CN111282195A - 一种基于整体论指导的自行车训练运动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于整体论指导的自行车训练运动系统，包括：多个运动自行车装置和上位机；多个所述运动自行车装置分别与所述上位机连接；所述运动自行车装置获取用户的心肺代谢功能学指标参数，并将所述心肺代谢功能学指标参数上传至所述上位机；所述上位机，根据心肺代谢功能学指标参数及对应用户的病理参数，生成用户相对应的个体化定量运动计划，并推送给设定的所述运动自行车装置。该系统可根据用户的心肺代谢功能学指标参数及对应的病理参数，制定个体化精准运动计划，利于辅助病人尽快康复；指导科学运动，再配合回归自然天然的吃喝拉撒睡与优化精神心理戒烟限酒药物器械手术的整体方案实现保证安全为前提的慢病有效诊疗和健康有效管理。

Description

一种基于整体论指导的自行车训练运动系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于整体论指导的自行车训练运动系统。

背景技术

整合医学，全称整体整合医学(holistic integrative medicine，HIM)，是指从人的整体出发，将医学各领域最先进的理论知识和临床各专科最有效的实践经验分别加以有机整合，并根据社会、环境、心理的现实进行修正、调整，使之成为更加符合、更加适合人体健康和疾病治疗的新的医学体系。整，即整理的整，是方法，是手段，是过程；合，即适合的合，是要求，是标准，是结果。这样做是顺应历史潮流，顺乎科学规律，顺合社会民意，有其历史和哲学的根据(Negative 2012，3(2)：14-18)。

而《整体整合生理学》是《整体整合医学》(简称整合医学)的重要组成部分和理论基础。《整体整合生理学》是综合了时间和空间因素，对正常人体生理学的呼吸循环代谢等所有系统功能进行分析探讨其整体一体化调控的机制，进而探索生命、疾病和健康的基础学科。

1.《整体整合生理学》认为正常人呼吸是生命活动的表征，血液循环是呼吸存在的基础，代谢是呼吸和循环的前提；人体以呼吸循环血液消化吸收代谢为主轴，在神经体液统一整体调控下，在其他功能系统的配合和辅助之下，所有功能系统共同参与的、以维持人体功能连续动态趋向于平衡、而永远达不到真正平衡的生命活动状态。如图1所示，为孙兴国耗时30余年完成的出生后人体整体论的大脑皮层主观调控下呼吸循环代谢等所有系统一体化整体调控的示意图(1.孙兴国.整体整合生理学医学新理论体系:人体功能一体化自主调控.中国循环杂志.2013.28(2)：88-92.2、孙兴国.生命整体调控新理论体系与心肺运动试验.医学与哲学.2013,34(3):22-27.3、孙兴国。《整体整合生理学医学新理论》专刊中国应用生理学杂志CJAP 2015，31(4)：289-384+封1-6+附图I-XVI)。

《整体整合生理学医学》是临床慢病实践中在对正常人体生理学所有功能系统的整体一体化调控机制进行时空探索基础之上，对各种疾病，特别是慢病，发生的多系统一体化的《整体整合病理生理学》机制进行探讨，分析探讨慢病引起血糖脂压尿酸及体重等指标异常的整体机制，继之探索慢病各种指标异常的发生、发展、纠正、转归和预后规律，进而对慢病预防、评估、诊断、治疗和康复提出创新可行的整体防治康养一体化解决全程方案。

人体全身均需要依靠氧气，以燃烧体内储存的能量，让它们变成热能，器官及肌肉得到热能才能活动。氧气由肺部吸入，故肺部容量大小及活动次数便很重要；而心脏则负责把氧气，透过血液循环系统送到各个器官及部位，故心脏跳动的强弱会影响血液的流量。

因此，心肺代谢功能是包括了血液的循环速度、心脏跳动的强弱、肺部的容量及次数。而要量度心肺功能，最好便是进行运动测试，因为人体运动时对氧气的需求量十分大，故最能考验心脏及肺部的活动能力。

心肺代谢等系统功能指的是人的摄氧和转化氧气成为能量的能力。整个过程，牵涉心脏制血及泵血功能、肺部摄氧及交换气体能力、血液循环系统携带氧气至全身各部位的效率，以及肌肉使用这些氧气的功能。

而如今，很多人都处于亚健康状态，有一些慢性病需要运动调理，但目前并没有很好的措施。

因此，如何提供一种精准化的运动系统，辅助病人尽快康复，是同行从业人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种基于整体论指导的自行车训练运动系统，可根据多个用户各自的心肺代谢功能学指标参数及对应的病理参数，制定个体化精准运动计划，辅助病人尽快康复。

本发明实施例提供一种基于整体论指导的自行车训练运动系统，包括：多个运动自行车装置和上位机；多个所述运动自行车装置分别与所述上位机连接；

所述运动自行车装置获取用户的心肺代谢功能学指标参数，并将所述心肺代谢功能学指标参数上传至所述上位机；

所述上位机，根据所述心肺代谢功能学指标参数及对应用户的病理参数，生成用户相对应的个体化定量运动计划，并推送给设定的所述运动自行车装置；所述个体化定量运动计划包括：定量运动强度、时间和频次。

在一个实施例中，所述运动自行车装置设有运动控制器；

多个所述运动自行车装置与所述上位机通过第一线路和多个第二线路连接；

所述第一线路上设置有多个依次串联的线路控制器；

每个线路控制器均与对应的第二线路线路连接；

所述第二线路上依次串联运动控制器；

所述运动控制器存储有运动自行车装置的通信地址。

在一个实施例中，所述线路控制器由第一IO单元和线路控制单元组成；

所述线路控制单元负责每路的运动控制器进行数据通信；

所述第一IO单元输入部分负责与前段线路控制器或上位机进行数据通信，输出部分负责与后段线路控制器进行数据通信。

在一个实施例中，所述运动控制器包括运动控制单元、身份证感应区、传感器和摄像头；

所述运动控制单元由第二IO单元和数据处理单元组成，数据处理单元负责传感器数据处理及权限控制，第二IO单元输入部分负责与前段线路控制器或运动控制器进行数据通信，输出部分负责与后段运动控制器进行数据通信。

在一个实施例中，所述上位机包括：

身份核实模块，用于核实用户的身份信息；

获取模块，用于当所述用户身份信息核实正确时，获取所述用户的心肺代谢功能学指标参数及对应的病理参数；

检测信息显示模块，用于显示所述用户在训练运动状态下的生理参数；

采集模块，用于采集用户在训练运动状态下的生理参数。

在一个实施例中，所述身份核实模块包括：身份信息注册模块和身份识别模块；

所述身份信息注册模块，用于采集用户的身份信息，并上传至所述上位机；

所述身份识别模块，用于当所述用户刷身份信息使用运动自行车时，对所述用户进行人脸和指纹识别。

本实施例中，以免仅以身份证、信用卡等身份识别使用了病人本人亲属、朋友等外人的信息而导致实施可能是弱效、无效，或者不安全、甚至危及生命(特别是已经存在严重疾病的个体)的非该个体运动。

在一个实施例中，所述身份识别模块，包括：

人脸识别单元，用于根据预设头像照片信息对所述用户进行人脸识别对比；

指纹录入单元，用于当所述人脸识别单元识别所述用户信息正确时，获取所述用户指纹信息，并与预设指纹信息进行比对。

在一个实施例中，所述指纹录入单元，还用于当预设指纹信息不存在时，则记录当前获取的所述被检测者指纹信息，并上传到所述上位机。

在一个实施例中，所述运动自行车装置，还包括：

提醒模块，用于当用户的训练运动量超过用户个体化的限制运动量或者超过安全前提极限时，提醒用户并立即终止当前运动训练。

在一个实施例中，所述上位机还包括：

生成推送模块，用于根据所述运动自行车装置上传的用户心肺代谢功能学指标参数及对应用户的病理参数，生成用户相对应的个体化定量运动计划，并推送给用户对应的运动自行车装置；

数据管理模块，用于存储用户相关信息和用于实时存储、传输和处理所述用户进行运动训练项目的结果数据。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的一种基于整体论指导的自行车训练运动系统，包括：多个运动自行车装置和上位机；多个所述运动自行车装置分别与所述上位机连接；所述运动自行车装置获取用户的心肺代谢功能学指标参数，并将所述心肺代谢功能学指标参数上传至所述上位机；所述上位机，根据所述心肺代谢功能学指标参数及对应用户的病理参数，生成用户相对应的个体化定量运动计划，并推送给设定的所述运动自行车装置。该系统可根据用户的心肺代谢功能学指标参数及对应的病理参数，制定个体化精准运动计划，并能够实时监测运动时心肺功能的情况，辅助病人尽快康复。

制定个体化精准运动强度与频次，能够评价静息、运动和睡眠时心肺代谢等整体功能状态的动态变化，减少甚至避免所有不良事件的风险，指导科学运动，再配合回归自然天然的吃喝拉撒睡与优化精神心理戒烟限酒药物器械手术的整体方案实现慢病安全有效的诊疗和健康有效管理。比如，通过个体化精准运动为核心整体自然方案全时程全生命周期对血糖脂压尿酸体重等指标异常进行有效的管控，真正实现慢病的有效诊疗。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术整体论下的大脑皮层主观调控示意图；

图2为本发明提供的自行车训练运动系统的结构示意图；

图3为本发明提供的运动自行车与上位机连接示意图；

图4为本发明提供的上位机的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供了一种基于整体论指导的自行车训练运动系统，参照图2所示，该系统涉及多个运动自行车装置11和上位机12；其中运动自行车装置比如设置有摄像头111、指纹录入设备112、身份证刷卡区域113和/或语音输入设备等；

当用户首次使用运动自行车装置时，可以获取用户的心肺代谢功能学指标参数，并将心肺代谢功能学指标参数上传至上位机；上位机根据接收的心肺代谢功能学指标参数以及该用户的病理参数，比如根据大数据计算后，生成用户相对应的个体化定量运动计划，并推送给用户对应的运动自行车装置，供用户进行锻炼。

其中，上位机，比如可以是预装了控制运动自行车装置应用软件的手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机；甚至可以是预装了控制健身体感设备应用软件的各种可穿戴设备例如手环、指环、头盔等等。

上述运动自行车装置与上位机的连接关系如图3所示，即：每个运动自行车装置均设有运动控制器；多个运动自行车装置与上位机通过第一线路和多个第二线路连接；其中，第一线路上设置有多个依次串联的线路控制器；每个线路控制器均与对应的第二线路线路连接；该第二线路上依次串联运动自行车装置的运动控制器；每个运动控制器存储有运动自行车装置的通信地址。

可根据在系统布置空间的大小，选择相应数量的运动自行车装置，基于目前现有技术的通信技术，最多可设置64个运动自行车装置。

进一步地，线路控制器由第一IO单元和线路控制单元组成，线路控制单元负责每路的运动控制器进行数据通信，第一IO单元输入部分负责与前段控制器(上位机或线路控制器)进行数据通信，输出部分负责与后段线路控制器进行数据通信。

即：第一IO单元输入部分接收上位机或上位线路控制器发送的通信数据，其中通信数据格式为：Address(待处理操作指令控制器的地址)+PassNumber(校验地址，比如可以是已经过控制器数)+Data(数据，操作指令)；可参照如下表所示：

其中：上述通信数据包括：通信地址、校验地址和操作指令；上述通信地址包括线路标识码和运动自行车装置标识码；上述校验地址包括：线路校验码和运动自行车装置校验码。

即可以将上位机设定的精准运动计划发送到闲置的运动自行车装置，供对应的用户使用。

进一步地，上述运动控制器主要为控制单元、身份证感应区、传感器和摄像头组成，安装在运动自行车装置上。控制单元由第二IO单元和数据处理单元组成，数据处理单元负责传感器数据处理及身份权限控制，第二IO单元输入部分负责与前段控制器(运动控制器或线路控制器)进行数据通信，输出部分负责与后段运动控制器进行数据通信。

下面结合附图说明。

参照图4所示：该上位机包括：身份核实模块、获取模块、检测信息显示模块和采集模块；

其中：身份核实模块，用于核实用户的身份信息，其包括身份信息注册模块和身份识别模块。

身份信息注册模块：比如首次使用时，可以录入用户的基本信息如：姓名、性别、年龄、身高体重、照片等信息，也可以从医院的HIS系统(医院信息系统)导入到身份信息注册模块。本实施例中，以免仅以身份证、信用卡等身份识别使用了病人本人亲属、朋友等外人的信息而导致实施可能是弱效、无效，或者不安全、甚至危及生命(特别是已经存在严重疾病的个体)的非该个体运动。

身份识别模块：包括人脸识别单元和指纹录入单元。

当用户使用该运动自行车装置，进行训练运动时，因防止非本人认证用户使用该运动自行车装置进行个体化精准运动计划；需要对用户进一步进行身份确认。比如，当用身份证注册的用户，在使用该运动自行车时，人脸识别摄像头，采集使用者的面部信息，与身份证上的照片进行比对，比对正确后，允许用户使用，且可以允许用户按照上位机制定的个性化精准运动计划进行训练。

为了进一步提高身份识别的准确性，可增加一层身份认证。比如采集用户的指纹特征。根据设定的规则，可以对用户进行双重身份认证。

比如当人脸识别通过后，再检测指纹信息。尤其是当首次使用时，指纹录入单元则记录当前获取的用户指纹信息，并上传到上位机。

当二者都验证通过后才可进行接下来训练。该验证过程通过多渠道的身份核实和确认，提高了身份信息认证性。

获取模块：该模块由一套完整的心肺代谢功能学指标参数采集软件进行控制，该采集软件可集成LCD显示模块用于显示测试信息，其中包括，比如FEV1：一秒用力呼出量、VC：肺活量、FEV1/VC的比值、MW：每分钟最大通气量等，同时可获取用户对应的病理参数，可由管理员(比如医生录入)或是从医院信息系统HIS中获取。

检测信息显示模块，用于显示用户在训练运动状态下实时的生理参数；比如：心脏功能能力(F.C.)、最大摄氧量(VO2max)、运动能力(E.C.)、靶心率(THR)、运动时间、运动频度、运动消耗热量控制等数据。

采集模块，用于采集用户的心肺代谢功能学指标参数及用户在训练运动状态下的生理参数。上位机根据获取的历史数据，进行大数据分析，对人体的生理健康有指导意义。

比如：成年人年龄33、身高170cm、体重90kg、心率60，FEV1/VC的比值大于80％、MVV实预大于80％，最大摄氧量为2～3L/min，该系统根据健康大数据，通过一系列算法，给该成年人制定的运动目标是每天运动两次，体重目标是65kg。比如：其他年龄段用户信息和运动目标参照表一所示。

表一

上述表一只是示意行的举例，其他年龄段的女性用户，该系统也可以根据科学的计算方式，并整合用户个体自身的心肺代谢等功能指标的数据，制定一个私人订制的个体化精准运动整体方案的运动强度和频次计划。

进一步地，该系统会把每一人在运动过程中出现的情况作为一个样本保存在上位机，算法程序对这些大量的样本数据就会进行分析，再根据《整体整合生理学医学》进行比较和验证，必要时适时适当地调整训练的时间、训练的难度(增加/减少其运动强度、时间和/或运动频次)等，形成让用户感到最舒服的训练过程，这就是自学习更新后的算法。

更新后的算法也会保存在上位机中，不同算法之间，系统软件也会找寻各个算法之间的相似之处、各算法的优势，从而进行算法之间的重组、结合和优化，形成新的算法供用户使用训练，实现为用户的下一次训练提供不断完善的训练方法。

进一步地，该运动自行车装置还包括提醒模块。

提醒模块，用于当用户的训练运动量超过用户个体化的限制运动量或者超过安全前提极限时，提醒用户并立即终止当前运动训练。

再比如：当用户的训练运动量超过用户自身的限制运动量时，提醒用户并立即终止当前运动训练。比如通过显示屏向用户展示文字提醒，也可以通过外设的音响设备发出声音提醒、或是直接关停运动自行车装置强制用户停止使用，进一步地减少不良事件的风险。

在一个实施例中，相应地，参照图4所示，该上位机，还包括：

生成推送模块，用于根据运动自行车装置上传的用户心肺代谢功能学指标参数，生成用户相对应的个体化定量运动计划，用于根据所述运动自行车装置上传的用户心肺代谢功能学指标参数及对应用户的病理参数，生成用户相对应的个体化定量运动计划，并推送给用户对应的运动自行车装置；

数据管理模块，用于存储用户相关信息和用于实时存储、传输和处理用户进行运动训练项目的结果数据。

进一步地，该上位机还包括：调整模块，用于当用户生理参数和心肺代谢功能学指标参数满足预设条件时，可根据运动训练评测的结果，实时调整运动训练的时间和内容的强度。

比如：系统通过运动自行车装置上传的用户心肺代谢功能学指标参数及从HIS系统获取的对应用户的病理参数，生成用户相对应的个体化定量运动计划，并推送给相应固定地址的运动自行车装置；每一个运动自行车装置都有一个固定地址，可以接受上位机发送的通信数据，比如包括精准运动计划和身份认证。

当用户张三做上对应的运动自行车后，可开启身份识别过程，比如通过身份证感应区域获取的身份证信息、摄像头识别张三的脸部信息，当二者确认无误后，用户张三可以执行为其打造的精准运动计划，辅助张三尽快康复。

本发明实施例提供的自行车训练运动系统，基于上位机可控制多路的运动自行车装置，实现了同时为多个用户提供数据对接、共享与存储，也提高了数据的可利用性，发挥数据最大的价值。利用身份信息注册、身份识别加强了个体化精准运动计划与用户身份信息之间的强关联性，体现身份防作弊、防止训练有误的特点。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于整体论指导的自行车训练运动系统，其特征在于，包括：多个运动自行车装置和上位机；多个所述运动自行车装置分别与所述上位机连接；

所述运动自行车装置获取用户的心肺代谢功能学指标参数，并将所述心肺代谢功能学指标参数上传至所述上位机；

所述上位机，根据所述心肺代谢功能学指标参数及对应用户的病理参数，生成用户相对应的个体化定量运动计划，并推送给设定的所述运动自行车装置；所述个体化定量运动计划包括：定量运动强度、时间和频次。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运动自行车装置设有运动控制器；

多个所述运动自行车装置与所述上位机通过第一线路和多个第二线路连接；

所述第一线路上设置有多个依次串联的线路控制器；

每个线路控制器均与对应的第二线路线路连接；

所述第二线路上依次串联运动控制器；

所述运动控制器存储有运动自行车装置的通信地址。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述线路控制器由第一IO单元和线路控制单元组成；

所述线路控制单元负责每路的运动控制器进行数据通信；

所述第一IO单元输入部分负责与前段线路控制器或上位机进行数据通信，输出部分负责与后段线路控制器进行数据通信。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述运动控制器包括运动控制单元、身份证感应区、传感器和摄像头；

所述运动控制单元由第二IO单元和数据处理单元组成，数据处理单元负责传感器数据处理及权限控制，第二IO单元输入部分负责与前段线路控制器或运动控制器进行数据通信，输出部分负责与后段运动控制器进行数据通信。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机包括：

身份核实模块，用于核实用户的身份信息；

获取模块，用于当所述用户身份信息核实正确时，获取所述用户的心肺代谢功能学指标参数及对应的病理参数；

检测信息显示模块，用于显示所述用户在训练运动状态下的生理参数；

采集模块，用于采集用户在训练运动状态下的生理参数。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述身份核实模块包括：身份信息注册模块和身份识别模块；

所述身份信息注册模块，用于采集用户的身份信息，并上传至所述上位机；

所述身份识别模块，用于当所述用户刷身份信息使用运动自行车时，对所述用户进行人脸和指纹识别。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述身份识别模块，包括：

人脸识别单元，用于根据预设头像照片信息对所述用户进行人脸识别对比；

指纹录入单元，用于当所述人脸识别单元识别所述用户信息正确时，获取所述用户指纹信息，并与预设指纹信息进行比对。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述指纹录入单元，还用于当预设指纹信息不存在时，则记录当前获取的所述被检测者指纹信息，并上传到所述上位机。

9.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述运动自行车装置，还包括：

提醒模块，用于当用户的训练运动量超过用户个体化的限制运动量或者超过安全前提极限时，提醒用户并立即终止当前运动训练。

10.如权利要求1-9任一项所述的系统，其特征在于，所述上位机还包括：

生成推送模块，用于根据所述运动自行车装置上传的用户心肺代谢功能学指标参数及对应用户的病理参数，生成用户相对应的个体化定量运动计划，并推送给用户对应的运动自行车装置；

数据管理模块，用于存储用户相关信息和用于实时存储、传输和处理所述用户进行运动训练项目的结果数据。

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