[發明專利]一種基于正弦擬合的FATmax的提取方法

在審

• 申請號: 202010570562.5
• 申請日: 2020-06-14
• 公開（公告）號: CN111728599A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 汪蘭蘭;王遠;孟良;何子軍;周真友;金睿;王彥彩;陳焱焱;周旭;周孟然
• 申請（專利權）人: 合肥博諧電子科技有限公司
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于正弦擬合的FATmax的提取方法，其特征在于，測試過程包括以下步驟：

(1)、選取符合測試條件的受試者在0W的恒功率自行車上熱身5分鐘，用能量代謝檢測裝置測出受試者的能量代謝指標數據；

(2)、恒功率自行車以遞增式增加功率的方法增大運動強度，受試者從10W負荷條件下開始運動，利用心率測試裝備檢測出受試者的實時心率變化狀況，當心率達到最大心率的70％即最高運動強度時，用能量代謝檢測裝置測量出受試者在此負荷下的氧氣消耗量和二氧化碳產生量；

(3)、受試者在心率恢復至安靜穩定的水平后再進行下一個恒定的20W負荷運動，當達到最高運動強度時用能量代謝檢測裝置測量出受試者在此負荷下的氧氣消耗量和二氧化碳產生量；

(4)、受試者如上依序完成負荷條件在30W、40W和50W的負荷運動，分別測量出受試者在達到最高運動強度時的氧氣消耗量和二氧化碳產生量。

2.根據權利要求1所述的一種基于正弦擬合的FATmax的提取方法，其特征在于，所述的最大心率的70％為(220-年齡)*70％。

3.根據權利要求1所述的一種基于正弦擬合的FATmax的提取方法，其特征在于，通過能量代謝檢測裝置分別在階梯式遞增的運動強度中，當達到最高運動強度時所測量得的氧氣消耗量和二氧化碳產生量兩項數據，利用Achten的改良公式計算不同在負荷下的脂肪氧化率MFO，即：

脂肪氧化率(g/min)＝1.67*VO₂(L/min)-1.67*VCO₂(L/min)

以不同負荷條件下運動強度氧氣消耗量VO₂為橫坐標，脂肪氧化率為縱坐標，做出散點圖并通過二項式正弦擬合曲線法推算出最大脂肪氧化率MFO，MFO所對應的運動強度為最大脂肪氧化強度FATmax。

4.根據權利要求1所述的一種基于正弦擬合的FATmax的提取方法，其特征在于，以正弦函數作為模型，利用最小二乘法對采樣的數據進行擬合，估算出正弦信號的頻率、幅值與相位，從而得到表達式，設擬合正弦函數模型為：

y(t)＝A sin(ωt+θ) (1)

式中：y(t)為擬合正弦信號的瞬時值；A為擬合正弦信號的幅值；θ為擬合正弦函數的初相位；周期T可根據擬合曲線中令y(t₁)＝y(t₂)，t₁，t₂為已知測量的氧氣消耗量，則T＝t₁+t₂，求得ω，將式(1)展開得：

y(t)＝A sinθcosωt+A cosθsinωt (2)

令a＝A sinθ，b＝A cosθ，則有

y(t)＝a cosωt+b sinωt (3)

實際采樣數據與其時間序列均是離散化的，定義采樣間隔為Δt，設記錄序列為0，Δt，2Δt，…，(n-1)Δt的采樣數據分別為f₁，f₂，…，f_n，為使采樣數據與函數擬合值之間誤差的平方合最小，即：

最小，需滿足可得方程

令

則方程(5)可寫成如式(6)的矩陣形式

Q·d＝l (6)

其中從式(6)可求得a、b，得到由此可計算得出擬合正弦函數，并由此可計算出y(t)的最大值，即為MFO，

由上式所得到的MFO所對應的運動強度即為FATmax，而其橫坐標的氧氣消耗量即對應著的負荷功率，從低到中等強度的運動，脂肪的氧化速度逐漸增加，但如過強度超出一定的范圍，則脂肪的氧化下降，而FATmax所對應的運動負荷功率下，單位時間內脂肪代謝的強度達到最峰值，在此運動強度下可獲取最佳減脂效果。