一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的装置及方法与流程

1.本发明涉及心率监测领域，特别是涉及一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的装置及方法。


背景技术：

2.随着生活水平的提高，运动健身逐渐成为人民生活中的重要需求，对于亚健康及慢性疾病人群来说，运动就显得更加重要。大量的科学研究已经证实，科学有效的运动可以有效的改善亚健康状态，提高心肺耐力。对于三高(高血糖、高血脂、高血压)疾病状态也有显著的改善，在帮助控糖、降压和降脂方面有着很好的疗效，特别是对于三高早期的用户，已经为国内外专家共识所推荐。然而，现实生活中大部分人的运动都没有达到有效的运动心率区间，或者又运动过量，这不仅使得运动的效果大打折扣，还容易造成运动伤害。传统的线下指导一对一运动指导时间经济成本高，线上app居家指导康复训练可以为这类人群带来方便。
3.科学有效的运动处方制定是线上app居家康复的核心，只有准确的运动处方制定，才能保证慢病康复的有效性和安全性。
4.基于运动处方的制定，绝大多数用户不知道如何进行有效安全的运动，针对用户疾病的个性化的视频指导能有效帮助到用户解决这一问题。
5.对于用户来说，运动的安全和运动有效性是整个运动过程的至关点，通过对运动过程中心率的监控可以实时监控运动强度。
6.目前针对某个动作指导对个体心率的影响程度缺乏客观评价系统，因此视频指导的组合、课程与运动处方制定的目标心率可能存在差异，所以通过调整动作执行的速率可对运动过程中的心率及运动强度进行调整。
7.对于用户来说，他们不知道应该如何进行调整，所以我们提供一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的装置来解决这个问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的装置及方法，为用户匹配更精准的运动方案。
9.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
10.一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的装置，所述装置包括：
11.心率检测设备，用于检测用户的静息心率和运动实时心率；
12.动作运动库，用于存储各种示范动作模型和音频，并为用户提供动作指导；
13.运动指导模块，用于调取所述动作运动库中的音频和动作，并呈现给用户；
14.中央处理器，用于采集用户静息心率和运动实时心率，并根据所述静息心率计算有效运动靶心率区间，判断所述运动实时心率是否在有效运动靶心率区间内，若不在，则通过所述运动指导模块进行提醒；
15.所述中央处理器还用于当用户的运动实时心率不在有效运动靶心率区间内时，调整所述运动指导模块中视频或音频的播放速率。
16.可选的，所述心率检测设备为心率带或运动手表或运动手环。
17.可选的，根据所述静息心率计算有效运动靶心率区间具体采用以下公式：
18.运动靶心率区间范围＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*强度+静息心率。
19.可选的，所述有效运动靶心率区间可通过医生设定。
20.可选的，所述中央处理器还用于当用户的运动实时心率不在有效运动靶心率区间内时，调整所述运动指导模块中视频或音频的播放速率具体包括以下步骤：
21.若运动实时心率高于有效运动靶心率区间超过预设时间，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，中央处理器通过所述运动指导模块将指导视频音频进行第一次速度降阶，若进行速度调整后，超过预设时间仍然检测到心率高于有效运动靶心率区间，则进行第二次视频速度降阶；
22.若通过连续两次运动强度调整心率仍高于有效运动靶心率区间，自动停止动作，将此时的心率传递至中央处理器，以及医生端，由中央处理器从所述动作运动库中匹配新的动作，或由医生手动调整运动处方；
23.若运动实时心率低于有效运动靶心率区间超过预设时间，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，中央处理器通过所述运动指导模块将指导视频音频速度进行第一次升阶，若进行速度调整后，仍然监测到超过预设时间心率低于有效运动靶心率区间，进行第二次速度升阶；
24.若连续两次速度调整运动心率仍低于有效运动靶心率区间，则系统自动跳过此动作，将此时的心率传递至中央处理器，以及医生端，由中央处理器从所述动作运动库中匹配新的动作，或由医生手动调整运动处方。
25.可选的，所述中央处理器还用于根据训练完成后的运动信息剔除本次运动过程中出现两次运动强度还未达到有效运动靶心率区间的动作，进而匹配出新的同类型动作进行升降阶替换，匹配出新的运动处方。
26.基于本发明中的上述装置，本发明另外提供一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的方法，所述方法应用于上述装置，所述方法包括：
27.获取用户的静息心率和运动实时心率；
28.构建动作运动库；所述动作运动库用于存储各种示范动作模型和音频，并为用户提供动作指导；
29.调取所述动作运动库中的音频和动作，并呈现给用户；
30.根据所述静息心率计算有效运动靶心率区间；
31.判断所述运动实时心率是否在有效运动靶心率区间内，若不在，则进行提醒，并调整视频或音频的播放速率。
32.可选的，其特征在于，根据所述静息心率计算有效运动靶心率区间具体采用以下公式：
33.运动靶心率区间范围＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*强度+静息心率。
34.可选的，其特征在于，调整所述运动指导模块中视频或音频的播放速率具体包括以下步骤：
35.若运动实时心率高于有效运动靶心率区间超过预设时间，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，中央处理器通过所述运动指导模块将指导视频音频进行第一次速度降阶，若进行速度调整后，仍然监测到超过预设时间心率高于有效运动靶心率区间，则进行第二次速度降阶；
36.若通过连续两次运动强度调整心率仍高于有效运动靶心率区间，自动停止动作，将此时的心率传递至中央处理器，以及医生端，由中央处理器从所述动作运动库中匹配新的动作，或由医生手动调整运动处方；
37.若运动实时心率低于有效运动靶心率区间超过预设时间，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，中央处理器通过所述运动指导模块将指导视频音频速度进行第一次升阶，若进行速度调整后，仍然监测到超过预设时间心率低于有效运动靶心率区间，则速度进行第二次升阶；
38.若连续两次速度调整运动心率仍低于有效运动靶心率区间，则系统自动跳过此动作，将此时的心率传递至中央处理器，以及医生端，由中央处理器从所述动作运动库中匹配新的动作，或由医生手动调整运动处方。
39.可选的，其特征在于，所述方法还包括：
40.当训练完成后，根据训练完成后的运动信息剔除本次运动过程中出现两次运动强度还未达到有效运动靶心率区间的动作，进而匹配出新的同类型动作进行升降阶替换，匹配出新的运动处方。
41.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
42.本发明通过心率检测带对用户的静息心率进行检测，从而确定用户的运动靶心率区间，进而得到一个安全有效的目标心率区间，再利用目标心率区间判断用户运动周期内的心率，能有效提升运动效果，又不会超出其身体承受能力，安全高效；本发明通过实时检测运动心率与目标心率匹配，解决了自能引擎运动处方推送精准性不足的问题，能够为患者匹配更加精准的运动处方；本发明通过心率检测带对用户运动过程中的即时心率变化进行实时检测，并进行实时判断分析，进而进一步调整运动强度，若通过两次运动强度调整未达目标心率区间，或超过目标心率区间运动预设时间自动停止运动，可实时、有效地避免用户因运动强度过弱未达到有效的运动效果，或运动强度过强给身体造成的伤害；本发明能够保证在不同的状态环境下保证高效安全运动，不同时期的健康状态、环境、季节、心情等对选择运动量会产生一定的影响，例如受感冒、闷热气候或暴晒环境等外因影响，运动强度和运动时间均要相应降低，心率指标亦相应降低，为了保证运动效果和运动安全，靶心率区间还应该根据具体情况灵活变化，通过动作实时运动心率实时匹配，能够更好的保障运动安全。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明实施例一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的装置结构示意
图；
45.图2为本发明实施例一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的方法流程图。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.本发明的目的是提供一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的装置及方法，为用户匹配更精准的运动方案。
48.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
49.本发明所提供的的一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的装置，由医生客户端、患者客户端、服务器组成，客户端既是运动康复执行平台，也是数据采集工具，服务器既作为机器学习的数据库，也是数据处理的平台。通过对患者客户端采集患者运动过程中的实时心率，传至服务器并同步至医生客户端，系统能识别到当前患者的心率变化，通过调整视频音频节奏，来达到调整患者运动强度的目的，若患者运动过程中心率持续一段时间超过目标心率范围，则系统将自动终止运动，运动执行结束后本次训练过程中心率与动作频率等数据将传入服务器，进行分析，从而为患者匹配出更加精准的运动处方。
50.图1为本发明实施例一种根据运动中心率反馈自动调整运动处方的装置结构示意图，如图1所示，所述装置包括：心率检测设备1、动作运动库2、运动指导模块3以及中央处理器4；
51.其中，心率检测设备1，用于检测用户的静息心率和运动实时心率；
52.动作运动库2，用于存储各种示范动作模型和音频，并为用户提供动作指导；
53.运动指导模块3，用于调取所述动作运动库中的音频和动作，并呈现给用户；
54.中央处理器4，用于采集用户静息心率和运动实时心率，并根据所述静息心率计算有效运动靶心率区间，判断所述运动实时心率是否在有效运动靶心率区间内，若不在，则通过所述运动指导模块进行提醒；
55.所述中央处理器4还用于当用户的运动实时心率不在有效运动靶心率区间内时，调整所述运动指导模块中视频或音频的播放速率。
56.具体的，所述心率检测设备，可以为心率带或运动手表或运动手环。
57.根据所述静息心率计算有效运动靶心率区间具体采用以下公式：
58.运动靶心率区间范围＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*强度+静息心率。
59.理想状态下的最大心率＝220-年龄；强度为40％～90％hrr，且当强度为40％～60％hrr时，属于中等强度，根据确定的运动时长，用户根据运动动作库的指导开展有氧运动，心率检测带实时检测用户在有氧运动过程中的即时运动心率，并将检测结果传输至中央处理器，所述有效运动靶心率区间还可通过医生手动设定。
60.具体的，中央处理器还用于当用户的运动实时心率不在有效运动靶心率区间内时，调整所述运动指导模块中视频或音频的播放速率具体包括以下步骤：
61.若运动实时心率高于有效运动靶心率区间超过预设时间，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，中央处理器通过所述运动指导模块将指导视频音频进行第一次速度降阶，若进行速度调整后，仍然监测到超过预设时间心率高于有效运动靶心率区间，则进行第二次速度降阶；
62.若通过连续两次运动强度调整心率仍高于有效运动靶心率区间，自动停止动作，将此时的心率传递至中央处理器，以及医生端，由中央处理器从所述动作运动库中匹配新的动作，或由医生手动调整运动处方；
63.若运动实时心率低于有效运动靶心率区间超过预设时间，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，中央处理器通过所述运动指导模块将指导视频进行第一次速度升阶，若进行速度调整后，仍然监测到超过预设时间心率低于有效运动靶心率区间，进行第二次速度升阶；
64.若连续两次速度调整运动心率仍低于有效运动靶心率区间，则系统自动跳过此动作，将此时的心率传递至中央处理器，以及医生端，由中央处理器从所述动作运动库中匹配新的动作，或由医生手动调整运动处方。
65.所述中央处理器还用于根据训练完成后的运动信息剔除本次运动过程中出现两次运动强度还未达到有效运动靶心率区间的动作，进而匹配出新的同类型动作进行升降阶替换，匹配出新的运动处方。
66.下面以一个具体的实例对本发明的该方案进行详细介绍：
67.首先，利用三分钟台阶实验，通过心率检测带对用户的静息心率进行检测，进而根据测得的静息心率决定运动靶心率区间；
68.运动靶心率区间的计算方式：运动靶心率区间＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*强度+静息心率，其中，理想状态下的最大心率＝220-年龄。比如，用户30岁，通过三分钟台阶实验测出静息心率60。当在高等强度下心率到达60～90％hrr时，此时的运动时长：1分钟＝2倍实际运动时长，那么剩余有氧运动量的计算方式如下：运动靶心率区间＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*高等强度(60％-90％)+静息心率＝(190-60)*(60％-90％)+60＝138-177次/分钟，即该周期内该用户目标心率区间在138-177次/min。
69.当在中等强度下心率达到40～60％hrr时，此时的运动时长：1分钟＝实际运动时间，那么剩余有氧运动量的计算方式如下：运动靶心率区间＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*中等强度(40％-60％)+静息心率＝(190-60)*(40％-60％)+60＝112-138次/分钟，即该周期内用户目标心率区间在112-138次/分钟。再如，对于中老年或慢性病人群来说，安全靶心率大致控制在(170－年龄)～(180－年龄)。例如患者为70岁的老人，他的有氧心率一般控制在(170－70)～(180－70)＝100～110次/每分钟。对刚刚开始采用运动干预的患者，则增加0.9的安全系数更为安全，如同为70岁的患者，他的安全靶心率开始宜先控制在(170－70)
×
0.9～(180－70)
×
0.9＝90～99次/每分钟。
70.基于上述目标心率区间的确定，本发明提供了下列可为用户自动匹配动作心率的装置(即运动指导模块)，其包括中央处理器，均与该中央处理器连接的心率检测设备、运动动作库、运动检测模块、运动指导模块以及台阶。
71.心率监测设备，包括心率带、运动手表、运动手环、佩戴在用户身上，用于检测其静息心率和运动心率；
72.运动动作库，用于存储各种示范运动模型并为用户提供动作指导，包括运动前热身、运动中动作推荐、运动后拉伸动作；
73.台阶，用于帮助用户进行三分钟台阶实验，并由心率检测带获得静息心率数据，用作确定用户心肺耐力情况的评估标准；
74.中央处理器，用于采集用户静息心率、运动心率数据，根据用户静息心率设定运动过程中安全有效的运动靶心率区间范围，然后判断用户的运动心率是否有效，如果运动心率未在有效运动靶心率区间范围内，则通过动作心率匹配装置对用户进行提醒；
75.中央处理器仅对运动部分中的训练过程中，训练单元动作进行运动速度调整，拉伸、整理、热身、功能动作部分不进行调整。
76.在运动开始后，中央处理器对运动过程中心率进行监测，若监测到心率持续10s时间低于目标心率区间，则将信息传送至中央处理器。
77.运动指导模块也就是我们的中央处理器实时检测运动心率，进行动作心率匹配的装置，中央处理器将指导动作视频以及音频节拍分为五个播放速度等级，即i级、i-级、
ⅱ‑
级、i+级、ⅱ+级，具体的可以为0.6x、0.8x、1.0x、1.2x、1.4x。
78.我们将初始播放速率设定为i级，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，若当前心率与目标心率匹配则按此继续进行。
79.若运动实时心率高于目标心率区间超过预设时间，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，中央处理器通过将指导视频音频调整为i-级速度进行，若进行速度调整后，仍然监测到超过预设时间心率低于目标心率区间，则调整为
ⅱ‑
级速度进行，通过连续两次运动强度调整心率仍然超过靶心率区间两分钟，为保障患者运动安全，自动停止动作，同时数据也会传递至中央处理器，以及医生端，系统自动为其匹配新的动作，也可医生手动调整运动处方。
80.若运动实时心率低于目标心率区间超过预设时间，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，中央处理器通过将指导视频音频调整为i+级速度进行，若还未达到，将指导视频音频调整为ⅱ+级，连续两次速度调整运动心率仍不在目标心率区间内，则系统自动跳过此动作，为其匹配新的动作，同时也将发送至医生端，医生也可为其手动调整运动处方。
81.单一动作成组完成之后，下一动作同样也是从ⅰ级速度进行开始。
82.训练结束之后，系统将本次运动信息自动上传至中央处理器中，中央处理器将剔除本次运动过程中出现两次运动强度还未达到运动强度心率区间的动作，进而匹配出新的同类型动作进行升降阶替换，进而匹配出新的运动处方。
83.如图2所示，所述方法包括：
84.步骤s1：获取用户的静息心率和运动实时心率。
85.具体的，是通过心率带或运动手表或运动手环获取用户的静息心率和运动实时心率。
86.步骤s2：构建动作运动库；所述动作运动库用于存储各种示范动作模型和音频，并为用户提供动作指导。
87.步骤s3：调取所述动作运动库中的音频和动作，并呈现给用户。
88.步骤s4：根据所述静息心率计算有效运动靶心率区间。
89.具体计算公式如下：
90.运动靶心率区间范围＝(理想状态下的最大心率-静息心率)*强度+静息心率。
91.步骤s5：判断所述运动实时心率是否在有效运动靶心率区间内，若不在，则进行提醒，并调整视频或音频的播放速率。
92.具体的，包括以下步骤：
93.若运动实时心率高于有效运动靶心率区间超过预设时间，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，中央处理器通过所述运动指导模块将指导视频音频调整为i-级速度进行，若进行速度调整后，仍然监测到超过预设时间心率高于有效运动靶心率区间，则将指导视频音频调整为ⅱ+级速度进行；
94.若通过连续两次运动强度调整心率仍高于有效运动靶心率区间，自动停止动作，将此时的心率传递至中央处理器，以及医生端，由中央处理器从所述动作运动库中匹配新的动作，或由医生手动调整运动处方；
95.若运动实时心率低于有效运动靶心率区间超过预设时间，心率监测设备将收集到的心率数据实时传到中央处理器，中央处理器通过所述运动指导模块将指导视频音频调整为i+级速度进行，若进行速度调整后，仍然监测到超过预设时间心率低于有效运动靶心率区间，将指导视频音频调整为ⅱ+级；
96.若连续两次速度调整运动心率仍低于有效运动靶心率区间，则系统自动跳过此动作，将此时的心率传递至中央处理器，以及医生端，由中央处理器从所述动作运动库中匹配新的动作，或由医生手动调整运动处方。
97.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
98.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。