專利名稱：活動強度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配置成確定人的活動強度的活動強度測量裝置。
背景技術(shù)：
日本專利申請公布第2004-121562號公開了 一種傳統(tǒng)的活動強度測量 裝置。傳統(tǒng)的活動強度測量裝置適合于由用戶4吏用?；顒訌姸葴y量裝置包 括加速JL傳感器，以便檢測根據(jù)用戶的運動生成的加it^。加速度傳感器 配置成每四秒輸出加速度，從而活動強度測量裝置依據(jù)加速度來計算活動 強度。
然而，要考慮的是，人在日常行為中的一系列運動基本上估計為5 秒至15秒。人在日常行為中的一系列運動例如是從座位起身、隨后走去 拿書并最后坐在座位上的運動。相比之下，活動強度測量裝置一般配置成 依據(jù)以4秒的間隔檢測的加速度來確定活動強度。因此，活動強度測量裝 置不能準(zhǔn)確#查活動強度。

發(fā)明內(nèi)容
實現(xiàn)本發(fā)明以解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種配置成準(zhǔn)確地 確定活動強度的活動強度測量裝置。
本發(fā)明的活動強度測量裝置包括加iiJL傳感器、采樣裝置、代表值計 算裝置、存儲器、活動強度確定裝置和顯示器。加速度傳感器適合于由用 戶保持。加速度傳感器配置成檢測加速度。采樣裝置配置成以預(yù)定的采樣 頻率采樣加速度的離散值。代表值計算裝置配置成基于通過采樣裝置在規(guī) 定周期之內(nèi)采樣的加iUL的離散值來計算代表值。存儲器配置成存儲代表 值和耗氧量之間的關(guān)系的lt據(jù)?；顒訌姸却_定裝置配置成依據(jù)代表值和相 應(yīng)一個的耗氧量來確定活動強度。代表值計算裝置配置成以用于用戶具體 活動的單位周期的間隔來計算代表值。
在這種情況下，代表值計算裝置以與用戶的具體活動的所需時間相對應(yīng)的單位周期的間隔計算代表值。因此，通過所有的用戶具體活動來反映 代表值。所以，本發(fā)明的活動強度測量裝置配置成計算準(zhǔn)確的活動強度。
優(yōu)選地，采樣頻率被確定為日常人類行為所花費的活動周期中的最短 活動周期。
具有這種配置的活動強度測量裝置配置成計算準(zhǔn)確的活動強度。另 外，可以減少加速度數(shù)據(jù)量和處理量。
優(yōu)選地，采樣頻率為7Hz或更高。
具有這種配置的活動強度測量裝置也配置成計算準(zhǔn)確的活動強度。另 外，可以減少加il^數(shù)據(jù)量和處理量。
優(yōu)選地，活動強度測量裝置進(jìn)一步包括計步器。計步器配置成基于由 加速度傳感器檢測到的加速度來對用戶的腳步進(jìn)行計數(shù)。采樣頻率為 10Hz或更高。
具有這種配置的活動強度測量裝置配置成除了準(zhǔn)確確定活動強度之 外還準(zhǔn)確計數(shù)用戶的腳步。
優(yōu)選地，用于用戶的具體活動的單位周期為5秒至15秒。進(jìn)一步， 更加優(yōu)選地，用于用戶的具體活動的單位周期為8秒至12秒。
4吏用這種配置，活動強度測量裝置配置成穩(wěn)妥地檢測活動強度而不管 個人和環(huán)境當(dāng)中的差異。
優(yōu)選地，采樣裝置配置成采樣加速度的離散值。離散值的數(shù)目是二的 ii次幕。
在這種情況下，>(&值計算裝置配置成通過來自加速度的多個離"tt值 的位移的除法和乘法來計算代表值的二進(jìn)制lt值。因此，這種配置4吏得活 動強度測量裝置可以容易地計算活動強度。另夕卜，這種配置使得可以減少 代表值計算裝置的電需要量。
優(yōu)選地，多個加il^的離散值的數(shù)目為128、 256和512中的任何一個。
這種配置使得活動強度測量裝置可以計算準(zhǔn)確的活動強度。另外，這 種配置使得可以減少代表值計算裝置的電需要量。


圖l是本發(fā)明的第一實施例的活動強度測量裝置的前視圖。
圖2是本發(fā)明的笫一實施例的活動強度測量裝置的側(cè)視圖。 圖3是本發(fā)明的第一實施例的框圖。
圖4是用于計算本發(fā)明的第三實施例的活動強度測量裝置的代表值 的曲線圖。
圖5是用于計算本發(fā)明的第三實施例的活動強度測量裝置的代表值 的曲線圖。
圖6是用于計算本發(fā)明的第五實施例的活動強度測量裝置的代表值 的曲線圖。
圖7是用于計算本發(fā)明的第七實施例的活動強度測量裝置的代表值 的曲線圖。
具體實施方式
(第一實施例)
基于圖1至圖3說明本實施例的活動強度測量裝置。本發(fā)明的活動強 度測量裝置100包括殼體卯、設(shè)備傳感器15、加速度傳感器IO、采樣電 路20、代表值計算電路30、非易失性存儲器50、活動強度確定電路34、 計步器60、操作裝置40、易失性存儲器55、操作處理電路38、顯示器 70和電源80。殼體卯在其背面設(shè)置有用于由用戶配備的支持器。設(shè)M 感器15配置成檢測用戶是否配備了活動強度測量裝置。加速度傳感器10 配置成檢測根據(jù)用戶的活動生成的加速度。采樣電路20配置成對加速度 傳感器檢測到的加速度進(jìn)行采樣。代表值計算電路30配置成從采樣電路 釆樣的加速度中計算代表值。非易失性存儲器50配置成存儲代表值和耗 氧量之間的關(guān)系?；顒訌姸却_定電路34配置成基于代表值和與代表值中 之一相對應(yīng)的耗氧量來確定活動強度。計步器60配置成對用戶的腳步進(jìn) 行計數(shù)。操作裝置40被提供用于輸入諸如用戶的信息之類的信息。易失 性存儲器55配置成存儲用戶的信息并存儲計算的用戶的活動強度。IMt 處理電路38被提供用于選擇輸入的信息。顯示器70配置成顯示用戶的信 息和用戶的活動強度。電源80比如是電池。
這個活動強度測量裝置100具有用戶ID注冊模式，用于注冊用戶 的ID;用戶ID選擇模式，用于選擇注冊的用戶ID;以及測量模式，用于顯示計算的用戶的活動強度。
操作裝置40由用于輸入操作的^&構(gòu)成。操作裝置40包括登錄M 42、選擇按鈕44、啟動按鈕46和停止掩組48。登錄按鈕42被提供用于 在用戶ID注冊模式下輸入用戶ID和用戶體重。選擇掩組44被提供用于 在用戶ID選擇模式下選擇用戶ID。啟動掩組46被提供用于在測量模式 下測量活動強度。停止掩組48被41_供用于在測量模式下結(jié)束活動強度的 測量。
用戶ID注冊模式被提供用于注冊諸如用戶體重和用戶ID之類的信 息。操作處理電路38將諸如注冊的用戶ID之類的信息存儲在易失性存儲 器55中。
用戶ID選擇模式被提供用于選擇注冊的用戶ID中的一個用戶ID， 所述注冊的用戶ID是在活動強度測量裝置處在用戶ID注冊模式下的情 況下被注冊的。在用戶ID選擇模式下，當(dāng)根據(jù)^Mt裝置40的操作選擇注 冊的用戶ID中的一個用戶ID時，從易失性存儲器55輸出所選的用戶ID。
易失性存儲器55比如是SRAM。易失性存儲器55配置成將從活動 強度確定電路34發(fā)送的活動強度與用戶ID相關(guān)聯(lián)，并且存儲與用戶ID 相關(guān)聯(lián)的活動強度。易失性存儲器55具有電源端和接地端。電容器57 置于電源端和接地端之間。電連接到電源端的電容器57的一端與二極管 59的陰極連接。電源具有電連接到二極管59陽極的正端。亦即，當(dāng)電源 80正常供應(yīng)電力時，電源端和接地端之間的電容器57被充電。當(dāng)來自電 源的電力供應(yīng)停止時，電容器向易失性存儲器55供應(yīng)電力。用這種方式， 電容器防止了在活動強度測量裝置100的使用期間，當(dāng)電源80由于振動 所造成的移位而瞬間停止時，易失性存儲器55丟失存儲的信息。另外， 因為二極管59布置在電源80和易失性存儲器55之間，所以存儲在電容 器中的電力被供應(yīng)到易失性存儲器。
顯示器70比如是液晶顯示器。顯示器70根據(jù)選擇的用戶ID注冊模 式、用戶ID選擇模式和測量模式中之一來顯示信息和改變顯示的信息。 在注冊模式下，顯示器示出用戶正在輸入的用戶ID信息。在用戶ID選 擇模式下，顯示器示出注冊的用戶ID和當(dāng)前選擇的用戶ID。在測量模式 下，顯示器示出由活動強度確定電路34確定的活動強度和能耗。
計步器60配置成預(yù)先存儲閾值加速度，并且配置成將閾值加速度與 采樣電路20所采樣的加速度相比較。計步器60配置成當(dāng)采樣的加ilA的值超過閾值加速度并且計步器檢測到加速度的峰值時向用戶腳步總和加 一。顯示器70示出用戶腳步的總和。注意，加ity復(fù)的峰值由加速度的傾 斜度從正值變?yōu)樨?fù)值的點限定。另一方面，當(dāng)采樣的加速度的值處在閾值 加iUL之下時，計步器60并不添加用戶的腳步。這種配置使得可以防止 由除了用戶行走之外的身M動和噪聲等造成的用戶腳步的誤計數(shù)。
如圖2所示，設(shè)備傳感器15是開關(guān)97，其布置在殼體90的背面并 且朝向殼體卯的背側(cè)突出。當(dāng)用戶沒有配備活動強度測量裝置100時， 開關(guān)97沒有^L按下。另一方面，當(dāng)用戶配備了活動強度測量裝置100時， 開關(guān)被按下。因此，開關(guān)97控制了加速度傳感器10的操作。
壓阻型加速度傳感器和靜電型加速度傳感器能夠用作加速度傳感器 10。加il^傳感器10配置成沿著彼此垂直的三個軸(x軸、y軸和z軸) 檢測加it;變。采樣電路20配置成以預(yù)定的釆樣頻率采樣加速度的離散值 并輸出該離散值。
采樣電路20能夠通過使用高采樣頻率輸出準(zhǔn)確的加速度和振幅波 形。然而，隨著采樣頻率變得更大，加速度的離散值的數(shù)目增加。因此， 采樣電路20需要時間來處理數(shù)據(jù)。結(jié)果，采樣電路需要大量的電力。因 此，優(yōu)選使用低采樣頻率，使得活動強度測量裝置計算準(zhǔn)確的活動強度。 曰常人類行為所花費的活動周期中的最短周期的平均值為七分之一秒(其 對應(yīng)于7Hz)。因此，優(yōu)選使用等于或大于7Hz的采樣頻率。另外，更加 優(yōu)選地，使用等于或大于10Hz的采樣頻率以便準(zhǔn)確地計數(shù)用戶的腳步。 進(jìn)而，考慮到采樣定理，優(yōu)選使用等于或大于14Hz的采樣頻率。在這個 實施例中，使用20Hz作為采樣頻率。
代表值計算電路30配置成計算代表值VR?；诿總€軸的加速度的標(biāo) 準(zhǔn)偏差之和計算代表值VR。
X方向上的加速度被定義為Xi。 Y方向上的加il;l被定義為Yi。 Z 方向上的加it;l被定義為Zi。被寫為X、 Y和Z右下標(biāo)的數(shù)值i指示與每 個加速度的采樣數(shù)目相對應(yīng)的整數(shù)。X方向上的加速度Xj的標(biāo)準(zhǔn)偏差Sx 被示出為以下方程(l)。 Y方向上的加速度yj的標(biāo)準(zhǔn)偏差Sy被示出為以 下方程(2)。 Z方向上的加4JLzi的標(biāo)準(zhǔn)偏差Sz被示出為以下方程(3)。 在這個實施例中，代表值Vn被獲得作為Sx、 Sy和Sz之和。注意，通過 使用無偏方差估計來計算諸如Sx、 Sy和Sz之類的標(biāo)準(zhǔn)偏差。另外，參考 字母k被定義為指示采樣數(shù) 的整數(shù)。參考字母n被定義為指示預(yù)定周期 之內(nèi)加速度Xj、 yi和Zi的采樣數(shù)目的整數(shù)。(方程l)
代表值計算電路30配置成以用于用戶具體活動的單位周期T的間隔 計算代表值Vn。用戶的具體活動被定義為一系列運動。 一系列運動的例 子是用戶從座位起身、隨后去拿書并接著坐在座位上。考慮到個人和環(huán)境 當(dāng)中的差異，優(yōu)選地將單位周期T確定為5秒至15秒。更優(yōu)選地將單位 周期T確定為8秒至12秒。最優(yōu)選地將單位周期T確定為10秒。
通it^塊化布置預(yù)定時間標(biāo)準(zhǔn)方法(MODAPTS方法)獲得單位周 期T。例如，用于從座位起身以便去拿書并隨后坐在座位上的一系列運動 被分成以下三個類別。第一類(a)被定義為用戶從座位起身的運動。第 二類(b)被定義為用戶走五步的運動。第三類(c)被定義為用戶坐在座 位上的運動?；谟脩艟唧w活動的必要時間之和來估計用戶具體活動的單 位周期。日常人類行為所花費的活動周期中的最短周期的平均值為七分之 一秒。因此，七分之一秒被定義為單位周期。然后，估計與每個用戶具體 活動的必要時間相對應(yīng)的單位周期的數(shù)目。例如，類別(a)中的用戶具 體活動的必要時間被確定為30個單位。類別(b)中的用戶具體活動的必 要時間被確定為25個單位。類別(c)中的用戶具體活動的必要時間被確 定為30個單位。類別U)、 (b)和(c)的單位之和等于85個單位。因 此，在這種情況下，用戶具體活動的必要時間對應(yīng)于12秒。然后，基于 用戶具體活動的單位周期的各種平均值來確定最合適的單位周期T。注意 MODAPTS方法是眾所周知的。因此省略了 MODAPTS方法的說明。
亦即，本實施例中的代表值計算電路30配置成計算單位周期之內(nèi)加 速度xi、 yi和zi的標(biāo)準(zhǔn)偏差之和作為代J^i VR。EEPROM、 RAM和硬盤用作非易失性存儲器50。非易失性存儲器 50存儲代表值VR和耗氧量(ml/kg/min)之間關(guān)系的記錄。這個記錄是 數(shù)據(jù)表，其限定了代表值VR和耗氧量Vop之間的關(guān)系?；蛘撸@個記錄 是通過最小二乘法獲得的公式。注意，記錄是M氧量Vop和代表值VR 之間的關(guān)系獲得的。在改變鍛煉強度時通過呼氣測量裝置來測量耗氧量 Vop。代表值VK對應(yīng)于呼氣測量裝置測量的耗氧量Vop。
活動強度確定電路34配置成基于在非易失性存儲器50中以數(shù)據(jù)方式 存儲的記錄和代表值計算電路30獲得的代表值Vr揄出活動強度。在這個 實施例中，活動強度用代謝當(dāng)量(MET)指示。在美國運動醫(yī)學(xué)大學(xué)中 使用MET。 MET指示與n倍大于靜止時的能耗量的值相對應(yīng)的值。從代 表值計算電路30計算的代表值和非易失性存儲器50中存儲的數(shù)據(jù)獲得耗 氧值VoD。通過將獲得的耗氧值VoD除以3,5獲得活動強度。活動強度確 定電路34配置成確定消耗的能量。通過以下公式表示消耗的能量E (千 卡)、活動強度P(MET)、運動時間D (小時)和用戶體重W (重量) 的關(guān)系。E = 1.05xPxDxW。注意，通過上述公式計算的消耗的能量包 括M代謝。因此，通過使用P-1而不是P來確定僅通過鍛煉消耗的耗 能。
本實施例的活動強度測量裝置100以對應(yīng)于用戶具體活動的單位周 期T的間隔計算加速度的代表值。因此，代表值VR不是良映用戶具體活 動的一部分，而l良映用戶具體活動的全部。因此，活動強度測量裝置 100配置成計算準(zhǔn)確的活動強度。
進(jìn)而，基于日常人類行為所花費的活動周期中的最短活動周期來確定 采樣電路20中的采樣頻率。因此，加速度的數(shù)據(jù)量和活動強度的處理量 下降到計算準(zhǔn)確的活動強度的水平。所以，可以減少存儲加iiA數(shù)據(jù)所需
的存儲量。所以，可以以低成本制造活動強度測量裝置100。進(jìn)而，還可 以縮短用于計算活動強度的處理時間量。
可以使用配置成沿著兩個方向檢測加速度的加速度傳感器而不是上 #速度傳感器。
另外，優(yōu)選地使用存儲代表值VR和活動強度之間關(guān)系的數(shù)據(jù)的非易 失性存儲器。這個特征能夠適用于如下所述的實施例中。
順便提及，通過采樣頻率和單位周期的乘積確定加速度的離散值的數(shù) 目。然而，通過以位移的方式執(zhí)行乘法和除法的微型計算機來計算加速度的代表值。因此，微型計算機需要易于執(zhí)行算術(shù)處理?？紤]到微型計算機
易于執(zhí)行算術(shù)處理，優(yōu)選地，加速度的離散值的數(shù)目為二的n次冪(2m， m等于整數(shù)值)。
人的活動周期中的最短活動周期的平均值為七分之一秒。因此，優(yōu)選 地在一秒鐘內(nèi)采樣的加速度的離散值的數(shù)目為七或更多。另夕卜，考慮到采 樣定理，在一秒鐘內(nèi)釆樣的加速度的離散值的數(shù)目為十四或更多。進(jìn)一步， 因為單位周期是五至十五秒，所以優(yōu)選地在單位周期內(nèi)采樣加iiJL的離散 值為七十或更多。另一方面，在微型計算機處理大量離散值的情況下，微 型計算機需要許多時間用于算術(shù)處理。另夕卜，微型計算機在上述情況下需
要許多電力。因此，優(yōu)選地，采樣的離散值的數(shù)目為一千或更少。
如上面提到的那樣，考慮到易于算術(shù)處理、高度準(zhǔn)確地計數(shù)用戶的腳 步和電力消耗，優(yōu)選地，離散值的數(shù)目為128、 256和512中的任何一個。 表1示出了采樣頻率和與采樣頻率中之一相對應(yīng)的單位周期T的組合。<image>image see original document page 10</image>因此，優(yōu)選地使用配置成以14Hz至42.67Hz采樣離散值的采樣電路 20。另一方面，考慮到算術(shù)處理，優(yōu)選地使用配置成如表l所示采樣離散 值的采樣電路20。特別地，使用21.33Hz的采樣頻率f、 256 (二的8次 冪)的離散值和12秒的單位周期T的采樣電路20實現(xiàn)了易于算術(shù)處理、 準(zhǔn)確計數(shù)用戶的腳步和電力的消耗的良好平衡。
(第二實施例)本實施例中的活動強度測量裝置100具有與第一實施例中的代表值 計算電路30不同的代表值計算電路30。然而，第二實施例中的其它配置 與第一實施例中的配置相同。因此，本實施例中與第一實施例相同的配置 用笫一實施例中的同一標(biāo)號指示。另外，第二實施例中與第一實施例相同 的配置的i兌明被省略。
本實施例中的代表值計算電路30配置成計算代表值VR。通過單位周 期T之內(nèi)的x軸、y軸和z軸的加iUL Xj、 yi和Zi的合成值的標(biāo)準(zhǔn)偏差來 限定代表植Vr。 x軸、y軸和z軸的加速度Xi、 yj和Zi的合成值被定義為 通過以下公式獲得的范數(shù)Ai。 A = (Xj2 + yi2 + Zi2)1/2。標(biāo)準(zhǔn)偏差S通過以下 方程(4) M示。
(方程2)
1 、z
丄Z4 (4)
根據(jù)代表值計算電路30的變化，非易失性存儲器50存儲代表值VR
和耗氧量之間關(guān)系的翁:據(jù)。
笫二實施例中的活動強度測量裝置100也實現(xiàn)了在第一實施例中說 明的同一效果。進(jìn)而，為了簡化算術(shù)處理，也能夠采用A2來代替Ai。
5 =
W — l
/=允
V
(第三實施例)
活動強度測量裝置100包括4^值計算電路30,其不同于第一實施 例中的代表值計算電路30。然而，第三實施例中除了代表值計算電路30 之外的配置與第一實施例中的活動強度測量裝置的配置相同。因此，笫三 實施例中與第一實施例相同的配置用相同的標(biāo)號指示。另夕卜，第三實施例 中與第 一實施例相同的配置的^兌明被省略。
笫三實施例中的代表值計算電路30配置成計算x軸的加速度Xi和預(yù) 定標(biāo)準(zhǔn)值之間的差、y軸的加速度yi和預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)值之間的差以及z軸的加 速度Zi和預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)值之間的差，并且隨后計算這些差的絕對值之和。這些 差的絕對值之和被定義為代表值VR。標(biāo)準(zhǔn)值分別由x軸的加速度Xi、 y 軸的加速度力和z軸的加速度Zi的平均值4吏用。
亦即，第三實施例中的代表值計算電路30配置成計算代表值VR作為以下之和單位周期T之內(nèi)x軸的加速度Xi和x軸的加il;復(fù)Xi的平均值 之間的差的絕對值的積分值；單位周期T之內(nèi)y軸的加速度yi和y軸的 加i!A yi的平均值之間的差的絕對值的積分值；以及單位周期T之內(nèi)z 軸的加速度Zi和z軸的加速度Zi的平均值之間的差的絕對值的積分值。
單位周期T之內(nèi)x軸的加速度Xi的平均值被定義為xav。加速度Xi和 平均值Xav之間的差的絕對值的積分值被定義為Fx。根據(jù)定義，F(xiàn)x通過 以下方程(5)來表示。
圖4示出了使用平均值Xav作為基準(zhǔn)的加速度Xi的全波整流波形。如
圖4所示，F(xiàn)x是全波整流波形的積分值。亦即，F(xiàn)x被確定為圖4中所示 的陰影面積Qi至Q6之和。陰影面積Ch的尺度被確定為單位周期1\之內(nèi)
加速度Xi和平均值Xav之間的差的絕對值的積分值。類似地，陰影面積 Q2至Q6的尺度分別被確定為周期T2至T6之內(nèi)加速度Xi和平均值Xav之 間的差的絕對值的積分值。另外，周期L被確定為平均值Xav和加ilJL Xj交叉的第一點與平均值Xav和加速度Xi交叉的緊接于第一點的笫二點之 間的周期。周期12至T6分別被確定為平均值Xav和加速度Xi交叉的第一 點與平均值Xav和加il;變Xi交叉的緊接于第一點的第二點之間的周期。因
此，滿足以下公式L + T2 + T3 + T4 + T5 + T6 = T。
類似地，單位周期T之內(nèi)y軸中的加速度yi的平均值被確定為yav。 因此，通過對加速度yi和平均值yav之間的差的絕對值進(jìn)行積分而計算的 Fy被表示為以下方程(6)。類似地，單位周期T之內(nèi)z軸中的加il;變Zi
的平均值被確定為Zw。因此，通過對加速度Zi和平均值Zav之間的差的絕
對值進(jìn)行積分而計算的Fz W示為以下方程(7 )。
(方程3)
(方程4)<formula>formula see original document page 13</formula>
這個實施例中的代表值VR是以下之和(a)單位周期T之內(nèi)x軸中
的加速度Xi和平均值Xav之間的差的絕對值的總和；(b)單位周期T之內(nèi)
y軸中的加速度yi和平均值yav之間的差的絕對值的總和；以及(c)單位
周期T之內(nèi)Z軸中的加速度Zi和平均值Zav之間的差的絕對值的總和。因
此，代^^值VR^L^示為以下^^式VR=Fx + Fy + Fz。
非易失性存儲器50配置成根據(jù)代表值計算電路30的變化存儲本實施例中的代表值VR和耗氧量VOD之間的數(shù)據(jù)。
如上面提到的那樣，本實施例中的活動強度測量裝置100實現(xiàn)了與第一實施例中的活動強度測量裝置100相同的效果。
順便提及，當(dāng)對絕對值進(jìn)行積分時，可以將通過等于絕對值的最大值Hi的周期l^倍除以二的值獲得的值看作上面提到的積分值。亦即，可以將周期Ti之內(nèi)的積分值看作三角形Ri的面積。在這種情況下，使用周期Ti作為底邊。^f吏用絕對值的最大值Hi作為高。類似地，可以將Ch至Q6的面積看作三角形R2至Rfi的面積。
在這種情況下，與通過4吏用上述方程(5)計算的Fx的情況相比可以減少處理量。因此，具有這種配置的代表值計算電路配置成以短時間計算代表值。這種配置同樣適用于Fy和Fz。
(第四實施例)
本實施例中的活動強度測量裝置100具有代表值計算電路30，其不同于第一實施例的代表值計算電路30。然而，除了代表值計算電路30之外的部件分別與第一實施例中的活動強度測量裝置100的部件相同。因此，與第一實施例的部件相同的部件用同一標(biāo)號指示。與第一實施例的部
件相同的部件的說明被省略。本實施例中的代表值計算電路30配置成將代表值VR計算為范數(shù)A,和預(yù)定參考值之間的差的絕對值之和。范數(shù)Ai是單位周期T之內(nèi)x軸、y軸和z軸分別的加速度Xi、 yj和Zi的合成值。這個實施例中的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)值通過單位周期T之內(nèi)范數(shù)Ai的平均值來限定。
單位周期T之內(nèi)范數(shù)Ai的平均值被定義為Aav。范數(shù)A;和平均值A(chǔ)av之間的差的絕對值之和被指示為FA，其通過以下方程(8)來表示。亦即，和FA等于波形的積分值，所述波形是通過使用平均值A(chǔ)av作為參考值來整流的全波。
(方程5 )
(8)
注意，非易失性存儲器50配置成根據(jù)代表值計算電路30的變化存儲本實施例中的代表值VR和耗氧量之間關(guān)系的數(shù)據(jù)。
本實施例中的活動強度測量裝置100實現(xiàn)了與第一實施例中的活動強度測量裝置100相同的效果。另夕卜，還可以使用周期之內(nèi)的積分值。亦即，可以通過等于周期T之內(nèi)絕對值的最大值的周期T倍除以二的值來確定積分值。周期T通過平均值Xav和范數(shù)Ai交叉的第一點與平均值xav和范數(shù)Ai交叉的緊接于第一點的第二點之間的周期來限定。
(笫五實施例)
本實施例中的活動強度測量裝置具有代表值計算電路30，其不同于4戈表值計算電路1。然而，除了代表值計算電路30之外的部件與第一實施例中的部件相同。因此，在這個實施例中，除了代表值計算電路30之夕卜的部件用與第一實施例的標(biāo)號相同的標(biāo)號指示。所以，除了代^^i計算電路30之外的部件的說明被省略。
代表值計算電路30配置成將代表值VR計算為單位周期T之內(nèi)加速度&、 yi和Zi中的每一個的波J^值總和之和。亦即，代表值VR通過以下之和來確定(a)單位周期T之內(nèi)x軸的加速度Xi的波J^^值的總和；(b)單位周期T之內(nèi)y軸的加速度yi的波J^^值的總和；以及(c)單位周期T之內(nèi)z軸的加速度Zi的波J^值的總和。
代表值計算電路30配置成計算波峰的《%值如下。在&至&7被獲得
作為圖6所示的單位周期T之內(nèi)x軸中的加速度Xi的情況下，代表值計算電路30提取波峰的峰值部分。波峰的峰值部分中的每一個是Xj和xav
之間的差從負(fù)變?yōu)檎狞c(d)與Xi和Xav之間的差M變?yōu)樨?fù)的緊接于點(d)的點(e)之間的項之內(nèi)的Xi和Xav之差的項。在圖6中，包括加速度Xl。至X14的部分TP1 、包括加il;變x19至x23的部分TP2和包括加速度
x19至x23的部分TP3被提取作為波峰的峰值部分。代表值計算電路30從上述提取的部分包括的加速度中提取最大加速度。代表值計算電路30將最
大加速度確定為波峰的峰值部分之內(nèi)波峰的峰值。在圖6中，加速度X4
^L提取作為被定義為間隔TP1的波峰的峰值部分之內(nèi)波峰的峰值。加速度xu被提取作為被定義為間隔TP2的波峰的《^值部分之內(nèi)波峰的峰值。加速度x21被4I:取作為被定義為間隔TP3的波峰的峰值部分之內(nèi)波峰的峰值。
亦即，這個實施例中的波峰的峰值被定義為加速度高于加ily變平均值
的峰值部分中的加速度的最大值。
xPj被定義為單位周期T之內(nèi)x軸中的加速度Xi的波峰的"^值。Gx被定義為xPj之和。在此^ftlj上，Gx被表示為以下方程(9)。注意，mx是指示單位周期T之內(nèi)提取的波J^Ni數(shù)目的整數(shù)。j是整數(shù)。
因此，在圖6的例子中，Gx被定義如下Gx = X4 + x12 + x21。
類似地，yPj被定義為單位周期T之內(nèi)y軸中的加速度yi的波峰的峰值。Gy被定義為xPj之和。在此基礎(chǔ)上，Gy ^L^示為以下方程(10)。zPj被定義為單位周期T之內(nèi)z軸中的加速度Zi的波峰的峰值。Gz被定義為zPj之和。在此^fib上，Gz^L^示為以下方程(11)。注意，my和mz分別是指示單位周期T之內(nèi)提取的波J^^值數(shù)目的整數(shù)。
(方程6)
(方程7)<formula>formula see original document page 16</formula>1)
這個實施例中的代表值VR被確定為Gx、 Gy和Gz之和。Gx是單位周期T之內(nèi)x軸中的加速度Xi的波J^Hl之和。Gy是單位周期T之內(nèi)y軸中的加速度yi的波J^值之和。Gz是單位周期T之內(nèi)z軸中的加速度Zi的波"^值之和。因此，代表植Vr^L^示如下VR = Gx + Gy + Gz。
注意，非易失性存儲器50根據(jù)代表值計算電路30的變化存儲本實施例中的代表值VR和耗氧量V⑨之間的數(shù)據(jù)。
如上面提到的那樣，本實施例中的活動強度測量裝置100也實現(xiàn)了與第一實施例中的活動強度測量裝置100相同的效果。另外，可以減少處理量，其小于通it^Ua速度的離嘲:值計算代表值VR的處理量。因此，代表值計算電路30能夠在短時間量內(nèi)處理lt據(jù)。
順便提及，還可以使用配置成計算以下代表值VR的代表值計算電路30，所述代表值Vr等于以下之和單位周期T之內(nèi)x軸中的加速度Xi的波J^NNi的平均值；單位周期T之內(nèi)y軸中的加i^ yi的波J^M^值的平均值；以及單位周期T之內(nèi)z軸中的加速度Zi的波J^Ni的平均值。
這里，單位周期T之內(nèi)x軸中的加速度Xj的波J^Ni的平均值被定義為Hx。因此，Hx^^示為以下^〉式Hx-Gx/mx。所以在圖6的例子中，Hx等于Gx/3。類似地，單位周期T之內(nèi)y軸中的加速度yi的波峰峰值的平均值被定義為Hy。因此，Hy ^示為Gy/my。單位周期T之內(nèi)z軸中的加速度Zi的波J^^值的平均值被定義為Hz。因此，HzM示為Gz/mz。
在這種情況下，代表值VR被獲得為以下7^式VR = Hx + Hy + Hz。非易失性存儲器50存儲指示代表值VR和耗氧量VOD之間關(guān)系的數(shù)據(jù)。
在使用上述^f^J^值VR的情況下可以獲得相同的效果在這個實施例中，使用了波峰的峰值。然而，也能夠使用波谷的峰值 來代替波峰的峰值。在這種情況下，波谷的峰值被確定為每個部分之內(nèi)平 均值以下的加速度的最小值。
(第六實施例)
本實施例中的活動強度測量裝置100包括代表值計算電路30，其不 同于第一實施例的代表值計算電路30。然而，除了代表值計算電路30之 外的部件與第一實施例中的部件相同。因此，相同的部件用第一實施例中 的同一標(biāo)號指示。所以，與第一實施例的部件相同的部件的說明被省略。
代表值計算電路30配置成將代表值VR計算為單位周期之內(nèi)加il^L &、 yi和Zi的合成值的波J^^值之和。
被定義為每個軸中每個加速度的合成值的范數(shù)Ai通過在第一實施例 中提到的以下公式獲得A = (Xi2 + y卩+ Zi2)。通過在第五實施例中提到的 方法獲得纟皮峰的J^值。
單位周期T之內(nèi)范數(shù)Ai的波J^NNi被定義為APj。因此，APj之和的 代表值VR通過以下方程(12 )來表示。注意，ma是指示單位周期T之 內(nèi)提取的波"^值數(shù)目的整數(shù)。j指示整數(shù)。
^L據(jù)代表值計算電路30的變化，非易失性存儲器50在這個實施例中
存儲本發(fā)明中的代表值VK和對應(yīng)于代表值VK的耗氧量VoD之間的關(guān)系
的數(shù)據(jù)。
這個實施例中的活動強度測量裝置100實現(xiàn)了與第一實施例中相同 的效果。進(jìn)而，這種配置使得代表值計算電路30可以需要比以前更短的 用于計算代表值VK的時間。
另外，還可以使用這樣的代表值計算電路30，其配置成將代表值VR 計算為單位周期T之內(nèi)加速度Xi、力和Zi的合成值的波峰或波谷的峰值的
(方程8)平均值。在這種情況下，代表值VR^示為以下方程(13)。注意，非易 失性存儲器50在這個實施例中存儲從方程(13 )獲得的代表值VR和耗氧
量VoD之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)。
也可以通過使用如上所述的代表值VR獲得相同的效果。同時，可以 使用Aj來代替A 以簡化算術(shù)處理。
另外，在這個實施例中使用了波峰的峰值。然而，可以使用波谷的峰 值來代替波峰的峰值。波谷的"^值被定義為單位周期T之內(nèi)的加iiA處 在加速度平均值之下的部分中的每一個的加iUL的最小值。
(第七實施例)
活動強度測量裝置100包括代表值計算電路30，其不同于第一實施 例中的代表值計算電路30。然而，除了代表值計算電路30之外的部件與 第一實施例中的部件相同。因此，與第一實施例相同的部件用第一實施例 的同一標(biāo)號指示。另外，與第一實施例相同的部件的說明被省略。
代表值計算電路30配置成將代表值計算為lx、 ly和lz之和。lx被定 義為單位周期T之內(nèi)彼此相鄰并且具有相反相位的x軸中的加速度Xi的 峰值之間的差之和。ly被定義為單位周期T之內(nèi)彼此相鄰并且具有相反 相位的y軸中的加il^ yi的峰值之間的差之和。lz被定義為單位周期T 之內(nèi)彼此相鄰并且具有相反相位的z軸中的加速度Zi的峰值之間的差之 和。因此，代表值VR被確定為每個差之和。
在通過代表值計算電路30計算彼此相鄰并且具有相反相位的峰值之 間的差的情況下，代表值計算電路30計算波峰和波谷的峰值。例如，在 ^至X24被獲得作為單位周期T之內(nèi)x軸中的加ilAxi的情況下，代表值 計算電路30提取波峰的峰值部分和波谷的峰值部分。這里，波峰的峰值
部分被定義為下述間隔Xi和Xw之差是(a) Xi和Xav之差從負(fù)變?yōu)檎?點與(b) Xi和Xav之差從正變?yōu)樨?fù)的點之間的正相位。波谷的峰值部分被
(方程9 )定義為下述間隔Xj和Xav之差是(C)Xi和Xav之差從負(fù)變?yōu)檎狞c與(d) Xj和Xav之差從負(fù)變?yōu)檎狞c之間的正相位。在圖7所示的例子中，部分
TP1、部分Tp2和部分Tp3被提取作為波峰的峰值部分。部分TW包括加速
度X2至X4。部分Tp2包括加速度X9至Xu。部分Tp3包括加速度Xm至Xw。 另一方面，部分1W、部分Tw2和部分TN3被提取作為波谷的峰值部分。 部分TW包括加速度Xs至X8。部分Tn2包括加速度Xu至X^。部分Tm包
括加速度x20至x23。
代表值計算電路30提取波峰的峰值部分中的每一個之內(nèi)的采樣加速 度的最大值，并且將采樣加速度的最大值確定為部分的每一個之內(nèi)的波峰 的最大值。另外，代表值計算電路30提取波谷的峰值部分中的每一個之 內(nèi)的采樣加^的最小值，并且將采樣加速度的最小值確定為部分的每一 個之內(nèi)的波谷的最小值。例如在圖7中，從部分TW中采樣加速度X3。類
似地，從部分Tp2中采樣加速度Xn。從部分Tp3中采樣加速度X^。從部
分TN1中釆樣加速度x6。從部分TN2中釆樣加速度x14。從部分TN3中采樣 加速度x22。
因此，代表值計算電路30計算彼此相鄰并且具有相反相位的峰值之 差，并且計算這些差之和。
這里，彼此相鄰的峰值之差被定義為AXPj。 AX巧之和被定義為lx。 lx W示為以下方程(14)。注意，mx是指示單位周期T之內(nèi)提取的"^值 之差數(shù)目的整數(shù)。j是整數(shù)。
<formula>formula see original document page 19</formula>
因此，在圖7的例子中，^速度X3和位置緊接于加速度X3的加速
度x6之差來計算AXP1 。 a速度xu和位置緊接于加速度xu的加速度x14
之差來計算AXP2。
>^速度^和位置緊接于加i^ &的加速度X22之差
來計算AXp3。因此，lx^L^示為以下公式lx =AXP1+AXP2+AXP3。
類似地，單位周期T之內(nèi)y軸中的加速度yi的具有相反相位的彼此 相鄰的峰值之差被定義為AYPj。 AY。之和被定義為ly。 ly ^fe^示為以下方程(15 )。單位周期T之內(nèi)z軸中的加速度Zi的具有相反相位的彼此相鄰 的峰值之差被定義為AZPj。 AZpj之和被定義為lz。 lz ^L^示為以下方程 (16)。注意，my和mz分別是指示單位周期T之內(nèi)提取的峰值之差數(shù)目 的整數(shù)。
(方程11)
，
^二2>& (15)
附z
7z二ZAz" (16)
因為這個實施例中的代表值Vr是以下之和(e)單位周期T之內(nèi)x 軸中的加速度Xi的彼此相鄰并且具有相反相位的峰值之差的總和；(f)單 位周期T之內(nèi)y軸中的加速度yi的彼此相鄰并且具有相反相位的峰值之 差的總和；以及(g)單位周期T之內(nèi)z軸中的加il;lzi的彼此相鄰并且 具有相反相位的峰值之差的總和，所以代表值VR通過以下公式表示VR =lx + ly + lz。
進(jìn)而，根據(jù)代表值計算電路30的變化，代表值計算電路30在這個實 施例中存儲代表值VR和對應(yīng)于代表值VR的耗氧量VoD之間的關(guān)系的數(shù) 據(jù)。
這個活動強度測量裝置100也實現(xiàn)了與第一實施例中的效^目同的
效果。另外，與^速度的方差計算代表值Vr的以前情;;U目比，可以減 少處理量。因此，這種配置4吏得可以減少處理時間。
順便提及，單位周期T之內(nèi)具有相反相位并且彼此相鄰的x軸中的 加速度Xi的峰值之間的差的平均值被定義為Jx。單位周期T之內(nèi)具有相 反相位并且彼此相鄰的y軸中的加速度yi的峰值之間的差的平均值被定 義為Jy。單位周期T之內(nèi)具有相反相位并且彼此相鄰的z軸中的加iWL Zi的峰值之間的差的平均值被定義為Jz。因此，可以使用等于Jx、 Jy和 Jz之和的代表伍Vr。
單位周期T之內(nèi)具有相反相位并且彼jtt^目鄰的x軸中 的加速度&的峰值之間的差的平均值被定義為Jx。因此，Jx通過以下乂^式表示Jx = lx /mx。因此，圖7中的Jx通過以下公式表示Jx = lx / 3。類似地，單位 周期T之內(nèi)具有相反相位并且彼此相鄰的y軸中的加速度yi的峰值之間 的差的平均值被定義為Jy。因此，Jy通過以下公式表示Jy = ly / my。 單位周期T之內(nèi)具有相反相位并且彼此相鄰的z軸中的加速度Zi的峰值 之間的差的平均值被定義為Jz。因此，Jz通過以下公式表示Jz = Iz/mz。在這種情況下，代表值VR通過以下公式表示VR = Jx + Jy + Jz。注 意，非易失性存儲器50存儲代表值VR和耗氧量之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)。使用這種配置，可以實現(xiàn)與第一實施例中的效W目同的效果。在這個實施例中，以下之和被定義為代表值VR:單位周期T之內(nèi)具 有相反相位并且彼此相鄰的加速度Xi的峰值之差；單位周期T之內(nèi)具有 相反相位并且彼此相鄰的加速度yi的峰值之差；以及單位周期T之內(nèi)具有相反相位并且彼此相鄰的加速度Zi的峰值之差。然而，還可以通過以下之和或平均值來確定代表值VR: x軸中的加速度Xi的合成值的具有相反 相位并且彼此相鄰的峰值；y軸中的加速度yi的合成值的具有相反相位并 且彼此相鄰的峰值；以及z軸中的加速度Zi的合成值的具有相反相位并且 彼此相鄰的峰值。盡管特別參考上述實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)限于此， 而M當(dāng)被解釋為包括實施例的單獨特征的任何組合。
權(quán)利要求
1.一種活動強度測量裝置，包括加速度傳感器，其適用于由用戶保持，所述加速度傳感器配置成檢測加速度；采樣裝置，其配置成以預(yù)定的采樣頻率采樣所述加速度的離散值；代表值計算裝置，其配置成基于通過所述采樣裝置在規(guī)定周期之內(nèi)采樣的加速度的離散值來計算代表值；存儲器，其配置成存儲定義所述代表值和耗氧量之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)；活動強度確定裝置，其配置成依據(jù)所述代表值和相應(yīng)一個的所述耗氧量來確定活動強度；以及顯示裝置，其配置成顯示所述活動強度，其中，所述代表值計算裝置配置成以用于所述用戶的具體活動的單位周期的間隔來計算所述代表值。
2. 如權(quán)利要求1所述的活動強度測量裝置，其中，所述采樣頻率被 確定為日常人類行為所花費的活動周期中的最短活動周期。
3. 如權(quán)利要求1所迷的活動強度測量裝置，其中，所述采樣頻率為 7Hz或更高。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的活動強度測量裝置，進(jìn)一步包括計步器，其配置成基于由所i^速度傳感器檢測到的加速度來對用戶 的腳步進(jìn)行計數(shù)，并且所述采樣頻率為10Hz或更高。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的活動強度測量裝置，其中，用于所述用 戶的具體活動的所述單位周期為5秒至15秒。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的活動強度測量裝置，其中，用于所述用 戶的具體活動的所述單位周期為8秒至12秒。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的活動強度測量裝置，其中，所述采樣裝 置配置成釆樣所^n速度的離散值，并且所述離散值的數(shù)目是二的n次
8. 如權(quán)利要求6所述的活動強度測量裝置，其中，所述離書L值的數(shù) 目為128、 256和512中的任何一個。
全文摘要
一種活動強度測量裝置包括加速度傳感器、用于對如此檢測到的加速度的離散值進(jìn)行采樣的裝置、用于從多個加速度離散值運算代表值的裝置以及用于基于如此運算的代表值運算活動強度的裝置。在與人的一個動作所需時間相對應(yīng)的每個單位時間計算代表值。因此，人的一個動作整個地在代表值上反映，并從而可以計算準(zhǔn)確的活動強度。
文檔編號A61B5/22GK101646389SQ20088001039
公開日2010年2月10日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者中村秀樹, 北堂正晴, 山中裕, 木寺和憲, 松村吉浩, 河井幸三 申請人:松下電工株式會社