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Analyse von Sturzbewegungen mittels Beschleunigungsmessung am Handgelenk
Reinhard Klauser
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Hans Peter Aubauer
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29903.23660.316262-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In dieser Arbeit wurde versucht, sowohl einen Überblick über den derzeitigen Wissenstand zu sozialmedizinischen Grundlagen und zum biomechanischen Ablauf von Stürzen -- insbesondere von "`fatalen Stürzen"' (Stürzen mit nachfolgender Bewegungslosigkeit) -- zu gewinnen, als auch mit Modellrechnungen und experimentellen Analysen wichtige Erkenntnisse für die Sturzdetektion anhand der Beschleunigungsmessung am Handgelenk zu erzielen.
Der zu erwartende Maximalbereich der Aufprallbeschleunigung des Handgelenks wurde mit einfachen Modellen abgeschätzt und liegt im Bereich des Hundertfachen der Erdbeschleunigung, was für eine geeignete Wahl der Sensoren zu berücksichtigen ist. Aufbauend auf medizinische und biomechanische Erkenntnisse wurden 88 Sturzversuche mit einem Sturzdummy durchgeführt. Die dabei aufgenommenen Daten wurden mit Beschleunigungsdaten verglichen, die sich bei Normalbewegungen ergaben. Nachdem ermittelt wurde, dass ohne Information über Rotationen des Sensors keine Bestimmung der Handbewegung möglich ist, konnte allerdings gezeigt werden, dass die Absolutbeschleunigung (Absolutbetrag des gemessenen Beschleunigungsvektors) wichtige Schlussfolgerungen für die vertikale Handbewegung zulässt. Dies wurde zum Anlass genommen, um im Verlauf der Absolutbeschleunigung Merkmale ausfindig zu machen, anhand derer sich Stürze von anderen Bewegungen unterscheiden. Neben einer generell höheren Maximalbeschleunigung bei Stürzen ergab sich, dass im Signalverlauf aller erfassten Sturzbewegungen hochfrequente Oszillationen über einen Zeitraum von meist mehr als 1 s durch den Sturzaufprall verursacht wurden, während sich dieses Merkmal in keiner der erfassten Normalbewegungen zeigte, und somit ein gutes Unterscheidungskriterium für Algorithmen zur automatischen Sturzdetektion bietet.
Abstract
(Englisch)
In this thesis it was attempted to overview the state of knowledge concerning epidemiology and biomechanics of falls (especially of "`fatal falls"', which are defined as falls with subsequent motionlessness). Moreover, model calculations and experimental examinations conduced to important knowledge for the detection of falls by means of acceleration measurement at the wrist.
The maximal impact acceleration of the wrist was estimated with particular models, which resulted in approximately the hundredfold of the gravitational acceleration. Furthermore experiments with a fall dummy were performed, considering medical and biomechanical findings. A total of 88 fall trials were carried out. Sensor data have been compared with acceleration data recorded by normal movements. After it was determined that an kinematical investigation of the wrist movement is not possible without knowing parameters of rotary motion, it was revealed that the absolute acceleration (absolute value of the measured acceleration vector) gives important information about the vertical wrist movement. Several features of the signal characteristics of the absolute acceleration have been analyzed as to distinguish falls from other movements. A higher maximum of absolute acceleration in fall movements was figured out, and oscillations with high frequency (with a duration greater than 1 s) due to the hand impact have been founded in the signal characteristics of all performed falls, whereas this feature did not appear in the performed normal movements. Therefore these oscillations presents a appropriate feature for algorithms which should distinguish falls from other movements to detect them reliably.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
falls biomechanics analysis of motion acceleration measurement kinematic modelling fall dummy impact acceleration fall detection
Schlagwörter
(Deutsch)
Stürze Biomechanik Bewegungsanalyse Beschleunigungsmessung Kinematische Modellierung Sturzdummy Aufprallbeschleunigung Sturzdetektion
Autor*innen
Reinhard Klauser
Haupttitel (Deutsch)
Analyse von Sturzbewegungen mittels Beschleunigungsmessung am Handgelenk
Paralleltitel (Englisch)
Analysis of falls by means of acceleration measurement at the wrist
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
157 S. : Ill.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Hans Peter Aubauer
AC Nummer
AC07662419
Utheses ID
4184
Studienkennzahl
UA | 190 | 412 | 299 |