体能与心脏强度辨识系统的制作方法
【专利摘要】本发明揭露一种体能与心脏强度辨识系统，包含一健身装置、一心电感测装置、一辨识处理装置及一显示设备。健身装置具有一电源模块，健身装置经一用户操作产生一运作数据，运作数据包含一输出电压及一输出电流。心电感测装置感测用户之心脏状态，以产生一心电感测数据。辨识处理装置接收运作数据及心电感测数据，以对运作数据及心电感测资料进行辨识处理，以产生一体能强度信息及一心脏强度信息。显示设备连接辨识处理装置，以显示体能强度信息及心脏强度信息。
【专利说明】体能与心脏强度辨识系统
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种辨识系统，特别是有关于一种体能与心脏强度辨识系统。
【背景技术】
[0002]近年来，升斗小民生活在工作竞争与繁忙的社会中，经常容易忽略运动的重要性，经过台湾卫生署资料调查发现，心脏疾病的问题仍是国人所忧虑的部份。本发明人研读诸多文献与论文发现，人体体能与心脏强度会因年龄增长而渐渐衰退，而心跳数的快慢和生活作息与运动是有所关联的，所以心跳管理在日常生活中是一门重要的课题。
[0003]然而在人体过度疲劳状态，又加上过度运动时，有时会突然休克甚至猝死，主要因素与心脏有密切的关系。所以本发明人在考虑了种种因素后，发明一种可侦测体能与心脏强度之辨识系统，以检测身体体能信号与心脏强度，藉此判断使用者体能与心脏强度有无正常状态以及锻炼等级。
【发明内容】
[0004]有鉴于上述习知技艺的问题，本发明的目的就是在提供一种可用以侦测使用者体能与心脏强度之辨识系统。
[0005]根据本发明的目的，提出一种体能与心脏强度辨识系统，其包含一健身装置、一心电感测装置、一辨识处理装置及一显示设备。健身装置具有一电源模块，健身装置经一用户操作产生一运作数据，运作数据包含一输出电压及一输出电流。心电感测装置感测用户之心脏状态，以产生一心电感测数据。辨识处理装置接收运作数据及心电感测数据，以对运作数据及心电感测资料进行辨识处理，以产生一体能强度信息及一心脏强度信息。显示设备连接辨识处理装置，以显示体能强度信息及心脏强度信息。
[0006]优选地，显示设备包含一通讯模块，用以将体能强度信息及心脏强度信息传输至
一外部装置。
[0007]优选地，外部装置可为手机、平板计算机或笔记本电脑。
[0008]优选地，显示设备可包含实验室虚拟仪器工程平台(Laboratory VirtualInstrumentation Engineering Workbench, Lab VIEW)。
[0009]优选地，本发明所述的体能与心脏强度辨识系统，其更包含一信号捕获设备，连接健身装置、心电感测装置及辨识处理装置，用以将健身装置及心电感测装置分别所产生的运作数据及心电感测数据撷取出来，以传输至辨识处理装置。
[0010]优选地，信号捕获设备可包含USB-6009DAQ数据撷取卡及Modbus通讯接口。
[0011]优选地，运作数据还包含健身装置的转速，并包含经健身装置依据输出电压及输出电流所计算出的卡路里消耗量。
[0012]优选地，辨识处理装置具有一储存模块，以储存多个体能强度比对值及多个心脏强度比对值， 辨识处理装置辨识运作数据所对应的体能强度比值及辨识心电感测数据所对应的心脏强度比对值，进而产生体能强度信息及心脏强度信息。[0013]优选地，心电感测装置连接健身装置，以接收由电源模块所提供的电力。
[0014]优选地，心电感测装置包含一电池模块。
[0015]承上所述，本发明的体能与心脏强度辨识系统，具有如下如下有益效果:利用发电健身装置及心电感测器来作为感测用户体能及心脏强度数据的工具，并利用信号撷取卡将所述的数据取出并传至可拓辨识装置中进行处理，藉以辨识出所述的数据所对应的数值进而产生体能及心脏强度信息，最后再由LabVIEW以图形化方式显示体能及心脏强度信息，并可透过LabVIEW之通讯功能将体能及心脏强度信息传至用户之手机、计算机，以供用户了解自己的身体状况。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的体能与心脏强度辨识系统的方块图。
[0017]图2为本发明的体能与心脏强度辨识系统的实施例的流程图。
[0018]图3为本发明的体能与心脏强度辨识系统的实施例的架构图。
[0019]图4为本发明的体能与心脏强度辨识系统的实施例的心电感测的流程图。
[0020]附图标记说明 [0021]100:体能与心脏强度辨识系统
[0022]1:健身装置
[0023]11:电源模块
[0024]2:心电感测装置
[0025]3:信号捕获设备
[0026]4:辨识处理装置
[0027]41:储存模块
[0028]5:显示设备
[0029]51:通讯模块
[0030]200:外部装置
【具体实施方式】
[0031]为利了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。
[0032]请参阅图1，其为本发明的体能与心脏强度辨识系统的方块图。此体能与心脏强度辨识系统100主要包含健身装置1、心电感测装置2、信号捕获设备3、辨识处理装置4及显示设备5，信号捕获设备3连接健身装置1、心电感测装置2及辨识处理装置4，辨识处理装置4亦连接显示设备5。其中，心电感测装置2、信号捕获设备3、辨识处理装置4及显示设备5皆可装设于健身装置I中，以整合有一台设备，例如跑步机、重量训练机、踩踏机等等，但不以此为限。健身装置I包含有一电源模块11，以提供所述健身装置I所需的电源，若心电感装置2连接在健身装置1，则电源模块11亦可供电给心电感测装置2 ;若心电感测装置2为一独立设备时，则心电感测装置2则包含了一电池模块，优选的为充电电池。[0033]上述中，信号捕获设备3可包含包含USB-6009DAQ数据撷取卡及Modbus通讯接口，USB-6009DAQ数据撷取卡用以撷取出健身装置I及心电感测装置2的信号，Modbus通讯接口用以将所撷取出的信号传至辨识处理装置4。辨识处理装置4包含有一储存模块41，储存模块41储存了多个体能强度比对值及多个心脏强度比对值，此辨识处理装置4为一种可拓辨识系统，利用「可拓理论」来执行数据辨识处理。显示设备5包含有一通讯模块51,此显示设备5包含了实验室虚拟仪器工程平台(LaboratoryVirtual InstrumentationEngineering Workbench, Lab VIEW)，所述通讯模块51即可为LabVIEW中所包含的远程通信功能，所述显示设备5可经由通讯模块51电讯连接至一外部装置200。此外部装置200可为手机、平板计算机或笔记本电脑等等，但不以此为限。
[0034]上述中，健身装置I经一用户操作产生一运作数据，此运作数据可包含一输出电压及一输出电流，更进一步地包含有健身装置I在使用时的转速，并包含经所述健身装置I依据所述输出电压及所述输出电流所计算出的卡路里消耗量。其中，所述卡路里消耗量的运算，依据输出电压及输出电流计算出一输出功率，再以输出功率计算一能量，再由能量计算出卡路里消耗量。心电感测装置2感测用户的心脏状态，以产生一心电感测数据。信号捕获设备3可用以将健身装置I及心电感测装置2分别所产生的运作数据及心电感测数据撷取出来，并传输至辨识处理装置4。辨识处理装置4接收运作数据及心电感测数据，以对运作数据及心电感测资料进行辨识处理，以产生一体能强度信息及一心脏强度信息。显示设备5显示体能强度信息及心脏强度信息，并可透过通讯模块51将体能强度信息及心脏强度信息传至外部装置200。其中，辨识处理装置4将运作数据与各体能强度值进行比对以产生出对应的体能强度信息，并将心电感测数据与各心脏强度比对值进行比对以产生对应的心脏强度信息。
[0035]为了使本领域的通常知识者可更了解本发明的技术，以下再以图2、3、4进行说明，其分别为本发明的体能与心脏强度辨识系统的实施例的流程图、架构图及心电感测的流程图。
[0036]本发明的体能与心脏强度辨识系统主要透过心电感测器并搭配健身器来诊断身体体能信号与心脏强度，藉由信号撷取卡USB6009DAQ卡与量测通讯模块Modbus撷取用户运动时的相关特征，例如心跳信号、心率变异度以及踩踏数据(例如发电电压、发电电流、消耗卡路里、踩踏回转速)等等，即可量测运动前后体能不同与心脏强度的差距，并利用此辨识系统判断用户体能与心脏强度有无正常状态以及锻炼等级。
[0037]此体能与心脏强度辨识系统搭配自发电健身器及心电感测器，并配合USB6009DAQ卡、Modbus数据撷取卡整合成具体能与心脏强度诊断健身器。如图2及3所示，使用者在运用具发电健身器踩踏运动同时进行心电感测，利用类比-数字撷取卡，如USB6009DAQ、Modbus或DCON等数据撷取卡，感测运动前与后的体能及心率变异度的数据数据(心电信号)，例如心率(HR)、极低频率差(DVLF)、高频率(HF)、R-R区间标准差(SDNN)、变异系数值差(DCV)等，藉由可拓辨识系统诊断出体能与心脏强度判别，例如心跳频率状态、发电变化量、回转速变化、心率变异度变化。其中体能鉴别分为舒适踩踏、锻炼健身、心肺竞赛与有氧致胜，心脏强度判别可分为不疲劳、较疲劳与非常疲劳，将数据以及显示状态运用虚拟仪表软件呈现于各项通讯接口，例如手机、计算机等。如此一来，即可辨识使用者运动前后体能的差别，并透过此判断来改进身体健康状况，另外也可以将辨识软件透过通讯系统设于健身房的监控站，并做为消费者在当下运动时所纪录的各种数据，以备往后去健身房锻炼体能的依据。
[0038]此辨识系统设计概念主要了解人体运动学与健身器发电原理，从相关技术中找出人未运动前静态的身体状况，以及激烈运动后的情况，之后再利用撷取卡的方式撷取健身器与心电感测器相关特征的物元，最后利用可拓理论来算出数值，并由程序判断所属类别。其运用可拓辨识法研发一套具有健康诊断系统，其辨识步骤包含取得心跳与健身器发电系统还有一些生理的状况、建立默认特征的物元、计算可拓距离、设定权重值与计算关联函数，以方便日后使用。本发明可依据可拓理论必须先建立使用者身体情况的物元，并透过比较所述待测身体情况与数据库中身体健康状况的关联度大小来进行诊断。
[0039]本健身器利用直流发电机发电，利用发电机的特性原理，将取得输出电压与输出电流，计算出发电机输出功率，再运用功率来计算出能量，最后将能量转换成骑乘时所消耗的卡路里。
[0040]心电感测则是利用一些生医技术来量测人体在运动时所得到的一些数值，并用这些数据来找取出特征，为了要找出这些特征数值，设计一个简易的心电感测器。而心电感测器原理主要来自于心脏。当心肌在活动时，也就是在心脏跳动的时候就会产生微小电流，利用电极输入、仪表放大器、高低通滤波放大器、后级放大器、类比-数字撷取卡，来侦测心跳的频率，并用此方式来判断心脏跳动以及呈现波形，其流程可如图4所示。心电感测器可利用健身器所踩踏的发电电流、电压供应，也可取自9伏特干电池。而后经可拓辨识系统产生出的体能及 心跳数据可经由LabVIEW虚拟仪表监控软件以图表形式呈现，并可经由LabVIEW将各项数据传送于用户所使用的手机或计算机等，让用户可时时掌握并了解自己的体能及心脏状态。
[0041]以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求书中。
【权利要求】
1.一种体能与心脏强度辨识系统，其特征在于，包含: 健身装置，具有电源模块，所述健身装置经用户操作产生运作数据，所述运作数据包含输出电压及输出电流； 心电感测装置，感测所述使用者的心脏状态，以产生心电感测数据； 辨识处理装置，接收所述运作数据及所述心电感测数据，以对所述运作数据及所述心电感测资料进行辨识处理，以产生体能强度信息及心脏强度信息；以及 显示设备，连接所述辨识处理装置，以显示所述体能强度信息及所述心脏强度信息。
2.如权利要求1所述的体能与心脏强度辨识系统，其特征在于，所述显示设备包含通讯模块，用以将所述体能强度信息及所述心脏强度信息传输至外部装置。
3.如权利要求2所述的体能与心脏强度辨识系统，其特征在于，所述外部装置为手机、平板计算机或笔记本电脑。
4.如权利要求2所述的体能与心脏强度辨识系统，其特征在于，所述显示设备包含实验室虚拟仪器工程平台。
5.如权利要求2所述的体能与心脏强度辨识系统，其特征在于，更包含信号捕获设备，连接所述健身装置、所述心电感测装置及所述辨识处理装置，用以将所述健身装置及所述心电感测装置分别所产生的所述运作数据及所述心电感测数据撷取出来，以传输至所述辨识处理装置。
6.如权利要求5所述的体能与心脏强度辨识系统，其特征在于，所述信号捕获设备包含USB-6009DAQ数据撷取卡及Modbus通讯接口。
7.如权利要求2所述的体能与心脏强度辨识系统，其特征在于，所述运作数据还包含所述健身装置的转速，并包含经所述健身装置依据所述输出电压及所述输出电流所计算出的卡路里消耗量。
8.如权利要求7所述的体能与心脏强度辨识系统，其特征在于，所述辨识处理装置具有储存模块，以储存多个体能强度比对值及多个心脏强度比对值，所述辨识处理装置辨识所述运作数据所对应的所述体能强度比值及辨识所述心电感测数据所对应的所述心脏强度比对值，进而产生所述体能强度信息及所述心脏强度信息。
9.如权利要求1所述的体能与心脏强度辨识系统，其特征在于，所述心电感测装置连接所述健身装置，以接收由所述电源模块所提供的电力。
10.如权利要求1所述的体能与心脏强度辨识系统，其特征在于，所述心电感测装置包含电池模块。
【文档编号】A61B5/0402GK103989469SQ201410198201
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2013年5月30日
【发明者】邹朝圣 申请人:邹朝圣