乳酸量测装置及运动训练调整的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种运动训练调整的方法，特别涉及一种藉由经皮微针感测器量测人体中乳酸浓度以用于运动训练调整的方法。
【背景技术】
[0002]运动中主要使用醣类做为能量来源，醣类产生能量分为有氧及无氧两种方式，醣类在无氧状况下分解，除了会产生能量外，也会产生乳酸。在运动强度较低时，主要使用有氧的方式产生能量，无氧参与较少，因此乳酸产生的速度不高，人体可以很容易代谢掉，所以乳酸不会累积在身体及血液中。随着运动强度的增加，无氧能量使用比率提高，乳酸产生的速度也随之增快，人体清除乳酸的速度会逐渐赶不上乳酸产生的速度，因此乳酸就会开始慢慢在身体中堆积，于此运动强度下，人体中的乳酸值被称为乳酸阈值(LactateThreshold)。于有氧代谢和无氧代谢之间的乳酸阈值的时点上，人体中的乳酸水平会保持平衡。假如运动员的乳酸阈值与相关的心跳率为已知，即可根据以上数据最适化对该运动员的训练。
[0003]乳酸是组织氧合(oxygenat1n)最重要的生物标记，因此对体育，卫生保健的应用极为重要。乳酸浓度提供无氧阈的信息，此信息对制订耐力运动培训计划是非常重要的。目前乳酸量测装置的商业利益驱动来自于运动，健身，奶制品和国防工业。
[0004]静止休息的正常血乳酸浓度在0.5-2mM的范围内，然而在剧烈运动时达到无氧阈或受伤引发失血性休克的情况下，细胞供氧量变得有限时，乳酸会迅速增加。测量乳酸有助于识别疲劳反应(对运动员，其他体育人士和士兵尤其重要)和设计个人化的训练流程给运动员。乳酸测量也对许多重症监护的情况下具有临床意义，例如，乳酸性酸中毒，尤其体现在休克状态。
[0005]有运动生理学者认为运动中及运动后血乳酸的变化，是骨骼肌等组织中乳酸生成速率，进入血液的速率和血液中乳酸消失速率之间平衡的表现。因此，运动强度、持续时间，各组织器官间的代谢机能，都和血乳酸的浓度有关，在运动中和运动后，可以连续检测血乳酸來了解运动时人体的影响及其规律。血乳酸的测试在运动训練上的运用，训練的内容是一个相当复杂的工作，为了要提供一个较完善的训練课程和训練计画，教練通常需要找出一个对运动员最适当的运动量以及刺激，乳酸在血中浓度，安静值约ImM，可作为判断运动强度的依据，血中乳酸浓度达4.0mM时，可作为判断无氧阈值。先前文献指出，做动态激烈的运动时，血液中乳酸浓度有高至30μΜ/^。另有文献指出，当肌肉内乳酸浓度达到20-25 μ M/g时，使人会完全疲劳而无法运动。
[0006]又有文献指出运动中乳酸产生的主要因素是:一、运动的负荷强度；二、參与运动的肌肉量；三、运动持续的时间。乳酸产生的浓度多寡，则与运动过程中有氧(aerobic)和无氧(anaerobic)系统能量代谢的百分比有关。不同的能量系统输出，对于人体运动时血乳酸值影响其浓度的变化。以磷酸系统为主要供给能量来源时血乳酸浓度较少，一般来说不超过4mM ;若以醣酵解系统为主要供应能量来源时，可以高达15mM ;以有氧能量系统为主要供应能量时在4mM。因此在不同强度的训练后，血乳酸的堆积情形有显著的差异性。乳酸堆积具有两种意义，一种是因为加速醣酵解的作用，产生大量的能量以供肌肉收缩使用?’另一是表示肌肉中酸化的程度提高，原先的有氧代谢系统功能不敷使用，全赖无氧醣酵解作用来提供能量。另外，有运动生理学者认为在稳定狀态下，血乳酸堆积的情形可以作为判断运动负荷的生物参数之一。
[0007]乳酸堆积的最常见的原因是缺氧(hypoxia)(低组织和血液氧合)。实验室外测定乳酸浓度的标准方法是离散的血液取样和透过乳酸试纸来测量。然而，这对动态变化或预测信息帮助不大，并可能导致缺少一个精确的浓度重建。离散采样实际上不方便于耐力活动的情况下进行。此外，无法直接对结果作解释。
[0008]直接植入血管的乳酸量测装置不是一个实用的选择，原因是会造成血栓和栓塞的风险，引发通过血液/乳酸量测装置之间的相互作用，并让通过局部的血流产生动力学变化。经皮组织液测量提供一个更安全的选项，可将任何不利影响局部化。而且组织中的乳酸测量，也对局部的氧气供应可以提供更多的相关信息，从而检测局部组织缺氧，而不是通过血液分析所获得身体的平均值。
[0009]使用乳酸量测装置量测乳酸值，是于运动员在不同运动强度时，采血做分析。医护人员采样血液的方法，多半采扎针并穿破角质层，来抽取血液以进行分析检测，然而此种破坏皮肤表层的取样方法，除了容易使运动员感觉疼痛，进而萌生排斥感外，皮肤表层的大量微生物，也容易在皮肤表层遭破坏的情况下，进入人体进而感染。为了降低感染的风险，需要高的卫生标准，因而使此方法变得繁复及昂贵。
[0010]另外，一般非侵入式量测乳酸的方法是逐渐风行使用在运动医学的康科尼测试(Conconi test)。于此方法，受测者在400公尺的运动跑道上，前200公尺以一预定速度跑步，200公尺之后受测者分段增加节奏，例如分别0.5km/h。在运动跑道每一 200公尺标记处，受测者于分别环行运动跑道之后，注意他当时的心跳率，并喊出数据给助手。受测者在运动跑道上跑步，直到他已经到达力量极限，意味着他无法再增加速度了。
[0011]对于测试的估计，将心跳率对着相关的跑速以二维(X-Y)作图。藉此发现结果:在有氧范围，给出较低的力量，心跳率几乎与跑速呈线性关系。此意味着心跳率随着受测者产生的力量等比例增加。此规律在转换至无氧代谢的阈值处被打破。在高出力的无氧范围，心跳率随着进一步增加的力量或跑速只稍微增加。心跳率相关于跑速的关系因而显示自低出力的有氧范围过渡至高出力的无氧范围的清楚、尖锐的骤变点，藉此决定乳酸阈值。对于乳酸阈值及相关跑速的心跳率特征可简单自X-Y图读取。
[0012]然而，康科尼测试比较繁复，且未有助手的情况下几乎无法执行。又，由于天候及受测者控制他的跑速的能力影响，康科尼测试量测的乳酸阈值比较不准确。
[0013]综上所述，需要一种低侵入性可用于连续经皮监测组织中的乳酸量测装置，提供给运动，健身，和国防工业之用，特别是运动员与运动爱好人士，使其保持肌肉不酸痛，并调整其运动强度，达到有效不伤害的健身目标。
【发明内容】
[0014]本发明的一目的，在于提供一种运动训练调整的方法，藉由具有微针的经皮感测器进行皮肤穿刺，低侵入性的穿刺能够有效减轻使用者的疼痛感，又同时达到取样组织液以量测人体中乳酸浓度值的目的。根据乳酸浓度值与一基准预设值的比较，帮助运动员或爱好运动人士调整运动强度及频率，进而达到最有效果的运动训练。
[0015]为了达成上述的目的，本发明提供一种运动训练调整的方法，藉由包含一连续经皮微针感测器的乳酸量测装置量测人体中乳酸浓度，此运动训练调整的方法包括以下步骤:使用连续经皮微针感测器量测使用者人体组织中的乳酸浓度值；比较乳酸浓度值与一基准预设值；及假如乳酸浓度值高于基准预设值则通知使用者降低运动强度，反之假如乳酸浓度值低于基准预设值则通知使用者增加运动强度，确保用户肌肉不酸痛，足以完成全程比赛。进一步根据GPS或计步器等估测已经完成的距离与尚待完成的距离，可以有效调整安全的乳酸浓度值以及其安全的浓度变化率，以提