(57)【要約】  本発明は、歩幅を測定するための方法、当該方法を使用する測定装置、および当該測定装置に使用される音響送信機ならびに音響受信機に関する。本発明に従った方法においては、特定の固定ポイント（Ｂ）から測定を実施する人（１）までの距離（Ｓ）が、同期された音響周波数パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）によって測定される。歩数は、人（１）が携行する加速度トランスデューサによって測定される。歩幅は、進んだ距離（Ｓ）を歩数（Ｎ）で割ることによって獲得される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動した距離（Ｓ）および使用した歩数（Ｎ）が測定される、人（１）の歩幅を測定するための方法において：
−  前記移動した距離（Ｓ）が、パルス間の遅延（τ）を使用して送信される音響周波数パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の遷移時間測定によって測定されること；
−  各音響パルスの前記遷移時間が前記移動する人（１，Ｂ）と固定ポイント（Ａ）との間において測定されること；およびそれにおいて、
−  前記移動した距離の測定の前に、
−  歩幅の測定のために使用される測定時間（Ｍ）（３００）が決定されること、および
−  前記音響パルスの送信手段（１１）および受信手段（１０）のクロックが、全体の測定時間（Ｍ）について最初の音響パルスの送信の前に同期され、それによって前記音響パルスの前記受信手段（１０）が、前記音響パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の受信の瞬時および各音響パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の送信（３００）の瞬時の両方を知ること；および、
−  測定の間に取られた歩数（Ｎ）が、前記人が携行する加速度トランスデューサ（４８）によって測定されること；
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記音響パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の送信のために使用される手段は、基本的に１，０００〜２，０００Ｈｚの周波数範囲の音響パルスを送信する音響送信機（１１）であり、前記音響パルスの受信のために使用される手段は、使用される周波数範囲で送信された音響パルスを受信し、かつ示すことのできる音響受信機（１０）であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記移動する人（１）は、固定ポイント（Ａ）で音響受信機（１０）によって受信（３２０〜３２２）される音響周波数パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を送信（３１１〜３１４）する前記音響送信機（１１）を有していることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記音響パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の遷移時間測定によって得られる前記距離の推定値（Ｓ）は、前記音響パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の遷移時間に影響を有する次に示すファクタ：すなわち前記音響送信機の高さ（Ｈ）、（角度α）、気温、風向（角度β）、または風速のうちの少なくとも１つによって訂正（３２１）されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記測定期間の後に、前記音響送信機（１１）は、前記歩幅測定の終了パルス（３３０）を送り、前記終了パルスは、前記音響受信機（１０）からの前記人（１）の最終的な距離（Ｓ）が計算される前記音響受信機（１０）によって受信（３４０）されることを特徴とする、特許項３に記載の方法。
【請求項６】
前記歩幅は、前記加速度トランスデューサ（４８）で測定された前記歩数（Ｎ）で前記測定された最終的な距離（Ｓ）を割ることによって計算されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記測定された歩数（Ｎ）は、前記音響送信機（１１）から前記音響受信機（１０）に、ワイヤレス電気リンクを介して送信されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
移動した距離（Ｓ）および使用した歩数（Ｎ）を測定するための手段を包含する、人（１）の歩幅を測定するための測定装置において：
−  前記移動した距離（Ｓ）が、パルス間の遅延（τ）を使用して送信される音響周波数パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の遷移時間測定によって測定されるべく構成されていること；
−  各音響パルスの前記遷移時間が前記移動する人（１，Ｂ）と固定ポイント（Ａ）との間において測定されるべく構成されていること；およびここで、
−  前記移動した距離の測定の前に、
−  使用されるべき測定時間（Ｍ）（３００）が決定されていること、および
−  前記音響パルスの送信手段（１１）および受信手段（１０）のクロックが、全体の測定時間（Ｍ）について最初の音響パルスの送信の前に同期されており、それによって前記音響パルスの前記受信手段（１０）が、前記音響パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の受信の瞬時および各音響パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の送信（３００）の瞬時の両方の知識を有すること；および、
−  歩幅の測定の間に取られた歩数（Ｎ）が、前記人が携行する加速度トランスデューサ（４８）によって測定され、歩によってもたらされた加速度パルスから計算されるべく構成されていること；
を特徴とする測定装置。
【請求項９】
前記音響パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を送信するための手段は、基本的に１，０００〜２，０００Ｈｚの周波数範囲の音響パルスを送信するべく構成された音響送信機（１１）を包含し、前記音響パルスを受信するための手段は、使用される周波数範囲で送信された音響パルスを受信し、かつ示すことのできる音響受信機（１０）を包含していることを特徴とする、請求項８に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記移動する人（１）は、固定ポイント（Ａ）で音響受信機（１０）によって受信（３２０〜３２２）されるべく構成されている音響周波数パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を送信（３１１〜３１４）するべく構成されている前記音響送信機（１１）を有していることを特徴とする、請求項９に記載の測定装置。
【請求項１１】
前記音響パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の遷移時間測定によって得られる前記距離の推定値（Ｓ）は、前記音響パルス（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の遷移時間に影響を有する次に示すファクタ：すなわち前記音響送信機の高さ（Ｈ）、（角度α）、気温、風向（角度β）、または風速のうちの少なくとも１つによって訂正（３２１）されるべく構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の測定装置。
【請求項１２】
前記歩幅の測定は、前記音響送信機（１１）によって送られる停止パルス（３３０）によって停止されるべく構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の測定装置。
【請求項１３】
前記停止パルスの受信（３４０）の後に、前記音響受信機（１０）は、当該音響受信機（１０）からの前記人（１）の最終的な距離（Ｓ）を計算するべく構成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の測定装置。
【請求項１４】
前記歩幅は、前記加速度トランスデューサ（４８）で測定された前記歩数（Ｎ）で前記測定された最終的な距離（Ｓ）を割ることによって計算されるべく構成されていることを特徴とする、請求項８に記載の測定装置。
【請求項１５】
前記測定された歩数（Ｎ）が、前記音響送信機（１１）から前記音響受信機（１０）に、ワイヤレス電気リンクを介して送信されるべく構成されていることを特徴とする、請求項１４に記載の測定装置。
【請求項１６】
−  中央処理ユニット（ＣＰＵ）；
−  メモリ；
−  受信した音響パルスの遷移時間を計算するため、およびそれに基づいて距離（Ｓ）の計算を実行するためのクロック機能（４１）；
−  全体の測定時間（Ｍ）について最初に受信される音響パルスの前に前記クロック機能（４１）を同期させるための手段；
−  歩幅測定の初期情報を入力するため、および計算された歩幅の測定結果を提示するためのユーザインターフェース（４３）；
−  基本的に１，０００〜２，０００Ｈｚの周波数の音響信号を受信し、かつ示すための音響周波数受信機（４２）；および、
−  電源（４４）；
を包含することを特徴とする音響受信機（１０）。
【請求項１７】
前記歩幅測定の前記初期情報の入力、前記音響パルスの前記遷移時間の決定ならびにそれに基づく前記歩幅の決定、および前記測定結果の提示は、前記音響パルス受信手段（１０）に保存されたプログラムアプリケーションによって実行されていることを特徴とする、請求項１６に記載の音響受信機（１０）。
【請求項１８】
前記音響受信機が、セルラネットワークの端末の一部であることを特徴とする、請求項１７に記載の音響受信機（１０）。
【請求項１９】
−  中央処理ユニット（ＣＰＵ）；
−  メモリ；
−  測定において使用される音響パルスを、特定の遅延（τ）の間隔で送信するため；
−  前記測定のために規定された時間（Ｍ）の終了を検出するため；および、
−  測定終了パルスを送るための
−  クロック機能（４５）；
−  全体の測定時間（Ｍ）について最初の音響パルスの送信の前に前記クロック機能（４５）を同期させるための手段；
−  前記歩幅測定を開始するためのユーザインターフェース（４７）；
−  基本的に１，０００〜２，０００Ｈｚの周波数の音響信号を送信するための音響周波数送信機（４６）；
−  歩によって生じた加速度のピークを検出するため、および検出した前記加速度のピークの数（Ｎ）を保存するための手段（４８）；および、
−  電源（４４）；
を包含することを特徴とする音響送信機（１１）。
【請求項２０】
前記音響パルスの前記送信において使用される前記遅延（τ）、前記歩幅測定時間の前記長さ（Ｍ）、および前記終了パルスの前記送信の瞬時の決定は、前記音響送信機（１０）に保存されたプログラムアプリケーションによって実行されていることを特徴とする、請求項１９に記載の音響送信機（１１）。
【請求項２１】
さらに、前記加速度のピークの数（Ｎ）をワイヤレスデータ転送リンクによって別のデバイス（１０）に転送するための手段を包含することを特徴とする、請求項１９に記載の音響送信機（１１）。
【請求項２２】
前記音響送信機が、セルラネットワークの端末の一部であることを特徴とする、請求項１９に記載の音響送信機（１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の歩幅の長さを測定するための方法に関し、当該方法においては、移動した距離および使用した歩数が測定される。また本発明は、この方法が適用される測定装置、および当該測定装置内において使用される音響送信機および音響受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
人によって行われるエクササイズの量ならびに質は、その人の健康に有意の影響を与える。たとえば、心臓疾患の可能性は、適切な方法で心臓にストレスを与える種類のエクササイズによって低減することが可能である。また、骨粗鬆症と様々な種類のスポーツの実施の間につながりがあることも知られている。体内に蓄えられる余分なエネルギを身体的エクササイズによって消費することは、体重コントロールにおいてますます高まっている関心事項である。したがってエクササイズのストレスのレベルの測定もしくは計算は、健康効果の分析に関する重要なファクタである。
【０００３】
身体的エクササイズの実施は、多くの種類の方法および装置によって観察することができる。１つのよく知られた方法は、心拍度数モニタによってエクササイズ／ストレスの間の心拍度数を測定する方法であり、その読み値をリアルタイムで、あるいは何らかのデータ収集デバイス内に収集されたデータによって検査することが可能である。心拍度数モニタによって、たとえばそのエクササイズが心臓を強くする種類のものであるか否かを、信頼性をもって判断することができる。心拍度数モニタの情報によって、エクササイズの間に消費されたエネルギの量の推定値を計算することも可能である。
【０００４】
これに対して、特許出願第ＦＩ２００１２５４７号から、エクササイズの間に人の骨の中に生じる加速度を測定することによって骨の主要部が発達する方向が予測可能となることが知られている。骨に影響を与える加速度は、種類が異なるエクササイズの間で変化する。たとえば、遅いウォーキングよりランニングおよびジャンピングの方が、より高い加速度のピークを作り出すことができる。
【０００５】
体重コントロールもまた、健康への影響を有するもっとも中心的なファクタの１つである。平均して日常的に消費されるよりも多くのエネルギが食物から摂られて人の組織内に蓄積されると、体重の増加を招くことは避けられない。したがって、人のエネルギ消費を継続的に、かつ容易に測定する使用容易なカロリー計の類を求める明確なニーズが存在する。
【０００６】
しかしながら、単にいくつかの平均測定情報しか使用しないことは問題となり得る。同一種類のエクササイズにおいてさえ、異なる人が行えば有意な差を生じる。大きな集団から集められた、エクササイズを記述するいくつかの平均的な情報だけを使用することによって、一部の人について誤った結論に到達する可能性がある。
【０００７】
人によって消費されるエネルギの量は、その人の体重および使用されるエクササイズの形式ならびに強さによって影響を受ける。ウォーキングまたはランニングにおいては、エネルギ消費を、その人の移動速度を基礎として予測することが可能である。速度は、たとえば歩幅ならびに歩度によって決定することができる。たとえば人がウォーキング中に使用する歩幅がわかれば、特定のエクササイズの間におけるその人のエネルギ消費の予測値の計算にそれを使用することが可能になる。歩幅は、当然に、完全にマニュアルで測定ならびに計算を行うことができる。その場合、獲得した計算結果は、その後の利用のためにデータ収集システム内に保存するだけで充分である。しかしながらマニュアルシステムは固定的である。距離測定を伴う予備的な準備が必要である。歩幅の計算は、切り離された手順として実行されなければならず、獲得される計算結果もまた別途に、データストレージデバイス内に保存されなければならない。
【０００８】
歩幅は、光学的手段を使用して決定することも可能である。光学的測定方法においては、一般に赤外線レンジが使用される。しかしながら、光の速度は非常に速いため、使用される測定装置について厳格な要件が課せられる。光パルスの受信の決定におけるわずかなタイミングエラーでさえ、光パルスの送信の場所の決定において有意のエラーを生じさせる。タイミングについてのこの厳格な精度要件に起因して、光学歩幅測定装置は製造が高価になる。
【０００９】
ＧＰＳテクノロジ（グローバルポジショニングシステム）を歩幅の測定に使用することも可能である。その精度は、受信装置およびサービスプロバイダによって許されている精度に応じて多様となる。しかしながら、受信ポイントの決定において達成される精度をメートル未満にすることも可能である。ＧＰＳポジショニング装置は、どちらかというと高価であり、したがってそれによって具体化される歩幅測定システムもまた高価なものとなることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、マニュアルの測定、計算、およびデータの保存を必要とすることなく、簡単かつ安価なデバイス構成によって、人の歩幅を測定することのできる方法およびデバイス構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、人が移動した距離が、固定された場所において受信される時間設定された音響パルスによって測定されるプロシージャおよびデバイス構成によって達成される。その人は、時間設定された音響パルスを送信する音響送信機を携行する。パルスの遷移時間は、その音響パルスの受信の瞬時から計算することが可能であり、特定の音響パルスの受信の瞬時における送信機を携行する人の距離をそれから決定することができる。その人が移動する速度もまた、連続的なパルスの受信の瞬時から推定が可能である。その人によって取られた歩数は、音響送信機に関連して提供される加速度トランスデューサによって好適に測定される。
【００１２】
本発明に従った方法は、マニュアルの測定および計算演算を伴わずに歩幅が決定できるという利点を有する。
【００１３】
それに加えて本発明は、使用されるデバイスシステムが製造において簡単かつ安価であるという利点を有する。
【００１４】
さらに本発明は、歩幅の決定の結果が、音響パルスの受信機として機能するデバイスに直接保存され、当該デバイスが、セルラネットワークの端末デバイスであり得るという利点を有する。
【００１５】
本発明に従った方法は：
−  移動した距離が、パルス間の遅延を使用して送信される音響周波数パルスの遷移時間測定によって測定されること；
−  各音響パルスの遷移時間が移動する人と固定ポイントとの間において測定されること；およびそれにおいて、
−  移動した距離の測定の前に、
−  歩幅の測定のために使用される測定時間が決定されること、および
−  音響パルスの送信手段および受信手段のクロックが、全体の測定時間について最初の音響パルスの送信の前に同期され、それによって音響パルスの受信手段が、音響パルスの受信の瞬時および各音響パルスの送信の瞬時の両方を知ること；および、
−  測定の間に取られた歩数が、人が携行する加速度トランスデューサによって測定されること；
を特徴とする。
【００１６】
本発明に従った歩幅測定装置は、
−  移動した距離が、パルス間の遅延を使用して送信される音響周波数パルスの遷移時間測定によって測定されるべく構成されていること；
−  各音響パルスの遷移時間が移動する人と固定ポイントとの間において測定されるべく構成されていること；およびここで、
−  移動した距離の測定の前に、
−  使用されるべき測定時間が決定されていること、および
−  音響パルスの送信手段および受信手段のクロックが、全体の測定時間について最初の音響パルスの送信の前に同期されており、それによって音響パルスの受信手段が、音響パルスの受信の瞬時および各音響パルスの送信の瞬時の両方の知識を有すること；および、
−  歩幅の測定の間に取られた歩数が、前記人が携行する加速度トランスデューサによって測定され、歩によってもたらされた加速度パルスから計算されるべく構成されていること；
を特徴とする。
【００１７】
歩幅の決定において使用される本発明に従った音響受信機は、それが、
−  中央処理ユニット；
−  メモリ；
−  受信した音響パルスの遷移時間を計算するため、およびそれに基づいて距離の計算を実行するためのクロック機能；
−  全体の測定時間について最初に受信される音響パルスの前にクロック機能を同期させるための手段；
−  歩幅測定の初期情報を入力するため、および計算された歩幅の測定結果を提示するためのユーザインターフェース；
−  基本的に１，０００〜２，０００Ｈｚの周波数の音響信号を受信し、かつ示すための音響周波数受信機；および、
−  電源；
を包含することを特徴とする。
【００１８】
歩幅の決定において使用される本発明に従った音響送信機は、それが、
−  中央処理ユニット；
−  メモリ；
−  測定において使用される音響パルスを、特定の遅延の間隔で送信するため；
−  測定のために規定された時間の終了を検出するため；および、
−  測定終了パルスを送るための
−  クロック機能；
−  全体の測定時間について最初の音響パルスの送信の前にクロック機能を同期させるための手段；
−  歩幅測定を開始するためのユーザインターフェース；
−  基本的に１，０００〜２，０００Ｈｚの周波数の音響信号を送信するための音響周波数送信機；
−  歩によって生じた加速度のピークを検出するため、および検出した加速度のピークの数を保存するための手段；および、
−  電源；
を包含することを特徴とする。
【００１９】
本発明のいくつかの好ましい実施態様は、従属項に示されている。
【００２０】
本発明の基本的概念は次のとおりである：人が移動した距離が、何らかの固定ポイントに対して測定される。固定ポイントには、音響パルスを受信する受信機が好適に存在する。以下この受信機を音響受信機と呼ぶ。移動する人によって携行される音響送信機は、好ましくは１，０００〜２，０００Ｈｚの周波数範囲の鋭いエッジの音響パルスを送信する。測定を実施する人は、音響送信機をそのウエストに好適に携える。測定を開始するとき、ポータブル音響送信機と音響受信機のクロックが同期される。ポータブル音響送信機が最初の音響信号を与え、それがポータブル音響送信機および音響受信機両方のクロックを開始する。この開始音響信号は、人が静止している間に音響送信機内のボタンを押すことによって好適に与えられる。その後、その人が当該固定受信ポイントから一様な速度で移動する。音響送信機は、常時、一様なあらかじめ決定済みの間隔で新しい音響パルスを提供する。音響パルスの間隔は、好適に約２００ｍｓとすることができる。音響送信機と受信機のクロックが同期されているため、音響パルスの受信の瞬時および受信したパルスの連続番号によって、空気中の音の速度が既知であることから、特定のパルスの受信の瞬時においてその人がどの程度遠くまで音響送信機を運んだかを計算することが可能になる。その人によって運ばれる音響送信機は、好適に加速度トランスデューサも備える。歩幅およびその正確な瞬時は、測定期間の最中にそれによって記録される。その測定期間のすべての連続する歩が進んだ距離を歩数で割ることによって平均の歩幅が獲得される。この計算結果は、好ましくは音響受信機内に保存される。音響受信機は、好適にセルラネットワークの端末デバイスの一部となる。
【００２１】
次に、本発明を添付された符号を参照して、より詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、一例による本発明に従った歩幅測定装置を示している。符号１は、歩幅を決定しようとしている人を表す。歩幅の測定は、ウォーキングまたはランニングに関係することができる。これら両方のエクササイズには、たとえば遅いウォーキング、通常のウォーキング、または速いウォーキングというように異なる形式が当然に存在する。本発明に従った方法によって、歩幅の測定を好ましく、前述のエクササイズの形式のそれぞれについて別々に実施することができる。図１の例においては、測定を実施している人１が一様な速度でポイントＡからポイントＢまで移動した。ポイントＡからポイントＢまでの間の距離が符号Ｓとして示されている。その人が移動した距離Ｓが既知であれば、使用されたエクササイズ形式の歩幅は、その距離の移動に使用された歩数によって計算することが可能である。
【００２３】
本発明に従った測定システムにおいては、人が移動した距離Ｓは、規則的な間隔で送信される音響パルスによって決定される。移動する人によって取られた歩数は、歩がもたらした加速度を測定することによって好適に決定される。本発明に従った音響パルスの送信機１１は、特定の時間間隔で音響パルスを送信するための手段、および好適に、少なくとも１つの加速度トランスデューサを包含する。
【００２４】
送信されることになる音響パルスの音響周波数は、好適に１，０００〜２，０００Ｈｚ台とする。パルス１２ａ、１２ｂ、および１２ｃが、秒当たり数パルスのレートで送信される。たとえば２００ｍｓの間隔でこれらのパルス１２ａ、１２ｂ、および１２ｃを送信することができる。送信されることになる音響パルスの持続時間は、好ましくは１００ｍｓ未満とする。その種のパルス比においては、連続するパルス１２ａ、１２ｂ、および１２ｃを、互いに容易に分離することが可能である。本発明に従った音響送信機１１は、好ましくはその開始の後、あらかじめ決定済みの時間にわたって音響パルスを送信し、その後その測定が終了する。動作時間は、たとえば１０秒とすることができる。測定の開始から１０秒が経過すると、本発明に従った音響送信機１１が終了音響信号を送信し、その後音響パルスの送信が終了する。
【００２５】
人１は、好ましくはそのウエストに音響送信機１１を携える。グラウンド表面２から音響送信機１１までの高さが文字Ｈによって示されている。図１により示される例においては、音響パルス１２ｃが音響受信機１０に到達しつつある。受信したアナログ音響パルスから８〜１６ｋＨｚで好適にサンプルが取られる。その後、受信されるべき１２ｃ等の音響パルスの前エッジの到達時間を正確に決定することが可能になる。
【００２６】
音響送信機１１および音響受信機１０がグラウンド表面２から異なる高さにあるため、音は、実際に人１が移動する距離Ｓより長い距離Ｓ’を移動しなければならない。音が音響送信機１１から音響受信機１０まで伝播する方向は、グラウンド表面２と可変角度αをなす。角度αのサイズは、実際の移動距離Ｓからの測定偏差（Ｓ’−Ｓ）がどの程度大きいかを表す。音響受信機１０が音響送信機１１から遠いほど角度αが小さくなる。人の移動する距離Ｓが増加すると、音が移動する距離Ｓ’が、グラウンドレベル上の実際の距離Ａ−Ｂ、すなわち図１における符号Ｓに近づく。表１は、音響送信機１１から音響受信機１０までの距離Ｓおよびグラウンドレベルから音響送信機１１までの高さＨが、誤差／偏差の発生にどのような影響を与えるかを示したいくつかの例を表している。しかしながら必要なときには、距離の計算の中でこれらの誤差を考慮し、適切な訂正関数によって訂正することが可能である。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１は、人が歩幅測定の間に音響受信機１０から１０ｍもしくはそれより遠くに進むと、測定の相対誤差は１パーセントに満たない端数にしかならないことを示している。人が音響受信機１０から５ｍより遠くに進まないときには、適切な訂正関数が使用されるべきである。受信される音響パルスそれぞれの受信の瞬時における人の場所ならびに速度を知ることが望まれている場合においても、訂正関数が使用される必要がある。
【００２９】
図２は、本発明に従った測定装置における風の影響を示している。風向および風速は、音響パルスの伝播の速度に対する影響を有する。図２において、線分Ａ−Ｂは、テストする人１が移動する方向を示す。矢印Ｗは、優勢な風向および風速を示す。風Ｗの方向は、テストする人１の移動と角度βをなす。表２は、風速および風向が空気中における音の伝播の速度にどのような影響を与えるかについて示している。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
表２によれば、測定において風向および風速を考慮に入れなければならないことは明らかである。強風と考えることのできる１０ｍ／ｓの風速においては、風向が、検出される音の速度に対して６％を超える影響を有することがあり得る。そのため、強風状態においては、テストの間に風向を考慮に入れなければならない。
【００３２】
空気中の音の伝播速度は、優勢な湿度および気温によっても影響を受ける。これらの影響を表３に示す。
【００３３】
【表３】
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【００３４】
表３から、気温の方が湿度より音の速度に強い影響を有することがわかる。したがって、歩幅測定の間における優勢な温度を測定状況の中で考慮しなければならない。音の速度に対する湿度の影響は非常に小さく、無視することができる。
【００３５】
測定の精度を向上させるために、測定状況の中では次の変量を考慮に入れなければならない：すなわち、測定間における優勢な気温、優勢な風向、風速、および測定を実施する人の高さである。これらの情報は、本発明に従った適切なプログラムアプリケーションが保存されている音響受信機１０に好適に供給される。屋内もしくはそのほかの無風状態においては、通常は気温および人の高さが充分な情報となる。天候状態の合併効果もまた、既知の通路上で優勢な条件において個別の較正が行われるのであれば、プログラム可能に計算することができる。情報が音響受信機１０に保存されると、歩幅の測定を開始することができる。保存された環境値および与えられた値は、各音響パルスの受信の瞬時における人１の場所を計算するときに使用される。本発明に従ったプログラムアプリケーションが、歩幅の測定に必要な計算を行う。必要とされているときには、計算結果が音響受信機１０のディスプレイ上に表示される。獲得された歩幅の測定結果は、その後の使用のために音響受信機１０のメモリ内に保存される。
【００３６】
図３は、本発明に従った歩幅測定のメインステップを説明的なフローチャートとして示している。準備処置がステップ３００において実行される。これらには、特に、音響送信機１１と音響受信機１０とのクロックの同期が含まれる。同期によって音響受信機１０は、音響送信機１１によって送信された音響パルスをいつ受信したかについて決定することができる。それに加えて同期の後、音響受信機１０は、その音響パルスがいつ送信されたか、またそれが一連の測定のうちのいずれの音響パルスであるかについて決定することができる。
【００３７】
ステップ３００においては、音の速度に影響を有する環境情報：すなわち気温、風向、および風速もまた音響受信機１０に供給される。人の高さも供給され、幾何学的誤差を計算表的態様で訂正することが可能になる。
【００３８】
ステップ３１０において歩幅の測定が開始される。この開始は、音響送信機１１内の開始ボタンを押すことによって好適に行われる。続いて音響送信機１１が、音響パルスの送信を開始し、それに好適に組み込まれている加速度トランスデューサが、加速度測定を開始する。
【００３９】
それに代えて音響受信機１０から開始する場合には、音響送信機１１を開始するために開始情報がワイヤレスで音響送信機１１に送信されなければならない。各歩の開始の時点は、加速度トランスデューサ情報から認識される。最初の音響パルスの送信の瞬時が、瞬時０秒として測定プロセス内にマークされ、たとえばそれをｔ０によって表すことができる。音響パルスの送信の後は、本発明に従ったプロセスの動作は２つの別々のデバイス：すなわち音響受信機１０および音響送信機１１に分岐する。図３においてはこの分岐が破線で示されている。
【００４０】
ステップ３２０では、音響パルスの送信の瞬時ｔ０と異なる瞬時ｔ１において音響受信機１０によって音響パルスが受信される。これらの差ｔ１−ｔ０は、音響送信機１１から音響受信機１０まで音が伝播するために必要とする遷移時間に対応する。ステップ３２１においては、与えられたデータならびに測定された遷移時間を基礎として人１の距離Ｓの推定値が計算される。距離Ｓの推定値を計算するときには、ステップ３００において保存された音の速度に影響を有するデータおよび測定を実施している人のサイズに関して与えられたデータが、計算を行う間に考慮される。     
【００４１】
２つの連続する音響パルスの受信瞬時から、受信された音響パルス間の人１の速度Ｖを計算することも可能である。
【００４２】
ステップ３２２においては、計算結果ＳおよびＶは音響受信機１０のメモリ内に保存される。保存の後、音響受信機１０は、次の音響パルスを待機するが、それは次の測定パルスとなるか、あるいは歩幅測定の終了を示す音響パルスとなり得る。
【００４３】
音響送信機１１においては、最初に送信された音響パルスの後の動作が以下のように継続される。音響パルスの送信に続いてステップ３１２に進む。ステップ３１２においては、音響送信機１１内のパルス計算器の値Ｎが１だけ増加される。したがって、最初のパルスの送信の後、パルス計算器の値Ｎは１になる。次に送信される音響パルスの後では、パルス計算器の値Ｎは常に１だけ増加される。
【００４４】
ステップ３１３において比較が行われ、遅延τを乗じたパルス計算器の値Ｎがプリセットされた測定時間Ｍより小さいか否かについて調べられる。遅延τは、送信されることになる音響パルスの時間間隔に対応し、好適には２００ｍｓとする。使用する測定時間Ｍは、測定の開始時に希望に応じて設定することが可能である。たとえばそれを１０秒とすることができる。ステップ３１３における比較がＹＥＳの結果を返す場合には、プロシージャはステップ３１４に進む。ステップ３１４においては、特定の遅延τの後に信号が出力される遅延エレメントが使用される。この遅延信号は、瞬時ｔ０＋τにおいて新しい音響パルスの送信を生じさせる。この後、ステップ３１３において最終的にＮＯの結果が得られるまで、多数回にわたってステップ３１１、３１２、３１３、および３１４が反復される。その後、プリセット測定時間Ｍが満了し、歩幅測定を終了することができる。
【００４５】
測定終了は、ステップ３３０において終了音響パルスを送信することによって示される。終了音響パルスは、音響受信機１０による認識が可能な態様において実際の測定音響パルスと異なる。
【００４６】
ステップ３４０においては、音響受信機１０が、音響送信機１１から測定終了を表す音響パルスを受信する。この終了音響パルスの受信後、音響受信機１０が、好ましくは最新の計算結果：すなわち歩の数および時間、その間に移動した距離Ｓ、および平均速度Ｖをそのメモリ内に保存する。音響送信機１１が終了パルスを送信するとき、好ましくは直ちに、それが測定した歩数も独立のワイヤレスリンクを介して音響受信機１０に送信する。音響送信機は、その中にある加速度トランスデューサによって好適に歩数を測定する。この加速度トランスデューサから獲得される加速度の極大の数Ｎが歩数に対応する。
【００４７】
ステップ３５０においては、望ましければ測定された歩幅が音響受信機１０のディスプレイ上に表示される。本発明に従った方法によって測定された歩幅は、ほかの可能なエクササイズ関連の応用に直ちに使用することができる。
【００４８】
図４ａは、本発明に従った音響受信機１０に包含される機能部分のいくつかを例により示している。音響受信機１０は、電源４４を含み、それが好適にバッテリになる。この電源４４は、容量が充分に高く、音響受信機１０の長時間にわたる動作を保証することができる。
【００４９】
ユーザは、ユーザインターフェース４３を介して音響受信機１０をコントロールすることができる。それによって、本発明に従った測定方法に必要な、測定の精度に影響を有する環境ならびにユーザの情報を音響受信機１０に供給することが可能になる。ユーザインターフェース４３は、好ましくは歩幅を示すために適した何らかの手段を含む。その種の手段は、たとえばディスプレイユニットおよび／またはラウドスピーカとすることができる。
【００５０】
音響受信機１０の動作は、プロセッサユニット４１によってコントロールされる。好ましくはそれが、中央処理ユニット（ＣＰＵ）およびそれとの固定接続を有するメモリを包含する。プロセッサユニット４１に属するメモリは、従来技術のメモリユニットによって具体化することが可能である。またプロセッサユニット４１は、クロック機能も有し、それが、音響パルスの受信の瞬時の決定に使用される。
【００５１】
歩幅測定に使用される本発明に従ったアプリケーションプログラムは、プロセッサユニット４１内において実行される。このプログラムアプリケーションは、好適に、フローチャート３のステップ３２０〜３５０を構成する。この本発明に従ったプログラムアプリケーションは、好適に、プロセッサユニット４１は帰属するメモリ内に保存されている。図３のステップ３００の環境ならびにユーザ情報は、ユーザインターフェース４３を介し、本発明に従ったアプリケーションプログラムがそれらを使用できる態様で同一メモリ内に保存することができる。
【００５２】
また音響受信機１０は、音響パルスのための受信手段４２も含む。この手段は、マイクロフォンユニットおよび、受信したアナログ音響信号をディジタル信号に処理する信号処理手段を包含する。アナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータによってディジタル信号に変換され、そのサンプリング周波数を、好ましくは８〜１６ｋＨｚ台とする。受信した信号のサンプルは、プロセッサユニット４１に取り込まれ、そこで音響パルスの受信の瞬時についての決定がなされる。プロセッサユニット４１は、それぞれの受信したパルスが、最初に受信した音響信号からカウントしたときの連続番号としていくつになるかもわかる。この情報から、それが受信した音響パルスの送信の瞬時についての結論を導くことができる。音響パルスによって使用された遷移時間は、音響パルスの受信の瞬時からその送信の瞬時を減ずることによって得られる。
【００５３】
本発明の好適な実施態様においては、音響受信機１０はセルラネットワークの端末であり、その中に本発明に従った歩幅の測定に適したプログラムアプリケーションがロードされている。
【００５４】
図４ｂは、測定を実施する人によって携行される音響送信機１１の機能的な主要部を例により示している。これは電源４９を含み、その容量は、充分なレベルで音響パルスの送信を可能にする。測定を実施する人１は、ユーザインターフェース４７によって音響送信機１１をコントロールする。ユーザインターフェース４７は、好ましくは音響送信機１１と音響受信機１０のクロックの同期プロシージャを開始するための手段、および実際の測定を開始するための手段を含む。
【００５５】
音響パルスの送信は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、メモリおよびクロック機能を包含するプロセッサユニット４５によってコントロールされる。本発明に従った歩幅を決定するためのアプリケーションプログラムの部分、すなわち図３のステップ３１０〜３１３および３３０は、好適にプロセッサユニット４５に帰属するメモリ内に保存されている。本発明に従った方法のこれらのステップは、音響送信機１１のプロセッサユニット４５内において実行される。
【００５６】
また音響送信機１１は、あらかじめ決定済みの長さの音響パルスを送信するための手段４６も包含する。この手段４６は、好ましくは１，０００〜２，０００Ｈｚとする音響信号を生成するための発振器を包含する。音響信号の周波数、送信の瞬時、および送信の長さは、プロセッサユニット４５から与えられるインストラクションによって指定される。本発明の好適な実施態様においては、音響パルスが２００ｍｓの間隔で送信される。パルスの長さは１００ｍｓ台である。
【００５７】
音響送信機１１は、好ましくは少なくとも１つの加速度トランスデューサ４８を含む。歩幅測定の間に取られた歩数Ｎは、好適に加速度の極大値とする加速度トランスデューサ４８の測定情報から計算することができる。測定の後は好適に、検出された歩数Ｎが音響送信機１１のユーザインターフェース４７に帰属するディスプレイに表示されるか、あるいは歩数Ｎが何らかの従来技術ワイヤレスデータ転送リンクによって音響受信機１０に送信される。図４ａおよび４ｂにはデータ転送に必要となる手段が図示されていない。可能性のある適切なデータ転送方法の例として、ＩＲリンクまたはブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）接続が挙げられる。
【００５８】
本発明の好ましい実施態様においては、音響送信機１１はセルラネットワークの端末であり、その中に本発明に従った歩幅測定に適したプログラムアプリケーションがロードされている。
【００５９】
以上、本発明に従った方法ならびにデバイス構成のいくつかの好ましい実施態様について説明してきた。しかしながら、説明した実施態様に本発明が限定されることはない。本発明の概念は、たとえば送信機と受信機の機能的役割が交替される方法等においても適用可能である。その場合、歩幅測定を実施する人が受信機を携行し、送信機が固定ポイントに置かれる。それに加えて本発明の概念は、特許請求の範囲によって示される範囲内において種々の方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】歩幅の測定のための本発明に従った測定装置の例を示した説明図である。
【図２】測定装置に対する風の影響を示した説明図である。
【図３】本発明に従った方法のメインステップを示した一例のフローチャートである。
【図４ａ】本発明に従った音響受信機の主要部分を例により示した説明図である。
【図４ｂ】本発明に従った音響送信機の機能的な主要部分を例により示した説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【国際調査報告】
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