用于准确估计响应于运动的皮肤水分损失的系统和方法技术方案

一种用于准确估计由运动引起的皮肤水分损失的系统和方法。所述系统包括用于确定环境温度的组件和用于确定由运动产生的总能量消耗的组件。皮肤水分损失计算公式如下：皮肤水分损失＝(m*(气温)+b)*(能量消耗)，其中m是气温的函数，且b是常数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于准确估计响应于运动的皮肤水分损失的系统和方法相关申请的交叉引用本申请案还要求：2016年3月21日提交的题为“用于在运动中准确估计皮肤水分损失的系统和方法”的美国临时专利申请No.62/310,974的权益，其通过引用结合于此。
本专利技术涉及通过使用仅将气温和能量消耗单独作为所需输入的方程式来准确地估计响应于运动而来自皮肤的水分损失。
技术介绍
人身体水分损失通过皮肤不可感知的蒸发和明显的排汗，呼吸以及消除体内废物(尿液和粪便)而发生。皮肤蒸发水分损失通常被称为汗液，尽管只有明显的损失是真正从汗腺分泌的，而不可感知的损失直接从皮肤蒸发。在体力劳动、运动或暴露于炎热环境期间，皮肤水分损失随内源(代谢)和外源(环境)卡路里增加而增加。身体水分损失可能很大，必须代替。由于生物和环境因素，人们的水分损失差异很大，因此体液需求也有很大差异。强烈建议避免过度饮水和饮水不足，以分别通过避免低钠血症和脱水来优化健康和表现。因此，亦强烈建议运动员和运动爱好者了解他们在特定情况下的个体皮肤水分损失率，并相应地调整饮水行为。皮肤水分损失的准确测量可以在实验室中通过体重分析方法结合适当的非皮肤质量损失校正(呼吸水分和CO2-O2交换)进行。裸体质量的简单变化可以用作近似替代物，但是未同时考虑体液摄入和尿液输出会使裸体体重的准确性变得混乱。长时间活动以及需要相对大量每单位体重和覆盖距离能量(例如，游泳)的活动尤其受益于非皮肤质量损失的额外校正。已经建立并公布了‘Sweat’预测方程，以帮助估算运动身体水分损失，而不依赖于测量体液损失或体液增加的需要，但是只有一种已集成到装置中以实时测量个身体水分损失(美国专利第6,138,079号)并且没有一项经过验证可用于运动员以确保估计不会产生过度饮水(低钠血症)或饮水不足(脱水)的重大风险。能量消耗和气温分别代表潜在的内源性和外源性体热增加源。这两个变量共同增加了水需求的不确定性，这是因为它们对水分损失有影响。对个体能量消耗的了解可以解决限制对个体运动水分损失的准确估计的大部分变化问题。为此，已经建立出许多不同的最先进的可穿戴传感器以准确地追踪能量消耗。气温对运动水分损失的强烈改变效果也可以通过简单地使用天气‘应用程序’来估算局部气温来解决。本专利技术通过将简单的热生理学方程与测量或获得的气温和测量的能量消耗的任何第三方参数相结合来计算与运动相关的个体皮肤水分损失。输出独立于常见的测量混杂因素(例如，体液摄入，尿液输出)，并且针对非皮肤质量损失进行预校正。存在于公共领域的几个不同的方程式可用于估计运动期间的身身体水分损失。运动员可用的方程式都没有经过验证的准确性。目前市场上只有一种装置(美国专利第6,138,079号)声称为运动员提供了计算运动期间的损失或必须补充水分的速率的方法。美国专利申请公开案第2014/0221792号公开了一种水合监测设备。水合监测设备包括数据采集单元，分析单元，传感器接口，数据通信单元，显示器和输入输出接口。在个体中，可以通过使用传感器实时监测生物统计学，生物学和/或生理学状态。使用多变量分析的多模态分析，分别组合分析从传感器收集的数据，以确定个体的水合水平或脱水状态。收集的数据可能包括个体的心率。设备的准确性未知。美国专利第6,138,079号公开了一种用于计算通过脱水损失的水分量的装置。在运动开始时，诸如体重之类的个体数据被输入到装置中。所述装置根据指定的体重以及测量的户外温度和湿度计算平均体液损失。装置的准确性未知。需要一种简单而准确的系统和方法来计算运动导致的皮肤水分损失。
技术实现思路
本专利技术通过提供用于测量由于运动而导致的皮肤水分损失的系统和方法，满足了本领域的上述需求。所述方法包括以下步骤：确定气温，测量运动期间消耗的能量，将气温乘以参数m以获得第一结果，将第一结果与参数b相加以获得第二结果并将第二结果乘以运动时消耗的能量。根据本专利技术的另一个实施例，提供了一种用于计算由运动产生的皮肤水分损失的系统。所述系统包括计算机系统，所述计算机系统包括至少一个处理器、用于确定环境温度的组件、用于确定运动期间消耗的能量的组件，以及一种应用程序，其在由所述处理器执行时，以运动期间的所述环境温度及所述消耗的能量的函数计算皮肤水分损失。附图说明图1是用于测量由于运动引起的皮肤水分损失的装置的示意图。图2是显示气温与每千卡的皮肤水分损失之间关系的概括图。图3是测量总皮肤水分损失和总皮肤水分损失率的方法的流程图。图4是使用参数m和b计算总皮肤水分损失和总皮肤水分损失率的方法的流程图。具体实施方式图1示出用于测量运动导致的总皮肤水分损失的装置100。装置100可包括温度确定组件101、输入输出组件103、处理器105、时钟107、存储装置109和能量消耗感测装置111。温度确定组件101可以是用于测量环境温度的温度计，或者是基于位置下载环境温度的应用程序。已经描述了许多测量运动期间能量消耗的装置。例如，美国专利第4,855,942号，标题：计步器和/或卡路里测量装置和方法(Bianco,1989年8月8日)描述了一种装置，其中通过具有在其期间对象移动确定的距离的预定自行车时间的计算机，近似执行运动例程的对象消耗的卡路里数。标题为：监测体内活动的卡路里消耗(Mault,2003年5月27日)的美国专利第6,571,200号公开了一种用于监测对象的卡路里消耗率的设备，其包括用于检测及测量对象的卡路里消耗速率的卡路里消耗速率检测器；用于检测和测量对象身体活动的身体活动检测器；以及处理器，，其用于存储测量的卡路里消耗速率和并行测量的多个不同身体活动和活动速率中的每一个的身体活动，以允许每个随后检测到的身体活动测量值能够被转换为对应对象的卡路里消耗速率。例如，能量消耗感测装置111可以包括用于检测和测量运动者的卡路里消耗率的卡路里消耗率检测器。卡路里消耗率检测器可以包括身体活动检测器，其可以检测对象的身体活动，包括步行，以及以不同的速率跑步，和/或对象的体力消耗，例如对象的心率。已经建立了其它传感器来测量运动期间的卡路里消耗。一些传感器将机械能输出转换为运动者消耗的卡路里。其它传感器使用用户心率与遍及个体总体心率范围内燃烧的卡路里之间的预先建立的关系来测量脉搏率并估计卡路里总量。计算能量消耗的另一种方法是提供一种传感器，其测量自行车移动部件(例如，手臂)在运动期间移动的次数。这可以实现为具有多个脉冲的计步器，其与对象行进的步数成正比。响应于计步器的输入，以及指示对象年龄、体重和性别的预设输入来计算卡路里。卡路里由具有已知体重的对象以步行、慢跑或跑步移动预定距离所燃烧的卡路里数的近似线性关系确定。燃烧的卡路里与体重之间的线性关系可近似为：(燃烧的卡路里)＝a*(距离)+c其中a和c是根据对象的性别而变化的预定常数。另一种计算运动能量消耗的方法是使用代谢当量(metabolicequivalent；MET)值，按照下面的公式：运动能量消耗＝(MET)(体重)(时长)已经针对各种活动计算了MET值，例如自行车，健美操，划船，跑步等。活动的MET值范围从0.9(睡眠)到23(以22.5km/h或4:17英里的速度跑步)。因此，可以通过将运动的体重和时长的乘积乘以运动的MET值来确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，其包括：计算机系统，其包括至少一个处理器用于确定环境温度的组件；用于确定运动期间消耗的能量的组件；应用程序，其当由所述至少一个处理器执行时，根据所述气温和所述运动期间消耗的所述能量来计算皮肤水分损失。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.21 US 62/310,9741.一种系统，其包括：计算机系统，其包括至少一个处理器用于确定环境温度的组件；用于确定运动期间消耗的能量的组件；应用程序，其当由所述至少一个处理器执行时，根据所述气温和所述运动期间消耗的所述能量来计算皮肤水分损失。2.根据权利要求1所述的系统，其中，计算所述皮肤水分损失的所述应用程序包括将所述气温与参数m相乘以获得第一结果的应用程序。3.根据权利要求2所述的系统，其中，计算所述皮肤水分损失的所述应用程序包括将所述第一结果与参数b相加以获得第二结果的应用程序。4.根据权利要求3所述的系统，其中，计算所述皮肤水分损失的所述应用程序包括将所述第二结果与运动期间消耗的所述能量相乘的应用程序。5.根据权利要求2所述的系统，其中所述参数m是通过测量产生于环境温度T1下的运动的所述皮肤水分损失WL1、测量产生于环境温度T2下的所述运动的所述皮肤水分损失WL2、估计所述运动期间消耗的能量的量E以及使用以下方程式求解m而计算：m＝((WL1-WL2)/E)/(T1-T2)。6.根据权利要求3所述的系统，其中所述参数b是通过测量产生于环境温度T1下的运动的所述皮肤水分损失WL1、测量产生于环境温度T2下的所述运动的所述皮肤水分损失WL2、估计所述运动期间消耗的能量的量E以及使用以下方程式求解b而计算：b＝(WL2/E)-(((WL1-WL2)/E)/(T1-T2))(T2)。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述运动期间消耗的所述能量包括从对象的心跳速率或通过使用步数计或加速度计来估计所述能量消耗。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述运动期间消耗的所述能量包括以下步骤：确定预定时间段t1期间对象移动的距离；输入所述对象的体重W1；存取每单位体重消耗的卡路里的数量以及所述运动的时间F的测量；以及根据以下公式计算消耗的所述能量E：E＝(t1)(W1)(F)。9.一种计算对象的皮肤水分损失的方法，包括：确定气温；确定运动期间消耗的能量；将所述气温乘以参数m以获得第一结果；将所述第一结果与参数b相加以获得第二结果；以及将所述第二结果乘以所述运动期间消耗的所述能量。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述参数m和b是通过测量产生于环境温度T1下的运动的所述皮肤水分损失WL1、测量产生于环境温度T2下的所述运动的所述皮肤水分损失WL2、估计所述运动期间消耗的能量的量E，并且使用以下方...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·N·车武恩特，
申请(专利权)人：体育科学协同作用公司，
类型：发明
国别省市：美国,US