專利名稱：一種智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運動健身器械或醫(yī)療器械，尤其涉及一種智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
目前市面上有很多進(jìn)行運動健身或進(jìn)行醫(yī)療保健的運動器械，如電動跑步機、健身車等，這些器械通過人在其上的運動而達(dá)到健身或醫(yī)療保健的效果，增強了人們的身體素質(zhì)。這些運動器械上一般設(shè)置有電子控制表，有些電子控制表具有數(shù)據(jù)輸入功能，使用者使用前在表頭上輸入個人年齡、性別、體重等基本資料，運動者能量消耗(卡路里)都是利用固定計算公式推算顯示出來的，然后根據(jù)顯示出的能量消耗進(jìn)行相應(yīng)的運動?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點在于不管電動跑步機上有人無人，體重輕重，心率快慢，只要跑步機運行，根據(jù)輸入的資料計算顯示出來的能量消耗都是一樣的，無法實現(xiàn)智能鍛煉。而且由于體重參數(shù)由使用者直接輸入，因此可能輸入的體重并非使用者當(dāng)前的體重，沒有考慮體脂、心率等參數(shù)，這完全不符合人體能量消耗的規(guī)定，在某種意義上說是錯誤的，根據(jù)這種固定公式計算出來的能量消耗值進(jìn)行鍛煉，達(dá)不到科學(xué)鍛煉的效果。
在心率檢測上，目前這些運動器械(如跑步機)最多只是在電子控制表上顯示心率值這一功能，而沒有能夠根據(jù)運動者心率狀況給出正確的跑步速度，特別是在檢測手法上通常采用手握電極片或胸部配戴心率帶等方法，這樣給運動者帶來很多不便。首先手握心率電極片只有雙手放在上面不動才能檢測出來，如果運動者在運動時手去握緊電極片，這樣將嚴(yán)重影響跑步姿勢甚至能夠帶來安全隱患；其次心率帶配戴必須與胸部皮膚接觸，在夏天配戴還可以，可是在寒冷冬天配戴就相當(dāng)麻煩了；再次目前心率在跑步機上只是作為運動者運動時對心率的參考顯示，并無實在意義。
現(xiàn)有的這些運動器械無法自動根據(jù)使用者的生理和體質(zhì)狀況給出科學(xué)的運動方案，無法實現(xiàn)真正意義上的智能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是本發(fā)明克服現(xiàn)有運動或醫(yī)療器械的不足，提供一種智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，運動或醫(yī)療器械根據(jù)人體狀況方便地實現(xiàn)智能運動，不但確保運動者的人身安全，而且使鍛煉更具科學(xué)性。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為這種智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，包括以下步驟運動或醫(yī)療器械收集使用者輸入的生理狀態(tài)參數(shù)，并自動采集使用者的體質(zhì)參數(shù)；根據(jù)所采集到的生理狀態(tài)參數(shù)和體質(zhì)參數(shù)，運動或醫(yī)療器械實時調(diào)節(jié)自身的運行，使其適應(yīng)使用者的身體狀況。
所述的體質(zhì)參數(shù)包括使用者的體重、體脂、心率，所述的生理狀態(tài)參數(shù)包括使用者的年齡、性別。
所述的運動或醫(yī)療器械如跑步機或健身車，跑步機或健身車實時對自身的運行速度或運行阻力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
所述的體重在跑步機的電子控制表上直接輸入，或者在跑步機上連接電子體重秤，所述的體重秤檢測到人體體重后，通過有線或無線的方式直接將體重信號傳送到跑步機控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。
在所述跑步機底座的四角上分別裝設(shè)壓力傳感器，在四個壓力傳感器的感應(yīng)觸面上方裝設(shè)跑步板支架，在支架上固定跑步板，跑步板上方架設(shè)跑步帶，使人踏上跑步帶時，自動通過所述的壓力傳感器檢測人體體重，并將所檢測的體重信號傳送到跑步機控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。
所述的跑步機檢測到人體體重信號后，進(jìn)行判斷，在預(yù)先設(shè)定的體重范圍內(nèi)允許跑步機運行，當(dāng)體重超出所述的范圍，太輕或太重時，不允許跑步機運行，當(dāng)所述的壓力傳感器檢測到人離開跑步機時，控制跑步機停止運行，并自動切斷跑步機電源。
在跑步機的扶手上安裝一副體脂檢測電極片對體脂進(jìn)行檢測，當(dāng)人雙手握住電極片時，電極片對人的體脂電性阻值進(jìn)行測量，將測量結(jié)果傳送給跑步機控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。
在所述的電子體重秤上安裝一副體脂檢測電極片，當(dāng)人光腳踏上秤體時，秤體上的電極片對人的體脂電性阻值進(jìn)行測量，將測量結(jié)果傳送給跑步機控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。
采用護(hù)腕式無線心率測量儀對人體心率進(jìn)行實時采集，并將采集到的心率信號通過無線方式傳送到跑步機控制系統(tǒng)中進(jìn)行處理。
跑步機控制系統(tǒng)自動將使用者的體重、體脂資料進(jìn)行保存，并自動生成體重、體脂曲線圖，顯示出使用者不同時期的體重、體脂對比情況。
本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提供了一種智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，克服了現(xiàn)有運動或醫(yī)療器械無法實現(xiàn)智能運動的不足，本發(fā)明運動或醫(yī)療器械可根據(jù)人體狀況自動調(diào)節(jié)運動速度或運動阻力等，不但確保了運動者的人身安全，避免了出現(xiàn)運動過量帶來的危險，也不會因為運動量不足而起不到健身或保健效果，使鍛煉更具科學(xué)性，可以起到良好的健身或醫(yī)療保健作用。鍛煉的效果可以通過體重或體脂等反應(yīng)出來，可以很方便地了解自己的身體狀況，也可以方便地看到鍛煉的成效。
本發(fā)明對于體重、體脂的檢測直接在運動或醫(yī)療器械上實現(xiàn)，為使用者帶來了方便。對于心率的檢測，則不需要在運動時手握電極片，也不必在寒冷的冬天佩戴心率帶在身上，而是直接佩戴在手腕上，通過無線方式傳輸，這樣使用起來相當(dāng)方便。
本發(fā)明跑步機控制系統(tǒng)對檢測到的體重信號進(jìn)行判斷，使跑步機具有在一定體重范圍內(nèi)才能運行的功能。這樣對一些兒童的安全有了保障，同時對超負(fù)荷運行的跑步機也起到了保護(hù)作用，當(dāng)檢測到人離開跑步機時，控制跑步機停止運行，并自動切斷跑步機電源，這樣提高了跑步機的安全性，防止產(chǎn)生意外。
本發(fā)明的智能控制方案考慮到了不同年齡、不同性別等人群的具體狀態(tài)，給出的運動方案具有科學(xué)性，對于健身或醫(yī)療有很好的指導(dǎo)作用。


圖1為本發(fā)明通過體重秤進(jìn)行體重檢測的原理示意圖；圖2為本發(fā)明跑步機底框組合結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明青年人智能運動實現(xiàn)流程示例圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明提供一種智能運動或醫(yī)療器械(如電動跑步機、健身車等，本實施例以電動跑步機為例)，電動跑步機收集使用者輸入的生理狀態(tài)參數(shù)(如年齡、性別)，并自動采集使用者的體質(zhì)參數(shù)(如體重、體脂、心率)；根據(jù)所采集到的生理狀態(tài)參數(shù)和體質(zhì)參數(shù)，跑步機實時調(diào)節(jié)自身的運行(如調(diào)節(jié)運行速度或運行阻力等參數(shù))，自動給出科學(xué)的鍛煉方案，以確保運動者的人身安全及鍛煉的科學(xué)性。
1、體重檢測方案
A、體重可以由使用者根據(jù)已知的自己的體重，在跑步機的電子控制表上直接輸入，輸入后，由跑步機控制系統(tǒng)進(jìn)行處理；B、也可以如圖1所示，在跑步機10的側(cè)面裝上一臺高精度電子傳感人體體重秤16，人體的體重由體重秤16內(nèi)的壓力傳感器把人體的重量信號通過無線或有線方式(如圖中導(dǎo)線15采用有線方式)輸送到跑步機電子控制表12內(nèi)的控制系統(tǒng)中，由跑步機控制系統(tǒng)對體重信號進(jìn)行采集、運算、存貯、輸出。同時控制系統(tǒng)把體重與年齡、性別及體脂、心率狀況進(jìn)行綜合運算給出一個科學(xué)的運動方案，讓運動者能夠安全放心地運動。
C、也可以直接在跑步機底座的四角上分別裝設(shè)壓力傳感器，在四個壓力傳感器的感應(yīng)觸面上方裝設(shè)跑步板支架，跑步板支架上方固定跑步板，跑步板上安裝跑步帶，使人踏上跑步帶時，自動通過所述的壓力傳感器檢測人體體重，并將所檢測的體重信號傳送到跑步機控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。
如圖1和圖2所示，跑步機10主要由主架14、底框13、電子控制表12、扶手11等部分組成，底框13包括跑步機底座131、跑步板支架132、跑步板133、跑步帶134等，在跑步機底座131四個角上裝上四個壓力傳感器20，在四個壓力傳感器20的感應(yīng)觸面上方裝有一個固定的 型跑步板支架132，跑步板支架132上方固定跑步板133，跑步板133上面架設(shè)跑步帶134，人體的重量及跑步板133都是由四個壓力傳感器20支撐著，只要跑步板133上有重量就會通過四個傳感器20把信號傳入跑步機電子控制表12控制系統(tǒng)處理。當(dāng)人踏上跑步帶134時，人體的重量通過四個固定的壓力傳感器20把重量信號傳輸?shù)脚懿綑C控制系統(tǒng)中，由控制系統(tǒng)對信號進(jìn)行采集、運算、存貯、輸出，同時控制系統(tǒng)把體重與年齡、性別及心率狀況進(jìn)行綜合運算給出科學(xué)的運動方案。
本發(fā)明跑步機控制系統(tǒng)對檢測到的體重信號進(jìn)行判斷，使跑步機具有在一定體重范圍內(nèi)才能運行的功能。在跑步機控制系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定一個體重范圍，在預(yù)先設(shè)定的體重范圍內(nèi)允許跑步機運行，當(dāng)體重超出所述的范圍，太輕或太重時，不允許跑步機運行，這樣對一些兒童的安全有了保障，使體重過輕的小孩不能使用，同時對超負(fù)荷運行的跑步機也起到了保護(hù)作用，防止重量過大對跑步機造成損害，并保證了運動者的人身安全。當(dāng)所述的壓力傳感器檢測到人離開跑步機時，控制跑步機停止運行，并自動切斷跑步機電源，這樣提高了跑步機的安全性，防止產(chǎn)生意外。
2、體脂檢測方案不同人體的生物電阻抗是不同的，人體骨骼及體脂是不導(dǎo)電的，只有肌肉導(dǎo)電，體脂檢測的原理就是根據(jù)人體的這種生物阻抗機理，對人體導(dǎo)電阻抗進(jìn)行測量，然后將該阻抗值經(jīng)過運算式進(jìn)行運算，得出人體的體脂含量。
本發(fā)明即利用人體手握跑步機扶手上的電極片或者腳踏體重秤上的電極片兩種方式對人體導(dǎo)電阻抗進(jìn)行測量來檢測人體的體脂含量，這樣實現(xiàn)自動檢測，檢測后的結(jié)果傳送到跑步機表頭控制系統(tǒng)中進(jìn)行采集、運算、存貯、輸出，使運動者可以很方便的調(diào)出不同時期運動的體脂值，并自動形成曲線圖進(jìn)行對比，了解鍛煉的成效。
A 方案是在跑步機的扶手上安裝一副體脂檢測電極片，跑步機兩個扶手上的兩個電極片之間通過阻抗檢測電路連接，對電極片之間的電阻值進(jìn)行檢測。檢測時只要人雙手握住電極片，這樣通過人的雙手形成電流回路，電極片即對人的體脂電性阻值進(jìn)行測量，把測量的結(jié)果傳送到表頭的控制系統(tǒng)中進(jìn)行換算，得出人體的體脂含量。
B 方案是在跑步機配套的電子體重秤上安裝一副體脂檢測電極片，兩個電極片之間通過阻抗檢測電路連接，對電極片之間的電阻值進(jìn)行檢測。檢測時人光腳踏上秤體，這樣通過人的雙腳形成電流回路，秤體上的電極片即對人的體脂電性阻值進(jìn)行測量，把測量的結(jié)果傳送到表頭的控制系統(tǒng)中進(jìn)行換算，得出人體的體脂含量。
3、心率測控方案現(xiàn)有技術(shù)只是在跑步機電子控制表上顯示心率值，沒有能夠根據(jù)運動者心率狀況給出正確的跑步速度，在檢測時通常采用手握電極片或胸部配戴心率帶等方法，這樣運動起來很不方便。
本發(fā)明采用護(hù)腕式無線紅外心率測量儀對人體的心率進(jìn)行測量，心率測量儀為表帶形狀，佩戴在手腕上，心率測量儀通過紅外線對手腕上的血液壓力及血液流動性的變化進(jìn)行檢測，從而反映人體的心率狀況，心率測量儀將人體的心率信號實時采集并通過無線方式傳輸?shù)奖眍^中的控制系統(tǒng)進(jìn)行運算、顯示，同時根據(jù)人的性別、年齡對運動心率的要求實時調(diào)整運動方案(如運動速度等)。這樣既實現(xiàn)了智能運動，使用起來也相當(dāng)方便，不需要在運動時手握電極片，也不必在寒冷的冬天佩戴心率帶在身上。
4、智能控制方案本發(fā)明中，跑步機控制系統(tǒng)結(jié)合人的年齡、性別，根據(jù)實時檢測到的心率給出科學(xué)的運動方案，體重和體脂檢測的結(jié)果用于使用者了解自己的身體狀況和鍛煉成效。
合理運動負(fù)荷心率計算方法如下合理運動負(fù)荷心率的上限＝最大運動心率×85％合理運動負(fù)荷心率的下限＝最大運動心率×65％最大運動心率＝220-歲數(shù)如表1所示為本發(fā)明心率對照表，表中根據(jù)上述計算公式，針對不同年齡段的人給出三種不同的心率較強、中等、一般，同樣的心率對于不同年齡的人強弱并不相同，如對20歲左右的人，165次/分時為較強的心率，145次/分時為中等心率，125次/分時為一般心率；而對于80歲左右的人而言，115次/分時為較強的心率，103次/分時為中等心率，90次/分時為一般心率。
表1 心率對照表(心率單位次/分)

如表2所示為本發(fā)明心率測控表，對不同年齡段的人，當(dāng)具有不同的心率時，跑步機控制系統(tǒng)采用不同的運動方案，不同年齡段的人對跑步機的快速、中速、慢速的概念是不同的，如對青年人12Km/h為快速，對中年人9Km/h為快速，而對老年人或少年人7Km/h為快速。如表2所示，例如，對于青年人，當(dāng)心率為70-138次/分時，調(diào)整跑步機運動狀態(tài)為快速12km/h；對于中年人，當(dāng)心率為126-135次/分時，調(diào)整跑步機運動狀態(tài)為中速7km/h；對于老年人或少年人，當(dāng)心率為131-140次/分時，調(diào)整跑步機運動狀態(tài)為慢速1km/h。
表2 心率測控表


如圖3所示，以對青年人的智能控制為例進(jìn)行說明，青年人跑步流程如下1、首先進(jìn)行熱身，以5Km/h的速度行走；2、跑步機在一定的延時后，自動進(jìn)行心率檢測，看運動者的心率屬于哪一種范圍，即70-138次/分、139-148次/分、149-158次/分、159-168次/分；3、根據(jù)運動者的心率范圍，對照表2，自動調(diào)整跑步機的運動速度，當(dāng)心率在70-138次/分范圍時，調(diào)速跑步機的速度為12Km/h，進(jìn)行高速跑；當(dāng)心率在139-148次/分范圍時，調(diào)速跑步機的速度為9Km/h，進(jìn)行中速跑；當(dāng)心率在149-158次/分范圍時，調(diào)速跑步機的速度為7Km/h，進(jìn)行慢速跑；當(dāng)心率在159-168次/分范圍時，調(diào)速跑步機的速度為5Km/h，進(jìn)行行走。在進(jìn)行中速和慢速跑時，可以同時調(diào)節(jié)跑步板的升降，即改變跑步板的斜度，從而改變運動負(fù)荷。
4、跑步機在一定的延時后，再次進(jìn)行心率檢測，再根據(jù)檢測的情況進(jìn)行調(diào)整，如此反復(fù)，直到運動結(jié)束為止。
這樣，本發(fā)明可根據(jù)使用者的心率、年齡等狀況自動給出科學(xué)的運動方案，從而實現(xiàn)了運動的智能。如果為女孩，則相應(yīng)的運動方案需要在上述方案基礎(chǔ)上適當(dāng)作一些調(diào)整，適應(yīng)不同性別和不同年齡人群的身體狀況。
本發(fā)明跑步機具有個人資料存貯功能，當(dāng)運動者輸入和檢測完資料后，計算機根據(jù)輸入先后進(jìn)行編號，自動將運動者的資料存入存貯器中，每次鍛煉時只要運動者輸入個人序號，就可以調(diào)出上次鍛煉的結(jié)果并列出體重、體脂曲線圖，從中可以清楚地了解到運動者在不同的時期鍛煉的成效。也可以將使用者的體重與標(biāo)準(zhǔn)體重進(jìn)行對比，讓使用者了解自己的身體狀況。
標(biāo)準(zhǔn)體重可按如下計算公式男子標(biāo)準(zhǔn)體重(千克)＝50+[身高(厘米)-150]×0.75+(年齡-21)÷5女子標(biāo)準(zhǔn)體重(千克)＝50+[身高(厘米)-150]×0.32+(年齡-21)÷5上述實施例以跑步機為例進(jìn)行說明，本發(fā)明的方法并不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和精神，可以有多種方法實現(xiàn)本發(fā)明的目的，這些技術(shù)方案同樣屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟運動或醫(yī)療器械收集使用者輸入的生理狀態(tài)參數(shù)，并自動采集使用者的體質(zhì)參數(shù)；根據(jù)實時采集到的生理狀態(tài)參數(shù)和體質(zhì)參數(shù)，運動或醫(yī)療器械實時調(diào)節(jié)自身的運行，使其適應(yīng)使用者的身體狀況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，其特征在于所述的體質(zhì)參數(shù)包括使用者的體重、體脂、心率，所述的生理狀態(tài)參數(shù)包括使用者的年齡、性別。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，其特征在于所述的運動或醫(yī)療器械為跑步機或健身車，跑步機或健身車實時對自身的運行速度或運行阻力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，其特征在于所述的體重在跑步機的電子控制表上直接輸入，或者在跑步機上連接電子體重秤，所述的體重秤檢測到人體體重后，通過有線或無線的方式直接將體重信號傳送到跑步機控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，其特征在于在所述跑步機底座的四角上分別裝設(shè)壓力傳感器，在四個壓力傳感器的感應(yīng)觸面上方裝設(shè)跑步板支架，在支架上固定跑步板，跑步板上方架設(shè)跑步帶，使人踏上跑步帶時，自動通過所述的壓力傳感器檢測人體體重，并將所檢測的體重信號傳送到跑步機控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，其特征在于所述的跑步機檢測到人體體重信號后，進(jìn)行判斷，在預(yù)先設(shè)定的體重范圍內(nèi)允許跑步機運行，當(dāng)體重超出所述的范圍，太輕或太重時，不允許跑步機運行，當(dāng)所述的壓力傳感器檢測到人離開跑步機時，控制跑步機停止運行，并自動切斷跑步機電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，其特征在于在跑步機的扶手上安裝一副體脂檢測電極片對體脂進(jìn)行檢測，當(dāng)人雙手握住電極片時，電極片對人的體脂電性阻值進(jìn)行測量，將測量結(jié)果傳送給跑步機控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，其特征在于在所述的電子體重秤上安裝一副體脂檢測電極片，當(dāng)人光腳踏上秤體時，秤體上的電極片對人的體脂電性阻值進(jìn)行測量，將測量結(jié)果傳送給跑步機控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，其特征在于采用護(hù)腕式無線心率測量儀對人體心率進(jìn)行實時采集，并將采集到的心率信號通過無線方式傳送到跑步機控制系統(tǒng)中進(jìn)行處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，其特征在于跑步機控制系統(tǒng)自動將使用者的體重、體脂資料進(jìn)行保存，并自動生成體重、體脂曲線圖，顯示出使用者不同時期的體重、體脂對比情況。
全文摘要
一種智能運動或醫(yī)療器械的實現(xiàn)方法，運動或醫(yī)療器械收集使用者輸入的生理狀態(tài)參數(shù)，并自動采集使用者的體質(zhì)參數(shù)；根據(jù)所采集到的生理狀態(tài)參數(shù)和體質(zhì)參數(shù)，運動或醫(yī)療器械實時調(diào)節(jié)自身的運行，使其適應(yīng)使用者的身體狀況。所述的體質(zhì)參數(shù)包括使用者的體重、體脂、心率，所述的生理狀態(tài)參數(shù)包括使用者的年齡、性別。所述的運動或醫(yī)療器械為跑步機、跑步車等，實時對自身的運行速度或運行阻力進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明根據(jù)人體狀況方便地實現(xiàn)智能運動，不但確保運動者的人身安全，而且使鍛煉更具科學(xué)性。
文檔編號A61B5/00GK1555758SQ20031011766
公開日2004年12月22日 申請日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者張家祥, 張文翔 申請人:深圳市好家庭實業(yè)有限公司