Un sistema para la medición de información cinemática de la marcha durante el ejercicio de un sujeto que comprende:

a) un elemento fijo adaptado para fijarse sobre el tronco del cuerpo del sujeto; b) un sensor de aceleración fijado al elemento de fijación para detectar la aceleración vertical del tronco del cuerpo de dicho sujeto y c) un microprocesador acoplado a dicho sensor de aceleración, configurado dicho microprocesador para recibir dichos datos de aceleración vertical desde dicho sensor de aceleración, para calcular y deducir la velocidad y la distancia recorrida por dicho sujeto y para comunicar dicha información de velocidad y distancia, caracterizado por que la velocidad y la distancia se calculan y deducen a partir de: (1) dichos datos de aceleración vertical, (2) factores de compensación, (3) una constante de calibración y (4) una suma de una sucesión de tasas de cambio de la señal de aceleración

Campo de la invención

Esta invención se refiere a un sistema y método de supervisión del ejercicio y en particular a sistemas para la medición de la información cinemática de la marcha.

Antecedentes de la invención

Es valioso para quien hace ejercicio conocer su información de ritmo cardíaco y velocidad durante el ejercicio. Los supervisores de ritmo cardiaco y velocidad actuales se basan o bien en un sensor de aceleración o bien en la tecnología GPS. El supervisor de ritmo cardiaco y velocidad basado en un sensor de aceleración se compone de un cinturón de pecho para la medición del ritmo cardíaco, una almohadilla de pie con un acelerómetro embebido para medir la velocidad y un reloj de pulsera para mostrar la información del ritmo cardiaco y velocidad recibidas por separado desde el cinturón de pecho y la almohadilla de pie. Este enfoque tiene el inconveniente de problemas de interferencia de RF dado que el reloj de pulsera recibirá señales tanto del cinturón de pecho (información de ritmo cardíaco) como de la almohadilla de pie (información de velocidad y distancia). Este problema será aún peor cuando dos o más usuarios de supervisores de ritmo cardiaco y velocidad se juntan y puede dar como resultado una lectura imprecisa. Se describe un sistema para la medición de información cinemática de la marcha en el documento US-A5976083.

Sumario de la invención

A la luz de los antecedentes anteriores, es un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo alternativo de medición de la cinemática de la marcha.

De acuerdo con el objeto de la invención, una realización es un sistema para la medición de la información cinemática de la marcha durante el ejercicio de un sujeto que comprende a) un elemento de fijación adaptado para su sujeción sobre el tronco del cuerpo del sujeto; b) un sensor de aceleración unido al elemento de fijación para detectar la aceleración vertical del tronco del cuerpo de dicho sujeto y c) un microprocesador acoplado a dicho sensor de aceleración, configurado dicho microprocesador para recibir dichos datos de aceleración vertical desde dicho sensor de aceleración, para calcular y deducir la velocidad y distancia recorrida por dicho sujeto a partir de: (1) dichos datos de aceleración vertical, (2) factores de compensación, (3) una constante de calibración y (4) una suma de una sucesión de tasas de cambio de la señal de aceleración y para comunicar dicha información de velocidad y distancia.

En una implementación, el sistema de acuerdo con la presente invención comprende además una unidad de transmisión inalámbrica acoplada al microprocesador para la transmisión de la información cinemática de la marcha. Se proporciona también un dispositivo de recepción que incluye una unidad de recepción para recibir la información cinemática de la marcha. En la realización más preferida, se proporciona un dispositivo receptor con un receptor inalámbrico y una unidad de visualización para visualizar la información cinemática de la marcha. En una realización incluso más preferida, el dispositivo de recepción está adaptado para llevarse sobre la muñeca del sujeto, a modo de un reloj de pulsera modificado, o llevado cerca de la oreja del sujeto, tal como un audífono.

En otra realización preferida, el sistema de acuerdo con la presente invención incluye además un dispositivo de supervisión del ritmo cardíaco fijado también sobre el cinto de pecho y acoplado al microprocesador. El sistema de supervisión del ritmo cardiaco puede ser un sistema convencional que contiene un conjunto de electrodos que miden la señal del electrocardiograma (ECG) del sujeto y capaz de convertir la señal del ECG en pulsos digitales y comunicar los pulsos digitales al sujeto como el valor del ritmo cardiaco.

En la implementación preferida de esta segunda realización, se proporciona también una unidad de transmisión inalámbrica acoplada al microprocesador para la transmisión de la información cinemática de la marcha mientras que se proporciona un dispositivo de recepción que contiene una unidad de recepción para recibir la información cinemática de la marcha. El dispositivo de recepción puede ser de nuevo, por ejemplo, el dispositivo de muñeca o el dispositivo de oído como se ha descrito en la realización previa.

En ambas realizaciones, el medio de transmisión inalámbrica puede ser, pero sin limitarse a, un transmisor de radiofrecuencia, un transmisor de infrarrojos, un transmisor de sonar.

En una tercera realización de la presente invención, se proporciona un método de cálculo de la información de velocidad y distancia a partir de los datos de aceleración vertical digitales que comprende las siguientes etapas de obtención de los datos de aceleración vertical del tronco del cuerpo de un sujeto durante el movimiento y el cálculo de la velocidad y distancia recorrida por el sujeto en base a los datos de aceleración vertical y a los parámetros de calibración obtenidos a partir de un evento de calibración por parte del sujeto para una distancia predeterminada.

En un ejemplo de implementación específica, la velocidad y distancia recorrida por el sujeto se puede calcular usando las siguientes etapas:

1. sometimiento de los datos de aceleración vertical digitales a un filtro paso bajo para producir los datos de aceleración filtrados;

2. cálculo del cambio de aceleración mediante el cálculo de la diferencia de los datos de aceleración filtrados a partir de la muestra del tiempo actual contra la muestra del tiempo previo;

3. acumulación de los cambios de aceleración durante un periodo de tiempo para llegar a la tasa de cambio de aceleración acumulada;

4. cálculo de la distancia que el sujeto humano ha recorrido mediante la multiplicación de la tasa de cambio de la aceleración acumulada por un factor de compensación de desviación de la amplitud y un factor de compensación de desviación del tiempo y dividido por una constante de calibración basada en parámetros de calibración obtenidos a partir de un evento de calibración por parte del sujeto para una distancia predeterminada y

5. cálculo de la velocidad que el sujeto humano ha recorrido mediante la división de la distancia calculada en la etapa (4) por el período de tiempo de medición.

El factor de compensación de la desviación del tiempo se puede deducir a partir del cálculo del tiempo de actividad Tac dentro de un intervalo de tiempo fijo Tc, restando Tc de Tac y dividiendo el resultado por Tc.

Los parámetros de calibración se pueden deducir mediante las siguientes etapas:

1. la medición del tiempo que lleva al sujeto recorrer una distancia fija para obtener el período de tiempo de calibración;

2. la acumulación de los cambios de aceleración durante el período de tiempo de calibración para obtener la calibración del cambio de aceleración; y

3. la división del cambio de aceleración calibrado por el período de tiempo de calibración para obtener el coeficiente de calibración.

El factor de compensación de la desviación de la amplitud se puede deducir a partir de la división de la tasa de cambio de aceleración acumulada por un intervalo de tiempo fijo Tc, dividiendo adicionalmente el resultado por un valor de calibración de aceleración, añadiendo uno al resultado y dividiendo la suma por la mitad de acuerdo con la ecuación (4) descrita a continuación.

El valor de calibración de la aceleración se puede deducir adicionalmente a partir de la división de la calibración del cambio de aceleración por el período de tiempo de calibración.

Una de las realizaciones descritas anteriormente de la presente invención proporciona una solución que combina el aparato de medición del ritmo cardíaco y el sensor de aceleración en una unidad que se puede llevar sobre el tronco del cuerpo. Esta unidad puede transmitir adicionalmente la información cinemática de la marcha tal como el ritmo cardiaco, la velocidad y la distancia que el sujeto ha recorrido a un dispositivo receptor con la finalidad de informar al sujeto acerca de la información cinemática bien en forma visual o bien audible. Esta es una ventaja diferenciadora sobre los dispositivos de medición cinemática de la marcha convencionales tanto con supervisores de ritmo cardíaco como de velocidad en que la misma unidad provista sobre el cinto de pecho es capaz de medir ambos parámetros y por lo tanto sólo se necesita que se envíe una única señal de transmisión al dispositivo receptor tal como un reloj de pulsera o audífono. En los sistemas... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para la medición de información cinemática de la marcha durante el ejercicio de un sujeto que comprende:

a) un elemento fijo adaptado para fijarse sobre el tronco del cuerpo del sujeto; b) un sensor de aceleración fijado al elemento de fijación para detectar la aceleración vertical del tronco del cuerpo de dicho sujeto y c) un microprocesador acoplado a dicho sensor de aceleración, configurado dicho microprocesador para recibir dichos datos de aceleración vertical desde dicho sensor de aceleración, para calcular y deducir la velocidad y la distancia recorrida por dicho sujeto y para comunicar dicha información de velocidad y distancia, caracterizado por que la velocidad y la distancia se calculan y deducen a partir de: (1) dichos datos de aceleración vertical, (2) factores de compensación, (3) una constante de calibración y (4) una suma de una sucesión de tasas de cambio de la señal de aceleración.

2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende además una unidad de transmisión inalámbrica acoplada a dicho microprocesador para la transmisión de dicha información cinemática de la marcha y un dispositivo receptor que comprende una unidad de recepción para la recepción de dicha información cinemática de la marcha.

3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 2 en el que dicho dispositivo de recepción está adaptado para su fijación a la muñeca de dicho sujeto y comprende un receptor inalámbrico y una unidad de pantalla para la visualización de dicha información cinemática de la marcha.

4. El sistema de acuerdo con la reivindicación 2 en el que dicho dispositivo de recepción está adaptado para llevarse sobre el oído de dicho sujeto y comprende un receptor inalámbrico y un audífono para la transmisión de modo audible de dicha información cinemática de la marcha a dicho sujeto.

5. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende además un dispositivo de supervisión de ritmo cardiaco fijado sobre dicho elemento de fijación y acoplado a dicho microprocesador.

6. El sistema de acuerdo con la reivindicación 5 en el que dicho dispositivo de supervisión del ritmo cardiaco comprende un conjunto de electrodos que miden la señal del electrocardiograma (ECG) de dicho sujeto, siendo capaz dicho dispositivo de supervisión del ritmo cardiaco de convertir dicha señal del ECG en pulsos digitales y de comunicar dichos pulsos digitales como dicho valor de ritmo cardiaco a dicho sujeto.

7. El sistema de acuerdo con la reivindicación 5 que comprende además una unidad de transmisión inalámbrica acoplada a dicho microprocesador para la transmisión de dicha información cinemática de la marcha y un dispositivo receptor que comprende una unidad de recepción para la recepción de dicha información cinemática de la marcha.

8. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7 en el que dicho dispositivo receptor está adaptado para su fijación a la muñeca de dicho sujeto y comprende un receptor inalámbrico y una unidad de pantalla para la visualización de dicha información cinemática de la marcha.

9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7 en el que dicho dispositivo de recepción está adaptado para llevarse sobre el oído de dicho sujeto y comprende un receptor inalámbrico y un audífono para la transmisión de modo audible de dicha información cinemática de la marcha a dicho sujeto.

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7 en el que dicha información cinemática de la marcha se transmite en un paquete de datos desde dicha unidad de transmisión a dicha unidad de recepción de dicho dispositivo receptor.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 8 en el que dicho paquete de datos comprende además los bits de ID y de corrección de error de modo que se combata el error de transmisión de datos durante la transmisión inalámbrica.

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho medio de transmisión inalámbrica es un transmisor de sonar; un transmisor de radiofrecuencia o un transmisor infrarrojo.

13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicho medio de transmisión inalámbrica es un transmisor de sonar; un transmisor de radiofrecuencia o un transmisor infrarrojo.

14. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha información de velocidad y distancia se calcula usando un algoritmo de la forma:

K  (1 K )  S

a tT

c

DT = cKcal

K  (1 K )  S

a tT

c

=

VTcK T

cal c

5 en las que:

Tc es un ciclo de cálculo, DTc es la distancia real, VTc es la velocidad real, STc es la tasa de cambio de la señal de aceleración, Kt es un factor de compensación de la desviación del tiempo, Ka es un factor de compensación de la desviación de la amplitud y Kcal es una constante de calibración.