TWI644221B - Physical activity quality assessment method and system - Google Patents
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Abstract
一種身體活動品質評估方法由一身體活動品質評估系統執行，該身體活動品質評估系統包含一適於設於一人體並用於感測該人體動態的加速度感測單元、一儲存單元，及一處理單元。該方法包含：(A)該加速度感測單元每隔一預定感測週期產生一筆感測結果。(B)該處理單元將每筆感測結果儲存於該儲存單元的一資料庫。(C)該處理單元根據該等感測結果計算出多筆身體活動品質評估資料，該等身體活動品質評估資料當中的每一者是相關於該等感測結果當中部分對應於一評估週期之感測結果。
Description
本發明是有關於一種身體活動品質的評估方法，特別是指一種涉及加速度測量的身體活動品質評估方法。
每日進行適量的活動是維持健康相當重要的一環，但現代人卻常因繁忙的工作或課業而忽略活動的重要性，長期下來難免對身體產生不良影響。此外，舉例來說，對於進行訓練的運動員，或者是復健中的病患而言，活動量的維持更是重要的課題。因此，如何建立一套評估身體活動品質的機制，用以輔助人們養成良好的活動習慣，便成為本案進一步要探討的主題。
因此，本發明之目的，即在提供一種能根據使用者的活動紀錄產生評估結果之身體活動品質評估方法。本發明還提供一種執行前述方法的身體活動品質評估系統。
於是，本發明身體活動品質評估方法由一身體活動品質評估系統執行，該身體活動品質評估系統包含一適於設於一人體
並用於感測該人體動態的加速度感測單元、一儲存單元，及一處理單元。該方法包含下列步驟：
(A)該加速度感測單元每隔一預定感測週期產生一筆感測結果。
(B)該處理單元將每筆感測結果儲存於該儲存單元的一資料庫。
(C)該處理單元根據該等感測結果計算出多筆身體活動品質評估資料，該等身體活動品質評估資料當中的每一者是相關於該等感測結果當中部分對應於一評估週期之感測結果。
在該身體活動品質評估方法的一些實施態樣中，該方法還包含一介於步驟(B)及步驟(C)之間的步驟(D)：該處理單元根據該資料庫中的該等感測結果計算出多筆統計數值，該等統計數值為該資料庫中之該等感測結果當中部分對應於一取樣週期之感測結果的離散程度。在步驟(C)中，該處理單元是根據該等統計數值分別計算出多個第一活動品質指標，且該等第一活動品質指標當中的每一者是該等筆統計數值當中部分對應於該評估週期之統計數值的總和，且該第一活動品質指標與該等身體活動品質評估資料相關。
在該身體活動品質評估方法的一些實施態樣中，該方法還包含：
(E)該處理單元將該等統計數值並與一預設閥值進行比對。
(F)該處理單元根據比對的結果判斷每一統計數值是指示該人體
處於一第一活動狀態或一第二活動狀態。
在該身體活動品質評估方法的一些實施態樣中，還包含一步驟(G)：該處理單元根據指示該人體處於該第二活動狀態的該等評估週期的總時間長度，以及指示該人體處於該第二活動狀態的該等評估週期中的該等筆統計數值的總合，計算出一第二活動品質指標，且該第二活動品質指標與該等身體活動品質評估資料相關。
在該身體活動品質評估方法的一些實施態樣中，還包含一步驟(I)：該處理單元根據該等第一活動品質指標當中部分對應於一第一時間區間的第一活動品質指標，及該等第一活動品質指標當中部分對應於一第二時間區間的第一活動品質指標，計算出一第三活動品質指標，該第三活動品質指標是相關於對應該第一時間區間的該等第一活動品質指標與對應該第二時間區間的該等第一活動品質指標之間的相關係數，其中，該第一時間區間與該第二時間區間等長且屬於相同之時段。
在該身體活動品質評估方法的一些實施態樣中，還包含一步驟(H)：該處理單元進一步判斷該等評估週期之活動狀態是否分別處於一預設時間區間之內，並藉此作為一第四活動品質指標計算之依據，且該第四活動品質指標與該等身體活動品質評估資料相關。
本發明身體活動品質評估系統包含一加速度感測單元、一儲存單元，及一處理單元。該加速度感測單元適於設於一人體並用於感測該人體動態的加速度。該處理單元電連接該加速度感測單元及該儲存單元。
其中，該加速度感測單元每隔一預定感測週期產生一筆感測結果，以使該處理單元將每筆感測結果儲存於該儲存單元的一資料庫，並根據該等感測結果計算出多筆身體活動品質評估資料，該等身體活動品質評估資料當中的每一者是相關於該等感測結果當中部分對應於一評估週期之感測結果。
在該身體活動品質評估系統的一些實施態樣中，該處理單元計算出該等評估資料前，是先根據該資料庫中的該等感測結果計算出多筆統計數值，該等筆統計數值為該資料庫中之該等感測結果當中部分對應於一取樣週期之感測結果的離散程度。該處理單元計算出該等統計數值後，是根據該等統計數值分別計算出多個第一活動品質指標，且該等活第一活動品質指標當中的每一者是該等筆統計數值當中部分對應於該評估週期之統計數值的總和。
在該身體活動品質評估系統的一些實施態樣中，該處理單元還將該等統計數值並與一預設閥值進行比對，並根據比對的結果判斷每一統計數值是指示該人體處於一第一活動狀態或一第二活動狀態。
在該身體活動品質評估系統的一些實施態樣中，該處理單元根據指示該人體處於該第二活動狀態的該等評估週期的總時間長度，以及指示該人體處於該第二活動狀態的該等評估週期中的該等筆統計數值的總合，計算出一第二活動品質指標，且該第二活動品質指標與該等身體活動品質評估資料相關。
在該身體活動品質評估系統的一些實施態樣中，該處理單元根據該等第一活動品質指標當中部分對應於一第一時間區間的第一活動品質指標，及該等第一活動品質指標當中部分對應於一第二時間區間的第一活動品質指標，計算出一第三活動品質指標，該第三活動品質指標是相關於對應該第一時間區間的該等第一活動品質指標與對應該第二時間區間的該等第一活動品質指標之間的相關係數，其中，該第一時間區間與該第二時間區間等長且屬於相同之時段。
在該身體活動品質評估系統的一些實施態樣中，該處理單元進一步判斷該等評估週期之活動狀態是否分別處於一預設時間區間之內，並藉此作為一第四活動品質指標計算之依據，且該第四活動品質指標與該等身體活動品質評估資料相關。
本發明之功效在於：藉由該處理單元先根據該資料庫計算出該等身體活動品質評估資料，使用者能依據該等身體活動品質評估資料了解自身的歷史活動品質評估結果，並對應地調整未來
的活動規劃。
1‧‧‧加速度感測單元
2‧‧‧儲存單元
3‧‧‧處理單元
S1~S8‧‧‧步驟
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是本發明身體活動品質評估系統之一實施例的一系統架構方塊圖；及圖2是該實施例所執行之一身體活動品質評估方法的一流程圖。
參閱圖1，本發明身體活動品質評估系統之一實施例包含一加速度感測單元1、一儲存單元2，及一處理單元3。
該加速度感測單元1適於設於一人體(圖未示出)，並用於感測該人體之動態所造成的加速度，及該人體與一水平面的夾角。在本實施例中，該加速度感測單元1為一加速規，且該加速度感測單元1是設於該人體的軀幹(例如胸口)。
該處理單元3電連接該加速度感測單元1及該儲存單元2。在本實施例中，該處理單元3及該儲存單元2是與該加速度感測單元1一同被設於該人體上，且該處理單元3是以有線通訊的方式接收該加速度感測單元1傳送的資料。而在其他實施例中，該處理單
元3及該儲存單元2也可以是屬於例如一遠端伺服器(圖未示出)而不設於該人體，且該處理單元3是以無線通訊的方式接收該加速度感測單元1傳送的資料，而並不以本實施例為限。
參閱圖2，本實施例所執行之一身體活動品質評估方法的流程詳述如下。
在步驟S1中，該加速度感測單元1每隔一預定感測週期產生一筆感測結果。在本實施例中，該預定感測週期為0.05秒，但並不以此為限。每一筆感測結果代表該人體在該加速度感測單元1感測的當下因活動而產生的加速度向量，且每一筆感測結果包含一X方向分量、一Y方向分量，及一Z方向分量。
在步驟S2中，該處理單元3將每筆感測結果儲存於該儲存單元2的一資料庫。
在步驟S3中，該處理單元3根據該資料庫計算出多筆統計數值，該等筆統計數值當中的每一者為該資料庫中之該等感測結果當中多筆對應於一取樣週期之感測結果的離散程度。在本實施例中，每一取樣週期為5秒，但並不以此為限。因此，該加速度感測單元1在每一取樣週期內會產生一百筆感測結果，且該處理單元3是根據在同一取樣週期內所產生的一百筆感測結果，計算出對應該取樣週期的統計數值。
進一步說明的是，該處理單元3是先以下式計算出每一
筆感測結果代表之加速度向量的大小，計算的方式係將每一筆感測結果之該X方向分量的大小、該Y方向分量的大小，及該Z方向分量的大小之平方和開根號。
接著，該處理單元3再以下式計算出屬於同一取樣週期的一百筆加速度向量的大小(即Ai)之標準差(Standard deviation)，並將計算結果作為對應於該取樣週期的統計數值。
該統計數值愈大，代表對應於該統計數值的一百筆感測結果的離散程度愈大，也代表該人體在對應的該取樣週期內，所產生之加速度的大小變化幅度愈大。換句話說，該統計數值愈大，代表該人體在該取樣週期內的活動程度愈劇烈，反之，該統計數值愈小，代表該人體在該取樣週期內的活動程度愈和緩。在其他實施
例中，該處理單元3也可以是將同一取樣週期內所產生的一百筆感測結果之變異數(Variance)作為對應於該取樣週期的統計數值，根據統計學的定義，變異數係等於標準差的平方，因此，以變異數取代標準差作為該統技數值亦能表示出多筆感測結果之間的離散程度。
在步驟S4中，該處理單元3根據該等統計數值計算出多筆第一活動品質指標，該等第一活動品質指標當中的每一者是該等筆統計數值當中多筆對應於一評估週期之統計數值的總和。在本實施例中，該評估週期可由使用者自行設定，例如，當該評估週期為一分鐘，而該取樣週期為前述的5秒，則每一第一活動品質指標是該處理單元3將同一評估週期內十二筆彼此連續產生的統計數值加總而得。補充說明的是，根據一預先制定的活動程度判斷規則，該等第一活動品質指標能被用於判斷該人體在對應的多個評估週期中活動的程度。舉例來說，該活動程度判斷規則包含一第一數值範圍、一第二數值範圍、一第三數值範圍，以及一第四數值範圍，若其中四筆第一活動品質指標是分別落在該第一、第二、第三及第四數值範圍中，則該處理單元3判斷該人體在對應的四個評估週期中活動的程度是分別屬於一靜止程度、一輕微程度、一中等程度，及一劇烈程度。
值得說明的是：當該處理單元3將某一日中的所有第一
活動品質指標加總，其加總的結果可以作為一全日總活動力之評估依據。而當該處理單元3將某一日任一小時中的所有第一活動品質指標加總，其加總的結果係為一每小時活動力表現。
接著，執行步驟S5。
在步驟S5中，該處理單元3執行一第二活動品質指標的計算。
首先，該處理單元3將每一評估週期內之所有統計數值的平均值與一預設閥值進行比對，接著，該處理單元3根據比對的結果，判斷出該人體於每該評估週期中是處於一第一活動狀態或一第二活動狀態。於本實施例中，前開提及的第一活動狀態可為非睡眠狀態，而該第二活動狀態為睡眠狀態，實際上可視需求設定多個不同的預設閥值，進一步將全日如步驟S4中界定出不同的活動狀態。
然後，該處理單元3根據該人體處於該第二活動狀態的多個評估週期的總時間長度，以及該人體處於該第二活動狀態的該等評估週期中所有統計數值的總合，計算出該第二活動品質指標。該第二活動品質指標例如是以該人體處於該第二活動狀態的該等評估週期中所有統計數值的總合，除以該第二活動狀態的多個評估週期的總時間長度，因此，該第二活動品質指標是指示出該人體處於該第二活動狀態時的單位時間平均活動力。
補充說明的是，在其他實施例中，區別不同活動狀態之方法亦可以搭配該等統計數值的角度值進行判別，操作上是利用該處理單元3自該資料庫計算出多筆分別對應於該等統計數值的角度值，各該角度值指示該人體與該水平面的夾角。該處理單元3是根據其中一評估週期中之該等角度值的平均是否落在一預定角度範圍內，來判斷該人體在所述其中一評估週期中是處於何種活動狀態。實做上，該處理單元3不僅根據各評估週期中所有角度值的平均，還配合根據各評估週期中所有統計數值的平均來判斷該人體在各評估週期中是處於前開提及的該睡眠狀態(第二活動狀態)或該非睡眠狀態(第一活動狀態)。例如，在其中一評估週期中所有角度值的平均是落在該預定角度範圍內，且所有統計數值的平均是小於一預定數值，則該處理單元3判斷該人體在所述其中一評估週期中是處於該睡眠狀態(第二活動狀態)。否則，該處理單元3判斷該人體在所述其中一評估週期中是處於該非睡眠狀態(第一活動狀態)。
該處理單元3計算出該等第一活動品質指標後，執行步驟S6。
在步驟S6中，該處理單元3執行一第三活動品質指標的計算。在本實施例中，該處理單元3是根據該等第一活動品質指標當中多筆對應於一第一時間區間的第一活動品質指標，及該等第一活動品質指標當中多筆對應於一第二時間區間的第一活動品質指
標，計算出該用於評估該人體活動規律性的第三活動品質指標。舉例來說，在本實施例中，該處理單元3是先根據多筆對應於同一日的所有第一活動品質指標，產生例如二十四筆前述的每小時總活動力，且該等筆每小時總活動力分別對應於該日的00：00~01：00、01：00~02：00、...、23：00~24：00等二十四個時段，但並不以此為限。接著，該處理單元3再產生另外二十四筆對應於另一日的每小時總活動力，並以該等不同兩日的所有每小時總活動力(共四十八筆)計算出該第三活動品質指標。
在本實施例中，該第三活動品質指標例如是等於任一日之所有每小時總活動力，與另一日之所有每小時總活動力之間的相關係數(Correlation coefficient)。舉例來說，若一A日的二十四筆每小時總活動力x分別為x1、x2、x3、...、x24(以數學式表示為x={x1,x2,x3,...,x24})，及一B日的二十四筆每小時總活動力y分別為y1、y2、y3、...、y24(以數學式表示為y={y1,y2,y3,...,y24})，且x1及y1分別對應於A日及B日的00：00~01：00、x2及y2分別對應於A日及B日的01：00~02：00，其餘以此類推。則計算出A日之所有每小時總活動力x，以及B日之所有每小時總活動力y之間的第三活動品質指標r的算式如下。
補充說明的是，該處理單元3可以計算例如前後兩周之兩個禮拜一之間的第三活動品質指標，或者是前後兩個月各自的第一天之間的第三活動品質指標。而且，在本實施例中的該第一時間區間及該第二時間區間是分別指不同的兩天，但在其他實施例中，該第一時間區間及該第二時間區間也可是分別指不同的兩周，則該處理單元3是以該兩周各自的所有每小時總活動力計算該第三活動品質指標，該第一時間區間與該第二時間區間只要是等長且屬於相同之時段皆可，而不以本實施例為限。另外，在其他實施例中，該處理單元3也可以是以該第一時間區間及該第二時間區間各自的第一活動品質指標、統計數值或者是感測結果來計算該第三活動品質指標，而並不一定要先計算出每小時總活動力。與本實施例相比，以第一活動品質指標、統計數值或是感測結果來計算該第三活動品質指標雖會使該處理單元3的運算量提升，卻能使計算出的第三活動品質指標更加精確。
接著，執行步驟S7。
在步驟S7中，該處理單元3執行一第四活動品質指標的計算。該處理單元3進一步判斷步驟S5中該等評估週期之活動狀態是否分別處於一預設時間區間，並藉此作為該第四活動品質指標計算之依據。舉例來說，若簡單將第一活動狀態(非睡眠狀態)的預設
區間設定為上午6：00~晚上10：00，此時該處理單元3就會據此進行判斷，假設該第一活動狀態中存在非落於或超出此區間，則該第四活動品質指標表示為不佳。須說明的是，該第四活動品質指標亦可視需求改由評估週期非落於或超出此區間的長度進行比例換算，並藉此產生一可與第一至第三活動品質指標相互計算之權重值，但並不以此為限。
最後，執行步驟S8。
在步驟S8中，該處理單元3根據一段總評估周期內所產生的所有第一、第二、第三及第四活動品質指標產生一總評估結果。該總評估周期可例如為六個月或一年，但並不以此為限。更詳細地說，該處理單元3是先判斷該總評估周期中之該等第一活動品質指標的加總是否達到一預設的活動力目標值、該等第二活動品質指標的加總是否達到一預設的睡眠量目標值、該等第三活動品質指標的加總是否達到一預設的規律性目標值，以及該等第四活動品質指標是否滿足一預設的正確活動區間值。接著，該處理單元3產生一活動力評估結果、一睡眠量評估結果、一活動規律性評估結果及一活動區間評估結果，且分別用於評估出該人體在該總評估周期內的活動力、睡眠量、活動規律性及活動區間是「佳」或者「不佳」。最後，該處理單元3根據前開評估結果產生該總評估結果，具體而言，若該活動力評估結果、該睡眠量評估結果、該活動規律性評估
結果及該活動區間評估結果皆為「佳」，則該總評估結果亦為「佳」，否則，該總評估結果為「不佳」。
綜上所述，本發明身體活動品質評估方法及系統藉由該處理單元3先根據該資料庫計算出該等統計數值，再根據該等統計數值計算出該等第一活動品質指標、第二活動品質指標、第三活動品質指標及第四活動品質指標，以致使用者能依據該等第一、第二、第三及第四活動品質指標了解自身的歷史活動品質及作息的評估結果，並對應地調整未來的活動及作息規劃，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是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。
Claims (4)
- 一種身體活動品質評估方法，由一身體活動品質評估系統執行，該身體活動品質評估系統包含一適於設於一人體並用於感測該人體動態的加速度感測單元、一儲存單元，及一處理單元；該方法包含下列步驟：(A)該加速度感測單元每隔一預定感測週期產生一筆對應的感測結果；(B)該處理單元將每筆感測結果儲存於該儲存單元的一資料庫；(C)該處理單元根據該資料庫中的該等感測結果，計算出多筆統計數值，其中，每一統計數值各對應於一取樣週期，該取樣週期包含該等預定感測週期中，彼此連續的其中部分個預定感測週期，該統計數值是該處理單元根據該等感測結果中，對應於該等部分個預定感測週期的其中部分個感測結果所計算出，且該統計數值指示出該等部分個感測結果之間的離散程度；(D)該處理單元根據該等統計數值，計算出多個第一活動品質指標，其中，每一第一活動品質指標各對應於一評估週期，該評估週期包含該等取樣週期中，彼此連續的其中部分個取樣週期，該第一活動品質指標是該等統計數值中，對應於該等部分個取樣週期之其中部分個統計數值的總和；(E)該處理單元根據該等第一活動品質指標當中部分對應於一第一時間區間的第一活動品質指標，及該等第一 活動品質指標當中部分對應於一第二時間區間的第一活動品質指標，計算出一第三活動品質指標，該第三活動品質指標是相關於對應該第一時間區間的該等第一活動品質指標與對應該第二時間區間的該等第一活動品質指標之間的相關係數，其中，該第一時間區間與該第二時間區間等長，該第一時間區間及該第二時間區間分別屬於一第一日期及一不同於該第一日期的第二日期，且該第一時間區間及該第二時間區間分別代表該第一日期及該第二日期的一特定時段；(F)該處理單元將該等統計數值各與一預設閥值進行比對；及(G)該處理單元根據比對的結果，判斷每一統計數值是指示該人體於對應的該取樣週期中處於一第一活動狀態或一第二活動狀態；及(H)該處理單元根據指示該人體處於該第二活動狀態的該等評估週期中的該等筆統計數值的總合，除以指示該人體處於該第二活動狀態的該等評估週期的總時間長度，以計算出一第二活動品質指標。
- 如請求項1所述的身體活動品質評估方法，其中，還包含：一步驟(I)：該處理單元進一步判斷該等評估週期之活動狀態是否分別處於一預設時間區間之內，並藉此作為一第四活動品質指標計算之依據。
- 一種身體活動品質評估系統，包含：一加速度感測單元，適於設於一人體並用於感測該人 體動態的加速度；一儲存單元；及一處理單元，電連接該加速度感測單元及該儲存單元；其中，該加速度感測單元每隔一預定感測週期產生一筆對應的感測結果，以使該處理單元將每筆感測結果儲存於該儲存單元的一資料庫，該處理單元根據該資料庫中的該等感測結果，計算出多筆統計數值，其中，每一統計數值各對應於一取樣週期，該取樣週期包含該等預定感測週期中，彼此連續的其中部分個預定感測週期，該統計數值是該處理單元根據該等感測結果中，對應於該等部分個預定感測週期的其中部分個感測結果所計算出，且該統計數值指示出該等部分個感測結果之間的離散程度，該處理單元根據該等統計數值，計算出多個第一活動品質指標，其中，每一第一活動品質指標各對應於一評估週期，該評估週期包含該等取樣週期中，彼此連續的其中部分個取樣週期，該第一活動品質指標是該等統計數值中，對應於該等部分個取樣週期之其中部分個統計數值的總和，該處理單元根據該等第一活動品質指標當中部分對應於一第一時間區間的第一活動品質指標，及該等第一活動品質指標當中部分對應於一第二時間區間的第一活動品質指標，計算出一第三活動品質指標，該第三活動品質 指標是相關於對應該第一時間區間的該等第一活動品質指標與對應該第二時間區間的該等第一活動品質指標之間的相關係數，其中，該第一時間區間與該第二時間區間等長，該第一時間區間及該第二時間區間分別屬於一第一日期及一不同於該第一日期的第二日期，且該第一時間區間及該第二時間區間分別代表該第一日期及該第二日期的一特定時段；該處理單元還將該等統計數值各與一預設閥值進行比對，並根據比對的結果，判斷每一統計數值是指示該人體於對應的該取樣週期中處於一第一活動狀態或一第二活動狀態；該處理單元還根據指示該人體處於該第二活動狀態的該等評估週期中的該等筆統計數值的總合，除以指示該人體處於該第二活動狀態的該等評估週期的總時間長度，以計算出一第二活動品質指標。
- 如請求項3所述的身體活動品質評估系統，其中，該處理單元進一步判斷該等評估週期之活動狀態是否分別處於一預設時間區間之內，並藉此作為一第四活動品質指標計算之依據。
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- 2017-01-12 TW TW106100956A patent/TWI644221B/zh active
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