CN1690660B - 电子计步器 - Google Patents

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Abstract

为了在一电子计步器中实现小型化以及在没有手臂摇摆的行走状态下的探测，至少使用了一个戴在手腕的状态下使用的行走传感器。一加速度传感器设置使得加速度传感器的灵敏度轴位于相对于带子的纵向从90°沿逆时针方向30°或更小的范围内。电子计步器的用户使用该带子将该电子计步器戴在他的/她的左手腕上并通过对操作部分进行操作而开始步数计数的过程，并且开始行走，由此开始步数的计数。该用户根据显示部分的步数显示部分以及时间显示部分上所显示的内容来查看所计数的步数以及所测量的时间周期。

Description

电子计步器
技术领域
本发明涉及一种通过探测人或类似体的行走而对步数进行测量的电子计步器。
背景技术
迄今，已经开发了一种电子计步器，其通过采用行走传感器对用户的行走进行探测而进行用户的步数测量。
已经开发出一种表型计步器作为电子计步器，通过将其像表一样戴在用户的手腕上而使用(例如参考专利文献1)。
采用上述传统的表型电子计步器，由于采用钟摆传感器，能够在正常行走中对步数进行测量，在该正常步行中，用户在行走的同时他/她自然地摇摆他的/她的手臂。然而，在用户将他的/她的手臂固定在预定位置(例如，在耳朵处)而没有摇摆他的/她的手臂，例如，用户在行走的同时他/她使用他的/她的移动电话与某人通讯的情况下，遇到不能对步数进行测量的问题。
此外，不为表型时，还开发了一种在即使没有手臂摇摆的状态下例如将电子计步器置于口袋等内的状态下也能对步数进行测量的产品。在这种情况下，采用两个传感器并将其设置为相互垂直相交。于是，即使在电子计步器置于口袋等等内的状态下也能对步数进行测量。然而，这就遇到了由于使用了两个传感器而导致体积增大以及用于对来自传感器的信号进行放大的电路的数量加倍的问题，或者当电子计步器以时分方式被驱动时，为了避免这种情形，驱动电路所需的时间周期增加，并由此这种类型的电子计步器不适于作为表型计步器。
<专利文献1>JP2002-221434A
本发明的一个目的在于提供一种电子计步器，其至少通过在手腕上戴上一个行走传感器而使用，其能够被小型化并且在没有手臂摇摆的状态下对行走进行探测。
发明内容
根据本发明，提供一种电子计步器，其具有：用于探测用户的行走以输出与行走相对应的行走信号的行走传感器；用于根据行走信号对用户的步数进行计算的计算装置；以及一条至少用于将行走传感器戴在用户的手腕上的带子，该行走传感器至少通过采用带子戴在用户的手腕上而被使用，其中设置该行走传感器，使行走传感器的灵敏度轴位于相对于带子的纵向从90°起沿逆时针方向的30°或更小的范围内，或者相对于带子的纵向从90°起沿顺时针方向的30°或更小的范围内。
设置行走传感器，使行走传感器的灵敏度轴位于相对于带子的纵向从90°起沿逆时针方向的30°或更小的范围内，或者相对于带子的纵向从90°起沿顺时针方向的30°或更小的范围内。电子计步器的用户至少通过采用带子将行走传感器戴在用户的手腕上来使用该电子计步器。
此处，当设置行走传感器，使行走传感器的灵敏度轴位于相对于带子的纵向从90°起沿逆时针方向30°或更小的范围内时，该行走传感器优选戴在用户的左手腕上而被使用，以及当设置行走传感器，使行走传感器的灵敏度轴位于相对于带子的纵向从90°起沿顺时针方向30°或更小的范围内时，该行走传感器优选戴在用户的右手腕上而被使用.
另外，该行走传感器优选为一加速度传感器。
此外，该电子计步器可以包括用于计时的计时装置。
附图说明
本发明的优选形式描绘于附图中，其中：
图1是表示根据本发明一个实施例模式的电子计步器的外观的正视图；
图2是表示根据本发明的一个实施例模式的电子计步器的外观的局部放大正视图；
图3是表示通常的行走者在正常行走中手臂摇摆角范围的最大值的图解；
图4是表示在80％的人群中的手臂摇摆角范围的图解；
图5是表示依赖于加速度传感器安装角的灵敏度改变的情况的曲线图；
图6是表示当手臂摇摆角为最大时的灵敏度改变的曲线图；
图7是表示在80％的人群中由手臂摇摆引起的灵敏度改变的曲线图；
图8是表示当加速度传感器的灵敏度轴设置在90°时，从加速度传感器获取到大输出的人的行走信号波形的波形图；
图9是表示当加速度传感器的灵敏度轴设置在75°时，从加速度传感器获取到大输出的人的行走信号波形的波形图；
图10是表示当加速度传感器的灵敏度轴设置在60°时，从加速度传感器获取到大输出的人的行走信号波形的波形图；
图11是表示当加速度传感器的灵敏度轴设置在45°时，从加速度传感器获取到大输出的人的行走信号波形的波形图；
图12是表示当加速度传感器的灵敏度轴设置在90°时，从加速度传感器获取到小输出的人的行走信号波形的波形图；
图13是表示当加速度传感器的灵敏度轴设置在75°时，从加速度传感器获取到小输出的人的行走信号波形的波形图；
图14是表示当加速度传感器的灵敏度轴设置在60°时，从加速度传感器获取到小输出的人的行走信号波形的波形图；
图15是表示当加速度传感器的灵敏度轴设置在45°时，从加速度传感器获取到小输出的人的行走信号波形的波形图；以及
图16是表示能够用于测量行走水平的加速度传感器的灵敏度轴的角度范围的曲线图。
具体实施方式
根据本发明的一个实施例模式的电子计步器是一表型电子计步器，其通过戴在用户的手腕上而被使用.该表型电子计步器具有：作为行走传感器用于探测用户的行走以输出对应于该行走的行走信号的加速度传感器；用于根据该行走信号对用户的步数进行计算的计算装置；以及用于至少将加速度传感器戴在用户的手腕上的带子，并且至少通过使用该带子将该加速度传感器戴在用户的手腕上而被使用.根据本实施例模式的电子计步器将参考附图在下文中进行描述.
图1是表示根据本发明一个实施例模式的电子计步器的外观正视图，并且示出了通过戴在用户的左手腕上而被使用的左手腕用电子计步器。此外，图2是图1的局部放大视图。
在图1和2中，电子计步器100包括一具有显示部分102和能够从外部进行操作的操作部分103的电子计步器主体101，一由主体部分和一按钮构成并且用其将电子计步器主体101戴在用户的手腕上的带子105，以及一在带子105的端部提供的带扣104。
显示部分102具有用于在其上显示用户所走的步数的步数显示部分201，以及用于在其上显示有关时间、行走时间周期等等的数据的时间显示部分202。
在带子105上形成多个小孔106。该电子计步器主体101利用带扣104啮合到其中一个合适的小孔106而被戴在用户的手臂上。
作为行走传感器用于探测用户的行走水平的加速度传感器203提供在电子计步器主体101的内部。此处使用的加速度传感器203是一个能够探测加速度的元件，并被称为冲击传感器、撞击传感器、振动传感器等等。可以使用诸如双压电晶片型、单压电晶片(unimorph)型、压电型等等不同类型的加速度传感器。
另外，电子计步器主体101在其内部包含用于根据与行走相对应并且由加速度传感器203输出的行走信号对用户的步数进行计算的计算装置、用于计时的计时装置、用于在显示部分102上显示由计算装置计算得到的用户累计步数数据和由计时装置测量得到的时间数据等等的显示驱动装置，等等。
加速度传感器203相对于带子105的安装角的细节将在下面进行详细描述，由于图1和2所示的电子计步器100是一左手腕用电子计步器，该加速度传感器203设置在这样一个位置：当从显示部分102侧观察电子计步器主体101时，加速度传感器203的灵敏度轴K位于相对于带子105的纵向X构成90°的Y方向逆时针旋转30°或更小的范围S内。注意，当加速度传感器203的运动方向或将机械冲击施加到加速度传感器203的方向沿灵敏度轴K对齐时，探测灵敏度变为最大。
当电子计步器100戴在左手腕上时，手掌位于B侧而肘位于A侧。
应当注意，在被戴在右手腕的状态下使用的右手臂用表型电子计步器的情况下，加速度传感器203设置在这样一个位置：当从显示部分102侧观察电子计步器主体101时，该加速度传感器203的灵敏度轴K位于相对于带子105的纵向X构成90°的Y方向顺时针旋转30°或更小的范围内。当电子计步器100戴在右手腕上时，手掌位于A侧而肘位于B侧。
在本实施例模式中，需要将表型电子计步器构造成，为了使用户的手在步行中置于口袋内或用于使用他的/她的移动电话与某人进行通讯而不是正常行走(用户正常行走的同时他/她摇摆他的/她的手臂)的状态下，能够对行走的步数进行计数，并不探测任何通过手臂摇摆而产生的信号，而仅仅是尽可能地探测代表身体垂直运动的信号。同时在正常行走期间手臂摇摆的形式取决于人们，通常，向前摇摆得大而向后摇摆得小。
另外，当脚落地时会引起身体的垂直运动.于是，在人正常行走的状态下，当手位于与手臂的向后和向前摇摆相对应的最前面部分和最后面部分时，脚落地并引起身体的垂直运动.
图3是表示通常的行走者在正常行走中手臂摇摆角范围的最大值的图解，而图4是表示在80％的人群中的手臂摇摆角范围的图解。如图3和4所示，人的手臂摇摆角的范围通常沿行进方向等于或小于45°，80％的人群的手臂摇摆角范围等于或小于35°。人的手臂摇摆角的范围通常沿相反(向后)方向等于或小于25°，类似的，80％的人群显示出等于或小于15°的角度范围。
图5是表示依赖于加速度传感器203的安装角的灵敏度改变情况的曲线图。图5示出了依赖于加速度传感器203的灵敏度轴K和加速度传感器203的摆动方向(运动方向)之间的角度，加速度传感器203的探测灵敏度发生变化的情况。在图5中，当手臂沿加速度传感器203的灵敏度轴K的方向摇摆时，加速度传感器203的灵敏度变为最大。这显示了，当加速度传感器203的灵敏度轴K的方向设置成相对于加速度传感器203的运动方向呈45°时，加速度传感器203的灵敏度从最大值衰减了25％。
图6是表示当用户的手臂摇摆角具有最大值(沿行进方向为45°以及沿向后方向为25°)时，加速度传感器203的灵敏度轴K改变的情况下灵敏度改变的曲线图。在图6中，横坐标轴代表当从显示部分102侧观察时灵敏度轴K相对于带子105的纵向X的的角度，以及纵坐标轴代表将加速度传感器203的灵敏度的最大值定义为100％时灵敏度的改变率。
在图6中，实线代表当其上戴有加速度传感器203的左手臂保持在竖直，或者仅仅是向下(垂直状态)降低的状态下进行垂直运动时灵敏度的改变率，短虚线代表在左右手臂保持在沿行进方向从下方(参照图3)成45°的状态下进行垂直运动时的灵敏度的改变率，以及长虚线代表在左手臂保持在从向下方向向后成25°(-25°)(参照图3)的状态下进行垂直运动时的灵敏度的改变率。
如图6所示，应当理解，在加速度传感器203戴在手臂上以使加速度传感器203的灵敏度轴K变为与带子105的纵向X相垂直的情况下，当手臂沿行进方向呈45°摇摆时，灵敏度从最大值衰减了25％，而当手臂向后25°摇摆时灵敏度衰减了大约7％。另外，在加速度传感器203设置得使灵敏度轴K相对于带子105的纵向X成45°的情况下，当手臂沿行进方向呈45°摇摆时，灵敏度变为最大。同时，当手臂向后呈25°摇摆时，灵敏度衰减了大约60％。
图7是表示大约80％的人群摇摆他们的手臂(沿行进方向呈35°以及向后呈15°)的情况下加速度传感器203的灵敏度轴K改变时灵敏度改变率的曲线图。类似于图6的例子，横坐标轴代表当从显示部分102侧观察时灵敏度轴K相对于带子105的纵向X所成的角度，而纵坐标轴代表相对于定义为100％的加速度传感器203的灵敏度的最大值的灵敏度改变率。
在图7中，实线代表在其上带有加速度传感器203的左手臂保持竖直，或者仅仅向下降低(垂直状态)的状态下，进行垂直运动时灵敏度的改变率，短虚线代表在左手臂保持在从向下方向向行进方向呈35°的状态下进行垂直运动时灵敏度的改变率(参照图4)，以及长虚线代表在左手臂保持在从向下方向向后呈15°(-15°)的状态下进行垂直运动时灵敏度的改变率(参照图4)。
使用他的/她的移动电话等与某人通讯时，人的手臂的角度通常变为125°。此处，这一状态表现出与手臂沿行进方向呈35°摇摆的状态下相同的灵敏度改变率。
图8是表示当从显示部分102侧观察，加速度传感器203设置成使加速度传感器203的灵敏度轴K相对于带子105的纵向X呈90°时的情况下，从加速度传感器203获取到大输出的人的行走信号波形的波形图；图9是表示当从显示部分102侧观察，加速度传感器203设置成使加速度传感器203的灵敏度轴K相对于带子105的纵向X呈75°时的情况下，从加速度传感器203获取到大输出的人的行走信号波形的波形图；图10是表示当从显示部分102侧观察，加速度传感器203设置成使加速度传感器203的灵敏度轴K相对于带子105的纵向X呈60°时的情况下从加速度传感器203获取到大输出的人的行走信号波形的波形图；以及图11是表示当从显示部分102侧观察，加速度传感器203设置成使加速度传感器203的灵敏度轴K相对于带子105的纵向X呈45°时的情况下，从加速度传感器203获取到大输出的人的行走信号波形的波形图。
在图8至11中，行走信号的每个峰值代表一步。当灵敏度轴K与带子105的纵向X之间的角度在90°至60°的范围内时，得到令人满意的信号波形(图8至10)。然而，如图11所示，当灵敏度轴K与带子105的纵向X之间的角度为45°时，当其上带有电子计步器100的手臂(在本实施例模式中为左手臂)沿行进方向摇摆时，对应于所探测到的行走的行走信号的每个峰值是大的，但是当手臂向后摇摆时所探测到的行走信号的每个峰值变小。于是，就存在行走测量变得不合适而造成测量误差的可能。
图12示出了当从显示部分102侧观察时，在加速度传感器203设置成使加速度传感器203的灵敏度轴K相对于带子105的纵向X呈90°时的状态下，从加速度传感器203获取到小输出的人的行走信号的波形。图13示出了当从显示部分102侧观察时，在加速度传感器203设置成使加速度传感器203的灵敏度轴K相对于带子105的纵向X呈75°时的状态下，从加速度传感器203获取到小输出的人的行走信号的波形。图14示出了当从显示部分102侧观察时，在加速度传感器203设置成使加速度传感器203的灵敏度轴K相对于带子105的纵向X呈60°时的状态下，从加速度传感器203获取到小输出的人的行走信号的波形。图15示出了当从显示部分102侧观察时，在加速度传感器203设置成使加速度传感器203的灵敏度轴K相对于带子105的纵向X呈45°时的状态下，从加速度传感器203获取到小输出的人的行走信号的波形。
在图12至15中，信号的每个峰值代表类似于图8至11中的一步。对于从加速度传感器203获得小输出信号的人，随着灵敏度轴K与带子105的纵向X之间的角度变小，令人满意的行走信号探测变得难以获得。结果，行走测量变得不稳定。由此，存在引起大的测量误差的可能性。
图16是表示使用加速度传感器203能够测量出行走的范围内的特性曲线图。横坐标轴代表当从显示部分102侧观察时，加速度传感器203的灵敏度轴K与带子105的纵向X之间的角度，以及纵坐标轴代表加速度传感器203的归一化灵敏度。如图16所示，加速度传感器203在灵敏度轴K的角度等于或大于60°的区域内具有令人满意的灵敏度。在本实施例模式中，当从显示部分102侧观察时，加速度传感器203的灵敏度轴K与带子105的纵向X之间的角度范围如下参考图16的特性曲线确定。
由于在日常生活中，不做事情时将他的/她的手臂保持向后的人，从显示部分102侧观察时，将加速度传感器203的灵敏度轴K与带子105的纵向X之间的角度的最大值设置为90°.此外，为了使即使时行走信号为低电平的人也能够探测到每一步的行走信号，将从显示部分102侧观察时加速度传感器203的灵敏度轴K与带子105的纵向X之间的角度的最小值设置为60°(相对于带子105的纵向X，从90°逆时针方向30°).也就是，加速度传感器203的灵敏度轴K设置在当从显示部分102侧观察时相对于带子105的纵向X从90°沿逆时针方向30°或更小的范围S内，由此能够令人满意地计算步数.
注意，在如上所述的右手用表型电子计步器的情况下，加速度传感器的灵敏度轴与前述的类似。在右手用表型电子计步器的情况下，灵敏度轴K设置在相对于带子105的纵向X从90°起沿方向顺时针方向30°或更小的范围内，由此能够以令人满意的方式进行步数的计数。
当使用如上所述构成的左手用表型电子计步器100对步数进行计数时，电子计步器100的用户使用带子105将电子计步器100戴在他的/她的左手腕上，通过操作该操作部分103开始计算步数的过程，并开始行走，由此计算步数。用户查看分别显示在显示部分102的步数显示部分201以及时间显示部分202上的步数的数据以及行走时间周期数据。
当使用如上所述的右手用表型电子计步器对步数进行计数时，使用戴在用户右手腕上的电子计步器进行步数的计数。
如上所述，根据本实施例模式的电子计步器包括：一用于探测用户行走以将对应于该行走的行走信号输出的加速度传感器；一用于根据行走信号对用户的步数进行计算的计算装置；一用其将加速度传感器戴在用户的手腕上的带子；以及一用于在其上显示由计算装置计算得到的步数数据的显示部分，其中行走传感器至少通过利用带子戴在用户手腕上进行使用，加速度传感器203设置得当从显示部分102侧观察时，使加速度传感器的灵敏度轴K位于相对于带子105的纵向X从90°方向起沿逆时针方向30°或更小的范围S内，或者当从显示部分102侧观察时，位于相对于带子105的纵向X从90°方向起沿顺时针方向的30°或更小范围内。
此处，当加速度传感器203设置成使加速度传感器203的灵敏度轴K位于相对于带子105的纵向X从90°方向起沿逆时针方向30°或更小的范围S内时，电子计步器用于戴在用户的左手腕的状态下，而当加速度传感器203设置成使加速度传感器203的灵敏度轴K位于相对于带子105的纵向X从90°方向起沿顺时针方向30°或更小的范围内时，电子计步器用于戴在用户的右手腕的状态下。
结果是，在表型电子计步器中至少将行走传感器用于戴在手腕的状态下，使得小型化变得可能，并且即使在行走中没有手臂摇摆，也可以获得令人满意的行走探测。
注意，在上面的实施例模式中，可以采用电子计步器主体101用于戴在用户的手腕的状态下的构造，也可以采用至少将加速度传感器203戴在用户的手腕上的构造。
本发明也可以用于构造成在使用时计步器的所有组成元件均戴在用户的身体上的电子计步器，或者构造成某些(至少包括传感器)组成元件戴在用户的身体上，而其他组成元件远离用户提供并无线地发送信号到所述组成元件或从所述组成元件接收信号的电子计步器。
根据本发明，提供了这样的影响，由于使用单一行走传感器就能够探测到行走，从而使小型化变得可能，以及由于行走传感器的灵敏度轴构成使得当电子计步器在使用时具有预定的角度，从而在没有手臂摇摆的状态下也能够探测到行走.
此外，将电子计步器构造成具有表的功能，并测量日常生活中几乎所有的步数变得可能。

Claims (3)

1.一种电子计步器，包括：
用于探测在用户的行走运动期间用户身体的垂直运动的加速度并输出与该行走相对应的行走信号的加速度传感器；
用于根据该行走信号对在行走运动期间用户的行走步数进行计算的计算装置；以及
用于至少将加速度传感器戴在用户的手腕上的带子，其中，该加速度传感器至少通过使用该带子将其戴在该用户的手腕上而被使用；
其中该加速度传感器设置使得该加速度传感器的灵敏度轴位于相对于该带子的纵向从90°沿逆时针方向30°或更小的范围内，或者位于相对于该带子的纵向从90°沿顺时针方向30°或更小的范围内，并且当加速度传感器的运动方向或将机械冲击施加到加速度传感器的方向沿灵敏度轴对齐时，探测灵敏度变为最大。
2.如权利要求1所述的电子计步器，其中当加速度传感器设置使得加速度传感器的灵敏度轴位于相对于该带子的纵向从90°沿逆时针方向30°或更小的范围内时，该加速度传感器通过戴在用户的左手腕上而被使用，而当该加速度传感器设置使得加速度传感器的灵敏度轴位于相对于带子的纵向从90°沿顺时针方向30°或更小的范围内时，该加速度传感器通过戴在用户的右手腕上而被使用。
3.如权利要求1所述的电子计步器，还包括用于计时的计时装置。
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