[發明專利]一種基于攝氧量計算的心肺耐力測量方法及系統

有效

• 申請號: 202011096901.7
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112138361B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 高理升;李關東;葉玉琪;王藝樺;張瑞騏;馬祖長;許楊;王濤;王輝;李云龍;胡天驕;孫怡寧;楊先軍;陳焱焱;周旭;孫少明
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: A63B71/06
• 分類號: A63B71/06;G16H50/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

1.一種基于攝氧量計算的心肺耐力測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、用戶在APP中選擇試驗項目類型，準備開始測試；所述項目類型包括臺階試驗和6分鐘步行試驗；

步驟2、正式開始試驗前，用戶保持靜息狀態，智能穿戴設備自動開始采集用戶靜息心率；

所述步驟2中，智能穿戴設備自動開始采集用戶靜息心率包括：

用戶處于靜息狀態時應滿足三個條件：用戶不活動、心率低于閾值、心率變化波動小于閾值；這三個條件分別由三軸加速度計和心率傳感器測量并作出判斷；

首先三軸加速度計測得的加速度值為a＝{ax,ay,az}，當用戶處于不活動狀態時，三軸上的加速度應該都接近于0，那么它們的合加速度考慮到傳感器會產生漂移的現象，因此設定一個閾值為ε，如果合加速度則判定用戶為不活動狀態；當心率傳感器采集的心率數據HR≤Ε，同時ΔHR≤δ時，判定用戶處于靜息狀態，其中，Ε為設定的心率閾值；δ為心率波動閾值，設定一個時間區間T1，在該區間內，如果測得的連續合加速度恒成立，同時連續測得心率HR＝≤Ε且心率波動ΔHR＝≤δ恒成立，則判斷用戶進入穩定的靜息狀態，表示能夠開始進行連續采集靜息心率的工作；反之，當上述條件不能在T1內完全滿足，則表示該用戶暫未進入穩定靜息狀態，此時采集靜息心率數據將會不準確，APP提示用戶保持靜息狀態同時進行深呼吸緩解情緒，智能穿戴設備丟棄原來的數據和計時，重新開始新一輪T1時間的檢測；

步驟3、開始試驗后，智能穿戴設備對用戶動作提出指示，同時監測用戶是否按照要求及時完成動作；

步驟4、試驗過程中采集用戶的運動心率和行走速度數據；

步驟5、根據上述行走速度，推算用戶運動的代謝當量；

步驟6、根據代謝當量和用戶運動心率，結合VO_2Max推算公式計算得到最大攝氧量，并與參考標準進行比對實現對心肺耐力進行測量和評估。

2.根據權利要求1所述的一種基于攝氧量計算的心肺耐力測量方法，其特征在于，所述步驟1中，當用戶選擇臺階試驗項目時，具體包括：

在APP的提示下用戶將智能穿戴設備正常佩戴在手腕上，同時在APP中選擇確認左手或者右手佩戴設備；在正式開始試驗之前保持靜息狀態，智能穿戴設備檢測用戶進入穩定靜息狀態后，自動開始測量用戶的靜息心率；在準備完畢后點擊開始運動選項正式開始臺階測試環節；運動過程中智能穿戴設備以每0.5秒一次的頻率進行短振動提示，每次振動用戶執行一步動作，每一步動作設備會檢測用戶是否按照要求及時完成上下臺階動作，每4步為一次完整的上下臺階動作；運動開始后，智能穿戴設備隨即計時并采集運動心率和行走速度；完成3分鐘重復動作之后，設備發出長振動提示運動結束；數據采集完畢后，將數據通過藍牙傳送給APP，APP計算得到最大攝氧量，最后與參考標準進行比對，對用戶心肺耐力水平作出評估。

3.根據權利要求1所述的一種基于攝氧量計算的心肺耐力測量方法，其特征在于，所述步驟1中，當用戶選擇6分鐘步行試驗項目時，具體包括：

在APP的提示下用戶將智能穿戴設備正常佩戴在手腕上；在正式開始試驗之前保持靜息狀態，智能穿戴設備檢測用戶進入穩定靜息狀態后，會自動開始測量用戶的靜息心率；在準備完畢后點擊開始運動選項正式開始6分鐘步行測試環節；步行開始后，用戶在跑臺或者走廊中徑直行走；智能穿戴設備隨即計時并采集運動心率和行走速度；完成6分鐘步行之后，設備發出長振動提示運動結束；數據采集完畢后，將數據通過藍牙傳送給APP，APP計算得到最大攝氧量，最后與參考標準進行比對，對用戶心肺耐力水平作出評估。

4.根據權利要求1所述的一種基于攝氧量計算的心肺耐力測量方法，其特征在于，

所述步驟4中，靜息狀態下智能穿戴設備將在2分鐘內每10秒鐘采集一次心率，取12次心率的平均值作為靜息心率，而在運動過程中設備分別在運動開始后的20-30秒內和運動最后的20-30秒內兩個時間段采集心率均值，與此同時設備同步記錄用戶的行走速度。