TW201424803A - 智慧型體適能訓練系統 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種智慧型體適能訓練系統，包含：一檢測裝置及一評估監控模組，其中，該評估監控模組係依據數據資料庫之動量參數數據及生理信號數據，設計一運動處方資料，並輸出前述數據資料庫之運動處方資料；將先透過檢測裝置之運動檢測單元及生理信號檢測單元收集使用者在當下一定運動量下所產生的生理信號，再據此設定符合使用者之運動處方，以提供使用者最適合目前身體狀況的運動處方，俾有助達到最佳運動效果。

Description

智慧型體適能訓練系統

　　本發明係有關於一種智慧型體適能訓練系統，尤指透過檢測裝置之運動檢測單元及生理信號檢測單元收集使用者在當下一定運動量下所產生的生理信號，再以評估監控模組據此設定符合使用者之運動處方，以提供使用者最適合目前身體狀況的運動處方。

　　按，隨著近年來體能訓練觀念的進步，人們不再如過去只強調競技體能，開始注重身體適應生活、運動與環境綜合能力的體適能，也逐漸重視以系統與個別化的方式來設計較合理的運動處方，藉此提供較為合理的身體活動計劃。

　　而一般運動處方的開立，往往都是由專科醫生的經驗法則，憑著過去的經驗來給予處方，但並不是每種運動處方都能適合每個使用者，如果使用者得到不適合自己的運動處方，便無法達到最佳化的運動效果，而往往需要反覆找醫生重新開立運動處方，因此逐漸興起以電腦系統取代的技術。

　　一種習知的運動處方提供電腦系統，如中華公告號第I350522號之「應用語音辨識與類神經網路之運動處方診斷方法及裝置」，其裝置包含：一語音辨識單元，用以根據一使用者輸入之複數筆語音資料進行語音辨識，以求得一個人資料組，其中該等語音資料包括一年齡資料、一性別資料、一身高資料、一體重資料、一柔軟度資料、一肌肉適能資料、一爆發力資料、一有氧適能資料，及一最喜歡運動項目資料；一體適能常模對應單元，包括一體適能常模表，該體適能常模對應單元用以根據該個人資料組並對應該體適能常模表，以求得一體適能要素等級組；及一類神經網路處理單元，用以根據該體適能要素等級組並利用預先定義之一類神經網路模型，以求得一個人運動處方。

　　而上述習知技術，在實際運用上仍有不足處，原因詳列如下：

　　1.體適能的訓練方式除受先天性遺傳之影響外，同時也會因生活方式、環境、健康狀況的改變等後天因素所影響，是以每個使用者在不同時間、環境都會有所差異，而習知技術僅考量使用者所輸入的條件，並未依照用者實際的身體狀況而定，無法提供使用者適合的運動處方，而難以達到最佳運動效果。

　　2.習知之技術，僅能協助使用者開立運動處方，未能夠監控使用者的訓練狀況，而體適能訓練需達一定程度的運動強度，主要以些許負荷、不疼痛、不影響說話為原則，但使用者並不易掌握此基本原則，往往會因為運動強度過強而產生不適感，造成使用者身體上的負擔過重。

　　爰此，為了體適能運動處方的診斷系統能更貼近每個使用者的身體狀況，以助於達到最佳的運動效果，並能夠協助使用者掌握體適能訓練的基本原則，本發明致力於研究，提出一種智慧型體適能訓練系統，包含：

　　一檢測裝置，包含一運動測量單元、一生理信號檢測單元、一控制單元及一第一傳輸介面，該運動檢測單元係電連接前述控制單元，用以測量得出一動量參數，該生理信號檢測單元係電連接前述控制單元，用以檢測生理狀況，並取得一生理信號，該控制單元係電連接前述第一傳輸介面，以發送一動量參數數據及一生理信號數據；及

　　一評估監控模組，包含一第二傳輸介面、一數據資料庫、一處理單元及一輸出單元與一監控單元，該第二傳輸介面係訊號連接前述之第一傳輸介面及前述之數據資料庫，令前述數據資料庫儲存來自前述第一傳輸介面之動量參數數據及生理信號數據，前述數據資料庫並訊號連接前述處理單元，前述處理單元係依據前述數據資料庫之動量參數數據及生理信號數據，設計一運動處方資料及一訓練安全範圍值，並儲存於前述之數據資料庫，該輸出單元係電連接該處理單元，以輸出前述數據資料庫之運動處方資料，該監控單元係電性連接前述數據資料庫、前述第二傳輸介面及一警示單元，該監控單元將於生理信號趨近或超過前述訓練安全範圍值時，令該警示單元發出一警示訊號。

　　進一步，前述運動測量單元係為一加速度感測器或一陀螺儀感測器之任一或其組合。

　　進一步，前述生理信號檢測單元係為一血氧感測器或一脈搏測定器之任一或其組合。

　　進一步，前述檢測裝置之控制單元係內建一訊號處理器。

　　進一步，前述檢測裝置進一步提供一穿戴件，該穿戴件係供前述運動測量單元、前述生理信號檢測單元、前述控制單元及前述第一傳輸介面設置。

　　進一步，前述檢測裝置之第一傳輸介面及前述評估監控模組之第二傳輸介面係採ZigBee之無線網路通訊技術。

　　進一步，前述之輸出單元係為顯示螢幕、印表機或揚聲器之任一或其組合。

　　進一步，前述之警示單元係設置於前述之穿戴件上。

　　進一步，該警示單元係為一揚聲器、一警示燈或一跑馬燈之任一或其組合。

　　進一步，該監控單元係電連接一計時單元。

　　本發明具有下列優點：

　　1.本案在開立運動處方前，將以檢測裝置透過運動檢測單元及生理信號檢測單元收集使用者在當下一定運動量下所產生的生理信號，再據此由評估監控模組設定符合使用者之運動處方，以提供使用者最適合目前身體狀況的運動處方，俾有助達到最佳運動效果。

　　2.使用者透過本案系統即可取得適合自身的運動處方，因此能夠節省徵詢專科醫生時間，並能夠避免人為因素的誤判，俾增進體能訓練上的方便性及準確性。

　　3.本案將依據前述的運動處方，設定一安全範圍值，以據此監控使用者當下的運動強度，並能夠在使用者運動狀況過於激烈，而超過或趨近安全範圍值時，透過穿戴件上的警示單元發出警示訊號，而不需運動教練在旁照料，也能透過系統即時提醒使用者應該放緩訓練步調、調整呼吸，俾增進體能訓練上的安全性。

　　4.本案透過ZigBee之無線網路通訊技術來進行數據的傳輸交換，因此使用者將不受空間及特定器材限制，並能即時檢測、回饋多個使用者當下的運動狀態資料，以隨時監控使用者的訓練狀況，或修正使用者的運動處方。

　　綜合上述技術特徵，本發明智慧型體適能訓練系統的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

　　本發明請參閱第一圖至第五圖所示，包含：

　　一檢測裝置（1），包含一運動測量單元（11）、一生理信號檢測單元（12）、一控制單元（13）、一第一傳輸介面（14）及一穿戴件（15），該運動檢測單元（11）係電連接前述控制單元（13），前述運動檢測單元（11）係為一加速度感測器（111）或一陀螺儀感測器（112）之任一或其組合，用以測量得出一使用者活動時的動量參數（迴轉速度、移動速度），該生理信號檢測單元（12）係電連接前述控制單元（13），又前述生理信號檢測單元（12）係為血氧感測器（121）或是脈搏測定器，用以檢測受測對象的生理狀況，並取得一生理信號（如：心跳、血氧飽和度），該控制單元（13）係內建一訊號處理器（131），並電連接前述第一傳輸介面（14），藉以濾除雜訊、放大及轉換前述之動量參數及生理信號，並透過第一傳輸介面（14）發送一動量參數數據及一生理信號數據，前述穿戴件可為指套、手環（請參閱第二圖）、頸環或腳環型態等可方便供使用者貼身穿戴在頸部或四肢上的物品，以避免妨礙使用者活動的靈活度，俾增進使用方便性，又前述穿戴件（15）係供前述運動測量單元（11）、前述生理信號檢測單元（12）、前述控制單元（13）及前述第一傳輸介面（14）設置。

　　一評估監控模組（2），包含一第二傳輸介面（21）、一數據資料庫（22）、一處理單元（23）及一輸出單元（24）與一監控單元（25），該第二傳輸介面（21）係訊號連接前述之第一傳輸介面（14）及前述之數據資料庫（22），令前述數據資料庫（22）儲存來自前述第一傳輸介面（14）之動量參數數據及生理信號數據，又前述第二傳輸介面（21）係採ZigBee之無線網路通訊技術，前述數據資料庫（22）並訊號連接前述處理單元（23）；

　　前述處理單元（23）將依據前述數據資料庫（22）之動量參數數據及生理信號數據，以得知使用者在活動時所產生相對應的生理狀態，進而瞭解使用者當下的生理狀況，來設計一運動處方資料（231）及一訓練安全範圍值（232），前述運動處方資料（231）係依據使用者生理狀態調整一額定生理指標的百分比（如：心跳速度或血氧飽和度），前述訓練安全範圍值（232）係依據運動處方資料（231）將前述額定生理指標再乘上一特定值（如：額定訓練心跳速度或血氧飽和度的80％～90％），並儲存於前述之數據資料庫（22）；

　　該輸出單元（24）係電連接該處理單元（23），以輸出前述之運動處方資料（231），而前述之輸出單元（24）可為顯示螢幕、印表機或揚聲器之任一或其組合，藉此以不同形式將運動處方資料（231）提供給使用者作為訓練的參考依據，又前述輸出單元（24）為顯示螢幕時，可配置於前述穿戴件（15），俾便使用者瀏覽；

　　該監控單元（25）係電性連接前述數據資料庫（22）、前述第二傳輸介面（21）、一警示單元（251）與一計時單元（252），該監控單元（25）將於受測對象的生理信號趨近或超過前述訓練安全範圍值（232）時，令該警示單元（251）發出一警示訊號，前述警示單元（251）可為一揚聲器、一警示燈或一跑馬燈之任一或其組合，藉此以不同形式來提醒使用者或周遭人員，又前述警示單元（251）可設置在前述穿戴件（15），藉以即時提醒使用者應該放緩訓練步調、調整呼吸，俾增進體適能訓練上的安全性，又該監控單元（25）係在使用者生理信號超過額定訓練的心跳速度或血氧飽和度），啟動該計時單元（252），讓使用者在訓練時間持續30分鐘左右時（依據體適能訓練原則，運動時間應持續30分鐘），以前述警示單元（251）提供一警示訊號予使用者。

　　以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明的技術範圍作任何限制，故凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

(1)．．．檢測裝置

(11)．．．運動測量單元

(111)．．．加速度感測器

(112)．．．陀螺儀感測器

(12)．．．生理信號檢測單元

(121)．．．血氧感測器

(13)．．．控制單元

(131)．．．訊號處理器

(14)．．．第一傳輸介面

(15)．．．穿戴件

(2)．．．評估監控模組

(21)．．．第二傳輸介面

(22)．．．數據資料庫

(23)．．．處理單元

(231)．．．運動處方資料

(232)．．．訓練安全範圍值

(24)．．．輸出單元

(25)．．．監控單元

(251)．．．警示單元

(252)．．．計時單元

　　第一圖為本發明之系統架構圖。

　　第二圖為本發明檢測之立體示意圖。

　　第三圖為本發明提供運動處方資料之流程圖。

　　第四圖為本發明之監控運動強度之流程圖。

　　第五圖為本發明監控訓練時間之流程圖。

(1)．．．檢測裝置

(11)．．．運動測量單元

(111)．．．加速度感測器

(112)．．．陀螺儀感測器

(12)．．．生理信號檢測單元

(121)．．．血氧感測器

(13)．．．控制單元

(131)．．．訊號處理器

(14)．．．第一傳輸介面

(2)．．．評估監控模組

(21)．．．第二傳輸介面

(22)．．．數據資料庫

(23)．．．處理單元

(231)．．．運動處方資料

(232)．．．訓練安全範圍值

(24)．．．輸出單元

(25)．．．監控單元

(251)．．．警示單元

(252)．．．計時單元

Claims (10)

1. 一種智慧型體適能訓練系統，包含：
   　　一檢測裝置，包含一運動測量單元、一生理信號檢測單元、一控制單元及一第一傳輸介面，該運動檢測單元係電連接前述控制單元，用以測量得出一動量參數，該生理信號檢測單元係電連接前述控制單元，用以檢測生理狀況，並取得一生理信號，該控制單元係電連接前述第一傳輸介面，以發送一動量參數數據及一生理信號數據；及
   　　一評估監控模組，包含一第二傳輸介面、一數據資料庫、一處理單元及一輸出單元與一監控單元，該第二傳輸介面係訊號連接前述之第一傳輸介面及前述之數據資料庫，令前述數據資料庫儲存來自前述第一傳輸介面之動量參數數據及生理信號數據，前述數據資料庫並訊號連接前述處理單元，前述處理單元係依據前述數據資料庫之動量參數數據及生理信號數據，設計一運動處方資料及一訓練安全範圍值，並儲存於前述之數據資料庫，該輸出單元係電連接該處理單元，以輸出前述數據資料庫之運動處方資料，該監控單元係電性連接前述數據資料庫、前述第二傳輸介面及一警示單元，該監控單元將於生理信號趨近或超過前述訓練安全範圍值時，令該警示單元發出一警示訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型體適能訓練系統，其中，前述運動測量單元係為一加速度感測器或一陀螺儀感測器之任一或其組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型體適能訓練系統，其中，前述生理信號檢測單元係為一血氧感測器或一脈搏測定器之任一或其組合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型體適能訓練系統，其中，前述檢測裝置之控制單元係內建一訊號處理器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型體適能訓練系統，其中，前述檢測裝置進一步提供一穿戴件，該穿戴件係供前述運動測量單元、前述生理信號檢測單元、前述控制單元及前述第一傳輸介面設置。
6. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型體適能訓練系統，其中，前述檢測裝置之第一傳輸介面及前述評估監控模組之第二傳輸介面係採ZigBee之無線網路通訊技術。
7. 如申請專利範圍第5項所述之智慧型體適能訓練系統，其中，前述之輸出單元係為顯示螢幕、印表機或揚聲器之任一或其組合。
8. 如申請專利範圍第5項所述之智慧型體適能訓練系統，其中，前述之警示單元係設置於前述之穿戴件上。
9. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之智慧型體適能訓練系統，其中，該警示單元係為一揚聲器、一警示燈或一跑馬燈之任一或其組合。
10. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型體適能訓練系統，其中，該監控單元係電連接一計時單元，又該監控單元並在前述生理信號達到一額定值時，啟動該計時單元。