一种基于肌肉质量测定的智能化力量训练器械及训练方法_2

文档序号:9337233阅读:来源:国知局
[0044] 2、本发明通过测定人体肌肉质量,对肌肉衰老情况进行评估,可有效预防和治疗 肌肉衰老情况,并提高人体的平衡性,对于提升老年人生活质量,术后肌肉康复都积极的效 果。
[0045] 3、本发明通过测定人体肌肉质量,建立大样本人群的人体肌肉质量模型,可进行 相关领域的科学研究,研究人体肌肉质量与年龄、性别、种群的关系以及与各种慢病的关联 关系。
[0046] 4、本发明提出的基于肌肉质量测定的智能化力量训练器械和方法,可替代传统的 力量训练设备和训练方法,实现精细化、科学化的力量训练,可在各类健身房、健康管理机 构、社区卫生服务站中使用。
【附图说明】
[0047] 图1为本发明基于肌肉质量测定的智能化力量训练器械结构示意图;
[0048] 图2a为关节向心运动体位不意图;
[0049] 图2b为肘关节向心运动体位示意图;
[0050] 图2c为膝关节向心运动体位示意图;
【具体实施方式】
[0051] 参见图1,本实施例中基于肌肉质量测定的智能化力量训练器械的结构设置包括 如下各单元:
[0052] 控制单元,以底座9为支撑,利用直立在底座9 一端的立柱设置可在水平面内转动 的悬臂,在所述悬臂的远端设置呈直立的转向支撑轴7,在所述转向支撑轴7的顶部设置带 有显示屏5以及数据采集和传输部件10的主电脑控制器13 ;
[0053] 肌肉力量测试与训练单元,在底座9上设置用于支撑人体、并可通过姿态控制杆8 调整人体姿态的可调节人体支撑台6,多关节适配器12作为主电脑控制器13的外设设置在 主电脑控制器13的一侧,所述多关节适配器12可接入包含肘关节、膝关节和髋关节的各等 速训练关节附件;所述多关节适配器:
[0054] 其利用髋关节等速适配器控制髋关节等速向心运动,并测试髋关节等速向心运动 时的最大力量,获得躯干向心运动最大力量MS5 ;
[0055] 其利用左上肢肘关节等速适配器控制左上肢等速向心运动,并测试左上肢等速向 心运动时的最大力量,获得左上肢向心运动最大力量MSI ;
[0056] 其利用右上肢肘关节等速适配器控制右上肢等速向心运动,并测试右上肢等速向 心运动时的最大力量,获得右上肢向心运动最大力量MS2 ;
[0057] 其利用左下肢膝关节等速适配器控制左下肢等速向心运动,并测试左下肢等速向 心运动时的最大力量,获得左下肢向心运动最大力量MS3 ;
[0058] 其利用右下肢膝关节等速适配器控制右下肢等速向心运动,并测试右下肢等速向 心运动时的最大力量,获得右下肢向心运动最大力量MS4 ;
[0059] 肌肉量测定单元,包括体重传感器11和生物电阻抗测定传感器;
[0060] 所述体重传感器11固定设置在圆盘状基座上,用于测量使用者的体重;
[0061] 所述生物电阻抗测定传感器是由激发电极和检测电极构成各对电极,使用者的手 和脚分别与对电极相接触,用于获取使用者身体各个部位的阻抗值,并通过计算获取使用 者身体各部位的肌肉量丽,包括左上肢肌肉量丽1、右上肢肌肉量丽2、左下肢肌肉量丽3、 右下肢肌肉量MM4,以及躯干肌肉量丽5。
[0062] 多关节适配器12是可与肘关节、膝关节和髋关节的各等速训练关节附件进行紧 密切合,并与等速电机进行连接,将等速训练时的阻力传导至各关节附件,本发明基于现有 多关节等速力量训练器的关节适配技术,记载在1985公开的欧洲专利《EP19850308435》, 1992年公开的美国专利《US19920960296》。
[0063] 本实施例中,主电脑控制器13包括有信息输入模块、显示模块、通信模块、数据存 储模块,数据处理模块和电源模块;其中,通信模块包括有WIFI模块、网口、串口和USB 口; WIFI模块和网口用于局域网或互联网的数据通信,所述串口和USB 口通过数据采集和传输 部件(10)与所述肌肉力量测试与训练单元进行数据通信。
[0064] 本实施例中利用基于肌肉质量测定的智能化力量训练器械进行肌肉力量训练的 方法是按如下步骤进行:
[0065] 步骤1 :建立人群肌肉质量样本库,在所述人群肌肉质量样本库中按不同的性别 和年龄分别建立肌肉质量标准,包括人体各部位肌肉质量标准和人体全身肌肉质量标准; 将人体各部位肌肉质量和人体全身肌肉质量分别划分为10个肌肉等级,对应于不同的肌 肉等级分别给定肌肉力量训练方案;
[0066] 步骤2 :利用所述多关节适配器分别获得躯干向心运动最大力量MS5、左上肢向心 运动最大力量MSI、右上肢向心运动最大力量MS2、左下肢向心运动最大力量MS3和右下肢 向心运动最大力量MS4;利用所述生物电阻抗测定传感器分别获得人体各部位肌肉质量, 包括躯干肌肉量MM5、左上肢肌肉量MM1、右上肢肌肉量MM2、左下肢肌肉量MM3和右下肢肌 肉量MM4 ;
[0067] 则有:
[0068] 人体左上肢肌肉质量MQ1为:MQ1 = MS1/MM1 ;
[0069] 人体右上肢肌肉质量MQ2为:MQ2 = MS2/MM2 ;
[0070] 人体左下肢肌肉质量MQ3为:MQ3 = MS3/MM3 ;
[0071] 人体右下肢肌肉质量MQ4为:MQ4 = MS4/MM4 ;
[0072] 人体躯干的肌肉质量MQ5为:MQ5 = MS5/MM5 ;
[0073] 并有:人体全身肌肉质量MQ为:
[0074] MQ = kl X (MQ1+MQ2) +k2 X (MQ3+MQ4) +k3 XMQ5 (1)
[0075] 式(1)中,kl、k2 和 k3 为关联系数,并有:0〈kl,k2, k3〈l、且:kl+k2+k3 = 1 ;
[0076] 其中kl代表上肢肌肉质量占人体总体的肌肉质量的系数,k2代表下肢肌肉质量 占人体肌肉质量的系数,k3代表躯干肌肉质量占人体总体的肌肉质量的系数,其中K1、K2、 K3指标的确定是通过对全身各部位的核磁共振成像(MRI)确定人体各部位以及总体肌肉 衰老情况,然后通过一定样本人群的线性回归获得。
[0077] 步骤3 :将步骤2所获得的人体各部位肌肉质量和人体全身肌肉质量与步骤1中 所述人体各部位肌肉质量标准和人体全身肌肉质量标准进行比对,确定使用者的人体各部 位肌肉质量和全身肌肉质量的所处的肌肉等级,并获得对应的肌肉力量训练方案,使用者 按所述对应的肌肉力量训练方案进行训练;
[0078] 步骤4 :在使用者完成训练后,主电脑控制器根据本次训练的执行情况按式(2)给 出评定分值St,
[0079]
[0080]式⑵中:
[0081]
[0082] 其中:
[0083] Ta为使用者在执行训练时单次运动实际所耗时长;
[0084] 为设定的执行训练时单次运动有效时长;
[0085] T。为设定的执行训练时单次动作的完成时间;
[0086] Sm为单次最高分,S"= 100/Nt;
[0087] Nt为计分次数,N t = mXn;
[0088] m为训练组数,n为每组训练次数。
[0089] 具体实施中,如图1所示,本实施例中由激发电极和检测电极构成各对电极包括:
[0090] 成对设置的左手激发电极la和左手检测电极lb构成左侧上肢电极,安装在主电 脑控制器13的左侧;成对设置的右手激发电极2a和右手检测电极2b构成右侧上肢电极, 安装在主电脑控制器13的右侧;成对设置的右脚激发电极3a和右脚检测电极3b构成右侧 下肢电极,与体重传感器11共同设置;成对设置的左脚激发电极4a和左脚检测电极4b构 成右侧下肢电极,与体重传感器11共同设置。
[0091] 主电脑控制器13可以利用转向支撑轴7实现360度转动。
[0092] 测试时,使用者手握对应位置上的上肢电极,双脚立于脚部对应的下肢电极,脚部 与对电极的接触是以大脚指和脚跟部位共同接
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