CN102339353A

CN102339353A - 科学健身指导系统

Info

Publication number: CN102339353A
Application number: CN2010102321583A
Authority: CN
Inventors: 田野; 李祥臣; 王正珍; 张培珍; 赵杰修; 陆一帆; 安建华; 徐刚
Original assignee: CHINA INSTITUTE OF SPORTS SCIENCE
Current assignee: CHINA INSTITUTE OF SPORTS SCIENCE
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明属于运动研究领域，特别涉及一种科学健身指导系统，该系统实现了对人体基本信息采集、综合运动能力测试以及对身体机能状况进行综合分析与评价。系统包括总控分析主机，总控分析主机通过局域网络分别连接体成分测试仪、平衡能力测试仪、骨密度测试仪、柔韧度测试仪、力量测试仪、最大摄氧量测试仪和反应时测试仪；本发明对现有技术的贡献是：简单快捷的为建立成年人运动机能测试程序与方法、综合运动能力评价方法、构建科学的中国国民运动健身评价和指导体系提供了综合的人体实验测试数据；系统实现了人体综合数据的一次性测试，通过阈值的设定，可以快速、准确的对身体状况综合分析与评价，完成个性化运动健身指导方案制定。

Description

科学健身指导系统

技术领域

本发明属于运动研究领域，特别涉及一种科学健身指导系统，该系统实现了对人体基本信息采集、综合运动能力测试以及对身体机能状况进行综合分析与评价。

背景技术

中国竞技体育在北京奥运会上获得金牌总数第一，实现了历史性突破，但我国群众体育科研工作相对滞后。为了制定个性化运动健身指导方案（运动处方），就要全面准确了解体育锻炼者的身体机能状况，特别是与运动机能高度相关的心血管、呼吸、肌肉的运动能力及对运动的承受能力，以充分体现运动健身指导方案的个性化特征，确保健身活动的科学、安全、有效。

为了实现上述功能就要有一个综合的测试系统用于采集所需要的信息，并且能够对信息进行有针对性的分析。

发明内容

本发明的目的是提出一种科学健身指导系统技术方案，该方案综合了必要的测试装置，采用集中控制分别采集的方法实现了全面准确了解体育锻炼者的身体机能状况，为制定个性化运动健身指导方案提供了有效的数据。

为了实现上述目的，本发明的方案是：科学健身指导系统，包括总控分析主机，总控分析主机通过局域网络分别连接体成分测试仪、平衡能力测试仪、骨密度测试仪、柔韧度测试仪、力量测试仪、最大摄氧量测试仪和反应时测试仪；所述分析主机内设有分析模块，所述分析模块包括有：

表现层：提供操作的窗口，实现数据采集、上报、统计、查询；

业务层：包括信息填报、统计分析、权限管理；

数据层：包括标准阈值数据库；

所述系统执行的步骤包括：

a.采集数据：通过窗口选择所述测试仪采集人体的测试结果；

b.测试结果与标准阈值比较，生成身体状况评价表；

c.根据身体状况评价表输出健身指导方案；

其特征在于，所述最大摄氧量测试仪由一台功率自行车、一个提供被测人体的心电图、血压、心率、RPE数据的心电监测装置和控制装置组成，控制装置通过网络连接总控分析主机，功率自行车的控制信号来自控制装置，心电监测装置的检测数据传至控制装置，所述检测数据用于心血管运动能力评价；其检测数据方法是：功率自行车以15W或30W作为起始负荷，分级增加负荷，每级持续数分钟，直至受试者达到最大负荷；所述达到最大负荷是设定一个血压阈值或心率阈值，当受试者的血压或心率达到所设阈值时，设置的功率数为最大负荷，记录最大负荷时所对应的心率最高值即为受试者的最大安全运动心率。

所述分级增加负荷是：男性每级增加30W，女性每级增加15W。

所述数分钟是3分钟。

所述心电监测装置是心电数据无线采集器，包括心电数据采集带和数据无线转发装置：所述心电数据采集带，包括心电采集处理电路和导联电极，所述心电采集处理电路包括信号放大滤波电路、微处理器和无线收发器，所述信号放大滤波电路接收导联电极的心电信号，并将其送入微处理器，微处理器将处理后的心电数据通过无线收发器发出；所述数据无线转发装置包括一个通信电路，所述通信电路包括一个无线收发器和微处理器；无线收发器接收所述采集器发出的心电数据，并将其送入微处理器，微处理器处理后将数据送入最大摄氧量测试仪所述控制装置。

本发明对现有技术的贡献是：

1.简单快捷的为建立成年人运动机能测试程序与方法、综合运动能力评价方法、构建科学的中国国民运动健身评价和指导体系提供了综合的人体实验测试数据；

2.系统实现了人体综合数据的一次性测试，通过阈值的设定，可以快速、准确的对身体状况综合分析与评价，完成个性化运动健身指导方案制定。

下面结合实施例和附图对本发明做一详细描述。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为测试数据实现的运动机能综合评价系统框图。

具体实施方式

实施例1：

一种科学健身指导系统实施例，参见图1，所述指导系统包括总控分析主机1，总控分析主机通过局域网络分别连接体成分测试仪2、平衡能力测试仪3、骨密度测试仪4、柔韧度测试仪5、力量测试仪6、最大摄氧量测试仪7和反应时测试仪8；所述分析主机内设有分析模块，所述分析模块包括有：

业务层：包括信息填报、统计分析、权限管理；

数据层：包括标准阈值数据库；

所述系统执行的步骤包括：

b.测试结果与标准阈值比较，生成身体状况评价表；

c.根据身体状况评价表输出健身指导方案。

所述体成分测试仪是数字式身高体重测试仪。

所述平衡能力测试仪是中国专利号为2005200159387的人体平衡能力测试仪。

所述骨密度测试仪是市场出售的测试仪。

所述柔韧度测试仪是坐式触摸数字标尺式柔韧度测试仪。

所述力量测试仪是中国专利号为2005201447894的测试椅，该测试椅可以实现对腕部力测试、握力测试和腿部力测试。

所述反应时测试仪是台式击球反应测试仪。

上述测试仪分别由手提式电脑作为控制台，手提式电脑通过网线或无线网络与总控分析主机连接。

所述标准阈值是通过科学的论证，由运动医疗专家制定的已知数据。

所述最大摄氧量测试仪用于心血管运动能力评价方法，该最大摄氧量测试仪由一台功率自行车、一个提供被测人体的心电图、血压、心率、RPE数据的心电监测装置和控制装置组成，控制装置通过网络连接总控分析主机，本实施例的控制装置是台式电脑，功率自行车的控制信号来自控制装置，心电监测装置的检测数据传至控制装置，所述检测数据用于心血管运动能力评价；心电监测装置是心电数据无线采集器，其检测数据方法是：功率自行车以15或30W作为起始负荷，分级增加负荷，每级持续数分钟，直至受试者达到最大负荷；所述达到最大负荷是设定一个血压阈值或心率阈值，当受试者的血压或心率达到所设阈值时，设置的功率数为最大负荷，记录最大负荷时所对应的心率最高值即为受试者的最大安全运动心率。

所述心电数据无线采集器包括心电数据采集带和数据无线转发装置：

所述心电数据采集带，包括心电采集处理电路和导联电极，所述心电采集处理电路包括信号放大滤波电路、微处理器和无线收发器，所述信号放大滤波电路接收导联电极的心电信号，并将其送入微处理器，微处理器将处理后的心电数据通过无线收发器发出；

所述数据无线转发装置包括一个通信电路，所述通信电路包括一个无线收发器和微处理器；无线收发器接收所述采集器发出的心电数据，并将其送入微处理器，微处理器处理后将数据送入最大摄氧量测试仪所述控制装置。

所述的心电采集处理电路设置在心电数据采集带中段，所述导联电极由可附着在胸部的贴附基板上的导电橡胶组成，贴附基板设置在采样带中段的两侧，导电橡胶从中段的两侧分别接入心电采集处理电路。

所述分级增加负荷是：男性每级增加30W，女性每级增加15W。

所述数分钟是3分钟。

所述的分析模块还包括有应用支撑层：该层集成了系统所需的通用组件，向应用层提供所需的通用服务，如信息发布、信息查询、流程控制等组件系统，保证应用系统的可靠性和开发速度。

应用支撑层采用面向对象、组件式设计等多项技术，提供的构件系统是跨领域、通用的基础服务，能随着电子政务系统的发展变化而扩展、伸缩。应用系统一般通过应用开发接口或声明性的描述来使用这些构件服务。

所述的数据层还包括教练员相关信息库、专家库、组织机构库、训练场馆基本信息库、队伍信息库、对手信息库。

系统采用B/S结构，B/S结构提高了报表数据传输的效率，不受空间地理的限制，有利于数据集中，建立统计数据为主体的数据中心。

系统采用先进的面向对象编程技术，采用开放式的设计模式，可方便的进行扩充功能结构。

本系统采用工作流进行高效管理，可以提高执行效率

系统建立的心血管运动能力评价方法，即心血管运动能力，特别是心血管承受运动负荷的能力测试方法，是运动机能综合评价系统的核心部分。采用功率自行车递增运动负荷是测定运动健身指导系统中关键参数——功能能力（FC），该数据用于科学评价成年人的心血管运动能力，同时利用该数据可以进行二次台阶试验方法。根据运动过程中的心率、代谢当量和机体反应计算功能能力（FC），是科学制定具有个体化运动健身指导方案的重要依据。

参见图2，所述系统根据采集的数据建立了运动机能综合评价系统9，所述运动机能综合评价系统包含了心血管运动能力评价方法9-1、肌肉力量评价方法9-2、关节活动评价方法9-3、骨密度评价方法9-4、运动机能评价方法9-5、平衡能力等评价方法：采用国民体质监测中规范的肌肉力量测试方法和常用的关节活动度和平衡能力测试方法，测定了成年人肌肉力量、关节活动度（柔韧性）和平衡能力，分别建立了肌肉力量（握力、背力、伸膝力、屈肘力）、关节活动度和平衡能力评价标准。

系统构建了成年(青年、中年、老年)人综合运动评价方法：在运动单项指标评价方法基础上，确定了成年人综合运动能力评价指标体系：体重指数（BMI）、功能能力（FC）、握力、背力和站立提踵等；科学制定了成年人综合运动能力评价指标的权重。青年：20%BMI、50%FC、5%握力、5%屈肘力量、10%伸膝力量和10%坐位体前屈；中年：20%BMI、50%FC、7.5%握力、7.5%背力、7.5%站立提踵和7.5%坐位体前屈；老年：20%BMI、50%FC、10%握力、10%站立提踵和10%坐位体前屈。

根据心血管运动能力评价方法，按照60%～80％的最大安全运动心率范围设定个体的安全运动心率范围，以确定运动强度范围。

心血管运动能力评价方法获得FC，通过FC——EC（运动能力）——THR（靶心率）转换，确定运动强度，根据FC，获得EC (EC是指适宜运动强度范围，单位为METs），即在运动时，心脏达到并应保持的运动强度范围。EC由FC的百分数计算而来。在一般测试中，EC=FC，靶心率的计算公式为：靶心率＝（EC－METs1）／Q＋心率１

由于EC是一个强度范围，所以计算出的THR即是EC强度范围内两个心率间的范围。要求体育锻炼者的运动强度控制在个体的靶心率范围内，根据功能能力确定运动强度要考虑到不同个体的身体机能特点，身体机能较差者可选择50%～60％EC，身体机能较好者可选择60%～70％EC。以确保运动健身的科学、安全、有效。

本系统首次根据中国人的研究数据，构建一个包括人体基本信息采集——综合运动能力测试——身体状况综合分析与评价——个体化运动健身指导处方系统10，该系统包括中老年指导处方方法10-1、儿童少年指导处方方法10-2、特殊人群指导处方方法10-3，以及体育活动者个体信息、形态测试（身高、体重、腰围、臀围等）、运动能力测试（心血管运动能力、肌肉运动能力等）、运动方式选择、运动强度控制、每次运动时间、每周运动次数、运动自我监控与调整等方面的内容，所述特殊人群指导处方方法包括针对骨质疏松人群10-31、超重和肥胖人群10-32、高血压人群10-33、血脂异常人群10-34，可以根据不同锻炼者的个体要求和特点提供体育活动方案，以增强人民体质，提高健康水平。

Claims

1.科学健身指导系统，包括总控分析主机，总控分析主机通过局域网络分别连接体成分测试仪、平衡能力测试仪、骨密度测试仪、柔韧度测试仪、力量测试仪、最大摄氧量测试仪和反应时测试仪；所述分析主机内设有分析模块，所述分析模块包括有：

业务层：包括信息填报、统计分析、权限管理；

数据层：包括标准阈值数据库；

所述系统执行的步骤包括：

b.测试结果与标准阈值比较，生成身体状况评价表；

c.根据身体状况评价表输出健身指导方案；

其特征在于，所述最大摄氧量测试仪由一个功率自行车、一个提供被测人体的心电图、血压、心率、RPE数据的心电监测装置和控制装置组成，控制装置通过网络连接总控分析主机，功率自行车的控制信号来自控制装置，心电监测装置的检测数据传至控制装置，所述检测数据用于心血管运动能力评价；其检测数据方法是：功率自行车以15W或30W作为起始负荷，分级增加负荷，每级持续数分钟，直至受试者达到最大负荷；所述达到最大负荷是设定一个血压阈值或心率阈值，当受试者的血压或心率达到所设阈值时，设置的功率数为最大负荷，记录最大负荷时所对应的心率最高值即为受试者的最大安全运动心率。

2.根据权利要求1所述的科学健身指导系统，其特征在于，所述分级增加负荷是：男性每级增加30W，女性每级增加15W。

3.根据权利要求1所述的科学健身指导系统，其特征在于，所述数分钟是3分钟。

4.根据权利要求1所述的科学健身指导系统，其特征在于，所述心电监测装置是心电数据无线采集器，包括心电数据采集带和数据无线转发装置：所述心电数据采集带，包括心电采集处理电路和导联电极，所述心电采集处理电路包括信号放大滤波电路、微处理器和无线收发器，所述信号放大滤波电路接收导联电极的心电信号，并将其送入微处理器，微处理器将处理后的心电数据通过无线收发器发出；所述数据无线转发装置包括一个通信电路，所述通信电路包括一个无线收发器和微处理器；无线收发器接收所述采集器发出的心电数据，并将其送入微处理器，微处理器处理后将数据送入最大摄氧量测试仪所述控制装置。