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_3

文档序号:9476041阅读:来源:国知局
确定。
[01川在最多60步/分钟的慢走步速中,人的体重P,包括另外携带的重量,可用下式计 算: 阳 112] P=Kw*F,
[0113] 其中:而是对于具有已知体重的步行的人确定的校准因子;
[0114] F是一个步行周期内足压力的平均值,其中:
[011引F=巧1最大值+尸2最大值)/2,
[0116] 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;
[0117] Fzgws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,
[0118] 对此,一个周期被认为由先一只脚、后另一只脚迈出的连续两步组成。
[0119] 在每分钟60步或更多步的步行步速中,人的重量,包括另外携带的重量,可通过 下式得到: 阳 120]P=而?F? (1010-1. 2 ?V-0. 026 ?y2) . 0. 001, 阳121] 其中:而为对于W每分钟最多60步的步速步行的具有已知体重的给定人确定的 校准因子; 阳122]F是一个步行周期内足压力的平均值,其中: 阳12;3]F=巧1最大值+尸2最大值)/2,
[0124] 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; 阳125] 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; 阳126] V是每分钟的步数, 阳127] 对此,一个周期被认为包括由先一只脚、后另一只脚迈出的连续两步组成;
[0128] 人在跑步时的体重,包括另外携带的重量,可W通过下式确定: 阳 129]P=Kr?F? (1090-4. 4 ?V-0. 045 ?y2) ? 0. 001,
[0130] 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; 阳131]F是一个跑步周期内足压力的平均值:
[013引F=最大值+尸2最大值)/2,
[013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;
[0134] 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;
[0135] V是在给定跑步步速下每分钟的步数,
[0136] 对此,一个跑步周期被认为由先一只脚、后另一只脚迈出连续两步组成。
[0137] 在考虑运动活动的类型和人的体重,包括另外负荷的重量,的情况下,运动负荷按 如下确定。
[0138] 步行时的运动负荷Ew可通过下式得到: 阳 139]
[0140] 其中:i是步行活动产生的时间间隔的顺序编号; 阳141]W是步行活动产生的时间间隔的数目; 阳142] 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); 阳143]Ti是第i时间间隔的持续时间(W分钟计);
[0144] es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:
[0145] 却二kper. (25-0. 13 ?V+0. 022 ?V2+0. 00038 ?V3+0. 0000021 ?y4),
[0146] 其中:kpM是对于给定人预先确定的个体因数; 阳147] V是在给定步行步速下每分钟的步数。
[0148]因子kper可W如例如Kotz,Y.M.Spo;rtsPhysiology.Moscow:PhysicalQilture andSpod,1998,P.69中所述进行确定,范围可W从0.6到1. 1。不同年龄的人群可取的kpw 的值如下表2中所示。 阳1例表2阳1加]
阳151] 在跑步时人的运动负荷而如下: 阳K2]
阳153]其中:i是跑步活动产生的时间间隔的顺序编号; 阳154] r是跑步活动产生的时间间隔的数目; 阳155] 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); 阳156] Ti是第i时间间隔的持续时间(W分钟计); 阳157] eu是在跑步活动中输入的比能量,W千卡/千克体重/分钟计,表示如下: 阳15引 6r= k per ? (73-2. 2 ? V+0. 051 ? V2+0. 000335 ? V3+0. 00000077 ? y4),
[0159] 其中:kpM是对于给定人预先确定的个体因数; 阳160]V是在给定跑步步速下每分钟的步数。 阳161] 在站立时人的运动负荷Es可表示为: 阳162]
阳163]其中:i是站立活动产生的时间间隔的顺序编号;
[0164]S是站立活动产生的时间间隔的数目; 阳1化]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); 阳166] Ti是第i时间间隔的持续时间(W分钟计); 阳167] es是在站立活动中输入的比能量,W千卡/千克体重/分钟计,表示如下: 阳168] 6s=kper*25,
[0169] 其中:kpM是对于给定人预先确定的个体因数;
[0170] 用于实施使用压电换能器作为负荷传感器的该方法的装置12的另一实施方案如 图6所示。与前述实施方案相似,左右鞋垫1 (见图1)包括脚跟附近的第一负荷传感器2、 脚趾附近的第二负荷传感器3和在步行时基本位于支撑反作用力的轨迹5上的另外两个传 感器4。本实施方案中的负荷传感器2、3和4分别由压电换能器13、14和15组成,经匹配 的电阻器R1-R8连接到微控制器9的输入/输出端口L1-L4。与图2所示的实施方案相似, 微控制器9的天线输出G连接到天线11。 阳171] 基于使用压电换能器作为负荷传感器的运动负荷监测的方法可按下述方式实现。
[0172] 类似于本发明方法的第一实施方案,来自每只鞋垫1的负荷传感器2、3和4,运里 用压电换能器13、14和15表示,的信号分别被记录。图7示出的示例性时序图显示了步行 活动时来自两鞋垫的负荷传感器信号(例如,压电换能器13)的时间关系,而图8示出了跑 步时相同的情况。与用应变换能器7的实施方案相反(参见图4和图5),来自所述压电换 能器的信号,由于其固有的幅频响应,形成明显的峰值,对应于足压被施加到压电换能器并 从所述换能器离开的时刻(反向的信号)。存在相反向的峰值使得能够重构对应于支撑阶 段的持续时间的信号,并且类似于前面的实例,能够确定来自两鞋垫的压电换能器的信号 的时间关系。 阳173] 因此,步行运种类型的运动活动由图7中所示的信号表征,其中图(a)对应于来自 一只鞋垫1的压电换能器13 (也即传感器。的信号Fi,图化)对应于来自另一鞋垫1的 压电换能器13(也即传感器。发出的信号F2。图7的图(C)和图(d)分别显示了对应于 一只鞋垫和另一鞋垫1的压电换能器13上的足压力的持续时间的信号Pi和P2。图7的图 (C)和图(d)中的信号Pi和P2的上升段分别与图7的图(a)和图化)中的信号Fi和F2的 正向部分相关,而图7的图(C)和图(d)中的信号Pi和P2的下降段分别与图7的图(a)和 图化)中的信号Fi和F2的负向部分相关。步行运种类型的运动活动的特征在于图(C)和 图(d)中显示的信号值的交替变化,并且在于它们存在部分重叠(重叠时间间隔町)。
[0174] 类似地,跑步运种类型的运动活动由图8中所示的信号表征,其中图(a)对应于来 自一只鞋垫1的压电换能器13 (也即传感器。的信号图化)对应于来自另一鞋垫1的 压电换能器13(也即传感器。的信号F2。图8的图(C)和图(d)分别显示了对应于一只 鞋垫和另一鞋垫1的压电换能器13上的足压力的持续时间的信号Pi和P2。图8的图(C) 和图(d)中的信号Pi和?2的上升段分别与图8的图(a)和图化)中的信号Fi和F2的正向 部分相关,而图8的图(C)和图(d)中的Pi和P2的下降段分别与图8的图(a)和图化)中 的信号Fi和F2的负向部分相关。跑步运种类型的运动活动的特征在于图(C)和图(d)中 显示的信号值的交替变化,无时间重叠。相反,在运些信号之间出现时间间隔,表示为时间 间隔Td。
[01巧]为了测量人的体重,包括另外携带的重量,可应用本发明的第一实施方案中的数 学关系。在运种情况下,来自压电换能器的信号Fi和F2的最大值用于表示足施加在位于鞋 垫中的负荷传感器的压力。在站立的情况下,人的体重基于站立活动开始时和其终止后压 电换能器产生的信号Fi和F2的值确定。除此之外,该方法的实施与前面实例中描述的方法 类似。
[0176] 装置6(图2)和12(图6)及其部分可沿着相应的负荷传感器容纳在鞋垫1内。 该装置可由电池10供电,电池10可用可
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