一种便携式体能消耗及生理参数监测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种便携式体能消耗及生理参数监测仪，主要包括加速度传感器、数字式血氧模块、信号调理单元、中央控制单元、数据存储单元、显示与键盘接口单元、时钟单元、数据通信单元以及电源单元，加速度传感器、数字式血氧模块以及信号调理单元构成了系统内的前向通道，人体的运动数据和生理参数的数据通过前向通道进入中央控制单元。便携式体能消耗及生理参数监测仪能够完成运动过程中的运动能耗评估、重要生理参数的监测和报警，进而实现运动干预管理，使运动效率和安全性得到较大程度的提高。同时该监测仪还可以用于医学监护或家庭护理，是一种能为个人健康管理服务的智能化仪器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗卫生器械
，涉及一种能耗监测仪器，尤其是涉及一种便携式体能消耗及生理参数监测仪。
技术介绍
进入二十一世纪以来，随着人类物质文明的飞速发展，人们的生活水平大幅提高， 相应地，威胁人类健康的疾病也发生了很大变化，由早期的传染性疾病向慢性非传染性疾病——即所谓的“现代文明病”或生活方式疾病转变，这些生活方式所导致的疾病包括糖尿病、心脏病、脑卒中、高血压和肿瘤等。如运动缺乏(Physical Inactivity)会给身体带来显著危害。美国心脏协会早在1992年就将运动缺乏列为第四大可改变危险因子，世界卫生组织WHO也在其2002年的报告中将运动缺乏列为导致发达国家人口死亡的十大原因之一，且每年约有190万人的死亡与运动缺乏有关。另一方面，运动对促进人体健康具有重要作用，适度的运动可为健康带来许多益处。资料显示经常性的运动尤其是体育锻炼可使成年人的早期死亡率下降20% 30%，可使冠心病、II型糖尿病、中风等慢性疾病发病率下降50%。总的来说，运动或体育锻炼具有提高心肺功能、降低血脂、提高肌体免疫力、延缓衰老、消除精神的紧张与压力、控制体重及改善体型等多种作用，同时对多种慢性病如糖尿病、高血压、高血脂、代谢综合症的康复具有很好的促进作用。正是以上这些生活方式疾病的流行使得人们的健康观念发生了很大的变化，从早期的单纯“预防疾病”向“改善和促进健康”转变——即由“早发现、早治疗、早诊断”的二级预防向“利用各种健康促进手段来改善健康状况”的一级预防转变。综上所述，运动或体育锻炼可以促进人体健康已经成为共识，不仅如此，研究者们还发现运动与健康之间存在明确的剂量反应关系，并且这种剂量反应关系在不同性别、不同年龄的人群中均存在。因此在进行运动与健康之间关系的研究或运动干预时能准确评估人体运动量就显得非常必要。因此，人们要对自己日常体育锻炼或运动中的运动量进行管理，首先要解决的就是日常运动条件下运动能耗如何长时间连续测量的问题，同时这种测量方法要有较低的成本、要操作简便且适合大多数的使用者。(1) 一些常用运动能耗测量方法能部分解决运动能耗的测量问题，但对于日常运动条件下运动能耗的长时间连续监测仍有很大的局限性。人体运动(Physical Activity)的概念很广，目前已经被普遍接受的是Caspersen CJ等人的定义“任何由骨骼肌收缩引起的导致能量消耗的身体运动”。这里所指的身体运动可以包括体育运动、运动员的训练、康复运动及日常生活的体力活动(如工作、家务、娱乐活动等)。由人体运动的定义可以看出，有身体运动就有能量消耗，人体运动的多少与能量消耗成正比关系。多年来研究者们已经把能量消耗作为评估运动量多少的客观依据，这也是大家公认的评估人体运动量的一种客观评判标准。近些年来，研究者们为了准确、定量地评估人体运动能耗，先后采用了问卷调查法、心率监测法、双标记水法、间接测热法、生化指标测定法及运动器械等多种方法。相当多的关于人体运动量评估的流行病学研究是基于人体活动自我报告式的问卷调查方法(Questionnaire)，主要有饮食记录、回忆式问卷以及面谈调查等三种形式。其对运动量的记录主要依靠受试者自己的说明，受试者自身对运动频度、运动持续时间的错误回忆，以及调查者或运动者自身对运动强度或负荷的错误估计等都是造成这种方法误差的主要原因。正是由于问卷调查法的客观性和实时性较差的明显缺点，使得其不能满足运动现场实时、准确监测人体运动能耗的需要。近年来心率监测法(Heart Rate Monitoring)在人体运动能耗监测中也应用得较为广泛。如在运动员训练、健身锻炼中常见的心率表，其原理就在于心率与运动者的氧气摄入量及能耗有很好的线性关系，通过测得的心率可以估计出运动能耗的数值。但使用此方法仍然有一些缺陷①随着受试者个体耐受力的不同，心率与氧气摄入量的关系也在变化；②同一个受试者的心率与氧气摄入量的关系也与是上肢或下肢运动，是静态或动态运动有关；③心率会受到很多其它因素的影响，如情感状况(愤怒、恐惧、紧张等)、身体的姿势以及环境因素(温度、湿度、海拔高度等)。因此单纯的心率监测法并不能认为是一种准确的测量人体运动能耗的方法。在人体运动能耗评估方面，双标记水法(Doubly Labelled Water) 一直是被作为 “金标准”在使用。其原理是受试者摄入一定数量已知浓度的咕和1M两种同位素标记的双标水(2H218O),双标水进入人体后将参与体内的代谢过程，经过一段时间(5-14天)的代谢， 根据咕和1M两种同位素消除率的差异，可以计算出这段时间体内二氧化碳的生成率，进而就可计算出能量消耗。由于双标记水法测量精度高，因此被公认是一种测定人体运动能耗的准确方法。但双标记水法也有较大的局限性首先稳定的水同位素2H2wO非常昂贵，不能被方便地获得；而且此方法也需要复杂和昂贵的分析仪器，且往往需要较长(几天至数周) 的测量时间。间接测热法(Indirect Calorimetry)，也可称为呼吸热量计法，在运动医学的研究中也用得较多。它需要测定吸进的氧气数量和呼出的二氧化碳数量，能耗是根据呼吸时气体交换比率用氧气消耗量乘以非蛋白质的热当量计算得出。测量时，受试者需穿戴装有呼吸活瓣的口鼻罩，收集人体一定时间内的呼出气体，通过穿戴在人体背部的背囊式气量计，就可以进行一定时间的能耗测定。近年来随着技术的进步，出现了 Metamax和Cosmed K4b2等便携式气体代谢测试仪，这些便携设备比较轻便，可准确分析安静和运动状态下每次呼吸的气体交换情况，并计算出能量消耗。此方法也具有很高的准确性，可以作为能耗评估的客观方法，因此常用于评定其它能耗评估方法的效度和可靠性。其局限性主要有①便携式气体代谢测试仪价格较高，难于普及；②测试仪持续工作时间较短，一般不超过5小时；③口鼻罩及背囊的存在对于人体的日常运动有一定的妨碍。生化指标测定法是通过人体运动过程中产生的代谢物来估计运动者的运动能耗。 如人体运动时产生的乳酸就与骨骼肌肌纤维类型、运动强度及持续时间有密切关系。因此在运动员训练中，经常通过检测运动前安静时血乳酸值和运动后血乳酸峰值来判断其运动量大小以及训练效果。另外，尿液中的尿肌酐是人体内磷酸肌酸或肌酸的代谢产物，也可以作为训练效果或运动量的评价指标。一般来说，生化指标测定法大都需要抽血测定人体运动后的代谢物，不但有创，而且还必须经过相关生化仪器的测定才能给出结果，使用起来较为不便。而且借助此方法评估人体运动量还会产生一定的测量成本。其它的如计步器、功率自行车、跑步机等运动器械大多是通过运动者的运动速度及运动距离来评估人体运动能耗。这些运动器械能粗略估算运动能耗，可在一定程度上指导运动。但是运动器械往往只能评估单一运动类型的运动能耗，且与运动者的个体差异相关性不强，也不能满足人们在室外运动时运动能耗测量的需要。由以上可见，问卷调查法、心率监测法、双标记水法、间接测热法、生化指标测定法及运动器械等常用测量方法虽然都可以在一定程度上测出人体的运动能耗，但均有各自的局限和不足，还不能为日常运动条件下人体运动能耗的长时间连续监测提供一种简便易行、客观、实用和成本低廉的测量方法。(2)基于三维加速度传感器的运动能耗测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：焦纯，杨国胜，周智民，霍旭刚，卢虹冰，
申请(专利权)人：中国人民解放军第四军医大学，
类型：发明
国别省市：