用于監(jiān)測人體運(yùn)動負(fù)荷的方法以及實施該方法的鞋墊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及對人體運(yùn)動活動的參數(shù)測量進(jìn)行監(jiān)測的領(lǐng)域，具體設(shè)及使用布置在鞋 墊中的負(fù)荷傳感器的運(yùn)動負(fù)荷測量。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知多種方法可用于借助位于鞋墊中的負(fù)荷傳感器測量人體運(yùn)動參數(shù)。
[0003] 例如，專利KR100792327(公開日期 2007 年 12 月 31 日；IPCA43B3/00，A43B5/00) 描述了一種借助置于鞋墊下面的壓電式傳感器測量運(yùn)動者體重和打高爾夫球時他身體重 屯、位移的方法。對打高爾夫球時作用在所述傳感器上的力進(jìn)行測量使得能夠獲得對運(yùn)動者 的運(yùn)動模式和運(yùn)動表現(xiàn)準(zhǔn)確性的實時評估。然而，運(yùn)種方法沒有提供測量該活動過程中的 人體運(yùn)動負(fù)荷的手段。
[0004] 國際專利申請W02001/035818(公開日2001年5月25日；IPCA61B5/103)描述了 一種用于測量在跳遠(yuǎn)和跳高時、在比賽中或者在休閑時由運(yùn)動員腿部產(chǎn)生的力的方法。該 力通過位于鞋墊中的至少一個負(fù)荷傳感器測量。裝有天線和電源的收發(fā)器被安裝在鞋中， W用于將測量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠刻幚韱卧?。然而，運(yùn)種方法不允許基于來自負(fù)荷傳感器的 信號對體育活動中的人體運(yùn)動負(fù)荷進(jìn)行評估。 陽0化]專利FR287328U公開日 2004年7月 26 日；IPCA43B3/00，A43B5/00，A61B5/103) 的概念與本文要求保護(hù)的概念最接近；它描述了具有測量裝置的運(yùn)動鞋，W確定運(yùn)動的物 理參數(shù)，并從而計算人體運(yùn)動負(fù)荷。該鞋配備有布置在人體足部下方的負(fù)荷傳感器和具有 用于顯示人體運(yùn)動負(fù)荷相關(guān)的信息的顯示器的計算單元。通過運(yùn)類裝置測量物理參數(shù)可W 使人的步行模式被識別；對此所述參數(shù)包括：步速、速度、加速度、走過的距離、行走時間、 身體代謝速率和與能量消耗相關(guān)的其他參數(shù)，比如所述人消耗的總能量。運(yùn)能對人體運(yùn)動 負(fù)荷進(jìn)行整體監(jiān)測。然而，運(yùn)種對運(yùn)動負(fù)荷的評估忽視了另外的運(yùn)動重量，即在步行、跑步 或其他類型的運(yùn)動活動中攜帶的重量，該值在整個監(jiān)測期間通常為變化值。所有上述運(yùn)些 將導(dǎo)致對運(yùn)動負(fù)荷的不正確評估，或者將限制該方法的適用性。此外，運(yùn)種方法僅能用于步 行負(fù)荷的測量，不能被用于其他類型的運(yùn)動活動例如跑步的監(jiān)測。
[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是開發(fā)一種實時評估人體運(yùn)動負(fù)荷的方法，運(yùn)里考慮了 人的體重，包括另外攜帶的重量；所述方法可W適用于多種類型的運(yùn)動活動，如跑步、W不 同步速步行W及站立。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個目標(biāo)是一種監(jiān)測人的運(yùn)動負(fù)荷的方法，其中由安裝在鞋墊中的負(fù)荷 傳感器產(chǎn)生信號被記錄；對此每只鞋墊具有兩個負(fù)荷傳感器：布置在腳的后跟區(qū)域中的第 一負(fù)荷傳感器，布置在腳的腳趾區(qū)域中的第二負(fù)荷傳感器。運(yùn)動活動的具體類型基于來自 兩鞋墊的負(fù)荷傳感器信號在時間上的對應(yīng)關(guān)系和所述信號的值進(jìn)行識別。人的體重W及另 外攜帶的重量通過加和所述負(fù)荷傳感器信號和通過所確定的運(yùn)動活動的類型來確定。此 后，所述運(yùn)動負(fù)荷基于所述運(yùn)動活動的類型和所述體重，包括另外攜帶的重量，來確定。
[0008] 當(dāng)跑步或步行時，人交替移動雙腳，先邁一只腳，然后邁另一只腳。位于鞋跟區(qū)域 和腳趾區(qū)域中的負(fù)荷傳感器使得能夠確定一個步行或跑步循環(huán)內(nèi)足與所述基座接觸的持 續(xù)時間（支撐階段）和跨步的持續(xù)時間（跨步階段）。因為不同類型的運(yùn)動活動的特征在 于支撐時間和跨步時間在時間上不同的對應(yīng)關(guān)系，來自不同鞋墊的負(fù)荷傳感器信號的運(yùn)種 在時間上的對應(yīng)關(guān)系（時間相關(guān)）使得可確定需要被識別的運(yùn)動活動的模式或類型。
[0009] 本發(fā)明的方法提供了，基于運(yùn)動活動的類型（步行、跑步等）和人的體重，包括另 外攜帶的重量，二者對人的運(yùn)動負(fù)荷進(jìn)行確定。體重加另外攜帶的重量直接在運(yùn)動活動的 過程中進(jìn)行測量。因此，在具體情況下人的運(yùn)動負(fù)荷可W更精確地被測量，并且監(jiān)測該負(fù)荷 在指定的時間段內(nèi)可W更高效率地執(zhí)行。
[0010] 在該方法的具體實施方案中，鑒定多種類型的運(yùn)動活動根據(jù)下文描述的步驟變得 可行。
[0011] 步行運(yùn)種類型的運(yùn)動活動在W下情況下被確定：如果來自兩鞋墊中的負(fù)荷傳感器 的信號值都表現(xiàn)出信號值的周期變化，并且來自不同鞋墊的負(fù)荷傳感器的信號在時間上部 分重疊。
[0012] 跑步運(yùn)種類型的運(yùn)動活動在W下情況下被確定：如果來自兩鞋墊中的負(fù)荷傳感器 的信號值都表現(xiàn)出信號值的周期變化，并且來自不同鞋墊的負(fù)荷傳感器的信號在時間上不 重疊。
[0013] 站立運(yùn)種類型的運(yùn)動活動在W下情況下被確定：如果來自兩鞋墊中的負(fù)荷傳感器 的信號值都表現(xiàn)出信號值的周期變化，并且來自不同鞋墊的負(fù)荷傳感器的信號在時間上重 畳。
[0014] 本發(fā)明人已經(jīng)得到了一系列的經(jīng)驗關(guān)系，使得可確定人的體重，包括另外攜帶的 重量，運(yùn)里考慮了運(yùn)動活動的具體類型。
[0015]例如，正在W每分鐘60步的慢步速步行的人的重量P，包括另外攜帶的重量，可W 按W下來確定：
[0016] P=Kw.F， 陽017] 其中：而為對于具有已知體重的具體人在步行時確定的校準(zhǔn)因子；
[0018] F是一個步行周期內(nèi)足壓力的平均值，其中： 陽〇WF=巧1最大值+F2最大值）/2，
[0020] 其中：Figwi是由一只鞋墊的所有負(fù)荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0021] Fzgwi是由另一鞋墊的所有負(fù)荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0022] 其中一個周期由先一只腳、后另一只腳邁出的連續(xù)兩步組成。
[0023] 化每分鐘60步或更多步的步速步行的人的重量，包括另外攜帶的重量，可W按W 下確定：
[0024] P=而?F?(1010-1. 2?V-0. 026?y2) .0. 001，
[002引其中：而為W最多60步/分鐘的步速步行的具有已知體重的給定人的校準(zhǔn)因子； [00%] F是一個步行周期內(nèi)足壓力的平均值，其中：
[0027]F=化最大值+F2最大值）/2，
[002引其中：Figwi是由一只鞋墊的所有負(fù)荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0029] Fzgwi是由另一鞋墊的所有負(fù)荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0030] V是每分鐘的步數(shù)，
[0031] 其中一個周期由先一只腳、后另一只腳邁出的連續(xù)兩步組成。
[0032] 跑步的人的體重，包括另外攜帶的重量，可W通過下式確定： 陽的3] P = Kr ? F ? (1090-4. 4 ? V-0. 045 ? y2) ? 0. 001，
[0034] 其中：Kk是具有已知體重的給定人在跑步時的校準(zhǔn)因子；
[0035] F是一個跑步周期內(nèi)足壓力的平均值，其中：
[0036] F=化最大值+F2最大值)/2，
[0037] 其中：Figwi是由一只鞋墊的所有負(fù)荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[003引 Fzgwt是由另一鞋墊的所有負(fù)荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0039] V是每分鐘的步數(shù)，
[0040] 其中一個跑步周期由先一只腳、后另一只腳邁出的連續(xù)兩步組成。
[0041] 站立的人的體重，包括另外攜帶的重量，可W通過下式確定：
[0042] P=Ks.F，
[0043] 其中：Ks是對于具有已知體重的人在站立時確定的校準(zhǔn)因子；
[0044] F是站立周期內(nèi)足壓力的平均值，其中： |；0045]F=巧1最大值+尸2最大值）/2，
[0046] 其中：Figwi是由一只鞋墊的所有負(fù)荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0047] Fzgws是由另一鞋墊的所有負(fù)荷傳感器記錄的足壓力的最大值； 陽048] 具體地，步行時的運(yùn)動負(fù)荷Ew可通過下式確定：
[0049]
[0050] 其中：i是步行活動產(chǎn)生的時間間隔的序號；
[0051] W是步行活動產(chǎn)生的時間間隔的數(shù)目；
[0052] Pi是在第i時間間隔內(nèi)記錄的人的體重，包括另外攜帶的重量（Wkg計）； [005引Ti是第i時間間隔的持續(xù)時間（W分鐘計）；
[0054] e,是在步行活動中輸入的比能量，W千卡/千克體重/分鐘計，表示如下： 陽化5]卻二kper. (25-0. 13 ?V+0. 022 ?V2+0. 00038 ?V3+0. 0000021 ?y4)，
[0056] 其