用于监测和/或改善体育锻炼效率的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于监测和/或改善体育锻炼效率的装置，包括至少一个毫米波发生器，产生毫米波辐射；至少一个毫米波天线，在预定方向上发射毫米波发生器产生的毫米波；至少一个耦合元件，将毫米波天线耦合到毫米波发生器，并将毫米波发生器产生的毫米波辐射传输到毫米波天线；至少一个参考元件，由此至少一个参考元件至少间歇地从毫米波天线接收毫米波辐射；至少一个检测器，检测毫米波辐射并产生第一数据流；处理单元，从至少一个检测器接收第一数据流，并产生信号指示身体乳酸水平随时间的发展，以及输出装置，向使用者指示身体乳酸水平随时间的发展。

【技术实现步骤摘要】
用于监测和/或改善体育锻炼效率的装置
本专利技术涉及用于监测和/或改善人或动物体育锻炼效率的装置。本专利技术尤其涉及用于无创监测使用者身体乳酸水平并基于身体乳酸水平随时间的发展提供锻炼建议的装置。此外本专利技术涉及用于无创监测身体乳酸水平的传感器单元以及用于改善人或动物体育锻炼的方法。
技术介绍
乳酸是葡萄糖的无氧代谢的代谢物。在此代谢过程中，一个葡萄糖分子分解成两个乳酸分子，由此经由三磷酸腺苷(ATP)产物获得用于细胞的能量。因为该过程的发生不需要使用氧，所以将其称为无氧代谢。虽然身体中乳酸的形成导致酸毒症，并且因此在锻炼之后导致肌肉疼痛的之前假设已经在很大程度上被反驳，但是乳酸水平，特别是乳酸阈值对于人的身体能力的评估仍然被高度关注。与对人的性能以及锻炼效果的评估有关，通常关注的其中一个值是乳酸阈值，有时候也称为无氧阈值。这指定了乳酸形成比乳酸分解更快，并且因此积累在血流中的练习强度。因为如果在有氧条件下进行，则对耐力运动(例如长跑以及自行车骑行或游泳)的任何锻炼都导致最好的结果，所以乳酸阈值是用于确定耐力运动锻炼强度的良好标识。耐力锻炼在竞技运动中广泛使用，但是它对多种疾病的预防和恢复也有显著影响，包括冠心病、慢性心力衰竭、糖尿病和癌症。当前，在斜坡测试中通过从人体采取血样来测量乳酸阈值，由此练习强度逐渐增加。根据这些血样可确定广泛用作锻炼建议定位点的个体乳酸阈值。个体乳酸阈值也反映了所谓的最大乳酸稳定状态(MLSS)，MLSS被限定为在延长的次极量恒定工作负荷期间，当保持稳定状态时可识别的最高血液乳酸浓度。该技术的缺点是，首先它包括从人体采取血样，这样痛苦且不便。此外，血液的分析或者需要实验室设备，因此这使得乳酸阈值的分析脱离大部分人的范围，或者通过便携装置(例如葡萄糖测量装置)进行，但这是有创的。实验室中血样的分析花费时间，因此该技术不适合于在正常情况特别是室外锻炼情况下监测身体乳酸水平。在锻炼期间有创乳酸监测的缺点在于必须为了毛细血管血液采样而中断练习。无创连续乳酸测量方法将是新颖的解决方案，并允许在更宽广的社群应用乳酸监测。US5,757,002描述了用于在有机体中测量乳酸的方法以及设备。该文献中所述系统基于近红外光线的反射和/或吸收。该文献中所述系统大且笨重，不适合作为普通的耐力运动锻炼情况中的监测装置。US2005/0192493描述了具有一定自校正能力的所谓无创血液分析测量系统。用于分析目的的辐射也是红外辐射，特别是近红外辐射，并将乳酸视作其中一个电势分析物。所述装置被设计为在耳垂上使用，对于耐力运动锻炼情况中的使用而言，这也是不期望的，因为装置经历的运动将显著消弱产生可靠测量结果的能力。此外根据申请人的经验，迄今对于通过所述装置是否能够完全实现可靠的乳酸测量都是可疑的。此外，需要注意，该文献的主要兴趣是测量血糖以监测糖尿病病人。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于监测和/或改善人和/或动物体育锻炼效率的装置，可用于耐力运动锻炼情况，操作简单，职业运动员和业余运动员都负担得起，并且可用于促进多种疾病的预防和恢复，包括冠心病、慢性心力衰竭、糖尿病和癌症。根据本专利技术的一个方案，提供一种用于监测和/或改善人或动物体育锻炼效率的装置，包括：至少一个毫米波发生器，产生毫米波辐射，至少一个毫米波天线，在预定方向上发射所述毫米波发生器产生的毫米波，至少一个耦合元件，将所述毫米波天线耦合到所述毫米波发生器，并将所述毫米波发生器产生的所述毫米波辐射传输到所述毫米波天线，至少一个参考元件，由此所述至少一个参考元件至少间歇地从所述毫米波天线接收毫米波辐射，至少一个检测器，检测毫米波辐射并产生第一数据流，处理单元，从所述至少一个检测器接收所述第一数据流，并产生信号指示身体乳酸水平随时间的发展，以及输出装置，向使用者指示所述身体乳酸水平随时间的发展。根据本专利技术的另一个方案，提供一种用于测量人或动物身体乳酸水平随时间的发展的传感器单元，包括：至少一个毫米波发生器，产生毫米波辐射，至少一个毫米波天线，在预定方向上发射所述毫米波发生器产生的毫米波，至少一个耦合元件，将所述毫米波天线耦合到所述毫米波发生器，并将所述毫米波发生器产生的所述毫米波辐射传输到所述毫米波天线，至少一个参考元件，由此所述至少一个参考元件至少间歇地从所述毫米波天线接收毫米波辐射，至少一个检测器，检测毫米波辐射并产生第一数据流，可选的一个或多个补充传感器，用于感测皮肤温度、脉搏、灌注(perfusion)、汗液、压力和/或皮肤厚度，以及接口，用于将所述第一数据流传输到处理单元。在本专利技术的另一个方案中，提供一种用于改善人或动物体育锻炼的方法，包括步骤：产生毫米波辐射，将毫米波辐射导向人或动物身体，将毫米波辐射导向紧密接触人或动物身体的参考元件，测量通过人或动物身体以及通过所述参考元件反射和/或传输的毫米波辐射，根据测量的毫米波辐射计算身体乳酸水平随时间的相对发展和/或趋势，以及基于所述身体乳酸水平随时间的发展提供锻炼建议。本专利技术基于这样的构思：为了向监测身体压力和改善人或动物体育锻炼的效率提供支持，并非总是要测量绝对乳酸水平。在锻炼期间监测身体乳酸水平随时间的发展，当达到身体乳酸水平稳定状态时向使用者提供建议(如果是人，很可能向运动员自己，如果是动物，向锻炼动物的人)，并将乳酸的积累何时出现(即何时达到无氧状态)通知使用者，这可能就足矣。在后一种情况下，为了保持在有氧状态，使用者可以降低练习的强度。通过用毫米波照射身体组织，然后测量身体组织传输或反射的辐射，并且分析所获得的数据以计算身体乳酸水平随时间的发展，可以实现监测。为了补偿测量环境的变化，特别是身体温度的变化，提供在使用时与人体紧密接触的参考样本，以支持校正处理。因此容易将这种装置所必须的全部元件集成在一个或多个单元中，这些单元足够轻巧也足够坚固，可用于普通的运动锻炼情况。因此，直接通过基于毫米波与人或动物体内的乳酸的相互作用产生和分析信号，或者经由与血液乳酸水平有关或指示血液乳酸水平的一种或多种标记物的使用，可进行根据本专利技术对身体乳酸水平的监测。因此，也可以测量血液乳酸水平与一种或多种标记物的组合。因此，根据本专利技术的建议可基于测量的血液乳酸水平、测量的一种或多种标记物水平或者它们的组合。通常，使用者对于建议确切基于哪种物质没有什么兴趣，特别是如果建议包括简单的消息，例如提高练习强度、降低练习强度或者保持当前强度水平。如果想要进一步的信息，通常优选根据乳酸水平将所有测量结果(例如“乳酸水平上升”)传达给使用者，因为乳酸水平是被广泛接受的概念，并且公知为练习强度的标识。因此一种特别感兴趣的标记物是重碳酸盐。重碳酸盐构成血液碳酸盐缓冲物的一部分，血液碳酸盐缓冲物补偿身体里新陈代谢条件的变化，以保证血液的pH值保持在生理水平。如上所述，在练习期间当形成乳酸时在新陈代谢中出现一种这样的变化。形成的乳酸与重碳酸盐反应，产生二氧化碳和水，由此二氧化碳被肺迅速排除，即，乳酸的产物导致血液重碳酸盐的减少。在剧烈练习的情况下，增加的乳酸产物导致血液重碳酸盐水平的显著下降，由此显示，在练习期间通常遭遇的情况下，在血液乳酸的增加与血液重碳酸盐的减少之间存在近似线性的关系，使得血液乳酸与血液重碳酸盐之间的相关性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测和/或改善人或动物体育锻炼效率的装置，包括：至少一个毫米波发生器(12，12′)，其产生毫米波辐射，至少一个毫米波天线(16，16′)，其在预定方向上发射由所述毫米波发生器(12，12′)产生的毫米波，至少一个耦合元件(14，14′)，其将所述毫米波天线(16，16′)耦合到所述毫米波发生器(12，12′)，并将由所述毫米波发生器(12，12′)产生的所述毫米波辐射传输到所述毫米波天线(16，16′)，至少一个参考元件(20)，所述至少一个参考元件(20)至少间歇地从所述毫米波天线(16，16′)接收毫米波辐射，至少一个检测器(22，22′)，其检测毫米波辐射并产生第一数据流，处理单元(24)，其从所述至少一个检测器(22)接收所述第一数据流，并产生信号指示身体乳酸水平随时间的发展，以及输出装置(26)，其向使用者指示所述身体乳酸水平随时间的发展。

【技术特征摘要】
2011.10.14 EP 11185249.71.一种用于监测和/或改善人或动物体育锻炼效率的装置，包括：至少一个毫米波发生器(12，12′)，其产生毫米波辐射，至少一个毫米波天线(16，16′)，其在预定方向上发射由所述毫米波发生器(12，12′)产生的毫米波，至少一个耦合元件(14，14′)，其将所述毫米波天线(16，16′)耦合到所述毫米波发生器(12，12′)，并将由所述毫米波发生器(12，12′)产生的所述毫米波辐射传输到所述毫米波天线(16，16′)，至少一个参考元件(20)，所述至少一个参考元件(20)至少间歇地从所述毫米波天线(16，16′)接收毫米波辐射，至少一个检测器(22，22′)，其检测毫米波辐射并产生第一数据流，处理单元(24)，其从所述至少一个检测器(22)接收所述第一数据流，以从所述第一数据流计算身体乳酸水平随时间的发展、产生信号指示身体乳酸水平随时间的发展并且基于所述身体乳酸水平随时间的发展而生成锻炼建议，以及输出装置(26)，其向使用者指示所述身体乳酸水平随时间的发展和所述锻炼建议。2.根据权利要求1的装置，还包括一个或多个补充传感器(32)，用于感测皮肤温度、脉搏、灌注、汗液、压力和/或皮肤厚度。3.根据权利要求1或2的装置，还包括建议引擎(34)，基于所述身体乳酸水平随时间的发展产生对锻炼调整的建议，由此通过所述输出装置(26)向所述使用者传达所述建议。4.根据权利要求1的装置，其中，所述至少一个毫米波发生器(12，12′)、所述至少一个毫米波天线(16，16′)、所述至少一个耦合元件(14，14′)、所述至少一个参考元件(20)、所述至少一个检测器(22，22′)以及可选的存在的补充传感器(32)被组合在一个外壳中，以形成传感器单元(80)。5.根据权利要求4的装置，其中，所述传感器单元(80)包括两个毫米波发生器(12，12′)、两个毫米波天线(16，16′)、两个耦合元件(14，14′)、一个参考元件(20)、两个检测器(22，22′)以及可选的存在的补充传感器(32)。6.根据权利要求4或5的装置，包括若干传感器单元(80)。7.根据权利要求6的装置，其中，所述处理单元(24)、所述输出装置(26)以及可选的存在的建议引擎(34)被组合在一个外壳中，以形成反馈单元(90)。8.根据权利要求7的装置，其中，所述反馈单元(90)被设计为佩戴在所述使用者的手腕上。9.根据权利要求7的装置，其中，至少一个所述传感器单元(80)和所述反馈单元(90)经由无线数据链路通信。10.根据权利要求9的装置，其中，至少一个所述传感器单元(80)和所述反馈单元(90)通过蓝牙进行通信。11.根据权利要求1的装置，其中，所述输出装置(26)产生触觉、视觉或听觉输出。12.根据权利要求11的装置，其中，所述输出装置(26)显示所述身体乳酸水平随时间的发展的图。13.根据权利要求1的装置，还包括数据存储器(64)，其存储与所述身体乳酸水平随时间的发展有关的数据。14.根据权利要求13的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦特瑟斯·里德尔，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：