一次重复最大值估计设备和方法
【专利摘要】提供一种一次重复最大值（1RM）估计设备和方法，所述设备包括：电位信号接收单元，被构造为从附着到用户的传感器接收肌肉的电位信号；1RM估计单元，被构造为基于电位信号来估计用户的1RM。
【专利说明】一次重复最大值估计设备和方法
[0001]本申请要求于2012年11月16日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0130458号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用全部包含于此。
【技术领域】
[0002]以下描述涉及一种用于使用传感器估计用户的一次重复最大值(IRM)的设备和方法。
【背景技术】
[0003]在测量用户的一次重复最大值(IRM)的传统方法中，用户举起适当的重量直到用户的最大肌肉力量耗尽为止。可通过使用查找表来测量用户的1RM。此外，可使用单独的肌肉质量测量设备来测量用户的1RM。可针对用户的100%的肌肉力量来测量用户的1RM。
[0004]然而，由于传统测量方法会要求用户重复举起重量直到最大肌肉力量耗尽为止，因而会损伤用户的身体，因此使用这样的测量传统方法测量用户的IRM可能困难。从而，用户的身体可能受伤，导致肌肉疼痛或损伤。另外，用户会花费相当多的时间量直到完成测量为止。
【发明内容】
[0005]在一个总体方面中，一种用于估计一次重复最大值(IRM)的设备包括:电位信号接收单元，被构造为从附着到用户的传感器接收肌肉的电位信号；1應估计单元，被构造为基于电位信号来估计用户的1RM。
[0006]IRM估计单元可包括:包络确定单元，被构造为确定电位信号的幅度的包络；频谱确定单元，被构造为基于电位信号的平均频率来确定频谱；梯度确定单元，被构造为基于包络和频谱来确定梯度。`
[0007]包络确定单元还可被构造为基于电位信号的绝对值来确定包络。
[0008]频谱确定单元还可被构造为基于根据包络的最大值的预定间隔的电位信号来确定频谱。
[0009]梯度确定单元还可被构造为基于与包络的峰值相应的频谱中的多个特征点来确定梯度。
[0010]在另一总体方面中，一种用于估计一次重复最大值(IRM)的设备包括:感测单元，被构造为感测用户的肌肉的电位信号；1應估计单元，被构造为基于电位信号来估计用户的 1RM。
[0011]IRM估计单元可包括:包络确定单元，被构造为确定电位信号的幅度的包络；频谱确定单元，被构造为基于电位信号的平均频率来确定频谱；梯度确定单元，被构造为基于包络和频谱来确定梯度。
[0012]包络确定单元还可被构造为基于电位信号的绝对值来确定包络。
[0013]频谱确定单元还可被构造为基于根据包络的最大值的预定间隔的电位信号来确定频谱。
[0014]梯度确定单元还可被构造为基于与包络的峰值相应的频谱中的多个特征点来确定梯度。
[0015]在另一总体方面中，一种估计一次重复最大值(IRM)的方法包括:从附着到用户的传感器接收肌肉的电位信号；基于电位信号来估计用户的1應。
[0016]估计的步骤可包括:确定电位信号的幅度的包络；基于电位信号的平均频率来确定频谱；基于包络和频谱来确定梯度。
[0017]确定包络的步骤可包括:基于电位信号的绝对值来确定包络。
[0018]确定频谱的步骤可包括:基于根据包络的最大值的预定间隔的电位信号来确定频
-1'TfeP曰。
[0019]确定梯度的步骤可包括:基于与包络的峰值相应的频谱中的多个特征点来确定梯度。
[0020]在另一总体方面中，一种估计一次重复最大值(IRM)的方法包括:感测用户的肌肉的电位信号；基于电位信号来估计用户的1應。
[0021]估计的步骤可包括:确定电位信号的幅度的包络；基于电位信号的平均频率来确定频谱；基于包络和频谱来确定梯度。
`[0022]确定包络的步骤可包括:基于电位信号的绝对值来确定包络。
[0023]确定频谱的步骤可包括:基于根据包络的最大值的预定间隔的电位信号来确定频
-1'TfeP曰。
[0024]确定梯度的步骤包括:基于与包络的峰值相应的多个特征点来确定梯度。
[0025]从以下的详细描述、附图和权利要求中，其它特征和方面将变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是示出一次重复最大值(IRM)估计设备的示例的框图；
[0027]图2是示出包括在IRM估计设备中的IRM估计单元的示例的框图；
[0028]图3是示出IRM估计设备的操作的示例的框图；
[0029]图4是示出图3的IRM估计设备的详细构造的示例的框图；
[0030]图5是示出IRM估计设备的另一示例的框图；
[0031]图6是示出包括在IRM估计设备中的IRM估计单元的另一示例的框图；
[0032]图7是示出IRM估计设备的操作的另一示例的框图；
[0033]图8是示出图7的IRM估计设备的详细构造的示例的框图；
[0034]图9是示出估计实际IRM的处理的示例的框图；
[0035]图10是示出基于用户的肌肉疲劳程度在归一化后的频谱中的改变的示例的曲线图；
[0036]图11是示出使用作为梯度的标准的特征点来估计IRM的处理的示例的曲线图；
[0037]图12是示出估计与用户的锻炼目标相应的IRM以及提供适合于IRM的锻炼计划的处理的示例的框图。
【具体实施方式】[0038]提供以下详细描述以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，这里描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物对于本领域的普通技术人员将变得清楚。这里描述的操作的顺序仅为示例，并且不限于这里阐明的操作的顺序，对于本领域的普通技术人员将变得清楚是:除了必须按特定顺序发生的操作之外，操作的顺序可被改变。此外，为了更加清楚和简明，可省略对本领域的普通技术人员公知的功能和结构的描述。
[0039]贯穿附图和详细描述，相同的标号表示相同的元件。为了清楚、说明和方便，附图可不按比例，并且可夸大附图中的元件的相对大小、比例和描绘。
[0040]图1是示出一次重复最大值(IRM)估计设备102的示例的框图。参照图1，IRM估计设备102包括电位信号接收单元103和IRM估计单元104。IRM估计设备102可与肌电图(EMG)传感器101分开，并且可被包括在能够与EMG传感器101进行无线通信的用户终端中。
[0041]EMG传感器101可附着到用户的皮肤。EMG传感器101可测量用户的肌肉的电位信号。为了测量肌肉的电位信号，用户可重复地举起小于用户可举起的最大重量的重量。作为示例，用户可重复举起20千克(kg)重量，其中，20千克(kg)重量是用户可举起的最大重量40kg的50%。因此，由于用户重复举起小于用户可举起的最大重量的重量，因此可最小化疲劳和用于测量肌肉的电位信号所花费的时间量。
[0042]EMG传感器101可确定测量的肌肉的电位信号的强度。EMG传感器101可基于电位信号的强度放大肌肉的电位信号。作为示例，当肌肉的电位信号的强度相对弱时，EMG传感器101可放大肌肉的电位信号以获得足够大以被分析的信号。此外，EMG传感器101可将肌肉的电位信号 发送到IRM估计设备102。
[0043]电位信号接收单元103可从EMG传感器101接收肌肉的电位信号。
[0044]IRM估计单元104可基于接收到的肌肉的电位信号估计用户的1RM。IRM估计单元104可确定电位信号的幅度的包络，可基于电位信号的平均频率来确定频谱，并可基于电位信号的幅度的包络和频谱来确定梯度。
[0045]IRM估计单元104可基于确定的梯度来估计用户的1RM。IRM估计设备102可向用户显示电位信号的幅度的包络和频谱。
[0046]IRM估计设备102可基于用户的IRM提供适合于用户的锻炼能力的锻炼计划。
[0047]IRM估计设备102可使用小于用户可举起的最大重量的重量来估计用户的1RM，从而使用相对小的时间量和用户的力量稳定快速地估计1RM。此外，IRM估计设备102可使用合理重量来估计用户的最大肌肉力量，并可确定用户目标和定量运动负荷。
[0048]图2是示出包括在IRM估计设备中的IRM估计单元210的示例的框图。参照图2，IRM估计单元201包括包络确定单元202、频谱确定单元203和梯度确定单元204。
[0049]包络确定单元202可确定电位信号的幅度的包络。包络确定单元202可基于电位信号的绝对值来确定包络。例如，包络确定单元202可通过对电位信号的绝对值进行积分来确定包络。包络确定单元202可使用得到电位信号的特征点的方法。
[0050]频谱确定单元203可基于电位信号的平均频率来确定频谱。频谱确定单元203可基于包络的最大值来确定频谱。频谱确定单元203可基于包络的最大值来使用预定间隔的电位信号。频谱确定单元203可针对预定间隔的电位信号执行频率转换。频谱确定单元203可通过电位信号的频率转换来确定频谱。
[0051]为了减少由频率转换产生的计算量，频谱确定单元203可基于包络的最大值对预定间隔的电位信号执行频率转换。
[0052]梯度确定单元204可基于包络和频谱来确定梯度。梯度确定单元204可基于与包括的峰值相应的频谱中的多个特征点来确定梯度。梯度确定单元204可将多个特征点归一化。例如，梯度确定单元204可基于依次输入的多个特征点之中的最大值来分别将彼此不同的特征点归一化。
[0053]梯度确定单元204可基于多个归一化后的特征点来计算梯度。此外，梯度确定单元204可基于计算的梯度来估计用户的1RM。以下将参照图8进一步详细描述梯度计算。
[0054]IRM估计设备可被构造为与EMG传感器分开。IRM估计设备可通过有线或无线通信从EMG传感器接收用户的肌肉的电位信号。当用户在户外锻炼时，与EMG传感器分开构造的IRM估计设备可用于各种空间和地点。
[0055]图3是示出IRM估计设备的操作的示例的框图。参照图3，感测装置301、用户终端303和服务器305可彼此交互操作。服务器305可根据IRM估计设备的使用环境而被包括或被排除。
[0056]感测装置301可以是图1的EMG传感器101。例如，感测装置301可执行肌肉增强锻炼监视302。感测装置301可测量用户的肌肉的电位信号。感测装置301可基于强度来不同地放大测量的肌肉的电位信号。例如，当测量的肌肉的电位信号的强度足够大以用于分析时，感测装置301可不放大测量的肌肉的电位信号。
[0057]感测装置301可连接到用户终端303并可使用无线通信与用户终端303交互操作。感测装置301可将测量的肌肉的电位`信号发送到能够与感测装置301交互操作的用户终端303。
[0058]用户终端303可包括图1的IRM估计设备102。例如，用户终端303可包括IRM估计设备102，并可估计用户的1RM。用户终端303可从感测装置301接收肌肉的电位信号。用户终端303可执行IRM估计304。用户终端303可对肌肉的电位信号的绝对值进行积分。用户终端303可基于积分后的绝对值来确定肌肉的电位信号的幅度的包络。此外，用户终端303可使用平均频率基于包络的最大值针对预定间隔的电位信号执行频率转换。
[0059]用户终端303可在与包络的峰值相应的频谱中提取多个特征点。用户终端303可将多个特征点归一化。用户终端303可通过计算多个归一化后的特征点的梯度来估计用户的 1RM。
[0060]用户终端303可基于用户的IRM来设置用户的锻炼目标。用户终端303可使用扬声器或显示器向用户提供设置的用户的锻炼目标。
[0061]服务器305可接收和存储用户的IRM和/或基于用户的IRM设置的用户的锻炼目标。服务器305可通过社交网络来共享存储的用户的锻炼目标。服务器305可根据IRM估计设备的使用环境而被包括或被排除。
[0062]图4是示出图3的IRM估计设备的详细构造的示例的框图。参照图4，感测装置401包括电极单元402、差分放大单元403和发送单元404。感测装置401可以是图1的EMG传感器101。
[0063]电极单元402可测量用户的肌肉的电位信号。[0064]差分放大单元403基于测量的肌肉的电位信号的强度来差分放大电位信号。
[0065]发送单元404可将放大的肌肉的电位信号发送到能够接收电位信号的用户终端。用户终端可以是用户的便携式终端。
[0066]用户终端405包括接收单元406、幅度绝对值积分单元407、频谱确定单元408、特征点提取单元409、归一化单元410、特征点梯度测量单元411、IRM估计单元412、锻炼目标设置单元413和显示单元414。基于使用环境，用户终端还可包括扬声器单元415。[0067]接收单元406可从感测装置401的发送单元404接收电位信号。电位信号可以是基于测量的电位信号的强度而放大的放大后的电位信号。接收单元406可实时接收电位信号。
[0068]幅度绝对值积分单元407可对接收的肌肉的电位信号的绝对值进行积分。例如，幅度绝对值积分单元407可获得肌肉的电位信号的绝对值。幅度绝对值积分单元407可对肌肉的电位信号的绝对值进行积分。幅度绝对值积分单元407可基于积分后的绝对值来确定肌肉的电位信号的幅度的包络。
[0069]频谱确定单元408可基于平均频率确定频谱。例如，频谱确定单元408可基于包络的最大值针对预定间隔的电位信号执行频率转换。频谱确定单元408可将频率转换后的电位信号确定为频谱。频谱确定单元408可针对预定间隔的电位信号执行频率转换，从而最小化所需要的计算量。
[0070]特征点提取单元409可在与包络的峰值相应的频谱中提取多个特征点。特征点提取单元409可从频谱提取多个特征点以测量用户的肌肉疲劳程度。例如，特征点提取单元409可基于由幅度绝对值积分单元407确定的包络和由频谱确定单元408确定的频谱来提取多个特征点。
[0071]归一化单元410将多个提取的特征点归一化。归一化单元410可基于在多个特征点中具有最大值的特征点，将彼此不同的特征点归一化。归一化单元410可通过将特征点归一化来提取用户的肌肉疲劳程度。
[0072]特征点梯度测量单元411可测量归一化后的特征点的梯度。特征点梯度测量单元411可基于在归一化后的特征点中具有最大值的特征点之后的特征点来计算梯度。梯度可表示肌肉疲劳程度与用户测试的重复次数之间的相关性。肌肉疲劳程度可增加与用户测试的重复次数的增加相应的相似级别。例如，肌肉疲劳程度与测试的重复次数之间的相关性可以是用于测量用户的IRM的标准。
[0073]例如，特征点梯度测量单元411可使用用户的肌肉力量的50%来执行测试。特征点梯度测量单元411可验证用户的肌肉力量的50%的肌肉疲劳程度的状态。特征点梯度测量单元411可基于验证的肌肉疲劳程度的梯度来估计用户的肌肉力量的100%的肌肉疲劳程度的状态。例如，特征点梯度测量单元411可基于肌肉疲劳程度的梯度来估计用户的肌肉力量的100%的肌肉疲劳程度的状态下的测试的最大重复次数。
[0074]例如，特征点梯度测量单元411可基于测量的电位信号来确定电位信号的幅度的包络。特征点梯度测量单元411可基于包络的最大值来确定频谱。IRM估计设备可基于频谱的最大值来划分剩余值以执行归一化。通过执行归一化，特征点梯度测量单元411可计算指示特征点的值随测试的重复次数的增加而减小的梯度。
[0075]IRM估计单元412可基于通过测试计算的梯度来估计用户的1RM。IRM估计单元412可基于计算的梯度和最大值，针对特征点基于测试的重复次数来测量用户的1RM。
[0076]例如，IRM估计单元412可基于与用户的肌肉疲劳程度的50%的状态相应的肌肉疲劳程度的梯度，来估计用户的肌肉疲劳程度的100%的状态下的实际上未测量的测试的最大重复次数。IRM估计单元412可基于肌肉疲劳程度的梯度来估计用户的1RM。
[0077]IRM估计设备可将Wathan等式用作IRM估计等式,如下面的等式I表示:
【权利要求】
1.一种用于估计一次重复最大值IRM的设备，所述设备包括: 电位信号接收单元，被构造为从附着到用户的传感器接收肌肉的电位信号； IRM估计单元，被构造为基于电位信号来估计用户的1RM。
2.如权利要求1所述的设备，其中，IRM估计单元包括: 包络确定单元，被构造为确定电位信号的幅度的包络； 频谱确定单元，被构造为基于电位信号的平均频率来确定频谱； 梯度确定单元，被构造为基于包络和频谱来确定梯度。
3.如权利要求2所述的设备，其中，包络确定单元还被构造为基于电位信号的绝对值来确定包络。
4.如权利要求2所述的设备，其中，频谱确定单元还被构造为基于根据包络的最大值的预定间隔的电位信号来确定频谱。
5.如权利要求2所述的设备，其中，梯度确定单元还被构造为基于与包络的峰值相应的频谱中的多个特征点来确定梯度。
6.一种用于估计一次重复最大值IRM的设备，所述设备包括: 感测单元，被构造为感测用户的肌肉的电位信号； IRM估计单元，被构造为基于电位信号来估计用户的1RM。
7.如权利要求6所述的设备，其中，IRM估计单元包括: 包络确定单元，被构造为确定电位信号的幅度的包络； 频谱确定单元，被构造为基于电位信号的平均频率来确定频谱； 梯度确定单元，被构造为基于包络和频谱来确定梯度。
8.如权利要求7所述的设备，其中，包络确定单元还被构造为基于电位信号的绝对值来确定包络。
9.如权利要求7所述的设备，其中，频谱确定单元还被构造为基于根据包络的最大值的预定间隔的电位信号来确定频谱。
10.如权利要求7所述的设备，其中，梯度确定单元还被构造为基于与包络的峰值相应的频谱中的多个特征点来确定梯度。
11.一种估计一次重复最大值IRM的方法，所述方法包括: 从附着到用户的传感器接收肌肉的电位信号； 基于电位信号来估计用户的1RM。
12.如权利要求11所述的方法，其中，估计的步骤包括: 确定电位信号的幅度的包络； 基于电位信号的平均频率来确定频谱； 基于包络和频谱来确定梯度。
13.如权利要求12所述的方法，其中，确定包络的步骤包括:基于电位信号的绝对值来确定包络。
14.如权利要求12所述的方法，其中，确定频谱的步骤包括:基于根据包络的最大值的预定间隔的电位信号来确 定频谱。
15.如权利要求12所述的方法，其中，确定梯度的步骤包括:基于与包络的峰值相应的频谱中的多个特征点来确定梯度。
【文档编号】A61B5/22GK103815921SQ201310495235
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】金渊皓, 裴相坤, 崔昌穆, 高秉勋, 申健洙 申请人:三星电子株式会社