[发明专利]用于获取、处理和传送人体能耗数据的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于获取、处理和传送与日常活动和/或运动锻炼过程中人体能耗相关的数据的方法及为此的设备。

背景技术

一开始应当注意的是，简单来讲，术语“新陈代谢”可被用来定义在每个有生命的有机体中进行的化学反应的总和，这些反应导致产生一定能量以热能或机械能形式向外到达所述有机体，向前述有机体提供进行包括身体活动在内的各种类型活动所必需的能量。但是，众所周知的是，通过消耗营养物质引入人体的能量不必与各种身体活动过程中消耗的能量数量一致，且在引入的能量超过消耗的能量的情况下，能量会在所述人体内积累，而这样造成的结果和窘迫尽人皆知。因此，显然，与人体能量消耗相关的信息是非常重要的，不管是在以数值形式产生的所述信息直接为有关人员利用的情况还是使用因特网将所述信息送给营养专家(在这种情况下，营养专家呈现为虚拟形象)的情况下。

迄今为止，已经在使与人体能耗相关的信息数值化和提供虚拟营养专家形象方面进行了很多的尝试。

从事实上能测量能耗的唯一设备由一套计量器构成和能传送感兴趣数据的唯一方法为以某些形式填写在网页的情况开始，之前由所谓“计步器”的发明给出了非常重要的一步。与加速度传感器结合的这种设备被设计成计算步数并成功地做到了这一点，且考虑到在人走动时他们的骨盆进行有节奏的升降运动，因此应用了钟摆的算法；和计步器安装在一起的加速度传感器用于“感受”所述运动并随后计算完成的步数；因此，这是一种间接估算方法。“计步器”的主要缺点在于难以从完成的步数回算出有效行进的距离，因为所述距离很大程度上取决于走路“风格”；由于完成某一过程的人可以例如跳跃、跑动或旋转地完成该过程，因此易于理解这种方法是多么地容易被误导。

从上面的解释可以明显看出“计步器”的缺点，也可被看作是难以根据步数回算出所消耗的能量。

实际上，加速度传感器(其可以在一个、二个或三个轴上)的实现是重要的，因为它允许实现基于加速度、速度的测量结果与运动之间的数学联系的惯性导航系统；因此很自然地在利用加速度传感器来检测人体运动方面进行了各种尝试。

不过应当注意，所述传感器的应用总还有一定的缺陷，其中最重要的缺陷是检测数据的低精确度。

为了理解这种缺陷，下面给出了一个从由Harvey Weinberg撰写的、在“模拟装置(Analogue Device 2002)”杂志上发表的文章“ADXL202在计步器和个人导航应用中的使用(Using the ADXL202 in Pedometer and Personal NavigationApplications)”中推论出的一个简单例子。

通过使用公式：

(其中位置(0)指起始位置)

如果人们希望测量以5Km/h的速度运动5分钟的人员的运动。运动速度约等于1.39m/sec，运动距离约等于416m；通过使用所述公式，此人的平均加速度为：

其对应于平均加速度值约等于0.944mg。

因此容易看出，首先，该数值如此之低以致于它甚至存在不能被检测到的风险，除非使用特别敏感的加速度传感器，即那些被称为“低-g”的传感器。

其次，应注意到，由于所述加速度传感器的温度系数通常等于2mg/℃，那么温度仅变化1℃就会造成可用的信号甚至不到信号的一半。此外，应注意：在不是特别精确地知道加速度传感器的取向的情况下，得到的误差特别大，所述事实为迄今为止所实现的设备的另一个严重的缺陷。至于速度传感器的取向，应注意：所述传感器的输出类型通常为其电压正比于加速度、或其具有固定频率数字信号和正比于加速度的操作周期。

当加速度发生在所指示的方向上时，得到的结果为正数，而如果加速度发生在与指示方向相反的方向上，就得到负数。

当然，为了补偿检测精度的不足至少采取了两种途径：第一种方案是在短暂时间间隔之后将加速度传感器操作清零，连同依靠外部设备给出的信号精确了解所述传感器取向，其中外部设备例如为周期性提供新“位置(0)”值的GPS。

第二个方案是利用设计成计算正在作运动的人体骨盆竖向运动的加速器传感器。

还应注意到：迄今为止所提出的用于获取与人体能耗有关的数据的方法具有采用间接方法计算运动的现有方法的缺陷，因为所计算的实际上是某一时期内的步数。

发明内容

本发明的第一个目标为开发一种方法，其适于能够将与正常日常活动过程和运动锻炼过程中的能耗有关的信息精确地提供给有关人员和提供在因特网上。

另一个目标在于提供一种利用由位于解剖点附近的传感器给出的信号的方法，其中解剖点远离用户躯干部分。