用于测定个体体重的方法以及实施该方法的鞋垫的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及诊断目的的测量运动时身体参数的领域，具体设及使用位于鞋垫内的 负荷传感器测量人的体重，包括另外携带的重量。
【背景技术】
[0002] 已知多种方法可用于确定运动时人的体重，运可使用布置在鞋中的压力传感器实 现。
[0003] 专利申请JP2002090216(公开日期 2000 年 9 月 11 日；G01G19/52，A61B5/11)描 述了一种应用于人的坏腿的能够确定他/她的体重的装置。该设备被设计成具有底板和顶 板的特殊的鞋，所述顶板被制成能够相对于所述下板移动的鞋底。气囊置于所述板之间，其 中空气压力根据施加至足的重量而变化。位于所述鞋的上部分的测量装置可测量所述气囊 中的压力，该压力的值用于估计体重。
[0004] 国际专利申请W0200136051(公开日期2001年5月5日，A63B05/103)描述了一 种装置，该装置实施一种用于测量至少施加于一个肢上人的体重的方法。该装置被设计用 于训练患者在健康腿和坏腿之间分配他们的体重，并且可用于神经障碍或整形外科创伤患 者的康复。该装置包括位于脚跟和脚趾附近的具有压力传感器的弹性鞋垫。来自所述传感 器的信号由CPU进行处理，生成指示患者体重在非健康腿上分布适当或不适当的信号。 阳005] 美国专利6273863(公开日期2001年8月14日；A61B05/103A61B05/117)描述 了一种用于下肢骨折的整形外科患者康复的监测系统。该系统包括配于鞋内的弹性鞋垫。 该鞋垫包括连接到CPU的压力和/或力传感器，W测量施加在受伤腿上的体重。该系统整 合了生物反馈的原则，W鼓励患者在康复时期在所述肢上加载建议的最佳目标体重。
[0006] 与要求保护的发明最接近的是如在国际专利申请W02009059134(公开日期2009 年5月7日；A61B05/103,G01L01/00)中所描述的用于测量人的体重的方法和装置。运个 概念使得能够监测患者施加到非健康腿的体重，目的是对于给定患者防止超出肢负重的预 设阔值。为此目的，将电子或机械压力传感器安装在支撑表面上。所述传感器位于脚跟和 脚趾附近，并且横跨足底的整个表面。所述支撑表面可放置在鞋内。传感器信号由微控制 器处理，确定施加到非健康腿的体重是否超过预设的阔值。
[0007] 已知用于测量人的体重的方案主要用于医疗目的，特别是用于测量患者施加到他 /她的非健康腿的体重。运预先决定了用于其的装置的复杂设计，并限制了其应用主要是医 疗目的。
[0008] 本发明要解决的技术问题是为了开发一种用于确定人的体重，特别是健康人的体 重，的方法。对于不同类型的运动活动，能够实时监测不仅人的自身体重，而且人另外携带 的重量。本发明的方法使得能够评估人状态的多种生理参数，包括与运动活动相关的生理 参数。
【发明内容】
[0009] 本发明的一个目标是一种使用布置于鞋垫内的负荷传感器产生的信号确定人的 体重的方法，每只鞋垫具有两个负荷传感器：布置在脚的后跟区域中的第一负荷传感器，布 置在脚的脚趾区域中的第二负荷传感器。运动活动的具体类型基于来自两鞋垫的负载传感 器的信号和所述信号的值进行识别。人的体重，包括另外携带的重量，通过加和所述负荷传 感器信号和基于所述人的运动活动的类型来确定。
[0010] 在运动活动过程中，人交替移动双腿，先迈一只腿、然后迈另一只腿。位于鞋跟区 域和脚趾区域中的负荷传感器使得能够确定一个行走或跑步循环内足与基座接触的持续 时间（支撑阶段）和腿移动的持续时间（移动阶段）。因为不同类型的运动活动的特征在 于支撑时间和移动时间之间在时间上不同的对应，来自不同鞋垫的负荷传感器的信号之间 的所述关系使得可确定运动活动的模式或类型。
[0011] 具体地，本发明的方法用于直接确定所述运动活动过程中（步行、跑步等）且与运 动活动的类型一致的人的体重，包括另外携带重量。该方法用于评估人体状态的多种生理 参数，包括与运动活动相关的生理参数。
[0012] 在该方法的具体实现方案中，可W按如下对多种类型的运动活动进行确定。
[0013] "步行"运种类型的运动活动在W下情况下被鉴定：如果来自两鞋垫中的负荷传感 器的信号都表现出信号值的周期变化，并且来自不同鞋垫的负荷传感器的信号在时间上部 分重叠。
[0014] "跑步"运种类型的运动活动在W下情况下被确定：如果来自两鞋垫中的负荷传感 器的信号都表现出信号值的周期变化，并且来自不同鞋垫的负荷传感器的信号在时间上不 重叠。
[0015] "站立"运种类型的运动活动在W下情况下被确定：如果来自两鞋垫中的负荷传感 器的信号都超出了预先确定的值，并且来自不同鞋垫的负荷传感器的信号在时间上重叠。
[0016] 本发明人已经得到了一系列的实验依据，使得可确定人的体重，包括另外携带的 重量，运里考虑了运动活动的具体类型。
[0017] 例如，正在W每分钟最多60步的慢步速行走的人的重量P，包括另外携带的重量， 可W表示为如下： 阳0 化]P=Kw.F，
[0019] 其中：而为对于具有已知体重的人在行走时确定的校准因子；
[0020] F是一个行走周期内足压力的平均值，其中：
[002UF=化最大值+F2最大值)/2， 阳02引其中：Figwi是由一只鞋垫的所有载荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0023] Fzgwt是由另一鞋垫的所有载荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0024] 其中一个周期由先一只脚、后另一只脚迈出的连续两步组成。
[0025] 化每分钟60步或更多步的步速行走的人的重量P，包括另外携带的重量，可W表 示为如下：
[0026] P=而?F? (1010-1. 2 ?V-0. 026 ?y2) . 0. 001，
[0027] 其中：而为对于具有已知体重的给定人在W每分钟最多60步的步速行走时确定 的校准因子；
[0028] F是一个行走周期内足压力的平均值，其中： 阳02引F=巧1最大值+F2最大值）/2，
[0030] 其中：Figwi是由一只鞋垫的所有载荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0031] Fzgwi是由另一鞋垫的所有载荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0032] V是每分钟的步数，
[0033] 其中一个周期由先一只脚、后另一只脚迈出的连续两步组成。
[0034] 人在跑步过程中的体重，包括另外携带的重量，可W由下式表示：
[0035] P=Kr?F? (1090-4. 4 ?V-0. 045 ?y2) ? 0. 001，
[0036] 其中：Kk是对于具有已知体重的给定人在跑步时确定的校准因子；
[0037] F是一个跑步周期内足压力的平均值，其中：
[003引 F=化最大值+F2最大值）/2，
[0039] 其中：Figwi是由一只鞋垫的所有载荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0040] Fzgwt是由另一鞋垫的所有载荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0041] V是每分钟的步数，
[0042] 其中一个跑步周期被认为由先一只脚、后另一只脚迈出的连续两步组成。
[0043] 人在站立过程中的体重，包括另外携带的重量，可W表示为：
[0044] P=Ks?F,
[0045] 其中：Ks是对于具有已知体重的人在站立过程中确定的校准因子；
[0046] F是站立周期内足压力的平均值，其中：
[0047] F=巧1最大值+F2最大值）/2，
[0048] 其中：Figwi是由一只鞋垫的所有载荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0049] Fzgws是由另一鞋垫的所有载荷传感器记录的足压力的最大值。
[0050] 具体地，所述方法还考虑在每只鞋垫中提供另外的负荷传感器，所述另外的传感 器在所述第一和所述第二负载传感器之间沿着行走时支撑反作用力的轨迹布置，检测来自 另外的负荷传感器的信号，除了使用来自所述第一和第二负荷传感器的信号之外还使用运 些信号。
[0051] 本发明的另一个目的是提供一种根据本发明的方法用于确定人的体重的鞋垫，所 述鞋垫包括布置在所述鞋垫脚跟区域中的第一负载传感器和布置在所述鞋垫脚趾区域中 的第二负载传感器，所述第一和第二负荷传感器都能产生检测人足所施加的压力的信号。
[0052] 此外，所述鞋垫还包括模-数转换器和收发器，W将来自所述负荷传感器的信号 转换成数字形式并将它们传送到外部处理单元。
【附图说明】
[0053] 通过W下附图对本发明进行说明。
[0054] 图1是其中安装有负载传感器的鞋垫的设计的示意图：示出了左和右两鞋垫和步 行时所述负载传感器相对于支撑反作用力的轨迹的位置。
[0055] 图2示出的接线图是用