DE-102024210657-A1 - Reaktionskraft-Messplatte und Reaktionskraft-Messsystem

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reaktionskraft-Messplatte (1) zur Erfassung der Bodenreaktionskraftverteilung über die Bodenkontaktfläche des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden, mit einer, vorzugsweise steifen, Trägerplatte (3) mit einer im Gebrauch dem Boden zugewandten ersten, unteren Oberfläche (3a) und einer gegenüberliegenden dem Huf oder Fuß zugewandten zweiten, oberen Oberfläche (3b), einer Mehrzahl von an der ersten, unteren Oberfläche (3a) der Trägerplatte (3) positionsfest fixierten flächigen Kraftmesssensoren (5), und einem, vorzugsweise elastomeren, Kraftübertragungsflächenelement (11), welches parallel zur Trägerplatte (3) sowie zur ersten, unteren Oberfläche (3a) abgewandt positionsfest an den Kraftmesssensoren (5) fixiert ist, wobei pro Kraftmesssensor (5) wenigstens, vorzugsweise genau, ein elastischer Kraftübertragungsstollen (7) an der freien, unteren Oberfläche des Kraftübertragungsflächenelements (11) unmittelbar genau einem der Kraftmesssensoren (5) gegenüberliegend fixiert ist, wobei die freie, untere Oberfläche des Kraftübertragungsflächenelements (11) die dem Boden zugewandte und im Gebrauch mit dem Boden in Kontakt stehende Unterseite der Reaktionskraft-Messplatte (1) bildet.

Inventors

• Max Konstantin Werhahn

Assignees

• CONTITECH DEUTSCHLAND GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (15)

1. Reaktionskraft-Messplatte (1) zur Erfassung der Bodenreaktionskraftverteilung über die Bodenkontaktfläche des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden, mit einer, vorzugsweise steifen, Trägerplatte (3) mit einer im Gebrauch dem Boden zugewandten ersten, unteren Oberfläche (3a) und einer gegenüberliegenden dem Huf oder Fuß zugewandten zweiten, oberen Oberfläche (3b), einer Mehrzahl von an der ersten, unteren Oberfläche (3a) der Trägerplatte (3) positionsfest fixierten flächigen Kraftmesssensoren (5), und einem, vorzugsweise elastomeren, Kraftübertragungsflächenelement (11), welches parallel zur Trägerplatte (3) sowie zur ersten, unteren Oberfläche (3a) abgewandt positionsfest an den Kraftmesssensoren (5) fixiert ist, wobei pro Kraftmesssensor (5) wenigstens, vorzugsweise genau, ein elastischer Kraftübertragungsstollen (7) an der freien, unteren Oberfläche des Kraftübertragungsflächenelements (11) unmittelbar genau einem der Kraftmesssensoren (5) gegenüberliegend fixiert ist, wobei die freie, untere Oberfläche des Kraftübertragungsflächenelements (11) die dem Boden zugewandte und im Gebrauch mit dem Boden in Kontakt stehende Unterseite der Reaktionskraft-Messplatte (1) bildet.
2. Reaktionskraft-Messplatte (1) nach Anspruch 1 , wobei die Kraftübertragungsstollen (7) und/oder das Kraftübertragungsflächenelement (11) aus einem elastomeren oder aus einem duromeren Material ausgebildet sind bzw. ist.
3. Reaktionskraft-Messplatte (1) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die Kraftübertragungsstollen (7) einstückig mit dem Kraftübertragungsflächenelement (11) ausgebildet sind.
4. Reaktionskraft-Messplatte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reaktionskraft-Messplatte (1) ausgebildet ist, im Gebrauch alleinig am Fuß des Huftieres oder Menschen verwendet zu werden.
5. Reaktionskraft-Messplatte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kraftübertragungsstollen (7) des Kraftübertragungsflächenelements (11) ein Solenprofil ausbilden.
6. Reaktionskraft-Messplatte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kraftübertragungsflächenelement (11) die Trägerplatte (3) seitlich und von dessen zweiter, oberer Oberfläche (3b) wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, umschließt.
7. Reaktionskraft- Messplatte (1) nach Anspruch 6 , wobei eine Innenseite (11a) des Kraftübertragungsflächenelements (11) der zweiten, oberen Oberfläche (3b) der Trägerplatte (3) abgewandt einen erhöhten Tragrand ausbildet.
8. Reaktionskraft-Messplatte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kraftübertragungsflächenelement (11) mehrere, vorzugsweise einstückig ausgebildete, Seitenwandabschnitte (11b) aufweist, welche ausgebildet sind, den Fuß des Huftieres oder Menschen im Gebrauch abschnittsweise zu umschließen.
9. Reaktionskraft- Messplatte (1) nach Anspruch 8 , wobei die Seitenwandabschnitte (11b) mittels Knickstellen (11d), vorzugsweise in Form von Filmscharnieren (11d), mit dem flächigen Bereich des Kraftübertragungsflächenelements (11), welcher den Fuß des Huftieres oder Menschen im Gebrauch aufnimmt, vorzugsweise einstückig, verbunden sind.
10. Reaktionskraft- Messplatte (1) nach Anspruch 8 oder 9 , wobei die Seitenwandabschnitte (11b) Durchführungen (11c) zur Aufnahme eines Riemens (18) aufweisen, so dass im Gebrauch der Riemen (18) angezogen und hierdurch die Reaktionskraft-Messplatte (1) mittels der Seitenwandabschnitte (11b) am Fuß des Huftieres oder Menschen form- und/oder kraftschlüssig gehalten werden kann.
11. Reaktionskraft-Messplatte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kraftübertragungsflächenelement (11) den Kraftübertragungsstollen (7) abgewandt mit den Kraftmesssensoren (5) bzw. einer Sensorträgerfolie (9) verklebt ist.
12. Reaktionskraft-Messplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei das Kraftübertragungsflächenelement (11) den Kraftübertragungsstollen (7) abgewandt an einer Trägerfolie (15) vulkanisiert und die Trägerfolie (15) mit den Kraftmesssensoren (5) bzw. einer Sensorträgerfolie (9) verklebt ist.
13. Reaktionskraft-Messplatte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trägerplatte (3) die Form eines geschlossenen Hufeisens, Kreisringes oder U oder Vielecks, insbesondere mit einer Ausnehmung im Mittenbereich, hat.
14. Reaktionskraft-Messplatte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kraftmesssensoren (5) zusammen mit zugehörigen Sensorsignalleitungen und optional Stromversorgungsleitungen auf einer zusammenhängenden Sensorträgerfolie (9) realisiert sind, die insbesondere auf der ersten Oberfläche (3a) der Trägerplatte (3) fixiert ist.
15. Reaktionskraft-Messsystem, mit einer Reaktionskraft-Messplatte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche und einer an dieser angebrachten und mit den Kraftmesssensoren (5) signalübertragend verbundenen drahtlosen elektronische Schuh-Komponente (25), insbesondere nach Bluetooth-Standard, sowie einer entfernt von der Reaktionskraft-Messplatte (1) angeordneten Sensorsignal-Empfangs-, Auswertungs- und Anzeigevorrichtung, welche eine mit der elektronische Schuh-Komponente (25) an die Reaktionskraft-Messplatte kommunizierende drahtlose Sensorsignal-Empfangseinheit umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reaktionskraft-Messplatte zur Erfassung der Bodenreaktionskraftverteilung über die Bodenkontaktfläche des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden und ein Reaktionskraft-Messsystem mit einer derartigen Reaktionskraft-Messplatte. Für die Gang- und Gesundheitsanalyse eines Pferdes oder anderen Huftieres (z. B. Kamels) ist es wünschenswert, die bei dessen Auftreten auf den Boden entstehenden Reaktionskräfte nicht nur an einem Punkt, sondern mit einer gewissen Auflösung über die Auftrefffläche des Hufes zu erfassen. Aus den Messwerten soll auf den Gesundheitszustand des Tieres, z. B. in Bezug auf Lahmheiten oder Überlastungen des Gangapparates, geschlossen werden können. Während es für entsprechende Aufgaben im Bereich der medizinischen Diagnostik, Trainingszustandsanalyse und Rehabilitation beim Menschen eine ganze Reihe von Lösungen gibt, hält sich die Verfügbarkeit entsprechender Systeme für Huftiere in Grenzen. Es gibt ein marktgängiges Produkt der Firma Tekscan und daneben Systeme mit ähnlicher Zweckbestimmung, die aber auf der Messung von Beschleunigungen statt von Reaktionskräften basieren. Aus der GB 2 482 192 B ist es bekannt, Kraftsensoren für derartige Zwecke an einem Hufeisen zu befestigen und deren Signale lokal zu speichern und/oder über einen drahtlosen Transmitter zu einer entfernten Empfangs- und Auswertungsstation zu übertragen. Gemäß der DE 10 2011 016 344 A1 werden Kraftsensoren in einen Elastomer-Körper für einen entsprechenden Zweck eingesetzt. Der Elastomer-Körper, der wiederum in einen Hufschuh eingefügt werden soll, soll die Verwendung handelsüblicher resistiver Kraftsensoren mit ihrem limitierten Kraftmessbereich auch für Reaktionskraft-Analyse bei Pferden mit ihrem relativ hohen Bodendruck ermöglichen. Die US 2020/319044 A1 lehrt ein weiteres System zur flächig aufgelösten Erfassung von Reaktionskräften an den Hufen eines Huftieres, welches die Sensorsignale über einen drahtlosen Transmitter zu einer entfernten Auswertungseinheit überträgt. Dieses System hat eine aufwändige Konstruktion aus einer Grundplatte und einer Bodenplatte, die relativ zueinander präzise geführt werden und zwischen denen jeweils mehrere Kraftaufbringungszylinder und eine Mehrzahl von resistiven Kraftmesssensoren sowie zusätzlich eine Mikroprozessoreinheit, eine Kommunikationseinheit und eine Batterie zur Stromversorgung der Komponenten untergebracht sind. Die Funktion der „Kraftaufbringungszylinder“ ist der Druckschrift ebenso wenig zu entnehmen wie die Art und Weise der Anbringung am Huf. Die DE 10 2021 211 795 A1 beschreibt eine Reaktionskraft-Messplatte zur Erfassung der Bodenreaktionskraftverteilung über die Bodenkontaktfläche des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden, mit einer steifen Trägerplatte mit einer im Gebrauch dem Boden zugewandten ersten Oberfläche und einer dem Huf oder Fuß zugewandten zweiten Oberfläche, einer Mehrzahl von an der ersten Oberfläche der Trägerplatte positionsfest fixierten flächigen Kraftmesssensoren und mehreren, insbesondere einer der Mehrzahl von Kraftmesssensoren entsprechenden Mehrzahl, von elastischen Kraftübertragungsstollen, die an den freien Oberflächen der Kraftmesssensoren fixiert sind. Nachteilig bei den bekannten derartigen Möglichkeiten zur Kraftmessung des Fußes eines Huftiers oder des Fußes eines Menschen bei dessen Auftreten auf den Boden, d.h. bei Bodenkontakt, ist, dass lediglich Kraftverteilungen gemessen werden können, jedoch keine Gesamtkräfte, da neben den diskreten Sensorpositionen Kraftnebenschlüsse auftreten. Nachteilig bei der Verwendung der einzelnen Kraftübertragungsstollen pro Kraftmesssensor der Reaktionskraft-Messplatte der DE 10 2021 211 795 A1, dass sich bei leichtem Versatz zwischen Kraftübertragungsstollen und Kraftmesssensor im Betrieb sich die Charakteristik bzw. die Kalibrierkennlinie des Kraftmesssensors (Messwert vs. eingeleiteter Kraft) ändert. Dadurch können sich große Ungenauigkeiten in der gemessenen Kraft ergeben. Nachteilig ist bei der Reaktionskraft-Messplatte der DE 10 2021 211 795 A1 auch die vergleichsweise hohe Anzahl von Einzelteilen sowie die hohe Komplexität des sandwichartigen Aufbaus. Auch baut die Reaktionskraft-Messplatte der DE 10 2021 211 795 A1 entlang der vertikalen Achse, in welche die Kraftmessung erfolgt, auch vergleichsweise hoch, was den Träger der Reaktionskraft-Messplatte der DE 10 2021 211 795 A1 irritieren bzw. stören kann. Nachteilig ist bei der Reaktionskraft-Messplatte der DE 10 2021 211 795 A1 ferner, dass bei Gebrauch Schmutz zwischen die Trägerplatte mit den Sensoren und die Lastverteil- und Schutzplatte gelangen kann, was dessen Funktion bzw. sensorische Krafterfassung beeinträchtigen kann. Dies kann durch eine regelmäßige Reinigung reduziert werden, was jedoch die Nutzung einschränken und einen zusätzlichen Aufwand für die Person als Benutzer bedeuten kann. Die DE 10 2023 203 353 A