TW201328660A - 即時運動指導系統 - Google Patents

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Dong-Hong Lu
Shang-Ting Lin
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    • A61B2503/10—Athletes

Abstract

本發明提供一種即時運動指導系統，在該即時運動指導系統基礎上，可將整個運動過程再分為4個基本組成部分：衝刺(無氧或加速)、有氧耐力(平衡之有氧耐力)、補償(補償O2債)及動態恢復。本發明之該即時運動指導系統使得使用者能夠瞭解其當前生理狀態及體適能狀況之改變，且接著該使用者可進一步決定接著將採取哪一動作(衝刺、有氧耐力及動態恢復)。本發明之該系統即刻且連續地提供鑒於運動情形及環境狀況(諸如，溫度、濕度、海拔及空氣品質)評估使用者在運動期間之當前生理狀態的資訊。

Description

即時運動指導系統
本發明大體上係關於體適能監測系統。特定而言，本發明係關於即時運動指導系統。
醫學資料顯示，有規律地運動導致更健康之生活。運動對於維持健康之生活方式及個體之良好狀態為重要的。因而，許多個體想要參與運動項目。心臟之健康為一個體之有氧耐力(心血管呼吸耐力)之關鍵。出於健康及競賽原因，有氧耐力對於幾乎任一奔跑者為聚焦點。有氧能力及無氧能力分別反映受試者之有氧代謝狀況及無氧代謝狀況。有氧代謝係指身體藉由需要氧之過程產生能量的方法。只要基於氧的能量之可用量未能滿足需求，無氧狀態即發生，在無氧狀態下，能量藉由不需要氧之過程產生，但可導致氧債。因此，有氧代謝與無氧代謝係相關的，但為單獨之功能。
區分有氧代謝能量源與無氧代謝能量源是有價值的。肌肉由於三磷酸腺苷(ATP)之磷酸化作用而收縮。當持續或重複之肌肉收縮發生時，代謝能量源補充ATP。有氧氧化磷酸化作用以穩定速率提供ATP，直至肝糖或脂肪酸之能量儲備已被耗盡為止。在此時刻或恰在此時刻之前，無氧代謝開始。又，當需要較大量的機械功時，也會使用無氧代謝。ATP之無氧代謝源為較低效的，需要更多之卡路里能量來產生ATP，更快地耗盡，且產生氧債。
身體運動為許多個體為維持其體適能而採取的重要活動。舉例而言，已顯示，體適能肯定地有助於維持健康之體重；構築並維持健康之骨密度、肌力及關節靈活性；促使生理上之良好狀態；減少手術危險性；及強化免疫系統。運動員及健身愛好者在其訓練及運動時時常監測並記錄某些行為表現值。舉例而言，奔跑者、騎自行車者及其他運動員在體育鍛煉期間時常追蹤並記錄其距離、速度、步幅、心跳速率及/或燃燒之卡路里，使得其可比較此等行為表現值與基準值或來自先前體能鍛煉的值。歷史上，此等行為表現值已藉由包括秒錶、計步器、心跳速率監測器及卡路里計算器或圖表的各種不同之獨立式組件加以監測及記錄。熟習此項技術者將瞭解如下事實：使用所有此等不同之組件為耗時、笨重且時常不準確的。
為了減輕此等問題中之一些，已開發出攜帶型個人訓練裝置以簡化並改良運動監測。關於個體之朝向達成其目標之進展的資訊可藉由使用量測與個體之身體活動相關聯之各種身體及/或生理參數的感測器來收集。US 7,828,697係關於一種攜帶型個人訓練裝置，其包括：可操作以決定裝置之地理地點之地點決定組件，其中外殼具有第一部分及以一角度耦接至第一部分之第二部分；以及可操作以將外殼緊固至使用者之手腕的帶子，使得第一部分可操作以定位於手腕之頂部上，且第二部分可操作以偏離手腕之頂部而定位。此種組態促進裝置之佩戴及操作。US 7,789,802提供一種使用GPS資料藉由以下操作來輔助使用者達到使用者之行為表現目標且完成訓練場次的身體訓練裝置：追蹤使用者之行為表現、傳達包括相對於使用者界定之目標之進展的進展、傳達導航方向及導航點(waypoint)，及儲存並分析訓練場次統計量。US 8,033,959進一步提供一種攜帶型體適能測系統，其包括：攜帶型體適能監測裝置；感測器，其與攜帶型體適能監測裝置通訊以在使用者進行之身體活動期間感測行為表現參數並將行為表現參數資料傳達至專用攜帶型體適能監測裝置；直接耦接至攜帶型體適能監測裝置之音樂裝置；及直接耦接至攜帶型體適能監測裝置之音訊輸出裝置，其中音樂經由攜帶型體適能監測裝置自攜帶型音樂裝置傳輸至音訊輸出裝置。
儘管已提供以上攜帶型體適能監測裝置，但其僅依賴於心跳速率作為主要參數而無即時分析；同時，一些攜帶型體適能監測裝置使用固定之計算表來涵蓋所有個體但忽略了健康及環境狀況。此等裝置未能將個人生理狀態、運動類型(諸如，有氧運動及無氧運動)及健身環境狀況(諸如，溫度、濕度、海拔及空氣品質)考慮在內。鑒於生理狀態、運動類型及環境亦可能促成心跳速率之變化的事實，此等裝置過度簡化了體適能評估，或僅在運動結束之後提供此分析。因此，使用者無法即時且連續地瞭解其身體狀況之改變，且僅可基於其在運動期間之心跳速率來評價其行為表現。因此，仍需要開發運動現狀顯示器及能夠提供即刻身體資訊之指導系統，使得使用者可瞭解其當前身體狀態並進一步決定下一步採取哪一動作(諸如，衝刺、有氧耐力或動態恢復)。
本發明提供一種即時運動指導系統，其包含：(a)獲取心跳速率(HR)值之HR模組；(b)處理單元模組，其擷取得自該HR模組的參數以獲得HR讀數及/或心跳速率強度(HR強度)並測定即時運動負荷現狀：若HR讀數或HR強度顯著增加，則為衝刺或補償狀態；若該增加之HR強度固定於其中該HR強度在此狀態之平均HR強度之約+/- 1%至約+/- 20%之範圍內波動的區間內，則為有氧耐力狀態；且若該HR強度相較於該有氧耐力狀態期間之平均HR強度減少約1%至約20%而歷時長於該衝刺或補償狀態之時間，則為動態恢復狀態；及(c)顯示即時運動負荷現狀之輸出模組，該即時運動負荷現狀包括該衝刺、該補償、該有氧耐力或該動態恢復現狀。
本發明亦提供一種即時指導運動之方法，其包含：(a)獲取HR參數；(b)自HR模組擷取該等HR參數以獲得HR讀數及/或心跳速率強度(HR強度)並決定即時運動負荷現狀：若HR讀數或HR強度顯著增加，則為衝刺或補償狀態；若該增加之HR強度固定於其中該HR強度在此狀態之平均HR強度之約+/- 1%至約+/- 20%之範圍內波動的區間內，則為有氧耐力狀態；且若該HR強度相較於該有氧耐力狀態期間之平均HR強度減少約1%至約20%而歷時長於該衝刺或補償狀態之時間，則為動態恢復狀態；及(c)顯示即時運動負荷現狀，該即時運動負荷現狀包括該衝刺、該補償、該有氧耐力或該動態恢復現狀。
本發明提供一種即時運動指導系統，在該即時運動指導系統基礎上，可將整個運動過程再分為4個基本組成部分：衝刺(無氧衝刺運動或衝刺加速)、有氧耐力(平衡之有氧耐力)、補償(補償O2債)及動態恢復。本發明之即時運動指導系統使得使用者能夠瞭解其當前生理狀態及體適能狀況之改變，且接著使用者可進一步決定接著將採取哪一動作(衝刺、有氧耐力及動態恢復)。本發明之系統即刻且連續地提供鑒於運動情形及環境狀況(諸如，溫度、濕度、海拔及空氣品質)評估使用者在運動期間之當前生理狀態的資訊。因而，可知曉即時的體適能狀態，避免過度或不足之體能鍛煉，且可達成理想間隔之體能鍛煉。又，本發明之系統具有結合簡單界面設計，提供動態、即時的訊號且易於操作的智慧型且個人化之功能。
現將參看如在隨附圖式中所說明的本發明之實施例來詳細描述本發明。對「一實施例」、「實例實施例」等之參考指示，所描述之實施例可包括特定特徵、結構或特性，但每一實施例可能未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等片語可能未必代表同一實施例。另外，當結合一實施例描述特定特徵、結構或特性時，認為特定特徵、結構或特性係在熟習此項技術者之知識範圍內以結合其他實施例來影響此特徵、結構或特性而不管是否明確描述。
在一態樣中，本發明提供一種即時運動指導系統，其包含：
(a)獲取心跳速率(HR)值之HR模組；(b)處理單元模組，其擷取得自該HR模組的參數以獲得HR讀數及/或心跳速率強度(HR強度)並測定即時運動負荷現狀：若HR讀數或HR強度顯著增加，則為衝刺或補償狀態；若該增加之HR強度固定於其中該HR強度在此狀態之平均HR強度之約+/- 1%至約+/- 20%之範圍內波動的區間內，則為有氧耐力狀態；且若該HR強度相較於該有氧耐力狀態期間之平均HR強度減少約1%至約20%而歷時長於該衝刺或補償狀態之時間，則為動態恢復狀態；及(c)顯示即時運動負荷現狀之輸出模組，該即時運動負荷現狀包括該衝刺、該補償、該有氧耐力或該動態恢復現狀。
參看圖1，在一實施例中，即時運動指導系統1可包含心跳速率模組11、處理單元模組12及輸出模組13。
心跳速率(HR)模組11係偵測心跳速率參數，並將所得參數傳輸至處理單元模組12。心跳速率參數可由任何已知裝置測得。心跳速率為每單位時間之心跳的數目，通常以每分鐘之跳動次數(bpm)表示。心跳速率藉由找尋身體之脈搏來量測。決定脈搏之更精確裝置包括，但不限於，PPG(光體積描記器)、ECG(亦縮寫為EKG之心電圖描記器)或心跳速率監測器。在一具體實施例，HR參數包括，但不限於，心跳速率及/或連續心律的RR間隔。RR間隔表示R波至R波之間隔，其為心跳速率之倒數。RR間隔亦可藉由PPG、ECG或心跳速率監測器來偵測。
處理單元模組12係自HR模組擷取HR參數以得到HR讀數或決定心跳速率強度(HR強度)並決定即時運動負荷現狀：若HR讀數或HR強度顯著增加，則為衝刺或補償狀態；若增加之HR強度固定於其中HR強度在此狀態之平均HR強度之約+/- 1%至約+/- 20%之範圍內波動的區內，則為有氧耐力狀態；且若HR強度相較於有氧耐力狀態之平均HR強度減少約1%至約20%而歷時長於衝刺或補償狀態之時間，則為動態恢復狀態。根據本發明，在有氧耐力狀態下，增加的HR強度固定於一區間內。在此區間，在此狀態之平均HR強度的約+/- 1%至約+/- 20%、約+/- 1%至約+/- 15%、約+/- 1%至約+/- 10%、約+/- 1%至約+/- 8%、約+/- 3%至約+/- 20%、約+/- 3%至約+/- 15%、約+/- 3%至約+/- 10%、約+/- 3%至約+/- 8%或約+/- 3%至約+/- 5%之範圍間波動；更佳地，HR強度在約+/- 5%之範圍間波動。根據本發明，在有氧耐力狀態下，使用者可決定HR強度在區間內波動的時間。若使用者進行另一衝刺或動態恢復，則HR強度將不會維持於區間內。在一具體實施例中，在動態恢復狀態下，HR強度減少約1%至約20%、約1%至約15%、約1%至約10%、約1%至約8%、約3%至約20%、約3%至約15%、約3%至約10%或約1%至約8%；更佳地，HR強度減少約5%。根據本發明，在動態恢復狀態，HR強度連續降低，歷時(秒)長於衝刺或補償狀態；較佳地，該時間長於衝刺或補償狀態至少1倍(較佳2倍)。
本發明模擬心臟運動，且主要基於HR強度提供對運動負荷之有利評估(亦稱為心跳速率儲備百分數、心跳速率容量、目標心跳速率或% HRR)。在本發明中可使用決定HR強度之各種方程式或公式。在一實例中，HR強度可藉由HRmax除以經預測之年齡補償最大心跳速率而計算如下：
在以上所指示之方程式中，最大心跳速率(HRmax)為個體經由運動壓力可安全地達成之最高心跳速率，且取決於年齡。個體之靜息心跳速率(HRrest)可藉由包括(例如)當個體之活動等級足夠低以被認為不活動時進行之心跳速率量測的任何合適方法而獲得。或者，HRrest為個體在其休息、躺下但醒著且新近並未出力時的心跳速率。年齡補償最大心跳速率可藉由以下公式來計算：(220-年齡)。年齡預測最大心跳速率之其他計算藉由Hirofumi Tanake等人(J of Am college of Cardiology 2001: 153-6)來提供。
心跳速率變化性(HRV)亦可藉由處理單元模組12獲得以進一步評估運動負荷現狀。心跳速率變化性(HRV)大體係指作為正常生理回應(例如，對神經元或內分泌影響之內部回應)發生之心跳速率的搏動間隔時間波動(例如，R-R間隔之變化)，或回應於外部刺激而發生的心跳速率之變化。一般而言，心跳速率變化性反映非侵入性自主神經系統活動(例如，對心臟跳動之速率及節律的交感神經及非交感神經影響)。心跳速率之短期(搏動間隔時間)變化性表示心跳速率之快速高頻率(HF)改變。舉例而言，與呼吸相關聯之心跳速率的改變特徵在於在約0.15 Hz與約0.4 Hz之間的頻率(對應於在約2.5秒與7秒之間的時間常數)。心跳速率之低頻率(LF)改變(例如，血壓變化)特徵在於在約0.04 Hz與約0.15 Hz之間的頻率(對應於在約7秒與25秒之間的時間常數)。心跳速率之極低頻率(VLF)改變特徵在於在約0.003 Hz與約0.04 Hz之間的頻率(0.5分鐘至5分鐘)。心跳速率之超低頻率(ULF)改變特徵在於在約0.0001 Hz與約0.003 Hz之間的頻率(5分鐘至2.75個小時)。心跳速率變化性之通常使用之指示項為HF功率與LF功率之比率。正規化之LFP可經由式LF/(TP-VLF)(n.u.)來計算，且正規化之HFP可經由式HP/(TP-VLF)(n.u.)來計算，其中TP為總功率(ms2)。在一實施例中，可決定即時運動負荷現狀：若HR讀數或HR強度顯著增加同時正規化之LFP減小，則為衝刺或補償狀態；若增加之HR讀數固定於其中HR強度在此狀態之平均HR強度之+/- 1%至+/- 20%範圍內波動的區間內且LFP等於HFP，則為有氧耐力狀態；且若心臟強度相較於在有氧耐力狀態期間的平均HR強度減少1%至20%且正規化之HFP升高歷時長於該衝刺或補償狀態之時間的兩倍之時間，則為動態恢復狀態。
輸出模組13係顯示來自處理單元模組12之包括衝刺、有氧耐力、補償及動態恢復現狀之建議，以指導使用者之運動。在一實施例中，視覺顯示器可用於顯示建議。舉例而言，由輸出模組13顯示之建議包括(a)關於恢復及衝刺之建議，及(b)關於速度之增加及減小的建議。建議(a)經提供以用於決定進行動態恢復(減小運動強度)抑或衝刺(增加運動強度或加速)。建議(b)經提供以用於基於預定目標時間及生理情形決定增加抑或減少速度，使得使用者可最佳地逼近預定目標但在使用者之生理容許度內。
圖2為本發明之一實施例之輸出模組13的視覺顯示器14，其顯示即時運動負荷現狀之顏色等級顯示器15。在先前技術中，固定心跳速率區對應於一顏色，及取決於不同心跳速率區之顏色改變，其並未將當前運動現狀(諸如，無氧衝刺、有氧耐力、恢復及氧債補償)及身體運動負荷現狀考慮在內。然而，在本發明中，顏色取決於即時運動負荷現狀而改變，因此本發明可允許其使用者獲得更準確之資料且因此達成一或多個特定健身或運動目標。用以顯示運動負荷現狀之視覺顯示器之顏色等級的數目及類型可根據製造商之目的及必要性進行設計。舉例而言，顏色等級可藉由固定之顏色及/或閃爍之顏色來顯示，且顏色等級之數目可在1至20個顏色等級、1至10個顏色等級、1至7個顏色等級或1至5個顏色等級之範圍內。舉例而言，運動負荷現狀可藉由5個顏色等級結合固定顏色及/或閃爍之顏色來顯示。舉例而言，顏色等級在自藍色至紅色之範圍內，使得自最低至最高之序列為藍色(B) 151、綠色(G) 152、黃色(Y) 153、橙色(O) 154及紅色(R) 155，且顏色等級之閃爍之顏色藉由符號「*」來表示。在一實施例中，當經歷無氧衝刺之使用者進入主要有氧耐力階段(具有某強度)時，顏色升高具有固定顏色之一等級，因此顏色等級顯示器將自B改變至BG，自BG改變至BGY，自BGY改變至BGYO，或自BGYO改變至BGYOR。在一實施例中，當使用者正從事無氧衝刺或補償先前欠下之額外氧債時，顏色升高至具有閃爍之顏色之下一等級，因此顏色等級顯示器將自B改變至BG*，自BG改變至BGY*，自BGY改變至BGYO*，或自BGYO改變至BGYOR*。在一實施例中，當使用者係處於動態恢復時，顏色減少具有固定顏色之一等級，因此顏色等級顯示器將自BG改變至B、自BGY改變至BG、自BGYO改變至BGY或自BGYOR改變至BGYO。
在另一實施例中，輸出模組13之視覺顯示器14可進一步與音訊輸出顯示及/或振動輸出顯示組合。在一實施例中，當顯示運動負荷現狀之顏色等級正閃爍時，可使用音訊輸出顯示及/或振動輸出顯示。音訊輸出顯示及振動輸出顯示可根據此項技術中已知之彼等進行設計。在具有音訊輸出顯示之一實施例中，短音表示顏色等級正在閃爍，長音表示顏色等級係處於顏色區之上限及/或下限，且話音可提供諸如「增加速度」、「減小速度」、「增加呼吸數目」、「減小呼吸數目」、「深呼吸」或「飲水」之通知。
在具有振動輸出顯示之一實施例中，短振動(2秒)表示顏色等級正在閃爍，長振動表示顏色等級係處於顏色區之上限及/或下限，且節律樣式振動可用以輔助使用者調整其呼吸。節律樣式之實例為每3秒振動一次(2秒)。節律樣式視使用者之生理情形而改變，使得使用者可達成有效之有氧呼吸。
在另一實施例中，參看圖3，即時運動指導系統2可進一步包含係選自由以下各者組成之群的一或多個感測器模組：身體溫度及發汗感測器模組21、呼吸速率感測器模組22、環境溫度及濕度感測器模組23及移動速度感測器模組24。身體溫度及發汗感測器模組21係藉由收集關於監測身體表面溫度、濕度及毛細管收縮以監測肌肉運動之資訊從而感測早期疲勞信號以決定早期疲勞是否出現。在偵測到早期疲勞之後，將發佈警報。呼吸速率感測器模組22係感測係使用者之運動狀態之重要參考的呼吸速率。呼吸速率結合其他感測器資訊可決定換氣過度是否出現且體能鍛煉效率是否減小。呼吸速率可用以決定使用者是否需要休息一會兒。環境溫度及濕度感測器模組23係感測幫助設定最佳運動強度的環境溫度及濕度。移動速度感測器模組24係偵測速度，該速度可用以理解運動期間使用者之運動類型及體育鍛煉效率之變化性，藉此允許模組提供關於從事何類型運動的建議。
自上述各種感測器模組獲得之資料及參數傳輸至處理單元模組12。除運動負荷現狀之參數外，關於體育鍛煉效率、體育鍛煉強烈程度及速度或總卡路里導航指示之一或多個參數可藉由處理單元模組12獲得，且接著關於體育鍛煉效率、體育鍛煉強烈程度及速度或總卡路里導航指示之建議可藉由輸出模組13來顯示。在其他實施例中，當前心跳速率可藉由輸出模組13來顯示。
在一實施例中，根據本發明，體育鍛煉效率展現包括來自心跳速率模組11之心跳速率及來自呼吸速率感測器模組22之呼吸速率的整體運動效率。使用者將在運動同時知曉其當前體育鍛煉效率。若運動處於低效率，則使用者之生理情形應能夠藉由調整運動強度、速度及呼吸動作(breathing effort)來恢復。在本發明之一實施例中，體育鍛煉效率根據式(TS/DRS)+k來計算，其中TS代表表示在30秒內之平均速率的瞬時速度；DRS代表表示平均折算速度之資料庫相關速度(DRS)。平均折算速度對應於係在開始執行本發明之系統之後30秒內之最低心跳速率的偵測到之最低心跳速率(DHR)。在一實施例中，當1.1(TS/DRS)+k0.9時，其表示體育鍛煉效率為中性的。若「(TS/DRS)+k」值高於1.1，則其意謂存在較高之體育鍛煉效率。因此，該值愈高，體育鍛煉效率愈高。相反，若「(TS/DRS)+k」值小於1.1，則其意謂存在較低之體育鍛煉效率。因此，該值愈低，體育鍛煉效率愈低。
根據本發明之一實施例，體育鍛煉強烈程度基於針對有關年齡之靜息心跳速率(RHR)及最大心跳速率(MHR)來計算。RHR取決於藉由本發明之感測器中之一或多者可自動偵測到之不同健康狀況而可變。相反，MHR為固定值。或者，使用者可鍵入待界定之值作為RHR。由於RHR可根據使用者在給定日期之健康狀況而改變，因此體育鍛煉強烈程度之絕對值亦可改變。將RHR與MHR之間的範圍分為10份。當前心跳速率、RHR及MHR用作參數以計算當前體育鍛煉強度。RHR將取決於使用者之健康狀態及環境因素(諸如，溫度、空氣污染及海拔等)而改變，因此每一份之心跳速率之範圍將基於RHR來調整。
根據本發明之一實施例，該速度或總卡路里導航指示項藉由式[(總距離(總卡路里)-剩餘距離(剩餘卡路里)/剩餘時間)/5秒內之平均速度×100%來計算。詳言之，速度或總卡路里導航指示由使用者先輸入欲達成目標：如總距離/時間，或總卡路里/時間；其中該速度或總卡路里導航指示項藉由式[(總距離(總卡路里)-剩餘距離(剩餘卡路里)/剩餘時間)/5秒內之平均速度×100%來計算；並由此於運動過程隨時建議調整運動速度以達目標。
圖4顯示包括LED或其他合適光源之視覺顯示器14'之實施例，該視覺顯示器14'能夠藉由顏色等級顯示器15'顯示運動負荷現狀，藉由顏色顯示器156顯示體育鍛煉效率，藉由顏色顯示器157顯示速度或總卡路里導航指示項，藉由顏色顯示器158顯示體育鍛煉強烈程度，且藉由數字顯示器159向使用者顯示當前心跳速率。
根據本發明，藉由顏色等級顯示器15'顯示之運動負荷現狀藉由浮動之5個顏色等級來顯示。顏色等級可藉由固定顏色及/或閃爍之顏色來顯示。
根據本發明，藉由顏色顯示器156顯示之體育鍛煉效率之值根據上述式來計算，且分為+10至中性值(N)至-10。若「1.1值0.9」，則體育鍛煉效率之指示項顯示中性「N」；若值>1.1，則指示項顯示「+」整數；若「0.2值<0.9」，則指示項顯示「-」整數；且若值<0.2，則指示項顯示「保持」。所有結果作為顯色板顯示於顏色顯示器上。
在一實施例中，藉由顏色顯示器157顯示之速度或總卡路里導航指示項為基於7個條帶(band)的系統。速度或總卡路里導航指示由使用者先輸入欲達成目標：如總距離/時間，或總卡路里/時間；其中該速度或總卡路里導航指示項藉由式[(總距離(總卡路里)-剩餘距離(剩餘卡路里)/剩餘時間)/5秒內之平均速度×100%來計算；並由此於運動過程隨時建議調整運動速度以達目標。在一實施例中，自以上公式獲得之值(x)可分解為七個範圍：160<x、130<x160、110<x130、90x110、70<x90、40<x70及x40。值愈高，則需要較高速度(或燃燒卡路里)來及時達成目標。
在一實施例中，藉由顏色顯示器158顯示之體育鍛煉強度顯示使用者之當前運動強度。在一實施例中，體育鍛煉強度分為10個等級。藉由數字顯示器159顯示之當前心跳速率顯示與使用者之當前心跳速率相關的值。
在一實施例中，本發明之即時運動指導系統可連接至腕表、音樂裝置或行動電話。
上文已藉由例示性實施例描述了本發明。因而，本發明不應由上述例示性實施例中之任一者來限制，而是應僅根據以下申請專利範圍及其等效物來界定。
1．．．即時運動指導系統
2．．．即時運動指導系統
11．．．心跳速率模組
12．．．處理單元模組
13．．．輸出模組
14．．．視覺顯示器
14'．．．視覺顯示器
15．．．顏色等級顯示器
15'．．．顏色等級顯示器
21．．．身體溫度及發汗感測器模組
22．．．呼吸速率感測器模組
23．．．環境溫度及濕度感測器模組
24．．．移動速度感測器模組
151．．．藍色(B)
152．．．綠色(G)
153．．．黃色(Y)
154．．．橙色(O)
155．．．紅色(R)
156．．．顏色顯示器
157．．．顏色顯示器
158．．．顏色顯示器
159．．．數字顯示器
圖1為根據本發明之一實施例之即時運動指導系統之組件的方塊圖。
圖2為根據本發明之一實施例之即時運動指導系統之輸出模組的視覺顯示器，其顯示運動負荷現狀。
圖3為根據本發明之一實施例之含於即時運動指導系統之整合式感測器模組中之感測器模組的方塊圖。
圖4為根據本發明之一實施例之即時運動指導系統之輸出模組的視覺顯示器，其顯示運動負荷現狀、運動負荷效率、速度或總卡路里導航指示項、體育鍛煉強烈程度及當前心臟現狀。
1．．．即時運動指導系統
11．．．心跳速率模組
12．．．處理單元模組
13．．．輸出模組

Claims (26)

  1. 一種即時運動指導系統，其包含：(a)　獲取心跳速率(HR)值之HR模組；(b)　處理單元模組，其擷取得自該HR模組的參數以獲得HR讀數及/或心跳速率強度(HR強度)並測定即時運動負荷現狀：若HR讀數或HR強度顯著增加，則為衝刺或補償狀態；若該增加之HR強度固定於其中該HR強度在此狀態之平均HR強度之約+/- 1%至約+/- 20%之範圍內波動的區間內，則為有氧耐力狀態；且若該HR強度相較於該有氧耐力狀態期間之平均HR強度減少約1%至約20%而歷時長於該衝刺或補償狀態之時間，則為動態恢復狀態；及(c)　顯示即時運動負荷現狀之輸出模組，該即時運動負荷現狀包括該衝刺、該補償、該有氧耐力或該動態恢復現狀。
  2. 如請求項1之即時運動指導系統，其中該HR參數包括HR及/或連續心律的RR間隔。
  3. 如請求項1之即時運動指導系統，其中在動態恢復狀態，HR強度較有氧耐力狀態期間內的平均HR強度減少約1%至約20%而歷時長於衝刺或補償狀態至少1倍。
  4. 如請求項1之即時運動指導系統，其中在動態恢復狀態，HR強度較有氧耐力狀態期間內的平均HR強度減少約1%至約20%而歷時長於衝刺或補償狀態至少2倍。
  5. 如請求項1之即時運動指導系統，其中該輸出模組為視覺顯示器。
  6. 如請求項5之即時運動指導系統，其中該視覺顯示器藉由顏色等級來顯示。
  7. 如請求項6之即時運動指導系統，其中該等顏色等級藉由固定顏色及/或閃爍之顏色來顯示。
  8. 如請求項7之即時運動指導系統，其中該等顏色等級為1至20個顏色等級、1至10個顏色等級或1至7個顏色等級。
  9. 如請求項7之即時運動指導系統，其中該等顏色等級為1至5個顏色等級。
  10. 如請求項7之即時運動指導系統，其中該等顏色等級為5個顏色等級。
  11. 如請求項10之即時運動指導系統，其中自最低至最高等級之該5個等級按照以下各者排序：藍色(B)、綠色(G)、黃色(Y)、橙色(O)及紅色(R)，且該顏色等級的閃爍之顏色藉由符號「*」表示。
  12. 如請求項11之即時運動指導系統，其中當經歷無氧衝刺之使用者進入主要有氧耐力階段時，該顏色升高至具有固定顏色之下一等級，從而顯示自B至BG，自BG至BGY，自BGY至BGYO，或自BGYO至BGYOR；當該使用者正從事無氧衝刺或補償先前欠下之額外氧債時，該顏色升高至具有閃爍之顏色之下一等級，從而顯示自B至BG*，自BG至BGY*，自BGY至BGYO*，或自BGYO至BGYOR*；當該使用者係處於動態恢復時，該顏色降低具有固定顏色之一等級，從而顯示自BG至B、自BGY至BG、自BGYO至BGY或自BGYOR至BGYO。
  13. 如請求項1之即時運動指導系統，其中該輸出模組之該視覺顯示器可進一步與音訊輸出顯示及/或振動輸出顯示組合。
  14. 如請求項1之即時運動指導系統，其進一步包含係選自由以下各者組成之一群的一或多個感測器模組：身體溫度及發汗感測器模組、呼吸速率感測器模組、環境溫度及濕度感測器模組及移動速度感測器模組。
  15. 如請求項14之即時運動指導系統，其中進一步藉由該處理單元模組獲得體育鍛煉效率、體育鍛煉強烈程度、速度及總卡路里導航指示中之一或多者，且接著藉由該輸出模組顯示關於體育鍛煉效率、體育鍛煉強烈程度、速度或總卡路里導航指示及可選當前心跳速率之建議。
  16. 如請求15之即時運動指導系統，其中該體育鍛煉效率根據式(TS/DRS)+k來計算，其中TS代表表示在30秒內之平均速率的瞬時速度；DRS代表表示平均折算速度之資料庫相關速度(DRS)，該平均折算速度對應於表示在開始執行該系統之後30秒內之最低心跳速率的偵測到之最低心跳速率(DHR)。
  17. 如請求項16之即時運動指導系統，其中1.1(TS/DRS)+k0.9表示該體育鍛煉效率為中性的；當該值「(TS/DRS)+k」高於1.1時，其意謂存在較高之體育鍛煉效率；且當該值「(TS/DRS)+k」小於1.1時，其意謂存在較低之體育鍛煉效率。
  18. 如請求項15之即時運動指導系統，其中該體育鍛煉強烈程度基於針對有關年齡之靜息心跳速率(RHR)及最大心跳速率(MHR)來計算，其中該RHR取決於藉由本發明之一或多個感測器可自動偵測到之不同健康狀況而可變，且其中該MHR為固定值。
  19. 如請求項15之即時運動指導系統，其中該速度或總卡路里導航指示項藉由式[(總距離(總卡路里)-剩餘距離(剩餘卡路里)/剩餘時間]/5秒內之平均速度×100%來計算。
  20. 如請求項15之即時運動指導系統，其中該視覺顯示器包括LED或其他合適光源，該等LED或其他合適光源能夠將關於該運動負荷現狀、體育鍛煉效率、體育鍛煉強烈程度、速度或總卡路里導航及視需要當前心跳速率之資訊提供給該使用者。
  21. 如請求項20之即時運動指導系統，其中該運動負荷現狀藉由具有固定顏色及/或閃爍之顏色之5個顏色等級來顯示。
  22. 如請求項20即時運動指導系統，其中若「1.1該值0.9」，則該體育鍛煉效率之指示項顯示中性「N」；若該值>1.1，則該指示項顯示「+」整數；若「0.2該值<0.9」，則該指示項顯示「-」整數；且若該值<0.2，則該指示項顯示「保持」。
  23. 如請求項20之即時運動指導系統，其中該速度或總卡路里導航指示藉由該式[(總距離(總卡路里)-剩餘距離(剩餘卡路里)/剩餘時間]/5秒內之平均速度×100%來計算，且自該上式獲得之該值(x)可分解為七個範圍：160<x、130<x160、110<x130、90x110、70<x90、40<x70及x40。
  24. 如請求項20之即時運動指導系統，其中該體育鍛煉強度分為10個等級。
  25. 如請求項1之即時運動指導系統，其連接至腕錶、音樂裝置或行動電話。
  26. 一種即時指導運動之方法，其包含：(a)獲取HR參數；(b)自HR模組擷取該等HR參數以獲得HR讀數及/或心跳速率強度(HR強度)並決定即時運動負荷現狀：若HR讀數或HR強度顯著增加，則為衝刺或補償狀態；若該增加之HR強度固定於其中該HR強度在此狀態之平均HR強度之約+/- 1%至約+/- 20%之範圍內波動的區間內，則為有氧耐力狀態；且若該HR強度相較於該有氧耐力狀態期間之平均HR強度減少約1%至約20%而歷時長於該衝刺或補償狀態之時間，則為動態恢復狀態；及(c)顯示即時運動負荷現狀，該即時運動負荷現狀包括該衝刺、該補償、該有氧耐力或該動態恢復現狀。
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