(57)【要約】本発明は人間のエネルギ消費にリンクされているデータの捕捉、処理、伝送のための手順の分野に関する。少なくとも１つの加速度センサ素子と少なくとも１つの温度センサ素子とマイクロ制御素子を含んでいる装置の第１の付勢相１ａに続いて、接続された遠隔装置とのアクチブな接続をチェックするための相３が後続し、その後に較正相５、動作を検出するための相６、ユーザの足の運動を検出するための相６ｂ、運動のタイプを検出するための相９、速度、運動、エネルギを計算し記憶するための相11が続く。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの加速度センサにより与えられたデータを使用するタイプの、日常生活および／またはスポーツの練習中の人間のエネルギ消費にリンクされたデータを捕捉し、処理し、送信する手順において、
少なくとも１つの加速度センサ素子（15）と少なくとも１つの温度センサ素子（18）と、およびマイクロ制御装置素子（16）とを含んでいる装置（20）を付勢する手順（1a）と、
接続された遠隔装置とのアクチブな接続をチェックする手順（３）と、
前記装置の結果的な較正を行う手順（５）と、
少なくとも１つの加速度センサ（15）の動作を検出し（６）、捕捉されたサンプルの修正を行い、サンプルおよび温度を記憶する手順と、
ユーザの足の運動を検出する手順（6b）と、
運動のタイプを検出する手順（９）と、
身体の動き、速度およびエネルギの計算および記憶を行う手順（11）とを含んでいる手順。
【請求項２】
較正する手順（５）が、
付勢素子の加圧（19）と、
設定された距離の歩行の実行と、
歩行の終了との連続する手順を含んでいることを特徴とする請求項１記載の手順。
【請求項３】
較正する手順（５）は少なくとも１つの加速度センサ（15）が全ての運動の検出を停止した時に終了することを特徴とする請求項１および２記載の手順。
【請求項４】
較正する手順（５）を終了する前に、マイクロ制御装置素子（16）は動作を可能にするアルゴリズムの全ての定数を更新し、保存することを特徴とする請求項１および３記載の手順。
【請求項５】
前記手順は１以上の加速度センサ素子（15）と前記１以上の温度センサ素子（18）から与えられるデータを使用し、全ての前記センサは靴内に位置されていることを特徴とする請求項１記載の手順。
【請求項６】
少なくとも１つの加速度センサ素子（15）と少なくとも１つの温度センサ（18）とにより検出されるデータはインターネットを介して送信可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の手順。
【請求項７】
日常生活および／またはスポーツの練習中の人間のエネルギ消費にリンクされたデータを捕捉および処理し、少なくとも１つの加速度センサ素子（15）と、電圧発生素子（17）と、付勢素子（19）と、少なくとも１つの温度センサ素子（18）とを支持し一体的に固定されている少なくとも１つの印刷回路（13）を有するタイプの装置（20）において、前記装置は靴（12）の内部に配置され、少なくとも１つのマイクロ制御素子（16）と共に固定され、前記マイクロ制御装置素子は少なくとも１つの加速度センサ（15）により与えられる信号の変換および処理の両者を行うように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
その設置位置は靴底（14）内であり、前記位置の設置は運動期間中の振動の減少と足の回転効果の減少を保証していることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
付勢素子（19）は靴（12）を装着する足により与えられる地上の圧力により付勢可能であることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記装置はインターフェース素子と共に適合されることを特徴とする請求項７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は日常生活および／またはスポーツの練習中の人間のエネルギ消費にリンクされるデータの捕捉、処理、伝送の手順およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
簡単に言えば、用語「メタボリズム」はあらゆる生体組織で行われる化学反応の複合として熱パワーおよび機械的パワーの形態で前記生体組織の外部で生じるエネルギ量の上昇が、身体的活動を含む種々のタイプの活動を行うために必要なエネルギを前記生体組織に与えることを規定するために使用されることができることを予備的に留意すべきである。しかしながら、食物の攝取により身体に誘起されるエネルギは必ずしも種々の身体的活動中に発散されるエネルギ量に一致せず、誘起されるエネルギが発散されるエネルギを超える場合には、前記生体内にエネルギの累積が生じることが知られており、その結果および難点は全て知られている。それ故、人間のエネルギ消費に関する情報は、数字の形態で得られる前記情報が関係する人物により直接利用される場合と、前記情報がインターネットを使用してこのようにいわば事実上の人物であるように思われる栄養士へ送信されることができる場合との両者においてかなりの重要性をもつことが明らかなように思われる。
【０００３】
人間のエネルギ消費に関する情報を数値の形態で利用できるようにし、事実的栄養士のようにすることが今日まで多く試みられてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実際的に、エネルギ消費を測定するために有効な装置だけが１組のスケールから構成され、関係するデータを送信するために有効な手段だけがある形態によりウェブページ上を満たすことから構成される状態からはじめると、先行するかなり重要なステップはいわゆる「歩行計」によって発明で行われた。加速度センサを含むこの装置はステップをカウントするように、またそれを適切に行うように設計されており、人が歩行するとき、彼らの骨盤は周期的な低下および上昇運動をしていることを考慮すると、振子のアルゴリズムが適用され、歩行計が取付けられている加速度センサは前記運動を「感知する」役目を行い、したがって遂行されたステップを計算し、それ故これは間接的な評価方法である。「歩行計」の主な欠点は遂行されたステップ数から効率的に移動した距離までの追跡が困難であることにより表される。それは前記距離が歩行の「スタイル」に非常に影響されるためであり、あるコースを歩き終えた人が例えばジャンプ、走向または回転して歩行することができるので、この方法がいかに容易に誤差を導入する可能性があるかが理解されると思われる。
【０００５】
前述の説明から、「歩行計」の欠点はステップの数から消費されるエネルギを追跡することが難しいと判断されることであることは明らかである。
【０００６】
実際に、１、２または３軸上の加速度センサの実現は、これが加速度、速度、動作の測定間の数学的リンクに基づいた慣性ナビゲーションシステムの実現を可能にするので重要であり、それ故人体の運動を検出するために加速度センサを使用する種々の試みが行われたことは自然なことと思われる。それにもかかわらず、前記センサの適用は常にある欠点を提示し、そのうちの最も重要なことは検出可能なデータの正確度が低いことであると判断されることに注意すべきである。この欠点を理解するため、著者Harvey Weinbergによる文献“Using the ADXL202 in Pedometer and Personal Navigation Applications”の“Analogue Device 2002”から抜粋した簡単な例を以下説明する。
【０００７】
位置（ｔ）＝位置（０）＋（加速度×ｔ＊）／２    （ここで位置（０）はスタート位置である）  
５分間の間に５Ｋｍ／時の速度で移動する人の運動を測定したい場合、この式が適用される。移動速度は約１．３９ｍ／秒に等しく、移動は約４１６ｍであるので、この式を適用することによって、この人の平均加速は次式のようになる。  
加速度−２×（（位置（ｔ）−位置（０））／ｔ２）は０．００９２６ｍ／秒２に等しい。これは約０．９４４ｍｇの平均加速値に対応する。
【０００８】
それ故、最初に、現在値が低いため特に敏感な加速度センサ、即ち「ｌｏｗ−ｇ」として知られているセンサが使用されなければ検出可能ではない危険性があることが明白である。第２に、前記加速度センサの温度係数は典型的に２ｍｇ／℃に等しいので、丁度１℃の変化により、使用可能な信号は信号の半分程にすぎないことに注意すべきである。さらに、加速度センサの方向が非常に正確に知られていない場合、得られるエラーが非常に大きく、前記事実は今まで実現された装置のさらに深刻な欠点を構成することに注意すべきである。加速度センサの方向に関する限り、前記センサの出力は通常、その電圧が加速度に比例するタイプ、または固定した周波数のデジタル信号を有しおよび加速度に比例する動作サイクルを有するタイプであることに注意すべきである。
【０００９】
加速度が示されている方向で生成されるとき、得られる結果は正の数であり、他方で加速が示されている方向と反対の方向でおこなわれるとき、負の数が得られる。
【００１０】
したがって、低い検出の正確性を補償するために少なくとも２つのルートが取られ、第１の解決策は短い時間インターバル後、加速度センサ動作を、ＧＰＳのような外部装置により与えられる情報により得られた前記センサの方向についての正確な知識と共にゼロにすることであり、ＧＰＳは周期的に新しい「位置（０）」値を与える。
【００１１】
第２の解決策は動作を行う人体の骨盤の垂直運動を計算するように設計された加速度センサを使用することである。
【００１２】
人間のエネルギ消費にリンクされたデータの捕捉について今日まで提案された方法は、実際に計算したものが、ある時間期間にわたって行われたステップ数であるので、運動を計算するための間接的方法を使用する方法の欠点を提示することに注意すべきである。
【００１３】
本発明の第１の目的は、関係する人へ直接的におよびインターネットによって、日常生活とスポーツの練習の両者のコースにわたってそのエネルギ消費に関する情報を正確な形態で利用可能にするために適している方法の開発である。
【００１４】
さらに別の目的はユーザの胴体から離れて位置される解剖学的点の近くに置かれたセンサによって与えられる信号を使用する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
特に、本発明で問題とされている日常生活および／またはスポーツの練習期間中の人間のエネルギ消費にリンクされたデータをインターネットを介して含んでいる捕捉、処理、伝送する手順は、少なくとも１つの加速度センサにより与えられたデータを使用するタイプであり、それが少なくとも以下の連続的な相から構成されることを特徴とする。即ち、
−少なくとも１つの加速度センサと少なくとも１つの温度センサと、およびマイクロ制御装置とを含んでいる装置を付勢し、
−接続された遠隔装置とのアクチブな接続をチェックし、
−前記装置の較正を可能にし、
−少なくとも１つの加速度センサ素子の運動の検出、捕捉されたサンプルの修正、サンプルおよび温度の記憶の記録を行い、
−ユーザの足の運動を検出し、
−運動のタイプを検出し、
−速度および運動と身体エネルギを計算および記憶する。
【００１６】
このおよびさらに別の特徴は、ここに記載されている純粋に限定ではない例の形態で示されている以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明でさらによく説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１を参照すると、符合１はデータ検出の最初の相を示し、１ａは靴をユーザの足に装着したことに対応して手順を実際に開始する動作を示している。相１に続いて、マイクロ制御装置素子16の初期化に対応する相２が存在し、遠隔アクセス装置が接続されるか否かを示す相３がそれに後続する。
【００１８】
前記接続がアクチブである場合、相１ｂが続き、それは計算されたパラメータをダウンロードまたは新しいプログラムのダウンロードのいずれかに関する。相１ｂから、手順は前の相１へ戻る。遠隔アクセス装置が接続されていない場合には、手順は相３と相４へ移動し、ここでは較正素子がアクチブであるか否かをチェックし、結果が正ならば、較正手順に関する相５が後続し、その後手順は前記相４へ戻り、一方負の結果の場合には、手順は捕捉されたデータの修正と前記データの記憶と、最後に身体温度に関するデータの記憶のために加速度センサ素子の運動を検出するための手順に関する次の相６へ入る。
【００１９】
前述の相６は２つの次の相、即ち相６へ戻る待機相６ａと運動がない場合に対応する状態７が生じる場合の相６ｂを発生することができる。状態８が生じるとき、即ち運動が存在するとき、前記運動の様式（typology）の検出に関する相９が後続する。これに関して、本発明で問題とされる方法は４つの異なる動作様式を考慮し、より正確に説明すると、遅い走行の様式９ａ、速い走行の様式９ｂ、擾乱されたとして規定され、つまりこの言葉ではマイクロ制御装置16のアルゴリズムにより正確に示されない全ての動作、例えば半ステップまたはボールの蹴りを指す様式９ｃと、ジャンプである様式９ｄを考慮する。
【００２０】
全ての４つの前記動作様式は３種類の活動、即ち上り坂を歩行する活動１０ａ、下り坂を歩行する活動１０ｂ、水平の土地を歩行する活動１０ｃに分けられることができる。各前記３つの活動から、手順は最後の相11へ進み、それはユーザにより行われた運動の速度および移動の計算および記憶と、消費されるエネルギの計算および記憶の両者に固有である。
【００２１】
先の説明で強調したように、低いｇ番号を有する加速度センサ素子を使用することが必要であるので、例えば人が走るときのように足が非常に加速する場合、前記センサが飽和状態になる危険性がある。前記飽和の危険性はまた他方で、人が歩くときに足が回転する傾向があることによる結果として低い速度の動作の場合にも存在する。前記飽和の問題は以下説明され、図２および３により示されるようにして克服される。
【００２２】
±１．５ｇで飽和する加速度センサ素子15が靴12の下部に固定され、それによって回転なく前記靴が水平に前方に動き、その後速度を落とし停止するとき、図２のｔの関数として線図ｇのグラフにより示されているコースを生成する。前述したように前記加速度センサ素子が位置され方向が定められている場合、および靴が加速せずに単に回転する場合、図３に示されているコースが生じ、黒点により示されている位置は水平の加速度が増加し始める瞬間を表し、この瞬間以降に重力の加速度が加速度センサ15により与えられる信号を増加し始め、それによって飽和現象が生成されるのを防止する。
【００２３】
重力の加速度の影響は依然として前記加速度センサ素子により与えられる信号の歪を発生し、その結果、身体の運動の測定において良好な正確度をもつために、加速度センサを較正することが必要になるために、これは前述の手順の相５で行われる。前記較正相は丁度ユーザが靴12を装着するときの相１ａで開始し、それを行うには、地面に対して付勢素子18を加圧し、この第１の動作の実行された後、ユーザはセットされた距離を歩行し、このコース以後停止し、このようにしてマイクロ制御装置素子16は固定した時間期間に任意のタイプの動作を感知しないとき較正相５を終了する。前記較正相の終了前に、マイクロ制御装置素子はエネルギを計算するように指定されたアルゴリズムにより使用されるパラメータを更新し保存する。
【００２４】
再較正動作に関して、正確な測定を得るためにこれは良好な実施であり、換言すると、明白であるように、得られたデータが良好である程、靴に挿入される装置はより多く更新される状態で維持されることに注意すべきである。
【００２５】
図４の内容は人が２６メートル歩行する場合に、加速度センサ15によるデータの捕捉について秒で表される時間ｔの関数として重力加速ｇが図で示されているコースを描く。前記マイクロ制御装置は毎秒１４０サンプルを変換する。
【００２６】
相６は前記加速度センサが取付けられている靴を装着した足が地上に存在するときの加速度センサ素子15の運動を解析し、その運動は地上に関して足が完璧に整列していないことによる運動である。前記運動はゼロとは異なることが判明する場合、相６の期間中に、この記憶が行われ、その次のデータからこれが減算され、前記運動はステップずつ解析され、数十分の１秒程度の低速度の変化は運動が温度の変化によるものであることを意味し、変化のエンティティがより迅速であり、また不連続であるならば、これは前記運動が上りまたは下りの地面の傾斜によるものであることを意味し、前記検出は既に説明され図１に示されている９から１０ｃの相で行われる。温度による運動の変化と地面の傾斜による運動の変化の違いは２軸の加速度センサが利用可能である場合にはありふれていることに注意すべきである。
【００２７】
時間単位による加速度の変化の密度を解析する運動検出関数のコースは図４に示されているグラフが重ねられている方形のコースにより図５に示されている。
【００２８】
図６は動作検出関数がゼロではない時間インターバルにおいて図５からの加速度曲線を解析する速度および運動解析のコースを表示している。
【００２９】
本発明で問題としている手順の第１の利点は、日常生活とスポーツの練習の両者のコースにわたって人のエネルギ消費に関する情報を正確な形態で利用可能にするのに適している方法の開発である。
【００３０】
更に別の利点はユーザの胴体から離れて位置される解剖学的点の近くに置かれたセンサによって与えられる信号を使用する方法を有効にすることである。
【００３１】
日常生活および／またはスポーツの練習期間中の人間のエネルギ消費にリンクされたデータを捕捉および処理のための装置は、そこで支持し一体的に固定されている少なくとも１つの印刷回路と、少なくとも１つの加速度センサ素子と、電圧発生素子と、付勢素子と、少なくとも１つの温度センサ素子とからなるタイプの装置であり、本発明に関しては、前記装置が靴内に配置され、少なくとも１つのマイクロ制御素子と共に固定されることを特徴とする。
【００３２】
本発明の第１の目的は他の解剖学的ゾーンに対応して位置されるセンサによって与えられた信号よりも明らかに優れた信号を得るために靴内に位置されるセンサによって与えられる信号を使用する装置を実現することである。
【００３３】
更に別の目的は直接的な運動計算方法を許容する装置を実現することである。
【００３４】
本発明のさらに別の目的は、関係する人へ直接、およびインターネットによって、日常生活とスポーツの練習の両者のコースにわたってそのエネルギ消費に関する情報を正確な形態で利用可能にすることである。
【００３５】
日常生活および／またはスポーツの練習期間中の人間のエネルギ消費にリンクされるデータを捕捉、処理、伝送する装置を示している図７を参照すると、符合12は靴を示し、13は靴底14内に位置される印刷回路を示している。印刷回路13の表面上には、そこに固定されている加速度センサ素子15、マイクロ制御素子16、電圧発生17および温度センサ素子18が設けられている。
【００３６】
前記印刷回路の表面には付勢素子19が固定されており、これは示されている例では押しボタン素子である。印刷回路13と、そこに固定されている15から19までの全ての素子からなるアセンブリは装置20を構成している。
【００３７】
ユーザが靴12を装着し、前記靴を地面に対して加圧するとき、付勢素子19の加圧が生じ、その結果装置20が機能し始める。電圧発生素子17により電力を与えられる加速度センサ素子15と温度センサ素子18により発生されるデータは両者ともマイクロ制御素子16により変換され、処理される。
【００３８】
示されている解剖学的位置は加速度センサ素子の信号／雑音関係を改良し、足の運動の不連続特性のために熱および機械的なドリフトを減少させることができることに注意すべきである。
【００３９】
さらに、装置はインターフェース素子とも適合され、その利用はデータ伝送に関する無線周波数の構成の場合に認識され、このインターフェース素子は図を簡明にするために、前記図７に示されている参照符合18で共にグループ化されている。
【００４０】
第１の利点は、他の解剖学的ゾーンに対応して位置されるセンサによって与えられる信号よりも明らかに優れた信号を得るために、装置が両者とも足に一体化されて位置されている少なくとも１つの加速度センサと少なくとも１つの温度センサにより与えられる信号を使用して実現されることができることである。
【００４１】
別の利点は直接の運動計算方法を許容可能にする装置の実現によって得られる。
【００４２】
さらに別の利点は、関係する人へ直接的におよびインターネットによって、日常生活とスポーツの練習の両者のコースにわたってそのエネルギ消費に関する情報を正確な形態で利用可能にすることである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】手順の相の連続のブロック図。
【図２】靴底内に配置された加速度センサの場合について時間ｔの関数として重力ｇの加速度のコースを図解形態で示す図。
【図３】加速度センサがそれを超えると飽和する間隔＋／−１．５ｇを観察することが重要である場合の加速度センサにより出力された時間ｔの関数として重力ｇの加速度のコースを図解形態で示す図。
【図４】２６メートルの距離を歩行する人の場合の加速度センサからのデータ捕捉の傾向を時間ｔの関数として示した重力ｇの特性図。
【図５】単位時間当たりの加速度変化の密度と組み合わせた先の図の数値の内容を時間ｔの関数として示した重力ｇの特性図。
【図６】運動検出がゼロではない時間間隔期間における速度と運動の傾向を時間ｔの関数として示した図。
【図７】日常生活および／またはスポーツの練習期間中の人間のエネルギ消費にリンクされるデータをインターネットを介して含んでいる捕捉、処理、伝送の手順を付勢する装置を示す図。
【図８】靴に挿入された装置を示す図。
【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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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