CN102114322A - 一种具有安全监测功能的互动健身系统 - Google Patents

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本发明公开了一种具有安全监测功能的互动健身系统，其特征在于包括：采集单元包括：血氧传感器、血压传感器、心率计和微处理单元，微处理单元将上述传感器采集的数值进行编码处理后通过无线发射端发送到主机端；主机端包括：存储单元，显示器接口，语音输出接口，设置单元，无线接收端和处理器，处理器将根据设置单元和采集单元获取的使用者的信息确定该使用者的健身活动方案，并将该健身活动方案通过显示器接口和语音输出接口发送到外部设备中；同时通过采集单元使用者的当前状态进行监测，在发生危险前进行报警。该系统具有操作简单，实用性强，而且相对应昂贵的健身会员费及教练费该系统的投入成本非常低廉适于广泛推广。

Description

一种具有安全监测功能的互动健身系统
技术领域
本发明涉及一种具有安全监测功能的互动健身系统。
背景技术
现代人工作压力越来越大，导致亚健康问题随之而来。其实亚健康是一种临界状态，处于亚健康状态的人，虽然没有明确的疾病，但却出现精神活力和适应能力的下降，如果这种状态不能得到及时的纠正，非常容易引起心身疾病。包括：心理障碍、胃肠道疾病、高血压、冠心病、癌症、性功能下降，倦怠、注意力不集中、心情烦躁、失眠、消化功能不好、食欲不振、腹胀、心慌、胸闷、便秘、腹泻、感觉很疲惫，甚至有欲死的感觉。而体格检查并无器官上的问题，所以主要是功能性的问题。处于亚健康状态的人，除了疲劳和不适，不会有生命危险。但如果碰到高度刺激，如熬夜、发脾气等应激状态下，很容易出现猝死，就是“过劳死”。因此，要摆脱亚健康的困扰，人们应当保证合理的膳食和均衡的营养；调整心理状态并保持积极、乐观；及时调整生活规律，劳逸结合，保证充足睡眠；增加户外体育锻炼活动，每天保证一定运动量。但无规律和快节奏的生活、工作状态，让人们往往很难做到适量的运动，虽然市场上健身房不少，可真正有时间去健身房健身的人却不多，仅凭偶尔锻炼未能真正有效地达到健身的功效。所以一种能够使运动健身达到虚拟与现实相结合的互动健身系统急需被研制。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种具有安全监测功能的互动健身系统。本发明采用的具体技术方案如下：
一种具有安全监测功能的互动健身系统，其特征在于包括：主机端和采集单元；所述采集单元包括：
血氧传感器，用于采集使用者血氧饱和度；
血压传感器，用于采集使用者血压值；
心率计，用于采集使用者心率值；
微处理单元，将上述传感器采集的数值进行编码处理后通过无线发射端发送到主机端；
所述主机端包括：
存储单元，用于存储年龄、性别及身体条件不同的群体对应的群体分类阈值和各群体健康程度不同所对应的不同等级的等级分类阈值，以及不同等级对应的健身活动方案和该健身活动方案血氧、血压及心率的极限阀值；
显示器接口，用于连接外部显示设备将视频信号输出；
语音输出接口，用于连接外部音响设备将语音信号输出；
设置单元，用于使用者输入年龄、性别及身体条件信息；
无线接收端，用于接收无线发射端发射过来的信息；
处理器将使用者通过设置单元输入的年龄、性别及身体条件信息同存储单元存储的不同的群体对应的群体分类阈值进行比较，从而确定使用者对应的群体，然后处理器根据采集单元采集的使用者常态下的血氧、血压及心率信息同存储单元存储的该群体健康程度不同所对应的不同等级的等级分类阈值进行比较，进而确定该使用者的健身活动方案，并将该健身活动方案通过显示器接口和语音输出接口发送到外部设备中；在使用者进行健身活动时处理器对采集单元实时传来的血氧、血压及心率信息进行监测，当检测到的血氧、血压及心率超过该健身活动方案设置的极限阀值时，处理器将报警信息以图像或语音的形式通过显示器接口或语音输出接口发送到外部设备上。
所述处理器还对采集单元采集到的血氧、血压及心率持续超过该健身活动方案设置的极限阀值的时间进行监测，当所述采集单元采集到的血氧、血压及心率的值持续超过该健身活动方案设置的极限阀值的时间超过设定值，处理器停止向显示器接口和语音输出接口输出视频及语音信号。
所述处理器还具有对使用者在连续完成同一级别的健身活动方案进行监测，当使用者连续完成同一级别的健身活动的次数达到设置次数，在使用者再次开机进行健身活动时，处理器自动将使用者的健身活动方案提升一个级别。
所述处理器还具有对使用者在连续没完成同一级别的健身活动方案进行监测，当使用者连续没完成同一级别的健身活动的次数达到设置次数，在使用者再次开机进行健身活动时，处理器自动将使用者的健身活动方案下降一个级别。
所述健康活动方案采用健身操、健身游戏或健身视频指导。
该系统具有不受时间、地点限制等特点，可以随时解决运动健身问题，同时引入了健康跟踪系统，使消费者在玩中即达到健身之功效，借助网络平台还可以实现与家人或友人的在线互动，使运动健身达到虚拟与现实的完美结合。另外其操作简单，实用性强，而且相对应昂贵的健身会员费及教练费该系统的投入成本非常低廉适于广泛推广。
附图说明
图1为本发明所述系统的结构示意图；
图2为本发明实施例1的工作流程图；
图3为本发明实施例2的工作流程图；
图4为本法米实施例3的工作流程图。
具体实施方式
本系统是在现有互动产品中引入健康跟踪系统，通过用户在使用产品时，利用手柄腕带对心跳、脉搏等指标进行监测，并在屏幕上显示动态检测结果，以达到提示作用，使用户在娱乐的同时可以随时监测到自己运动量是否达到健身之功效。由于每个人的健康和体质状态不同，健身运动的有氧心率范围也就应该因人而异、因时而异，所以每个个体运动耐受值会有所不同，为确保使用者安全，该系统将根据使用者体态指标，譬如身高、体重、血压、心跳、呼吸等，设置一个正常合理的初始限定值(包括最高和最低值)，以确保用户在限定值内的互动娱乐运动是健康安全的，然后通过使用者连续的娱乐运动，跟踪记录使用者使用后身体各项指标变化值，并在屏幕显示，使消费者运动过程中即知自己在玩的过程中，体能各项指标的变化，从而达到循序渐进的健身目的。
正常成年人脉搏每分钟在75次左右，一般不少于60次，不多于100次。正常成年人每分钟呼吸16～20次，呼吸次数与心脉跳动的比例为1∶4，每分钟呼吸少于10次或多于24次为不正常。而有氧运动具备的条件之一就是有效心率小于150次/分钟。据此，参数设置上要综合考虑消费者个体情况。譬如，用户甲初始耐受值为(70，90)，其在刚开始玩的时候可能在5分钟或10分钟，系统就提示其已经达到体能耐受值限制(屏幕显示或声音提示，必要可根据系统反馈数据与娱乐系统之间设定一个触电，但指标达到人体耐受极限时，可强制暂停游戏，以确保玩家不过度运动，达到合理锻炼的目的。经过一段时间的运动，该用户体能得到锻炼和提升，再进行相同项目时，其耐受时间将延长，15分或20分钟系统才会提示休息。这样用户可以直观地在感受到自己体能得到锻炼和提升，然后利用口碑效应进行宣传，从而带动市场需求。一个普通人到达最佳的运动状态的衡量标准是：血压：(90-140)/(60-90)心率：60-100呼吸：16-20。人在剧烈运动时，肌体对血氧量的需求增大，心脏通过加速跳动频率，提升血压来增加血流量，以满足肌体的需求。正常人情绪激动或剧烈运动时的血压不超过160/100mmHg，具体情况要视运动的激烈程度的。
对于本系统的人体各项阈值及参数的设置可从下列公知的参考材料获知，参考材料内容具体如下：
血压：中国人平均正常血压参考值(mmHg)
  年龄   收缩压(男)   舒张压(男)   收缩压(女)   舒张压(女)
  16-20   115   73   110   70
  21-25   115   73   110   71
  26-30   115   75   112   73
  31-35   117   76   114   74
  36-40   120   80   116   77
  41-45   124   81   122   78
  46-50   128   82   128   79
  51-55   134   84   134   80
  56-60   137   84   139   82
  61-65   148   86   145   83
心律：由于每个人的健康和体质状态不同，健身运动的有氧心率范围也就应该因人而异、因时而异。下面几种确定有氧心率范围的方法可以借鉴：
1.健康而体质较好的人群有氧心率可以控制在120～180次/每分钟，又可细分为小运动量120～140次/每分钟，中运动量141～160次/每分钟，大运动量161～180次/每分钟。
2.用公式计算有氧运动中合理心率＝(最大心率-安静心率-年龄)×Q+安静心率。公式中的最大心率≈210；安静心率指运动前相对安静状态下的心率；Q代表运动量，50％以下为小运动量，50％～75％为中运动量，75％以上为大运动量。如某人50岁、安静心率76次/每分钟、希望进行小运动量有氧运动，确定有氧心率＝(210-76-50)×50％+76＝118次/每分钟。
3.对中老年人来说，可以采用最简单而安全的方法适宜的有氧运动心率＝170-年龄。如60岁，参加有氧运动时，心率宜控制在170-60＝110次/每分钟。而对体弱且年纪较大的人，为了安全，可以选择(170-年龄)×0.9。值得注意的是，上述内容只是一般规律，在实施中一定要根据具体情况灵活运用，不同时期的健康状态、环境、季节、心情等对选择运动量会产生一定的影响，这时运动强度和运动时间均要相应降低，心率指标亦相应降低，以保证安全。
运动前先了解最高心率(MHR)、锻炼范围、心率上限和心率下限，有助于你从锻炼中获得最大健康效果。MHR用每分钟心脏搏动次数表示，可以从MHR测试中得出你的MHR，也可以用下列公式估计：
男子220-年龄＝MHR    女子230-年龄＝MHR
最为常见的锻炼范围介于最大心率的50％至80％之间。这是改善心脏血管，消耗脂肪使人变得更健康的区域。例如：对于一个想进行有氧锻炼的30岁男子而言，他应该保持的心率范围是：
上限：(220-30)×70％＝133(搏动/分)
下限：(220-30)×60％＝114(搏动/分)
有氧运动中合理心率＝(最大心率-安静心率-年龄)×Q+安静心率。公式中的最大心率≈210；安静心率指运动前相对安静状态下的心率；Q代表运动量，50％以下为小运动量，50％～75％为中运动量，75％以上为大运动量。如某人50岁、安静心率76次/每分钟、希望进行小运动量有氧运动，确定有氧心率＝(210-76-50)×50％+76＝118次/每分钟。最佳运动量是指有机体承受运动刺激时的心率在120-180次/分。现代体育锻炼方法对体育锻炼的标准价值阈研究证明，体育锻炼的最佳效果是在有机体处于最大摄氧量和最大心搏量的时间。这时有机体的各组织器官都能获得最充足的氧气和足够的营养物质，代谢水平最高，有机体处于充分受益状态。因此，把运动心率在120-180次/分的生理负荷称为阈限内负荷，心率在120次/分以下称为阈限下负荷，心率高于180次/分称为阈限上负荷。从运动生理学和运动医学角度来说，正常的人，从事阈限下负荷的练习，不需要动员内脏器官的潜力就能完成，不足以引起血压、血液成分、尿蛋白和心电图等的变化，达不到增进健康、增强体质和刺激有机体超量恢复的阈值，因而锻炼收效不大；相反，从事阈限上负荷的练习，由于心动周期短，心室没有足够的充血时间，因而心脏每搏输出量减少，无法满足有机体从事大运动量所需要的血氧供应，反而会影响锻炼效果或导致疲劳，甚至有损于健康。
下面结合实例对本系统进行详细说明：
实施例1：如图1和图2所示具有安全监测功能的互动健身系统包括：主机端1和采集单元2；所述采集单元2包括：血氧传感器202，用于采集使用者血氧饱和度；血压传感器203，用于采集使用者血压值；心率计204，用于采集使用者心率值；微处理单元201，将上述传感器采集的数值进行编码处理后通过无线发射端205发送到主机端；
所述主机端1包括：存储单元102，用于存储年龄、性别及身体条件不同的群体对应的群体分类阈值和各群体健康程度不同所对应的不同等级的等级分类阈值，以及不同等级对应的健身活动方案和该健身活动方案血氧、血压及心率的极限阀值；显示器接口103，用于连接外部显示设备将视频信号输出；语音输出接口104，用于连接外部音响设备将语音信号输出；设置单元106，用于使用者输入年龄、性别及身体条件信息；无线接收端105，用于接收无线发射端205发射过来的信息；处理器101将使用者通过设置单元106输入的年龄、性别及身体条件信息同存储单元102存储的不同的群体对应的群体分类阈值进行比较，从而确定使用者对应的群体，然后处理器101根据采集单元2采集的使用者常态下的血氧、血压及心率信息同存储单元102存储的该群体健康程度不同所对应的不同等级的等级分类阈值进行比较，进而确定该使用者的健身活动方案，并将该健身活动方案通过显示器接口103和语音输出接口104发送到外部设备中；在使用者进行健身活动时处理器101通过对采集单元2实时传来的血氧、血压及心率信息进行监测达到对使用者当前状态进行监测，当检测到的血氧、血压及心率超过该健身活动方案设置的极限阀值时，处理器101将报警信息以图像或语音的形式通过显示器接口103或语音输出接口104发送到外部设备上。
所述处理器101还对采集单元2采集到的血氧、血压及心率持续超过该健身活动方案设置的极限阀值的时间进行监测，当所述采集单元2采集到的血氧、血压及心率的值持续超过该健身活动方案设置的极限阀值的时间超过设定值，处理器101停止向显示器接口103和语音输出接口104输出视频及语音信号。即强行关闭输出视频及音频，已达到控制使用者进一步活动或游戏的欲望，强行停止活动，避免危险的发生。
实施例2：如图1和图3所示，本实施例同实施例1相比不同点在于处理器101还具有对使用者在连续完成同一级别的健身活动方案进行监测，当使用者连续完成同一级别的健身活动的次数达到设置次数(连续完成N次(N＞3))，在使用者再次开机进行健身活动时，处理器101自动将使用者的健身活动方案提升一个级别，达到循序渐进的目的，使使用者的身体素质得到进一步的提高。除上述不同点外其它技术内容都同实施例1相同这里就不在赘述。
实施例3：如图1和图4所示，本实施例同实施例1相比不同点在于处理器101还具有对使用者在连续没完成同一级别的健身活动方案进行监测，当使用者连续没完成同一级别的健身活动的次数达到设置次数，在使用者再次开机进行健身活动时，处理器101自动将使用者的健身活动方案下降一个级别，达到量力而行的目的，使使用者在健身活动时不会超量运动避免危险发生。除上述不同点外其它技术内容都同实施例1相同这里就不在赘述。
上述各实施例中，健康活动方案的执行可以是采用健身操、健身游戏或健身视频指导等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有安全监测功能的互动健身系统，其特征在于包括：主机端(1)和采集单元(2)；
所述采集单元(2)包括：
血氧传感器(202)，用于采集使用者血氧饱和度；
血压传感器(203)，用于采集使用者血压值；
心率计(204)，用于采集使用者心率值；
微处理单元(201)，将上述传感器采集的数值进行编码处理后通过无线发射端(205)发送到主机端；
所述主机端(1)包括：
存储单元(102)，用于存储年龄、性别及身体条件不同的群体对应的群体分类阈值和各群体健康程度不同所对应的不同等级的等级分类阈值，以及不同等级对应的健身活动方案和该健身活动方案血氧、血压及心率的极限阀值；
显示器接口(103)，用于连接外部显示设备将视频信号输出；
语音输出接口(104)，用于连接外部音响设备将语音信号输出；
设置单元(106)，用于使用者输入年龄、性别及身体条件信息；
无线接收端(105)，用于接收无线发射端(205)发射过来的信息；
处理器(101)将使用者通过设置单元(106)输入的年龄、性别及身体条件信息同存储单元(102)存储的不同的群体对应的群体分类阈值进行比较，从而确定使用者对应的群体，然后处理器(101)根据采集单元(2)采集的使用者常态下的血氧、血压及心率信息同存储单元(102)存储的该群体健康程度不同所对应的不同等级的等级分类阈值进行比较，进而确定该使用者的健身活动方案，并将该健身活动方案通过显示器接口(103)和语音输出接口(104)发送到外部设备中；在使用者进行健身活动时处理器(101)对采集单元(2)实时传来的血氧、血压及心率信息进行监测，当检测到的血氧、血压及心率超过该健身活动方案设置的极限阀值时，处理器(101)将报警信息以图像或语音的形式通过显示器接口(103)或语音输出接口(104)发送到外部设备上。
2.根据权利要求1所述的一种具有安全监测功能的互动健身系统，其特征在于所述处理器(101)还对采集单元(2)采集到的血氧、血压及心率持续超过该健身活动方案设置的极限阀值的时间进行监测，当所述采集单元(2)采集到的血氧、血压及心率的值持续超过该健身活动方案设置的极限阀值的时间超过设定值，处理器(101)停止向显示器接口(103)和语音输出接口(104)输出视频及语音信号。
3.根据权利要求1所述的一种具有安全监测功能的互动健身系统，其特征在于所述处理器(101)还具有对使用者在连续完成同一级别的健身活动方案进行监测，当使用者连续完成同一级别的健身活动的次数达到设置次数，在使用者再次开机进行健身活动时，处理器(101)自动将使用者的健身活动方案提升一个级别。
4.根据权利要求1所述的一种具有安全监测功能的互动健身系统，其特征在于所述处理器(101)还具有对使用者在连续没完成同一级别的健身活动方案进行监测，当使用者连续没完成同一级别的健身活动的次数达到设置次数，在使用者再次开机进行健身活动时，处理器(101)自动将使用者的健身活动方案下降一个级别。
5.根据权利要求1所述的一种具有安全监测功能的互动健身系统，其特征在于所述健康活动方案采用健身操、健身游戏或健身视频指导。
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