利用動作訊號來量測身體活動量:加速規訊號與生理訊號之間的相關

石又、相子元
2014-05-01

高科技發展的結果,使得人類生活型態轉變為靜態生活為主,體能因為用進廢退而不斷退化,而少動生活加上精緻高油飲食使得代謝症候群成為普遍的文明病。由於高血壓、高血脂、高血糖而衍生的疾病包含腦中風、冠狀動脈阻塞、糖尿病等之發生率有越來越高的趨勢,也增加了整個社會之醫療成本。然而這些疾病其實是可以透過生活習慣改變而大幅降低發生機率,這也是健康管理可以著力的部分。所謂的生活習慣改變包含了規律運動與健康飲食,並且具體掌握自己的健康狀況。規律運動的部分,是人體感測器可以著手的部分,藉由電子感測器偵測之結果,可得知個案是否確實有進行足夠運動。由於運動促進健康的觀念越來越普及,規律運動的習慣已不再只是專業運動員的生活型態,而是全民一起來運動的風氣。根據美國運動醫學會(ACSM)在1990年提出的建議,在心肺運動方面:每週3-5天,運動強度50-85% VO2max 或是60-90% HRmax,持續時間20-60分鐘,才可以達到心肺訓練效果。

上述的建議對於專業運動員而言是很好理解的指示,然而對於一般大眾來說卻有點無所適從,對於生活已經充滿壓力並且很難找到時間運動的人來說,過於複雜的指引只會讓有心想運動的人卻步。ACSM目前著手推動互動式健康夥伴協訂(Interactive Health Partner, IHP),對於健康推動專業人員而言這是一個整合型的系統,他整合了醫療與健身評估、運動處方的建立與專業人員諮詢,並且也對運動器材、身體活動監控與健康監控器材進行認證。這個協定提供一個平台,可將個案之醫療資訊作一系統性記錄,同時可存放專業人員開立之運動處方,並讓個案可以上傳他實際進行運動的記錄,讓從事健康管理的專業人員可以於線上即時掌握所有客戶之最新狀況。運動產業也嗅到這樣的商機,近年來許多國內外廠商不約而同的推出了功能更完整的結合感測器之個人化運動教練/健康管理系統,列舉如下:

芬蘭大廠Polar公司所生產的Polar心率錶一直是運動與健康休閒者所喜歡使用的運動強度/心率監測裝置。隨著運動科技的進步與健康觀念的提升,Polar公司所開發的配件與功能也越趨多樣化。以其三鐵競賽常用的RS800CX錶為例(圖1),重量為46克,防水性可達50公尺,以紅外線方式將資料傳入電腦,再搭配ProTrainer 5軟體,可提供心率、速度、高度、坡度、溫度與GPS資料(需有額外G3 GPS 傳感器),作為使用者的運動與健康參考依據。

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圖1: Polar RS800CX與「ProTrainer 5」軟體(www.polartaiwan.com.tw)

台灣國際航電公司(Garmin Corp.)所推出觸控式自行車專用衛星導航Edge 800(圖2),配置2.6吋彩色觸控螢幕,採用觸控與按鍵控制,兼具有導航與騎乘記錄功能,搭配專屬體能分析記錄管理軟體Training Center,除內建台灣導航等高線地圖外,並可提供速度、高度、坡度、心率曲線、迴轉速... 等等航行及騎乘資訊,可讓使用者很方便的獲得所需要資訊。

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圖2:Garmin Edge 800與「Training Center」軟體

Adidas公司所推出的個人化教練產品稱為 miCoach ,所應用到的感應器包含心率帶與步速感應器,透過感應器測得之數據即時回報給使用者,並且可於運動後上傳電腦以作為完整運動記錄,並且可以利用統計圖示來檢視自己進步情況。由於同時具備心跳率與步速感應,因此可說是結合運動生理與力學之整合性產品(圖3)。

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圖3: Adidas個人化教練裝置 (http://www.adidas.com/tw/micoach/)

Nike公司延續上一代Nike plus的產品技術,又在2011年國際消費電子產品展(2011 International Consumer Electronis Show)中推出新一代整合Nike plus 與GPS技術於手錶之產品—Nike+SportWatch GPS。(圖4)。這隻手錶能定位運動者位置訊息,即時顯示目前的時間、距離、速度及燃燒卡路里值。在運動過程中,GPS 接收器會與Nike plus鞋中感測器同步,提供高度精確的速度與距離數據。而運動完後可將Nike+ SportWatch GPS與Mac或PC的USB連接,並藉由Nike+ Connect將資料自動上傳至www.nikeplus.com網站。

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圖4: Nike+ SportWatch GPS (www.nikemedia.com)

台灣雅柏斯健康事業公司(AGOSS) 推動健康存摺觀念,以USB隨身碟內建三軸加速規做為計步器,只要隨身攜帶就可以記錄日常活動與運動記錄,並透過隨身碟內建程式可輕鬆上傳每天的活動記錄;另外也整合了體重計、血壓計、血糖計等評估設備,測量體重、血壓、血糖時只要將計步器連接於該設備,就會將量測結果自動記錄於計步器內,使用者可以每天觀看自己的體重、血壓、血糖、活動量之記錄變化,對於自己是否有徹底執行目標之運動量或是否有達到目標體重、血壓、血糖等,即可以一目了然。

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圖5: AGOSS內建加速規之計步器與「健康存摺」軟體

編輯者:相子元、石又   國立臺灣師範大學

 

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