CN101646389A - 活动强度测量装置 - Google Patents

Abstract

一种活动强度测量装置包括加速度传感器、用于对如此检测到的加速度的离散值进行采样的装置、用于从多个加速度离散值运算代表值的装置以及用于基于如此运算的代表值运算活动强度的装置。在与人的一个动作所需时间相对应的每个单位时间计算代表值。因此，人的一个动作整个地在代表值上反映，并从而可以计算准确的活动强度。

Description

活动强度测量装置

技术领域

本发明涉及配置成确定人的活动强度的活动强度测量装置。

背景技术

日本专利申请公布第2004-121562号公开了一种传统的活动强度测量装置。传统的活动强度测量装置适合于由用户使用。活动强度测量装置包括加速度传感器，以便检测根据用户的运动生成的加速度。加速度传感器配置成每四秒输出加速度，从而活动强度测量装置依据加速度来计算活动强度。

然而，要考虑的是，人在日常行为中的一系列运动基本上估计为5秒至15秒。人在日常行为中的一系列运动例如是从座位起身、随后走去拿书并最后坐在座位上的运动。相比之下，活动强度测量装置一般配置成依据以4秒的间隔检测的加速度来确定活动强度。因此，活动强度测量装置不能准确地检查活动强度。

发明内容

实现本发明以解决上述问题。本发明的目的是提供一种配置成准确地确定活动强度的活动强度测量装置。

本发明的活动强度测量装置包括加速度传感器、采样装置、代表值计算装置、存储器、活动强度确定装置和显示器。加速度传感器适合于由用户保持。加速度传感器配置成检测加速度。采样装置配置成以预定的采样频率采样加速度的离散值。代表值计算装置配置成基于通过采样装置在规定周期之内采样的加速度的离散值来计算代表值。存储器配置成存储代表值和耗氧量之间的关系的数据。活动强度确定装置配置成依据代表值和相应一个的耗氧量来确定活动强度。代表值计算装置配置成以用于用户具体活动的单位周期的间隔来计算代表值。

在这种情况下，代表值计算装置以与用户的具体活动的所需时间相对应的单位周期的间隔计算代表值。因此，通过所有的用户具体活动来反映代表值。所以，本发明的活动强度测量装置配置成计算准确的活动强度。

优选地，采样频率被确定为日常人类行为所花费的活动周期中的最短活动周期。

具有这种配置的活动强度测量装置配置成计算准确的活动强度。另外，可以减少加速度数据量和处理量。

优选地，采样频率为7Hz或更高。

具有这种配置的活动强度测量装置也配置成计算准确的活动强度。另外，可以减少加速度数据量和处理量。

优选地，活动强度测量装置进一步包括计步器。计步器配置成基于由加速度传感器检测到的加速度来对用户的脚步进行计数。采样频率为10Hz或更高。

具有这种配置的活动强度测量装置配置成除了准确确定活动强度之外还准确计数用户的脚步。

优选地，用于用户的具体活动的单位周期为5秒至15秒。进一步，更加优选地，用于用户的具体活动的单位周期为8秒至12秒。

使用这种配置，活动强度测量装置配置成稳妥地检测活动强度而不管个人和环境当中的差异。

优选地，采样装置配置成采样加速度的离散值。离散值的数目是二的n次幂。

在这种情况下，代表值计算装置配置成通过来自加速度的多个离散值的位移的除法和乘法来计算代表值的二进制数值。因此，这种配置使得活动强度测量装置可以容易地计算活动强度。另外，这种配置使得可以减少代表值计算装置的电需要量。

优选地，多个加速度的离散值的数目为128、256和512中的任何一个。

这种配置使得活动强度测量装置可以计算准确的活动强度。另外，这种配置使得可以减少代表值计算装置的电需要量。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的活动强度测量装置的前视图。

图2是本发明的第一实施例的活动强度测量装置的侧视图。

图3是本发明的第一实施例的框图。

图4是用于计算本发明的第三实施例的活动强度测量装置的代表值的曲线图。

图5是用于计算本发明的第三实施例的活动强度测量装置的代表值的曲线图。

图6是用于计算本发明的第五实施例的活动强度测量装置的代表值的曲线图。

图7是用于计算本发明的第七实施例的活动强度测量装置的代表值的曲线图。

具体实施方式

(第一实施例)

基于图1至图3说明本实施例的活动强度测量装置。本发明的活动强度测量装置100包括壳体90、设备传感器15、加速度传感器10、采样电路20、代表值计算电路30、非易失性存储器50、活动强度确定电路34、计步器60、操作装置40、易失性存储器55、操作处理电路38、显示器70和电源80。壳体90在其背面设置有用于由用户配备的支持器。设备传感器15配置成检测用户是否配备了活动强度测量装置。加速度传感器10配置成检测根据用户的活动生成的加速度。采样电路20配置成对加速度传感器检测到的加速度进行采样。代表值计算电路30配置成从采样电路采样的加速度中计算代表值。非易失性存储器50配置成存储代表值和耗氧量之间的关系。活动强度确定电路34配置成基于代表值和与代表值中之一相对应的耗氧量来确定活动强度。计步器60配置成对用户的脚步进行计数。操作装置40被提供用于输入诸如用户的信息之类的信息。易失性存储器55配置成存储用户的信息并存储计算的用户的活动强度。操作处理电路38被提供用于选择输入的信息。显示器70配置成显示用户的信息和用户的活动强度。电源80比如是电池。

这个活动强度测量装置100具有：用户ID注册模式，用于注册用户的ID；用户ID选择模式，用于选择注册的用户ID；以及测量模式，用于显示计算的用户的活动强度。

操作装置40由用于输入操作的按钮构成。操作装置40包括登录按钮42、选择按钮44、启动按钮46和停止按钮48。登录按钮42被提供用于在用户ID注册模式下输入用户ID和用户体重。选择按钮44被提供用于在用户ID选择模式下选择用户ID。启动按钮46被提供用于在测量模式下测量活动强度。停止按钮48被提供用于在测量模式下结束活动强度的测量。

用户ID注册模式被提供用于注册诸如用户体重和用户ID之类的信息。操作处理电路38将诸如注册的用户ID之类的信息存储在易失性存储器55中。

用户ID选择模式被提供用于选择注册的用户ID中的一个用户ID，所述注册的用户ID是在活动强度测量装置处在用户ID注册模式下的情况下被注册的。在用户ID选择模式下，当根据操作装置40的操作选择注册的用户ID中的一个用户ID时，从易失性存储器55输出所选的用户ID。

易失性存储器55比如是SRAM。易失性存储器55配置成将从活动强度确定电路34发送的活动强度与用户ID相关联，并且存储与用户ID相关联的活动强度。易失性存储器55具有电源端和接地端。电容器57置于电源端和接地端之间。电连接到电源端的电容器57的一端与二极管59的阴极连接。电源具有电连接到二极管59阳极的正端。亦即，当电源80正常供应电力时，电源端和接地端之间的电容器57被充电。当来自电源的电力供应停止时，电容器向易失性存储器55供应电力。用这种方式，电容器防止了在活动强度测量装置100的使用期间，当电源80由于振动所造成的移位而瞬间停止时，易失性存储器55丢失存储的信息。另外，因为二极管59布置在电源80和易失性存储器55之间，所以存储在电容器中的电力被供应到易失性存储器。

显示器70比如是液晶显示器。显示器70根据选择的用户ID注册模式、用户ID选择模式和测量模式中之一来显示信息和改变显示的信息。在注册模式下，显示器示出用户正在输入的用户ID信息。在用户ID选择模式下，显示器示出注册的用户ID和当前选择的用户ID。在测量模式下，显示器示出由活动强度确定电路34确定的活动强度和能耗。

计步器60配置成预先存储阈值加速度，并且配置成将阈值加速度与采样电路20所采样的加速度相比较。计步器60配置成当采样的加速度的值超过阈值加速度并且计步器检测到加速度的峰值时向用户脚步总和加一。显示器70示出用户脚步的总和。注意，加速度的峰值由加速度的倾斜度从正值变为负值的点限定。另一方面，当采样的加速度的值处在阈值加速度之下时，计步器60并不添加用户的脚步。这种配置使得可以防止由除了用户行走之外的身体运动和噪声等造成的用户脚步的误计数。

如图2所示，设备传感器15是开关97，其布置在壳体90的背面并且朝向壳体90的背侧突出。当用户没有配备活动强度测量装置100时，开关97没有被按下。另一方面，当用户配备了活动强度测量装置100时，开关被按下。因此，开关97控制了加速度传感器10的操作。

压阻型加速度传感器和静电型加速度传感器能够用作加速度传感器10。加速度传感器10配置成沿着彼此垂直的三个轴(x轴、y轴和z轴)检测加速度。采样电路20配置成以预定的采样频率采样加速度的离散值并输出该离散值。

采样电路20能够通过使用高采样频率输出准确的加速度和振幅波形。然而，随着采样频率变得更大，加速度的离散值的数目增加。因此，采样电路20需要时间来处理数据。结果，采样电路需要大量的电力。因此，优选使用低采样频率，使得活动强度测量装置计算准确的活动强度。日常人类行为所花费的活动周期中的最短周期的平均值为七分之一秒(其对应于7Hz)。因此，优选使用等于或大于7Hz的采样频率。另外，更加优选地，使用等于或大于10Hz的采样频率以便准确地计数用户的脚步。进而，考虑到采样定理，优选使用等于或大于14Hz的采样频率。在这个实施例中，使用20Hz作为采样频率。

代表值计算电路30配置成计算代表值V_R。基于每个轴的加速度的标准偏差之和计算代表值V_R。

X方向上的加速度被定义为X_i。Y方向上的加速度被定义为Y_i。Z方向上的加速度被定义为Z_i。被写为X、Y和Z右下标的数值i指示与每个加速度的采样数目相对应的整数。X方向上的加速度x_i的标准偏差Sx被示出为以下方程(1)。Y方向上的加速度y_i的标准偏差Sy被示出为以下方程(2)。Z方向上的加速度z_i的标准偏差Sz被示出为以下方程(3)。在这个实施例中，代表值V_R被获得作为Sx、Sy和Sz之和。注意，通过使用无偏方差估计来计算诸如Sx、Sy和Sz之类的标准偏差。另外，参考字母k被定义为指示采样数目的整数。参考字母n被定义为指示预定周期之内加速度x_i、y_i和z_i的采样数目的整数。

(方程1)

$\mathrm{Sx}=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\frac{1}{n}\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i)}^2}...\left(1\right)$

$\mathrm{Sy}=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}{(y_i-\frac{1}{n}\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i)}^2}...\left(2\right)$

$\mathrm{Sx}=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\frac{1}{n}\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i)}^2}...\left(3\right)$

代表值计算电路30配置成以用于用户具体活动的单位周期T的间隔计算代表值V_R。用户的具体活动被定义为一系列运动。一系列运动的例子是用户从座位起身、随后去拿书并接着坐在座位上。考虑到个人和环境当中的差异，优选地将单位周期T确定为5秒至15秒。更优选地将单位周期T确定为8秒至12秒。最优选地将单位周期T确定为10秒。

通过模块化布置预定时间标准方法(MODAPTS方法)获得单位周期T。例如，用于从座位起身以便去拿书并随后坐在座位上的一系列运动被分成以下三个类别。第一类(a)被定义为用户从座位起身的运动。第二类(b)被定义为用户走五步的运动。第三类(c)被定义为用户坐在座位上的运动。基于用户具体活动的必要时间之和来估计用户具体活动的单位周期。日常人类行为所花费的活动周期中的最短周期的平均值为七分之一秒。因此，七分之一秒被定义为单位周期。然后，估计与每个用户具体活动的必要时间相对应的单位周期的数目。例如，类别(a)中的用户具体活动的必要时间被确定为30个单位。类别(b)中的用户具体活动的必要时间被确定为25个单位。类别(c)中的用户具体活动的必要时间被确定为30个单位。类别(a)、(b)和(c)的单位之和等于85个单位。因此，在这种情况下，用户具体活动的必要时间对应于12秒。然后，基于用户具体活动的单位周期的各种平均值来确定最合适的单位周期T。注意MODAPTS方法是众所周知的。因此省略了MODAPTS方法的说明。

亦即，本实施例中的代表值计算电路30配置成计算单位周期之内加速度xi、yi和zi的标准偏差之和作为代表值V_R。

EEPROM、RAM和硬盘用作非易失性存储器50。非易失性存储器50存储代表值V_R和耗氧量(ml/kg/min)之间关系的记录。这个记录是数据表，其限定了代表值V_R和耗氧量Vop之间的关系。或者，这个记录是通过最小二乘法获得的公式。注意，记录是从耗氧量Vop和代表值V_R之间的关系获得的。在改变锻炼强度时通过呼气测量装置来测量耗氧量Vop。代表值V_R对应于呼气测量装置测量的耗氧量Vop。

活动强度确定电路34配置成基于在非易失性存储器50中以数据方式存储的记录和代表值计算电路30获得的代表值V_R输出活动强度。在这个实施例中，活动强度用代谢当量(MET)指示。在美国运动医学大学中使用MET。MET指示与n倍大于静止时的能耗量的值相对应的值。从代表值计算电路30计算的代表值和非易失性存储器50中存储的数据获得耗氧值V_OD。通过将获得的耗氧值V_OD除以3.5获得活动强度。活动强度确定电路34配置成确定消耗的能量。通过以下公式表示消耗的能量E(千卡)、活动强度P(MET)、运动时间D(小时)和用户体重W(重量)的关系。E＝1.05×P×D×W。注意，通过上述公式计算的消耗的能量包括基础代谢。因此，通过使用P-1而不是P来确定仅通过锻炼消耗的耗能。

本实施例的活动强度测量装置100以对应于用户具体活动的单位周期T的间隔计算加速度的代表值。因此，代表值V_R不是反映用户具体活动的一部分，而是反映用户具体活动的全部。因此，活动强度测量装置100配置成计算准确的活动强度。

进而，基于日常人类行为所花费的活动周期中的最短活动周期来确定采样电路20中的采样频率。因此，加速度的数据量和活动强度的处理量下降到计算准确的活动强度的水平。所以，可以减少存储加速度数据所需的存储量。所以，可以以低成本制造活动强度测量装置100。进而，还可以缩短用于计算活动强度的处理时间量。

可以使用配置成沿着两个方向检测加速度的加速度传感器而不是上述加速度传感器。

另外，优选地使用存储代表值V_R和活动强度之间关系的数据的非易失性存储器。这个特征能够适用于如下所述的实施例中。

顺便提及，通过采样频率和单位周期的乘积确定加速度的离散值的数目。然而，通过以位移的方式执行乘法和除法的微型计算机来计算加速度的代表值。因此，微型计算机需要易于执行算术处理。考虑到微型计算机易于执行算术处理，优选地，加速度的离散值的数目为二的n次幂(2^m，m等于整数值)。

人的活动周期中的最短活动周期的平均值为七分之一秒。因此，优选地在一秒钟内采样的加速度的离散值的数目为七或更多。另外，考虑到采样定理，在一秒钟内采样的加速度的离散值的数目为十四或更多。进一步，因为单位周期是五至十五秒，所以优选地在单位周期内采样加速度的离散值为七十或更多。另一方面，在微型计算机处理大量离散值的情况下，微型计算机需要许多时间用于算术处理。另外，微型计算机在上述情况下需要许多电力。因此，优选地，采样的离散值的数目为一千或更少。

如上面提到的那样，考虑到易于算术处理、高度准确地计数用户的脚步和电力消耗，优选地，离散值的数目为128、256和512中的任何一个。表1示出了采样频率和与采样频率中之一相对应的单位周期T的组合。(表1)

数目	一定时间	采样频率(Hz)
			128	6	21.33
128	8	16.00
			128	9	14.22
256	6	42.67
			256	8	32.00
256	9	28.44
			256	10	25.60
256	12	21.33
			256	15	17.07
512	15	34.13

因此，优选地使用配置成以14Hz至42.67Hz采样离散值的采样电路20。另一方面，考虑到算术处理，优选地使用配置成如表1所示采样离散值的采样电路20。特别地，使用21.33Hz的采样频率f、256(二的8次幂)的离散值和12秒的单位周期T的采样电路20实现了易于算术处理、准确计数用户的脚步和电力的消耗的良好平衡。

(第二实施例)

本实施例中的活动强度测量装置100具有与第一实施例中的代表值计算电路30不同的代表值计算电路30。然而，第二实施例中的其它配置与第一实施例中的配置相同。因此，本实施例中与第一实施例相同的配置用第一实施例中的同一标号指示。另外，第二实施例中与第一实施例相同的配置的说明被省略。

本实施例中的代表值计算电路30配置成计算代表值V_R。通过单位周期T之内的x轴、y轴和z轴的加速度x_i、y_i和z_i的合成值的标准偏差来限定代表值V_R。x轴、y轴和z轴的加速度x_i、y_i和z_i的合成值被定义为通过以下公式获得的范数A_i。A_i＝(x_i ²+y_i ²+z_i ²)^1/2。标准偏差S通过以下方程(4)来表示。

(方程2)

$S=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}{(A_i-\frac{1}{n}\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i)}^2}...\left(4\right)$

根据代表值计算电路30的变化，非易失性存储器50存储代表值V_R和耗氧量之间关系的数据。

第二实施例中的活动强度测量装置100也实现了在第一实施例中说明的同一效果。进而，为了简化算术处理，也能够采用A_i ²来代替A_i。

(第三实施例)

活动强度测量装置100包括代表值计算电路30，其不同于第一实施例中的代表值计算电路30。然而，第三实施例中除了代表值计算电路30之外的配置与第一实施例中的活动强度测量装置的配置相同。因此，第三实施例中与第一实施例相同的配置用相同的标号指示。另外，第三实施例中与第一实施例相同的配置的说明被省略。

第三实施例中的代表值计算电路30配置成计算x轴的加速度x_i和预定标准值之间的差、y轴的加速度y_i和预定标准值之间的差以及z轴的加速度z_i和预定标准值之间的差，并且随后计算这些差的绝对值之和。这些差的绝对值之和被定义为代表值V_R。标准值分别由x轴的加速度x_i、y轴的加速度y_i和z轴的加速度z_i的平均值使用。

亦即，第三实施例中的代表值计算电路30配置成计算代表值V_R作为以下之和：单位周期T之内x轴的加速度x_i和x轴的加速度x_i的平均值之间的差的绝对值的积分值；单位周期T之内y轴的加速度y_i和y轴的加速度y_i的平均值之间的差的绝对值的积分值；以及单位周期T之内z轴的加速度z_i和z轴的加速度z_i的平均值之间的差的绝对值的积分值。

单位周期T之内x轴的加速度x_i的平均值被定义为x_av。加速度x_i和平均值x_av之间的差的绝对值的积分值被定义为Fx。根据定义，Fx通过以下方程(5)来表示。

(方程3)

$\mathrm{Fx}=\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}|x_i-x_{\mathrm{av}}|...\left(5\right)$

图4示出了使用平均值x_av作为基准的加速度x_i的全波整流波形。如图4所示，Fx是全波整流波形的积分值。亦即，Fx被确定为图4中所示的阴影面积Q₁至Q₆之和。阴影面积Q₁的尺度被确定为单位周期T₁之内加速度x_i和平均值x_av之间的差的绝对值的积分值。类似地，阴影面积Q₂至Q₆的尺度分别被确定为周期T₂至T₆之内加速度x_i和平均值x_av之间的差的绝对值的积分值。另外，周期T₁被确定为平均值x_av和加速度x_i交叉的第一点与平均值x_av和加速度x_i交叉的紧接于第一点的第二点之间的周期。周期T₂至T₆分别被确定为平均值x_av和加速度x_i交叉的第一点与平均值x_av和加速度x_i交叉的紧接于第一点的第二点之间的周期。因此，满足以下公式：T₁+T₂+T₃+T₄+T₅+T₆＝T。

类似地，单位周期T之内y轴中的加速度y_i的平均值被确定为y_av。因此，通过对加速度y_i和平均值y_av之间的差的绝对值进行积分而计算的Fy被表示为以下方程(6)。类似地，单位周期T之内z轴中的加速度z_i的平均值被确定为z_av。因此，通过对加速度z_i和平均值z_av之间的差的绝对值进行积分而计算的Fz被表示为以下方程(7)。

(方程4)

$\mathrm{Fy}=\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}|y_i-y_{\mathrm{av}}|...\left(6\right)$

$\mathrm{Fz}=\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}|z_i-z_{\mathrm{av}}|...\left(7\right)$

这个实施例中的代表值V_R是以下之和：(a)单位周期T之内x轴中的加速度x_i和平均值x_av之间的差的绝对值的总和；(b)单位周期T之内y轴中的加速度y_i和平均值y_av之间的差的绝对值的总和；以及(c)单位周期T之内z轴中的加速度z_i和平均值z_av之间的差的绝对值的总和。因此，代表值V_R被表示为以下公式：V_R＝Fx+Fy+Fz。

非易失性存储器50配置成根据代表值计算电路30的变化存储本实施例中的代表值V_R和耗氧量V_OD之间的数据。

如上面提到的那样，本实施例中的活动强度测量装置100实现了与第一实施例中的活动强度测量装置100相同的效果。

顺便提及，当对绝对值进行积分时，可以将通过等于绝对值的最大值H₁的周期T₁倍除以二的值获得的值看作上面提到的积分值。亦即，可以将周期T₁之内的积分值看作三角形R₁的面积。在这种情况下，使用周期T₁作为底边。使用绝对值的最大值H₁作为高。类似地，可以将Q₂至Q₆的面积看作三角形R₂至R₆的面积。

在这种情况下，与通过使用上述方程(5)计算的Fx的情况相比可以减少处理量。因此，具有这种配置的代表值计算电路配置成以短时间计算代表值。这种配置同样适用于Fy和Fz。

(第四实施例)

本实施例中的活动强度测量装置100具有代表值计算电路30，其不同于第一实施例的代表值计算电路30。然而，除了代表值计算电路30之外的部件分别与第一实施例中的活动强度测量装置100的部件相同。因此，与第一实施例的部件相同的部件用同一标号指示。与第一实施例的部件相同的部件的说明被省略。

本实施例中的代表值计算电路30配置成将代表值V_R计算为范数A_i和预定参考值之间的差的绝对值之和。范数A_i是单位周期T之内x轴、y轴和z轴分别的加速度x_i、y_i和z_i的合成值。这个实施例中的预定标准值通过单位周期T之内范数A_i的平均值来限定。

单位周期T之内范数A_i的平均值被定义为A_av。范数A_i和平均值A_av之间的差的绝对值之和被指示为FA，其通过以下方程(8)来表示。亦即，和FA等于波形的积分值，所述波形是通过使用平均值A_av作为参考值来整流的全波。

(方程5)

$\mathrm{FA}=\underset{i=k}{\overset{k+n-1}{\mathrm{\Σ}}}|A_i-A_{\mathrm{av}}|...\left(8\right)$

注意，非易失性存储器50配置成根据代表值计算电路30的变化存储本实施例中的代表值V_R和耗氧量之间关系的数据。

本实施例中的活动强度测量装置100实现了与第一实施例中的活动强度测量装置100相同的效果。另外，还可以使用周期之内的积分值。亦即，可以通过等于周期T之内绝对值的最大值的周期T倍除以二的值来确定积分值。周期T通过平均值x_av和范数A_i交叉的第一点与平均值x_av和范数A_i交叉的紧接于第一点的第二点之间的周期来限定。

(第五实施例)

本实施例中的活动强度测量装置具有代表值计算电路30，其不同于代表值计算电路1。然而，除了代表值计算电路30之外的部件与第一实施例中的部件相同。因此，在这个实施例中，除了代表值计算电路30之外的部件用与第一实施例的标号相同的标号指示。所以，除了代表值计算电路30之外的部件的说明被省略。

代表值计算电路30配置成将代表值V_R计算为单位周期T之内加速度x_i、y_i和z_i中的每一个的波峰峰值总和之和。亦即，代表值V_R通过以下之和来确定：(a)单位周期T之内x轴的加速度x_i的波峰峰值的总和；(b)单位周期T之内y轴的加速度y_i的波峰峰值的总和；以及(c)单位周期T之内z轴的加速度z_i的波峰峰值的总和。

代表值计算电路30配置成计算波峰的峰值如下。在x₁至x₂₇被获得作为图6所示的单位周期T之内x轴中的加速度x_i的情况下，代表值计算电路30提取波峰的峰值部分。波峰的峰值部分中的每一个是x_i和x_av之间的差从负变为正的点(d)与x_i和x_av之间的差从正变为负的紧接于点(d)的点(e)之间的项之内的x_i和x_av之差的项。在图6中，包括加速度x₁₀至x₁₄的部分T_P1、包括加速度x₁₉至x₂₃的部分T_P2和包括加速度x₁₉至x₂₃的部分T_P3被提取作为波峰的峰值部分。代表值计算电路30从上述提取的部分包括的加速度中提取最大加速度。代表值计算电路30将最大加速度确定为波峰的峰值部分之内波峰的峰值。在图6中，加速度x₄被提取作为被定义为间隔T_P1的波峰的峰值部分之内波峰的峰值。加速度x₁₂被提取作为被定义为间隔T_P2的波峰的峰值部分之内波峰的峰值。加速度x₂₁被提取作为被定义为间隔T_P3的波峰的峰值部分之内波峰的峰值。

亦即，这个实施例中的波峰的峰值被定义为加速度高于加速度平均值的峰值部分中的加速度的最大值。

xP_j被定义为单位周期T之内x轴中的加速度x_i的波峰的峰值。Gx被定义为xP_j之和。在此基础上，Gx被表示为以下方程(9)。注意，mx是指示单位周期T之内提取的波峰峰值数目的整数。j是整数。

(方程6)

$\mathrm{Gx}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{mx}}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{Pj}}...\left(9\right)$

因此，在图6的例子中，Gx被定义如下：Gx＝x₄+x₁₂+x₂₁。

类似地，yP_j被定义为单位周期T之内y轴中的加速度y_i的波峰的峰值。Gy被定义为xP_j之和。在此基础上，Gy被表示为以下方程(10)。zP_j被定义为单位周期T之内z轴中的加速度z_i的波峰的峰值。Gz被定义为zP_j之和。在此基础上，Gz被表示为以下方程(11)。注意，my和mz分别是指示单位周期T之内提取的波峰峰值数目的整数。

(方程7)

$\mathrm{Gy}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{my}}{\mathrm{\Σ}}}{y}_{\mathrm{Pj}}...\left(10\right)$

$\mathrm{Gz}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{mz}}{\mathrm{\Σ}}}{z}_{\mathrm{Pj}}...\left(11\right)$

这个实施例中的代表值V_R被确定为Gx、Gy和Gz之和。Gx是单位周期T之内x轴中的加速度x_i的波峰峰值之和。Gy是单位周期T之内y轴中的加速度y_i的波峰峰值之和。Gz是单位周期T之内z轴中的加速度z_i的波峰峰值之和。因此，代表值V_R被表示如下：V_R＝Gx+Gy+Gz。

注意，非易失性存储器50根据代表值计算电路30的变化存储本实施例中的代表值V_R和耗氧量V_OD之间的数据。

如上面提到的那样，本实施例中的活动强度测量装置100也实现了与第一实施例中的活动强度测量装置100相同的效果。另外，可以减少处理量，其小于通过从加速度的离散值计算代表值V_R的处理量。因此，代表值计算电路30能够在短时间量内处理数据。

顺便提及，还可以使用配置成计算以下代表值V_R的代表值计算电路30，所述代表值V_R等于以下之和：单位周期T之内x轴中的加速度x_i的波峰峰值的平均值；单位周期T之内y轴中的加速度y_i的波峰峰值的平均值；以及单位周期T之内z轴中的加速度z_i的波峰峰值的平均值。

这里，单位周期T之内x轴中的加速度x_i的波峰峰值的平均值被定义为Hx。因此，Hx被表示为以下公式：Hx＝Gx/mx。所以在图6的例子中，Hx等于Gx/3。类似地，单位周期T之内y轴中的加速度y_i的波峰峰值的平均值被定义为Hy。因此，Hy被表示为Gy/my。单位周期T之内z轴中的加速度z_i的波峰峰值的平均值被定义为Hz。因此，Hz被表示为Gz/mz。

在这种情况下，代表值V_R被获得为以下公式：V_R＝Hx+Hy+Hz。非易失性存储器50存储指示代表值V_R和耗氧量V_OD之间关系的数据。

在使用上述代表值V_R的情况下可以获得相同的效果。

在这个实施例中，使用了波峰的峰值。然而，也能够使用波谷的峰值来代替波峰的峰值。在这种情况下，波谷的峰值被确定为每个部分之内平均值以下的加速度的最小值。

(第六实施例)

本实施例中的活动强度测量装置100包括代表值计算电路30，其不同于第一实施例的代表值计算电路30。然而，除了代表值计算电路30之外的部件与第一实施例中的部件相同。因此，相同的部件用第一实施例中的同一标号指示。所以，与第一实施例的部件相同的部件的说明被省略。

代表值计算电路30配置成将代表值V_R计算为单位周期之内加速度x_i、y_i和z_i的合成值的波峰峰值之和。

被定义为每个轴中每个加速度的合成值的范数A_i通过在第一实施例中提到的以下公式获得：A_i＝(x_i ²+y_i ²+z_i ²)。通过在第五实施例中提到的方法获得波峰的峰值。

单位周期T之内范数A_i的波峰峰值被定义为AP_j。因此，AP_j之和的代表值V_R通过以下方程(12)来表示。注意，ma是指示单位周期T之内提取的波峰峰值数目的整数。j指示整数。

(方程8)

$V_R=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{ma}}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{Pj}}...\left(12\right)$

根据代表值计算电路30的变化，非易失性存储器50在这个实施例中存储本发明中的代表值V_R和对应于代表值V_R的耗氧量V_OD之间的关系的数据。

这个实施例中的活动强度测量装置100实现了与第一实施例中相同的效果。进而，这种配置使得代表值计算电路30可以需要比以前更短的用于计算代表值V_R的时间。

另外，还可以使用这样的代表值计算电路30，其配置成将代表值V_R计算为单位周期T之内加速度x_i、y_i和z_i的合成值的波峰或波谷的峰值的平均值。在这种情况下，代表值V_R被表示为以下方程(13)。注意，非易失性存储器50在这个实施例中存储从方程(13)获得的代表值V_R和耗氧量V_OD之间的关系的数据。

(方程9)

$V_R=\frac{1}{\mathrm{ma}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{ma}}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{Pj}}...\left(13\right)$

也可以通过使用如上所述的代表值V_R获得相同的效果。同时，可以使用A_i来代替A_i ²以简化算术处理。

另外，在这个实施例中使用了波峰的峰值。然而，可以使用波谷的峰值来代替波峰的峰值。波谷的峰值被定义为单位周期T之内的加速度处在加速度平均值之下的部分中的每一个的加速度的最小值。

(第七实施例)

活动强度测量装置100包括代表值计算电路30，其不同于第一实施例中的代表值计算电路30。然而，除了代表值计算电路30之外的部件与第一实施例中的部件相同。因此，与第一实施例相同的部件用第一实施例的同一标号指示。另外，与第一实施例相同的部件的说明被省略。

代表值计算电路30配置成将代表值计算为lx、ly和lz之和。lx被定义为单位周期T之内彼此相邻并且具有相反相位的x轴中的加速度x_i的峰值之间的差之和。ly被定义为单位周期T之内彼此相邻并且具有相反相位的y轴中的加速度y_i的峰值之间的差之和。lz被定义为单位周期T之内彼此相邻并且具有相反相位的z轴中的加速度z_i的峰值之间的差之和。因此，代表值V_R被确定为每个差之和。

在通过代表值计算电路30计算彼此相邻并且具有相反相位的峰值之间的差的情况下，代表值计算电路30计算波峰和波谷的峰值。例如，在x₁至x₂₄被获得作为单位周期T之内x轴中的加速度x_i的情况下，代表值计算电路30提取波峰的峰值部分和波谷的峰值部分。这里，波峰的峰值部分被定义为下述间隔：x_i和x_av之差是(a)x_i和x_av之差从负变为正的点与(b)x_i和x_av之差从正变为负的点之间的正相位。波谷的峰值部分被定义为下述间隔：x_i和x_av之差是(c)x_i和x_av之差从负变为正的点与(d)x_i和x_av之差从负变为正的点之间的正相位。在图7所示的例子中，部分T_P1、部分T_P2和部分T_P3被提取作为波峰的峰值部分。部分T_P1包括加速度x₂至x₄。部分T_P2包括加速度x₉至x₁₂。部分T_P3包括加速度x₁₆至x₁₉。另一方面，部分T_N1、部分T_N2和部分T_N3被提取作为波谷的峰值部分。部分T_N1包括加速度x₅至x₈。部分T_N2包括加速度x₁₃至x₁₅。部分T_N3包括加速度x₂₀至x₂₃。

代表值计算电路30提取波峰的峰值部分中的每一个之内的采样加速度的最大值，并且将采样加速度的最大值确定为部分的每一个之内的波峰的最大值。另外，代表值计算电路30提取波谷的峰值部分中的每一个之内的采样加速度的最小值，并且将采样加速度的最小值确定为部分的每一个之内的波谷的最小值。例如在图7中，从部分T_P1中采样加速度x₃。类似地，从部分T_P2中采样加速度x₁₁。从部分T_P3中采样加速度x₁₈。从部分T_N1中采样加速度x₆。从部分T_N2中采样加速度x₁₄。从部分T_N3中采样加速度x₂₂。

因此，代表值计算电路30计算彼此相邻并且具有相反相位的峰值之差，并且计算这些差之和。

这里，彼此相邻的峰值之差被定义为ΔX_Pj。ΔX_Pj之和被定义为lx。lx被表示为以下方程(14)。注意，mx是指示单位周期T之内提取的峰值之差数目的整数。j是整数。

(方程10)

$\mathrm{Ix}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{mx}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{x}_{\mathrm{Pj}}...\left(14\right)$

因此，在图7的例子中，从加速度x₃和位置紧接于加速度x₃的加速度x₆之差来计算ΔX_P1。从加速度x₁₁和位置紧接于加速度x₁₁的加速度x₁₄之差来计算ΔX_P2。从加速度x₁和位置紧接于加速度x₁的加速度x₂₂之差来计算ΔX_P3。因此，lx被表示为以下公式：lx＝ΔX_P1+ΔX_P2+ΔX_P3。

类似地，单位周期T之内y轴中的加速度y_i的具有相反相位的彼此相邻的峰值之差被定义为ΔY_Pj。ΔY_Pj之和被定义为ly。ly被表示为以下方程(15)。单位周期T之内z轴中的加速度z_i的具有相反相位的彼此相邻的峰值之差被定义为ΔZ_Pj。ΔZ_Pj之和被定义为lz。lz被表示为以下方程(16)。注意，my和mz分别是指示单位周期T之内提取的峰值之差数目的整数。

(方程11)

$\mathrm{Iy}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{my}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{y}_{\mathrm{Pj}}...\left(15\right)$

$\mathrm{Iz}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{mz}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{z}_{\mathrm{Pj}}...\left(16\right)$

因为这个实施例中的代表值V_R是以下之和：(e)单位周期T之内x轴中的加速度x_i的彼此相邻并且具有相反相位的峰值之差的总和；(f)单位周期T之内y轴中的加速度y_i的彼此相邻并且具有相反相位的峰值之差的总和；以及(g)单位周期T之内z轴中的加速度z_i的彼此相邻并且具有相反相位的峰值之差的总和，所以代表值V_R通过以下公式表示：V_R＝lx+ly+lz。

进而，根据代表值计算电路30的变化，代表值计算电路30在这个实施例中存储代表值V_R和对应于代表值V_R的耗氧量V_OD之间的关系的数据。

这个活动强度测量装置100也实现了与第一实施例中的效果相同的效果。另外，与从加速度的方差计算代表值V_R的以前情况相比，可以减少处理量。因此，这种配置使得可以减少处理时间。

顺便提及，单位周期T之内具有相反相位并且彼此相邻的x轴中的加速度x_i的峰值之间的差的平均值被定义为Jx。单位周期T之内具有相反相位并且彼此相邻的y轴中的加速度y_i的峰值之间的差的平均值被定义为Jy。单位周期T之内具有相反相位并且彼此相邻的z轴中的加速度z_i的峰值之间的差的平均值被定义为Jz。因此，可以使用等于Jx、Jy和Jz之和的代表值V_R。

单位周期T之内具有相反相位并且彼此相邻的x轴中的加速度x_i的峰值之间的差的平均值被定义为Jx。因此，Jx通过以下公式表示：Jx＝lx/mx。因此，图7中的Jx通过以下公式表示：Jx＝lx/3。类似地，单位周期T之内具有相反相位并且彼此相邻的y轴中的加速度y_i的峰值之间的差的平均值被定义为Jy。因此，Jy通过以下公式表示：Jy＝ly/my。单位周期T之内具有相反相位并且彼此相邻的z轴中的加速度z_i的峰值之间的差的平均值被定义为Jz。因此，Jz通过以下公式表示：Jz＝lz/mz。

在这种情况下，代表值V_R通过以下公式表示：V_R＝Jx+Jy+Jz。注意，非易失性存储器50存储代表值V_R和耗氧量之间的关系的数据。

使用这种配置，可以实现与第一实施例中的效果相同的效果。

在这个实施例中，以下之和被定义为代表值V_R：单位周期T之内具有相反相位并且彼此相邻的加速度x_i的峰值之差；单位周期T之内具有相反相位并且彼此相邻的加速度y_i的峰值之差；以及单位周期T之内具有相反相位并且彼此相邻的加速度z_i的峰值之差。然而，还可以通过以下之和或平均值来确定代表值V_R：x轴中的加速度x_i的合成值的具有相反相位并且彼此相邻的峰值；y轴中的加速度y_i的合成值的具有相反相位并且彼此相邻的峰值；以及z轴中的加速度z_i的合成值的具有相反相位并且彼此相邻的峰值。

尽管特别参考上述实施例描述了本发明，但是本发明不应当限于此，而是应当被解释为包括实施例的单独特征的任何组合。

Claims (8)

1.一种活动强度测量装置，包括：

加速度传感器，其适用于由用户保持，所述加速度传感器配置成检测加速度；

采样装置，其配置成以预定的采样频率采样所述加速度的离散值；

代表值计算装置，其配置成基于通过所述采样装置在规定周期之内采样的加速度的离散值来计算代表值；

存储器，其配置成存储定义所述代表值和耗氧量之间的关系的数据；

活动强度确定装置，其配置成依据所述代表值和相应一个的所述耗氧量来确定活动强度；以及

显示装置，其配置成显示所述活动强度，其中，

所述代表值计算装置配置成以用于所述用户的具体活动的单位周期的间隔来计算所述代表值。

2.如权利要求1所述的活动强度测量装置，其中，所述采样频率被确定为日常人类行为所花费的活动周期中的最短活动周期。

3.如权利要求1所述的活动强度测量装置，其中，所述采样频率为7Hz或更高。

4.如权利要求1或2所述的活动强度测量装置，进一步包括：

计步器，其配置成基于由所述加速度传感器检测到的加速度来对用户的脚步进行计数，并且

所述采样频率为10Hz或更高。

5.如权利要求1或2所述的活动强度测量装置，其中，用于所述用户的具体活动的所述单位周期为5秒至15秒。

6.如权利要求1或2所述的活动强度测量装置，其中，用于所述用户的具体活动的所述单位周期为8秒至12秒。

7.如权利要求1或2所述的活动强度测量装置，其中，所述采样装置配置成采样所述加速度的离散值，并且所述离散值的数目是二的n次幂。

8.如权利要求6所述的活动强度测量装置，其中，所述离散值的数目为128、256和512中的任何一个。

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