TWI568415B

TWI568415B - Personal activity state energy metabolism measurement method, wearable electronic Devices, and computer programs

Info

Publication number: TWI568415B
Application number: TW103108383A
Authority: TW
Inventors: Bu-Lu-Bi Sha; jia-zhi Lin; Wen-Kai Dai; Yi-Ting Pan; zheng-chang Lin
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-02-01
Also published as: TW201534274A

Description

個人活動狀態能量代謝測量方法、穿戴式電子裝置，及電腦程式產品

本發明是有關於一種個人活動狀態能量測量方法、電子裝置，及電腦程式產品，特別是指一種能量代謝測量方法、應用該方法的穿戴式電子裝置，及電腦程式產品。

由於飲食習慣的改變及運動量的不足，許多疾病有逐漸年輕化的趨勢，特別是與「代謝症候群」相關的疾病最為明顯。所謂「代謝症候群」指的是一個人身上同時出現多種代謝異常的疾病或症狀，為了要避免代謝異常的發生，除了飲食的控制，就是必須規律的運動及監控，就現有的技術而言，欲得知運動時的代謝情況，如醣類或脂肪能量代謝率，必須採集使用者運動時呼吸的氧氣濃度(Oxygen Concentration Percentage，O₂%)、二氧化碳濃度(Carbon Dioxide Concentration Percentage，CO₂%)、氣體流速(Ventilation，VE)變化，以得知氧氣攝取體積(Volume of Oxygen Consumed，VO₂)、二氧化碳產生體積(Volume of Carbon Dioxide Produced，VCO₂)，求得呼吸交換率(Respiratory Exchange Ratio，RER)=VCO₂/VO₂，然後經由能量代謝儀器計算能量消耗。但是，採集氣體時，使用者必須一邊運動，一邊以採集口罩罩住口鼻，該採集口罩藉由一連接管與該儀器連接，使用者呼吸的氣體由該連接管輸入儀器之中，然後經計算才能得到使用者的能量代謝率。此一過程不僅對使用者來說戴著採集口罩運動十分不便，再者，採集使用者呼吸氣體的儀器體積龐大且價格昂貴，不適合一般使用者在日常運動時使用。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種適合在日常運動時使用的個人活動狀態能量代謝測量方法。

於是，本發明個人活動狀態能量代謝測量方法，包含一資料輸入步驟、一選項決定步驟，及一計算步驟。

該資料輸入步驟，使用者利用一輸入模組輸入一最大攝氧量。

該選項決定步驟，一處理器產生多個狀態選項而顯示於一顯示模組，且使用者藉由該輸入模組輸入該等狀態選項其中一者。

該計算步驟，該處理器根據該最大攝氧量及該被輸入的狀態選項計算出一能量代謝結果。

因此，本發明之第二目的，即在提供一種穿戴式電子裝置。

於是本發明穿戴式電子裝置，包含一處理器、一輸入模組、一顯示模組，及一記憶體模組。

該輸入模組用以輸入使用者的一最大攝氧量。

顯示模組，用以顯示該處理器產生的多個狀態選項。

該記憶體模組用以儲存多個指令，當該等指令被該處理器執行，配合使用者藉由該輸入模組輸入該等狀態選項其中一者，該處理器根據該最大攝氧量及狀態選項其中一者計算出一能量代謝結果。

因此，本發明之第三目的，即在提供一種電腦程式產品。

於是，本發明電腦程式產品，當電腦載入該電腦程式並執行後，可完成上述之方法。

本發明之功效在於：配合輸入模組3輸入使用者的最大攝氧量，利用該處理器2產生多個狀態選項並顯示於顯示模組4以供使用者選擇，繼而利用該處理器2藉由已經輸入的最大攝氧量及多個狀態選項計算出使用者的能量代謝結果。

1‧‧‧殼體

101‧‧‧資料輸入步驟

102‧‧‧選項決定步驟

103‧‧‧計算步驟

2‧‧‧處理器

3‧‧‧輸入模組

4‧‧‧顯示模組

5‧‧‧記憶體模組

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一系統方塊圖，說明本發明之一較佳實施例；圖2是一立體圖，說明本發明之一穿戴式電子裝置之外觀；圖3是一流程圖，說明該較佳實施例的步驟流程；及圖4是一局部俯視圖，說明該穿戴式電子裝置的顯示模組顯示多個狀態選項。

參閱圖1、圖2及圖4，本發明穿戴式電子裝置的外觀類似於手表，其較佳實施例包含一殼體1、一處理器2、一輸入模組3、顯示模組4，及一記憶體模組5。

該處理器2設置於該殼體1內。

該輸入模組3具有多個按鈕，並設置於該殼體1的表面，用以輸入使用者的一最大攝氧量及一個人資料，如性別。

該顯示模組4為一螢幕，設置於該殼體1的表面，用以顯示該處理器2根據該最大攝氧量而產生多個狀態選項。

記憶體模組5設置於該殼體1內，用以儲存多個指令，當該等指令被該處理器2執行，配合使用者藉由該輸入模組3輸入該等狀態選項其中一者，由於每一狀態選項對應一狀態分數，該處理器2根據該最大攝氧量及由使用者輸入的該等狀態選項所對應的狀態分數計算出一包括一醣類代謝率及一脂肪代謝率的能量代謝結果。

參閱圖1、圖3及圖4，以下配合本發明能量代謝測量方法進一步說明上述元件之間的互動關係。本發明能量代謝測量方法包括一資料輸入步驟101、一選項決定步驟102，及一計算步驟103。

在該資料輸入步驟101，在進行運動時，使用者利用該輸入模組3的按鈕輸入一最大攝氧量及一個人資料，例如使用者的性別。該最大攝氧量又稱為最大氧氣攝取體積(Maximum Volume of Oxygen Consumed，VO_2max)，可事先透過運動，直接藉由攝氧量分析儀測量求得，或藉由運動表現、性別、體重間接獲得最大攝氧量。如利用單位體重最大攝氧量乘以體重之後得到，其通用單位為mL/min/kg或L/min/kg。其他方式如一般常見的直接測量，可藉由如腳踏車計功器(Cycle Ergometer)、跑步機(Treadmill)，進行漸進式運動負荷測試(Graded Exercise Testing，GXT)，隨著時間增加運動強度(功率、坡度、速率)，以分析運動中最大攝氧量。

然後，在選項決定步驟102，處理器2產生多個狀態選項而顯示於顯示模組4，且每一狀態選項對應一狀態分數。使用者在顯示模組4看到的狀態選項包括下列五種，分別是「非常輕鬆」、「輕鬆」、「有些吃力」、「吃力」，及「非常吃力」，在考量自身的情況後，使用者藉由該輸入模組3輸入該等狀態選項其中一者。

接著，在該計算步驟103，該處理器2接收使用者藉由輸入模組3輸入的狀態選項，並由儲存於記憶體模組5中的表格查出狀態選項所對應的狀態分數。在本較佳實施例中所使用的是Borg’s 6-20 Scale的自覺運動強度量表(Rating of Perceived Exertion，RPE)，其中每一狀態選項用以表示個人運動狀態，節錄表列如下。

其中顯示於顯示模組4「非常輕鬆」對應9分、「輕鬆」對應11分、「有些吃力」對應13分、「吃力」對應15分，及「非常吃力」對應17分。

接著，在計算該醣類代謝率時，該處理器2根據在該資料輸入步驟101輸入的使用者的性別選擇該醣類代謝率公式中的多個係數，然後將該最大攝氧量及該狀態分數代入一醣類代謝率公式。當使用者為男性，該醣類代謝率公式為：醣類代謝率(g/min)=(-99.2^＊((狀態分數-20.212)/(-13.159))+103.1)/100^＊最大攝氧量^＊(4.19486^＊(-0.3542^＊((狀態分數-20.212)/(-13.159))+1.0632)-2.9786)。其中，狀態選項所對應的狀態分數及最大攝氧量與代謝率呈線性關係。舉例來說，一位男性使用者在運動時由顯示模組4所選擇然後利用輸入模組3輸入的狀態選項為「有些吃力」，其對應的狀態分數為13分。若該男性使用者的單位體重最大攝氧量為60ml/min/kg，其體重為50kg，則該男性使用者的最大攝氧量為60ml/min/kg^＊50Kg=3000 ml/min=3L/min。將最大攝氧量及狀態分數代入後，得到該男性使用者的醣類代謝率約為0.975(g/min)。

當使用者為女性，該醣類代謝率公式為：醣類代謝率(g/min)=(-97.356^＊((狀態分數-19.678)/(-9.7117))+106.62)/100^＊最大攝氧量^＊(4.19486^＊(-0.3549^＊((狀態分數-19.678)/(-9.7117))+1.0528)-2.9786)。如一位女性的狀態分數為11，最大攝氧量為3L/min，經計算後，醣類代謝率約為0.063(g/min)。

類似地，在計算該脂肪代謝率時，該處理器2亦根據使用者的性別選擇該脂肪代謝率公式中的多個係數，然後將該最大攝氧量及該狀態分數代入一脂肪代謝率公式。當使用者為男性時，脂肪代謝率公式為：脂肪代謝率(g/min)=(-99.287^＊((狀態分數-20.212)/(-13.159))+103.1)/100^＊最大攝氧量^＊(1.69225-(1.6982^＊(-0.3542^＊((狀態分數-20.212)/(-13.159))+1.0632)))。例如運動時的狀態分數為13分的男性，若該男性的最大攝氧量為3L/min，將最大攝氧量及狀態分數代入後，得到該男性使用者的脂肪代謝率約為0.316(g/min)

當使用者為女性，則該脂肪代謝率公式為：脂肪代謝率(g/min)=(-97.356^＊((狀態分數-19.678)/(-9.7117))+106.62)/100^＊最大攝氧量^＊(1.69225-(1.6982^＊(-0.3549^＊((狀態分數-19.678)/(-9.7117))+1.0528)))。例如狀態分數為11，最大攝氧量為3L/min的女性，經計算後，脂肪代謝率為0.261(g/min)。

至此，使用者得到包括一醣類代謝率及一脂肪代謝率的能量代謝結果。

在本較佳實施例中，使用者在運動時將該穿戴式電子裝置配戴於手腕，藉由該輸入模組3將個人的最大攝氧量，及顯示於顯示模組4的多個狀態選項的其中一者加以輸入，再利用處理器2藉由該最大攝氧量及該被輸入的狀態選項所對應的狀態分數，計算出個人的一醣類代謝率及一脂肪代謝率。相較於現有計算代謝率的方法，本較佳實施例不但體積小、不需要特殊設備所以價格便宜，亦可以方便地在日常運動時使用。

值得一提的是，以上所述的醣類代謝率公式及脂肪代謝率公式皆是利用迴歸分析方法所產生，且在進行回歸分析時，根據不同性別的樣本分析出對應不同性別的醣類代謝率公式及脂肪代謝率公式，因此該處理器2可根據在該資料輸入步驟101所輸入的性別選擇該醣類代謝率公式的種類及該脂肪代謝率公式中的多個係數。

除此之外，本發明能量代謝測量方法亦可以安裝於智慧型手機的電腦程式產品之方式實施，如手機的App。該電腦程式產品被載入並執行後，可完成上述之方法。此時該輸入模組2及顯示模組4以手機的觸控螢幕達成，其步驟流程與以穿戴式電子裝置實施時類似，故在此不再贅述。

綜上所述，本發明先利用該輸入模組3輸入最大攝氧量，接著該處理器2產生多個狀態選項並顯示於顯示模組4供使用者選擇並輸入，繼而該處理器2藉由該最大攝氧量及該狀態選項計算出使用者的能量代謝結果，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

101‧‧‧資料輸入步驟

102‧‧‧選項決定步驟

103‧‧‧計算步驟

Claims

一種個人活動狀態能量代謝測量方法，包含下列步驟：一資料輸入步驟，使用者利用一輸入模組輸入一最大攝氧量；一選項決定步驟，一處理器產生多個相關於使用者自覺個人運動狀態的狀態選項而顯示於一顯示模組，且使用者藉由該輸入模組輸入該等狀態選項其中一者；及一計算步驟，該處理器根據該最大攝氧量及該被輸入的狀態選項計算出一能量代謝結果。
如請求項1所述的個人活動狀態能量代謝測量方法，其中在該選項決定步驟，每一狀態選項對應一狀態分數，在該計算步驟，該處理器根據該最大攝氧量及該狀態分數計算出該能量代謝結果。
如請求項2所述的個人活動狀態能量代謝測量方法，其中該能量代謝結果包括一醣類代謝率及一脂肪代謝率，在該計算步驟，將該最大攝氧量及該狀態分數代入一醣類代謝率公式計算出該醣類代謝率，並將該最大攝氧量及該狀態分數代入一脂肪代謝率公式計算出該脂肪代謝率。
如請求項3所述的個人活動狀態能量代謝測量方法，其中該醣類代謝率公式及該脂肪代謝率公式是利用一迴歸分析方法所產生。
如請求項4所述的個人活動狀態能量代謝測量方法，其中在該資料輸入步驟，使用者還利用該輸入模組輸入一個人資料，且在該計算步驟，該處理器根據該個人資料選擇該醣類代謝率公式及該脂肪代謝率公式中的多個係數。
一種穿戴式電子裝置，包含：一處理器；一輸入模組，用以輸入使用者的一最大攝氧量；一顯示模組，用以顯示該處理器產生的多個相關於使用者自覺個人運動狀態的狀態選項；及一記憶體模組，用以儲存多個指令，當該等指令被該處理器執行，配合使用者藉由該輸入模組輸入該等狀態選項其中一者，該處理器根據該最大攝氧量及狀態選項其中一者計算出一能量代謝結果。
如請求項6所述的穿戴式電子裝置，其中每一狀態選項對應一狀態分數，該處理器根據該最大攝氧量及使用者輸入的狀態選項所對應的狀態分數計算出該能量代謝結果。
如請求項7所述的穿戴式電子裝置，其中該能量代謝結果包括一醣類代謝率及一脂肪代謝率，將該最大攝氧量及該狀態分數代入一醣類代謝率公式計算出該醣類代謝率，並將該最大攝氧量及該狀態分數代入一脂肪代謝率公式計算出該脂肪代謝率。
如請求項8所述的穿戴式電子裝置，其中該醣類代謝率公式及該脂肪代謝率公式是利用一迴歸分析方法所產生。
如請求項9所述的穿戴式電子裝置，其中還利用該輸入模組輸入一個人資料，且該處理器根據該個人資料選擇該醣類代謝率公式及該脂肪代謝率公式中的多個係數。
一種電腦程式產品，當電腦載入該電腦程式並執行後，可完成請求項1至5中任一項所述之方法。