DE102018009740A1

DE102018009740A1 - Foot force measuring device pedomotograph

Info

Publication number: DE102018009740A1
Application number: DE102018009740.5A
Authority: DE
Inventors: Ralf Reilmann
Original assignee: Quantimedis GmbH
Current assignee: Quantimedis GmbH
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-06-18

Abstract

In der Medizin fehlen objektive und quantitative Messverfahren zur Bestimmung des Ausmaßes von motorischen Defiziten der Fußkoordination.Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung und Analyse isometrischer Fußkräfte mittels einer Fußkraft-Messvorrichtung „Pedomotograph“, die mittels eines isometrischen Kraftsensors (1) in der Fußplatte (2), die an der Grundplatte (3) über beide Seitenplatten (4) durch eine Achse (5) drehbar befestigt ist und in Winkeln von null (6) bis neunzig Grad (7) mit Schrauben (8) fixiert werden kann, Fußkräfte misst. Die Position des Fußes (9) kann über die Fersenhalterung (10) so angepasst werden, dass der Fußballen (11) den Kraftsensor (1) berührt. Die erzeugten Kräfte (12) können über eine Datenverarbeitungsanlage (13) auf einem Bildschirm (14) dargestellt werden. Es kann dabei beispielsweise die Kraft während schnellem Fußtippen, oder eine auf einem Bildschirm (14) vorgegebene Zielkraft für eine vorgegebene Zeit unter visueller Kontrolle der ausgeübten Kräfte erzeugt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zur Messung und Analyse der isometrischen Fußtippkräfte, insbesondere die Bestimmung von aus den Fußtippkräften abgeleiteten Messgrößen, inklusive deren Variabilität.Die Erfindung ermöglicht eine genaue Messung der motorischen Defizite der Fußmotorik und kann für eine objektive und quantitative Verlaufsdokumentation von Patienten in der Klinik oder in Therapiestudien eingesetzt werden. Hierdurch kann die Aussagekraft von Studien gesteigert und die Belastung von Probanden reduziert werden.In medicine, objective and quantitative measuring methods for determining the extent of motor deficits in foot coordination are lacking. The invention relates to a method for measuring and analyzing isometric foot forces by means of a foot force measuring device "Pedomotograph", which is measured in the footplate by means of an isometric force sensor (1) ( 2), which is rotatably attached to the base plate (3) via both side plates (4) by an axis (5) and can be fixed at angles from zero (6) to ninety degrees (7) with screws (8), measures foot forces . The position of the foot (9) can be adjusted via the heel holder (10) so that the ball of the foot (11) touches the force sensor (1). The forces (12) generated can be displayed on a screen (14) via a data processing system (13). For example, the force during fast typing of the foot or a target force specified on a screen (14) can be generated for a predetermined time under visual control of the forces exerted. The invention further relates to methods for measuring and analyzing the isometric foot typing forces, in particular the determination of measurement variables derived from the foot typing forces, including their variability. The invention enables an accurate measurement of the motor deficits of the foot motor function and can be used for objective and quantitative course documentation of patients in the Clinic or used in therapy studies. This can increase the informative value of studies and reduce the burden on subjects.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pedomotographen, das heißt eine Fußkraft-Messvorrichtung, umfassend eine Fußplatte, die in variablem Winkel zur Grundplatte einstellbar rechts und links an zwei Seitenplatten befestigt wird, welche an einer Grundplatte befestigt sind, mit der der Pedomotograph auf dem Boden oder einem beliebigen anderen Untergrund steht oder befestigt wird, sowie einer Fersenhalterung, die auf der Fußplatte an verschiedenen Positionen angebracht werden kann, so dass der rechte oder linke Fuß eines Probanden plantar so positioniert wird, dass unter dem Fußballen ein auf der Fußplatte eingelassener oder an der Fußplatte befestigter Kraftsensor positioniert ist, der die durch Berührung des Probanden ausgeübte isometrische Kraft des Fußes, genau des Fußballens, kontinuierlich und mit hoher Abtastfrequenz misst. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum sensitiven, objektiven und quantitativen Messen von isometrischen Fußkräften und deren Ableitungen und Schwankungen (Variabilität) mit hoher Frequenz mit Hilfe eines Kraftsensors, insbesondere mit der genannten Vorrichtung.The invention relates to a pedomotograph, that is to say a foot force measuring device, comprising a footplate which is adjustable at a variable angle to the baseplate and is fastened to the right and left on two sideplates which are fastened to a baseplate with which the pedomotograph is on the floor or any other stands or is attached to another surface, as well as a heel holder, which can be attached to the footplate in various positions, so that the right or left foot of a test subject is positioned plantarly so that under the ball of the foot, a footplate inserted or fastened to the footplate Force sensor is positioned, which measures the isometric force exerted by touching the test person of the foot, precisely the ball of the foot, continuously and with a high sampling frequency. The invention further relates to a method for sensitive, objective and quantitative measurement of isometric foot forces and their derivations and fluctuations (variability) at high frequency with the aid of a force sensor, in particular with the device mentioned.

In der klinischen Medizin und Forschung werden Methoden benötigt, mit denen motorische Defizite von Patienten objektiv und quantitativ gemessen und dokumentiert werden können. Diese Methoden können in der Medizin, Rehabilitation oder Forschung zum Nachweis eines Therapieerfolges oder zur Dokumentation eines Krankheitsverlaufs eingesetzt werden. Motorische Defizite oder Symptome können bei verschiedensten Krankheiten in der Medizin, zum Beispiel des neurologischen Fachgebietes (zum Beispiel aber nicht beschränkt auf Bewegungsstörungen wie Parkinson'sche oder Huntington'sche Krankheit und Dystonien, Ataxien, Schlaganfall, entzündliche Erkrankungen des zentralen Nervensystems, Tumoren, Neuropathien, Muskelerkrankungen, Amyotrophische Lateralsklerose, Demenzen, etc.), des orthopädischen Fachgebietes (zum Beispiel aber nicht beschränkt auf Radikulopathien, Zustände nach Operationen) und chirurgischen Fachgebietes (zum Beispiel aber nicht beschränkt auf Frakturen, Polytraumata) auftreten. Bislang werden zur Beurteilung des Schweregrades einer Beeinträchtigung der motorischen Funktion meist nur kategorische, klinische Skalen eingesetzt. Diese weisen eine eingeschränkte Sensitivität auf. Zudem sind sie durch mögliche subjektive Fehler der Bewerter weniger reliabel und reproduzierbar wie objektive, quantitative Verfahren (wissenschaftliche Literatur: Reilmann et al., 2015). Der Einsatz der in diesem Patent beschriebenen Fußkraft-Messvorrichtung und der Verfahren zur Messung der isometrischen Fußkräfte wird es ermöglichen in der Klinik, Praxis, oder in klinischen Studien, zum Beispiel aber nicht beschränkt auf die Testung neuer Medikamente oder Therapieverfahren, die Effekte der Interventionen objektiv und quantitativ zu erfassen. Hierdurch kann die Behandlung von Patienten und die Validität, d.h. Aussagekraft, von Studien gesteigert werden. Zudem lassen sich durch genauere Messverfahren die benötigten Probandenzahlen für klinische Studien erheblich reduzieren, wodurch Kosten gespart und unnötige Belastungen von Probanden vermieden werden können. Zusätzlich wird eine genauere Messung der motorischen Defizite auch die Erfassung von ersten Defiziten bei Menschen ermöglichen, die das Gen einer Erkrankung in sich tragen, die sich langsam über viele Jahre mit ersten Symptomen manifestiert, zum Beispiel aber nicht beschränkt auf die Huntington'sche Krankheit, bevor Ärzte die Defizite klinisch erfassen, d.h. die Methode kann es ermöglichen Therapiestudien bei Genträgern durchzuführen bevor sie manifest erkrankt sind und damit dazu beitragen Therapien für eine Verzögerung des Krankheitsausbruches zu finden.In clinical medicine and research, methods are needed to objectively and quantitatively measure and document motor deficits in patients. These methods can be used in medicine, rehabilitation or research to prove therapy success or to document the course of a disease. Motor deficits or symptoms can occur in a variety of medical diseases, for example in the neurological field (for example, but not limited to movement disorders such as Parkinson's or Huntington's disease and dystonia, ataxia, stroke, inflammatory diseases of the central nervous system, tumors, neuropathies , Muscular diseases, amyotrophic lateral sclerosis, dementias, etc.), the orthopedic specialty (for example but not limited to radiculopathies, conditions after operations) and the surgical specialty (for example but not limited to fractures, polytrauma). So far, mostly only categorical, clinical scales have been used to assess the severity of an impairment of motor function. These have a limited sensitivity. In addition, they are less reliable and reproducible due to possible subjective errors of the evaluators like objective, quantitative methods (scientific literature: Reilmann et al., 2015). The use of the foot force measuring device described in this patent and the methods for measuring the isometric foot forces will enable the effects of the interventions objectively in the clinic, practice or in clinical studies, for example but not limited to the testing of new medications or therapeutic methods and quantify it. Thereby the treatment of patients and the validity, i.e. Meaningfulness, can be increased by studies. In addition, the number of subjects required for clinical studies can be significantly reduced through more precise measurement methods, which saves costs and avoids unnecessary stress on subjects. In addition, a more accurate measurement of the motor deficits will also enable the detection of the first deficits in people who carry the gene of a disease that slowly manifests itself with the first symptoms over many years, for example but not limited to Huntington's disease, before doctors clinically record the deficits, the method can make it possible to conduct therapy studies with gene carriers before they are manifestly ill and thus help to find therapies for delaying the onset of the disease.

Aufgrund klinischer Beobachtungen und wissenschaftlicher Studien ist bekannt, dass Patienten mit sensomotorischen Koordinationsstörungen häufig auch Defizite in der Koordination von Bewegungen und in der Koordination der ausgeübten Kräfte aufweisen (wissenschaftliche Literatur: Fellows et al., 1998;Gordon and Reilmann, 1999;Gordon et al., 2000;Muratori et al., 2003;Reilmann et al., 2010a;Reilmann et al., 2010b;Reilmann et al., 2013), die im Verlauf der Erkrankung zunehmen können (wissenschaftliche Literatur: Reilmann et al., 2001;Tabrizi et al., 2012;Tabrizi et al., 2013). Eine klassische klinische Testung der Motorik von Patienten besteht in der Beurteilung der Regelmäßigkeit und Geschwindigkeit einer alterierenden Hebe- und Senkbewegung des Fußes in Form eines Tippens mit dem Fuß auf dem Boden durch repetitive Flexions- und Extensionsbewegung des Fußes, genannt Fußtippen, englischer Begriff: „foot tapping“. Die Beurteilung der Leistungsfähigkeit bei der Durchführung dieser Testung erfolgt zumeist durch einen Arzt subjektiv, beispielsweise in der „Unified Parkinson's Disease Rating Scale“ (UPDRS).Based on clinical observations and scientific studies, it is known that patients with sensorimotor coordination disorders often also have deficits in the coordination of movements and in the coordination of the forces exerted (scientific literature: Fellows et al., 1998; Gordon and Reilmann, 1999; Gordon et al ., 2000; Muratori et al., 2003; Reilmann et al., 2010a; Reilmann et al., 2010b; Reilmann et al., 2013), which may increase in the course of the disease (scientific literature: Reilmann et al., 2001 ; Tabrizi et al., 2012; Tabrizi et al., 2013). A classic clinical test of the motor skills of patients consists in assessing the regularity and speed of an alternating lifting and lowering movement of the foot in the form of a typing with the foot on the floor by repetitive flexion and extension movement of the foot, called foot typing. foot tapping ”. The performance of this test is usually assessed by a doctor subjectively, for example in the "Unified Parkinson's Disease Rating Scale" (UPDRS).

Es wurden bereits Geräte entwickelt, mit denen die Kraft der Zehen objektiv gemessen werden kann. Die in den Patentschriften WO2007007720A1 und JP2007044495A A beschriebene Vorrichtung dient zur Messung der Kräfte von Zehenflexoren. In Abgrenzung zu der in dieser Patentschrift beschriebenen Erfindung zielt die Vorrichtung auf die Messung der Zehen Flexionskräfte ab. Eine aktive Bewegung des Fußes ist nicht möglich. In der Patentschrift JP2006006369A A wird ebenfalls der Fuß fixiert und die Kraft der Zehen bei Flexion und Extension gemessen. Die in den Patentschriften JP2002360550A A und JP2008093186A A beschriebenen Apparate dienen ebenfalls der Messung von Greifkräften der Zehen. Patenschrift JP2003175021A A dient der Messung der Kraft, die zwischen zwei Zehen von diesen generiert werden kann.Devices have already been developed with which the strength of the toes can be measured objectively. The in the patents WO2007007720A1 and JP2007044495A A device described is used to measure the forces of toe flexors. In contrast to the invention described in this patent, the device aims at measuring the toe flexion forces. An active movement of the foot is not possible. In the patent JP2006006369A A also fixes the foot and measures the strength of the toes during flexion and extension. The in the patents JP2002360550A A and JP2008093186A A apparatuses also serve to measure the gripping forces of the toes. Patent writing JP2003175021A A serves the Measurement of the force that can be generated between two toes.

Die unter [0004] genannten Vorrichtungen ermöglichen nicht die Messung der vom Fuß über den Fußballen während des Fußkontaktes ausgebübten isometrischen Fußkräfte und damit keine Messung der während des Fußkontaktes auftretenden Eigenschaften, wie zum Beispiel Schwankungen, und ermöglichen daher nicht die Messungen vieler durch die in dieser Patentschrift beschriebene Erfindung direkt messbaren oder ableitbaren Messgrößen, die pathologische Veränderungen von Patienten quantitativ und objektiv nachweisen.The devices mentioned under [0004] do not make it possible to measure the isometric foot forces exerted by the foot over the ball of the foot during foot contact and thus do not measure the properties occurring during foot contact, such as fluctuations, and therefore do not allow the measurements of many by those in it Patent described invention directly measurable or derivable measurements that quantitatively and objectively detect pathological changes in patients.

Ferner kann mit den unter [0004] genannten Vorrichtungen nicht die Koordination von Fußbewegungen durch Erfassen der beim Tippen mit dem Fuß auf dem Sensor ausgeübten Kräfte durch abwechselnde Extension und Flexion des Fußes erfasst werden.Furthermore, the coordination of foot movements by detecting the forces exerted on the sensor when typing with the foot by alternating extension and flexion of the foot cannot be detected with the devices mentioned under [0004].

In Abgrenzung zu der in dieser Patentschrift beschriebenen Erfindung basieren mechanische Messvorrichtungen der Zehenkräfte, die in den Patentschriften JP2002360550A A und JP2008093186A A beschrieben werden, auf einer Auslenkung, d.h. Bewegung der Kontaktflächen, so dass grundsätzlich keine isometrische Messung der Fußkräfte erfolgen kann. Ferner können durch mechanische Systeme auch keine feinen oder schnelleren Schwankungen höherer Frequenz der ausgeübten Kräfte gemessen werden.In contrast to the invention described in this patent specification, mechanical measuring devices for the toe forces are based on those in the patent specifications JP2002360550A A and JP2008093186A A are described on a deflection, ie movement of the contact surfaces, so that in principle no isometric measurement of the foot forces can take place. Furthermore, no fine or faster fluctuations of a higher frequency of the forces exerted can be measured by mechanical systems.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit dem nicht invasiv und reproduzierbar ohne Gefahren für den Probanden eine sensitive, objektive und quantitative Messung und Analyse der Eigenschaften der Fußkräfte und des Fußtippens und der möglichen Störungen der sensomotorischen Koordination unter isometrischen Bedingungen ermöglicht wird.The object of the invention is to provide a device and a method with which a sensitive, objective and quantitative measurement and analysis of the properties of the foot forces and the typing of the feet and the possible disturbances of the sensorimotor coordination under isometric conditions enables non-invasively and reproducibly without dangers for the test subject becomes.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit der mit einem isometrischen Kraftsensor ausgestatteten Fußkraft-Messvorrichtung Pedomotograph der gattungsgemäßen Art gelöst. Ebenso wird die Aufgabe und mittels eines Verfahrens zur isometrischen Messung und Analyse der Fußkräfte, zum Beispiel während des Tippens, gelöst.This object is achieved according to the invention with the pedomotograph of the generic type equipped with an isometric force sensor. The task is also solved using a method for isometric measurement and analysis of the foot forces, for example while typing.

Der wesentliche Vorteil bei der erfindungsgemäßen Lösung liegt gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik darin, dass mittels eines isometrischen Kraftsensors, der die Messung der Fußkraft ohne eine Auslenkung der Kontaktfläche ermöglicht, die Kontaktzeiten daher genau gemessen werden können und auch die während des Fußkontakts ausgeübten Kräfte objektiv, quantitativ und nicht invasiv, auch in ihrer Entwicklung, zum Beispiel aber nicht beschränkt auf Rate der Kraftzunahme zu Beginn, Kraftmaximum, Abnahme der Kraft, Integration der Fläche, über die Zeit gemessen werden können.The main advantage of the solution according to the invention compared to the aforementioned prior art is that by means of an isometric force sensor, which enables the measurement of the foot force without a deflection of the contact surface, the contact times can therefore be measured precisely and also the forces exerted during foot contact are objective , quantitative and non-invasive, also in their development, for example but not limited to the rate of force increase at the beginning, maximum force, decrease in force, integration of the area over which time can be measured.

Die auf diese Art und Weise gemessenen Kraftwerte gestatten daher eine genaue, quantitative, objektive und reproduzierbare Auswertung und Bewertung der motorischen Leistungsfähigkeit von Probanden beim Erzeugen von Fußkräften, zum Beispiel beim Fußtippen.The force values measured in this way therefore allow an accurate, quantitative, objective and reproducible evaluation and evaluation of the motor performance of test subjects when generating foot forces, for example when typing on the foot.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die genannte Vorrichtung eine Datenverarbeitungsanlage umfasst, mittels der die Erfassung und Speicherung der Messwerte ermöglicht wird.It is particularly preferred if the device mentioned comprises a data processing system by means of which the acquisition and storage of the measured values is made possible.

Mittels einer derartigen Datenverarbeitungsanlage können weiterhin auch mathematische Weiterverarbeitungen der Daten (zum Beispiel aber nicht beschränkt auf zeitliche Ableitungen oder Fourier Transformation) durchgeführt werden. Mit Hilfe der Datenverarbeitungsanlage können definierte Messgrößen der Fußkontakte bestimmt werden. Diese ermögliche dann eine Aussage über Regelmäßigkeit oder Veränderungen im zeitlichen Verlauf.Using such a data processing system, further mathematical processing of the data (for example, but not limited to time derivatives or Fourier transformation) can also be carried out. With the help of the data processing system, defined measurements of the foot contacts can be determined. This then enables a statement to be made about regularity or changes over time.

In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens, beziehungsweise der Vorrichtung ist es vorgesehen, dass ein Proband so schnell und regelmäßig wie möglich über einen vorgegebenen Zeitraum mit dem Fuß auf den isometrischen Kraftsensor tippt. Es kann dabei zum Beispiel die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tipp-Kraftmaxima ermittelt werden (IPI = Inter Peak Interval); es kann dabei die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fuß-Kontakten auf dem Kraftsensor ermittelt werden (IRI = Inter Response Interval); es kann dabei die Dauer des Fußkontaktes mit dem Kraftsensor ermittelt werden (TD = Tap Duration); es kann dabei Tipp-Kraft des Fußes und Ihre Veränderung kontinuierlich während des Kontaktes mit dem Kraftsensor gemessen werden (TF = Tap Force).In a preferred embodiment of the method or the device, it is provided that a test person taps the isometric force sensor with his foot as quickly and regularly as possible over a predetermined period of time. For example, the time between two successive jog force maxima can be determined (IPI = Inter Peak Interval); the time between two successive foot contacts on the force sensor can be determined (IRI = Inter Response Interval); the duration of foot contact with the force sensor can be determined (TD = tap duration); it is possible to measure the typing force of the foot and your change continuously during contact with the force sensor (TF = Tap Force).

In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens, beziehungsweise der Vorrichtung, ist es vorgesehen, dass ein Proband versucht über eine vorgegebene Zeit möglichst synchron mit einer Reihe von Tönen zu tippen, die mit einem definierten festen Abstand (zum Beispiel aber nicht beschränkt auf eine Intervallzeit von 0.55 Sekunden) präsentiert werden („Metronom-Tippen“). Ferner wird der Proband angewiesen nach Beendigung der Töne das Tippen mit dem Fuß mit gleicher Frequenz fortzusetzen. Es kann dabei die Abweichung (Verlängerung oder Verkürzung) der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tipp-Kraftmaxima von der vorgegebenen Intervallzeit (zum Beispiel aber nicht beschränkt auf 0.55 Sekunden) ermittelt werden (Delta-IPI = Delta Inter Peak Interval); es kann dabei die Abweichung (Verlängerung oder Verkürzung) der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fuß-Kontakten mit dem Kraftsensor von der vorgegebenen Intervallzeit (zum Beispiel aber nicht beschränkt auf 0.55 Sekunden) ermittelt werden (Delta-IRI = Delta Inter Response Interval); es kann dabei die Abweichung (Verlängerung oder Verkürzung) der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Mittelpunkten der Fuß-Kontaktzeiten von der vorgegebenen Intervallzeit (zum Beispiel aber nicht beschränkt auf 0.55 Sekunden) ermittelt werden (Delta-MTI = Delta Mean Tap Interval).In a preferred embodiment of the method, or the device, it is provided that a test person tries to type over a predetermined time as synchronously as possible with a series of tones which are at a defined fixed distance (for example but not limited to an interval time of 0.55 Seconds) are presented ("metronome typing"). Furthermore, the subject is instructed to continue typing with the foot at the same frequency after the tones have ended. The deviation (lengthening or shortening) of the time between two successive jog force maxima from the specified interval time (for example, but not limited to 0.55 seconds) can be determined (Delta-IPI = Delta Inter Peak Interval); it can be the difference (lengthening or shortening) of the time between two successive foot contacts with the force sensor are determined from the specified interval time (for example, but not limited to 0.55 seconds) (Delta-IRI = Delta Inter Response Interval); the deviation (lengthening or shortening) of the time between two successive centers of the foot contact times from the specified interval time (for example, but not limited to 0.55 seconds) can be determined (delta MTI = Delta Mean Tap Interval).

In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens, bzw. der Vorrichtung, ist es vorgesehen, dass dem Probanden wenigstens der aktuelle Kraftmesswert visualisiert wird. Hierfür kann die Vorrichtung eine Einheit umfassen, mittels der eine derartige Visualisierung ermöglicht wird, zum Beispiel einen Bildschirm, der in der Datenverarbeitungsanlage eingesetzt wird. Mit einer derartigen Vorrichtung können dem Probanden unterschiedliche Aufgaben gestellt werden, die einer Beurteilung eventueller Defizite der Fußtippkraft zugrunde gelegt werden können.In a preferred embodiment of the method or the device, it is provided that at least the current force measurement value is visualized for the subject. For this purpose, the device can comprise a unit by means of which such a visualization is made possible, for example a screen that is used in the data processing system. With such a device, the test subject can be given various tasks which can be used as a basis for assessing any deficits in the typing force.

So kann es beispielsweise gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfinderischen Verfahrens vorgesehen sein, dass ein Proband einen vorgegebenen Kraftsollwert mittels eines Fußes auf den Kraftsensor über wenigstens ein vorgegebenes Zeitintervall ausüben soll, wobei dem Pobanden der aktuelle Istkraftwert gegenüber dem Sollkraftwert visualisiert wird.For example, according to a preferred embodiment of the inventive method, a subject should exert a predetermined force setpoint by means of a foot on the force sensor over at least a predetermined time interval, the current actual force value being visualized relative to the target force value for the subject.

Gerade durch die gestellte Aufgabe einen bestimmten Sollkraftwert zu erreichen, ergeben sich in der Kraftmesskurve signifikante Schwankungen, die für eine Auswertung und einen Hinweis auf bestimmte motorische Defizite herangezogen werden können.The task of achieving a specific target force value results in significant fluctuations in the force measurement curve, which can be used for an evaluation and an indication of certain motor deficits.

Hier kann es bevorzugt auch vorgesehen sein, dass ein Proband nacheinander verschiedene Sollkraftwerte ausüben soll, beispielsweise in Stufen ansteigende Kraftwerte, fallende Kraftwerte oder andere beliebige Szenarien.It can preferably also be provided here that a test person should successively exert different target force values, for example force values increasing in steps, force values falling or any other scenarios.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und eine Beschreibung des Verfahrens wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the device according to the invention and a description of the method is explained in more detail below with reference to the figures. Show it:

1: die Fußkraft-Messvorrichtung Pedomotograph mit einem isometrischen Kraftsensor (1), der in der Fußplatte (2) eingelassen ist, welche an der Grundplatte (3) über die zwei Seitenplatten (4) rechts und links durch eine Achse (5) drehbar befestigt ist, und an den Seitenplatten (4) in Winkeln von null Grad (6) bis neunzig Grad (7) gegenüber der Grundplatte (3) mit Schrauben (8) an beiden Seitenplatten (4) fixiert werden kann. Die Position des Fußes (9) eines Probanden kann über die Fersenhalterung (10) so angepasst werden, dass der Proband mit dem Fußballen (11) den Kraftsensor (1) berührt. Die vom Fuß (9) erzeugten Kräfte (12) können über eine Datenverarbeitungsanlage (13) auf einem Bildschirm (14) dargestellt werden. 1 : the foot force measuring device Pedomotograph with an isometric force sensor ( 1 ) in the footplate ( 2nd ) which is on the base plate ( 3rd ) over the two side plates ( 4th ) right and left through an axis ( 5 ) is rotatably attached, and on the side plates ( 4th ) at angles of zero degrees ( 6 ) to ninety degrees ( 7 ) opposite the base plate ( 3rd ) with screws ( 8th ) on both side plates ( 4th ) can be fixed. The position of the foot ( 9 ) of a subject can be placed on the heel holder ( 10th ) are adjusted so that the test person can 11 ) the force sensor ( 1 ) touched. The foot ( 9 ) generated forces ( 12 ) can via a data processing system ( 13 ) on one screen ( 14 ) being represented.

2: Beispielkurven der Fußtippkräfte (y-Achse Kraft in Newton, x-Achse Zeit in Sekunden) für „Schnelles-Tippen“ von Probanden mit von oben nach unten zunehmenden Defiziten der Koordination der Fußtippkräfte. Die zunehmenden Defizite werden vor allem in Form der Variabilität der Taktung, Variabilität der Dauer, Variabilität der Höhe der Kraftmaxima und Variabilität der Form der Kraft-Messkurven deutlich. 2nd : Example curves of foot typing forces (y-axis force in Newton, x-axis time in seconds) for "fast typing" of test subjects with increasing deficits in the coordination of the foot typing forces from top to bottom. The increasing deficits are particularly evident in the form of the variability of the timing, variability of the duration, variability of the magnitude of the force maxima and variability of the shape of the force measurement curves.

3: Visualisierung einiger beispielhafter Messgrößen, für schnelles Tippen in der oberen Kurve: IPI = Inter Peak Interval = Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tipp-Kraftmaxima; IRI = Inter Response Interval = Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fußkontakten auf dem Kraftsensor; TD = Tap Duration = Dauer des Fußkontaktes; TF = Tap Force = Tipp Kraft des Fußes. Für Metronom-Tippen in der unteren Kurve: Delta-IPI = Delta Inter Peak Interval = Abweichung (Verlängerung oder Verkürzung) der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tipp-Kraftmaxima von der vorgegebenen Zeit, hier 0.55 Sekunden; Delta-IRI = Delta Inter Response Interval = Abweichung (Verlängerung oder Verkürzung) der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fußkontakten mit dem Kraftsensor von der vorgegebenen Zeit, hier 0.55 Sekunden; Delta-MTI = Delta Mean Tap Interval = Abweichung (Verlängerung oder Verkürzung) der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Mittelpunkten der Fußkontaktzeiten von der vorgegebenen Zeit, hier 0.55 Sekunden. 3rd : Visualization of some exemplary measurements, for fast typing in the upper curve: IPI = Inter Peak Interval = time between two consecutive typing force maxima; IRI = Inter Response Interval = time between two successive foot contacts on the force sensor; TD = Tap Duration = duration of foot contact; TF = Tap Force = tip force of the foot. For metronome typing in the lower curve: Delta-IPI = Delta Inter Peak Interval = deviation (lengthening or shortening) of the time between two successive typing force maxima from the specified time, here 0.55 seconds; Delta-IRI = Delta Inter Response Interval = deviation (lengthening or shortening) of the time between two successive foot contacts with the force sensor from the specified time, here 0.55 seconds; Delta MTI = Delta Mean Tap Interval = deviation (extension or reduction) of the time between two successive centers of the foot contact times from the specified time, here 0.55 seconds.

Als Kraftsensor kann jeder Sensor eingesetzt werden, der eine isometrische Kraftmessung ermöglicht, d.h. dass sich dieser Kraftsensor bei der Ausübung einer Kraft durch den Fuß selbst nicht bewegt oder verformt.Any sensor can be used as a force sensor that enables isometric force measurement, i.e. that this force sensor does not move or deform when the foot exerts a force.

Als Kraftsensoren können beispielsweise die Multiachsenkraft- und drehmonentsensoren der Firma ATI Industrial Automation eingesetzt werden. Diese Sensoren bieten die Möglichkeit mit hohen Messfrequenzen von bis zu etwa 30 Kilohertz Kraftmessungen automatisiert mit präkalibrierten und temperaturkontrollierten Sensoren durchzuführen, wobei Kraftkomponenten bzw. Drehmomente in jeweils drei Dimensionen erfassbar sind.For example, the multi-axis force and torque sensors from ATI Industrial Automation can be used as force sensors. With high measuring frequencies of up to about 30 kilohertz, these sensors offer the possibility of automatically carrying out force measurements with precalibrated and temperature-controlled sensors, force components or torques being detectable in three dimensions each.

Ein derartiger isometrischer Kraftsensor kann über einen Verstärker und einen Analog-Digitalwandler mit einem computergestützten Datenerfassungs- und Datenanalysesystem verbunden werden.Such an isometric force sensor can be connected to a computer-assisted data acquisition and data analysis system via an amplifier and an analog-digital converter.

Zitierte Nicht-Patent Literatur Non-patent literature cited

Fellows SJ, Noth J, Schwarz M (1998) Precision grip and Parkinson's disease. Brain 121: 1771-1784 .
Gordon AM, Quinn L, Reilmann R, Marder K (2000) Coordination of Prehensile Forces during Precision Grip in Huntington's Disease. Exp Neurol 163: 136-148 .
Gordon AM, Reilmann R (1999) Getting a grasp on research: does treatment taint testing of parkinsonian patients? [In Process Citation]. Brain 122: 1597-1598 . Muratori LM, Reilmann R, Gordon AM (2003) Coordination of fingertip forces during precision grasping in multiple system atrophy. Neuropsychologia 41: 1498-1508 .
Reilmann R, Bohlen S, Klopstock T, Bender A, Weindl A, Saemann P, Auer DP, Ringelstein EB, Lange HW (2010a) Grasping premanifest Huntington's disease - shaping new endpoints for new trials. Mov Disord 25: 2858-2862 .
Reilmann R, Bohlen S, Klopstock T, Bender A, Weindl A, Saemann P, Auer DP, Ringelstein EB, Lange HW (2010b) Tongue force analysis assesses motor phenotype in premanifest and symptomatic Huntington's disease. Mov Disord 25: 2195-2202 .
Reilmann R, Holtbernd F, Bachmann R, Mohammadi S, Ringelstein EB, Deppe M (2013) Grasping multiple sclerosis: do quantitative motor assessments provide a link between structure and function? J Neurol 260: 407-414 .
Reilmann R, Kirsten F, Quinn L, Henningsen H, Marder K, Gordon AM (2001) Objective assessment of progression in Huntington's disease: a 3-year follow-up study. Neurology 57: 920-924 .
Reilmann R, Rouzade-Dominguez ML, Saft C, Sussmuth SD, Priller J, Rosser A, Rickards H, Schols L, Pezous N, Gasparini F, Johns D, Landwehrmeyer GB, Gomez-Mancilla B (2015) A randomized, placebo- controlled trial of AFQ056 for the treatment of chorea in Huntington's disease. Mov Disord 30: 427-431 .
Tabrizi SJ, Reilmann R, Roos RA, Durr A, Leavitt B, Owen G, Jones R, Johnson H, Craufurd D, Hicks SL, Kennard C, Landwehrmeyer B, Stout JC, Borowsky B, Scahill RI, Frost C, Langbehn DR (2012) Potential endpoints for clinical trials in premanifest and early Huntington's disease in the TRACK-HD study: analysis of 24 month observational data. Lancet Neurol 11: 42-53 .
Tabrizi SJ, Scahill RI, Owen G, Durr A, Leavitt BR, Roos RA, Borowsky B, Landwehrmeyer B, Frost C, Johnson H, Craufurd D, Reilmann R, Stout JC, Langbehn DR (2013) Predictors of phenotypic progression and disease onset in premanifest and early-stage Huntington's disease in the TRACK-HD study: analysis of 36-month observational data. Lancet Neurol 12: 637-649 .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2007007720 A1 [0004]
JP 2007044495 A [0004]
JP 2006006369 A [0004]
JP 2002360550 A [0004, 0007]
JP 2008093186 A [0004, 0007]
JP 2003175021 A [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

Fellows SJ, Noth J, Schwarz M (1998) Precision grip and Parkinson's disease. Brain 121: 1771-1784 [0026]
Gordon AM, Quinn L, Reilmann R, Marder K (2000) Coordination of Prehensile Forces during Precision Grip in Huntington's Disease. Exp Neurol 163: 136-148 [0026]
Gordon AM, Reilmann R (1999) Getting a grasp on research: does treatment taint testing of parkinsonian patients? [In Process Citation]. Brain 122: 1597-1598 [0026]
Muratori LM, Reilmann R, Gordon AM (2003) Coordination of fingertip forces during precision grasping in multiple system atrophy. Neuropsychologia 41: 1498-1508 [0026]
Reilmann R, Bohlen S, Klopstock T, Bender A, Weindl A, Saemann P, Auer DP, Ringelstein EB, Lange HW (2010a) Grasping premanifest Huntington's disease - shaping new endpoints for new trials. Mov Disord 25: 2858-2862 [0026]
Reilmann R, Bohlen S, Klopstock T, Bender A, Weindl A, Saemann P, Auer DP, Ringelstein EB, Lange HW (2010b) Tongue force analysis assesses motor phenotype in premanifest and symptomatic Huntington's disease. Mov Disord 25: 2195-2202 [0026]
Reilmann R, Holtbernd F, Bachmann R, Mohammadi S, Ringelstein EB, Deppe M (2013) Grasping multiple sclerosis: do quantitative motor assessments provide a link between structure and function? J Neurol 260: 407-414 [0026]
Reilmann R, Kirsten F, Quinn L, Henningsen H, Marder K, Gordon AM (2001) Objective assessment of progression in Huntington's disease: a 3-year follow-up study. Neurology 57: 920-924 [0026]
Reilmann R, Rouzade-Dominguez ML, Saft C, Sussmuth SD, Priller J, Rosser A, Rickards H, Schols L, Pezous N, Gasparini F, Johns D, Landwehrmeyer GB, Gomez-Mancilla B (2015) A randomized, placebo- controlled trial of AFQ056 for the treatment of chorea in Huntington's disease. Mov Disord 30: 427-431 [0026]
Tabrizi SJ, Reilmann R, Roos RA, Durr A, Leavitt B, Owen G, Jones R, Johnson H, Craufurd D, Hicks SL, Kennard C, Landwehrmeyer B, Stout JC, Borowsky B, Scahill RI, Frost C, Langbehn DR (2012) Potential endpoints for clinical trials in premanifest and early Huntington's disease in the TRACK-HD study: analysis of 24 month observational data. Lancet Neurol 11: 42-53 [0026]
Tabrizi SJ, Scahill RI, Owen G, Durr A, Leavitt BR, Roos RA, Borowsky B, Landwehrmeyer B, Frost C, Johnson H, Craufurd D, Reilmann R, Stout JC, Langbehn DR (2013) Predictors of phenotypic progression and disease onset in premanifest and early-stage Huntington's disease in the TRACK-HD study: analysis of 36-month observational data. Lancet Neurol 12: 637-649 [0026]

Claims

Isometric foot force measuring device Pedomotograph with a force sensor, which is embedded in or attached to a foot plate, so that after adjustment of the foot position by a heel holder with the ball of the foot on the force sensor, a subject generates isometric normal forces by movements of the foot, which are high from the force sensor Frequency are recorded, the base plate can be fixed in all angular degrees from 0-90 degrees to the base plate on the side plates.

Device according to one of the preceding claims, wherein force measurements with a high measurement frequency can be carried out by means of the force sensor, in particular with measurement frequencies of 1 Hz to 30 kHz, preferably 1 kHz to 2 kHz.

Device after Claim 1 wherein it comprises a data processing system, by means of which the measured force values can be measured and stored at least over a predetermined time interval.

Device according to one of the preceding claims, wherein the forces exerted on the subject during the measurement on a in the data processing system Claim 3 integrated screen can be visualized.