NO782443L - Elektronisk kaloriteller. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en treningsmåler og særlig et treningsmålesystem hvor den av brukeren konsumerte, totale kalorimengde måles ved utnyttelse av likninger som tar hensyn til brukerens fysikalske parametre, og hvor mengden indikeres på synlig, måte.

Treningsmåleanordninger har en lang historie i den kjente teknikk. For eksempel viser US patent 3 511 .097 (Kerwin) et treningsapparat av sykkeltype som er . forbundet med elektroniske kretser som omfatter strømintegratorer for måling av sykkelapparatets energiutgangssignal og avgivelse av en kontinuerlig tellingsindikasjon på treningsmengden. De fleste mennesker for hvilke trening er forskrevet eller ønskelig, ønsker .imidlertid å ha større frihet med hensyn til. valg av den trening som skal utføres, enn hva som tilveiebringes med et slikt stasjonært system. En liknende anordning som viser forbrukte kalorier på en elektronisk utlesning, er også vist

• i US patent 3 984 666 (Barro.n) . Dette system lider imidlertid

av den samme begrensning som apparatet ifølge US patent 3-511 097.

I et forsøk på å løsrive seg fra begrensningene

ved disse tidligere kjente anordninger har det vært foreslått å tilveiebringe et magnetisk akselerometer, slik som' vist i US patent 3 129 347 (Tognola), som inneholder en magnet som en bevegelig del, for å detektere graden av bevegelse av brukeren. Det. har videre vært foreslått å forsyne kappen for dette'akselerometer med en mekanisk bryter, såsom en reed- eller tungebryter, for å bestemme når den bevelige magnet beveger seg i umiddelbar

nærhet av den stasjonære magnet på grunn av kraften av brukerens bevegelse. Selv om denne anordning er av interesse som et grunnleggende begrep, er den ikke noe kommersielt praktisk system da det mekaniske system for måling av magnetposisjon er utsatt for

unøyaktighet og sammenbruddsproblemer som er iboendé i sådanne mekaniske konstruksjoner.

Som en alternativ anordning for aktivitetsdetekte-ring har det også vært foreslått å anbringe en magnet nær en oppfangerspole slik som vist i US' patent 3 547 106 (Bommann) . En sådan posisjonsdeteksjons-oppfangerspole (som også er vist i Tognola-patentet) er kostbar å fremstille,, og dens utgangssignal krever betydelige kretser for behandling, slik det er vist i blokkform i Bornmann-patentet, hvor anordningen omfatter et bånd-passfilter, likeretter, trigger, multivibrator, tidgiver og flip-flop.

En forenklet posisjonsdetekterende kretsanordning for omformeren for å tilveiebringe et nøyaktig, pålitelig signal, ville åpenbart være nødvendig for å tilveiebringe en kommersielt brukbar innretning. Videre inneholdt ikke de tidligere kjente innretninger noen anordning for bestemmelse av brukerens fysiske kondisjon som en variabel ved måling av kaloriforbruk.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en regneenhet eller kalkulator for nøyaktig måling av kaloriforbruk over en tidsperiode. Den vertikale komponent av brukerens bevegelse måles ved hjelp av en bevegelsesdetekterende omformer i kombinasjon med en anordning for opto-elektrisk bestemmelse av omformerens posisjon,.og for omdannelse av denne bevegelse til elektroniske pulser pr. tidsenhet. Disse pulser, som er propor-sjonale med den akselerasjon som bibringes bevegelsesdeteksjons-omformeren ved bevegelse av objektet ; tilveiebringer en inngang til en prosessor som arbeider under styring av et leseminne (ROM) som er programmert i overensstemmelse med et sett likninger som tar hensyn til brukerens fysiske kondisjon. Det resulterende utgangssignal fra mikroprosessoren tilveiebringer en kontinuerlig . indikasjon på, brukerens kaloriforbruk.

Systemet gjøres funksjonsdyktig ved hjelp av den enestående forenklede anordning for opto-elektrisk angivelse av stillingen av den bevegelige magnet i omformerkappen, omfattende en lysemitterende diode på den ene side av omformerkappen og en fotodetektor på den motsatte side. Fotodetektorens utgangssignal koples til en klokkestyrt OG-port. Når lyset fra den lysemitterende diode ikke faller på fotodetektoren, blir en pulsstrøm med klokketakt eller klokkehastignet utmatet fra porten og detektert og lagret ved hjelp av prosessoren. Nøyaktigheten av beregningen av hastighet og totalt kaloriforbruk av brukeren er en funksjon

. av klokkehastigheten til den andre inngang til OG-porten.

I en fordelaktig utførelse er det tilveiebrakt et sett manuelle brytere for å bestemme brukerens fysiske kondisjon. Prosessoren kontrollerer tilstanden av disse brytere, og ved referanse til en oppslagstabell i minnet finner prosessoren en konstant som representerer brukerens fysiske kondisjon eller tilstand.

Kalkulatoren styres ved hjelp av et program som er lagret i et leseminne (ROM) basert på et sett likninger publisert av V. Antonetti i- "The Equations Govefning•Weight Change in Human Beings," The American Journal of Chemical Nutrition, Vol. 2.6, nr. 1, Januar 1973, som herved innlemmes i beskrivelsen, som referanse. Disse likninger tillater en meget nøyaktig beregning av én brukers kaloriforbruk, innstilt etter vedkommendes brukers fysiske kondisjon.

Den elektroniske kaloriforbrukskalkulator ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved dé i patentkravene angitte, karakteriserende trekk.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere .i det følgende, under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser et blokkdiagram av en utførelse av den elektroniske kaloriteller ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser den magnetiske bevegelsesføler som er vist i blokkform på fig. 1, og fig. 3 viser mer detaljert deler av det på fig. 1 viste system.

Den elektroniske kaloriteller som skal beskrives

i det følgende, er spesielt konstruert for bruk ved bestemmelse av den kalorimengde som forbrukes av en bruker over en kjent vtids-periode. Kalkulatoren arbeider ,ved å avføle pasientens bevegelse og omdanne den vertikale komponent av denne bevegelse til elek- . troniske pulser. Ved benyttelse av en elektro-optisk posisjons-føler i kombinasjon med en magnetisk bevegelsesomformer, utvikles et klokketidssignal i hvilket antallet pulser over en tidsperiode er proporsjonalt med den avfølte akselerasjon. Konsumerte kalorier kan derfor beregnes som en funksjon av det antall pulser som avføles.

Den energi som utnyttes av en person, er også en funksjon av morfologien og alderen tilden person som benytter kalkulatoren. Oppfinnelsen omfatter midler for bestemmelse av disse konstanter ved at man i kalkulatoren innstiller den indivi-duelle brukers høyde, vekt, alder og kjønn. Dette oppnås ved benyttelse av et sett velgerbrytere 1, 2, 3 og 4 (fig. 1). Disse brytere tilveiebringer konstanter som kreves av en mikroregner 6 ved beregning av konsumerte kalorier.

I tillegg til disse konstanter krever programlikningene som er lagret i et leseminne.(ROM) 5, utgangssignalet fra en energi-, eller bevegelsesføler 8 for<at>mikroregneren 6 ..skal kunne beregne og frem-vise de konsumerte kalorier.på en fremvisningsanordning eller indikator 11. Slik som vist på fig. 2, omfatter bevegelses-føleren 8 en kappe 10 med en første, fast magnet 12 og en andre magnet 14 som er glidbar i kappen 10. Det fremgår at magnetene 12, 14 er innrettet med like poler vendende mot hverandre, slik

at magnetene 12, 14 er innbyrdes adskilt i likevekts.tilstand. En opto-elektrisk akse 16 er definert ved hjelp av midler som vist på fig. 3 for å detektere bevegelse av den glidbare eller flytende magnet 14. Bevegelse av denne magnet er en mekanisk analogi til den vertikale komponent av bevegelse av brukeren. Den bevegelsesdetekterende, magnetiske omformer 8 arbeider i overensstemmelse med de prinsipper som er beskrevet i det forannevnte Tognola-' patent. Omformeren er innbygget i<er>sådan konstruksjon som f.eks.

av typen fyllepennholder, slik at brukeren normalt vil bære omformeren på sitt legeme med omformeraksen innrettet med den bevegelse som skal avføles, dvs. den vertikale komponent av legemsbevegelse..

Slik som vist på fig. 3, innstilles kjønnet, høyden, vekten og alderen på bryterne1, 2, 3 og 4. Prosessoren 6 av-

leser disse brytere, og adresserer en tabelloppslagsdel 20 av et

minne 21 for å tilveiebringe en konstant KDtil mikroregneren

6. Personens vekt tilføres også direkte som e.t inngangssignal

til mikroregneren 6. Det tredje vesentlige inngangssignal som kreves for å tilveiebringe den informasjon som er nødvendig for å beregne energiforbrukshastigheten, tilveiebringes ved hjelp av en posisjonsdetekterende logikkenhet (fig. 3) som er knyttet til føleren 8.

For å danne dette tredje inngangssignal, omdannes brukerens bevegelse til et tidsbasert signal ved avføling av den bevegelige magnets 14 stilling i forhold til den elektro-optiske akse 16. Denne akse 16 er definert ved benyttelse av en lysemitterende diode 32 og en foto-elektrisk detektor 34. Når den bevegelige magnet 14 forskyves nedover mot den faste magnet .12 tvers over den opto-elektriske akse 16, avbrytes den lysemitterende diodes 32 lysutgangssignal til fotodektoren 34. Mens lyset er av-brutt, slipper porten 36 gjennom klokkesignalene fra en klokke-generator 38 til mikroregneren 6 som teller og lagrer de pulser som mottas i løpet av en gitt. tidsperiode i Frastøtningskraften mellom de like poler på magnetene 12. og 14.driver til slutt den bevegelige magnet 14 tilbake tvers over den opto-elektriske akse og mot sin likevektsstilling, slik at pulsstrømmen slutter. Det antall pulser som akkumuleres i løpet av en tidsperiode, definerer

konstanten K . Det antall pulser som akkumuleres over en tidsperiode, vil variere med hardheten av den utførte trening, da den bevegelige magnet 14 vil krysse aksen oftere, medøket an-strengelse. Utgangssignalet C, (konsumerte kalorier over en tidsperiode) beregnes av prosessoren 6 som en funksjon av vekten, K

og K i overensstemmelse méd de likninger som er vist i Antonétti-artikkelen.

Som vist på fig. 3, fremvises de summerte kalorier

i form av en fire-siffers, lysemitterende diodeindikator 11 hvis minst.signifikante bit er i enheter på 10 kalorier. Normal aktivitet bør generere mellom 2 000 og 4 000 kalorier pr. dag, slik at kalkulatoren kan akkumulere opptil en måneds kaloriforbruk. Indi-katoren opplyses imidlertid bare når en bryter på anordningen inn-trykkes. Dette bevarer batteriet som er inneholdt i enheten. En sådan bryter kan f.eks. innbygges i hetten på den pennliknende konstruksjon som er den foretrukne utførelse av oppfinnelsen. Inn-pressing av bryteren to ganger i rask rekkefølge nullstiller anordningen.

Ved bruk bæres anordningen på en persons legeme,,

båret i en skjortelomme eller festet til et belte. Pérsonens karakteristika bestemmes for kalkulatoren ved innstilling av de fire roterende brytere 1, 2, 3, 4 på den nedre halvdel av pennen, for å svare, til personens høyde, vekt, alder og kjønn. Deretter er

funksjonen helt automatisk.

Da en individuell bruker vil forbruke energi også i' stillesittende tilstand, vil kalkulatoren fortsette å akkumulere

et grunnleggende antall kalorier som konsumeres selv om ingen trening utøves og den opto-elektriske akse 16 derfor ikke krysses av omformermagneten 14. Kalkulatoren tilveiebringer følgelig en fullstendig måling på konsumerte kalorier for hvilken som helst tidslengde som brukeren ønsker.

En nyttig variasjon av kalkulatorkretsen omfatter en oscillator med variabel frekvens i klokkegeneratoren 36 som til-fører pulsstrømmen som telles av mikroregneren. En enkel RC-kréts vil tilveiebringe justerbarhet av oscillatorens tidskonstant. Denne justering utføres etter at magnetene er montert i kappen., fpr.å ta hensyn til magnetenes variable permeabilitet under aktuelle fremstillingsforhold. Denne variable permeabilitet vil endre den kraft'som utøves på den øvre, bevegelige magnet 14 fra den ene teller til den neste, og derfor den hastighet med hvilken denne magnet 14 beveger seg i forhold til magneten 12 tvers over aksen 16. Justering av den grunnleggende klokkkepulstakt fra klokken

38 eliminerer ethvert behov for å avpasse magnetene eller endre

en eller- annen konstant som er programmert inn i regneren 6, for å oppnå konsekvente nøyaktige avlesninger.av den utøvde kraft

og den aktuelle forbrukte energi.

Claims (4)

1. Elektronisk kaloriforbrukskalkulator,karakterisert vedat den omfatter en aktivitetsføler som har en kappe, en første magnet som har en fast.stilling i kappen, en andre magnet som er bevegelig i kappen og har en pol som er innrettet for å vende mot den samme pol på den første, faste magnet, slik at den andre magnet inntar en referansestilling på avstand fra den første magnet, og en anordning for å definere en opto-elektrisk akse mellom den første magnets faste stilling og den andre magnets referansestilling, idet den andre akse avbrytes av den andre bevegelige magnet som reaksjon på aktivitet av en bruker av kalkulatoren, og videre omfatter en anordning for beregning av den energi som forbrukes i løpet av den nevnte aktivitet, og som består av en anordning for definisjon av en første variabel som funksjon av den tid den andre magnet avbryter den nevnte akse, en anordning for definisjon av en andre variabel som funksjon av brukerens fysiske karakteristika, og en behandlingsanordning for beregning og fremvisning av graden av den nevnte aktivitet på basis av den første og den andre variable.

2. Kalkulator ifølge krav 1,karakterisertved at anordningen for definisjon av den nevnte tidsvariable omfatter en klokkestyrt port som har en styrende inngang koplet til den nevnte anordning for definisjon av den opto-elektriske akse, idet tidsvarigheten av avbrytelsen av den nevnte akse på grunn av den andre magnet er definert ved klokkeportens utgangssignal.

3. Kalkulator ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat anordningen for definisjon av den andre, variable omfatter et minne som har en tabelloppslagsdel for tilveiebringelse av den nevnte andre konstant, og et antall manuelle brytere for angivelse av brukerens fysiske karakteristika, idét behandlings-anordningen avsøker de manuelle brytere og som reaksjon på disse utleder den nevnte andre variable fra tabelloppslagsdelen.

4. Kalkulator ifølge krav 3,karakterisertved at anordningen for definisjon av den.opto-elektriske akse omfatter en lysemitterende diode på den ene side av kappen og en fotodetektor på den motsatte side av kappen.