TW201700065A - 體力監測方法和裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種體力監測裝置，包括：感測器模組，用來感受生理信號；使用者介面，用來接收生物資訊；儲存器，用來儲存生物資訊和至少一數學模型；處理模組，用來執行至少一數學模型來操作以下事項：基於生理信號和生物資訊來評估無氧能量和有氧能量；結合無氧能量和有氧能量並產生體力值。本發明根據使用者的無氧能量值和有氧能量值，也提供了一種評估體力值的方法和調整這種評估體力值方法的一種方法。本發明進一步提供了體力級別的評估裝置。

Description

體力監測方法和裝置
本發明涉及的是一種運動輔助裝置，具體地，本發明涉及一種能夠顯示使用者體力的體力監測裝置，並且在特定的情況下能夠發出通知提醒。
專業的運動員、運動熱愛者或者那些喜歡運動的人經常在運動的時候評估他們自己的身體狀況，從而安排他們自己的體力以完成一項訓練或一個比賽。通常，人們在運動之前或者運動過程中會評估他們自己的身體條件和環境因素來調整他們的訓練。另外，在運動之後，人們記錄並分析他們的體力和耐力作為下次運動的參考。
近來，各種類型的運動輔助裝置被研發出來用來即時地評估用戶的體力。這些裝置在運動過程中能給用戶提供他們自己生理上的信號，在運動之後使用者可以流覽運動的歷史記錄，並且能夠分享到社交網路上。但是，生理信號的提示，比如心率，經常不能可靠和精准地與用戶的體力和耐力相聯繫。換句話說，在運動過程中僅僅提供生理信號對使用者決定什麼時候需要增加或減少運動強度(即在馬拉松中減慢或者加速)幾乎沒有幫助。
有鑑於此，有必要提供一種體力監控裝置用以輔助運動，無論用戶的身體狀況的差異，都能可靠地顯示他們的體力值。
一種體力監控裝置，包括：感測器模組，用來感受生理信號；使用者介面，用來接收生物資訊；儲存器，用來儲存生物資訊和至少一數學模型；處理模組，用來執行至少一數學模型來操作以下事項：基於生理信號和生物資訊來評估無氧能量和有氧能量；結合無氧能量和有氧能量並產生體力值。
進一步，所述無氧能量與乳酸濃度的累積有關。
進一步，所述有氧能量與熱量消耗相關。
進一步，所述生物資訊包括以下至少一項，比如身高、體重、年紀及性別。
進一步，所述感測器模組感受以下至少一項包括心電信號、心率變異性、脈搏、心率、呼吸模式、體溫、血糖、血壓、糖原濃度、氧濃度、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔及斜坡坡度。
進一步，所述感測器模組包括能感受心率的心電感測器。
進一步，所述使用者介面包括至少一輸出裝置，選自顯示幕、震動元件，或揚聲器。
進一步，包括一帶子，通過所述帶子，所述體力監控設備被直接或間接地固定在用戶的皮膚上。
進一步，所述體力監控設備被所述帶子固定在用戶的前額、手腕、腿部或手臂。
進一步，所述體力值被輸出連同以下至少一參數包括心率、速率、時間、地圖、溫度、濕度、高度、熱量消耗、運動效率、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔、斜坡坡度、身體品質指數或被最大運動位移。
進一步，當所述無氧能量和/或所述有氧能量到達一閾值時，使用者介面輸出一通知。
進一步，所述通知是震動的通知、聲音的通知，或視覺的通知。
進一步，體力值可以進一步對應到自感勞累級別(RPE)，並在使用者介面輸出。
進一步，所述處理模組進一步基於體力值和有氧能量來評估最大熱量消耗。
進一步，包括一運動感測器，可以直接或間接提供即時地位移資訊。
進一步，所述處理模組進一步基於體力值和位移資訊評估最 大運動位移。
進一步，使用者介面輸出可行的進攻次數，所述可行的進攻次數可以通過處理模組基於體力值或最大運動位移計算。
一種體力監控方法，包括：通過感測器模組感受生理信號；從使用者介面接收生物資訊；基於生理信號和生物資訊，通過處理模組使用至少一儲存在儲存模組中的數學模型來估算無氧能量和有氧能量；基於無氧能量和有氧能量評估體力值；通過至少一輸出裝置輸出體力值。
進一步，所述無氧能量與乳酸濃度的累積有關。
進一步，所述有氧能量與熱量消耗有關。
進一步，所述生物資訊包括以下至少一項，比如身高、體重、年紀及性別。
進一步，所述感測器模組感受以下至少一項：心電信號、心率變異性、脈搏、心率、呼吸模式、體溫、血糖、血壓、糖原濃度、氧濃度、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔及斜坡坡度。
進一步，所述感測器模組包括能感受心率的心電感測器。
進一步，所述輸出裝置為一顯示幕、一震動元件，或一揚聲器。
進一步，所述體力值被輸出連同至少一參數包括心率、速率、時間、地圖、溫度、濕度、高度、熱量消耗、運動效率、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔、斜坡坡度、身體品質指數或被最大運動位移。
進一步，當所述無氧能量和/或所述有氧能量到達一閾值時，至少一輸出裝置輸出通知。
進一步，所述通知是震動的通知、聲音的通知，或視覺的通知。
所述體力監控方法進一步包括：通過處理模組，將體力值對應到RPE的級別；通過至少一輸出裝置輸出RPE的級別。
所述體力監控方法進一步包括：通過處理模組基於體力值和有氧能量評估最大熱量消耗。
所述體力監控方法進一步包括：從運動感測器中直接或間接地獲得即時的位移資訊。
所述體力監控方法進一步包括：通過處理模組基於體力值和位移資訊評估最大運動位移。
所述體力監控方法進一步包括：通過使用者介面輸出可行的進攻次數，其中所述處理模組基於體力值或最大運動位移計算所述可行的進攻次數。
一種體力監控設備，包括：感測器模組，用來感受生理信號；使用者介面，用來接收生物資訊；儲存器，用來儲存生物資訊和至少一數學模型；處理模組，用來執行至少一數學模型來完成以下事項：基於生理信號和生物資訊來評估體力值；基於體力值來評估運動輔助資訊；發送體力值到包含有一輸出裝置的使用者介面；通過使用者介面輸出體力值。
進一步，處理模組進一步地基於體力值和有氧能量評估最大熱量消耗，其中有氧能量的評估是基於生理信號和生物資訊。
進一步，包括運動感測器，所述運動感測器直接或間接提供即時的位移資訊，同時處理模組進一步地基於體力值和位移資訊評估最大運動位移。
進一步，所述處理模組基於體力值或最大運動位移計算可行的進攻次數並通過使用者介面輸出所述可行的進攻次數。
進一步，儲存器進一步儲存位移目標，當最大運動位移低於位移目標時，發送通知給用戶。
進一步，所述輸出裝置為一顯示幕、一震動元件，或一揚聲器。
進一步，所述生物資訊包括以下至少一項，比如身高、體重、年紀及性別。
進一步，所述感測器模組包括感受心率的心電感測器。
進一步，所述體力值被輸出連同至少一參數包括心率、速率、時間、地圖、溫度、濕度、高度、熱量消耗、運動效率、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔、斜坡坡度、身體品質指數或被 最大運動位移。
進一步，所述感測器模組感受以下至少一項：心電信號、心率變異性、脈搏、心率、呼吸模式、體溫、血糖、血壓、糖原濃度、氧濃度、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔及斜坡坡度。
由於本發明採用感測器模組感受生理信號和使用者介面接收生物資訊相結合，儲存模組儲存使用者的生物資訊，處理模組即時處理資訊，從而評估有氧能量值和無氧能量值，進而對用戶的體力值進行即時評估，並輸出給用戶的方案，能夠使不同身體狀況的用戶都能得到可靠的體力值，從而使用戶在運動過程中可以決定什麼時候需要增加或減少運動強度。
100‧‧‧運動輔助裝置
101‧‧‧感測器模組
102‧‧‧處理模組
103‧‧‧使用者介面
104‧‧‧儲存模組
300‧‧‧具有保護套的運動輔助裝置
301‧‧‧帶子
401‧‧‧手環
402‧‧‧指示燈
403‧‧‧智能手機
202‧‧‧條形物的上邊界
204‧‧‧條形物的下邊界
206‧‧‧空心塊
附圖結合文字描述闡述了一個或多個發明的實施方案，用來解釋本發明的原理。在任何情況下，在整個圖中同樣的參考數字用來代表一個具體實施例中相同的或者相似元素，其中包括： 圖1是本發明至少一個具體實施例所提供的運動輔助裝置的系統方塊圖。
圖2A和圖2B是本發明至少一個具體實施例所提供的分別由心電(EKG)信號或者感測器偵測的信號所引起的心臟波形圖的示意圖。
圖3A~圖3C是本發明的一個具體實施例所提供的典型的運動輔助裝置的示意圖。
圖4是本發明的另一個具體實施例所提供的各種典型的運動輔助裝置的示意圖。
圖5是體力值和自感勞累分級(RPE)的對應概念的示意圖。
圖6是典型的體力級別和用戶的健康狀況之間關係的示意圖。
圖7是本發明的至少一個具體實施例所提供的體力值指示器的示意圖。
圖8是乳酸濃度和心率關聯性的示意圖。
圖9是關於用戶運動期間乳酸濃度的變化的示意圖，以及乳酸濃度與體力值的對應。
圖10是本發明的至少一個具體實施例所提供的評估體力值方法的流程圖。
圖11是本發明的至少一個具體實施例所提供發送通知給用戶的標準條件的示意圖。
圖12是本發明的至少一個具體實施例所提供的調整體力級別方法的流程圖。
圖13是體力級別能自動符合圖12的典型條件的示意圖。
圖14A和圖14B是本發明的至少一個具體實施例所提供的心率，乳酸濃度和自感勞累級別關係的示意圖，以及圖14C是體力值和自感勞累級別關於乳酸濃度的對應。
圖15A和圖15B是乳酸濃度和運動強度或者乳酸濃度和耗氧量之間關係的示意圖。
圖16是用使用者的體力值和運動速度來評估使用者的最大運動位移的典型的應用程式的示意圖。
圖17是連同地圖一起輸出用戶的體力值的典型的應用程式的示意圖。
圖18是利用用戶的體力值評估用戶的熱量消耗的典型的應用程式的示意圖。
圖19是本發明的一個具體實施例所提供的基於生理資料來評估體力值的方法。
圖20是本發明的一個具體實施例所提供的基於生理資料來評估無氧能量的方法。
圖21是本發明的一個具體實施例所提供的基於生理資料來評估有氧能量的方法。
圖22是本發明的一個具體實施例所提供的基於生理資料評估和設置調整數來評估體力值。
圖23是本發明的一個具體實施例所提供的調整無氧評估設置來評估體力值的方法。
圖24是本發明的一個具體實施例所提供的調整有氧評估設置來評估體力值的方法。
圖25是本發明的一個具體實施例所提供的評估最大熱量消耗的方法。
圖26是本發明的一個具體實施例所提供的評估全部最大運動位移的方法。
依照慣例，各種描述的圖形不是按比例繪製，而是用來強調相關的所揭露出來的特徵。如在整個資料和文本引用字元表示元素。
本發明在下文中根據附圖將做更充分的描述，本發明的具體實施例也會具體地說明。無論如何，本發明也許會在許多不同形式上具體體現出來，不應該被理解為限制於這裡所提到的具體表現形式。提供這些具體表現形式便於徹底和完全的披露出來，以及充分地傳達本發明的範圍給那些熟悉本領域的人。全文中參考數字代表元素。
在這裡使用的術語是僅僅為了詳細描述具體實施例，而不是限制發明。使用在這裡時，不限定個數，除非語境清晰地表明，這將進一步理解術語“包括”，或“有”使用時，指定所規定的特徵、區域、整數、步驟、操作、元素，和/或元件的存在，但是並不排除或增加一個或多個其他特徵、區域、整數、步驟、操作、元素、組成，和/或其中的組合。
理解術語“和/或”包含任何一個以及所有所涉及到的羅列出來的一個或者更多的條款的組合。雖然條款的第一條、第二條、第三條等也許在這裡被用來描述多種元素、組合、區域、零件和/或部分，但是很容易理解這些元素、組合、區域、零件和/或部分不應 該被這些條款所限制。這些條款不僅用來區分一個元件、組成、區域、零件和/或部分和另一個元件、組成、區域、層次或部分。因此，以下所討論的第一個元件、組成、區域、零件或部分應該被稱為第二個元件、組成、區域、層次或部分，沒有從本發明的教學中分離。
除非另外定義，這裡使用的所有的條款(包括技術上的和科學上的條款)同在藝術上的普通技能一樣理解所屬發明。如這些常用的字典中的定義，進一步理解這些條款應該被理解為與相關的藝術和目前的資訊披露一致，而不會被理解為一個理想化或過分拘謹的觀念，除非在這裡清楚的定義。
說明書將會包括關於本發明的具體實施例和附圖1~26。參照將會被做成圖片來詳細描述本發明，在圖裡所描述的元素不一定是按規定的比例，通過一些觀點和相同的或相似的術語，相同的或相似的元素被命名為相同的或相似的參考數字。
圖1是本發明的至少一個具體實施例所提供的一個運動輔助裝置(也被稱為體力監測裝置)的系統方塊圖。
如圖1所示，運動輔助裝置100包括一個感測器模組101，一個處理模組102，一個使用者介面103和一個儲存模組104。
感測器模組101包括至少一個感測器來感覺和測量使用者的生理信號。比如，生理信號包括至少一個以下所提到的：心電(EKG)信號、心率變異性、脈搏、心率、呼吸模式、體溫、體內成分、血糖、血壓、糖原含量和含氧量。體內成分也許包括人體內的脂肪、水分和肌肉的百分含量。
處理模組102是電腦硬體，例如一個有輔助電路的微控制器或微處理器通過執行基本的算術、邏輯和輸入/輸出運動輔助設備的操作來實行電腦程式的指令。
使用者介面103包括至少一個輸出裝置和/或至少一個輸入裝置，或者任何一種組合。這個輸出可能是一個顯示、一個震動元件或一個揚聲器，或任何一種組合，用來指出使用者在運動期間或運動過後的體力值。輸入可能是任何一個人機界面，比如一個觸屏，一個聲音接收器或一個按鈕，它能用來接收使用者的生物資訊，比 如身高、體重、年紀、性別等。另外，使用者介面103可以適用於直接發送資訊給感測器模組101，處理模組102或者儲存模組104。輸入的資訊可以被處理模組102加工，然後發送到所述輸出，讓用戶知道當前的身體狀況。比如，BMI值，等。
儲存模組104可以是任何種類的磁片或者記憶體，用來儲存來自感測器模組101、處理模組102或者使用者介面103的資訊。比如，所儲存的資訊可以是使用者的活動歷史記錄或者生物資訊，從活動歷史記錄或生物資訊可以計算使用者在靜止狀態下的基礎血液乳酸濃度、基礎心率、基礎攝氧率，或以上任何一種組合，並借此進一步計算用戶的體力值和用戶的最初的體力級別。
應該注意的是體力這個術語，是指生物發揮自己並且在一段時間內仍然保持活力的能力。此外，體力值和體力級別的觀念將會在下面的段落裡提出來。
參閱圖1，處理模組102接收來自感測器模組101的生理信號，基於生理信號和儲存在儲存模組104裡的指令進行處理，然後提供已處理的資訊作為結果給使用者介面103。另外，無論有沒有指令儲存在儲存模組104，處理模組102也能接收來自使用者介面103輸入的指令，並執行所述輸入的指令然後運行感測器模組101。
感測器模組101，處理模組102，使用者介面103和儲存模組104都能以有線或無線的方式相互連接。有線連接是任何有形的接觸，比如，在印刷電路板裡的一根電纜或者導電電線。無線連接時任何形式的無線傳輸，比如，WiFi、藍牙或協助傳輸的無線電頻率。
圖2A和2B是本發明的至少一個具體實施例的心臟波形圖示意圖，所述心臟波形圖示意圖是通過心電信號或光學感測器偵測到的信號產生的。
如圖2A所示，運動輔助裝置100的感測器模組101中的心率監控感測器可以是一個心電(EKG)感測器。如圖2B所示，運動輔助裝置100的感測器模組101中的心率監控感測器可以是一個光學感測器。由於光學感測器容易受到人為因素的影響，比如其他 的心臟相關信號和身體動作會干涉真實的心率信號因此降低心率讀數的正確性，所以當在量測心臟不同的運行階段的P、Q、R、S和T波時，心電感測器被認為優於光學感測器。心電感測器的信號中，屬於人為因素造成的干擾可與PQRST波區別開，因此移除人為因素造成的干擾方能提供準確的心率讀數。換句話說，用戶的心率可以在特定的EKG波形之間基於時間間隔進行監測。比如，在每一個的T波或R波之間的時間間隔相當於每個心跳的時間。另外，心電感測器量測的心電信號可以通過識別不同波形自身的具體特點進而過濾噪音，比如T波，因此能防止人為因素影響心率測量。
圖3A到3C是本發明的一個具體實施例所提供的一種典型的運動輔助裝置的示意圖。
如圖3A到圖3C所示，運動輔助裝置300可以是一個具有外殼的裝置，所述外殼容納以下至少一或多個：感測器模組101，處理模組102，使用者介面103和儲存模組104。運動輔助設備300也可以是一個具有外殼的裝置，容納所有的感測器模組101，處理模組102，使用者介面103和儲存模組104。這個運動輔助裝置300可以是一個可佩帶裝置的一部分，可以穿戴在人身體的某個部位，比如，胸部、手腕、手臂，或腿，並且從用戶的身體部位感受和測量生理信號。
如圖3A所示，運動輔助裝置300包括一個外殼，容納一個感測器模組101，一個處理模組102，使用者介面103和儲存模組104。如圖3B所示，運動輔助裝置300還包括一條帶子(即彈性皮帶)，可以將運動輔助裝置300捆綁在使用者的胸部並將運動輔助裝置300固定在使用者心臟的附近。另外，運動輔助裝置300的感測器模組101至少有一個電極(例如：兩個電極連接到帶子上)，能感受用戶的心電信號。如圖3C所示，用戶將具有帶子301的運動輔助裝置300穿戴在胸部，因此用戶心跳的心電信號能被感受到。此外，運動輔助裝置300還包括一個震動元件在外殼裡，能根據使用者在運動期間體力值的變化發送震動通知給用戶。再一次值得注意的是體力值的概念將會在下文中提及。
圖4是本發明的另一個具體實施例中各種類型的運動輔助裝置示意圖。
如圖4所示，運動輔助裝置100可以分離為第一裝置和第二裝置。第一裝置配置有無線通訊能與第二裝置交流。第一裝置至少包含有一個感測器模組101，處理模組102，使用者介面103和儲存模組104。基於第一裝置和第二裝置的相互配合，運動輔助裝置100的完整功能可以完全實現。
第一裝置可以是穿戴設備400的一個部分，能穿戴在人身體的特定部位，比如，胸部、手腕、手臂，腰部或腿，並且感受和測量身體特定部位的生理信號。第二裝置可以是一個延伸裝置的一部分，比如手環、自行車儀錶、智慧手機、運動手錶、健身器材，或任何一種組合。
具體來說，上述提到的延伸裝置可以是一個手環401，它包括一個使用者介面能顯示使用者在一個範圍內的體力值，比如從100%到0%。上述提到的延伸裝置也可以是一個裝在自行車後面的指示燈402，能根據騎乘者的體力值發出不同的顏色或閃光。上述提到的延伸裝置也可以是一個智慧手機403，能接受和處理資訊，在100%到0%的範圍內顯示使用者的體力值，甚至能上傳資訊到互聯網上(選擇性)，比如社交網路或各種類型的應用程式。
圖5是體力值和RPE之間對應概念的示意圖。
如圖5所示，圖中顯示了體力值和自感勞累級別(RPE)之間的對應關係。另外，RPE的種類可以是伯格自感勞累級別(Borg Rating)。體力值是測量即時運動強度的結果。當疲勞值、血乳酸含量(血流中的乳酸含量)或即時的運動強度降低時，則體力值恢復。另一方面，當疲勞值、血乳酸含量(血流中的乳酸含量)或即時的運動強度增加時，體力值降低。
體力值能在一定的範圍內呈現出來，比如100%到0%。另外，至少部分的體力值與RPE數值成線性或非線性相關。比如，對於使用運動輔助裝置100的使用者來說，RPE在11到13之間表示中等運動強度。也就是說，此時用戶會感覺“輕鬆”級別的肌肉疲 勞和呼吸，因此RPE值在11和13之間相當於100%的體力值。
另一方面，對於使用運動輔助裝置100的使用者來說，RPE值在15到17之間表示較高的運動強度。也就是說，用戶會感覺“沉重”的肌肉疲勞和呼吸，因此RPE值在15和17之間相當於0%的體力值。
列舉一個例子來清晰地闡明，當體力值在100%時對應的RPE值為12，而體力值在0%對應的RPE值為16時，用戶從體力值為0%恢復到100%的理想時間約為8到12分鐘。
此外，把來自心臟的信號作為運動輔助裝置100的輸入作為例子，RPE數值與心率成線性或非線性比例，因此體力值也與心率成線性或非線性比例。在另一個例子中，，每一位用戶的體力值在固定的範圍內可以根據最大心率和最小心率進行標準化。
值得注意的是，儘管上述所提到以心率對應RPE數值和體力值並進行標準化，其他的生理信號也能依相同概念加以應用。也值得注意的是體力值可以是一個負值用於體力級別的自動調整計算，將會在下文中進一步解釋。
圖6是典型的體力級別和用戶的身體素質之間關係的示意圖。
如圖6所示，體力值被分為10個級別，SC1到SC10。不同的體力級別對應一個人不同的體能和耐力。對很少運動的用戶來說，體力級別的最初設置可以定於類別1(SC1)，而對於專業運動員來說，體力級別的最初設置則可定於類別10(SC10)。
進一步說明，體力級別取決於使用者輸入的生物資訊，並且在運動期間可以根據使用者的反應修改，更具體地說是根據使用者體力值的改變而修改。比如，運動輔助裝置100包括一個預設的資料庫儲存於儲存模組104內，根據使用者的生物資訊來決定使用者的體力級別，所述生物資訊比如年紀、性別、體重、身高和使用者例行的運動資料(如：在使用者最後一次運動過後儲存在儲存模組的體力級別資訊)。使用者能通過使用者介面103輸入或者從其他裝置取得所述生物資訊或例行運動資料(如：使用者最後一次運動 的體力級別資訊)。
無論體力級別最初的設置(如：根據在運動輔助裝置100中的使用者生物資訊或者已儲存的體力級別)，當體力值到達一定的閾值，此時用戶並沒有感到嚴重疲勞而繼續運動，則用戶的體力級別自動調整為更高的體力級別。因此，體力級別可以根據使用者身體素質的變化自行適應調整。也就是說，當用戶的身體條件改善，體力值會基於用戶當前的體力級別去對應合適的RPE數值，因此能精准地體現用戶的體力值。上述提到的體力級別的調整也可作為自動的RPE機制。
圖7是本發明的一個具體實施例中的一種體力值指示器示意圖。
如圖7所示，體力值以條形物表示，所述體力值具有上邊界204和下邊界202分別表示0%及100%的體力值。加上另一個圖形(如一個塊狀物206)表示當前的體力值，所述圖形通過顏色、形狀或樣式與所述條形物區別。當用戶當前的體力值增加或降低，塊狀物206改變形狀、顏色或樣式。
上邊界204可對應於無氧閾值，所述無氧閾值是當血液中的乳酸因為運動而開始積累的閾值。下邊界202則相當於用戶因為運動產生的乳酸到達一定濃度而感到疲勞時的閾值。由於每一位用戶對不同運動強度的耐力是不同的，因此每種體力級別下邊界202的閾值也可以是不同的。雖然在本實施例中體力值是以條形物的形式表示，但體力值的表示並不限制於條形物，即各種類別的視覺圖形也可適用。
圖8是乳酸濃度和心率之間相關曲線示意圖。
如圖8所示，圖7所提及的上邊界204所對應的無氧閾值可被定義為當運動強度使乳酸濃度達到每升2~6mmol的時候(休息未運動時大約每升1mmol)。
例如，乳酸濃度為每升4mmol被定義為100%體力值，而任何濃度低於每升4mmol時則認定用戶當下的體力值為100%。
上述提到的無氧閾值的定義也可以與最大心率的65%到 85%相對應。此外，使用者的最大和最小心率是根據使用者的年紀、性別、休息未運動時的狀態、身高和體重評估而得。
乳酸濃度和心率之間相關曲線的一定斜率可被定義為100%的體力值，並以此取代前述無氧閾值的定義。比如，100%體力值可對應於曲線陡坡前一個點的曲線斜率，所述100%體力值此時也剛好對應每升2~6mmol的乳酸濃度。
眾所周知，每升4mmol的乳酸濃度被認為是有氧運動和無氧運動之間的一個閾值。以有氧運動來說，氧氣是通過使用者呼吸而進入肌肉組織中，肌肉組織方能提供維持活動所需的能量。就無氧運動來說，因為運動強度高而引起乳酸的形成，而乳酸的形成則會造成不適和疲勞。
圖9是一個示意圖說明用戶運動時乳酸濃度隨著運動時間改變，以及相應的體力值變化。
如圖9所示，當乳酸溶度在每升2~6mmol的範圍內時，相應體力級別的用戶的體力值被設定為100%。當用戶連續運動時，乳酸濃度增加而體力值降低。一旦乳酸濃度到達一個閾值，即在時間為t1時乳酸濃度為L1，用戶的體力值達到0%。也就是說，用戶的自感勞累值大約在15到17，此時可以建議用戶選擇降低運動強度來消除累積的乳酸，因此體力值在t1到t2時間內從0%恢復到100%。值得注意的是在一個運動或比賽過程中，從0%恢復到100%是不必要的，而從0%恢復到一定的百分比能讓用戶在運過或比賽的過程表現得更好。
再次參閱圖7，下邊界202的值是根據前述的乳酸濃度在t1到t2時間內降低達到的預定值，比如低於每升4mmol。無論體力級別，不同用戶的完全恢復所需的時間是相似的，比如體力值從0%到100%大約需要8分鐘到12分鐘。
圖10是本發明的一個具體實施例中用來評估體力值的一種方法流程圖。
如圖10所示，在步驟S101，運動輔助裝置100首先根據使用者的生物資訊或儲存在運動輔助裝置100中的體力級別，設置用 戶的最初體力級別和體力值。所述儲存的體力級別與使用者最後一次運動時的體能狀態相關。
在步驟S102，通過感測器模組101獲取使用者的生理資訊。生理資訊Pt可以是當前的心率、活動強度、耗氧量或者其中任何的組合。
在步驟S103，根據生理資訊(Pt)、當前的體力值(St)、最初的體力級別和生物資訊計算體力值的差異(△S)。
然後，在步驟S104，將St和△S相加以計算下一時間的體力值St+1。在步驟S105，當體力值增加或降低到某個特定的閾值時，運動輔助裝置100會提醒使用者。在步驟S106，根據St+1(如體力級別從SC3到SC4)，體力級別可維特在當前的體力級別或者調整到更高的體力級別。
應該注意的是運動輔助裝置100根據最初體力級別進行調整以更新儲存的體力級別的資訊。也應該值得注意的是，在用戶的運動或比賽期間，運動輔助裝置100會反復地執行步驟S102到S106，因此自動的RPE機制能維持有效。
圖11是本發明至少一個具體實施例中針對發送通知給用戶的條件示意圖。
如圖11所示，運動輔助裝置100會在在體力值等於或接近等於0%時，或者其他預定值不高於50%或不低於50%的情況下發送通知給使用者。比如，當體力值下降到60%，30%或0%時發送通知。另外，當體力值恢復到30%或60%時，也可發送通知。
只要能使用戶意識到通知，通知可以是任何形式。例如：通知可以是聲音，視覺的或可震動的通知。運動輔助裝置100通過使用者介面103發出通知以提醒用戶運動強度應該被降低進而減輕疲勞感或者提醒關於用戶的其他健康狀況。另外，不同的體力值可以設定不同類型的通知。例如，當體力值從60%下降到30%時，會使用3個短的震動通知；當體力值從30%下降到達0%的體力值時，會使用一個長的震動通知；當體力值從0%上升到達30%的體力值或者體力值從30%到達60%的體力值時，會使用一個短的震 動通知。
圖12是本發明的至少一個具體實施例中用來調整體力級別的一種方法流程圖。
如圖12所示，在步驟S201，當體力值下降到第一閾值(或者一個預定值)，比如，0%的體力值，發送一個通知給用戶。在步驟S202，如果使用者相應地降低運動強度並且體力值開始恢復到第一閾值之上，則維持當前的體力級別不作調整並結束方法。
反之，在步驟S203，如果使用者忽視S202的通知而繼續運動直到體力值到達第二閾值(或預定值)之下，比如，負40%的體力值，則將體力級別被調整到一個更高的體力級別(例如將體力級別從SC3調整到SC4)。
在步驟S204，如果使用者忽視S202而繼續運動，同時體力值仍然維持在第一預定值和第二預定值之間，比如，在0%到負40%體力值之間，並且持續維持超過第一時間週期(一個預定的時間)，比如，4到6分鐘，也將體力級別調整到一個更高的體力級別(例如將體力級別從SC3調整到SC4)。另一方面，如果體力值持續保持在第一和第二預定值之間，但並不超過第一時間週期(一個預定時間)，則維持當前的體力級別不作調整並結束方法。
在一段時間內，每一位用戶的體力值會隨著運動強度增加或減少。在同樣的時間內，不同體力級別的不同用戶會消耗不同的體力值。比如，在同樣的條件下體力級別3(SC3)的用戶消耗體力值到0%的會快於體力級別5(SC5)的用戶，因為體力級別5的用戶體力強於體力值3的用戶。
因此，如果用戶沒有適當地設定最初的體力級別，用戶可能在體力值達到0%之後繼續運動卻並沒有感到嚴重的疲勞，而可能因此造成訓練或比賽失敗的突發狀況。因此，依據用戶的體能狀況調整體力級別方能精確且有效地設定用戶的體力級別。根據圖12的調整方法，體力級別能被自動地調整為更高的體力級別。
圖13是體力值能自動按照圖12中的方法流程調整的示意圖。
如圖13所示，以兩個條件為例，在這兩個條件下體力級別可以自動調整。在第一個條件下，對於最初體力級別為SC3的用戶來說，如果用戶的體力值達到0%以下，而用戶忽略通知並且繼續運動直到體力值到達-40%以下，則用戶的體力級別自動調整為SC4。
然後在第二個條件下，對於最初體力級別為SC4的用戶，如果用戶的體力值到達0%之下，而用戶忽略通知並且繼續運動，當體力值繼續維持在0%和-10%之間超過第一時間週期(如：5分鐘)，用戶的體力級別自動調整為SC5。
圖14A和14B是本發明的至少一個具體實施例中乳酸濃度分別與心率及RPE之間的關係示意圖，圖14C是體力值與乳酸濃度及RPE的對應示意圖。
如圖14A所示，一般來說用戶的心率是與乳酸濃度為正相關，兩者之關係可以用線性回歸模型、非線性回歸模型、分段函數及其他數學模型或以上任意組合進行類比。因此，涉及血液中乳酸累積的乳酸濃度能根據使用者的心率而估算出來。
如圖14B所示，由於心率與RPE數值是正相關或者幾乎成比例地有關，因此乳酸濃度也與RPE數值是正相關或者幾乎成比例地有關。當乳酸濃度為低濃度時，用戶在持續的運動中感覺“輕鬆/簡單”；反之，當乳酸濃度為高濃度時，用戶在持續的運動中感覺“沉重/困難”或甚至“無法維持”。
如圖14C所示，基於圖14A和14B的說明，體力值直接與乳酸濃度相關。此外，如圖7所示體力值能被描繪成長條形的體力值指示計。例如，當乳酸濃度到達圖14C的左邊的預定閾值，此時體力值被認定為100%。而當乳酸濃度隨著上述提到的線性或非線性的數學模型增加，體力值指示計開始減少，正如在圖14C中以白色和黑色箭頭表示。
圖15A和15B是乳酸濃度和運動強度之間或乳酸濃度和耗氧量之間的關係示意圖。
如圖15A和15B所示，與血液中乳酸累積相關的乳酸濃度能根據除了心率以外的其他生理信號被估算出來。例如，感測器模 組101能監測到的用戶運動強度或耗氧量，而所述運動強度或耗氧量與乳酸濃度成正相關並且可以用線性回歸模型、非線性回歸模型、分段函數、其他數學模型或以上任何組合進行類比。
使用者的體力值能在一段時間內被記錄下來，比如，在訓練、競賽/比賽、挑戰等之間。另外，體力值記錄能被上傳到網路作進一步應用，比如在社交網路上表達或相互交流。進一步地，體力值記錄可以與各種參數結合來滿足使用者對不同應用的需要，例如，體力值能與心率、速度、時間、地圖、溫度、濕度、高度、熱量消耗、運動效率、預估的最大運動位移至少其中一個結合，或者任何一個其中的組合。值得注意的是體力值記錄能即時地或在一段時間之後輸出或匯出。
圖16是依據使用者的體力值和運動速度評估使用者的最大運動位移的典型應用方法示意圖。
首先，使用者能回頭檢視體力值記錄的歷史來評估自己在一定距離、速度、地形、溫度或天氣條件下的體力值變化，進而調整他們下一次運動的速度或路線。用戶也可以監控自己數天或數周在相同路線的體力值變化來評估體能的進步。
如圖16所示，用戶的體力值在一時間段內與使用者的運動速度相關。比如，如果用戶完成一個5公里的跑步運動尚餘10%的體力值，運動輔助裝置100能估算使用者運動耗盡100%體力值的運動距離。
通過使用者即時的速度乘以體力消耗時間即可估算與剩餘的10%體力值相關的額外距離，上述提到的額外距離指的是以剩下的體力百分比所估算的距離，例如，如果估計剩餘的10%體力值相當於額外距離1公里，則運動輔助裝置100可以提醒使用者100%的體力相當於一個全程6公里的跑步運動。
因此，估計的最大運動位移可以被應用在訓練計畫的設計中。比如，用戶可以有一訓練計畫，在第一天和接下來的數天中有不同的距離目標。比如，第一天運動輔助裝置100顯示使用者的運動記錄距離為10公里，但是估計的最大運動位移為11公里，表示通過 未使用的體力百分比所估計的距離為1公里。在第三天，估計的最大運動位移達到22公里。因此在一個合理的預估下，使用運動輔助裝置100的使用者已準備好在第四天練習22公里。
值得注意的是，由於每位用戶的體力值皆可歸納到一個0%到100%的範圍，所以不同體力級別的不同用戶可以相互比較他們的體力值記錄來調整自己的運動量。在另一個例子中，一個健身房教練可以監控一個班級裡所有成員的體力值，進而告知每位成員相應地調整他/她的運動量。
圖17是本發明的一個具體實施例中用戶的體力值連同地圖一併輸出的示意圖。
如圖17所示，體力值記錄能連同GPS資料一起使用並將上述兩者與地圖關聯，進而評估用戶體力值急劇消耗的地點，比如，在一個陡峭的山頂。
上述用戶體力值急劇消耗的地點可能有益於水或食物的商店店主評估設置商店的位址。另外，上述用戶體力值急劇消耗的地點可與被一些特定設備所捕捉到的資訊相聯繫，比如錄影機或一個照相機，因此使用者的視頻能與使用者的體力值一起通過互聯網觀察到。
圖18是通過利用用戶的體力值評估用戶的熱量消耗的應用示意圖。
如圖18所示，用戶的體力值能以數學模型對應到使用者的熱量消耗。比如，如果使用者用一種穩定的速度訓練，則體力值的穩定減少相當於恒定的熱量消耗。在訓練期間總共的熱量消耗能通過恒定的熱量消耗乘以運動總時間來評估。如果使用者在時間t1增加運動負荷，熱量消耗變得更高。但是，用戶可能無法長時間維持增加的運動負荷，因此在時間t1後的熱量總消耗也會隨著降低。如果對於使用者來說主要的目標是通過最大化的熱量燃燒來減重，運動輔助裝置能表明運動負荷(即體力值降低速率)和熱量總消耗之間的關聯性，並且發送通知給使用者建議合理的運動負荷。
圖19是本發明的一個具體實施例的基於生理信號評估體力 值的一種方法。
在本發明的一個具體實施例中，體力值是無氧能量值和有氧能量值的結合體，其中體力值與無氧能量值和有氧能量值成正相關，所述正相關能以線性回歸模型、非線性回歸模型、分段函數模型、其他數學模型或以上任一組合進行類比。
如圖19所示，以下步驟可以根據生理信號評估體力值：S301：接收來自使用者介面103的生物資訊；S303：通過感測器模組101測量生理資料(Pt)；S305：通過處理模組102根據生理資料評估無氧能量值的百分比；S307：通過處理模組102根據生理資料(Pt)和生物資訊評估有氧能量值的百分比；S309：通過處理模組102根據無氧能量值和有氧能量值的百分比評估體力值的百分比。
在本發明的一個具體實施例中，只要S301在步驟S307之前，S303在步驟S305和S307之前，在滿足以上前提的情況下，步驟S301、S303、S305和S307的順序是可互換的。
在本發明的一個具體實施例中，生物資訊能包含至少一個以下所提到的：身高、體重、年紀和性別等。
在本發明的一個具體實施例中，生理資料(Pt)能包含至少一個以下所提到的：EKG信號、心率變異性、脈搏、心率、呼吸模式、體溫、血糖、血壓、糖原濃度和氧濃度等。每當生理資料(Pt)被測量時，生理資料(Pt)能被保存在儲存模組104中作為後續使用或者發送到處理模組102來評估無氧能量和有氧能量。
在本發明的一個具體實施例中，體力值(St%)可以通過處理模組102對應到RPE值，並通過使用者介面103輸出給使用者。
在本發明的一個具體實施例中，無氧能量值與乳酸濃度的積累相關，有氧能量值與額外的熱量消耗相關。在這種情況下，可以根據乳酸濃度的累積和額外的熱量消耗並使用線性回歸模型、非線性回歸模型、分段函數、其他的數學模型或者其中任一組合來評估 體力值(St%)。
圖20是本發明的一個具體實施例的根據生理資訊評估無氧能量的一種方法，其中這個方法是圖19中步驟S305的展開。
如圖20所示，以下步驟可以根據生理資料來評估無氧能量：S401：從儲存模組104獲得無氧評估設置，比如無氧能量級別(無氧C)和最大無氧能量值(無氧max)；S403：從儲存模組104獲得最後一次記錄的無氧能量值(無氧t-1)；S405：從儲存模組104獲得生理資料(Pt)；S407：通過處理模組102根據生理資料(Pt)、無氧評估設置和最後一次記錄的無氧能量值(無氧t-1)評估無氧能量值(無氧t)；S409：通過處理模組102使用無氧能量值(無氧t)、最大無氧能量值(無氧max)和最小無氧能量值(無氧min)，計算無氧能量值的百分比(無氧t%)。
在本發明的一個具體實施例中，S401、S403和S405的順序是可以互換的。
在本發明的一個具體實施例中，在步驟S405中，除了從儲存模組104中獲得生理資料(Pt)外，也可以通過感測器模組101來測量取得生理資料(Pt)。因此，測量無氧能量的方法可以被單獨使用而不涉及圖19中的方法。
在本發明的一個具體實施例中，無氧能量級別(無氧C)可以是乳酸稀釋速率或乳酸產生速率。
在本發明的一個具體實施例中，無氧能量值可以是用戶乳酸濃度的積累，最大無氧能量值(無氧max)可以是一個人理論上可以承受的最大乳酸濃度，其中，最大乳酸濃度會隨著調整無氧評估設置而改變。比如，一位專業運動員可以承受比一個業餘跑者更高的乳酸濃度。另外，甚至同一個人可以承受不同的乳酸濃度。比如，一個人停止運動一段時間，這個人與以前相比可能僅僅能承受較低的乳酸濃度。另一個例子是一個人很規律地運動，他與以前相比可能承受較高的乳酸濃度。因此，最大的無氧能量值(無氧max)可 以被預先設定為一個特定的值，並在每次運動輔助裝置100評估體力值(St%)時適度調整運動輔助裝置100來評估體力值(St%)。或者，也能在運動輔助裝置100被使用者關掉或打開之後執行所述調整。調整無氧評估設置的方法稍後會被介紹。
在本發明的一個具體實施例中，最小無氧能量值(無氧min)可以是用戶運動時能維持而不會急劇增加的乳酸濃度。在這種情況下，如圖8所示最小無氧能量值(無氧min)可以被設置為4mmol/L。最小無氧能量值(無氧min)可以是運動輔助裝置100上預先設定或使用者使用使用者介面103輸入的一個恆定值。
在本發明的一個具體實施例中，最後一次記錄的無氧能量值(無氧t-1)可以是最後一次評估無氧能量值後儲存在儲存模組104中的一個值。假設使用者第一次使用運動輔助裝置100且沒有做運動的情況下，所述無氧t-1等於無氧min。
圖21是本發明的一個具體實施例的基於生理資料評估有氧能量的一種方法，其中這個方法是圖19中步驟S307的展開。
如圖21所示，以下步驟根據生理資料評估有氧能量：S501：從儲存模組104中獲得有氧評估設置，比如有氧能量級別(有氧C)和最後一次記錄的有氧能量值(有氧t-1)；S503：從儲存模組104中獲得生物資訊；S505：從儲存模組104中獲得生理信號(Pt)；S507：通過處理模組102根據生理信號(Pt)、生物資訊、最後一次記錄的有氧能量值(有氧t-1)和有氧能量恒定值(有氧常數)評估有氧能量值(有氧t)；S509：通過處理模組102使用有氧能量值(有氧t)和有氧能量級別(有氧C)來計算有氧能量值佔有氧能量級別(有氧C)的百分比(有氧t%)。
在本發明的一個具體實施例，步驟S501，S503和S505的順序是可以互換的。
在本發明的一個具體實施例中，在步驟S505，除了從儲存模組104中獲得生理資料(Pt)外，也可以通過感測器模組101來測 量取得生理資料(Pt)。因此，測量有氧能量的方法可以被單獨使用而不涉及圖19中的方法。
在本發明的一個具體實施例中，有氧能量級別(有氧C)可以是使用者的有氧能量容量，其中有氧C可以是一個預先設定並儲存在儲存模組104中的值。有氧C越高，意味著使用者的有氧能量容量越高，則身體耐力越好。因此，由步驟S509評估的有氧能量值百分比可以表明有氧能量值佔有氧能量容量的比例。
在本發明的一個具體實施例中，最後一次記錄的有氧能量值(有氧t-1)可以是上次評估有氧能量時儲存於儲存模組104中的有氧能量值(有氧t)。假設使用者第一次使用運動輔助裝置100且沒有做運動的情況下，所述有氧能量值(有氧t-1)等於有氧能量級別(有氧C)。
在本發明的一個具體實施例中，有氧能量恒定值(有氧常數)可以是一個普通人沒有運動時的有氧能量消耗速率，其中這個速率可以是預先設定在運動輔助裝置100中的恒定值。值得注意的是，用戶無時無刻都持續地消耗有氧能量，即使在睡著時仍是如此。因此，當用戶運動的時候用戶的有氧能量消耗量就會高於有氧能量恒定值，當用戶恢復的時候用戶的有氧能量消耗量的變化會低於有氧能量恒定值。換句話說，當用戶正在運動時額外的有氧能量消耗是正數，當用戶正在恢復時額外的有氧能量消耗是負數。正如圖19所提及的，有氧能量可以與額外的熱量消耗有關，其中額外的熱量消耗即是用戶的有氧能量消耗和有氧能量恒定值之間的差值。因此，在步驟S507中，有氧C減去額外的熱量消耗即可評估有氧能量值。
圖22是本發明的一個具體實施例，所述實施例是基於圖19中根據生理資料評估體力值(St%)再加上設置調整的一種方法。
在本發明的一個具體實施例中，圖19中評估體力值(St%)的方法可以經由包括無氧評估設置和有氧評估設置的調整而改善，其中無氧評估設置和有氧評估設置可以被更新進而改善評估體力值(St%)的準確性。由於無氧評估設置和有氧評估設置不能在每次執行圖20到21的方法時用來準確地表現用戶真實的身體狀況，因此 無氧評估設置和有氧評估設置可以在無氧能量值和有氧能量值評估之後被更新。
如圖22所示，以下步驟可以在圖19中描述的方法之後執行。
S311：通過處理模組102根據無氧能量值(無氧t)調整無氧評估設置。
S313：通過處理模組102根據有氧能量值(有氧t)調整有氧評估設置。
在本發明的一個具體實施例中，步驟S311可以在步驟S305之後執行，步驟S313可以在步驟S307之後任何時間執行。
圖23是本發明的一個具體實施例的調整無氧評估設置而後可用來估計體力值(St%)的一種方法，其中這種方法是在圖22中步驟S311的詳細闡述。
如圖23所示，以下步驟可以用來調整無氧評估設置而後用於圖22中的方法：
S601：通過處理模組102比較是否無氧能量值(無氧t)大於或者等於最大無氧能量f(無氧max)的函數，如果是繼續步驟S603，否則繼續步驟S607。
S603：通過使用者介面103發送一個通知給用戶。
S605：通過感測器模組101感受使用者是否降低運動強度，如果是繼續步驟S609，否則退出。
S607：通過處理模組102比較在X分鐘內是否無氧能量值(無氧t)持續大於或者等於無氧閾值，如果是繼續步驟S603，否則退出。
S609：通過增加無氧能量級別比如無氧C+1，並且無氧能量值(無氧t)將會被用作新的最大無氧能量用於下一輪無氧能量值的評估，以調整t+1的無氧評估設置。
在本發明的一個具體實施例中，最大無氧能量的函數f(無氧max)如f(無氧cmax)=2.5*無氧max可以預先設定並保存在儲存模組104中。或者，用戶可以自行設定一個值以替換最大無氧能量 f(無氧cmax)。比如，當無氧能量值是乳酸濃度，最大無氧能量的函數可以被一個值替換，比如10mmol/L。如果無氧能量值(無氧t)評估為12mmol/L，則運動輔助裝置100將會發送通知給用戶。
在本發明的一個具體實施例中，無氧閾值和X分鐘可以被預先設定並保存在儲存模組104中。或者，用戶可以自行設定無氧閾值和X分鐘。比如，當無氧能量值是乳酸濃度時，無氧閾值可以是6mmol/L，X分鐘可以是5分鐘。如果無氧能量值(無氧t)被估計為7mmol/L並持續5分鐘，則運動輔助裝置100將會發送通知給用戶。
在步驟S609中，無氧C+1表示通過預先設定的數量而逐漸增加無氧C，預先設定的數量可以是一個定值或者百分比。例如，無氧C+1可以是增加乳酸稀釋速率或者減少乳酸產生速率到1mmol/L或5%。對於下一輪無氧能量值評估來說，新的最大無氧能量可以是無氧能量值(無氧t)或者來自最大無氧能量(無氧max)加上的預先設定的增量。
在本發明的一個具體實施例中，在步驟S603中的通知可以以多種形式發送給用戶，比如視覺的、聲音的和震動等等。
在本發明的一個具體實施例中，在步驟S605中，感測器模組101可以通過生理資料(Pt)的改變感受用戶是否降低運動強度。比如，通過感測器模組101感受到的生理資料(Pt)是心率。如果在時間t感受到的心率低於之前記錄的心率，運動輔助裝置100可以確定使用者減少運動強度。
調整無氧評估設置的方法可以被應用在運動輔助裝置100低估使用者體力和耐力的情況。當用戶滿足S601或S607的條件並且運動輔助裝置100沒有感受到在生理資料上的任何變化，它表明在運動強度上並未降低，則運動輔助裝置100根據步驟S609調整無氧評估設置。在無氧能量值是乳酸濃度的條件下，S609的調整不僅增加最大無氧能量而且增加乳酸稀釋速率或降低乳酸產生速率，為了使用在下一輪的無氧能量評估中作為無氧評估設置。
圖24是本發明至少一個具體實施例的調整有氧評估設置而 後可用來評估體力值(St%)的一種方法，其中在圖22中這種方法是步驟S313的詳細闡述。
如圖24所示，以下步驟可以用來調整有氧評估設置而後用於圖22中的方法：S701：通過處理模組102比較是否有氧能量值(有氧t)低於或者等於最小有氧能量閾值，如果是繼續步驟S703，否則退出；S703：通過使用者介面103發送通知給使用者；S705：通過感測器模組101，感受使用者是否降低運動強度，如果是繼續步驟S707，否則退出；S707：通過增加有氧能量級別比如有氧C+1，並且將最後一次記錄的有氧能量值(有氧t-1)更新為f(有氧C+1，有氧t%)，以調整t+1的有氧評估設置。
在本發明的一個具體實施例中，最小的能量閾值可以是預先設定和儲存在儲存模組104中。比如，最小的有氧能量閾值可以是有氧C的5%。
在本發明的一個具體實施例中，在步驟S703中的通知可以以多種形式發送給用戶，比如：視覺的、聲音的和震動等等。
在本發明的一個具體實施例中，在步驟S705中，感測器模組101可以通過生理資料(Pt)的變化感受用戶是否降低運動強度。比如，感測器模組101感受到的生理資料(Pt)是心率。如果在時間t感受到的心率低於之前記錄的心率，比如：Pt<Pt-1，運動輔助裝置100可以確定使用者降低運動強度。
在步驟S707中，有氧C+1表示通過一個預先設定的數量而逐漸增加有氧C，預先設定的數量可以是一個定值或者百分比。例如，有氧C+1可以通過增加1或者有氧C的5%來作為新的有氧能量容量，並用於下一輪有氧能量值評估。對於下一輪有氧能量值評估來說，最後記錄的有氧能量值(有氧t-1)可以根據比如有氧t-1=新的有氧能量容量*有氧t%進行調整。
調整有氧評估設置的方法可以被應用在運動輔助裝置100低估使用者體力和耐力的情況。當使用者滿足步驟S701的條件並 且運動輔助裝置100沒有感受到生理資料上的任何改變，它表明在運動強度上並未降低，則運動輔助裝置100根據步驟S707調整有氧評估設置。在有氧能量值與額外的熱量消耗有關的情況下，S707的調整不僅增加有氧能量容量，即有氧C，而且相應地增加有氧t-1，為了使用在下一輪的無氧能量評估中作為無氧評估設置。
圖25是本發明的一個具體實施例的用來評估最大熱量消耗的一種方法。正如之前所提到的，用戶的有氧能量值會一直持續消耗，因此有氧能量消耗只會增加不會減少。於使用者使用運動輔助裝置100監控體力值(St%)時，每一次有氧能量值(有氧t)的評估可以連同體力值(St%)一起被記錄，然後保存在儲存模組104中。因此有氧t-1減去有氧t將是一個有氧能量消耗的差值(△有氧)。每一個有氧能量消耗的差值(△有氧)可以與體力值(St%)相結合作為一組有氧能量資料(有氧資料)。正如之前提到的，有氧能量值可以與額外的熱量消耗相關，所以有氧能量消耗差值(△有氧)可以是從t-1到t的熱量消耗的差值。因此，在時間t的實際熱量消耗將是△有氧+有氧常數。
如圖25所示，以下步驟可以通過處理模組102和儲存模組104來評估使用者可實現的最大熱量消耗：S801：從儲存模組104中獲得的有氧能量資料(有氧資料)的N組，其中每組有氧能量資料(有氧資料)包括體力值(St%)和從時間t-1到時間t的有氧能量消耗差值(△有氧)。
S803：以有氧能量消耗的差值(△有氧)加上有氧常數的N組總和計算熱量總消耗(熱量合計)；S805：對於每組有氧資料，比較是否體力值(St%)低於來自前一組的有氧資料的體力值(St-1%)；S807：將所有滿足S805條件的有氧資料保存於儲存模組104中。
S809：對於每組保存的有氧資料，通過有氧能量消耗差值(△有氧)、有氧常數、體力值(St%)、前一組的體力值(St-1%)和一個加權變數的一個函數，計算有效熱量消耗率(eff_calorie_rate)； S811：通過Σ(eff_calorie_rate)*最後記錄體力值(St%)+熱量合計評估最大熱量消耗，也就是說對於來自S809的每組保存的有氧資料，將有效熱量消耗率(eff_calorie_rate)的總和乘以N組有氧資料中最後記錄的體力值(St%)，並加上熱量總消耗(熱量合計)到乘法運算結果中以得到最大熱量消耗。
在本發明的一個具體實施例中，步驟S803可以在S801和S811之間的任何時間被執行。
當用戶想知道在體力值(St%)到達0之前總共可以消耗多少熱量，則可以運用評估最大熱量消耗的方法。
在本發明的一個具體實施例中，在步驟S803中，熱量總消耗(熱量合計)可以通過使用者介面103輸出，所以使用者能監測到目前為止的熱量消耗。另外，熱量合計可以從最大熱量消耗中被減掉，然後輸出給用戶，所以使用者可以知道在最後記錄的體力值用完之前能再消耗多少熱量，所述最後記錄的體力值即是剩餘的體力。
在本發明的一個具體實施例中，熱量合計及/或最大熱量消耗可以以各種形式被輸出給使用者，比如視覺的、聲音的和震動等。
在本發明的一個具體實施例中，每一組保存的有氧資料都有各自的加權變數。假設體力值(St%)消耗的每一個百分比需要等量的時間，加權變數可以代表有氧能量消耗對消耗的體力值(St%)的每一個百分比的貢獻。對於保存的有氧資料中特定的一組，熱量燃燒的貢獻可以是該組中的有氧能量消耗差值(△有氧)與所有保存的有氧資料的有氧能量消耗差值(△有氧)的總和之間的一個比率。
在本發明的一個具體實施例中，有效熱量消耗率(eff_calorie_rate)是當體力實際被消耗時的熱量消耗速率。換句話說，有效熱量消耗率是用戶消耗每個百分比的體力所能燃燒的熱量。
圖26是本發明的一個具體實施例的評估最大運動位移的一種方法。當使用者使用運動輔助裝置100監控體力值(St%)時，感測器模組101可以記錄每一個體力值(St%)和運動感測器(未顯示於圖示)從時間t-1到t時感受到的運動位移值(△Dis)，並保存在儲存模組104中。運動感測器可以是感測器模組101組成的一部份，所 述運動感測器可以是下面中的一個：陀螺儀、加速器、計步器、運動節奏監控器、速度計、GPS接收器，或功率計，其中運動感測器也可以直接或間接地提供即時地位移資訊，比如速度、海拔、斜坡坡度等。每一個位移值(△Dis)可以與體力值(St%)結合作為一組運動資料(ex_data)。運動感測器可以測量用戶運動的運動力量、運動節奏(如：劃水頻率、步伐頻率等)、位移資訊等。
如圖26所示，以下步驟能通過處理模組102和儲存模組104來評估使用者可以實現的最大運動位移：S901：從儲存模組104中獲得N組運動資料(ex_data)，其中每組運動資料(ex_data)包括體力值(St%)和從時間t-1到t位的移值(△Dis)；S903：以所有位移值(△Dis)的總和計算總運動位移(dis_total)；S905：對於每組運動資料，比較是否體力值(St%)低於來自前組運動資料的體力值(St-1%)；S907：保存滿足S905條件的運動資料到儲存模組104中；S909：對於每組保存的運動資料，通過位移值(△Dis)、體力值(St%)、前組的體力值(St-1%)和一個加權變數的函數來計算有效運動位移(eff_dis_rate)；S911：通過Σ(eff_dis_rate)*最後記錄的體力值(St%)+dis_total，評估最大運動位移，也就是說對於來自S909的每組保存的運動資料，將有效運動位移率(eff_dis_rate)的總和乘以N組運動資料的最後記錄的體力值(St%)，並加上總運動位移(dis_total)到乘法運算的結果中以得到最大運動位移。
在本發明的一個具體實施例中，步驟S903可以在S901和S911之間的任何時間執行。
在本發明的一個具體實施例中，在步驟S903中，總運動位移(dis_total)可以通過使用者介面103輸出，所以使用者能監測到目前為止的位移。比如，跑步的距離、攀登的高度等等。另外，若將總運動位移從最大運動位移中減掉並輸出給用戶，使用者可以知道最後記錄的體力值用完之前能再進行多少的位移，所述最後記錄的 體力即是值剩餘體力。這對用戶來說特別有用，因為用戶可以調整運動強度來實現期望的運動位移。比如，用戶想騎行10公里。當運動輔助裝置100估計最大運動位移為8公里，並通過使用者介面103發送一個通知給用戶。因此，用戶可以減速來降低體力消耗率，進而用剩餘的體力騎行多於8公里。如果最大運動位移被運動輔助裝置100評估為12公里，用戶可以增加騎行的速度，並且仍然能到達10公里。另外，運動輔助裝置100可以根據使用者消耗體力值的速率及使用者的騎行速度之間的比率，從而建議用戶可以騎多快仍然可以實現10公里的目標。此外，運動輔助裝置100甚至可以計算使用者可以發動幾次進攻(當騎行在一個團隊或者更小的組合裡，以加速騎行的方式讓使用者和其他騎行者之間形成差距)並且仍然能取得10公里的目標。這可以通過預先設定使用者需要犧牲的最大運動位移以實現進攻。比如，用戶可以用最大運動位移中的3公里來進行每次的進攻。當用戶的最大運動位移評估為17公里，用戶可以做多餘兩次的進攻並且不用完全消耗用戶所有的體力仍然取得10公里的目標。或者，當使用者實現進攻時，運動輔助裝置100可以通過追蹤使用者的心率、動作，或任何一個隨著用戶的運動強度而變化的運動因素，進而評估進攻時的體力消耗率或者最大運動位移的減少。通過處理模組102的計算之後，可用的進攻次數可以通過使用者介面103輸出給使用者。因此特別當用戶不想維持恆定的運動強度時，用戶可以不費力地控制他/她的運動活動。
在本發明的一個具體實施例中，總運動位移及/或最大運動位移可以以各種形式輸出給使用者，比如視覺的、聲音的和震動等等。
在本發明的一個具體實施例中，每一組保存的運動資料都有各自的加權變數。假設體力值(St%)消耗的每一個百分比需要等量的時間，加權變數可以代表位移對體力值(St%)消耗的每個百分比的貢獻。對於保存的運動資料中特定的一組，位移的貢獻可以是該組中的位移值(△Dis)與所有保存的運動資料的位移值(△Dis)的總和之間的一個比率。
在本發明的一個具體實施例中，有效運動位移速率(eff_dis_rate)是當體力實際被消耗時使用者實現的位移速率。換句話說，有效位移速率是當使用者消耗體力的每個百分比的時候用戶能做多少位移。
在本發明的一個具體實施例中，感測器模組101可以測量使用者的運動資訊比如運動力量、運動節奏、速度、海拔、斜坡坡度、身體組成等等。來自感測器模組101的測量可以與在圖10和圖19中獲得使用方法的體力值相關聯。比如，通過運動力量的測量可以評估在運動期間或之後用戶能發揮的最大運動力量。運動節奏的測量可以用來確定是否用戶正在有效地運動或直接通過輸出設備提供給使用者一個最有效的運動節奏(如：跑步運動每分鐘60步，騎行者每分鐘60次踩踏，等)。位移資訊可以用來評估使用者身體對不同速度、海拔、坡度等變化之間的反應。因此，處理模組102可以使用運動資訊的測量來評估使用者身體的耐力及/或運動力量發揮。此外，根據使用者身體的耐力及/或運動力量發揮可以進一步調整圖23中的無氧評估設置及/或圖24中有氧評估設置。身體組成可以被用來評估使用者的身體能量密度。比如，將使用者的肌肉密度和無氧能量值，及/或有氧能量值，及/或體力值等相聯繫。
之前的描述僅僅是本發明的一個具體實施例，並沒有限制本發明的範圍。根據所揭露的權利要求和說明書，許多變化和修改仍然在所要求發明的範圍內。另外，每一個具體實施例和權利要求沒有必須取得公開的所有優勢或特徵。而且，摘要和題目僅僅用來幫助搜索專利檔，而沒有在任何方面限制所要求發明的範圍。
100‧‧‧運動輔助裝置
101‧‧‧感測器模組
102‧‧‧處理模組
103‧‧‧使用者介面
104‧‧‧儲存模組

Claims (42)

  1. 一種體力監控裝置，包括：感測器模組，用來感受生理信號；使用者介面，用來接收生物資訊；儲存器，用來儲存生物資訊和至少一數學模型；處理模組，用來執行至少一數學模型來操作以下事項：基於生理信號和生物資訊來評估無氧能量和有氧能量；結合無氧能量和有氧能量並產生體力值。
  2. 如權利要求1所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述無氧能量與乳酸濃度的累積有關。
  3. 如權利要求1所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述有氧能量與熱量消耗相關。
  4. 如權利要求1所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述生物資訊包括以下至少一項：身高、體重、年齡及性別。
  5. 如權利要求1所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述感測器模組感受以下至少一項包括心電信號、心率變異性、脈搏、心率、呼吸模式、體溫、血糖、血壓、糖原濃度、氧濃度、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔以及斜坡坡度。
  6. 如權利要求1所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述感測器模組包括能感受心率的心電感測器。
  7. 如權利要求1所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述使用者介面包括至少一輸出裝置，選自顯示幕、震動元件或揚聲器。
  8. 如權利要求1所述的體力監控裝置，進一步包括：一帶子，通過所述帶子，所述體力監控設備被直接或間接地固定在用戶的皮膚上。
  9. 如權利要求8所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述體力監控設備被所述帶子固定在用戶的前額、手腕、腿部或手臂。
  10. 如權利要求1所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述體力值被輸出連同以下至少一參數包括心率、速率、時間、地圖、溫度、濕度、高度、熱量消耗、運動效率、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔、斜坡坡度、身體品質指數或被最大運動位移。
  11. 如權利要求1所述的體力監控裝置，其特徵在於：當所述無氧能量和/或所述有氧能量到達一閾值時，使用者介面輸出一通知。
  12. 如權利要求11所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述通知是震動的通知、聲音的通知，或視覺的通知。
  13. 如權利要求1所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述體力值可以進一步對應到自感勞累級別(RPE)，並在使用者介面輸出。
  14. 如權利要求1所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述處理模組進一步基於體力值和有氧能量來評估最大熱量消耗。
  15. 如權利要求1所述的體力監控裝置，進一步包括：一運動感測器，可以直接或間接提供即時地位移資訊。
  16. 如權利要求15所述的體力監控裝置，其特徵在於：所述處理模組進一步基於體力值和位移資訊評估最大運動位移。
  17. 如權利要求16所述的體力監控裝置，其特徵在於：使用者介面輸出可行的進攻次數，所述可行的進攻次數可以通過處理模組基於體力值或最大運動位移計算。
  18. 一種體力監控方法，包括：通過感測器模組感受生理信號；從使用者介面接收生物資訊；基於生理信號和生物資訊，通過處理模組使用至少一儲存在儲存模組中的數學模型來估算無氧能量和有氧能量；基於無氧能量和有氧能量評估體力值；通過至少一輸出裝置輸出體力值。
  19. 如權利要求18所述的體力監控方法，其特徵在於：所述無氧能量與乳酸濃度的累積有關。
  20. 如權利要求18所述的體力監控方法，其特徵在於：所述有氧能量與熱量消耗有關。
  21. 如權利要求18所述的體力監控方法，其特徵在於：所述生物資訊包括以下至少一項包括身高、體重、年紀及性別。
  22. 如權利要求18所述的體力監控方法，其特徵在於：所述感測器模組感受以下至少一項：心電信號、心率變異性、脈搏、心率、呼吸模式、體 溫、血糖、血壓、糖原濃度、氧濃度、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔及斜坡坡度。
  23. 如權利要求18所述的體力監控方法，其特徵在於：所述感測器模組包括能感受心率的心電感測器。
  24. 如權利要求18所述的體力監控方法，其特徵在於：所述輸出裝置為一顯示幕、一震動元件，或一揚聲器。
  25. 如權利要求18所述的體力監控方法，其特徵在於：所述體力值被輸出連同至少一參數包括心率、速率、時間、地圖、溫度、濕度、高度、熱量消耗、運動效率、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔、斜坡坡度、身體品質指數或被最大運動位移。
  26. 如權利要求18所述的體力監控方法，其特徵在於：當所述無氧能量和/或有氧能量到達一閾值時，至少一輸出裝置輸出通知。
  27. 如權利要求26所述的體力監控方法，其特徵在於：所述通知是震動的通知、聲音的通知，或視覺的通知。
  28. 如權利要求18所述的體力監控方法，進一步包括：通過處理模組，將體力值對應到RPE的級別；通過所述至少一輸出裝置輸出RPE的級別。
  29. 如權利要求18所述的體力監控方法，進一步包括：通過處理模組基於體力值和有氧能量評估最大熱量消耗。
  30. 如權利要求18所述的體力監控方法，進一步包括：從運動感測器中直接或間接地獲得即時的位移資訊。
  31. 如權利要求30所述的體力監控方法，進一步包括：通過處理模組基於體力值和位移資訊評估最大運動位移。
  32. 如權利要求31所述的體力監控方法，進一步包括：通過使用者介面輸出可行的進攻次數，其中所述處理模組基於體力值或最大運動位移計算所述可行的進攻次數。
  33. 一種體力監控設備，包括：感測器模組，用來感受生理信號；使用者介面，用來接收生物資訊；儲存器，用來儲存生物資訊和至少一數學模型； 處理模組，用來執行至少一數學模型來操作以下事項：基於生理信號和生物資訊來評估體力值；基於體力值來評估運動輔助資訊；發送體力值到包含有一輸出裝置的使用者介面；通過使用者介面輸出體力值。
  34. 如權利要求33所述的體力監控設備，其特徵在於：處理模組進一步地基於體力值和有氧能量評估最大熱量消耗，其中有氧能量的評估是基於生理信號和生物資訊。
  35. 如權利要求33所述的體力監控設備，進一步包括運動感測器，所述運動感測器直接或間接地提供即時的位移資訊，同時處理模組進一步地基於體力值和位移資訊評估最大運動位移。
  36. 如權利要求35所述的體力監控設備，其特徵在於：所述處理模組基於體力值或最大運動位移計算可行的進攻次數並通過使用者介面輸出所述可行的進攻次數。
  37. 如權利要求35所述的體力監控設備，其特徵在於：儲存器進一步儲存位移目標，當最大運動位移低於位移目標時，發送通知給用戶。
  38. 如權利要求33所述的體力監控設備，其特徵在於：所述輸出裝置為一顯示幕、一震動元件，或一揚聲器。
  39. 如權利要求33所述的體力監控設備，其特徵在於：所述生物資訊包括以下至少一項包括身高、體重、年紀及性別。
  40. 如權利要求33所述的體力監控設備，其特徵在於：所述感測器模組包括感受心率的心電感測器。
  41. 如權利要求33所述的體力監控設備，其特徵在於：所述體力值被輸出連同至少一參數比如心率、速率、時間、地圖、溫度、濕度、高度、熱量消耗、運動效率、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔、斜坡坡度、身體品質指數或被最大運動位移。
  42. 如權利要求33所述的體力監控設備，其特徵在於：所述感測器模組感受以下至少一項：心電信號、心率變異性、脈搏、心率、呼吸模式、體溫、血糖、血壓、糖原濃度、氧濃度、身體組成、運動力量、運動節奏、速度、海拔及斜坡坡度。
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