TW474802B - Sports equipment, method of fluctuating physical strength and pulse counter - Google Patents

Description

474802 A7 B7 五、發明説明（ 領域〕 一種自行車測功器、活動跑道機、划船 器具；體力評估方法及脈搏計。 趣的，決定蓮動水平之裝置及方法，是 開第W09 6/ 20640號公報中有所發表。同 是監聽從事訓練的人之脈搏數，從其心 如心電_的Q R S複合波形，以計算其心 心跳數所導出的頻譜之功率，以決定訓 水平之方法者。 對運動中的人之肌膜持久力測定裝置或 方法是在於例如特公平7-38885號公報 公報中是將蓮動中的人之負荷，由心跳 之乘積算出，而依據其值算出持久力者。 或運動中的人之負荷，是以如上述方法 這樣的方法時，可對蓮動或訓練中的人 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔産業上 本發明 測功器等 「習知之 對本發 在於例如 公報中所 電圖信號 跳數，而 練中的人 以往的 肌滕持久 中有所發 數和收縮 以往對 所測定者 ，推定其 一方而 用之自行 也有輸入 的蓮動強 有採用相 最大氣氣 又，在 之利用 為有關 之蓮動 技術] 明有興 國際公 發表的 測定例 依據由 之運動 另一種 力測定 表。同 期血壓 於訓練 。利用 負荷。 ，以往 車潮功 年龄、 度之蓮 對於蓮 攝取量 安全且 請 閱 讀 背 面 意 事 項 在市商上有出售各種維持及促進健康所 器等之蓮動器具。以往的運動器具中， 性別等，就可預先附加從統計上所決定 動程序者。又對於體力水平的評估，也 動負荷所産生的脈搏之變化等，來推定 之方法者。 有效的蓮動手法中，有一種是可使其在 -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 474802 A7 B7 五、發明説明（ > 門下 度以 -♦η·* 強 ， d slf 33 TJ 運ho 的es 做hr 所τ < c 下 i 件 條 ] a 的 c Π A 力 ( 増值 績限 持極酸動 乳運 中性 血氣 起缺 引之 不值 於檻 Γ b 犯 κ侵 ΐ ? ^ Λ "TV 稱俏 時酸 有乳 往 以 這 其 定 測 血 抽 由 有 是 定 HJ 港. 之 的 氣 呼 其 析 分 體 氣 氣 呼 由 及 法 定 測 的 荷 。負 法動 手蓮 性於 束對 拘相 之由 出 ： 求有 來是氣 化法大 變方最 顒估定 分評推 氣力以 氧體等 和的化 _ 往變 分以之 磺，數 化又搏 氧 脈 度 強 動 運 大 最 / 量 取 攝 氣 蓮 或 置 裝 之 平水 蓮 定 決 〇 的 法 用 方 J 使 之題所 等問往 數之以 跳決述 心解上 大欲 ， 最明而 及發然 之 下 如 有 中 在有 用被 只未 ，而 據 ， 數平 的水 0if ΝΠ 33 得蓮 所之 法中 C 方動 點或蓮 題置或 問裝練 定訓 決的 平上 水理 動生 運定 具由決 器①為 動 作 力 能 M3 運 的 人 個 1 每 於 合 適 未 並 定 設 的 度 〇強 用動 活蓮 的② 效 •^^ 運 之 力 能 運 的 。人 果値 效一 動每 蓮於 之合 的適 目 是 為為 作認 得被 獲然 分雖 VI· 充AT 法③ 無 (請先閱讀背面之注意事項一^寫本頁) .裝. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 模動 規運 大於 之置 等安 析的 分上 的用 髏實 氣為 氣作 吸能 像不 有 ， 要快 需很 定也 測定 其潮 ，其 但B. 度備 強設 33 in « 的 氣 需 其 示 表 可 的 要S- S 最 中 法 方 估 評 力 C 體 上在 具④ 器 定 動 判 蓮 做 種 上 一 具 供 器 提 動 於 運 在 在 的 能 目 不 ， ， 點 由 題 理 問 的 述 ③ 上 述 於 上 眼 於 著 由 乃 ， 〇 明 AT^ 發 之顯本 能和 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明說明（3) 器具，其係可簡單、容易的得知合適的運動水平，並利 用其値，有效的做訓練者。 又，本發明的另一目的是在於提供一種運動器具，其 係可簡單、容易的得知合適的缺氧性運動極限値，並利 用其値，有效的做訓練者。 又，本發明的再一目的是在於提供一種運動器具及體 力評估方法，其係可簡便的同時得知體力及運動水平，並 可詳細把握自己的運動能力，做適當的運動，而且，可在 儘短時間內、高精確度的評價出體力及運動水平者。 本發明之又一目的在於提供一種心跳計，其係可簡 單、容易的得知合適的運動水平者。 〔發明之解決裝置〕 本發明的運動器具是具：可變化負荷的負荷裝置；以 非侵犯性的持續測定生理信號之生理信號測定裝置；依 據和負荷裝置的負荷變化所對應的生理信號，以推定運 動水平之運動水平推定裝置，及，利用所推定的運動水 平，以控制上述負荷裝置的負荷之裝置者。 由此，是依據對應於負荷裝置的負荷變化的生理信號， 以推定運動水平，而將負荷裝置的負荷控制在接近於該 運動水平，因而，可提供適應於自己的運動能力的運動 之運動器具。 又，上述運動水平推定裝置是依據隨著負荷裝置的負 荷變化所產生的生理信號之變化，以推定運動水平者較 爲理想。 474802

五、發明說明（4) 又，上述運動水平推定裝置推定缺氧性運動極限値作 爲運動水平者更爲理想。 如此是由運動水平指定裝置推定缺氧性運動極限値， 以作爲運動水平，並按照其値以控制運動器具的負荷， 因此，可提供有效率的適應於自己的運動能力的運動之 運動器具。 在本發明的某些局面中，上述運動水平推定裝置係具： 從所測出的各心電信號算出心跳間隔的起伏之裝置；和算 出心跳間隔起伏的功率之裝置；及，求出相對於在負荷 增加中的功率變化之收束點之裝置，而將對應應收束點 的運動負荷推定作爲運動水平者。 如此是由：算出心電信號的心跳間隔之起伏，求出相 對於負荷增加而起伏的功率變化之收束點，以推定運動 水平，因此，可提供在短時間內，評價出高精確度的運 動水平之運動器具。 本發明的在另一局面中，運動器具係包含：隨著時間的 經過逐漸增加負荷上負荷裝置；檢測心電信號之心電感 測器；測定在負荷逐漸增加過程中所檢測心電信號的心 跳數之裝置；算出心電信號心跳間隔的起伏之裝置；依據 心跳數和心跳間隔的起伏，推定運動水平之運動水平推 定裝置；依據該運動水平推定裝置所推定的運動水平前 後當時之相對於負載變化所產生的心跳數變化之傾斜度， 以推定體力之裝置；及將負荷裝置控制在接近於所推定 體力之裝置者。 如此是由測定其在負荷逐漸增加過程中所檢測的心電 信號之心跳數，算出其起伏，依據心跳數和心跳間隔的 474802

五、發明說明（5) 起伏，推定運動水平，而將負荷裝置的負荷控制在該所 推定的運動水平之前後，因此，可提供更詳細的把握自 己的運動能力，做適當運動之運動器具。 本發明的在又一局面中，其體力評價方法是由負荷裝 置逐漸增加負荷，在其逐漸增加過程中，以心電感測器 檢測逐漸增加的運動負荷中之心電信號，由所檢測心電 信號求出心跳數和心跳間隔之起伏，而由該心跳數和心 跳間隔的起伏同時推定體力和運動水平者。 如此是以心電感測器檢測逐漸增加的運動負荷中之心 電信號，而由所檢測的心電信號求出心跳數和心跳間隔 的起伏，並由其同時推定體力和運動水平，因此，可提 供在短時間內，高精確度的評估出體力和運動水平之體 力評估方法。 本發明的在又另一局面中，其脈搏計是具：可檢測有 關心電的脈搏信號之脈搏感測器；通知將運動速度逐漸 增加之通知裝置；依據在運動逐漸增加過程中，脈搏感 測器所檢測的脈搏信號，推定運動水平之運動水平推定 裝置，及，根據推定該運動水平當時的運動速度，調整 步調之裝置者。 如此，可由脈搏計，依據運動逐漸增加過程中的脈搏 信號，推定運動水平，因而可在運動場的運動中，一面 運動一面簡便的獲知各個人之運動水平。 〔實施例〕 以下參照圖面，說明本發明的實施例。 474802 A7 B7 五、發明説明（t ) ⑴宵施例1 第】阖是有閼本發明蓮動器具的一例之自行車測功器 電路構成方塊圖。該測功器是具：檢測心電信號之心電 威測器1 ;放大該心電感測器的輸出信號之前置放大器 2 ;去除雜訊的濾法器3 ;將心電信號放大到適當水平 之放大器4 :類比/數位（以下稱A / 0 )轉換器5 ;執行 各榑各樣的處理之中央處理機（以下稱CPU);鍵輸入裝 置7 ;顯示器8 ;及，負荷裝置（旋轉負荷）9 。 第2 _是本實施例的自行車測功器之外觀斜視_。參 照第2 i行車測功器係包含；鞍座1 1 ;把手1 2 ;操 作盤1 3 ;踏板1 4 ;前腳架1 5 ;及後腳架1 G。操作盤1 3是 包含鍵輸入裝置7和顯示器8 (參照第1圖）。該測功器 是由被測驗者（蓮動者）坐在鞍座11上，踏著踏板14轉動 ，以做蓮動者。踏板14是由負荷裝置9加上負荷，使其 具隨應於蓮動強度的程度之重量者。加大負荷時，要使 踏板14轉動一定轉數時，當然要較多的運動量。心電感 測器1的電極是以皮帶佩帶在被測驗者的胸部，所檢測 的心電信號是以無線電送到操作盤1 3的其他電路做信號 處理。 第〗fl _是該心電感測器1的安裝例〇在運動者Μ的胸 部佩帶具1對電楝及發信器的胸帶4 1，而在把手1 2上設 有接收器（相當於第2 _的操作盤1 3 ) 4 2。 第1 1 _是自行車測功器所使用的心電威測器之另一例 圖。在把手1 2上設有心電檢測用的電極4 3，4 4。以兩手 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210>< 297公釐） (請先聞讀背面之注意事項本頁) 裝. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 474802 A7 B7 五、發明説明（？） 梶仵電楝4 3，4 4 ,就可檢測心電倍號者^電極4 3 , 4 4是連 接於潮功器主體内的電路上。 請 聞 讀 背 之 注 意 事 項 第〗2園是自行車測功器所使用的心電感測器之再一例 _ „參照第1 2 _，在蓮動者Μ的胸部，貼上G (接地）、 + ()、-（負）.3個電極4 5 , 4 6，4 7。以有線電路4 8連接在 主體内的電路上，是種胸部烕應型的檢測心電信號者。 第1 3圖是自行車測功器所使用的脈搏感測器之一例， 是在蓮動者Μ的耳垂裝上脈搏感測器4 9 ,以檢測脈搏者 在以往的測功器等的運動器具中，其運動水平的一例 是.以其ΑΤ點是在由其所輸入的年龄所決定的最大心跳數 (最大薄動強度）之約5 5 %之統計數據作為依據，決定例 如減肥或増強體力之運動程序。 然而，AT實測俏究竟是佔最大心跳數的幾％ ,經實際 測定之結果傜如第3 _所示，AT有相當的値人差異；第 3 _是表示在2 4人男學生中，其最大心跳數為1 0 0 %畤， 各人的A T實_值之分佈情形。因此，如以往的由統計上 所決定的蓮動強度之蓮動程序，並不一定會適合於毎一 個人。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ___k 在本實施例的自行車樹1功器中，除像以往的，由最大 氧氣攝取量（最大心跳數）推定最大運動強度所表示的體 力水平之顯示外，妝同時將作為蓮動水平的一例之缺氣 件運動極限價，由心跳起伏推定之，以作為需氣運動能 力輪出顯示之。 接箸，參照第4國的流稈圖，説明本實施例的自行車 -9 - 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0'〆297公釐） 474802 A7 B7 五、發明説明（/ ) 測功器之處理動作。當由鍵輸入裝置7所按下測定開始 鍵的資訊輪入於c p 11時，搏|定會開始。 首先，由心電威測器丨檢測安靜時的心電信號（步驟 s τ 1 ,以下從略”步驟"），並做校準動作，使該心電感樹I 器1來的信號達到某一定水平（s T 2 )。該校準動作是由 C Ρ ϋ (3來的信號，在放大器4做増益調整所執行者。 在顯示器8上顯示「測定開始j ( S Τ 3 ),而開始控制 負荷裝置9 (ST4)。負荷裝置9的負荷是以每分鐘加上 1 5 W (瓦特）之燈泡負載。測出其心電信號的峰值，算出 心跳與心跳之間（以下稱R R )的間隔數據（心跳的1周期） ,而由所算出的RR數據算出指數百分比（Percent Index: 以下稱Ρΐ ) ( S Τ 5 ),在此，P I是這次的一周期與上次的一 固期的差之比率以％表示者，由下式求得。 P 1 (η) % = { R R. (η) - R R ( η + 1 ) } / R R (η) X 10 0% 在丨比，該P I稱為心跳間隔的起伏。 將此P I數據的1 2 8數據份或每2分鐘的區段以1 %刻度 算出次數分佈，由P⑴=f⑴/ f，以下⑴式算出心跳間隔 的起伏之平均信息量H ( S T 6 )。 Η 二-Σ P (i) log 2 Ρ ⑴…⑴ 接著辨別是否已達到AT點（ST7),如第5A、B圖所示， 相對於運動鼠的増加，其平均信息最在減少時，判定為 ’’否’’，而逐漸増加負荷（S T 8 )，而在每次的增加負載， 繼_算出P I值及平均信息鼠H , ( S T 5，S T fi )。如第5圖所 示，平均信息鼠逹到楝化點（最低點）時，該點就是AT黏 _ 1 0 _ 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 閱 讀 背 面 个 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Lk 474802 A7 B7 五、發明説明（？） 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 ，在s T 7判定為”是”，將其結果顯示在顯示器8上（S T 9 ) 。其結果是包含在AT點之心跳數（bPM);次/分鐘），負 荷強度（W :瓦特）、時間（m i η :分鐘）等。顯示其結果之 後減少負荷，進行降溫（S Τ 1 (1 )，在降溫1分鐘後，將負 荷停lh ,結束控制（S Τ 1 1 )。 本實施例的自行車測功器是具可簡便得知A Τ之功能。 由此，設定減肥或增強體力等的運動程度之蓮動強度時 ，以往是將減肥定在最大心跳數的6 5 %，增強體力是定 在75 % ,而本實施例是定在例如由AT點減18%或加18% ，也即，可使其運動強度定在適合於每一個人的蓮動水 平。 第0 _是本實例施的運動器具中，從所推定的AT決定 蓮動強度的處理方法一例之流程圔。AT點已被推定 (ST 21)，或已知其個人的AT倌，而從鍵輸入裝置7被輸 入（步驟S T 2 2 )時，接著判定是否被指定減肥程序（S T 2 3 ) 。如判定為”是"時，將負荷定在A T的8 2 % ( S T 2 4 ),如在 S T 2 3未被指定為減肥程序時，接著判定是否被指定增強 體力程序（S T 2 5 ) „如判定為"是"時、將負荷定在A T的 1 1 8 % ( S T 2 (Π β在S T 2 5判定為”否”時，再移到其他處理。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又本實施例的自行車測功器中，可簡單的推定最大心 跳數（運動強度）和AT兩者，因而可由其個人的AT是最大 心跳數（運動強度）的幾％來表示，就可知道需氣性遲動 能力的在於統計上平均水平中有何種程度。在本蓮動器 具中，由於有此輸出顯示功能，不僅可輸出顯示體力水 _11~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐） 474802 A7 B7 v ° 五、發明説明（ ，也可輸出顯示需氧性運動能力，使用者可簡便的得知 在以往不能輕易穫知之需氣性蓮動能力。 再説明另一實施例的測功器。本實施例的自行車測功 器的電路構成是和第1圖所示的相同，但除如以往的， 由最大氣氣攝取量（最大心跳數）推定最大蓮動強度以表 示其體力水平之顯示外，並同時由心跳間隔起伏推定其 AT,作為需氧性蓮動能力輸出顯示之構成者。 本實施例的蓮動器具之整體動作以第7圖的流程画說 明。動作開始時，首先由鍵輸入裝置7輸入年齡、性別 等之個人資料（S T 3 1 )。接著，判斷是否只推定AT ( S T 3 2 ) 。如由鍵輸入裝置7只指定AT,而只要推定AT時，算出 安靜時的起伏平均信息量（S T 3 3 )。該平均信息量未滿 2.0時，作為不能推定AT而結束推定（ST 3 5)。如此，平 均信息量在未滿2 . 0時，要結束推定，是由於有些被測 驗者在安靜時就没有心跳的起伏，其平均倍息量很低， 假定做蓮動負荷測試，要判定其AT也有困難，因而預先 就將其認定為不可能推定AT ,以防止被測驗者做不必要 的蓮動。 心跳起伏平均信息量在2以上，或要推定其AT及體力 兩者時，則，測定被測驗者的安靜時之心跳數（S T 3 6 )， 及蓮動負荷的測試。此時，運動負荷的模式是由個人資 料求出負荷初期值，例如使用逐漸增加的燈泡負荷 (S T 3 7，S T 3 8 )。即，不論値人體力如何而使用相同模式 的負荷，並不是有效率之方法，因而，依據年齡、性別等 -1 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 Aj 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 474802 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（、'） 的個人資料，對體力水平高的被測驗者，加高其運動負 苘初期俏的水平，負苘的逐漸增加速度也設定為較高。 不過，為了要維持推定的精確度，此時，不能將其提高 到某水平以上，例如不官使負荷逐漸増加速度在4 0 W /分 鏡以上。 在運動負荷測試結束後，推定體力及A T水平（S T 3 9 ) β 接著，判斷是否可推定AT(ST4(I),如不能推定AT時，依 據所推定的體力水平（最大心跳數），從統計上的A T水平 ,例如由最大心跳數的55%推定AT(ST41),而和體力水 平一起輪出（S T 4 2 )在S T 4 0中可推定A T時，同樣的，和體 力水平一起將所判定的A T水平輸出（S T 4 2 )。 上述體力溯試和A T潮試是以如下進行。A T是由運動負 荷測試所獲得的心跳間隔數據，以如第8圖所示的，求 出心跳數和心跳間隔起伏平均信息景之關傺，而以平均 信息景最低點的心跳數作為A T算出者β 心跳間隔起伏平均信息缳是先用R R數據及下式（2)算出 P U Ρ ϊ Η % = { R R ㈣-K. R ( n + 1 ) }，R R Η X 1 0 〇 % …⑵ 將該Μ數據以1 2 8個，或每2分鐘的區段，以1 %刻度 算出次數分佈，求出P (i〉= f i / f ，將平均信息景Η由在 第4圖說明所使用的式⑴算出之。 接著，對應於最大運動強度的體力水平是以上述所推 定的A Τ處之心跳數為中心，在某設定範圍，例如± 2 0心 跳範_中，相對於蓮動負荷水平)的心跳數變化之傾 -13- (請先閲讀背面之注意事項\^寫本頁) -裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0X297公釐） 474802

五、發明說明（12) 斜度，如第9圖的求出，以推定之。又如不能推定at 時，是以[(2 2 0 -年齡）-女靜時心跳數]X 〇 . 5 5 +安靜時心 跳數所決定的指數爲中心，在± 20心跳範圍，做同樣的 推定。 如上述的，可由運動負荷測試的心電信號，在儘短時 間內，有效率的同時推定AT及體力。 又，上述實施例的說明中，是以心電感測器測定心電 信號，利用其心跳起伏作爲生理信號者，但，也可利用 雙項乘積（血壓X心跳數；以下稱DP )或呼吸數以取代心 電信號作爲生理信號者。運動中的血壓可由例如第 1 4 A、1 4 B圖所示的，將手指用血壓計的套筒5 0放在自 行車測功器的把手1 2上，就可測定之。第1 4B圖中的 5 1是空氣管及52是脈波信號線。心跳數當然可由上述各 種心電感測器測定之。又呼吸數是以如第1 5A、1 5B圖的， 在運動者Μ的鼻子裝上熱阻器53來測定。例如以可擴 大鼻孔的膠帶54等固定熱阻器53 (參照第15Β圖），檢 測由於呼吸所產生的溫度變化，就可測定呼吸數。 又，上述各實施例中，可變化負荷之負荷裝置是利用 自行車測功器者，但也可用第1 6圖所示的活動跑道機或 第1 7圖所示的划船測功器等，以取代之，而都可適用於 本發明上。 第16圖中21是行走皮帶，22是包含顯示器、鍵輸入 裝置等之操作盤，將電源開關23投入時，由內裝馬達使行 走皮帶21移動，運動者在該行走皮帶21上，配合行走皮 -1 4 - 474802 A7 B7 五、發明説明（〇) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 帶的速度走 走皮帶的傾 第〗7 _(的 3 3腳架3 4、 將附有繩索 而反複此動 商做運動。 位置的拉緊 ⑵實施例2 以下説明 間隔的起伏 本實施例中 者所獲得的 第1 8 _是 圖黎照第 信號之檢測 開始控制負 本實施例 測其峰值， 間隔資料， 動„在該活動抱道機中.變化馬達轉速或行 斜角，就可變化負荷》 划船禅I功器是具座席3 1、導軌3 2、電源開關 把手3 5、及操作盤3 6 蓮動者坐在座席上， 的把手3 5拉到身邊後再度放回原來的位置， 作。而一面感覺其機内所裝負荷之力量，一 該划船測功器也可由變化其將把手拉回原來 力，而變化其負荷。 木發明的實施例2 。本實施例中是 之功率，以推定缺氣性運動極限值 ,有關所使用的自行車測功器，及 資料，乃和實施例1柑同。 本實施例2的心電信號處理之處理 1 8圖，本實施例中，首先，做安靜 (S T 5 U 接著，做校準，顯示測定 荷（ST52〜ST54),到此是和實施例 2中，從心電感測器1來的心電信 算出R R間隔資料（心跳的1周期）。 以下式（3)算出功率（P 〇 w e r )。 n w e r ㈣ f is s 2 R R ( n - 1) - R R ( n ) f 即，功率是上次的RR間隔與這次RR間隔的差 n在此，該功率稱之為心跳間隔起伏之功率。 率資料的3 Π秒之間的平均俏，在1 5秒之間测出 -1 5 - 利用心跳 者。又， 從被測驗 内容流程 時的心電 開始，而 1相同。 號中，檢 而依據RR ，…（3) 之平方者 而將該功 者，利用 請 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項

訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 474802 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（μ ) 在作為蓮動水平一例之缺氧性蓮動楝限偵之推定。 接箸，在S T 5 0，辨別是否已達A T點。第1 9 A、 1 9 B _是 表示起伏的功率和負荷之間的在時間上之變化比率圖。 如第〗iU、 } 9 fi _所示，隨著蓮動負Μ的増加，起伏的功 率會減少而收束。該起伏功率的變動曲線之收束點就是 A Τ點。在此，如起伏功率低於預先訂定的基準俏，且， 與上次的功率倩之差（Power(n-l)- Power(n);起伏功 宰的變動曲線之傾斜度）達到預先訂定的基準值以下時， 判斷為已達收束點。 負荷會一直增加到獲得A T點為【h ( S T 5 7 )。達到缺氧性 運動極限俏點時（S T 5 G中”是”），其結果會被顯示，而減 Φ # Μ ,結束負荷梓制（S T 5 8〜S T (1 f) ) ^此段也和實施例 1相同。 ⑼實施例3 接箸，説明本發明的實施例3 。本實施例是從上述實 施例〗或實施例2中任一方法所檢測的缺氧性運動極限 俏出現時的負荷，求出氧氣攝取量，而以其作為控制運 動負綺之用者。此氣氣攝取量的算出，是由換算式， 從A T出琨時的負荷算出氧氣攝取1 (以下稱V 0 2 ),求出 每單位體熏1 kg的V 01 例如體軍Ή) kg的人，在自行車潮功器蓮動的1 0 0 W中出 琨A T時、則，由下式⑷求出其氧氣攝取1 ( V 0 2 ) V()2(Rtl/kg /fflin):負荷（W) + 0.2 3 2X 14..3 + 5·0 + 體重（kg ) · .⑷ -Hi- (請先閱讀背面之注意事項 本頁) .裝·

、1T 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 474802 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（π ) 其中，0 . 2 3 2是表示自行車測功器的運動效率為2 3 . 2 % ，1 4 . 3是1 W = 1 4 . a 1 /分的換算傜數，5 . 0是1公升的 氣氣消費鼠可消耗5 . 0 k c a 1之換算傷數。其計算結果如 F , V0 2(m】/kg/fflin)= 100+0.2 3 2X14.3+5.0+70= 17.6 此乃表示缺氣性蓮動極限值時的V 0 2為1 7 . 6 (si 1 / kg / ra i η )。 在一般上，健康ΪΕ常的人之AT，會在最大氧氣攝取量 (V02«iax)的約55%處出現，因而將各年龄的V02stax的標 準俏之5 5 %作為缺氣件運動稼限倩之標準值，以做體力 測定。 ⑷宵施例4 接箸，説明本發明的實施例4 ，本實施例是將在於賁 施例〗〜8中，作為推定運動水平的一例之缺氣性蓮動極 限5以利用心跳計等的脈搏計測出者。 本實施例的心跳計之構成偽如第2 (]圖所示。參照第2 0 本實施例的心跳計是具心跳感測器6 1 ;將該心跳威 測器6〗所測出的心跳信號放大之前置放大器G 2 ;除去雜 訊的濾波器6 3 :將經過放大、濾波的心跳信號再放大之 放大器fi 4 ;類比/數位轉換器（5 5 ;執行推定缺氧性運動 楝限俏等各輯處理之C P〖丨6 6 ;鍵輸入裝置6 7 ;顯示器6 8 ; 記億體G 9 ;及信號器7 0。 本宵施例的心跳計中，心跳達到A T水平時，由信號器 7 η告知已在於缺氧性運動楝限俏水平。又，同樣的，由 -1 7 - (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -裝· 、1Τ 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 474802 A7 B7 五、發明説明（4) 顯示器μ顯示已在於缺氧件蓮動極限價水平。又，由顯 示器《 8和信號器7 η指示在於缺氧性蓮動極限價.水平的蓮 動速度。又，算出的以缺氣件蓮動楝限值為某準所設定 的目標區域内之運動時間，和在大於或小於該範圍的運 • 動強度之蓮動時間，顯示在顯示器8上„又，將各個的 薄動時間儲存在記億體9中。 第2〗丨圃是本賁施例的心跳計之安裝例該心跳計是由 箍體7〗和手錶式的牛體72所構成，箍體71具有心電電掙 7 3和傳送器7 4，主體口是要接收所傳送來的心跳信號。 其電路是在第20_電路中的，從前置放大器62到 A/D轉 換器6 5之間的任一段，設置傳送器和接收器以構成之。 本實施例中的主體7 2是以手錶式的為例者，但可按照其 薄動形態，其主體也可用具有操作盤等之箱體者。 接箸，參照第2 2圖的流程爾，説明本實施例的心跳計 之處理動作。從鍵輸入裝置G 7將按下開始鍵的資訊輸入 於 C Ρ Π 6 fi時，會開始潮定，首先，判定是否為A Τ輸入模 式（S T 7 1 )。經判定為AT輸入模式時，則，輸入以前所測 定的A 速度等，或從記憶體6 9讀出（S T 7 7 )。然後，做 S T 7 Γ>以下之處理，S T fi 7以下的處理將於後述之。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在S T 7〗中判定為不是A T輸入模式，而要推定A T時，首 先由信號器7(1指示安靜狀態，將安靜時的心跳數據輸入 於C P 11 fi β。眈時，將心跳感測器iil來的信號校準到一定 水平（S Τ 7 2 ) « 接著由倍號器7 η指示，使其以相當於步行的速度開始 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2ΙΟΧ297公釐） 474802 A7 B7 五、發明説明（) 薄動。而將I比時的心跳數據輸入於c P U 6 fi。然後推定缺 氧件蓮動栎限倩（S T 7 3 )。此缺氣性蓮動稱限值的推定是 使速度逐漸增加，將心跳數據輸入於C P ϋ ft G，抽出R R.間 隔穀據、算出Ρ ΐ ,在此，Ρ I是由上述式⑵求得。 將該fM以ΐ 2 8數據份，或每2分鐘的區段，以1 %刻度 算出次數分佈，由P (i) = f⑴/ f，和上述實施例1同樣用 式⑵求出平均信息鼠的最低點，以推定缺氧性蓮動楝限 俏（S T 7 3、S T 7 4 ) 0 將此時的心跳數作為A T心跳數，將其速度作為A T速度 ,儲存於記億體G 9，並在顯示器6 8顯示，以信號器7 0告 知（S T 7 5 )。 接箸以A ΐ速度調整步調，由顯示器6 8及信號器7 0指示 運動速度（S Τ 7 (5 ) ^然後判定其蓮動強度是在於以A Τ速度 為某準所設定的目檫區域内之蓮動時間，及比此範園為 強或弱（S T 7 8 )。依據此判定分別顯示「適中」（S T 7 9 )、 顯示「強.1 (s ’丨’ 8 η}、顯示「弱」（s τ )，將各蓮動強度 的薄動時間儲存在記憶體G 9，並顯示於顯示器（5 8 ( S T 8 2 ) p在眈，也可使其只顯示在顯示器6 8 ,或只儲存於記憶 體R9。 又，也可用脈搏感測器fi 1 a替代第2 1圖的心跳計之心 跳感測器1，則成為脈搏計，而可和心跳計同樣作為脈 搏^丨之用 父..在宵施例4中是用平均信息雇：以測出缺氣性運動 掙限俏者，但並不只限於此，而也可利用實施例2或3 -19- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝·

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 474802 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明 ) 1 1 以 測 出 缺 氣 件 運 動 m 限 俏 〇 1 1 1. 述 實 施 例 中 是 用 缺 氣 性 蓮 動 楝 限 值 以 説 明 運 動 1 I 水 平 者 :不 只 限 於 I比 ， 當 妖 ^>>> 的 也 可 依 據 生 理 信 號 的 請 1 I 對 1·1 ·,Λ 於 負 Μ 裝 置 的 負 椅 m 化 所 産 生 的 變 化 之 其 他 資 料 先 閱 I I 讀 1 1 以 求 出 蓮 動 水 平 者 〇 背 1 I 之 1 ί 發 明 之 效 果 1 意 I 如 上 逑 的 本 發 明 的 蓮 動 器 具 是 依 據 負 荷 裝 置 的 負 荷 事 項 1 變 化 所 反 m 出 的 心 電 信 號 * 以 推 定 缺 氣 件 運 動 極 限 倩 ， I1 本 以 該 推 定 俏 為 基 礎 5 控 制 負 荷 因 此 ί 可 提 供 按 照 各 頁 'W^ 1 I 個 人. 的 w. 力 做 適 當 運 動 之 蓮 動 器 具 〇 1 1 Γ 附 圖 之 簡 tact 単 説 明 3 1 | 第 1 _ 係 木 發 明 的 宵 施 例 1 之 白 行 車 測 功 器 電 路 構 成 1 訂 方 塊 _ 〇 1 第 % 圖 稱 行 車 潮 功 器 之 外 觀 斜 視 圖 〇 1 1 第 3 _ 傷 對 於 最 大 心 跳 數 的 缺 氧 性 蓮 動 m 限 值 之 分 佈 1 1 I 圖 〇 1 第 4 _ 偽 實 施 例 1 中 的 白 行 車 測 功 器 之 推 定 AT 處 理 動 1 ，線 I 作 說 明 之 流 程 團 〇 1 1 篥 5 A 、 B 圖 係 於 蓮 動 機 器 負 荷 的 逐 漸 ΓΜ 增 加 所 引 起 的 心 1 1 跳 間 隔 起 伏 平 均 信 息 暈 之 變 化 圖 〇 1 第 (> 圖 傜 桉 眧 AT的 蓮 動 程 序 一 例 之 流 稈 _ 〇 1 第 Γ/ _ 偽 實 施 例 2 的 行 車 測 功 器 之 處 理 動 作 說 明 流 1 稈 m η 1 I 第 8 圖 在 奮 施 例 2 的 白 行 車 測 功 器 中 1 將 負 椅 逐 漸 1 1 增 加 時 心 跳 數 和 心 跳 間 隔 起 伏 的 平 均 信 息 霞 之 關 % _ 〇 1 | -/ ,η- 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 474802 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明 ) 1 1 第 9 _ 在 實 施 例 2 的 行 車 測 功 器 中 * 將 負 荷 逐 漸 1 I 增 加 時， 負 荷 和 心 跳 數 的 關 俗 _ 〇 1 I 第 1 η圖 偽 實 施 例 1 及 實 施 例 2 的 白 行 車 測 功 器 所 使 用 請 1 先 1 的 心 電威 測 器 之 佩 帶 —- 例 _ 〇 閱 if 1 第 η圖 偽 實 施 例 1 的 i 行 車 測 功 器 所 使 用 的 心 電 感 測 f 1 | 之 1 器 之 另一 例 圖 0 注 意 I 第 1 2 _ 偽 施 例 1 及 宵 施 例 2 的 白 行 車 測 功 器 所 使 用 事 項 1 的 心 電感 測 器 之 再 一 例 圖 〇 m 寫 η 本 % 第 1 3 ΡΙ 傷 奮 施 例 1 的 自 行 車 m 功 器 所 使 用 的 脲 搏 測 頁 '— 1 I 器 之 佩帶 例 _ 〇 1 1 第 1 4 Λ Ν R _ 係 本 發 明 實 施 例 1 的 自 行 車 測 功 器 所 使 用 1 | 的 手 指用 \k 壓 計 之 安 裝 例 圏 〇 1 訂 第 1 5 A -, V, _ 傺 本 發 明 實 施 例 1 的 自 行 車 測 功 器 所 使 用 1 的 呼 趿數 撿 m 裝 置 之 説 明 圖 〇 1 I 第 1 fi圖 偽 可 實 施 本 發 明 的 蓮 動 器 具 的 另 一 例 之 活 動 跑 1 1 1 道 機 外觀 斜 視 圖 〇 1 第 1 7_ 係 可 實 施 本 發 明 的 運 動 器 具 的 再 一 例 之 划 船 m 1 ，線 I 功 器 外觀 圖 〇 1 1 第 18 m 傺 U 出 心 跳 間 隔 起 伏 的 功 率 > 以 控 制 負 荷 的 實 1 1 施 例 '1 中 之 處 理 内 容 流 程 _ 1 第 1 9 A , 圖 係 m 伏 的 功 率 和 負 椅 之 關 偽 圖 0 1 第 2 0圖 偽 實 施 例 4 的 脈 動 計 構 成 方 塊 〇 I 第 2 1 _ % 實 施 例 4 的 心 跳 之 裝 在 被 測 定 者 身 上 之 佩 1 I 帶 狀 態說 明 _ 1 1 第 2 2(1! % 實 施 例 4 的 心 跳 計 之 處 理 動 作 説 明 流 程 _ 〇 1 | -21- 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 474802 A7 B7 五、發明説明（^ ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 者符 號説明 1 .… ..心電威酬 器 t… .。前置放大 器 3 .… ..濾波器 4 . . * ..放大器 5… ..類比/數 位轉換器 Γ)… ..中央處理 機 7 ..鍵輸入裝 置 8… ..顯示器 9… ..負荷裝置 (旋轉負荷 11. …裨庵 12.. ...把手 1 3… .。.操作盤 14.. ...踏板 11^.. ...前踯架 1. 0 · · ...後腳架 2 1… ...行走皮帶 2 2.. ...操作盤 2 3,. -..電源開關 3 1… ...座席 3 2 .. ...獏軌 3 a. „ ...電源開關 3 4… ….腳架 3 5.. ...把手 -22- (請先閱讀背面之注意事項\^^寫本頁) -裝· 、-* 線 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 474802 五、發明說明（21) 36.....操作盤 4 1.....胸帶 42.....接收器 43,44,45, 46 ,47 .....電極 48 .....有線電路 49 .....脈搏感測器 51 .....空氣管 52 .....脈波信號線 53 .....熱阻器 54 .....膠帶 61 .....心跳感測器 62 .....前置放大器 63 .....濾波器 6 4.....放大器 65 .....類比/數位轉換器 66 .....中央處理機 67 .....鍵輸入裝置 6 8.....顯示器 69 .....記憶體 70 .....信號器 71 .....心跳計之箍體 72 .....心跳計之主體 7 3.....心電電極 74.....傳送器 -23-

Claims (1)

1. 474802 If 六、申請專利範圍 第88102859號「運動器具、體力評估方法及脈搏計」專利案 (90年12月14日修正） Λ申請專利範圍： 1. 一種運動器具，其包含：可變化負荷之負荷裝置； 以非侵犯的持續測定生理信號之生理信號測定裝置 ;依據對應於上述負荷裝置的負荷變化所產生的生 理信號，以推定運動水平之運動水平推定裝置；及 利用上述所推定的運動水平，以變化上述負荷裝置 之變化裝置； 其中該負荷裝置是可隨著時間逐漸增加其負荷； 生理信號測定裝置是依據心電信號之心電感測器； 而運動水平推定裝置是依據在負荷的逐漸增加過程 中所檢測的心電信號，以推定水平者；該運動水平 推定裝置是依據所檢測各心電信號的心跳間隔之起 伏，以推定缺氧性運動極限値者。 2. 如申請專利範圍第1項之運動器具，其中該運動水 平推定ή置具有：算出所檢測各心電信號的心跳間 隔起伏之裝置；算出心跳間隔起伏的平均信息量之 裝置；及求出平均信息量在負荷增加中的變化特性 之最低點之裝置，而將對應於其最低點的負荷推定 爲缺氧性運動極限値者。 3. —種運動器具，其包含：可變化負荷之負荷裝置； 以非侵犯的持續測定生理信號之生理信號測定裝置 六、申請專利範圍 ;依據對應於上述負荷裝置的負荷變化所產生的生 理信號，以推定運動水平之運動水平推定裝置；及 利用上述所推定的運動水平，以變化上述負荷裝置 之變化裝置； 其中該生理信號測定裝置是呼吸感測器，而上述 運動水平推定裝置是依據呼吸數推定運動水平者。 4. 一種運動器具，其包含：可變化負荷之負荷裝置； 以非侵犯的持續測定生理信號之生理信號測定裝置 ;依據對應於上述負荷裝置的負荷變化所產生的生 理信號，以推定運動水平之運動水平推定裝置；及 利用上述所推定的運動水平，以變化上述負荷裝置 之變化裝置； 其中該負荷裝置是可隨著時間逐漸增加其負荷； 生理信號測定裝置是依據心電信號之心電感測器； 運動水平推定裝置是依據在負荷的逐漸增加過程中 所檢測的心電信號，以推定水平者，而運動水平推 定裝置係具有：算出所測出各心電信號的心跳間隔 起伏之裝置；算出心跳間隔起伏的功率之裝置；及 ，求出在於負荷增加中之功率變化的收束點之裝置 ，而將對應於上述收束點的運動負荷，推定爲運動 水平者。 5.—種運動器具，其包含：可變化負荷之負荷裝置； 以非侵犯的持續測定生理信號之生理信號測定裝置 六、申請專利範[ 園 9 依 據 對 應 於 上 述 負 荷 裝 置 的 負 荷 變 化所 產 生 的 生 理 信 號 以 推 定 運 動 水 平 之 運 動 水 平 推 定 裝 置 利 用 上 述 所 推定 的 運 動 水 平 以 變 化 上 述 負 荷 裝 置 之 變 化 裝 置 以 運 動 水 平 爲 基 準 來 決 定 運 動 程 序 之 裝 置 及 輸 出所決 定的 運 動 程 亨 裝置者 0 6.如 甲 請 專 利 範 圍 第 5 項 之 運 動 器 具 J 其 係 可 由 運 動 程 序 變 動 運 動 速 度 或 負 荷 以 使 其 按 照 該 程 序 進 行 運 動 者 〇 7 .— 種 運 動 器 具 其 包 含 可 變 化 負 荷 之 負 荷 裝 置 > 以 非 侵 犯 的 持 續 測 定 生 理 信 號 之 生 理 信 號 測 定 裝 置 > 依 據 對 應 於 上 述 負 荷 裝 置 的 負 荷 變 化 所 產 生 的 生 理 信 號 以 推 定 運 動 水 平 之 運 動 水 平 推 定 裝 置 利 用 上 述 所 推 定 的 運 動 水 平 以 變 化 上 述 負 荷 裝 置 之 變 化 裝 置 » 其 中 運 動 水 平 推 定 裝 置 係從 所 推 定 的 運 動 水 平 爲 最 大 心 跳 數 的 百 分 之 幾 以 評 估 其 需 氧 能 力 以 將 評 估 的 需 氧 能 力 輸 出 顯 示 者 0 8 .— 種 運 動 器 具 > 其 包 含 隨 著 時 間 逐 漸 增 加 其 負 荷 之 負 荷 裝 置 9 測 出 心 電 信 號 之 心 電 感 測 器 從 負 荷 的 逐 漸 增 加 過 程 中 所 檢 測 的 心 電 信 號 中 測 定 其 心 跳 數 之 裝 置 t 算 出 心 電 信 號 的 心 跳 間 隔 起 伏 之 裝 置 > 依 據 上 述 之 心 跳 數 和 心 跳 間 隔 起 伏 ? 以 推 定 運 動 水 平 之 運 動 水 平 推定 裝 _ Ί 置 - ， 及 ， 依 據 所推 定 的 運 動 474802 六、申請專利範圍 水平以控制負荷裝置之負荷的裝置。 9. 如申請專利範圍第8項之運動器具，其中該運動水 平爲缺氧性運動極限値者。 10. 如申請專利範圍第5項之運動器具，其係從所推定 的運動水平基準上的氧氣攝取量推定値，以評估其 需氧性能力者。 11. 一種運動器具，其包含：隨著時間逐漸增加其負荷 之負荷裝置；測出心電信號之心電感測器；從負荷 的逐漸增加過程中所檢測的心電信號中，測定其心 跳數之裝置；算出心電信號的心跳間隔起伏之裝置 ;依據上述之心跳數和心跳間隔起伏，以推定運動 水平之運動水平推定裝置；從在所推定的運動水平 之前後中，心跳數變化之對於負荷變化之傾斜度， 以推定体力之裝置者。 12. 如申請專利範圍第11項之運動器具，其中該運動 水平爲缺氧性運動極限値者。 13. 如申請專利範圍第12項之運動器具，其中如不能 以該運動水平推定裝置來推定依心跳間隔起伏之運 動水平時，可依據其他的生理資訊，或被測檢者的 身體資訊’以輸出推定的運動水平者。 】4.如申請專利範圍第8項之運動器具，其中具有在安 裝時，是否要按照上述心跳間隔起伏實施運動水平 之推定的辨別裝置。 474802 六、申請專利範圍 15. 如申請專利範圍第8項之運動器具，其中該運動水 平推定手段是依據由年齡，性別等的個人資料所算 出之運動負荷初期値，以進行運動負荷試驗者。 16. 如申請專利範圍第8項之運動器具，其中該運動水 平推定裝置是在於上述負荷裝置的負荷逐漸增加速 度在某程度以下的過程中，進行運動水平的推定者。 17. —種體力評估方法，其包含： 以負荷裝置逐漸增加負荷之步驟； 在負荷逐漸增加過程中，利用心電感測器檢測在 逐漸增加運動負荷中的心電信號之步驟； 由所檢測的心電信號，求出心跳數和心跳間隔起 伏之步驟；和由所求得之心跳數和心跳間隔起伏， 同時推定體力和運動水平之步驟者。 18. 如申請專利範圍第17項之體力評估方法，其中上 述運動水平是缺氧性運動極限値者。 19. 一種脈搏計，其包含： 檢測有關心電的脈搏信號之脈搏感測器； 通知要其逐漸增加運動速度之通知裝置； 依據脈搏感測器在運動逐漸增加過程中所檢測 的脈搏信號，以推定運動水平之運動水平推定裝置； 及， 依據上述運動水平推定時的運動速度，以調整步 調之裝置者。

   474802 六、申請專利範圍 20.如申請專利範圍第19項之脈搏計， 其中該運動水 平推定裝置是依據上述脈搏信號的變化，以推定運 動水平者。 2 1 .如申請專利範圍第20項之脈搏計， 其中該所推定 的運動水平是缺氧性運動極限値者。 22.如申請專利範圍第19項之脈搏計， 其中該運動水 平也可由輸入裝置輸入者。 23 .如申請專利範圍第1 9項之脈搏計， 其中該運動水 平推定裝置是依據脈搏間隔的起伏， 以推定運動水 平者。 24.如申請專利範圍第19項之脈搏計， 其中該運動水 平推定裝置係具：算出所檢測各脈搏信號的脈搏間 隔起伏之裝置；算出脈搏間隔起伏的平均信息量之 裝置；及，求出相對於運動的增加之平均信息變化特 性之最低點之裝置；而將對應於最低點的負荷推定 爲運動水平者。 2 5 .如申請專利範圍第1 9項之脈搏計， 其係包含：在 於要由上述運動水平推定裝置推定運動水平時，可 將其訊息告知之告知裝置者。 26.如申請專利範圍第19項之脈搏計， 其係包含：可 輸出顯示上述所推定的運動水平之顯示裝置者。 27.如申請專利範圍第19項之脈搏計， 其係包含·虽 運動的逐漸增加而達到運動水平時， -6 - 依據該水平指

   474802 六、申請專利範圍 示運動步調之裝置者。 28 .如申請專利範圍第1 9項之脈搏計，其係包含：算 出在以上述運動水平爲基準所設定的目標區域中之 運動時間，及比該區域爲強或弱的運動強度中之運 動時間之裝置，和顯示其運動時間的裝置及/或儲 存其運動時間的裝置者。 29.如申請專利範圍第19項之脈搏計，其中該運動水 平推定裝置係具：算出所測出的各心電信號之心跳 間隔起伏之裝置，和算出心跳間隔起伏的功率之裝 置，及求出相對於負荷的增加之功率變化之收束點 之裝置，而將對應於上述收束點的運動負荷推定爲 運動水平者。