TWI793927B - 步頻強度監測記錄裝置 - Google Patents

Abstract

一種步頻強度監測記錄裝置，係為一穿戴裝置，而該步頻強度監測記錄裝置係包含一外殼本體及一配戴本體，該配戴本體連接於該外殼本體上，用以將該外殼本體配戴於一人體身上，而該外殼本體內係設置有一電路單元及一步頻檢測器，其中該電路單元依據步頻數據取得一運動強度紀錄資料，該運動強度紀錄資料則進一步顯示於該外殼本體之顯示單元上，用來當作量化運動強度的工具，以使走跑運動在負荷的監控上更便利且更完整。

Description

步頻強度監測記錄裝置

本發明是有關一種步頻強度監測記錄裝置，特別是一種進行便利收集步頻數據並取得運動強度紀錄資料之穿戴裝置，用來當作量化運動強度的工具，以使走跑運動在負荷的監控上更便利且更完整。

日常的走路與跑步為所有人每天都會出現的運動行為，若想量化其強度及監控走跑運動的各項資訊，就必須依賴外在儀器的輔助達到更數據化且更精確的測量結果。

現今市面上的穿戴裝置可測量到的運動資訊已非常完整且多樣，最基本的參數可利用運動持續時間、總運動距離量及速度等。這些指標在量測上相對簡單也容易分析，然而其中明顯缺少了「強度」的成分。

當長時間的運動後，看似有消耗到身體熱量，但若是以非常低的強度進行，也無法達到很好的效果，不如短時間內控制強度以更有效的方式執行訓練。因此，同時監控運動量與強度是訓練中非常重要的一部份。

運動強度可被定義為身體在運動時所受到的負荷量，負荷量越高代表運動強度越強。在量化運動負荷的方法上，可區分為「內在負荷」與「外在負荷」兩種，內在負荷包含心率、攝氧量、血乳酸及自覺努力量表等，以內在身體反應所量測到的數據做為判斷。而外在負荷包含速度及加速度等，以外 在儀器量測之運動數據。許多文獻已證明了兩類方法皆可有效地量化運動強度，精準地控制強度使訓練課程在安全的情況下達到該有的運動效果。

然而，以心率作為內在強度界定指標，許多文獻皆提出其中需注意的部分，說明如下：(1)第一，為心率延遲的問題，在運動過程中心率反應會比動作來的慢，若在高強度運動後立即紀錄當下心率，則會收取到非當下運動強度的確切數；因此，許多文獻提出運動後的1-3分鐘間的峰值才是該強度下確切的心率數值；(2)第二，除了延遲問題外，心率也較容易受到外在因素而影響到量測數值，可能當天的情緒、配戴感受等，皆有可能影響到心率量測的準確性。

所以，雖然心率可做為內在強度指摽判斷，然而若是碰到上述兩點情況，將有可能因心率不准而導致誤判錯誤的內在強度。而相較之下，外在指標則有較方便且穩定的監控效果。

由於現今許多的運動APP皆會提供走跑的速度、距離及步頻等參數，其中的動作頻率也就是『步頻』，其實是一項非常簡單好用的強度判斷指標，只需利用走跑的步數及時間即可計算出來。

因此，若能確定步頻與其他內外在指標的相關性，即可用來當作量化運動強度的工具，以使走跑運動在負荷的監控上更為便利且更準確，因此本發明應為一最佳解決方案。

本發明步頻強度監測記錄裝置，係為一穿戴裝置，而該步頻強度監測記錄裝置係包含：一外殼本體，該外殼本體上係設置有一顯示單元，而該外殼本體內係設置有一電路單元及一與該電路單元電性連接之步頻檢測器，其中該電路單元內部係具有一轉換計算器，而該步頻檢測器用以檢測出一步頻數據，並傳送至該電路單元，以由該電路單元之轉換計算器依據該步頻數據取得一運動強度紀錄資料，該運動強度紀錄資料係包含有一運動強度區間及一活動時間，而該運動強度紀錄資料係顯示於該外殼本體之顯示單元上；以及一配戴本體，用以連接於該外殼本體上，而該配戴本體用以將該外殼本體配戴於一人體身上。

更具體的說，所述電路單元係包含有至少一個處理器及至少一個電腦可讀取記錄媒體，該等電腦可讀取記錄媒體係儲存具有該轉換計算器，其中該電腦可讀取記錄媒體更進一步儲存有電腦可讀取指令，當由該等處理器執行該等電腦可讀取指令時，能夠使該轉換計算器進行運作，以依據該步頻數據取得該運動強度紀錄資料，而該運動強度紀錄資料係顯示於該外殼本體之顯示單元上。

更具體的說，所述轉換計算器係包含：一接收模組，用以接收至少一個具有該步頻數據之數據檔；一運動強度判斷模組，係與該接收模組相連接，而該運動強度判斷模組用以解析該步頻數據，以將該步頻數據之每分鐘的步頻數值進行區隔判斷出不同活動時間的不同運動強度區間，並產生出該運動強度紀錄資料；以及一資料輸出模組，係與該運動強度判斷模組相連接，而該資料輸出模組用以將該運動強度紀錄資料係顯示於該外殼本體之顯示單元上。

更具體的說，所述運動強度判斷模組係透過一關聯運算式建立出一對應檔，該關聯運算式係依據不同的運動強度區間所對應的不同心率區間資料與不同的步頻範圍資料進行相關性運算，並產生出不同的運動強度區間資料對應不同的步頻範圍資料之對應檔，而該運動強度判斷模組則能夠依據該對應檔，對每分鐘的步頻數值進行解析並產生出該運動強度紀錄資料。

1:外殼本體

11:顯示單元

12:電路單元

121:處理器

122:電腦可讀取記錄媒體

1221:轉換計算器

12211:接收模組

12212:運動強度判斷模組

12213:資料輸出模組

13:步頻檢測器

21:配戴本體

211:扣部

22:配戴本體

221:扣孔

3:手臂

[第1A圖]係本發明步頻強度監測記錄裝置之裝置結構示意圖。

[第1B圖]係本發明步頻強度監測記錄裝置之外殼本體之內部架構示意圖。

[第1C圖]係本發明步頻強度監測記錄裝置之電路單元之內部架構示意圖。

[第1D圖]係本發明步頻強度監測記錄裝置之轉換計算器之內部架構示意圖。

[第2圖]係本發明步頻強度監測記錄裝置之步頻與速度之相關性結果圖。

[第3圖]係本發明步頻強度監測記錄裝置之實施示意圖。

有關於本發明其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱第1A~1D圖，為本發明步頻強度監測記錄裝置之裝置結構示意圖、外殼本體之內部架構示意圖、電路單元之內部架構示意圖及轉換計算器之內部架構示意圖，由圖中可知，該步頻強度監測記錄裝置係為一穿戴裝置，而該步頻強度監測記錄裝置係包含有一外殼本體1及一配戴本體21,22，其中該配 戴本體21,22用以連接於該外殼本體1上，該配戴本體21,22用以將該外殼本體1配戴於一人體身上。

該配戴本體21,22係為皮製或是其他材質所製成，而該配戴本體21上具有一扣部211，且該配戴本體22上具有扣孔221，用以配戴於人體上時，能夠將該扣部211扣入該扣孔221內，以使該步頻強度監測記錄裝置能夠穩定配戴於於人體上。

而該外殼本體1上係設置有一顯示單元11(顯示螢幕，能夠為任何類型的螢幕面板所製成)，而該外殼本體1內係設置有一電路單元12及一與該電路單元12電性連接之步頻檢測器13，其中該電路單元12係包含有至少一個處理器121及至少一個電腦可讀取記錄媒體122，該等電腦可讀取記錄媒體122係儲存具有一轉換計算器1221，其中該電腦可讀取記錄媒體122更進一步儲存有電腦可讀取指令，當由該等處理器121執行該等電腦可讀取指令時，能夠使該轉換計算器1221進行運作，以依據該步頻數據取得該運動強度紀錄資料，其中該運動強度紀錄資料係包含有一運動強度區間及一活動時間，而該運動強度紀錄資料係顯示於該外殼本體1之顯示單元11上；如第1D圖所示，該轉換計算器1221係包含：(1)一接收模組12211，用以接收至少一個具有該步頻數據之數據檔；(2)一運動強度判斷模組12212，係與該接收模組12211相連接，而該運動強度判斷模組用以解析該步頻數據，以將該步頻數據之每分鐘的步頻數值進行區隔判斷出不同活動時間的不同運動強度區間，並產生出該運動強度紀錄資料；以及(3)一資料輸出模組12213，係與該運動強度判斷模組12212相連接，而該資料輸 出模組12213用以將該運動強度紀錄資料係顯示於該外殼本體1之顯示單元11上。

另外，該運動強度判斷模組12212係透過一關聯運算式建立出一對應檔，該關聯運算式係依據不同的運動強度區間所對應的不同心率區間資料與不同的步頻範圍資料進行相關性運算，並產生出不同的運動強度區間資料對應不同的步頻範圍資料之對應檔，而該運動強度判斷模組則能夠依據該對應檔，對每分鐘的步頻數值進行解析並產生出該運動強度紀錄資料；而該關聯運算式是透過步頻數據與心率數據的關聯性所取得，其中步頻數據是將三軸加速規固定於人體的身上收取加速度數據，而心率數據則是透過心率帶固定於肋骨下方以手環接收與收取走跑運動下的心率數據，其中心率數據是由人體於跑步機上從3km/hr的走路速度當作起始速度收取3分鐘，接著以每小時2公里的速度增加，直到人體無法執行該速度超過2.5分鐘即停止收集數據，如此限制的狀況下，也才能取得確切的心率數值，由此也可知道，若是要以心率數據直接推估運動強度，將會得到高誤差的推估結果；之後，透過不同的運動強度區間所對應的不同心率區間資料與不同的步頻範圍資料進行相關性運算，則能得到如第2圖所示的相關性結果(步頻遞增時，步頻與心率的相關性結果)，而步頻與心率之回歸公式為：Y(心率)=0.792 X(步頻)+24.954

由第2圖可知，走跑運動的步頻與心率是有高度相關，而在步頻與心率的結果中，兩者亦呈現高度的相關。從以上結果得知，步頻在走跑運動中是可以作為判斷運動強度及負荷的一項指標，接著進一步將不同強度區間對應 之建議心率區間與步頻範圍進行列表(如下表一所示)。

而上述最大心率百分比及儲備心率百分比之計算公式，說明如下：

(1)最大心率=206.9-(0.67×年齡)

(2)最大心率百分比=(運動心率/最大心率)×100%

(3)儲備心率百分比=(運動心率-安靜心率)/(最大心率-安靜心率)×100%

而上述提及之不同強度區間，說明如下：

(1)低強度運動，只需些許能量就可完成動作，身體也不會因此感受到疲憊。

(2)中低強度運動，所需能量略多於低強度運動，持續此運動型態，心跳、體溫皆略微提升，呼吸頻率提高。

(3)中強度運動，使身體的能量可以長時間供給肌肉使用，多屬於長時間的耐力型運動，此強度在健康生活型態需佔較高比率。

(4)中高強度運動，使用身體大多數的能量，為了應付更高強度的運動型態，肌肉須提供較多的所需的能量需求，消耗的卡路里也相對較多。

(5)高強度運動，動員全身神經與肌肉支援，使用最大能量來完成動作。

如第3圖所示，使用者能夠透過配戴於手臂3上的步頻強度監測記錄裝置，來查詢一天的運動強度，由圖中可知，於顯示單元11上能夠顯示一天運動下來，有30分鐘的中高強度運動、40分鐘的中低強度運動，因此這對於走跑運動在負荷的監控上是較為明確，且也更方便使用者調整自己的運動習慣與運動模式。

本發明所提供之步頻強度監測記錄裝置，與其他習用技術相互比較時，其優點如下：

(1)本發明係為一種收集步頻數據並取得運動強度紀錄資料之穿戴裝置，用來當作量化運動強度的工具，以使走跑運動在負荷的監控上更便利且更完整。

(2)本發明透過步頻這項參數，以發揮在資料收取上的優勢，並其加入演算法中，有機會使量化運動強度的方法更便利且更完整。

本發明已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此一技術領域具有通常知識者，在瞭解本發明前述的技術特徵及實施例，並在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

1:外殼本體

11:顯示單元

21:配戴本體

211:扣部

22:配戴本體

221:扣孔

Claims (2)

1. 一種步頻強度監測記錄裝置，係為一穿戴裝置，而該步頻強度監測記錄裝置係包含：一外殼本體，該外殼本體上係設置有一顯示單元，而該外殼本體內係設置有一電路單元及一與該電路單元電性連接之步頻檢測器，其中該電路單元內部係具有一轉換計算器，而該步頻檢測器用以檢測出一步頻數據，並傳送至該電路單元，以由該電路單元之轉換計算器依據該步頻數據取得一運動強度紀錄資料，該運動強度紀錄資料係包含有一運動強度區間及一活動時間，而該運動強度紀錄資料係顯示於該外殼本體之顯示單元上；其中該電路單元係包含有至少一個處理器及至少一個電腦可讀取記錄媒體，該等電腦可讀取記錄媒體係儲存具有該轉換計算器，其中該電腦可讀取記錄媒體更進一步儲存有電腦可讀取指令，當由該等處理器執行該等電腦可讀取指令時，能夠使該轉換計算器進行運作，以依據該步頻數據取得該運動強度紀錄資料，而該運動強度紀錄資料係顯示於該外殼本體之顯示單元上，其中該轉換計算器係包含：一接收模組，用以接收至少一個具有該步頻數據之數據檔；一運動強度判斷模組，係與該接收模組相連接，而該運動強度判斷模組用以解析該步頻數據，以將該步頻數據之每分鐘的步頻數值進行區隔判斷出不同活動時間的不同運動強度區間，並產生出該運動強度紀錄資料；以及一資料輸出模組，係與該運動強度判斷模組相連接，而該資料輸出模組用以將該運動強度紀錄資料係顯示於該外殼本體之顯示單元上；以及一配戴本體，用以連接於該外殼本體上，而該配戴本體用以將該外殼本體配戴於一人體身上。
2. 如請求項1所述之步頻強度監測記錄裝置，其中該運動強度判斷模組係透過一關聯運算式建立出一對應檔，該關聯運算式係依據不同的運動強度區間所對應的不同心率區間資料與不同的步頻範圍資料進行相關性運算，並產生出不同的運動強度區間資料對應不同的步頻範圍資料之對應檔，而該運動強度判斷模組則能夠依據該對應檔，對每分鐘的步頻數值進行解析並產生出該運動強度紀錄資料。

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