DE102015120042A1

DE102015120042A1 - Tragbare Sportüberwachungsausrüstung mit Kontext-Bestimmungsmöglichkeiten und entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE102015120042A1
Application number: DE102015120042.2A
Authority: DE
Inventors: Mikko Martikka; Heikki Nieminen; Kimmo Pernu; Olli-Pekka Ojanen; Erik Lindmann
Original assignee: Suunto Oy
Current assignee: Suunto Oy
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2035-11-20
Also published as: HK1221133A1; GB2532450A; GB2532450B; US9616291B2; US20160144235A1; GB201420536D0; DE102015120042B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sportüberwachungsausrüstung und entsprechende Verfahren. Die Erfindung schafft ein Gerät oder ein System mit einer Einrichtung zum Lesen eines Herzschlagsignals entsprechend dem Herzschlag der Person während der Verrichtung, und eine Einrichtung zum Lesen eines der Bewegung der Person während der Verrichtung entsprechenden Bewegungssignals. Es gibt außerdem eine Berechnungseinrichtung zum Abschätzen des Energieverbrauchs der Person während der Verrichtung unter Verwendung eines oder beider der Signale. Erfindungsgemäß enthält das Gerät oder System weiterhin eine Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung. Die Berechnungseinrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters ist dazu ausgebildet, das Herzschlagsignal, das Bewegungssignal oder beide Signale in Kombination in Abhängigkeit von dem ermittelten Typ der Sportverrichtung zu verwenden. Die Erfindung gestattet eine exakte Abschätzung des Energieverbrauchs bei vielfältigen Sportarten.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine tragbare elektronische Ausrüstung zum Überwachen von Sportverrichtungen und entsprechende Verfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Lösung zum Bestimmen des Energieverbrauchs einer Person während einer Verrichtung (Leistungserbringung). Insbesondere schafft die Erfindung ein Gerät oder ein Mehrgerätesystem und ein Verfahren zu diesem Zweck.
Hintergrund der Erfindung
Herzfrequenzsensoren werden üblicherweise zum Überwachen und Charakterisieren von Sportverrichtungen verwendet. Am häufigsten basieren diese auf elektrischer Messung der Herzaktivität unter Einsatz von auf der Haut einer Person angebrachten Elektroden, das heißt unter Verwendung einer Elektrokardiographie-(EKG-)Messung. Die Herzfrequenz lässt sich ermitteln, indem man individuelle Herzschläge aus dem EKG-Signal nachweist und ihre Frequenz zählt. Die Herzfrequenz als solche ist ein wichtiger charakteristischer Parameter der Verrichtung, sie kann allerdings auch dazu herangezogen werden, beispielsweise den Energieverbrauch der Person abzuschätzen. Dies ist auch bei existierenden Sportüberwachungsausrüstungen weit verbreitet.
Es wurde herausgefunden, dass in gewissen Situationen die Herzfrequenz kein guter Indikator für den Energieverbrauch ist und ihre Verwendung zu fehlerhaften Energieverbrauchswerten führt. Die Korrektur des Energieverbrauchs kann in einem gewissen Ausmaß unter Zuhilfenahme weiterer verfügbarer Daten erfolgen, vergleiche beispielsweise die FI-Anmeldung Nr. 20115150 oder die FI-Anmeldung Nr. 20105310 , aber auch dies führt nicht in sämtlichen Fällen zu zufriedenstellenden Ergebnissen. Andererseits offenbart die EP 1 862 117 ein Verfahren zum Kalibrieren der Berechnen des Energieverbrauchs unter Verwendung von Aktivitätsdaten, insbesondere durch Berücksichtigen der Verzögerung, mit welcher die Herzfrequenz den Änderungen des Aktivitätsniveaus folgt.
Das Bestimmen des Energieverbrauchs anhand der Herzfrequenz ist insbesondere bei Verrichtungen geringer Intensität schwierig, das heißt dann, wenn die Herzaktivität aufgrund der körperlichen Verrichtung nur geringfügig oder moderat über der Ruhe-Herzaktivität liegt. Beeinflusst wird die Herzfrequenz nicht nur durch körperliche Anstrengung, sondern auch durch psychologische Faktoren und andere Einflüsse, die das neuronale Netzwerk beeinflussen, so zum Beispiel Erregung, und ein aus derartigen Beiträgen resultierender Fehler ist bei Verrichtungen geringer Intensität relativ hoch. Es gibt keine zuverlässigen verfügbaren Verfahren, um derartige Fehler zu berücksichtigen.
Der Energieverbrauch lässt sich auch dadurch bestimmen, dass man die Atmung während der Verrichtung misst oder abschätzt, allerdings erfordert diese Vorgehensweise eine Instrumentierung, die beim Training nicht praktikabel ist. Alternativ lässt sich der Energieverbrauch basierend auf den Zwischenschlagintervallen des EKG-Signals ermitteln, vergleiche zum Beispiel die FI-Anmeldung Nr. 20086146 , dies ist aber mit einer beträchtlichen Fehlerquelle verbunden, bedingt durch physiologische Beschränkungen und Messeinschränkungen.
Es besteht folglich Bedarf an einem verbesserten Verfahren zum Bestimmen des Energieverbrauchs in vielseitigen Trainingssituationen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Lösung zum Bestimmen des Energieverbrauchs während einer körperlichen Übung zu schaffen, die sich für vielfältige Trainingssituationen eignet.
Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Charakterisieren einer Sportverrichtung.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der Energieverbrauch abhängt von dem Kontext, in welchem die Messung ausgeführt wird, am wichtigsten davon der ausgeführten Sportart (Sporttyp). Wenngleich die Herzfrequenz eine grobe Abschätzung des Energieverbrauchs in sämtlichen Situationen liefert, können zwei unterschiedliche Typen der Sportverrichtung zu praktisch gleichem durchschnittlichen Herzfrequenzwert führen und äußerst schwierige Stoffwechselprozesse im Körper verursachen oder fordern, so dass sie aus diesem Grund sehr unterschiedliche Energiemengen verbrauchen. Beim Skilaufen beispielsweise kann eine spezielle Herzfrequenz das Arbeiten im aeroben Bereich mit sich bringen, wohingegen beim Laufen die gleiche Herzfrequenz im anaeroben Bereich liegt.
Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, dass sie eine Sport-Kontextintelligenz in die Überwachungsausrüstung einbringt. Insbesondere schafft die Erfindung ein Gerät oder System, das imstande ist, den Sporttyp (oder die Sportart), im folgenden als Kontext bezeichnet, unter Nutzung von Messungen herzuleiten, die während der Verrichtung ausgeführt werden, um die am meisten geeignete Abschätzmethode für den Energieverbrauch zu wählen. Beispielsweise können unterschiedliche Quellen der Verrichtungsmessung abhängig von dem Kontext benutzt werden, oder sie können gewichtet oder in unterschiedlicher Weise für unterschiedliche Sportarten verwendet werden.
Um weitere Einzelheiten anzugeben, schafft die vorliegende Erfindung eine Sportüberwachungsausrüstung mit einer Einrichtung zum Lesen eines Herzschlagsignals entsprechend dem Herzschlag der Person während der Verrichtung, und eine Einrichtung zum Lesen eines Bewegungssignals entsprechend der Bewegung der Person während der Verrichtung. Ferner gibt es auch eine Berechnungseinrichtung zum Abschätzen des Energieverbrauchs der Person während der Verrichtung unter Nutzung eines oder beider Signale.
Erfindungsgemäß enthält die Ausrüstung weiterhin eine Einrichtung zum Ermitteln der Art der Sportverrichtung. Die Einrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters ist dazu ausgebildet, das Herzschlagsignal, das Bewegungssignal oder beide Signale in Kombination auf unterschiedliche Weise abhängig vom ermittelten Typ der Sportverrichtung zu nutzen. Der Typ der Sportverrichtung lässt sich entweder manuell durch benutzerseitige Eingabe oder, was vorteilhafter ist, automatisch ermitteln, wie weiter unten im einzelnen erläutert werden wird. Die Erfindung kann die Form eines Einzelgeräts annehmen, welches sämtliche funktionellen Teile enthält, oder die Form eines Mehrgerätesystems, in welchem die Funktionalitäten verteilt sind auf zwei oder mehr Geräteeinheiten, die untereinander vorzugsweise über eine Drahtloskommunikationsverbindung verfügen.
Die Erfindung schafft außerdem ein entsprechendes Verfahren für die Sportüberwachung.
Insbesondere ist die Erfindung gekennzeichnet durch die unabhängigen Ansprüche.
Die Erfindung bietet beträchtliche Vorteile. Der allgemeine Vorteil besteht darin, dass der Betrieb der Ausrüstung in Abhängigkeit des Sports, das heißt des Kontexts ausgestaltet ist, in welchem die Ausrüstung Einsatz findet. Dies gestattet eine zuverlässigere Abschätzung des Energieverbrauchs, der – wie oben diskutiert wurde – signifikant von der Natur des ausgeübten Sports abhängt. Die vorliegende Lösung eignet sich insbesondere gut zum Unterscheiden zwischen unregelmäßigen und monotonen Sportverrichtungen und dementsprechend ihrer individuellen exakten Charakterisierung.
Die Lösung lässt sich in tragbaren Geräten in computergeeigneter Weise implementieren. Mit Hilfe der Erfindung ist es insbesondere möglich, eine genauere Abschätzung des Energieverbrauchs im Ruhezustand zu erhalten, der die Grundlage für eine Abschätzung bei höherer Intensität ist.
Außerdem lassen sich anaerobe Herzfrequenz-Schwellenwerte für jeden Sporttyp separat ermitteln und dazu einsetzen, exaktere typenspezifische Intensitäts- oder Energieverbrauch-Abschätzungen zu liefern.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Energieverbrauchabschätzung in zuverlässiger Weise ausführbar ist ohne die Verwendung der Ergebnisse der Herzfrequenzmessung, vorausgesetzt, der ermittelte Typ ist derart beschaffen, dass der zugehörige Energieverbrauch sich besser durch die Bewegungsmessung charakterisieren lässt.
In einer bevorzugten Ausführungsform löst die Erfindung das vorliegende Problem durch Unterscheiden der Sportarten basierend auf körperlicher Rhythmik, das heißt Ähnlichkeit und zeitlicher Stabilität aufeinanderfolgender ähnlicher Bewegungen, wie sie insbesondere beim Sport erforderlich sind. Beispielsweise ist der Straßenlauf oder der Bahnlauf eine körperlich sehr rhythmische Sportart, das heißt sie beinhaltet eine stabile Kadenz, wohingegen Tennis eher impulsiv und unregelmäßig ist. Die vorgeschlagene Lösung kann in robuster Weise unterscheiden zwischen diesen Sportarten, und sie kann einen entsprechenden Algorithmus zum Berechnen des Energieverbrauchs zur Anwendung bringen, der zumindest teilweise von unterschiedlichen Informationsquellen Gebrauch macht. Den Energieverbrauch beim Laufen kann man besser durch Kadenz charakterisieren, und Tennis anhand von Herzfrequenz-Charakteristika. Außerdem ist eine automatische Sportartermittlung basierend auf der Stabilität der Kadenz auch in der Lage, zu unterscheiden zwischen Straßenlauf und Bahnlauf sowie Geländelauf oder Orientierungslauf, welche jeweils eine kinematisch und/oder zeitlich vielseitigere Bewegung erfordern, bei der der Energieverbrauch üblicherweise besser durch die Herzfrequenz charakterisiert wird.
Die abhängigen Ansprüche betreffen ausgewählte Ausführungsformen der Erfindung.
Nach einer Ausführungsform sind Mittel vorgesehen zum Aufnehmen und Speichern eines vom Benutzer spezifizierten Sportartparameters in einem Speicher der Ausrüstung. Dies wird als Bestimmung vom manuellen Typ bezeichnet. Außerdem ist die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung dazu ausgebildet, den vom Benutzer spezifizierten Sportart-Parameter aus dem Speicher auszulesen, um den Typ der Sportverrichtung zu bestimmen. Die Einrichtung zum Empfangen und Speichern kann eine Benutzerschnittstelleneinrichtung mit zugehöriger Software und Hardware in einem Wristop-Computer oder einem Mobiltelefon des vorliegenden Systems sein. Falls notwendig, lässt sich der Verrichtungstyp-Parameter zu einem Herzfrequenzgürtel oder zu einer anderen Einheit übermitteln, wo die Energieverbrauchs-Berechnungen ausgeführt werden.
Bei einer Ausführungsform enthält die Ausrüstung ein abnehmbares Herzschlag- und/oder Beschleunigungsmessmodul, welches in der Lage ist, den Typ der Sportart basierend auf einem Kennungskode zu bestimmen, der von dem Sportartikel ausgelesen wird, beispielsweise aus einem Gürtel oder einem Smart-Bekleidungsstück, an dem das Modul angebracht ist.
Bei einer Ausführungsform ist die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung dazu ausgebildet, den Typ der Sportverrichtung automatisch zu bestimmen auf der Grundlage von Charakteristika, insbesondere der Rhythmik, des Bewegungssignals. Bei einer weiteren Ausführungsform wird dies in der Weise implementiert, dass die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung dazu ausgebildet ist, einen Parameter zu berechnen, der die Rhythmik der Verrichtung widerspiegelt, basierend auf dem Bewegungssignal. Das Gerät ist dazu ausgebildet, diesen Parameter zum Bestimmen des Typs zu verwenden. Bei einer Vorgehensweise ist die Einrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters dazu ausgebildet ist, nur das EKG-Signal bei Berechnungen zu verwenden, wenn die Rhythmik der Verrichtung unterhalb eines vordefinierten Pegels liegt, und nur das Bewegungssignal zu verwenden, wenn die Rhythmik der Verrichtung oberhalb des vordefinierten Pegels liegt. Damit werden rhythmische Sportarten durch beispielsweise Beschleunigungsdaten charakterisiert, während unregelmäßige Sportarten durch die Herzfrequenzdaten charakterisiert werden, was genauere Abschätzungen des Energieverbrauchs gestattet.
Nach einer Option ist die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung dazu ausgebildet, die Rhythmik des Bewegungssignals dadurch zu bestimmen, dass sich wiederholende Merkmale des Bewegungssignals nachgewiesen werden, den sich wiederholenden Merkmalen Zeitstempel zugeordnet werden, und eine Korrelation zwischen Intervallen zwischen aufeinanderfolgenden Zeitstempeln berechnet werden, vorzugsweise in sämtlichen Sensorachsen. Der Korrelationswert pro Achse bildet einen Kernzeichnungsvektor, der dazu hergenommen wird, zwischen unterschiedlichen Sportarttypen zu unterscheiden. Eine solche Korrelationsanalyse lässt sich in einem tragbaren Gerät effizient im Zeitbereich implementieren.
Bei einer alternativen Option ist die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung dazu ausgebildet, auf das Bewegungssignal eine Fourieranalyse anzuwenden, um die Rhythmik des Bewegungssignals zu ermitteln. Die diskrete Fourieranalyse lässt sich auch relativ wirksam in kleinen Geräten implementieren, wie dies zum Beispiel in der US 2012/215116 offenbart ist.
Bei einer Ausführungsform ist die Einrichtung zum Lesen des Herzschlagsignals ein Herzschlagsensor, so zum Beispiel in Form eines Paars von EKG-Elektroden, die an der Brust der Person angebracht werden, um das Herzschlagsignal zu liefern. Nach alternativen Ausführungsformen umfasst diese Einrichtung einen optischen Sensor, einen Drucksensor oder einen Beschleunigungssensor. Anstatt auf elektrischem Wege eine kardiographische Reaktion nachzuweisen, kann der Sensor auch beispielsweise empfindlich sein für optisch nachweisbare kardiovaskulare Änderungen aufgrund von Herzschlägen, kardiovaskulare Druckänderungen aufgrund von Herzschlägen oder kardiovaskular-induzierte Bewegung, die auf der Hautoberfläche nachweisbar ist.
Die Anbringstelle des Herzschlagsensors während der Verrichtung kann, um einige Beispiele zu nennen, die Brust, die Taille, der Hals, das Handgelenk, der Oberarm oder die Ohrmuschel sein.
Bei einer Ausführungsform ist die Einrichtung zum Lesen des Bewegungssignals ein Bewegungssensor, zum Beispiel ein Beschleunigungssensor, der ein Beschleunigungssignal als Bewegungssignal liefert. Beschleunigungssensoren eignen sich besonders zum Bestimmen der Kadenz und der Rhythmik einer Bewegung. Ein in einer Geräteeinheit an der Brust oder anderen Teilen des Torsos angebrachter Beschleunigungssensor eignet sich besonders gut. Alternativ oder zusätzlich können Beschleunigungssensoren verwendet werden, die in einer Geräteeinheit an einem Gliedmaß, wie zum Beispiel einem Handgelenk, dem Fuß oder anderen Teilen von Arm oder Fuß platziert sind. Bei einer Ausführungsform werden mindestens zwei Beschleunigungssensoren in Kombination verwendet.
Bei weiteren Ausführungsformen enthält der Bewegungssensor einen Ortssensor oder einen Geschwindigkeitssensor, beispielsweise in Form eines Satelliten-Ortungssensors oder eines Velozimeters, zum Beispiel eines Zyklometers, das zum Bestimmen der Bewegungsgeschwindigkeit dient.
Die Einrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters und die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung kann eine Verarbeitungseinheit aufweisen, die sich in einer einzigen Geräteeinheit befindet, oder kann zwei oder mehr getrennte Verarbeitungseinheiten aufweisen, die sich in unterschiedlichen Geräteeinheiten befinden, abhängig von der gesamten Ausrüstungsarchitektur. Beispiele der Architektur enthalten eine einzelne Geräteeinheit als Herzfrequenz-Messmodul, Teil eines Bekleidungsstücks oder daran anbringbar, oder in Form einer am Handgelenk getragenen Einheit mit integrierten Sensoren, ferner ein verteiltes Gerätemodell mit zwei oder mehr Geräteeinheiten in Drahtlos-Kommunikation miteinander.
Die hier angesprochenen Verarbeitungseinheit(en), die in einer oder mehreren Geräteeinheiten enthalten sind, können einen Datenprozessor beliebiger Art enthalten, insbesondere einen Mikrokontroller oder einen Mikroprozessor zusammen mit möglicherweise erforderlichen Zusatzkomponenten, beispielsweise Speicherkomponenten (zum Beispiel RAM, ROM) sowie funktionell damit verbundenen Eingabe-/Ausgabeschaltungen. In dem verteilten Gerätemodell bilden zwei oder mehr Verarbeitungseinheiten in zwei oder mehr Geräteeinheiten und programmiert zum Durchführen unterschiedlicher Teile des vorliegenden Verfahrens gemeinsam die Einrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters und die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Verrichtung.
Bei einer Ausführungsform ist die vorliegende Ausrüstung ein Elektronikmodul mit einem Beschleunigungssensor, der integriert mit einem Herzfrequenzgürtel oder einem Smart-Bekleidungsstück ausgebildet oder damit verbunden ist, ausgestattet mit EKG-Messelektroden zum Liefern des EKG-Signals an das Elektronikmodul. Nach einer weiteren Ausführungsform sind in dem Elektronikmodul auch die Einrichtung zum Bestimmen eines Typs der Sportverrichtung und optional auch die Einrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters basierend auf dem EKG-Signal und/oder dem Bewegungssignal enthalten, abhängig von dem ermittelten Typ der Sportverrichtung. Außerdem gibt es typischerweise eine Einrichtung zum drahtlosen Übertragen der Energieverbrauchsparameter an ein anderes elektronisches Gerät. Diese Ausführungsbeispiele weichen von dem traditionellen Modell von Sportüberwachungssystemen ab, bei dem die Sensormodule nicht die Fähigkeit besitzen, signifikante Berechnungsaufgaben zu erfüllen. Das vorliegende Herzfrequenzmodul kann ein kombiniertes Herzfrequenz- und Beschleunigungs-Messmodul mit eingebauter Sportarterkennung und sogar eingebauter Energieverbrauchsberechnung sein.
Bei einer Ausführungsform enthält das vorliegende System zusätzlich zu einem Herzfrequenzmodul (und optional einem Beschleunigungssensormodul) einen Wristop-Computer oder ein Mobiltelefon. In diesem Fall ist die Einrichtung zum Lesen des EKG-Signals (und optional auch die Einrichtung zum Lesen des Bewegungssignals) dazu ausgebildet, von dem Herzfrequenzmodul drahtlos das Signal oder die Signale zum empfangen.
Der im Rahmen der Erfindung berechnete Energieverbrauchsparameter kann beispielsweise der Energieverbrauch pro Masseneinheit sein, oder der gesamte Energieverbrauch der Person. Erstere Wert ist besonders nützlich, wenn die Berechnung in dem Herzfrequenzmodul ausgeführt wird, da keine Information über die Masse der Person benötigt wird. Typischerweise werden kumulative Verbrauchswerte für die Verrichtung dargeboten.
Bei einer Ausführungsform sieht das vorliegende Verfahren vor, ein EKG-Signal entsprechend dem Herzschlag der Person während der Verrichtung bereitzustellen, ein der Bewegung der Person während der Verrichtung entsprechendes Bewegungssignal bereitzustellen, und unter Verwendung eines oder mehrerer dieser Signale einen Energieverbrauchsparameter zu berechnen. Außerdem umfasst das Verfahren die Ermittlung eines Sportarttyps und das Berechnen des Energieverbrauchsparameters unter Nutzung des EKG-Signals, des Bewegungssignals oder beider Signale in Kombination, und zwar abhängig von der ermittelten Sportartverrichtung auf unterschiedliche Weise. Bei einer Ausführungsform erfolgt das Bestimmen des Typs der Sportverrichtung auf der Grundlage eines von dem Benutzer spezifizierten Sportarttyps, das heißt des von der überwachten Person spezifizierten Typs. Der Benutzer kann den Sportarttyp über eine Benutzerschnittstelle der Überwachungsausrüstung eingeben. Bei einer anderen Ausführungsform erfolgt die Bestimmung automatisch auf der Grundlage der Rhythmik des Bewegungssignals. Gemäß eines Alternative und einer automatischen Bestimmung der Sportart umfasst das Verfahren die Berechnung eines Rhythmikparameters basierend auf dem Bewegungssignal und die Nutzung des Bewegungssignals zum Berechnen des Energieverbrauchparameters, wenn die Rhythmik des Bewegungssignals, die durch den Rhythmikparameter widergespiegelt wird, oberhalb eines vordefinierten Pegels liegt, zum Beispiel beim Straßenlauf oder beim Radfahren, während das EKG-Signal zum Berechnen des Energieverbrauchparameters verwendet wird, wenn die Rhythmik des Bewegungssignals, wie sie durch den Rhythmikparameter widergespiegelt wird, unterhalb eines vordefinierten Pegels liegt, so zum Beispiel bei Indoor- und/oder Manschaftsspielen oder beim Geländelauf.
Definitionen
Der Begriff ”Typ der Sportverrichtung” (alternativ auch Sportart-Typ oder ähnliches) bezieht sich vornehmlich auf unterschiedliche Sportarten, die ein unterschiedliches kinematisches (motorisches) Verhalten erfordern, so zum Beispiel motorische Funktionen und/oder zeitliche Aktivität. In der einfachsten Form der Erfindung gibt es lediglich zwei voneinander zu unterscheidende Typen: rhythmischen (oder zyklischen) und nicht-rhythmischen (mit unregelmäßiger Bewegungsart einhergehenden) Sport. Diese Unterscheidung lässt sich allerdings verfeinern. Somit lassen sich drei oder noch mehr Typen voneinander unterscheiden, beispielsweise Zwischentypen zwischen und/oder Unter-Typen innerhalb jedes Haupttyps. Der Schwellenwert oder die Schwellenwerte zwischen den Typen müssen so gewählt werden, dass sie der Vielfalt von Sportarten entsprechen, bei denen die Ausrüstung verwendet werden soll, wobei außerdem ein Auge auf die Energieverbrauchsalgorithmen zu werfen ist, die für die Verwendung ausgewählt werden. Auf einem technischen Niveau kann der Typ der Sportverrichtung dargestellt werden durch eine geeignete computerlesbare Variable in einer Speichereinrichtung. Die Typenvariable ist so konfiguriert, dass sie einen Wert annimmt, der dem ausgewählten Typ zugeordnet ist. Jede Sportart kann somit einen einzigartigen Wert aufweisen.
Die Begriffe ”rhythmisch” und ”Rhythmik” beziehen sich auf ein Verhalten von Bewegungen und entsprechenden Verrichtungssignalen mit einer relativ konstanten Frequenz aufeinanderfolgender Bewegungen mit charakteristischen Signalmerkmalen. In anderen Worten: Bei einer ”rhythmischen” Sportverrichtung werden ähnliche Körperbewegungen eine nach der anderen in konstanten Intervallen wiederholt. Dies führt zu einem bewegungsempfindlichen Signal, bei dem ähnliche Signalcharakteristika in konstanten Intervallen nachweisbar sind. Bei Verrichtungen mit eher unregelmäßiger Bewegung, entweder Körperbewegungen oder deren Wiederholungsintervallen oder typischerweise beides, sind diese Bewegungen einander nicht ähnlich. Dies führt zu einem Bewegungssignal mit größerer Zufallsabhängigkeit. Rhythmik lässt sich zum Zweck einiger Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung von Korrelation oder beispielsweise Fourieranalyse charakterisieren.
Der Begriff ”tragbare Ausrüstung” deckt sämtliche mobilen Geräte und Mehrgerätesysteme ab, die ausgelegt sind für oder anderweitig anbringbar sind an einem oder mehreren Körperteilen direkt oder über ein Bekleidungsstück, darunter unterschiedliche Arten von Hemden, Jacken und Schuhen, oder die an einem tragbaren Accessoire anbringbar sind, so zum Beispiel in Form eines tragbaren Mobiltelefon-Armhalters. Tragbare Geräte beinhalten insbesondere Wristop-Computer, Mobiltelefone, Herzfrequenzgürtel, Smart-Bekleidungsstücke und Sensoreinheiten unterschiedlicher Arten, so zum Beispiel EKG- und EMG-Messmodule, Satelliten-Ortungseinheiten, Beschleunigungsmesseinheiten (Fuß- oder Arm-”Pods”), welche einige oder sämtliche der hier beschriebenen Funktionalitäten bereitstellen. In anderen Worten, die Erfindung deckt individuelle eigenständige Einheiten ab, welche die notwendigen Funktionalitäten der Erfindung bereitstellen, außerdem Systeme aus mehreren separaten Einheiten, die miteinander kommunizieren können, um eine betriebliche Einheit zu bilden, welche die genannten Funktionalitäten bereitstellt.
Wenn nichts anderes erwähnt ist, beinhalten Bezugnahmen auf einen ”Herzschlaggürtel” und ein ”Smart-Bekleidungsstück” die Option, dass der Gürtel bzw. das Bekleidungsstück zusätzlich zu einem integrierten Herzschlagsensor eine integrierte Berechnungs- und Kommunikationseinheit (im folgenden: Verarbeitungseinheit) und die Option enthält, dass die Verarbeitungseinheit an dem Gürtel oder dem Bekleidungsstück als lösbares Modul in funktioneller Verbindung mit dem Herzschlagsensor anbringbar ist. Der Begriff ”Modul” kann sich auf ein integriertes Modul in einem Herzfrequenzgürtel oder Smart-Bekleidungsstück beziehen, oder aber auf ein abnehmbares Modul, welches funktionell mit einem Gürtel oder Bekleidungsstück verbindbar ist.
”Lesen” eines (EKG- oder Bewegungs-)Signals deckt das direkte Messen des Signals in einem Gerät ebenso wie ab wie das Empfangen des Signals von einem anderen Gerät über eine beispielsweise drahtlose Verbindung. Wie oben diskutiert, kann die Erfindung in Form eines Systems ausgebildet sein, welches ein oder mehrere tragbare Sensorgeräte und eine Hauptverarbeitungseinheit in verteilter Anordnung enthält.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung in größerer Einzelheit unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A zeigt eine Darstellung eines Sportlers, der einen rhythmischen Sport (Laufen) ausübt, dazu seine Herzfrequenz gegenüber der Zeit.
1B zeigt eine Darstellung eines Sportlers während er unregelmäßigen Sport (Tennis) ausübt, dazu seine Herzfrequenz gegenüber der Zeit.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sowie einige optionale Komponenten und deren Abwandlungen.
3A zeigt ein Blockdiagramm eines Herzfrequenzgürtels und eines Wristop-Geräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3B zeigt ein Blockdiagramm eines Herzfrequenzgürtels und eines Wristop-Geräts gemäß eines alternativen Ausführungsform der Erfindung.
4A zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens nach einer Ausführungsform der Erfindung.
4B zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt ein noch weiteres Flussdiagramm, das die Auswählphase für einen Algorithmus gemäß der Erfindung in größerer Einzelheit veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1A und 1B veranschaulichen die Problemstellung, welche die Erfindung löst. In 1A gibt es einen Läufer 100A, der rhythmische Schritte 110A ausführt, das heißt, der sich mit einer stabilen Kadenz nach vorn bewegt. Wenn der Läufer 100A seine Schrittfolge konstant hält, trachtet auch seine Herzfrequenz, über die Zeit einen konstanten Wert anzunehmen und dort zu verbleiben, wie in dem zugehörigen Graphen dargestellt ist, oder sich die Herzfrequenz zumindest relativ langsam ändert. 1B hingegen zeigt eine eher unregelmäßige Bewegung 110B eines Tennisspielers 100B, der während des Spiels hin und wieder für kürzere oder längere Zeitspannen zahlreiche Richtungs- und Geschwindigkeitsänderungen sowie Haltephasen ausführen muss (zum Beispiel während Pausen zwischen Punkten, Spielen und Sätzen). Mithin ist seine Kadenz unregelmäßig, die körperliche Gesamtbelastung unterliegt starker Schwankung, was zum einem Herzfrequenzdiagramm mit einem großen Wertebereich führt. Kein bekannter Energieverbrauchsalgorithmus, der auf einer einzigen Quelle von Verrichtungsdaten beruht, liefert ein genaues Ergebnis beider solches beispielhafter Systeme.
Wie oben angesprochen, löst die vorliegende Erfindung das Problem dadurch, dass als erstes der Typ oder die Art der Sportverrichtung bestimmt wird und dann eine unterschiedliche Kombination aus Herzfrequenz- und Bewegungssignalen verwendet wird, abhängig von dem ermittelten Typ, um den gewünschten Verrichtungsparameter zu berechnen, insbesondere den Energieverbrauch.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen in erster Linie eine Anordnung mit einem Herzfrequenzgürtel und einem Wristop-Computer. Allerdings lassen sich diese Geräte beispielsweise ersetzen durch ein Smart-Bekleidungsstück und/oder ein Mobiltelefon in jeder geeigneten Kombination, ohne vom breitesten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
2 zeigt ein System mit einem Wristop-Computer 220, der eine Datenspeicher- und/oder Visualisierungseinrichtung aufweist, und einem Herzfrequenzgürtel 210, der als Datensammeleinrichtung fungiert. Der Herzfrequenzgürtel enthält einen EKG-Sensor und ein Elektronikmodul, welches das von dem EKG-Sensor gelieferte Signal liest und verarbeitet. Ein Beschleunigungssensor befindet sich entweder in dem Herzfrequenzgürtel 210 oder in dem Wristop-Computer 220 oder in beiden Teilen. Der Herzfrequenzgürtel 210 steht in Drahtlosverbindung mit dem Wristop-Computer.
Als eine Alternative zu dem Herzfrequenzgürtel 210 lässt sich ein Smart-Bekleidungsstück 230 verwenden, vorausgesetzt, dass dieses die gleiche oben diskutierte Funktionalität wie der Herzfrequenzgürtel 210 aufweist.
In einer noch weiteren Ausführungsform kann als zusätzliche Einheit in dem Ausrüstungssystem eine Sensoreinheit vorgesehen sein, die an einem Schuh 240 des Sportlers befestigt ist. Die zusätzliche Sensoreinheit kann einen Beschleunigungssensor aufweisen, der das Beschleunigungssignal liefert und in Drahtlosverbindung mit dem Herzfrequenzgürtel 210 oder dem Smart-Bekleidungsstück 230 und/oder dem Wristop-Computer 220 steht, um das Beschleunigungssignal oder daraus abgeleitete Daten zur weiteren Verarbeitung oder Verwendung bereitzustellen.
Es sei angemerkt, dass der Wristop-Computer ohne Abweichung von der Erfindung durch eine andere tragbare Einrichtung ersetzt werde kann, so zum Beispiel eine andere tragbare Sportverfolgungseinheit oder ein Mobiltelefon, das mit anderen Komponenten des Systems kommunizieren kann.
Die Einrichtung zum Übermitteln von Daten zwischen separaten Geräten in einem Mehrgeräte-Ausrüstungssystem enthält typischerweise einen Funkfrequenz-Sendeempfänger oder ein Sendeempfänger-Paar. Das Drahtlos-Kommunikationsprotokoll kann ein Protokoll sein, wie es zur Kommunikation zwischen Computern eingesetzt wird, und/oder zwischen beliebigen Fernsensoren, so zum Beispiel Bluetooth LE oder das proprietary ANT+ protocol. Diese machen Gebrauch von Direkt-Sequenz-Spreitzspektrum-(DSSS-)Modulationsverfahren und einer adaptiven isochronen Netzwerkkonfiguration. Erläuternde Beschreibungen der benötigten Hardware für unterschiedliche Implementierungen von Drahtlos-Verbindungen sind verfügbar durch zum Beispiel das Texas Instrument^®'s Handbuch ”Wireless Connectivity”, welches IC-Schaltungen und zugehörige Hardwarekonfigurationen für Protokolle enthält, die im Sub-1- und 2,4-GHz-Frequenzband arbeiten, so zum Beispiel ANT^®, Bluetooth^®, Bluetooth^® low energy, RFID/NFC, PurePath^® Wireless audio, ZigBee^®, IEEE 802.15.4, ZigBee RF4CE, 6LoWPAN, Wi-Fi^®.
Wie weiter unten in größerer Einzelheit erläutert wird, lassen sich die Signalverarbeitungs- und Algorithmus-Berechnungsfunktionen auf unterschiedlichen Niveaus des Systems implementieren, zum Beispiel zentralisiert in einem Gerät oder verteilt auf zwei oder mehr Geräte. Beispielhafte Systemkonfigurationen auf allgemeinem Niveau sind im folgenden grob angegeben, ausgehend von eher zentralisierten bis hin zu eher verteilten Systemen. Sie können folgende Konfigurationen enthalten:

– EKG- und Beschleunigungsmessung unter Verwendung von Sensoren in dem Herzfrequenzgürtel oder Smart-Bekleidungsstück. Sportart-Bestimmungs- und Energieverbrauchsalgorithmenverarbeitung in einer Verarbeitungseinheit, die in dem Herzfrequenzgürtel oder Smart-Bekleidungsstück enthalten ist; und einen abgeschlossenen Herzfrequenz- und/oder Energieverbrauchswert, der zu einem zweiten tragbaren Gerät transferierbar ist.
– EKG- und Beschleunigungsmessung mit Hilfe von Sensoren in dem Herzfrequenzgürtel oder Smart-Bekleidungsstück; es werden nur die Sportart und relevante Daten zum Ausführen des Energieverbrauchsalgorithmus zu einem zweiten tragbaren Gerät übertragen und dort verarbeitet; ein Teil des Energieverbrauchalgorithmus kann in dem Herzfrequenzgürtel oder Smart-Bekleidungsstück abgearbeitet werden, ein Teil in dem zweiten Gerät.
– EKG-Messung mit Hilfe eines Sensors in dem Herzfrequenzgürtel oder Smart-Bekleidungsstück, EKG-Daten werden zu einem zweiten Gerät übertragen; Beschleunigungsmessung und Sportartbestimmung erfolgen in dem zweiten tragbaren Gerät, welches auch den Energieverbrauchsalgorithmus ausführt.
– Wie oben, jedoch mit Beschleunigungsmessung in einem dritten tragbaren Gerät, wobei die Beschleunigungsdaten zu dem zweiten tragbaren Gerät transferiert werden, wo die Sportart bestimmt und der Algorithmus abgearbeitet wird.

Auch Kombinationen der oben angegebenen Beispiele und andere Konfigurationen sind möglich.
3A zeigt eine bevorzugte Implementierung des Systems in größerer Einzelheit. Es gibt einen Herzfrequenzgürtel 510 mit einem Paar EKG-Elektroden 513A, 513B, die an einen EKG-Signal-Vorprozessor 514 (der typischerweise mindestens einen A/D-Wandler aufweist) integriert in ein Elektronikmodul 512A oder an diesem abnehmbar angebracht, enthält. Die von dem Vorprozessor erhaltenen EKG-Daten werden in digitaler Form in einer Verarbeitungseinheit 516A verarbeitet, die einen Algorithmus abarbeitet zum Auffinden der individuellen Herzschläge und, optional, auch der Herzfrequenz. Der Herzschlag oder die Herzfrequenz werden drahtlos durch eine Funksendeeinheit 518 im Gürtel 510 und eine Funkempfangseinheit 524 in dem Wristop-Computer drahtlos zu einem Wristop-Computer 520 übertragen. Die Empfangseinheit 524 ist funktionell mit einer Verarbeitungseinheit 522A verbunden. Darüberhinaus gibt es in dem Wristop-Computer einen Beschleunigungssensor 528, der funktionell an die Verarbeitungseinheit 522A angeschlossen ist.
Die Verarbeitungseinheit 522A ist konfiguriert zum Ausführen einer Software, die dazu ausgebildet ist, anhand von Beschleunigungssignalen den fraglichen Typ des verrichteten Sports zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit ist außerdem konfiguriert zur Verwendung von Algorithmen zum Bestimmen des Energieverbrauchs und der Quelle oder Quellen für die Information (EKG und/oder Beschleunigung), abhängig von dem ermittelten Sporttyp. Alternativ oder zusätzlich zu der automatischen Sporttyp-Bestimmung kann die Verarbeitungseinheit konfiguriert sein zum Auslesen eines abgespeicherten Parameters, der den Sporttyp angibt, typischerweise von dem Benutzer eingegeben oder vorab automatisch ermittelt. Der Parameter kann in letzterem Fall aus einem (nicht gezeigten) Speicher des Geräts ausgelesen und dazu verwendet werden, einen passenden Algorithmus und eine oder mehrere passende Informationsquellen auszuwählen. Beispielhafte Verfahren zur automatischen Bestimmung des Sporttyps sind an anderer Stelle in dieser Schrift angegeben.
3B zeigt eine Ausführungsform, die derjenigen nach 3A sehr ähnlich ist, die allerdings einen Beschleunigungssensor 515 in dem Elektronikmodul 512B des Herzfrequenzgürtels enthält. Die Verarbeitungseinheit 516B ist konfiguriert zum Auslesen des Beschleunigungssignals aus dem Beschleunigungssensor 515. Nach einer ersten Variante ist die Verarbeitungseinheit 516B auch dazu konfiguriert, den Sporttyp zu ermitteln und den Typ zusammen mit den EKG- und/oder Beschleunigungsdaten zu dem Wristop-Computer zu übermitteln, der dann in seiner Verarbeitungseinheit 522B den Energieverbrauchsalgorithmus abarbeitet. Nach einer zweiten Variante ist die Verarbeitungseinheit 514B in dem Herzfrequenzgürtel 510 auch dazu konfiguriert, den Energieverbrauchsalgorithmus entweder teilweise oder vollständig abzuarbeiten. Als ein Beispiel für eine teilweise Berechnung kann der Energieverbrauch pro Masse basierend auf den Herzschlagdaten oder Beschleunigungsdaten in dem Herzfrequenzgürtel ermittelt werden. Dieser Wert wird dann mit der Körpermasse des Benutzers in dem Wristop-Computer multipliziert, wobei dieser Wert über eine Schnittstelle zum Eingeben der Körpermasse des Benutzers eingegeben wird. Bei einer Ausführungsform ermöglicht die Kommunikationsschnittstelle zwischen den Geräten eine Übertragung von Daten zu dem Herzfrequenzgürtel, so dass auch die Masseninformation gesendet und in dem Herzfrequenzgürtel dazu benutzt werden kann, einen benutzerspezifischen Energieverbrauchswert zu erhalten.
4A zeigt eine Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens in Form eines Flussdiagramms unabhängig davon, welches Gerät jeden der Schritte ausführt. Im Schritt 702 wird das Bewegungssignal kontinuierlich mit dem Beschleunigungssensor (oder einem anderen Bewegungssensor) gemessen. Danach wird im Schritt 704 das Bewegungssignal analysiert, um eine zyklische, das heißt regelmäßige Bewegung nachzuweisen, die charakteristisch für zyklische Sportarten ist, beispielsweise für das Laufen. Eine Rhythmik lässt sich im Zeitbereich beispielsweise dadurch ermitteln, dass in dem Signal nachgewiesene Impulse mit Zeitstempeln versehen werden und von einer Korrelationsanalyse Gebrauch gemacht wird, um festzustellen, ob die Zwischenimpulsintervalle über die Zeit (bis zu einem vorab definierten Maß) konstant bleiben, was kennzeichnend wäre für die Ausführung einer regelmäßigen Bewegung. Ist die Korrelation zwischen den Intervallen gering, so ist die Ausführung unregelmäßig in dem dazugehörigen Bewegungsmuster. Bei einer alternativen Ausführungsform wird das Beschleunigungssignal mit Hilfe einer diskreten Fourier-Transformation in den Frequenzbereich umgewandelt, wodurch das Vorhandensein starker (Spitzen-)Frequenzkomponenten nachweisbar ist. Die Frequenzdaten zeigen eine Spitze dort, wo eine Menge an zyklischer Bewegung bei konstanter Frequenz über ein gewähltes Zeitintervall hinweg stattfindet. Als nächstes wird abhängig von dem Ergebnis der Rhythmikanalyse der Energieverbrauch berechnet, entweder basierend auf dem Beschleunigungssignal im Schritt 706A, oder basierend auf dem Herzschlagsignal im Schritt 706B. In letzterem Fall werden Daten von dem EKG-Sensor verwendet, die in dem Schritt des kontinuierlichen Messens 700, erhalten werden, wohingegen in ersterem Fall die Beschleunigungsdaten herangezogen werden, die bereits im Schritt 704 verwendet wurden. Im Schritt 710 wird der Energieverbrauch (und optional auch von den Beschleunigungs- und/oder Herzschlagsignalen abgeleiteten Daten) in einem Speicher gespeichert und/oder auf einem Display mindestens eines Geräts visualisiert. Die Rhythmikermittlung lässt sich kontinuierlich oder in vorab definierten Intervallen während der Verrichtung wiederholt ausführen, so dass der Energieverbrauchsalgorithmus geändert werden kann, wenn sich der Typ der Sportverrichtung ändert. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn der Benutzer während des Joggens hin und wieder gymnastische Übungen ausführt.
Energieverbrauch lässt sich bestimmen, indem man von dem Beschleunigungssignal ausgeht und weiterhin den Umstand nutzt, dass Kadenzänderungen proportional sind zur Geschwindigkeit der Person und/oder von einer Abschätzung der Geschwindigkeit der Person basierend auf den Beschleunigungsdaten. Beim Gehen (< 6 km/h) ändert sich typischerweise die Kadenz zwischen 50 und 70 1/s, beim Joggen (6–8 km/h) ändert sie sich zwischen 70 und 80 1/s und beim Laufen (> 8 km/h) ändert sie sich zwischen 80 und 90 1/s, abhängig von der Geschwindigkeit. Eine Integralfunktion der über eine Zeitspanne gemessenen Beschleunigungsdaten steht in Relation zu der Geschwindigkeit. Eine mathematische Kombination dieser Abschätzungen liefert eine gute Gesamtabschätzung der Geschwindigkeit der Person. Ist die Geschwindigkeit bekannt, kann man VO2 und weiterhin den Energieverbrauch abschätzen. Mathematisch ausgedrückt, lässt sich der Energieverbrauch mit Hilfe der Formel A·Cd·Σa + B abschätzen, wobei Cd die Kadenz, Σa das oben angesprochene Integral A und B ein personeller Kalibrierfaktor sind.
4B zeigt eine Variante, die im übrigen ähnlich dem in 4A gezeigten Verfahren ist, die allerdings die Fähigkeit aufweist, in dem Bestimmungsschritt 804 zwischen drei Sporttypen zu unterscheiden. Wird ein Typ A nachgewiesen, so wird der Energieverbrauch anhand des Bewegungssignals im Schritt 806A berechnet. Das EKG-Signal wird im Schritt 806B verwendet, wenn der Typ B nachgewiesen wird. Im Fall des Typ C wird der Energieverbrauch anhand beider Signale in Kombination berechnet, oder anhand anderer Daten, wie zum Beispiel Daten aus einer Satellitenortung (oder anderen Daten, welche die Geschwindigkeit der Person wiedergeben), Schritt 806C. Um ein Beispiel zu geben, kann der Typ A sich für das Laufen eignen, der Typ B eignet sich für Tennis, und der Typ C eignet sich für das Schwimmen. Die Energieverbrauchsmethoden können auch anders als die hier oben angegebenen Methoden sein. Um zu unterscheiden zwischen unterschiedlichen Typen rhythmischer Sportarten (zum Beispiel Laufen, Skifahren oder Schwimmen) kann die Frequenz der rhythmischen Bewegung und/oder eine mehrdimensionale Bewegung (Beschleunigung) durch entsprechende Signalanalyse Information über die spezielle Sportart liefern, und kann in einigen Ausführungsformen angewendet werden.
5 zeigt noch weitere Einzelheiten der Phase der Bestimmung des Sporttyps gemäß einer Ausführungsform. Im Schritt 902 wird das Bewegungssignal gemessen. Dann wird im Schritt 903 ermittelt, ob der Benutzer von Hand einen speziellen Sporttyp spezifiziert hat, und ob er wünscht, dass dieser als Grundlage für die Algorithmusauswahl genutzt wird. Falls ja, wird der Algorithmus ausgewählt und setzt die automatische Bestimmung (Schritte 908A und 908B) aus. Falls nein, wird die automatische Typ-Bestimmung eingeleitet. Zunächst wird die Rhythmik des Bewegungssignals im Schritt 904 mit Hilfe eines passenden Verfahrens ermittelt (so zum Beispiel mit Hilfe des Zeitstempelverfahrens oder der Fouriermethode, wie oben erläutert wurde). Als nächstes wird in der Phase 906 geprüft, ob die Rhythmik über oder unterhalb einem vordefinierten Rhythmik-Schwellenwert liegt. Die Phasen 904 und 906 sollten über eine Zeitspanne beträchtlicher Länge ausgeführt werden, so dass zufällige oder gelegentliche Schwankungen in der Bewegungsfrequenz oder Messfehler nicht zu einem falschen Ergebnis führen. Wenn die Rhythmik über der gewählten Zeitspanne relativ konstant bleibt, wird ein erster Algorithmus für weitere Berechnungen ausgewählt, im anderen Fall wird ein zweiter Algorithmus ausgewählt (Schritte 908A und 908B).
Unabhängig davon, ob die Kadenz, die Herzfrequenz, die Geschwindigkeit oder irgendeine Kombination dieser Größen zur Bestimmung des Energieverbrauchs herangezogen wird, können auch andere Messdaten, so zum Beispiel eine ansteigende oder abfallende Geschwindigkeit, die von einem geeigneten Sensor ermittelt wird (beispielsweise einem Satellitenortungssensor oder einem Barometer) berücksichtigt und als Korrekturfaktor eingesetzt werden, um eine genauere Abschätzung des Energieverbrauchs zu erhalten.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Ausführungsformen der Erfindung nicht beschränkt sind auf spezielle Prozessschritte, Einheiten, Komponenten, Geräte, Werkstoffe oder Produkte, wie sie hier angegeben sind, sondern dass sich diese auf deren Äquivalente erstrecken, wie sie der Fachmann erkennt. Es sollte außerdem gesehen werden, dass die hier verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung spezielle Ausführungsformen verwendet wird und nicht beschränkend zu verstehen ist.
Durchgängig durch die ganze Beschreibung bezieht sich ”eine (Zahlwort) Ausführungsform” oder ”eine (unbestimmter Artikel) Ausführungsform” auf den Umstand, dass ein spezielles Merkmal, eine spezielle Struktur oder Charakteristik, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wurde, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung enthalten ist. Damit ist die Verwendung der Begriffe ”in einer (Zahlwort) Ausführungsform” oder ”in einer (unbestimmter Artikel) Ausführungsform” an verschiedenen Stellen der Beschreibung nicht notwendigerweise so zu verstehen, dass sich der Ausdruck auf dieselbe Ausführungsform bezieht.
Verschiedene Ausführungsformen und Beispiele der Erfindung können hier im Verein mit Alternativen für unterschiedliche Komponenten der Ausführungsformen ausgelegt werden. Es versteht sich, dass diese Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen nicht als de-facto-Äquivalente zueinander aufzufassen sind, sondern als separate und autonome Darstellungen der vorliegenden Erfindung.
Die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Charakteristika lassen sich in geeigneter Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombinieren. In der Beschreibung sind zahlreiche spezifische Details angegeben, so zum Beispiel Beispiele für Formen und Abmessungen etc., um ein tiefes Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung zu erhalten. Der Fachmann sieht allerdings, dass sich die Erfindung auch ohne ein oder mehrere der spezifischen Beispiele, oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Werkstoffen etc. in die Praxis umsetzen lässt. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen, Werkstoffe oder Operationen nicht dargestellt oder im Detail beschrieben, um nicht Aspekte der Erfindung zu verschleiern.
Während die obigen Beispiele die Prinzipien der Erfindung in einer oder mehreren speziellen Anwendungen veranschaulichen, erkennt der Fachmann, dass zahlreiche Abwandlungen in Form, Verwendung und Details der Implementierung möglich sind, ohne hierbei erfinderisch tätig werden zu müssen und ohne von den Prinzipien und Konzepten der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist nicht beabsichtigt, dass die Erfindung durch etwas anderes beschränkt wird als durch die beigefügten Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

FI 20115150 [0003]
FI 20105310 [0003]
EP 1862117 [0003]
FI 20086146 [0005]
US 2012/215116 [0025]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.15.4 [0057]

Claims

Tragbare elektronische Ausrüstung zum Überwachen einer Sportverrichtung einer Person, umfassend: – eine Einrichtung zum Lesen eines dem Herzschlag der Person während der Verrichtung entsprechenden Herzschlagsignals, – eine Einrichtung zum Lesen eines der Bewegung der Person während der Verrichtung entsprechenden Bewegungssignals, – eine Einrichtung zum Berechnen eines Energieverbrauchparameters unter Verwendung von einem oder mehreren der Signale, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bestimmen eines Typs der Sportverrichtung, wobei die Einrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters dazu ausgebildet ist, das Herzschlagsignal, das Bewegungssignal oder beide Signale in Kombination in einer Weise zu verwenden, die von dem bestimmten Typ der Sportverrichtung abhängt.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Empfangen und Speichern eines vom Benutzer spezifizierten Sportverrichtungstyp-Parameters in einem Speicher der Ausrüstung, der von der Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung gelesen werden kann, um den Typ der Sportverrichtung zu bestimmen.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung dazu ausgebildet ist, den Typ der Sportverrichtung automatisch anhand von Charakteristika, insbesondere Rhythmik des Bewegungssignals zu bestimmen.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung dazu ausgebildet ist, einen Parameter zu berechnen, der die Rhythmik der Verrichtung basierend auf dem Bewegungssignal widerspiegelt, – die Einrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters dazu ausgebildet ist, das Herzschlagsignal zu verwenden, wenn die Rhythmik der Verrichtung unterhalb eines vorab definierten Pegels liegt, und das Bewegungssignal zu verwenden, wenn die Rhythmik der Verrichtung oberhalb eines vorab definierten Pegels liegt.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung dazu ausgebildet ist, Rhythmik des Bewegungssignals zu bestimmen durch – Nachweisen sich wiederholender Merkmale in dem Bewegungssignal, – Zuordnen von Zeitstempeln zu sich wiederholenden Merkmalen, – Bestimmen einer Korrelation zwischen Intervallen zwischen aufeinander folgenden Zeitstempeln.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bestimmen des Typs der Sportverrichtung dazu ausgebildet ist, auf das Bewegungssignal eine Fourier-Analyse anzuwenden, um die Rhythmik des Bewegungssignals zu bestimmen.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Elektronikmodul mit einem Beschleunigungssensor zum Liefern des Bewegungssignals, und einen Herzfrequenzgürtel oder ein Smart-Bekleidungsstück mit EKG-Messelektroden zum Liefern des Herzschlagsignals, wobei der Herzfrequenzgürtel oder das Smart-Bekleidungsstück mit dem elektronischen Modul integriert oder mit diesem verbindbar ist.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Elektronikmodul weiterhin vorhanden sind: – die Einrichtung zum Bestimmen eines Typs der Sportverrichtung, – eine Einrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters basierend auf dem Herzschlagsignal und/oder Bewegungssignal, abhängig von dem bestimmten Typ der Sportverrichtung, und – eine Einrichtung zum drahtlosen Übermitteln von Energieverbrauchparametern zu einem anderen Elektronikgerät.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters ausgebildet ist zum Abschätzen des Kadenz und/oder Geschwindigkeit der Person auf der Grundlage eines Bewegungssignals, insbesondere eines Beschleunigungssignals, und zum Ableiten des Energieverbrauchparameters anhand einer abgeschätzten Kadenz und/oder Geschwindigkeit.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein anzeigeloses Gerät, insbesondere ein Herzfrequenzmodul, welches mit einem Herzfrequenzgürtel oder einem Smart-Bekleidungsstück integriert oder funktionell mit diesem verbindbar ist, umfassend mindestens die Einrichtung zum Lesen des Herzschlagsignals und optional die Einrichtung zum Lesen des Bewegungssignals, und weiterhin optional die Einrichtung zum Berechnen des Energieverbrauchparameters.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Wristop-Computer oder ein Mobiltelefon, wobei die Einrichtung zum Lesen des Herzschlagsignals und optional auch die Einrichtung zum Lesen des Bewegungssignals dazu ausgebildet ist/sind, das Signal oder die Signale drahtlos von einem separaten Messgerät zum empfangen, so zum Beispiel einem elektronischen Herzfrequenzmodul, welches mit einem Herzfrequenzgürtel oder einem Smart-Bekleidungsstück integriert oder funktionell mit diesem verbunden ist.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieverbrauchparameter in den Einheiten von Energieverbrauch pro Masseneinheit einer Person oder Gesamtenergieverbrauch der Person bereitgestellt wird.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Lesen eines Herzschlagsignals ein oder mehrere elektrische EKG-Sensoren, optische Sensoren, Drucksensoren oder Beschleunigungssensoren aufweist.
Tragbare elektronische Ausrüstung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Sensoren dazu ausgebildet ist/sind, an der Brust, dem Hals, dem Handgelenk oder der Ohrmuschel der Person während der Verrichtung angebracht zu werden.
Verfahren zum Überwachen einer Sportverrichtung einer Person, umfassend das – Bereitstellen eines dem Herzschlag der Person während der Verrichtung entsprechenden Herzschlagsignals, – Bereitstellen eines der Bewegung der Person während der Verrichtung entsprechenden Bewegungssignals, – Berechnen eines Energieverbrauchparameters unter Verwendung eines oder mehrerer der Signale, gekennzeichnet durch – Bestimmen des Typs der Sportverrichtung, – Berechnen des Energieverbrauchparameters durch Verwenden des Herzschlagsignals, des Bewegungssignals oder beider Signale in Kombination in einer Weise, die von dem bestimmten Typ der Sportverrichtung abhängt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des Typs der Sportverrichtung durchgeführt wird durch Lesen eines vom Benutzer spezifizierten Sporttyp-Parameters, der über eine Benutzerschnittstelle eingegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des Typs der Sportverrichtung automatisch auf der Grundlage von Charakteristika des Bewegungssignals, insbesondere der Rhythmik, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch – Berechnen eines Rhythmikparameters basierend auf dem Bewegungssignal, und – Verwenden des Bewegungssignals zum Berechnen des Energieverbrauchparameters, wenn der Rhythmikparameter oberhalb eines vordefinierten Pegels liegt, und Verwenden des Herzschlagsignals zum Berechnen des Energieverbrauchparameters, wenn der Rhythmikparameter unterhalb eines vordefinierten Pegels liegt.
Verfahren nach einen der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch Messen des Herzschlagsignals und des Bewegungssignals und Bestimmen des Typs der Sportverrichtung in einem Elektronikmodul, welches sich in einem Herzfrequenzgürtel oder einem Smart-Bekleidungsstück befindet oder daran anbringbar ist, und optional außerdem das Ausführen der Berechnung des Energieverbrauchparameters innerhalb des Elektronikmoduls.
Computerprogrammprodukt mit computerausführbaren Befehlen zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 19.
Verwenden der Rhythmikanalyse eines Beschleunigungssignals zum Auswählen eines Algorithmus' zur Energieverbrauchsberechnung in einer tragbaren Sportüberwachungsausrüstung.