用于測定個(gè)體體重的方法以及實(shí)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)及診斷目的的測量運(yùn)動(dòng)時(shí)身體參數(shù)的領(lǐng)域，具體設(shè)及使用位于鞋墊內(nèi)的 負(fù)荷傳感器測量人的體重，包括另外攜帶的重量。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知多種方法可用于確定運(yùn)動(dòng)時(shí)人的體重，運(yùn)可使用布置在鞋中的壓力傳感器實(shí) 現(xiàn)。
[0003] 專利申請(qǐng)JP2002090216(公開日期 2000 年 9 月 11 日；G01G19/52，A61B5/11)描 述了一種應(yīng)用于人的壞腿的能夠確定他/她的體重的裝置。該設(shè)備被設(shè)計(jì)成具有底板和頂 板的特殊的鞋，所述頂板被制成能夠相對(duì)于所述下板移動(dòng)的鞋底。氣囊置于所述板之間，其 中空氣壓力根據(jù)施加至足的重量而變化。位于所述鞋的上部分的測量裝置可測量所述氣囊 中的壓力，該壓力的值用于估計(jì)體重。
[0004] 國際專利申請(qǐng)W0200136051(公開日期2001年5月5日，A63B05/103)描述了一 種裝置，該裝置實(shí)施一種用于測量至少施加于一個(gè)肢上人的體重的方法。該裝置被設(shè)計(jì)用 于訓(xùn)練患者在健康腿和壞腿之間分配他們的體重，并且可用于神經(jīng)障礙或整形外科創(chuàng)傷患 者的康復(fù)。該裝置包括位于腳跟和腳趾附近的具有壓力傳感器的彈性鞋墊。來自所述傳感 器的信號(hào)由CPU進(jìn)行處理，生成指示患者體重在非健康腿上分布適當(dāng)或不適當(dāng)?shù)男盘?hào)。 陽005] 美國專利6273863(公開日期2001年8月14日；A61B05/103A61B05/117)描述 了一種用于下肢骨折的整形外科患者康復(fù)的監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括配于鞋內(nèi)的彈性鞋墊。 該鞋墊包括連接到CPU的壓力和/或力傳感器，W測量施加在受傷腿上的體重。該系統(tǒng)整 合了生物反饋的原則，W鼓勵(lì)患者在康復(fù)時(shí)期在所述肢上加載建議的最佳目標(biāo)體重。
[0006] 與要求保護(hù)的發(fā)明最接近的是如在國際專利申請(qǐng)W02009059134(公開日期2009 年5月7日；A61B05/103,G01L01/00)中所描述的用于測量人的體重的方法和裝置。運(yùn)個(gè) 概念使得能夠監(jiān)測患者施加到非健康腿的體重，目的是對(duì)于給定患者防止超出肢負(fù)重的預(yù) 設(shè)闊值。為此目的，將電子或機(jī)械壓力傳感器安裝在支撐表面上。所述傳感器位于腳跟和 腳趾附近，并且橫跨足底的整個(gè)表面。所述支撐表面可放置在鞋內(nèi)。傳感器信號(hào)由微控制 器處理，確定施加到非健康腿的體重是否超過預(yù)設(shè)的闊值。
[0007] 已知用于測量人的體重的方案主要用于醫(yī)療目的，特別是用于測量患者施加到他 /她的非健康腿的體重。運(yùn)預(yù)先決定了用于其的裝置的復(fù)雜設(shè)計(jì)，并限制了其應(yīng)用主要是醫(yī) 療目的。
[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了開發(fā)一種用于確定人的體重，特別是健康人的體 重，的方法。對(duì)于不同類型的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測不僅人的自身體重，而且人另外攜帶 的重量。本發(fā)明的方法使得能夠評(píng)估人狀態(tài)的多種生理參數(shù)，包括與運(yùn)動(dòng)活動(dòng)相關(guān)的生理 參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是一種使用布置于鞋墊內(nèi)的負(fù)荷傳感器產(chǎn)生的信號(hào)確定人的 體重的方法，每只鞋墊具有兩個(gè)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(dòng)活動(dòng)的具體類型基于來自兩鞋墊的負(fù)載傳感 器的信號(hào)和所述信號(hào)的值進(jìn)行識(shí)別。人的體重，包括另外攜帶的重量，通過加和所述負(fù)荷傳 感器信號(hào)和基于所述人的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的類型來確定。
[0010] 在運(yùn)動(dòng)活動(dòng)過程中，人交替移動(dòng)雙腿，先邁一只腿、然后邁另一只腿。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(gè)行走或跑步循環(huán)內(nèi)足與基座接觸的持續(xù) 時(shí)間（支撐階段）和腿移動(dòng)的持續(xù)時(shí)間（移動(dòng)階段）。因?yàn)椴煌愋偷倪\(yùn)動(dòng)活動(dòng)的特征在 于支撐時(shí)間和移動(dòng)時(shí)間之間在時(shí)間上不同的對(duì)應(yīng)，來自不同鞋墊的負(fù)荷傳感器的信號(hào)之間 的所述關(guān)系使得可確定運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的模式或類型。
[0011] 具體地，本發(fā)明的方法用于直接確定所述運(yùn)動(dòng)活動(dòng)過程中（步行、跑步等）且與運(yùn) 動(dòng)活動(dòng)的類型一致的人的體重，包括另外攜帶重量。該方法用于評(píng)估人體狀態(tài)的多種生理 參數(shù)，包括與運(yùn)動(dòng)活動(dòng)相關(guān)的生理參數(shù)。
[0012] 在該方法的具體實(shí)現(xiàn)方案中，可W按如下對(duì)多種類型的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)進(jìn)行確定。
[0013] "步行"運(yùn)種類型的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)在W下情況下被鑒定：如果來自兩鞋墊中的負(fù)荷傳感 器的信號(hào)都表現(xiàn)出信號(hào)值的周期變化，并且來自不同鞋墊的負(fù)荷傳感器的信號(hào)在時(shí)間上部 分重疊。
[0014] "跑步"運(yùn)種類型的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)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(hào)都表現(xiàn)出信號(hào)值的周期變化，并且來自不同鞋墊的負(fù)荷傳感器的信號(hào)在時(shí)間上不 重疊。
[0015] "站立"運(yùn)種類型的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)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(hào)都超出了預(yù)先確定的值，并且來自不同鞋墊的負(fù)荷傳感器的信號(hào)在時(shí)間上重疊。
[0016] 本發(fā)明人已經(jīng)得到了一系列的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，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(dòng)活動(dòng)的具體類型。
[0017] 例如，正在W每分鐘最多60步的慢步速行走的人的重量P，包括另外攜帶的重量， 可W表示為如下： 陽0 化]P=Kw.F，
[0019] 其中：而為對(duì)于具有已知體重的人在行走時(shí)確定的校準(zhǔn)因子；
[0020] F是一個(gè)行走周期內(nèi)足壓力的平均值，其中：
[002UF=化最大值+F2最大值)/2， 陽02引其中：Figwi是由一只鞋墊的所有載荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0023] Fzgwt是由另一鞋墊的所有載荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0024] 其中一個(gè)周期由先一只腳、后另一只腳邁出的連續(xù)兩步組成。
[0025] 化每分鐘60步或更多步的步速行走的人的重量P，包括另外攜帶的重量，可W表 示為如下：
[0026] P=而?F? (1010-1. 2 ?V-0. 026 ?y2) . 0. 001，
[0027] 其中：而為對(duì)于具有已知體重的給定人在W每分鐘最多60步的步速行走時(shí)確定 的校準(zhǔn)因子；
[0028] F是一個(gè)行走周期內(nèi)足壓力的平均值，其中： 陽02引F=巧1最大值+F2最大值）/2，
[0030] 其中：Figwi是由一只鞋墊的所有載荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0031] Fzgwi是由另一鞋墊的所有載荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0032] V是每分鐘的步數(shù)，
[0033] 其中一個(gè)周期由先一只腳、后另一只腳邁出的連續(xù)兩步組成。
[0034] 人在跑步過程中的體重，包括另外攜帶的重量，可W由下式表示：
[0035] P=Kr?F? (1090-4. 4 ?V-0. 045 ?y2) ? 0. 001，
[0036] 其中：Kk是對(duì)于具有已知體重的給定人在跑步時(shí)確定的校準(zhǔn)因子；
[0037] F是一個(gè)跑步周期內(nèi)足壓力的平均值，其中：
[003引 F=化最大值+F2最大值）/2，
[0039] 其中：Figwi是由一只鞋墊的所有載荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0040] Fzgwt是由另一鞋墊的所有載荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0041] V是每分鐘的步數(shù)，
[0042] 其中一個(gè)跑步周期被認(rèn)為由先一只腳、后另一只腳邁出的連續(xù)兩步組成。
[0043] 人在站立過程中的體重，包括另外攜帶的重量，可W表示為：
[0044] P=Ks?F,
[0045] 其中：Ks是對(duì)于具有已知體重的人在站立過程中確定的校準(zhǔn)因子；
[0046] F是站立周期內(nèi)足壓力的平均值，其中：
[0047] F=巧1最大值+F2最大值）/2，
[0048] 其中：Figwi是由一只鞋墊的所有載荷傳感器記錄的總足壓力的最大值；
[0049] Fzgws是由另一鞋墊的所有載荷傳感器記錄的足壓力的最大值。
[0050] 具體地，所述方法還考慮在每只鞋墊中提供另外的負(fù)荷傳感器，所述另外的傳感 器在所述第一和所述第二負(fù)載傳感器之間沿著行走時(shí)支撐反作用力的軌跡布置，檢測來自 另外的負(fù)荷傳感器的信號(hào)，除了使用來自所述第一和第二負(fù)荷傳感器的信號(hào)之外還使用運(yùn) 些信號(hào)。
[0051] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種根據(jù)本發(fā)明的方法用于確定人的體重的鞋墊，所 述鞋墊包括布置在所述鞋墊腳跟區(qū)域中的第一負(fù)載傳感器和布置在所述鞋墊腳趾區(qū)域中 的第二負(fù)載傳感器，所述第一和第二負(fù)荷傳感器都能產(chǎn)生檢測人足所施加的壓力的信號(hào)。
[0052] 此外，所述鞋墊還包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換器和收發(fā)器，W將來自所述負(fù)荷傳感器的信號(hào) 轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式并將它們傳送到外部處理單元。
【附圖說明】
[0053] 通過W下附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0054] 圖1是其中安裝有負(fù)載傳感器的鞋墊的設(shè)計(jì)的示意圖：示出了左和右兩鞋墊和步 行時(shí)所述負(fù)載傳感器相對(duì)于支撐反作用力的軌跡的位置。
[0055] 圖2示出的接線圖是用