基于声音输入的能量代谢测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种能量代谢测量方法，公开了一种基于声音输入的能量代谢测量方法，该方法包含：一数据输入步骤，一用户利用一输入模块输入一最大摄氧量；一静止收音步骤，当该用户根据一提示模块的一提示于一静止状态发出一对应该提示的静止时声音时，一收音模块接收该静止时声音；一运动收音步骤，当该用户根据该提示模块的该提示于一运动状态发出一对应该提示的运动时声音时，该收音模块接收该运动时声音；及一计算步骤，一处理器根据该静止时声音及运动时声音计算出一能量代谢率结果。
【专利说明】基于声音输入的能量代谢测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能量代谢测量方法，特别是涉及一种基于声音输入的能量代谢测量方法。
【背景技术】
[0002]一般而言，想要知道用户运动时的糖类与脂肪能量代谢率，必须采集用户运动时呼吸的氧气浓度(Oxygen Concentrat1n Percentage, O2% )、二氧化碳浓度(CarbonD1xide Concentrat1n Percentage, CO2% )、气体流速(Ventilat1n, VE)变化，以得知氧气摄取体积(Volume of Oxygen Consumed, VO2)、二氧化碳产生体积(Volume of CarbonD1xide Produced, VCO2),求得呼吸交换率(Respiratory Exchange Rat1 = VC02/V02,RER)，然后经由能量代谢仪器计算能量消耗。但是，采集气体时，用户必须一边运动，一边以采集口罩罩住口鼻，该采集口罩通过一连接管与该仪器连接，用户呼吸的气体由该连接管输入仪器中，然后经计算才能得到用户的能量代谢率。此一过程对用户来说，首先，戴着采集口罩运动十分不便，除此之外，采集用户呼吸气体的仪器体积庞大且价格昂贵，无法在日常运动时使用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种基于声音输入的能量代谢测量方法。
[0004]本发明基于声音输入的能量代谢测量方法，适用于一包括一输入模块、一提不模块、一收音模块及一处理器的可携式电子装置，包含一数据输入步骤、一静止收音步骤、一运动收音步骤，及一计算步骤。
[0005]在该数据输入步骤，一用户利用该输入模块输入一最大摄氧量。
[0006]在该静止收音步骤，当该用户根据该提示模块的一提示于一静止状态发出一对应该提不的静止时声音时，该收音模块接收该静止时声音。
[0007]在该运动收音步骤，当该用户根据该提示模块的该提示于一运动状态发出一对应该提不的运动时声音时，该收音模块接收该运动时声音。
[0008]在该计算步骤，该处理器根据该静止时声音及运动时声音计算出一能量代谢率结果O
[0009]本发明的有益效果在于:利用该提示模块提示用户发出该静止时声音及该运动时声音，然后利用处理器根据该收音模块接收到的该静止时声音及该运动时声音，计算出一能量代谢率结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是说明本发明一种基于声音输入的能量代谢测量方法的一流程图；
[0011]图2是说明用于实施本发明基于声音输入的能量代谢测量方法的系统的第一及第二较佳实施例的一系统方块图；
[0012]图3是说明本发明中各数值的关系的一示意图；及
[0013]图4是说明用于实施本发明基于声音输入的能量代谢测量方法的系统的第三较佳实施例的一系统方块图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明:
[0015]参阅图1及图2，本发明基于声音输入的能量代谢测量方法的第一较佳实施例以一手机软件(Applicat1n, App)方式实施,适用于一可携式电子装置8。该方法包含一数据输入步骤101、一静止收音步骤102、一运动收音步骤103，及一计算步骤104。
[0016]该可携式电子装置8包括一输入模块2、一提不模块3、一收音模块4、一处理器5、一用户界面6，及一运算核心7。在本较佳实施例中，该可携式电子装置8为一智能手机。
[0017]该输入模块2、提示模块3，及收音模块4分别为手机内置的触摸屏、喇叭，及麦克风。当然，为了得到更好的收音及播音效果，该喇叭及麦克风也可以为外接的耳机麦克风所替代。
[0018]该用户界面6及运算核心7为手机软件的元件，为电脑程序产品，当手机于处理器5中载入该手机软件并执行后，可完成所述的方法。
[0019]以下进一步说明本发明基于声音输入的能量代谢测量方法的细节。
[0020]如步骤101所示，一用户利用该输入模块2输入一最大摄氧量及个人资料。最大摄氧量可事先通过运动，直接通过摄氧量分析仪测量求得，或通过运动表现、性别、体重间接获得最大摄氧量信息。最大摄氧量又称为最大氧气摄取体积(Maximum Volume of OxygenConsumed, V02max),相对于个人体重通用单位为mL/min/kg或L/min/kg。一般常见的直接测量，可通过如脚踏车测力器(Cycle Ergometer)、跑步机(Treadmill),进行渐进式运动负荷测试(Graded Exercise Testing，GXT)，随时间增加运动强度(功率、坡度、速率)增加，以分析运动中最大氧气摄取量。在此步骤中，用户通过手机的触摸屏，利用用户界面6输入最大摄氧量、体重及性别。
[0021]如步骤102所示，当该用户根据该提示模块3的一提示于一静止状态发出一对应该提示的静止时声音时，该收音模块4接收该静止时声音。在此步骤中，该提示模块3依一定节奏间隔地播放该提示的多个内容，该用户一口气地根据这些内容发出对应的静止时声音，直到无法继续为止。该静止时声音包括多个与这些内容——对应的口令。举例来说，该提示模块3依照固定每分钟120拍的发声节奏发出哔声的短声音，然后用户在未开始运动前，用平常自然的说话音量，在生理上可忍受，且不会造成不适的情况下，以一口气，中间不能吸气或中断的方式，随着该等短声音的节奏尽力念出多组口令，如1234、2234、3234、4234、5234、6234、7234、8234、9234、0234、1234等数字的组合，至无法继续为止。这些口令可为其他形式而不限于数字的组合。然后，这一段用户发出的声音被该收音模块4所接收，成为该静止时声音。
[0022]接着，如步骤103所示，当该用户根据该提示模块3的该提示于一运动状态发出一对应该提示的运动时声音时，该收音模块4接收该运动时声音。在此步骤中，与该静止收音步骤102类似地，该提示模块3依一定节奏间隔地播放该提示的多个内容，如上述的哔声的短声音，该用户在运动中一口气地根据这些内容再一次地发出对应的运动时声音，直到无法继续为止。类似地，该运动时声音包括多个与这些内容——对应的口令，这些口令预先告知用户，且可为其他形式也不限于数字的组合。然后，这一段用户发出的声音被该收音模块4所接收，成为该运动时声音。
[0023]接着，如步骤104所示，该处理器5根据该静止时声音及运动时声音计算出一能量代谢率结果。详细过程述叙如下。
[0024]首先，参阅图2及图3，该处理器5配合该运算核心7根据该静止时声音的时间长度及该运动时声音的时间长度得到一声音长度比例。该声音长度比例为运动时声音的时间长度除以静止时声音的时间长度的值。
[0025]然后，通过一摄氧率公式由该声音长度比例计算出一对应该用户当下情况的摄氧率。同时，通过一呼吸交换率公式由该声音长度比例计算出一对应该用户当下情况的呼吸交换率。然后，根据该摄氧率及呼吸交换率，配合最大摄氧量，先得到当下摄氧量后，再计算出该能量代谢率结果。
[0026]摄氧率，为用户在运动中摄取氧气能力的指标，当用户运动强度提高时，摄氧率会随着运动强度具有正相关的趋势关系，即当到达100%运动强度时，单位时间用户摄入的氧气体积会接近用户的最大摄氧量。值得一提的是，上述摄氧率公式是利用一回归分析方法预先产生。而本发明中所使用的回归分析方法，为线性回归(Linear Regress1n),是统计学中经常使用的手段，所以不加以赘述。另外，该摄氧率公式的多个系数与用户性别有高度相关性，所以在手机的存储器(图未示)中存储有多组系数，然后该处理器5配合该运算核心7根据该个人资料，即用户的性别，选择该摄氧率公式及呼吸交换率公式中的多个系数。在本较佳实施例中，男性的摄氧率=(-99.287X声音长度比例+103.1)/100，而女性摄氧率=(-97.356X声音长度比例+106.62)/100。若该男性静止说话声音的时间长度为15秒，运动时声音长度9秒，男性用户声音长度比例为0.6(9秒/15秒=0.6)，男性摄氧率=(-99.287X0.6+103.1)/100 = 0.4353 = 43.53%，若该女性静止说话声音的时间长度为12秒，运动时声音长度7.2秒，女性用户声音长度比例为0.6(7.2秒/12秒=0.6)，女性摄氧率=(-97.356X0.6+106.62)/100 = 0.4821 = 48.21%。
[0027]呼吸交换率(Respiratory Exchange Rat1, RER),为用户在运动中二氧化碳产生体积(Volume of Carbon D1xide Produced, VCO2)与氧气摄取体积(Volume of OxygenConsumed, VO2)的比例为呼吸交换率(RER，VC02/V02)。同样地，在本发明中不直接测量，而是以呼吸交换率公式得到。该呼吸交换率公式也是利用回归分析方法预先产生。另外，呼吸交换率公式的多个系数也与用户性别有高度相关性，所以该处理器5配合该运算核心7根据该个人资料中的性别，选择该呼吸交换率公式中的多个系数。在本较佳实施例中，男性的呼吸交换率=-0.3542 X声音长度比例+1.0632，女性的呼吸交换率=-0.3549 X声音长度比例+1.0582。若该男性静止说话声音的时间长度为15秒，运动时声音长度9.75秒，男性用户声音长度比例为0.65(9.75秒/15秒=0.65)，男性呼吸交换率=-0.3542X0.65+1.0632=0.8330，若该女性静止说话声音的时间长度为12秒，运动时声音长度7.8秒，女性用户声音长度比例为0.65(7.8秒/12秒=0.65)，女性呼吸交换率=-0.3549X0.65+1.0582 =0.8275。
[0028]该能量代谢率结果包括一糖类代谢率及一脂肪代谢率。在计算糖类代谢率时，先由该摄氧率及在数据输入步骤101所输入的最大摄氧量，计算出一当下摄氧量，再将该当下摄氧量及呼吸交换率代入一糖类代谢率公式计算出该糖类代谢率。举例来说，某一位用户体重50kg其相对体重的最大摄氧量为50mL/min/kg,个人绝对的最大摄氧量为50kgX50mL/min/kg = 2500mL/min = 2.5L/min,若进行运动时的摄氧率为80%,则其当下摄氧量为，80% X2500mL/min = 2000mL/min = 2L/min。若该用户的呼吸交换率为0.85，利用该糖类代谢率公式:糖类代谢率(g/min)=当下摄氧量X (4.19486X呼吸交换率-2.97867) = 2X (4.19486X0.85-2.97867) = 1.17392，可以得到该用户的糖类代谢率为1.17392 (g/min)。糖类代谢率的单位为g/min,当下摄氧量的单位为L/min,呼吸交换率的在人体正常比例为0.7-1.2。
[0029]而在计算脂肪代谢率时，类似地，先由该摄氧率及最大摄氧量，计算出一当下摄氧量(当下摄氧量=最大摄氧量X摄氧率)，再将该当下摄氧量及呼吸交换率代入一脂肪代谢率公式计算出该脂肪代谢率。某一位用户体重50kg其相对体重的最大摄氧量为50mL/min/kg,个人绝对的最大摄氧量为 50kgX50mL/min/kg = 2500mL/min = 2.5L/min,若进行运动时的摄氧率为80%，则其当下摄氧量为80% X2500mL/min = 2000mL/min = 2L/min，呼吸交换率为0.85，以脂肪代谢率公式，可计算出脂肪代谢率。脂肪代谢率(g/min)=当下摄氧量 X (-1.6982X 呼吸交换率 +1.69225) = 2X (-L 6982X0.85+1.69225)=
0.49756 (g/min)。该脂肪代谢率的单位为g/min,当下摄氧量的单位为L/min,呼吸交换率在人体正常比例为0.7-1.2。上述糖类代谢率公式及脂肪代谢率公式也由回归分析方法预先产生。
[0030]值得一提的是，本较佳实施例也可利用存储于该手机存储器中的表格，以查表的方式得到该最大摄氧量，此时输入的个人资料除了性别、体重外还有年龄，通过登阶梯法测试(Step Test)、Balke Treadmill (Balke 跑步机法)、1.5 英里(2400m)田径场法测试的时间，或12分钟跑走(12min Run)距离，且查表对照美国运动医学会运动测验与处方指引(ACSM1 s Guidelines for Exercise Testing and Prescript1n)(表格收录于下)，因应年龄、性别，间接取得最大摄氧量(V02max)信息，得到的为相对单位体重的最大摄氧量，所以单位为mL/min/kg。因此，当某一位25岁体重50kg的用户，在输入个人资料及12分钟跑走的距离1.88英里，后经处理器5配合该运算核心7查表后得到的单位体重最大摄氧量为56.2mL/min/kg，若进行运动时的摄氧率为80%，则其当下摄氧量为80% X 56.2mL/min/kgX 50kg = 2248ml,/mi n = 2.248L/min。
[0031]
【权利要求】
1.一种基于声音输入的能量代谢测量方法，适用于一个包括一个输入模块、一个提不模块、一个收音模块及一个处理器的可携式电子装置，包含下列步骤，其特征在于: 一个数据输入步骤，一个用户利用所述输入模块输入一个最大摄氧量； 一个静止收音步骤，当所述用户根据所述提示模块的一个提示于一个静止状态发出一个对应所述提示的静止时声音时，所述收音模块接收所述静止时声音； 一个运动收音步骤，当所述用户根据所述提示模块的所述提示于一个运动状态发出一个对应所述提示的运动时声音时，所述收音模块接收所述运动时声音；及 一个计算步骤，所述处理器根据所述静止时声音及运动时声音计算出一个能量代谢率结果。
2.如权利要求1所述的基于声音输入的能量代谢测量方法，其特征在于:在所述计算步骤，所述处理器根据所述静止时声音的时间长度及所述运动时声音的时间长度得到一个声音长度比例，再根据所述声音长度比例计算出所述能量代谢率结果。
3.如权利要求2所述的基于声音输入的能量代谢测量方法，其特征在于:在所述计算步骤，先通过一个摄氧率公式由所述声音长度比例计算出一个对应所述用户当下情况的摄氧率，并通过一个呼吸交换率公式由所述声音长度比例计算出一个对应所述用户当下情况的呼吸交换率，继而根据所述摄氧率及呼吸交换率，计算出所述能量代谢率结果。
4.如权利要求3所述的基于声音输入的能量代谢测量方法，其特征在于:所述能量代谢率结果包括一个糖类代谢率及一个脂肪代谢率，在所述计算步骤中，先由所述摄氧率及最大摄氧量，计算出一个当下摄氧量，再将所述当下摄氧量及呼吸交换率代入一个糖类代谢率公式计算出所述糖类代谢率，并将所述当下摄氧量及呼吸交换率代入一个脂肪代谢率公式计算出所述脂肪代谢率。
5.如权利要求4所述的基于声音输入的能量代谢测量方法，其特征在于:所述摄氧率公式及呼吸交换率公式是利用一个回归分析方法所产生。
6.如权利要求5所述的基于声音输入的能量代谢测量方法，其特征在于:在所述数据输入步骤中，所述用户还利用所述输入模块输入一个个人资料，且在所述计算步骤中，所述处理器根据所述个人资料选择所述摄氧率公式及呼吸交换率公中的多个系数。
7.如权利要求1所述的基于声音输入的能量代谢测量方法，其特征在于:当所述提示模块依一定节奏间隔地播放所述提示的多个内容时，所述用户一口气地根据所述内容发出对应的静止时声音或运动时声音，直到无法继续为止，所述静止时声音或运动时声音，分别包括多个与所述内容——对应的口令。
8.如权利要求7所述的基于声音输入的能量代谢测量方法，其特征在于:所述提示模块为一个喇机，且所述内容分别为一段短声音。
9.如权利要求7所述的基于声音输入的能量代谢测量方法，其特征在于:所述提示模块为一个屏幕，且所述内容分别为一段画面。
【文档编号】A61B5/00GK104173024SQ201310190535
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2013年5月21日
【发明者】沙部·鲁比, 林嘉志, 戴文凯, 潘怡廷, 林正常 申请人:司波特沙部文化国际有限公司