用于监测人体运动负荷的方法以及实施该方法的鞋垫的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及对人体运动活动的参数测量进行监测的领域，具体设及使用布置在鞋 垫中的负荷传感器的运动负荷测量。
【背景技术】
[0002] 已知多种方法可用于借助位于鞋垫中的负荷传感器测量人体运动参数。
[0003] 例如，专利KR100792327(公开日期 2007 年 12 月 31 日；IPCA43B3/00，A43B5/00) 描述了一种借助置于鞋垫下面的压电式传感器测量运动者体重和打高尔夫球时他身体重 屯、位移的方法。对打高尔夫球时作用在所述传感器上的力进行测量使得能够获得对运动者 的运动模式和运动表现准确性的实时评估。然而，运种方法没有提供测量该活动过程中的 人体运动负荷的手段。
[0004] 国际专利申请W02001/035818(公开日2001年5月25日；IPCA61B5/103)描述了 一种用于测量在跳远和跳高时、在比赛中或者在休闲时由运动员腿部产生的力的方法。该 力通过位于鞋垫中的至少一个负荷传感器测量。装有天线和电源的收发器被安装在鞋中， W用于将测量的数据传输到外部处理单元。然而，运种方法不允许基于来自负荷传感器的 信号对体育活动中的人体运动负荷进行评估。 阳0化]专利FR287328U公开日 2004年7月 26 日；IPCA43B3/00，A43B5/00，A61B5/103) 的概念与本文要求保护的概念最接近；它描述了具有测量装置的运动鞋，W确定运动的物 理参数，并从而计算人体运动负荷。该鞋配备有布置在人体足部下方的负荷传感器和具有 用于显示人体运动负荷相关的信息的显示器的计算单元。通过运类装置测量物理参数可W 使人的步行模式被识别；对此所述参数包括：步速、速度、加速度、走过的距离、行走时间、 身体代谢速率和与能量消耗相关的其他参数，比如所述人消耗的总能量。运能对人体运动 负荷进行整体监测。然而，运种对运动负荷的评估忽视了另外的运动重量，即在步行、跑步 或其他类型的运动活动中携带的重量，该值在整个监测期间通常为变化值。所有上述运些 将导致对运动负荷的不正确评估，或者将限制该方法的适用性。此外，运种方法仅能用于步 行负荷的测量，不能被用于其他类型的运动活动例如跑步的监测。
[0006] 本发明要解决的技术问题是开发一种实时评估人体运动负荷的方法，运里考虑了 人的体重，包括另外携带的重量；所述方法可W适用于多种类型的运动活动，如跑步、W不 同步速步行W及站立。
【发明内容】
[0007] 本发明的一个目标是一种监测人的运动负荷的方法，其中由安装在鞋垫中的负荷 传感器产生信号被记录；对此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 两鞋垫的负荷传感器信号在时间上的对应关系和所述信号的值进行识别。人的体重W及另 外携带的重量通过加和所述负荷传感器信号和通过所确定的运动活动的类型来确定。此 后，所述运动负荷基于所述运动活动的类型和所述体重，包括另外携带的重量，来确定。
[0008] 当跑步或步行时，人交替移动双脚，先迈一只脚，然后迈另一只脚。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步行或跑步循环内足与所述基座接触的持 续时间（支撑阶段）和跨步的持续时间（跨步阶段）。因为不同类型的运动活动的特征在 于支撑时间和跨步时间在时间上不同的对应关系，来自不同鞋垫的负荷传感器信号的运种 在时间上的对应关系（时间相关）使得可确定需要被识别的运动活动的模式或类型。
[0009] 本发明的方法提供了，基于运动活动的类型（步行、跑步等）和人的体重，包括另 外携带的重量，二者对人的运动负荷进行确定。体重加另外携带的重量直接在运动活动的 过程中进行测量。因此，在具体情况下人的运动负荷可W更精确地被测量，并且监测该负荷 在指定的时间段内可W更高效率地执行。
[0010] 在该方法的具体实施方案中，鉴定多种类型的运动活动根据下文描述的步骤变得 可行。
[0011] 步行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 的信号值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。
[0012] 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 的信号值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。
[0013] 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 的信号值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重 畳。
[0014] 本发明人已经得到了一系列的经验关系，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。
[0015]例如，正在W每分钟60步的慢步速步行的人的重量P，包括另外携带的重量，可W 按W下来确定：
[0016] P=Kw.F， 阳017] 其中：而为对于具有已知体重的具体人在步行时确定的校准因子；
[0018] F是一个步行周期内足压力的平均值，其中： 阳〇WF=巧1最大值+F2最大值）/2，
[0020] 其中：Figwi是由一只鞋垫的所有负荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0021] Fzgwi是由另一鞋垫的所有负荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0022] 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。
[0023] 化每分钟60步或更多步的步速步行的人的重量，包括另外携带的重量，可W按W 下确定：
[0024] P=而?F?(1010-1. 2?V-0. 026?y2) .0. 001，
[002引其中：而为W最多60步/分钟的步速步行的具有已知体重的给定人的校准因子； [00%] F是一个步行周期内足压力的平均值，其中：
[0027]F=化最大值+F2最大值）/2，
[002引其中：Figwi是由一只鞋垫的所有负荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0029] Fzgwi是由另一鞋垫的所有负荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0030] V是每分钟的步数，
[0031] 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。
[0032] 跑步的人的体重，包括另外携带的重量，可W通过下式确定： 阳的3] P = Kr ? F ? (1090-4. 4 ? V-0. 045 ? y2) ? 0. 001，
[0034] 其中：Kk是具有已知体重的给定人在跑步时的校准因子；
[0035] F是一个跑步周期内足压力的平均值，其中：
[0036] F=化最大值+F2最大值)/2，
[0037] 其中：Figwi是由一只鞋垫的所有负荷传感器记录的总足压力的最大值；
[003引 Fzgwt是由另一鞋垫的所有负荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0039] V是每分钟的步数，
[0040] 其中一个跑步周期由先一只脚、后另一只脚迈出的连续两步组成。
[0041] 站立的人的体重，包括另外携带的重量，可W通过下式确定：
[0042] P=Ks.F，
[0043] 其中：Ks是对于具有已知体重的人在站立时确定的校准因子；
[0044] F是站立周期内足压力的平均值，其中： |；0045]F=巧1最大值+尸2最大值）/2，
[0046] 其中：Figwi是由一只鞋垫的所有负荷传感器记录的总足压力的最大值；
[0047] Fzgws是由另一鞋垫的所有负荷传感器记录的足压力的最大值； 阳048] 具体地，步行时的运动负荷Ew可通过下式确定：
[0049]
[0050] 其中：i是步行活动产生的时间间隔的序号；
[0051] W是步行活动产生的时间间隔的数目；
[0052] Pi是在第i时间间隔内记录的人的体重，包括另外携带的重量（Wkg计）； [005引Ti是第i时间间隔的持续时间（W分钟计）；
[0054] e,是在步行活动中输入的比能量，W千卡/千克体重/分钟计，表示如下： 阳化5]却二kper. (25-0. 13 ?V+0. 022 ?V2+0. 00038 ?V3+0. 0000021 ?y4)，
[0056] 其