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1、(10)申请公布号 CN 104305986 A (43)申请公布日 2015.01.28 CN 104305986 A (21)申请号 201410621248.X (22)申请日 2014.11.05 A61B 5/024(2006.01) A63B 71/00(2006.01) (71)申请人 合肥师范学院 地址 230601 安徽省合肥市经济开发区莲花 路 1688 号 申请人 中国科学院合肥物质科学研究院 (72)发明人 王强 马彪彪 周旭 宋旭 闻剑飞 徐玉兵 王翔 马祖长 杨先军 孙怡宁 汪辉 陆保云 李文 (74)专利代理机构 安徽合肥华信知识产权代理 有限公司 34112 代。
2、理人 余成俊 (54) 发明名称 一种基于划船器的心肺耐力测试方法 (57) 摘要 本发明公开了一种基于划船器测的心肺耐力 测试方法, 适用于全民健身运动中的运动心肺能 力测试。更具体的说, 利用由划船器本体、 测试分 析平台、 拉桨数据采集模块、 心率采集模块组成的 测试系统, 引导受试者在规定时间内, 完成相同拉 桨阻力和拉桨频率、 不同拉桨功率的两组平稳连 续拉桨动作, 实时监测受试者的心率反应, 建立阶 段运动心率与拉桨功率之间的线性模型, 计算该 受试者最大心率所对应的拉桨功率, 作为心肺耐 力的评价指标。 本发明运用声、 光和视频信号全程 实时引导, 无需达到运动极限, 适用人群更。
3、广更安 全, 测试结果可以客观反应心肺耐力强弱, 可为受 试者制定个性化、 差异化健身方案, 提高锻炼效果 提供科学指导。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104305986 A CN 104305986 A 1/2 页 2 1. 一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 在划船器上安装测试分析平 台, 在划船器中阻力源与拉桨把手之间的桨链上设置拉桨数据采集模块, 在受试者身体上 佩戴或者在拉桨把手上设置心率采集模块, 。
4、包括以下步骤 : (1) 、 在测试分析平台中输入受试者基本信息, 根据受试者基本信息, 依据映射关系分 别确定第一和第二阶段测试使用的拉桨阻力、 频率和功率 ; 其中, 第一和第二阶段所设定的 拉桨阻力和频率保持不变, 拉桨功率递增 ; (2) 、 测试分析平台采用声或者光或者视频信号引导受试者完成已设定参数的第一和 第二阶段拉桨动作, 心率采集模块、 拉桨数据采集模块记录受试者在运动过程中的实时心 率和拉桨功率, 并分别将采集的数据传送至测试分析平台, 由测试分析平台根据接收的数 据计算受试者的阶段运动心率和阶段平均功率 ; (3) 、 测试分析平台利用第一和第二阶段平均功率和阶段运动心率。
5、, 拟合运动心率与平 均功率间的线性评估模型; (4) 、 根据受试者的年龄, 测试分析平台计算其最大心率, 将所预测的最大运动心率代 入步骤 (3) 所拟合的线性评估模型, 计算出最大心率下的拉桨功率, 以此拉桨功率作为受试 者的心肺耐力评估指标。 2. 根据权利要求 1 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述步 骤 (1) 中映射关系的建立按如下过程进行 : 预先按年龄、 性别和体态分组进行大样本实验, 确定各组人群的最大拉桨力量、 最大拉桨频率和最大拉桨功率, 建立组别与最大拉桨力量、 最大拉桨频率和最大拉桨功率之间的映射关系。 3. 根据权利要求 2 所述的一种。
6、基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述最 大拉桨力量是指设定最大阻力情况下, 受试者按照测试分析平台引导, 尽全力拉桨 30 秒, 所检测到的最大单桨力量 ; 所述最大拉桨频率是指设定阻力 =0.5 倍最大阻力情况下, 受试 者按照测试分析平台引导, 尽全力拉桨 30 秒, 所检测到的最大拉桨频率 ; 所述最大拉桨功 率是指设定阻力=0.5倍最大阻力, 设定拉桨频率=0.8倍最大拉桨频率情况下, 受试者按照 测试分析平台引导, 连续拉桨 30 秒, 所检测到的最大拉桨频率。 4. 根据权利要求 1 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述测 试分析平台可以输。
7、入受试者基本信息, 可以实时接收和显示拉桨频率、 功率和运动心率, 可 以声、 或者光、 或者视频信号引导受试者拉桨动作, 并具有数据分析功能 ; 所述拉桨数据采 集模块实时采集拉桨频率、 力量、 速度信号, 并传输到测试分析平台 ; 所述心率采集模块可 佩戴在受试者身体上, 也可安装在拉桨把手上, 实时采集受试者运动心率, 并传输到测试分 析平台。 5. 根据权利要求 1 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述受 试者基本信息包括年龄、 性别、 身高和体重。 6. 根据权利要求 1 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述 阶段运动心率为受试者在。
8、设定参数下, 按照测试系统引导完成一定时间拉桨动作后, 最后 20-30 秒内的平均运动心率。 7. 根据权利要求 1 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述阶 段平均功率为受试者在设定参数下, 按照测试系统引导完成一定时间拉桨动作后, 全部单 桨拉桨功率的平均值。 权 利 要 求 书 CN 104305986 A 2 2/2 页 3 8. 根据权利要求 1 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述最 大运动心率 = 208 0.7* 年龄。 权 利 要 求 书 CN 104305986 A 3 1/6 页 4 一种基于划船器的心肺耐力测试方法 技。
9、术领域 0001 本发明涉及心肺耐力测试方法领域, 具体是一种基于划船器的心肺耐力测试方 法。 背景技术 0002 随着人们物质生活水平的不断提高, 健康越来越受到人们的重视。心肺耐力是健 康体适能各要素中最重要的一项, 也被称为 “全身耐力” , 是人体健康水平和体质强弱的重 要标志, 与呼吸系统和心血管系统功能密切相关, 是保障机体持久工作的基础能力。因此, 心肺耐力评估对于受试者了解自身体能, 指导健身训练具有重要意义。 0003 目前, 专业的心肺耐力测试系统由呼吸面罩、 平板跑台或功率自行车、 动态心电、 动态血压监测等装置组成。测试时, 受试者按一定的运动强度递进方案进行力竭运动,。
10、 呼 吸面罩连续检测呼吸气体 (O2, CO2) 的含量及流速, 再经过复杂的运算, 得出受试者最大摄 氧量 (VO2Max), 进而评定其心肺耐力 ; 简易的测试包括通过台阶试验的心跳数、 库伯 12 分钟 跑的距离、 跑动固定距离所需的时间等方案, 经回归分析测定受试者心肺耐力水平。专业 的力竭实验虽有较高的准确性, 但操作过程复杂、 资源需求多, 只适合于医疗康复机构和专 业竞技运动员, 不便于推广到普通健身群体 ; 同时, 受试者主观努力程度对测试结果影响显 著。基于台阶试验、 库伯 12 分钟跑和和跑动固定距离等方案的心肺耐力测试操作简便, 但 是, 存在以下不足 : 完全基于下肢运。
11、动能力, 对于年老体弱者存在较大的运动风险 ; 测试场 地和环境对测试结果影响较大。 0004 划船运动是一种高燃脂, 低冲击, 全身伸展, 需上下肢配合完成的有氧健身运动, 可有效塑造腹背肌肉, 提升身体柔韧性和协调性。模拟划船器可有效再现划船运动的动作 特点和运动效果, 是一种安全、 理想的有氧健身器材, 逐渐应用到普通健身人群。通过划船 器进行心肺耐力测试, 可为受试者了解自身体能状况, 制定基于划船器的健身方案和评估 锻炼健身效果提供科学参考依据, 同时也可有效促进划船器的应用推广。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 以克服专业心肺耐力 测试的复。
12、杂性, 提供一种适用于普通健身人群的简易方案。 0006 为了达到上述目的, 本发明所采用的技术方案为 : 0007 一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 在划船器上安装测试分析平 台, 在划船器中阻力源与拉桨把手之间的桨链上设置拉桨数据采集模块, 在受试者身体上 佩戴或者在拉桨把手上设置心率采集模块, 包括以下步骤 : 0008 (1)、 在测试分析平台中输入受试者基本信息, 根据受试者基本信息, 依据映射关 系分别确定第一、 第二阶段测试使用的拉桨阻力、 频率和功率 ; 其中, 第一和第二阶段所设 定的拉桨阻力和频率保持不变, 拉桨功率递增 ; 0009 (2)、 测试分析平。
13、台采用声或者光或者视频信号引导受试者完成已设定参数的第 说 明 书 CN 104305986 A 4 2/6 页 5 一和第二阶段拉桨动作, 心率采集模块、 拉桨数据采集模块记录受试者在运动过程中的实 时心率和拉桨功率, 并分别将采集的数据传送至测试分析平台, 由测试分析平台根据接收 的数据计算受试者的阶段运动心率和阶段平均功率 ; 0010 (3)、 测试分析平台利用第一和第二阶段平均功率和阶段运动心率, 拟合运动心率 与平均功率间的线性评估模型 ; 0011 (4)、 根据受试者的年龄, 测试分析平台计算其最大心率, 将所预测的最大运动心 率代入步骤 (3) 所拟合的线性评估模型, 计算出。
14、最大心率下的拉桨功率, 以此拉桨功率作 为受试者的心肺耐力评估指标。 0012 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述步骤 (1) 中映射 关系的建立按如下过程进行 : 预先按年龄、 性别和体态分组进行大样本实验, 确定各组人群 的最大拉桨力量、 最大拉桨频率和最大拉桨功率, 建立组别与最大拉桨力量、 最大拉桨频率 和最大拉桨功率之间的映射关系。 0013 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述最大拉桨力量是 指设定最大阻力情况下, 受试者按照测试分析平台引导, 尽全力拉桨 30 秒, 所检测到的最 大单桨力量 ; 所述最大拉桨频率是指设定阻力 。
15、0.5 倍最大阻力情况下, 受试者按照测试 分析平台引导, 尽全力拉桨 30 秒, 所检测到的最大拉桨频率 ; 所述最大拉桨功率是指设定 阻力0.5倍最大阻力, 设定拉桨频率0.8倍最大拉桨频率情况下, 受试者按照测试分析 平台引导, 连续拉桨 30 秒, 所检测到的最大拉桨频率。 0014 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述测试分析平台可 以输入受试者基本信息, 可以实时接收和显示拉桨频率、 功率和运动心率, 可以声、 或者光、 或者视频信号引导受试者拉桨动作, 并具有数据分析功能 ; 所述拉桨数据采集模块实时采 集拉桨频率、 力量、 速度信号, 并传输到测试分析。
16、平台 ; 所述心率采集模块可佩戴在受试者 身体上, 也可安装在拉桨把手上, 实时采集受试者运动心率, 并传输到测试分析平台。 0015 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述受试者基本信息 包括年龄、 性别、 身高和体重。 0016 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述阶段运动心率为 受试者在设定参数下, 按照测试系统引导完成一定时间拉桨动作后, 最后 20-30 秒内的平 均运动心率。 0017 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述阶段平均功率为 受试者在设定参数下, 按照测试系统引导完成一定时间拉桨动作后, 全部单。
17、桨拉桨功率的 平均值。 0018 所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 其特征在于 : 所述最大运动心率 2080.7* 年龄。 0019 本发明有益效果为 : 0020 1、 一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 运用声、 光和视频信号全程实时引导, 直 观明了, 受试者可轻松掌握测试方法。 0021 2、 一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 在心肺耐力过程中, 无需达到运动极限, 适用人群更广更安全, 受试者配合度高, 降低主观因素对测试结果的影响。 0022 3、 一种基于划船器的心肺耐力测试方法, 提出的功率控制法是对所有人群都是行 说 明 书 CN 104305986 A 5 3/。
18、6 页 6 之有效的模拟划船运动强度控制方法, 测试结果可以客观反应心肺耐力强弱, 有利于指导 受试者后续运动健身训练的个性化、 差异化, 获取更佳的锻炼效果。 附图说明 0023 图 1 是本发明使用的划船器的结构示意图。 0024 图 2 是本发明心肺耐力测试方法流程图。 0025 图 3 是本发明中的功率与运动心率关系曲线图 具体实施方式 0026 图 1 是本发明所述一种基于划船器的心肺耐力测试方法使用的测试系统结构示 意图。包括划船器本体 (100)、 测试分析平台 (110)、 拉桨数据采集模块 (120)、 心率采集设 备 (130)。 0027 划船器本体(100), 由支架(。
19、101)、 阻力源(102), 拉桨把手(103), 滑座(104), 脚支 撑(105)组成 ; 拉桨测试时, 受试者坐在滑座(104)上, 脚部固定于脚支撑(105)上, 手握拉 桨把手 (103), 前后运动。 0028 测试分析平台(110)可以输入受试者基本信息(包括年龄、 性别、 身高和体重), 可 以实时接收和显示拉桨频率 / 功率和运动心率, 可以声 / 光 / 视频信号引导受试者拉桨动 作, 并具有数据分析功能 ; 0029 拉桨数据采集模块 (120) 在受试者拉桨过程中采集拉桨力量和拉桨频率, 实时传 输到测试分析平台 (110), 及时分析每一桨的完成质量是否符合要求并。
20、给出调整提示 ; 0030 心率采集模块 (130) 可以佩戴在受试者身体上, 也可以是安装在拉桨把手 (103) 上, 实时向测试分析平台 (110) 传输受试者的运动心率。 0031 图 2 是基于划船器的心肺耐力测试方法流程图, 包括以下步骤 : 0032 201 : 输入用户身份标识, 登陆测试分析平台 (110), 联网获取或者本地输入受试 者基本信息 ( 包括但不限于年龄、 性别、 年龄、 身高和体重 )。 0033 202 : 测试分析平台110根据表1映射关系和运动强度系数, 确定拉桨阻力、 拉桨频 率和第一、 第二阶段拉桨功率。 0034 说 明 书 CN 104305986。
21、 A 6 4/6 页 7 0035 说 明 书 CN 104305986 A 7 5/6 页 8 0036 203 : 测试分析平台 (110) 自动 ( 或者提示受试者 ) 设定拉桨阻力。 0037 204 : 受试者正确佩戴采集模块 (130), 在滑座 (104) 上坐稳, 脚部固定于脚支撑 (105) 上, 手握拉桨把手 (103), 准备拉桨。 0038 205 : 测试分析平台 (110) 通过界面给出拉桨频率和第一阶段拉桨功率的语音和 曲线指示 ; 启动测试后, 测试分析平台(110)开始3分钟倒计时, 播放视频, 引导受试者进行 第一阶段测试。 受试者运动过程中, 测试分析平台。
22、(110)实时接收拉桨数据采集模块(120) 的数据, 计算时间拉桨功率和拉桨频率, 判断每一桨参数是否符合单桨分析规范要求, 并给 出语音提示。 0039 单桨分析规范是指每一桨的力度和节奏都控制良好 : 0040 其中 : Pt每一桨实际功率, Ps设定平均功率。 0041 其中 : Ft实时拉桨频率, Fs设定拉桨频率。 0042 206 : 阶段测试结束, 测试分析平台 (110) 分析全程拉桨数据。若分析结果符合全 程分析规范要求则将最后 30 秒的平均心率作为第一阶段运动心率 HR1, 每一桨的拉桨功率 的均值作为第一阶段平均功率 P1, 否则, 退出本次流程, 提示受试者充分休息。
23、后重新从步 骤 201 开始测试。 0043 全程分析规范是指测试全程中 :其中, Ngood符合单浆分析规范的拉 桨次数, Ntotal总拉桨次数。 0044 207 : 休息 3 分钟 ( 或者心率恢复到安静心率水平 ), 测试分析平台 (110) 声、 光提 示下一级负荷测试的设定功率和设定桨频, 引导受试者做好准备。 0045 208 : 与步骤 205 206 相同, 进行第二阶段测试, 结果记为第二阶段运动心率 HR2 和平均功率 P2。 0046 209 : 第一和第二阶段测试结束后, 利用两个阶段平均功率和阶段运动心率, 拟合 运动心率与平均功率间的线性评估模型, 0047 H。
24、Rn kPn+b, 其中 :b HR1-k*P1。 0048 210 : 根据受试者年龄, 计算最大心率 HRmax 208-0.7Age, 代入步骤 209 的模型, 计算受试者最大心率对应的极大功率值, 作为受试者心肺耐力评价指标 : 0049 以下是本发明的一个具体实施案例 : 0050 受试者 : 28 岁, 男性, 身高 175cm, 体重 70Kg 0051 BMI70/(1.75*1.75)22.86,属正常体态, 根据表1, 测试拉桨阻力500N, 拉桨 说 明 书 CN 104305986 A 8 6/6 页 9 频率 33, 两阶段拉桨功率分别为 80w, 120w。 00。
25、52 经过步骤 201 208, 得到测试结果 : 0053 阶段平均功率 : P1 79w, P2 117W, 0054 阶段运动心率 : HR1 122 次 / 分, HR2 149 次 / 分 0055 由步骤 209 可得 : HRn 0.526Pn+87.4 0056 由步骤 210 可得 : HRmax 188, Pmax 192w。 0057 如图 3 所示, 上述实施案例的测试结果, 其中 301、 302 表示第一和第二阶段测试 中, 阶段运动心率与拉桨功率的对应点, 303 对应的线性评估模型, 304 表示根据年龄预测 的最大心率求出的最大拉桨功率对应点。 0058 本文详细描述了一种基于划船器的心肺耐力测试方法和实施案例, 发明人及实施 者可以补充、 修改或变换测试过程中的参数或步骤。应当理解, 在不改变基本原理基础上, 对于各参数或步骤的补充、 修改或变换, 属于本发明的保护范围。 说 明 书 CN 104305986 A 9 1/1 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104305986 A 10 。