[發明專利]一種基于心率和加速度的運動能耗測量儀及測量方法

有效

• 申請號: 201210249466.6
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102727185A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 李章勇;陳小波;冷銳;姜瑜;王偉;趙志強;張匯泉;劉圣蓉
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 江雪

技術領域

本發明涉及運動能消耗測量領域，特別涉及一種基于心率和加速度的運動能耗測量儀及測量方法。

背景技術

目前隨著科學技術的發展，人們生活水平越來越高，人體運動對健康的重要性越來越大。人體運動時的運動量過少不能到達運動健身或減肥的目的，運動量過多又會讓人感到疲憊而損壞人體的健康。因此為了達到科學合理的運動必須準確的測量人體運動過程中的能量消耗。

人體一天所消耗的能量大致分為三個部分，人體基礎能量代謝即基礎能量消耗，各種體力活動能量消耗和滿足食物特殊動力作用即食物熱效應。人體基礎能量消耗約占人體一天總能量消耗的65%，活動能量消耗約占總能量消耗的25%，食物熱效應約占總能量消耗的10%。其中活動能量消耗是最能受人體控制和改變的，運動量大則活動能量消耗大，運動量小則活動能量消耗小。人體運動過程中，由于運動會導致人體心率的增加，心率增加會導致人體的耗氧量的增加，耗氧量的增加會影響人體的基礎能量消耗的增加。

通常運動能量消耗測量方法包括：直接測熱法、間接測熱法、雙標水法、心率監測法、加速度傳感器法。直接測熱法、間接測熱法和雙標水法屬于生理學范疇，上述三種方法具有較高的測量精度，因此常將這幾種方法作為評價能量消耗測量方法的標準，其中雙標水法被視為能量消耗測量中的黃金標準，但是其測量設備復雜，費用昂貴且測量結果不能實時的描述人體某一運動過程中的能量消耗。心率檢測法和加速度傳感器法測量方便，可以實時的測量運動一段時間的能量消耗，但是單獨使用心率和加速度測量能量消耗，其準確度不高，且容易受到自身和外界的干擾。

發明內容

本發明所需要解決的關鍵問題是，提供一種結合加速度和心率的運動能量消耗模型，測量人體運動過程中所消耗能量的測量儀及測量方法。

一種運動能耗測量儀，包括：

人體個性化參數采集單元，用于采集和存儲人體個性化參數，包括身高H（cm）、體重W(kg)、年齡Y(歲)、性別G和截止心率FLEX_HR(次/分)；

心率傳感器，用于測量心率HR；

基礎能耗計算單元，用于利用測量心率HR和所述人體個性化參數計算基礎能耗BEE；

加速度傳感器，用于測量運動加速度；

運動做功計算單元，用于利用運動加速度和所述體重W計算對外做功EE_act；

運動能耗計算單元，將基礎能耗BEE和對外做功EE_act相加，計算運動能耗EE，即EE=BEE+EE_act。

所述利用測量心率HR和所述人體個性化參數計算基礎能耗，包括：

當測量心率HR大于或等于截止心率FLEX_HR時，建立基礎能耗BEE、心率HR和個性化參數的線性回歸方程：

BEE=G×(α₁×W+β₁×Y+χ₁×HR+δ₁)+(1-G)×(α₂×W+β₂×Y+χ₂×HR+δ₂)

上式中，男性時G為1，女性時G為0；α₁，β₁，χ₁，α₂，β₂，χ₂為相關系數，δ₁，δ₂為校驗系數，α₁的取值范圍為0.15-0.24，β₁的取值范圍為0.2-0.3，χ₁的取值范圍為0.6-0.7，δ₁的取值范圍為55-60；α₂的取值范圍為-0.2--0.1，β₂的取值范圍為0.06-0.075，χ₂的取值范圍為0.44-0.50，δ₂的取值范圍為-21--19。

當測量心率HR小于截止心率FLEX_HR時，建立基礎能耗BEE與人體個性化參數的線性回歸方程：

BEE=G×(α₁×W+β₁×H+χ₁×Y+δ₁)+(1-G)×(α₂×W+β₂×H+χ₂×Y+δ₂)