<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE ep-patent-document SYSTEM "OpenDataPatent_cz.dtd">
<ep-patent-document lang="en" file="OpendataIPOCZ_PT_DIFF_PUV2021-38512.xml" country="CZ" doc-number="34943" kind="U1">
  <bibliographic-data country="CZ">
    <publication-reference>
      <document-id>
        <country>CZ</country>
        <doc-number>34943</doc-number>
        <kind>U1</kind>
        <date>2021-03-23</date>
      </document-id>
    </publication-reference>
    <classifications-ipcr>
      <classification-ipcr sequence="1">
        <section>A</section>
        <class>61</class>
        <subclass>B</subclass>
        <main-group>5</main-group>
        <subgroup>103</subgroup>
        <ipc-version-indicator>
          <date>20060101</date>
        </ipc-version-indicator>
        <classification-level>A</classification-level>
        <symbol-position>F</symbol-position>
        <classification-value>I</classification-value>
        <action-date>
          <date>20210212</date>
        </action-date>
        <classification-status>B</classification-status>
        <classification-data-source>H</classification-data-source>
        <generating-office>
          <country>CZ</country>
        </generating-office>
      </classification-ipcr>
    </classifications-ipcr>
    <classifications-cpc>
      <classification-cpc sequence="1">
        <cpc-version-indicator>
          <date>20130101</date>
        </cpc-version-indicator>
        <section>A</section>
        <class>61</class>
        <subclass>B</subclass>
        <main-group>5</main-group>
        <subgroup>103</subgroup>
        <symbol-position>F</symbol-position>
        <classification-value>I</classification-value>
        <action-date>
          <date>20210212</date>
        </action-date>
        <generating-office>
          <country>CZ</country>
        </generating-office>
        <classification-status>B</classification-status>
        <classification-data-source>H</classification-data-source>
      </classification-cpc>
    </classifications-cpc>
    <application-reference>
      <document-id>
        <country>CZ</country>
        <doc-number>2021-38512</doc-number>
        <date>2021-02-02</date>
      </document-id>
    </application-reference>
    <language-of-filing>cs</language-of-filing>
    <language-of-publication>cs</language-of-publication>
    <priority-claims>
      <priority-claim sequence="1" kind="national">
        <country>CZ</country>
        <date>2021-02-02</date>
      </priority-claim>
    </priority-claims>
    <invention-title lang="CS">Zařízení pro měření pohybu živočichů na běžeckém pásu</invention-title>
    <invention-title lang="EN">Equipment for measuring the movement of animals on a treadmill</invention-title>
  </bibliographic-data>
  <description id="desc" lang="cs">
    <p num="1">
      <b>Zařízení pro měření pohybu živočichů na běžeckém pásu</b>
    </p>
    <p num="2"> </p>
    <p num="3"> </p>
    <p num="4">
      <u>Oblast techniky</u>
    </p>
    <p num="5"> </p>
    <p num="6">Technické řešení se týká zařízení pro měření pohybu živočichů na běžeckém pásu. Zařízení je určeno zejména k aplikaci v oblasti analýzy pohybu suchozemských čtyřnohých savců. Cílem je umožnit kvantifikaci kinematických parametrů pro potřeby vědeckovýzkumných aplikací. </p>
    <p num="7"> </p>
    <p num="8"> </p>
    <p num="9">
      <u>Dosavadní stav techniky</u>
    </p>
    <p num="10"> </p>
    <p num="11">Z vědeckovýzkumného pohledu je poptávka po zařízeních umožňujících kvantifikaci pohybu zvířat. Možnost vývoje, vlivu zranění, onemocnění a působení léčiv na biomechaniku pohybu je jedním ze základních požadavků vědeckovýzkumné praxe v oblasti přírodních věd. </p>
    <p num="12"> </p>
    <p num="13">Stávající tzv. motion capture (MoCap) systémy mohou využívat optického, inerčního, magnetického, mechanického a ultrazvukového principu. Mezi standardní se pak řadí využití zejména kamer v rámci optických MoCap systémů a gyro-akcelerometrických jednotek v případě inerciálních MoCap systémů. Optické MoCap systémy se dělí na markerové, které využívají pasivní/aktivní markery - OptiTrack (Natural Point Inc. DBA OptiTrack, USA), Vicon (Vicon Motion Systems Ltd, UK), Qualisys (Qualisys AB, Sweden) a bezmarkerové využívající např. principu ToF (Time of Flight - Microsoft Kinect v2 (Microsoft Corporation, Redmont, USA).  </p>
    <p num="14"> </p>
    <p num="15">Hlavní nevýhodou komerčních systémů využívajících markery jsou zejména jejich prostorové požadavky pro umístění kamer. Tuto nevýhodu odstraňují např. inerciální MoCap systémy založené na principu měření lineárního a úhlového zrychlení ve třech osách doplněné často o magnetometr pro potřeby určení stupně volnosti yaw. Tento přístup však oproti optickým systémům neumožňuje určení přesné pozice inerciální jednotky v prostoru a je vhodný především pro potřeby určení vzájemných úhlů mezi např. dvěma segmenty těla skeletárního modelu. Další nevýhodou je tzv. integrační chyba v případě měření trasy pohybu inerciální jednotky. V případě magnetických (Fastrak (Polhemus Inc., USA)) a ultrazvukových MoCap systémů (Zebris (Medizintechnik GmbH, Isny, Germany)) je nevýhodou především nižší citlivost a náchylnost k rušení. Nevýhodou mechanických systémů (Gypsy 7 (Meta Motion, USA)) využívajících metody nositelných goniometrických zařízení je ovlivnění samotné biomechaniky pohybu, který je sledován. </p>
    <p num="16"> </p>
    <p num="17"> </p>
    <p num="18">
      <u>Podstata technického řešení</u>
    </p>
    <p num="19"> </p>
    <p num="20">Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zařízením pro měření pohybu živočichů na běžeckém pásu, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že obsahuje konstrukci umístěnou přes běžecký pás, která je opatřena levou boční deskou s levou boční kamerou a pravou boční deskou s pravou boční kamerou umístěné v sagitální rovině a pohyblivé ve vertikálním směru. Dále je konstrukce opatřena horní deskou s horní kamerou umístěnou v transverzální rovině a pohyblivou v laterálním směru a zadní deskou se zadní kamerou umístěnou ve frontální rovině a pohyblivou ve vertikálním směru. Levá boční kamera, pravá boční kamera, horní kamera a zadní kamera jsou kamery se spektrem ve viditelné oblasti a jsou propojeny se záznamovým zařízením pro synchronizaci videozáznamů z jednotlivých kamer.   </p>
    <p num="21"> </p>
    <p num="22">Levá boční deska je s výhodou umístěna na levých posuvných ližinách, pravá boční deska na pravých posuvných ližinách, horní deska na horních posuvných ližinách a zadní deska je s výhodou na ramenu s kloubem a aretačním šroubem. </p>
    <p num="23"> </p>
    <p num="24">Záznamové zařízení je ve výhodném provedení opatřeno přenosovým záznamovým zařízením pro přenos videozáznamů ze záznamového zařízení do osobního počítače pro zpracování videozáznamů. </p>
    <p num="25"> </p>
    <p num="26">Sagitální rovina, transverzální rovina a laterální rovina jsou na sebe kolmé. </p>
    <p num="27"> </p>
    <p num="28">Navržené řešení odstraňuje nedostatky optických MoCap systémů zejména z pohledu prostorových požadavků a problematického transportu.   </p>
    <p num="29"> </p>
    <p num="30">Podstatou technického řešení je to, že sestává z konstrukce pro uchycení 4 ks kamer se spektrem ve viditelné oblasti. Konstrukce je umístěna přes běžecký pás, přičemž žádná část není s tímto běžeckým pásem v kontaktu s ohledem na minimalizaci otřesů generovaných běžeckým pásem a pohybujícím se zvířetem. Konstrukce zajišťuje vzájemnou kolmost mezi jednotlivými kamerami pro potřeby určení záznamu pohybu v sagitální rovině – dvě boční kamery, transverzální rovině - jedna horní kamera a frontální rovině - jedna zadní kamera. Boční kamery jsou výškově nastavitelné pro potřeby záznamu pohybu zvířat různých velikostí. Zadní kamera umožňuje za využití ramene uchyceného na kloubu s aretačním šroubem výškové nastavení ve vysokém rozsahu pro potřeby záznamu a možnosti umístění zvířete na běžecký pás bez nutnosti dodatečné manipulace s konstrukcí. Horní kamera umožňuje posun v laterálním směru pro potřeby nastavení kamery nad střed běžeckého pásu. Celá konstrukce je pro usnadnění transportu umístěna na osmi kolečkách s brzdou a dále je možné její částečné rozložení. </p>
    <p num="31"> </p>
    <p num="32">Videozáznam z kamer je přenášen do záznamové jednotky za využití videokabelů, které jsou vedeny ke každé kameře samostatně. Záznamová jednotka umožňuje nastavení snímkovací frekvence, rozlišení a kompresního formátu videa a dále zajišťuje synchronizaci mezi jednotlivými kamerami. Export pro potřeby přenosu synchronizovaných videozáznamů do počítače je možné provést pomocí USB-A standardu za využití přenosného disku. Počítač využívá pro vyhodnocení a kvantifikaci pohybu sadu algoritmů zpracování a analýzy obrazu. Pro tyto účely může být systém doplněn o dvojici klíčovacích ploch bočních kamer, které zvyšují robustnost navržených algoritmů. </p>
    <p num="33"> </p>
    <p num="34"> </p>
    <p num="35">
      <u>Objasnění výkresů</u>
    </p>
    <p num="36"> </p>
    <p num="37">Zařízení pro měření pohybu živočichů na běžeckém pásu podle tohoto technického řešení je podrobněji popsáno na Obr. 1, kde je uvedeno schéma zařízení </p>
    <p num="38"> </p>
    <p num="39"> </p>
    <p num="40">
      <u>Příklad uskutečnění technického řešení</u>
    </p>
    <p num="41"> </p>
    <p num="42">Zařízení pro měření pohybu živočichů na běžeckém pásu sestává z konstrukce <u>1</u> umístěné přes běžecký pás. Konstrukce <u>1</u> uchycuje čtyři nastavitelné desky <u>2</u> až <u>5</u>. Nastavitelná levá boční deska <u>2</u> leží v sagitální rovině. Nastavitelná pravá boční deska <u>3</u> leží v sagitální rovině. Nastavitelná horní deska <u>4</u> leží v transverzální rovině. Nastavitelná zadní deska <u>5</u> leží ve frontální rovině. Nastavitelná levá boční deska <u>2</u> a nastavitelná pravá boční deska <u>3</u> umožňují plynulý pohyb ve vertikálním směru za využití posuvných bočních ližin <u>6</u>, <u>7</u>. Nastavitelná horní deska <u>4</u> umožňuje plynulý pohyb ve vertikálním směru za využití horní posuvné ližiny <u>8</u>. Nastavitelná zadní deska <u>5</u> umožňuje nastavení ve vertikálním směru za využití ramene <u>9</u> a kloubu s aretačním šroubem. </p>
    <p num="43"> </p>
    <p num="44">Jako kamery jsou využity kamery se spektrem ve viditelné oblasti. Levá boční kamera <u>10</u> je uchycena na nastavitelné levé boční desce <u>2</u>. Pravá boční kamera <u>11</u> je uchycena na nastavitelné pravé boční desce <u>3</u>. Horní kamera <u>12</u> je uchycena na nastavitelné horní desce <u>4</u>. Zadní kamera <u>13</u> je uchycena na nastavitelné horní desce <u>5</u>. Levá boční kamera <u>10</u>, pravá boční kamera <u>11</u>, horní kamera <u>12</u> a zadní kamera <u>13</u> jsou propojeny se záznamovým zařízením <u>14</u> za využití videokabelů <u>15</u> až <u>18</u>. </p>
    <p num="45"> </p>
    <p num="46"> </p>
    <p num="47">Záznamové zařízení <u>14</u> zajišťuje synchronizaci videozáznamů z levé boční kamery <u>10</u>, pravé boční kamery <u>11</u>, horní kamery <u>12</u> a zadní kamery <u>13</u>. Přenosové záznamové zařízení <u>19</u> umožňuje přenos videozáznamů ze záznamového zařízení <u>14</u> do osobního počítače <u>20</u>, který videozáznamy zpracovává. </p>
    <p num="48"> </p>
    <p num="49"> </p>
    <p num="50">
      <u>Průmyslová využitelnost</u>
    </p>
    <p num="51"> </p>
    <p num="52">Zařízení pro měření pohybu živočichů na běžeckém pásu podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění jako nástroj ke kvantifikaci kinematických parametrů pohybu zejména suchozemských čtyřnohých savců v oblasti výzkumu biomechaniky pohybu a speciálních případech, mezi které může patřit např. studium neurodegenerativních onemocnění.  </p>
    <p num="53"> </p>
    <p num="54"> </p>
  </description>
  <claims id="claim">
    <claim id="c0001" num="0001">
      <claim-text>Zařízení pro měření pohybu živočichů na běžeckém pásu, <b>vyznačující se tím</b>, že obsahuje konstrukci (1) umístěnou přes běžecký pás, která je opatřena levou boční deskou (2) s levou boční kamerou (10) a pravou boční deskou (3) s pravou boční kamerou (11) umístěné v sagitální rovině a pohyblivé ve vertikálním směru, horní deskou (4) s horní kamerou (12) umístěnou v transverzální rovině a pohyblivou v laterálním směru a zadní deskou (5) se zadní kamerou (13) umístěnou ve frontální rovině a pohyblivou ve vertikálním směru, přičemž levá boční kamera (10), pravá boční kamera (11), horní kamera (12) a zadní kamera (13) jsou kamery se spektrem ve viditelné oblasti a jsou propojeny se záznamovým zařízením (14) pro synchronizaci videozáznamů z kamer (10, 11, 12 a 13).<br/>
      </claim-text>
    </claim>
    <claim id="c0002" num="0002">
      <claim-text>Zařízení podle nároku 1, <b>vyznačující se tím</b>, že levá boční deska (2) je umístěna na levých posuvných ližinách (6), pravá boční deska (3) na pravých posuvných ližinách (7), horní deska (4) na horních posuvných ližinách (8) a zadní deska (5) je na ramenu (9) s kloubem a aretačním šroubem.<br/>
      </claim-text>
    </claim>
    <claim id="c0003" num="0003">
      <claim-text>Zařízení podle nároku 1 nebo 2, <b>vyznačující se tím</b>, že záznamové zařízení (14) je opatřeno přenosovým záznamovým zařízením (19) pro přenos videozáznamů ze záznamového zařízení (14) do osobního počítače (20) pro zpracování videozáznamů.<br/>
      </claim-text>
    </claim>
    <claim id="c0004" num="0004">
      <claim-text>Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, <b>vyznačující se tím</b>, že sagitální rovina, transverzální rovina a laterální rovina jsou na sebe kolmé.<br/>
      </claim-text>
    </claim>
  </claims>
  <drawings id="draw">
    <figure id="f0001" num="0001" figure-labels="Obr. 1">
      <img id="i0001" file="img0001" he="794" wi="346" img-content="drawing" img-format="jpg" orientation="portrait"/>
    </figure>
  </drawings>
</ep-patent-document>
