[发明专利]一种基于心率和加速度的运动能耗测量仪及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及运动能消耗测量领域，特别涉及一种基于心率和加速度的运动能耗测量仪及测量方法。

背景技术

目前随着科学技术的发展，人们生活水平越来越高，人体运动对健康的重要性越来越大。人体运动时的运动量过少不能到达运动健身或减肥的目的，运动量过多又会让人感到疲惫而损坏人体的健康。因此为了达到科学合理的运动必须准确的测量人体运动过程中的能量消耗。

人体一天所消耗的能量大致分为三个部分，人体基础能量代谢即基础能量消耗，各种体力活动能量消耗和满足食物特殊动力作用即食物热效应。人体基础能量消耗约占人体一天总能量消耗的65%，活动能量消耗约占总能量消耗的25%，食物热效应约占总能量消耗的10%。其中活动能量消耗是最能受人体控制和改变的，运动量大则活动能量消耗大，运动量小则活动能量消耗小。人体运动过程中，由于运动会导致人体心率的增加，心率增加会导致人体的耗氧量的增加，耗氧量的增加会影响人体的基础能量消耗的增加。

通常运动能量消耗测量方法包括：直接测热法、间接测热法、双标水法、心率监测法、加速度传感器法。直接测热法、间接测热法和双标水法属于生理学范畴，上述三种方法具有较高的测量精度，因此常将这几种方法作为评价能量消耗测量方法的标准，其中双标水法被视为能量消耗测量中的黄金标准，但是其测量设备复杂，费用昂贵且测量结果不能实时的描述人体某一运动过程中的能量消耗。心率检测法和加速度传感器法测量方便，可以实时的测量运动一段时间的能量消耗，但是单独使用心率和加速度测量能量消耗，其准确度不高，且容易受到自身和外界的干扰。

发明内容

本发明所需要解决的关键问题是，提供一种结合加速度和心率的运动能量消耗模型，测量人体运动过程中所消耗能量的测量仪及测量方法。

一种运动能耗测量仪，包括：

人体个性化参数采集单元，用于采集和存储人体个性化参数，包括身高H（cm）、体重W(kg)、年龄Y(岁)、性别G和截止心率FLEX_HR(次/分)；

心率传感器，用于测量心率HR；

基础能耗计算单元，用于利用测量心率HR和所述人体个性化参数计算基础能耗BEE；

加速度传感器，用于测量运动加速度；

运动做功计算单元，用于利用运动加速度和所述体重W计算对外做功EE_act；

运动能耗计算单元，将基础能耗BEE和对外做功EE_act相加，计算运动能耗EE，即EE=BEE+EE_act。

所述利用测量心率HR和所述人体个性化参数计算基础能耗，包括：

当测量心率HR大于或等于截止心率FLEX_HR时，建立基础能耗BEE、心率HR和个性化参数的线性回归方程：

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

上式中，男性时G为1，女性时G为0；α₁，β₁，χ₁，α₂，β₂，χ₂为相关系数，δ₁，δ₂为校验系数，α₁的取值范围为0.15-0.24，β₁的取值范围为0.2-0.3，χ₁的取值范围为0.6-0.7，δ₁的取值范围为55-60；α₂的取值范围为-0.2--0.1，β₂的取值范围为0.06-0.075，χ₂的取值范围为0.44-0.50，δ₂的取值范围为-21--19。

当测量心率HR小于截止心率FLEX_HR时，建立基础能耗BEE与人体个性化参数的线性回归方程：

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