(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の靴の外側に向って第１の信号を放射するように前記第１の靴の第１の部分に取付けられる第１の信号生成器と、
前記第１の靴の外側に向って第２の信号を放射するように前記第１の靴の長さ方向で前記第１の信号生成器と一定距離離れた第２の部分に取付けた第２の信号生成器と、
第２の靴に結合されたセンサ組立体，とから構成された歩数計であって、前記センサ組立体は前記第１の靴から放射される前記第１と第２の信号を直接感知して、これらの信号群に対応する電気信号群を発生するセンサと、前記センサに接続した入力端を有し、前記対応する電気信号を受信すると共に前記対応する電気信号群と前記一定距離の値を使用して歩数計のデータを発生するマイクロコントローラとから構成され、
前記第１と第２の信号に対応する電気信号の対は、第１の時間間隔だけ分離され、
前記歩数計のデータは、前記第１の時間間隔にわたる平均歩速を含み、
前記平均歩速は、前記一定距離の値と前記第１の時間間隔とを用いて計算される
ことを特徴とする歩数計。
【請求項２】
前記第１と第２の信号生成器、及び前記センサは、ユーザが前記第１の靴及び第２の靴を履いたときに、該第１の靴及び第２の靴上で向かい合う関係に位置合わせされることを特徴とする、請求項１に記載の歩数計。
【請求項３】
前記第１の靴は内縁を有し、前記第１及び第２の信号生成器は、該第１の靴の前記内縁に隣接して取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の歩数計。
【請求項４】
前記第２の靴は内縁を有し、前記センサは、該第２の靴の前記内縁に隣接して取り付けられることを特徴とする、請求項３に記載の歩数計。
【請求項５】
前記第１と第２の信号生成器は永久磁石を含み、前記センサは、前記永久磁石により生じる外側に放射する磁場を対応する電気信号に変換するための装置を含むことを特徴とする、請求項１に記載の歩数計。
【請求項６】
前記センサは、ホール効果センサ装置を含むことを特徴とする、請求項５に記載の歩数計。
【請求項７】
前記センサは、ＭＲセンサ装置を含むことを特徴とする、請求項５に記載の歩数計。
【請求項８】
前記第１及び第２の信号生成器は光放射源を含み、前記センサは、前記光放射源により生じる外側に放射する光放射を対応する電気信号に変換するための装置を含むことを特徴とする、請求項１に記載の歩数計。
【請求項９】
前記光放射源は、発光ダイオードであることを特徴とする、請求項８に記載の歩数計。
【請求項１０】
前記第１及び第２の信号生成器は、既知の周波数の外側に放射するｒ．ｆ．信号を生成するためのＲＦＩＤタグを含み、前記センサは、前記ＲＦＩＤタグから受信したｒ．ｆ．信号を対応する電気信号に変換するＲＦＩＤ読取装置を含むことを特徴とする、請求項１に記載の歩数計。
【請求項１１】
前記ＲＦＩＤタグは能動型ＲＦＩＤ装置であることを特徴とする、請求項１０に記載の歩数計。
【請求項１２】
前記ＲＦＩＤタグは受動型ＲＦＩＤ装置であることを特徴とする、請求項１０に記載の歩数計。
【請求項１３】
前記歩行者動作データを受信機／表示ユニットに伝送して、リアルタイムのユーザ・フィードバックを与えるための、前記マイクロコントローラ・ユニットに結合された送信機をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の歩数計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者の歩数カウントを計測し、徒歩で移動した距離を計算するのに用いられる歩数計に関する。より具体的には、本発明は、歩行者の動作についてのデータを取得し、計算結果を別に設けられた表示ユニットに伝送する、靴装着型システムを含む歩数計に関する。
【背景技術】
【０００２】
歩数計は、日常の運動の監視及び評価を助けるものとして、プロ及びアマチュア両方のフィットネス愛好家により、用いられる傾向が増加している。数例を挙げると、歩数計を用いることにより、使用者は、歩数カウント、移動距離、速度、及び消費カロリーのような様々なデータ・パラメータを計測し、記録することができる。これらのパラメータは、特定のフィットネス・プログラムの有効性及び効率を判断するのに有用である。さらに、日常の身体活動レベルを追跡し、これに対応して向上した活動レベルの目標を確立する手段を人に提供することによって、動機付け装置として歩数計を使用することが可能である。多くの場合、歩数計の使用は、人々に身体活動レベルを大幅に向上させる意欲を引き起こし、その結果、血圧の低下、体重の減少、身体全体の健康状態の改善がもたらされる。
【０００３】
幾つかの異なる種類の歩数計が知られており、現在入手可能である。これらの周知の歩数計は、様々な技術を用いて、歩数カウント及び距離を割り出す。１つの昔ながらのタイプの周知の歩数計は、振り子を用いて身体の動きを検出し、次いで、その動きを歩数カウントに変換する機械装置である。使用者は、一般に、機械式歩数計をベルト上にほぼ垂直方向の配向で装着する。着用者が歩くとき、腰により歩数計に上下の動きがもたらされ、これにより荷重のかかった振り子が歩数計のハウジング内で動く。振り子の慣性が、ラチェット機構すなわち機械的停止部により感知され、これにより、機械的カウンタが進められる。歩数の検出のために振り子を用いる歩数計は、ある程度の有用性はあるが、「誤った歩数」、すなわち、屈んだり寄りかかたりする、といった動きを誤って記録することが多い。さらに、振り子作動式歩数計は、通常、適切な垂直方向の位置合わせに対する感度が高く、歩数を正確に記録し、歩数を距離値に変換するために、ユーザの歩調／歩幅に関する機械的調整を必要とする。
【０００４】
他の種類の周知の歩数計は、電気機械式システムを用いて、歩数カウントを検出し、記録するものである。こうした歩数計の一つは、靴の中に埋め込まれた１つ又はそれ以上の電気機械式スイッチによって歩数をカウントするものである。着用者が歩くと、スイッチが開閉して電気信号が生成され、この電気信号を用いて、電子カウンタを歩進させる。この種類の歩数計は、通常、振り子式歩数計よりも正確であるが、体重を片足から別の足に移動させたときなどに、誤った歩数を記録することが依然として多くある。さらに、スイッチを靴に組み込んで、スイッチが一歩一歩を確実に感知するようにすることは、容易に達成できる事項ではない。さらに、スイッチは、現場で汚れやすく、苛酷な環境に置かれた場合に摩耗しやすい。
【０００５】
より高度な電気機械式歩数計は、１つ又はそれ以上の加速度計と適切にプログラムされたマイクロプロセッサを用いて、歩行者の歩数を検出するものである。これらの歩数計は、一般に、加速度を計測し、身体の動きに対応する電子信号を生成するために、１軸、２軸又は３軸の加速度計を有する。次いで、マイクロプロセッサ内のソフトウェアが、電子加速度信号を処理して、歩数カウント、歩数頻度、歩幅を判断する。この種類の歩数計は有用であり、高頻度の歩数カウントにおいては、ことによると、振り子ベース及びスイッチベースの歩数計よりも正確であるが、低速の動きにおいては、誤った歩数及び誤った距離が生成されることがある。さらに、使用中の加速度計の軸方向の位置合わせが不適切であると、これらの歩数計の精度に悪影響を与えることがある。
【０００６】
２０００年１１月１４日にＥｂｅｌｉｎｇ他に付与された米国特許第６，１４５，３８９号（この開示全体が引用により本明細書に組み入れられる）に説明される１つの周知の加速度計型歩数計においては、加速度計が靴に取り付けられ、マイクロプロセッサは、加速度計により生成される信号を用いて、歩幅を計算する。この歩数計は、加速度計測の軸が、歩行者の足の移動方向と実質的に位置合わせされるように、加速度計を慎重に位置合わせすることが必要である。これに対応して、使用中に加速度計の不適切な軸方向の位置合わせが生じた場合には、不完全かつ不正確な計測がもたらされることがある。
【０００７】
２００１年１月１６日にＰｙｌｅｓ他に付与された米国特許第６，１７５，６０８号（この開示全体が引用により本明細書に組み入れられる）に説明される別の周知の加速度計型歩数計においては、慣性装置をユーザの胴部、胸部、又は脚部に取り付けて、歩幅カウントを求める。この歩数計の慣性装置は、振り子式歩数計と同様に身体の動き全体を検出する。この種類の歩数計は有用ではあるが、誤った歩数、すなわち、屈んだり、寄りかかったりする、といった関係のない動きを歩数として誤って記録することがある。さらに、慣性装置は、加速度に基づいて歩数カウントを判断するので、低速の歩数を正確に検出することができない。さらに、使用中の慣性装置の不適切な位置合わせが、これらの歩数計の精度に悪影響を与えることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，１４５，３８９号
【特許文献２】米国特許第６，１７５，６０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した欠点をなくした歩数計を提供する取り組みは、これまでのところ成功していない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、誤った歩数カウントの読み取りを実質的に低減し、低速で高精度をもたらし、既存の履物に実装するのが比較的簡単な、上述の欠点を伴わない歩数計からなるものである。
【００１１】
最も広い態様において、本発明は、第１の靴の第１の部分に支持される第１の信号生成器と、第１の靴の第２の部分に支持される第２の信号生成器とを有し、第１の信号生成器及び第２の信号生成器は一定距離だけ離されており、第１の信号生成器及び第２の信号生成器により生成された信号を感知し、対応する電気信号を生成するためのセンサと、対応する電気信号を受信し、該対応する電気信号を歩行者の動作データに変換するための、入力がセンサに結合されるマイクロコントローラ・ユニットとを含むセンサ組立体が、第２の靴と結合された歩数計からなる。第１の信号生成器と第２の信号生成器、及びセンサは、ユーザが第１の靴及び第２の靴を履いた状態で、該第１の靴及び第２の靴上で向かい合う関係で位置合わせされ、センサによる、第１の信号生成器及び第２の信号生成器からの信号の検出頻度を最大にするようにすることが好ましい。
【００１２】
第１の信号生成器及び第２の信号生成器は、第１の靴の内縁に隣接して取り付けられ、センサは、第２の靴の内縁に隣接して取り付けられることが好ましい。第１の信号生成器と第２の信号生成器との間の一定の距離間隔は、第１の靴のほぼ長手方向に延びることが好ましい。
【００１３】
第１の信号生成器と第２の信号生成器、及びセンサは、代替的に、様々な技術を用いて実施される。磁気技術の実施においては、第１の信号生成器及び第２の信号生成器は、永久磁石を含み、センサは、永久磁石により生成された磁場を対応する電気信号に変換するための、ホール効果センサ又はＭＲセンサのような装置を含む。光学技術を用いた実施形態においては、第１の信号生成器及び第２の信号生成器は、発光ダイオードのような光放射源を含み、センサは、該光放射源により生成された光放射を対応する電気信号に変換するための装置を含む。無線周波数技術を用いた実施形態においては、第１の信号生成器及び第２の信号生成器は、既知の周波数の無線周波数（ｒ．ｆ．）信号を生成するためのＲＦＩＤタグを含み、センサは、該ＲＦＩＤタグから受信したｒ．ｆ．信号を対応する電気信号に変換するためのＲＦＩＤ読取装置を含む。ＲＦＩＤ信号生成器タグは、能動型又は受動型ＲＦＩＤタグを含むことができる。
【００１４】
歩数計は、歩行者動作データを受信機／表示ユニットに伝送して、リアルタイムでユーザ・フィードバックを与えるための、マイクロコントローラ・ユニットに結合された送信機をさらに含むことができる。
【００１５】
本発明の教示に従って製造される歩数計は、比較的低費用で製造時に、又はアフターマーケット商品として履物に組み込むのが簡単である。こうした歩数計は、歩速、歩数カウント、移動距離、歩調、及びユーザが潜在的に関心をもつ他の多くの行動パラメータのような、正確な歩行者動作データを提供することができる。
【００１６】
本発明の性質及び利点をより十分に理解するために、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照する。
【００１７】
図面において、同様の参照符号は、一般に、異なる図全体にわたって同じ部品を指す。また、図面は必ずしも縮尺通りに描かれているわけではなく、むしろ、一般に、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。以下の説明においては、本発明の種々の実施形態が、以下の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】二足歩行サイクルの概略図である。
【図２】本発明による、靴装着型歩数計を示す正面図である。
【図３】靴に取り付けられた信号生成器、センサ及び送信機、並びに関連した別個の歩行者パラメータ表示ユニットを有する歩数計のブロック図である。
【図４】典型的な二足歩行サイクルの拡大概略図である。
【図５】センサ信号対時間を示すグラフである。
【図６】歩速対時間を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで図面を参照すると、図１は、典型的な二足歩行サイクル１００の概略図である。この図に見られるように、ほぼ線形の前進運動についての典型的な人間又は二足動物の歩行サイクル１００は、右足の波形経路１０１と、左足の波形経路１０２とを含んでいる。右足波形経路１０１及び左足波形経路１０２の両方が組み合わせられると、ほぼ直線状の前進運動をもたらす二足歩行サイクル１００が達成される。歩行サイクル１００を開始するために、前足１０４が、人の体重の大部分を支える。次に、後ろ足１０６が持ち上げられ、方向矢印で示されるように、ほぼ前方方向に移動される。後ろ足１０６が前足１０４の方向に移動すると、後ろ足１０６の動きは、前足１０４の方向へ内側に曲がり、弧状経路を形成する。最初の前足１０４及び最初の後ろ足１０６が最小分離距離を達成したときに、両方の足１０４と足１０６の間の最小空間距離１０８が定められる。歩行サイクル１００のこの時点で、最初の後ろ足１０６は、通常、体重を支えておらず、最初の前足１０４が人の全体重を支持する。次に、最初の後ろ足１０６は最初の前足１０４から離れる方向に曲がり、最初の前足１０４のほぼ前方にある位置１１０で地面と接触し、最大空間距離１１２を達成する。最初の後ろ足１０６が支持可能に地面と接触すると、人の体重は、最初の前足１０４と最初の後ろ足１０６の両方の間で分散される。
【００２０】
図１に示すように、歩行サイクル１００は、既述したのと同様の方法で、最初の状態の前足１０４と同様の動作が繰り返されるが、足の役割が逆になる。したがって、足１０６が人の体重の大部分を支えている状態で、次に、足１０４が持ち上げられ、方向矢印で示されるように、ほぼ前方方向に移動される。足１０４が足１０６の方向に移動すると、足１０４の経路は足１０６の方向へ内側に曲がり、弧状経路を形成する。足１０４と足１０６とが最小距離間隔に到達したときに、両方の足１０４と足１０６の間の最小空間距離１０８が定められる。歩行サイクル１００のこの時点では、足１０４は、通常、体重を支えておらず、足１０６が人の全体重を支持する。次に、足１０４は足１０６から離れる方向に曲がり、足１０６のほぼ前方にある位置で地面と接触し、最大空間距離１１２に到達する。足１０４が支持状態に地面と接触すると、人の体重は足１０４と足１０６の両方の間で分散される。
【００２１】
右側波形経路１０１及び左側波形経路１０２の正確な形状は、通常、腰部の回転、体重移動、及び、二足歩行運動に必要とされる多数の他の姿勢調整といった身体力学的結果のものである。最小空間距離１０８は、０．５インチ未満であることがあり、通常、歩いている人の身体構造及び他の属性によって決まる。最大空間距離１１２は、通常、およそ人の肩幅であるが、人の歩調／歩幅によって変化する。
【００２２】
最小空間距離１０８では両足が近接しているため、靴に取り付けられた信号生成器及び近接センサを実装して、歩行サイクル中にいつ足がすれ違うかを検出することが可能である。通り過ぎる足の検出については、図４に関して以下にさらに詳述される。
【００２３】
ここで、歩行者の歩行運動中のリアルタイムの歩行者動作データを得ることができる靴装着型システムを含む、全体が参照符号２００で示される歩数計を示す正面図である図２を参照する。図２に示すように、歩数計２００は、右の靴２０４及び対応する左の靴２０６内に組み込まれる。右靴２０４及び左靴２０６の両方は、一般に、ウォーキング、ランニング、及びジョギング等の歩行運動で着用し、使用するのに適した揃いの対を形成する。右靴２０４には、第１の信号生成器２０８及び第２の信号生成器２１０が、取り付けられる。第１の信号生成器２０８は、右靴２０４の比較的前方部分２１２に隣接して配置され、第２の信号生成器２１０は、右靴２０４の比較的後方部分２１４に隣接して配置される。第１の信号生成器２０８及び第２の信号生成器２１０の両方は、対応する左靴２０６に最も近くなるように、右靴２０４の内縁に沿って、右靴２０４の足の甲の領域２１３に近接して配置されることが好ましい。例示的な実施形態においては、第１の信号生成器２０８及び第２の信号生成器２１０の各々は、センサ及び送信機組立体２０２が配置される左靴２０６の領域に達するのに十分な磁場を生成する永久磁性材料から製造される。当業者には明らかなように、強磁性材料（例えば、コバルト、ニッケル）及びフェリ磁性材料、Ａｌｎｉｃｏ及びＴｉｃｏｎａｌのような複合体、並びに、粉末状酸化鉄と炭酸バリウム／ストロンチウム・セラミックの焼結複合体のような、多くの異なる種類の磁性材料を用いることができる。信号生成器の長手方向距離間隔２１６は、右靴２０４のほぼ長手方向の軸に沿って、第１の信号生成器２０８と第２の信号生成器２１０との間に一定距離を定める。例示的な実施形態においては、長手方向分離距離２１６は、約５インチであるが、靴の相対的なサイズ及び構成に応じて、長手方向距離間隔２１６に対して他の一定寸法を用い得ることも考えられる。例示的な実施形態においては、信号生成器２０８、２１０は、右靴２０４の一部を形成する靴底（図示せず）内に埋め込まれる。信号生成器２０８、２１０は、成形又は接着によって右靴２０４の他の部品に組み込んでもよく、或いは、Ｖｅｌｃｒｏの商標名で市販されているループ・フック型ファスナ材料等のいずれかの好適な取り付け技術によって、右靴２０４の適切な部分に機械的に取り付けてもよいことが分かる。
【００２４】
左靴２０６には、該左靴２０６の定位置に配置されたセンサ及び送信機組立体２０２が取り付けられる。例示的な実施形態においては、センサ及び送信機組立体２０２は、右靴２０４上に取り付けられた信号生成器２０８、２１０が生成する磁場信号を感知することができる少なくとも１つの近接センサ（ホール効果センサのような）と、マイクロコントローラ・ユニットと、送信機とを含む。これらの要素は、図３に関して以下にさらに詳細に説明される。センサ及び送信機組立体２０２は、左足２０６の一部を形成する靴底（図示せず）内に埋め込まれるように企図されている。代替的な実施形態においては、センサ及び送信機組立体２０２は、左靴２０４の他の部品及び領域に結合することができる。信号生成器２０８、２１０は右靴に関して説明され、センサ及び送信機組立体２０２は左靴２０６に関して説明されたが、当業者であれば、右靴と左靴の構成を逆にすることもできることを容易に理解するであろう。
【００２５】
図３は、靴装着型信号生成器２０８、２１０と、靴装着型センサ及び送信機組立体２０２と、関連した別個の表示ユニット３００とを有する、図２の歩数計のブロック図である。この図に見られるように、近接センサ３０２は、第１の信号生成器２０８及び第２の信号生成器２１０の動作可能範囲に配置されるので、信号生成器２０８、２１０が近接センサ３０２の動作範囲内で左靴２０６の領域を通り過ぎるような形で、右靴２０４と左靴２０６の間に相対的な動きが存在するとき、センサ３０２内に磁気パルス信号が生じる。説明される磁気の実装において、近接センサ３０２は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．，社から入手可能なホール効果センサ（部品番号：Ａ１３９５ＳＥＨＬＴ）であることが好ましい。代替的に、近接センサ３０２は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社から入手可能なＭＲセンサ（部品番号：ＨＭＣ１００１）とすることができる。
【００２６】
近接センサ３０２は、マイクロコントローラ・ユニット（ＭＣＵ）３０４と動作可能に結合されるので、該近接センサ３０２が受信した磁気インパルス信号は、電気信号に変換され、種々の信号処理機能（図５及び図６に関して、下記にさらに詳述される）のためにＭＣＵ３０４に結合される。ＭＣＵ３０４は、処理された歩行者動作データを表示ユニット３００に無線伝送するために、送信機３０６と動作可能に結合される。動作データは、総歩数、１分当たりの歩数、瞬間歩速、平均歩速、歩調、総移動距離、一歩当たりの距離、消費カロリー、及びＭＣＵ３０４により生成される他のパラメータ・データを含むことができる。ＭＣＵ３０４及び送信機３０６は、カナダ国アルバータ州Ｃｏｃｈｒａｎｅ所在のＡＮＴ社からのＳｅｎｓＲｃｏｒｅ、部品番号ｎＲＦ２４ＬＯ１として入手可能なＡＴ３型チップセット内に組み込まれることが好ましい。送信機３０６は、動作データ及び歩数情報を表示ユニット３００に一方向又は双方向に転送することによって、表示ユニット３００と無線通信する。表示ユニット３００は、Ｇａｒｍｉｎ  Ｌｔｄ．，社から入手可能なＥｄｇe７０５ユニット（部品番号０１０−００５５５−２０）のようなサード・パーティの動作監視装置又はフィットネス・コンピュータとすることができると考えられる。代替的な実施形態においては、送信機３０６は、動作データを、携帯電話、Ｍｐ３プレイヤー、又は他の携帯型表示装置のような他の電子装置に通信及び転送するように構成することができる。
【００２７】
例示的な実施形態においては、送信機３０６と表示ユニット３００との間で用いられる無線通信プロトコルは、カナダ国アルバータ州、Ｃｏｃｈｒａｎｅ所在のＤｙｎａｓｔｒｅａｍ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ.社から入手可能な、一般に「ＡＮＴ」と呼ばれる無線センサ・ネットワーク通信プロトコルである。ＡＮＴプロトコルの幾つかの特徴は、低電力消費、低コスト・オーバーヘッド、及び他の類似した送受信機に近接して共存する多数の送受信機の能力を含む。ＡＮＴプロトコルは、待機状態での電力消費を減少させる種々のプログラミング構成のために、約４７パーセントの推定効率を有する。しかしながら、当業者であれば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＺｉｇＢｅｅ（ＩＥＥＥ規格８０２．１５．４に基づく）等の他のタイプの無線通信プロトコルを用いて、送信機３０６と表示ユニット３００との間のデータ伝送を容易にできることを直ちに理解するであろう。
【００２８】
バッテリ（図示せず）のような好適なＤ．Ｃ.電力源を用いて、図３に示すシステム要素３０２、３０４、及び３０６に電力を供給する。代替的手法においては、磁石２０８、２１０により生成される磁場が、組立体２０２内に含まれるコイル及びＤ．Ｃ.整流回路と組み合わされたとき、エネルギー源として働くようにすることができる。この構成により、バッテリから有用なエネルギーが使い果たされたときにバッテリを交換する必要性がなくなる。表示ユニット３００には、バッテリのような別個の電源が与えられる。
【００２９】
ここで図４及び図５を参照すると、図４は二足歩行サイクル１００の代表的な部分の拡大概略図であり、図５は時間に対するセンサ信号を示すグラフである。本発明による歩数計は、片方の靴が他方の靴を通り過ぎたときに、歩数カウント及び一歩時間を生成する。例えば、図４において、右靴２０４が右足の波形経路１０１を辿ると、第１の信号生成器２０８及び第２の信号生成器２１０が、首尾よくセンサ及び送信機組立体２０２と近接するようになる。最小空間距離１０８において、第１の信号生成器２０８が組立体２０２内の近接センサを通り過ぎたとき、第１のインパルス信号５００（図５）がセンサ３０２（図３）により生成され、生成器２０８とセンサ３０２との間の最も接近した時点で最大値が生じる。この第１のインパルス信号は、センサ及び送信機組立体２０２内のＭＣＵ３０４（図３）に結合される。右靴２０４が、一定の長手方向距離間隔２１６と等しい距離だけさらに前方に移動したとき、第２の信号生成器２１０が組立体２０２内の近接センサを通り過ぎ、第２のインパルス信号５０２を生成し、この第２のインパルス信号５０２は、ＭＣＵ３０４により受信される。信号生成器２０８、２１０間の既知の距離間隔を前提として、第１のインパルス信号５００及び第２のインパルス信号５０２のこの対は、ＭＣＵ３０４により求めることができる第１の時間間隔「ｔ」だけ分離される。左靴２０６が歩行サイクル１００における次の一歩を進むと、センサ及び送信機組立体２０２内に含まれる近接センサ３０２が第２の信号生成器２１０の近くを移動するとき、第３のインパルス信号５０４が、第２の時間間隔で生成される。この第３のインパルス信号５０４が生成されると、ＭＣＵ３０４により、一歩時間「Ｔ」と呼ばれるパラメータ値を求めることができる。
【００３０】
上述のような、リアルタイムの歩行者データ「ｔ」及び「Ｔ」を得ることにより、歩調、速度、及び総移動距離といった種々の他の動作パラメータを計算することができる。歩数計のケーデンスは、総歩数を一歩時間の合計で割ることによって計算される。次いで、標準時間変換を適用することにより、ケーデンス値を、歩数／分のような種々の単位に変換することができる。総移動距離について、図６を参照すると、第１に、第１の時間間隔「ｔ」にわたる平均歩速Ｖ１が求められる。平均歩速は、第１の信号生成器２０８と第２の信号生成器２１０との間の一定分離距離と、第１の時間間隔「ｔ」とを用いて計算される。例示的な実施形態においては、第１の信号生成器２０８及び第２の信号生成器２１０を分離する長手方向距離は５インチであり、結果として得られる、第１の時間間隔「ｔ」にわたる歩速は、Ｖ１＝５／ｔインチ／秒により定められる。第２に、平均歩速Ｖ１を平均一歩速度Ｖ２に比例的に拡大縮小するために、係数「Ｋ」が用いられる。係数Ｋは、実際のユーザのストライド長に基づいた較正によって、又は、ストライド長を人の身長と関連させる標準的な身体属性に基づいた平均ストライド長の表の構築によって決定することができる。「Ｋ」が決定されると、一歩速度についての方程式が、Ｖ２＝ＫＶ１により定められる。第３に、Ｖ２に「Ｔ」を掛けることにより、一歩幅「ｄ」が求められる、すなわちｄ＝Ｖ２Ｔ。歩数の総数「Ｎ」は、一歩時間「Ｔ」の総数を累積することによって求められる。最後に、総移動距離「Ｄ」を得るために、一歩幅「ｄ」に総歩数「Ｎ」を掛ける、すなわちＤ＝Ｎｄ。上述のアルゴリズムの全ては、標準的な技術を用いて、ＭＣＵ３０４により容易に実施することができる。
【００３１】
ＭＣＵ３０４により求められる結果として得られた動作データは、後の分析のためにＭＣＵ３０４のメモリ内に格納することができ、また、送信機３０６により表示ユニット３００に伝送し、リアルタイムの動作データ・フィードバックをユーザに与えることができる。
【００３２】
磁界区域内で動作するものとして上述されたが、信号生成器２０８、２１０及びセンサ３０２は、光学及びｒ．ｆ．技術等の他の技術を用いて実施することができる。例えば、光学技術を用いる実施形態においては、信号生成器２０８、２１０は、既知の波長の光ビームを生成する発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができ、センサ３０２は、ＬＥＤ波長における光放射を感知するための光センサを含むことができる。こうした実施形態においては、バッテリのような電気エネルギー源を設けて、ＬＥＤ信号生成器２０８、２１０に電力を供給する必要がある。同様に、無線周波数技術を用いる実施においては、信号生成器２０８、２１０は、既知の周波数でｒ．ｆ．信号を生成するＲＦＩＤタグを含むことができ、センサ３０２は、既知の周波数におけるｒ．ｆ．信号を感知することができるＲＦＩＤ読取装置／呼掛器を含むことができる。ＲＦＩＤタグは、能動型又は受動型ＲＦＩＤタグを含むことができる。能動型ＲＦＩＤタグを用いる場合には、バッテリのような電気エネルギー源を設けて、ＲＦＩＤタグに電力を供給する必要がある。受動型ＲＦＩＤタグを用いる場合には、センサ３０２からのｒ．ｆ．呼掛信号により電力が供給され、信号生成器２０８、２１０に対して別個の電力源は必要としない。受動型ＲＦＩＤタグについての１つの好適な選択肢は、カリフォルニア州Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ所在のＡｔｍｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能なＡｔｍｅｌ型のＡＴＡ５５７７  ＲＦＩＤタグである。ＲＦＩＤ読取装置／呼掛器についての１つの好適な選択肢は、同じくカリフォルニア州Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ所在のＡｔｍｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能なＡｔｍｅｌ型のＡＴＡ５５７７装置である。
【００３３】
これまでに明らかになったように、本発明の教示に従って製造される歩数計は、周知の歩数計に優る精度と好都合な利点を提供する。第１に、靴装着型の近接センサ及び信号生成器を使用することにより、歩数カウントを求める精度が向上する。この向上した精度は、足がすれ違う度にインパルス信号を生成することからもたらされる。さらに、本発明の教示に従って製造される歩数計は、加速度計の機械的運動及び軸方向の位置合わせへの依存をなくすことにより、「誤った歩数」の記録を減少させる。さらに、別個の表示装置と無線通信する靴装着型センサ及び送信機を用いることにより、一体型の表示ユニットを有する歩数計と比較すると、ユーザの利便性が大きくなる。最後に、図２−図５に示す近接センサ及び信号生成器の構成を用いることにより、非常に遅い歩行速度において、高レベルの歩数カウント精度を達成することができる。
【００３４】
本発明は、特定の実施形態に関して説明されたが、本発明の精神から逸脱することなく、種々の修正、代替的構成、及び同等物を用いることができる。例えば、特定の回路部品が開示されたが、所望であれば、他の同等なユニットを用いることもできる。したがって、上記は、添付の特許請求の範囲により定められる本発明を制限するものとして解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００３５】
２０４  右靴；  ２０８  第１の信号生成器；  ２１０  第２の信号生成器；  
３００  表示ユニット；  ３０２  近接センサ；  
３０４  マイクロコントローラ・ユニット（ＭＣＵ）；  ３０６  送信機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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