 33 to 35, characterized in that the input of Setup data such as body size and average running stride length are menu-driven by means of a display according to claims 18 to 20.