專利名稱：用于將心率與鍛煉參數(shù)相關的系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種用于基于測量的生理值來估計ー個或多個鍛煉參數(shù)的方法和裝置。更具體地，本申請針對于適合于基于感測的心率向用戶提供ー個或多個不同鍛煉參數(shù)的估計值的裝置和方法。
背景技術：
例如，在諸如騎自行車的訓練活動期間測量鍛煉參數(shù)是所普遍接受的用于基于消耗的能量評估用戶的健康水平和/或效率的方法。本申請中使用的鍛煉參數(shù)或鍛煉參數(shù)值可以指任何可測量的生理特征或與鍛煉有關的特征。例如，氧消耗、ニ氧化碳呼出、以及功率輸出都是可測量的鍛煉參數(shù)的示例，其中，使用適合于瞬時地、或者在特定練習或鍛煉課程的過程中檢測和測量特定值的設備來測量可測量的鍛煉參數(shù)。非生理測量或特征也可以用在鍛煉課程的分析中、或者用于在鍛煉課程期間將信息提供給用戶。例如，這種非生理鍛煉參數(shù)的示例為速度、特定路線或軌跡的坡度、對于ー件鍛煉器材的阻カ設置、溫度、風速等。用戶可以使用鍛煉參數(shù)測量以在給定的競賽或鍛煉或訓練課程期間評估它們的表現(xiàn)，從而在事后分析表現(xiàn)，以計劃未來的事件、練習或課程等。用戶也可以將給定的課程的測量、與任意數(shù)目的以前或隨后的課程進行比較，使得他或她具有測定(gauge)他的或她的相對表現(xiàn)的客觀手段。監(jiān)控鍛煉參數(shù)在諸如騎自行車和跑步運動(其中自行車騎行者和跑步者在諸如變化長度和地形的過程、不同的天氣條件、不同的選派搭檔(draftingpartner)等的可變條件下訓練)的訓練活動中特別有用。在變化的情況下，可能難以測定從ー個課程到下一個課程的表現(xiàn)，除非用戶在基本上相同的條件下反復使用相同的過程。為了在可變條件下追蹤表現(xiàn)，許多用戶采用用于測量他們在給定課程期間的表現(xiàn)的專業(yè)監(jiān)控設備。例如，功率計是由自行車騎行者通常采用的ー種已知設備，用于測量他們在騎行期間的功率輸出。功率計使用一個或多個傳感器以生成功率輸出數(shù)據(jù)，并且通常與顯示功率輸出數(shù)據(jù)以及其它相關數(shù)據(jù)的安裝了把手的計算機通信，使得用戶可以瞬間看到他或她的瞬時功率輸出、最大功率輸出、平均功率輸出等。功率計有許多種形式，并且通常采用有利地部署在自行車上的特定位置的應變計(train gauge)，用于測量由騎行者施加的カ矩。當該カ矩與所測量的角速度相結(jié)合時，可以確定騎行者的功率輸出。通常，可以將應變計安裝在自行車的中軸(bottom bracket)、車輪花鼓、腳踏板、底托(shoe)、或大齒盤(crankset)上。其它功率計使用安裝了把手的單元、而非使用應變計來生成功率輸出數(shù)據(jù)，其中，所述安裝了把手的單元測量反作用力(諸如重力、風的阻力、慣性和滾動阻力)并且將這些測量與速度相結(jié)合以確定騎行者的功率輸出。然而，用于準確地測量鍛煉參數(shù)的設備可能是昂貴的和/或在各種情況下使用不夠靈活的。例如，上述功率計通常需要不容易攜帯的附加硬件。這種便攜性的缺乏是不方便的，因為許多自行車騎行者使用大量不同的自行車用于訓練和/或競賽，并且因而對于每輛自行車需要獨立的功率計、或者需要可以從ー輛自行車移動到另ー輛自行車的組件中的功率計。然而，功率計相當昂貴，因而致使擁有多于ー個功率計是非常昂貴的、或成本太高。盡管某些功率計被配置為便攜的，但轉(zhuǎn)移功率計會牽涉巨大的努力并且是不方便的，并且有時會損失性能。在另ー個示例中，在諸如游泳的運動中，對可以使用的器材類型的限制也使得難以確知用戶的輸出功率。除功率輸出以外，大量附加的鍛煉參數(shù)在評估在給定的鍛煉或訓練課程期間的個人的表現(xiàn)中也是有用的。例如，氧消耗和ニ氧化碳呼出的測量指 示在給定訓練活動期間的個人的肺性能。雖然氧消耗和ニ氧化碳呼出是用于評估個人表現(xiàn)的非常有用的參數(shù)，但測量這些參數(shù)并不容易。通常，在實驗室環(huán)境中測量氧消耗和ニ氧化碳呼出，其中個人連接至被專門配置用于當個人從事特定的訓練活動(諸如在跑步機上跑步、或者在固定健身自行車上騎行)時測量氧輸入和ニ氧化碳輸出的設備。當然，這種測量在平常的日常鍛煉期間不是實際可獲得的，并且同樣地，個人不能容易并廉價地評估他們在鍛煉期間的肺性能。其它有用的參數(shù)包括但不限于消耗的能量(其通常用千焦耳(Kil0J0Ule)表示)、以及消耗的養(yǎng)料(食物)(其通常用卡路里(Calory)表示)。因此，期望提供ー種基本上低成本并且便攜的鍛煉參數(shù)測量系統(tǒng)。此外，普遍認識到的是，其它鍛煉活動將以與騎自行車相同的方式從功率測量中受益，并且因而期望提供一種不僅可以在騎自行車中使用、并且還可以在任意數(shù)量的其它鍛煉活動中使用的功率測量系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個示例性實施例中，一種計算機實施的方法用于為用戶估計鍛煉參數(shù)。所述方法包括步驟接收測量的心率值；使用存儲的在測量的心率值和測量的鍛煉參數(shù)值之間的相關性，基于所述心率值來確定估計的鍛煉參數(shù)值；以及提供所估計的鍛煉參數(shù)值。在另ー個示例性實施例中，本發(fā)明設想了一種用于提供估計的鍛煉參數(shù)值的計算機系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括心率傳感器輸入設備；處理器，其被配置為從所述心率輸入設備接收心率信息，并且執(zhí)行包括在所接收的心率信息和一個或多個鍛煉參數(shù)的估計值之間的相關性的程序；以及估計的鍛煉參數(shù)輸出設備。所述系統(tǒng)可以被配置使得所述估計的鍛煉參數(shù)輸出設備被配置為傳送所接收的心率信息。所述系統(tǒng)還可以包括用于接收和存儲所測量的對于特定用戶的在所述接收的心率信息和鍛煉參數(shù)值之間的相關性。根據(jù)再ー個示例性實施例，提供了一種計算機實施的方法，用于在鍛煉期間為用戶生成在測量的心率和測量的功率輸出之間的相關性。所述方法包括接收測量的心率值；接收測量的功率輸出值；以及確定在心率和功率輸出之間的用戶特定的相關性。所述相關性可以基于所述測量的心率值和所述測量的功率輸出值的回歸分析。所述方法還包括在計算機存儲器中存儲所述用戶特定的相關性。確定在心率和功率輸出之間的用戶特定的相關性可以包括確定在心率和功率輸出之間的線性相關性；確定在所述心率和功率輸出之間的一階相關性；確定在所述心率和功率輸出之間的線性相關性、一階相關性、和ニ階相關性；和/或應用在所述測量的心率和功率輸出之間的微分相關性。在再一個示例性實施例中，一種用于估計用戶的功率輸出的計算機實施的方法包括步驟接收測量的心率值；使用存儲的在測量的心率值和功率輸出值之間的相關性，基于所述心率值來確定估計的功率輸出；以及提供所述功率輸出值。所述方法可以包括接收用戶特定數(shù)據(jù)條目，其中，基于所述心率值來確定估計的功率輸出值包括基于所述用戶特定數(shù)據(jù)來定制所述估計的功率輸出值，其中所述用戶特定數(shù)據(jù)是性別、年齡、身高、體重、健康水平、以及疲勞程度中的至少ー個。所述方法還可以被配置使得基于接收的測量的心率值和功率輸出鍛煉參數(shù)值的回歸分析，生成存儲的在測量的心率值和功率輸出值之間的相關性。



在附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施例，其中同樣的參考標號始終表示同樣的部件。在附圖中圖1是用于生成和存儲在測量的生理值和至少ー個測量的鍛煉參數(shù)之間的相關性的系統(tǒng)的框圖；圖2是示出用于生成和存儲在測量的生理值和至少ー個測量的鍛煉參數(shù)之間的相關性的方法的流程圖；圖3是示出使用圖1的系統(tǒng)所生成的、從監(jiān)控器接收的心率以及從監(jiān)控器接收的功率輸出數(shù)據(jù)的圖；圖4是描繪使用圖1的系統(tǒng)生成的、測量的生理值相對于測量的鍛煉參數(shù)值的圖，以示出由回歸引擎所使用以生成相關性信息的數(shù)據(jù)；圖5是示出使用圖1的系統(tǒng)生成的、功率輸出隨時間經(jīng)過的微分(differential)計算圖的圖；圖6是包括配置為顯示基于測量的生理值生成的估計的鍛煉參數(shù)的計算機的自行車的示意圖；以及圖7是配置為基于檢測的生理值生成一個或多個估計的鍛煉參數(shù)的示例性計算機。
具體實施例方式本發(fā)明設想了一種用于在體育活動期間為用戶提供ー個或多個鍛煉參數(shù)的估計的方法和裝置。本發(fā)明的方法包括產(chǎn)生在測量的心率讀數(shù)和ー個或多個測量的鍛煉參數(shù)之間的相關性。一旦建立了在實際心率和實際鍛煉參數(shù)之間的相關性，就可以執(zhí)行回歸分析，以確定在測量的心率和測量的鍛煉參數(shù)之間的相關性。換句話說，通過將實際測量的心率與實際測量的鍛煉參數(shù)相關，本發(fā)明的方法和裝置可以使用推出的相關性，從而在此后基于實際心率信息估計ー個或多個鍛煉參數(shù)。因而，在創(chuàng)建相關性之后，用戶不需要采用實際測量特定鍛煉參數(shù)的裝置，而是，他或她可以簡單地使用他或她的心率信息，從而實時地或在結(jié)束體育活動之后為用戶提供他或她的鍛煉參數(shù)的估計?，F(xiàn)在參考圖1，根據(jù)示例性實施例，示出被配置為接收與ー個或多個測量的鍛煉參數(shù)結(jié)合的測量的生理數(shù)據(jù)以產(chǎn)生相關性的校準系統(tǒng)100。校準系統(tǒng)100被配置為包括心率監(jiān)控器102、至少ー個鍛煉參數(shù)監(jiān)控器104、回歸分析引擎106、以及相關性數(shù)據(jù)庫108。可以使用包括處理器110、存儲器112、ー個或多個輸入設備114、以及ー個或多個輸出設備116的標準計算機系統(tǒng)來實施校準系統(tǒng)100。盡管監(jiān)控器102和104作為系統(tǒng)100的組件而被示出，但這些系統(tǒng)可以被實施為配置為將生成的監(jiān)控數(shù)據(jù)通過有線或無線連接提供給系統(tǒng)100的外部設備?，F(xiàn)在也參考圖2，根據(jù)示例性實施例，示出圖示了用于生成在測量的生理數(shù)據(jù)值和ー個或多個測量的鍛煉參數(shù)之間的相關性數(shù)據(jù)的計算機實施的方法的流程圖200?？梢酝ㄟ^系統(tǒng)100實施流程圖200的方法。盡管流程圖200示出以特定順序執(zhí)行的若干步驟，但應理解的是，可以使用更多、更少、和/或不同順序的步驟執(zhí)行該方法，以實施此處描述的功能性。此外，盡管此處將特定步驟描述為由特定硬件執(zhí)行，但應理解的是，可以由任何類型的硬件執(zhí)行該步驟，以實施此處描述的功能。在步驟202中，系統(tǒng)100被配置為接收用戶數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)可以基于測量值(諸如從監(jiān)控器102和104接收的數(shù)據(jù))而獲得、和/或可以使用ー個或多個輸入設備144 (諸如鍵盤或鼠標)手動輸入。示例性用戶數(shù)據(jù)包括但不限于身高、體重、性別、年齡、相對健康、最大心率、靜息心率等。在步驟204中，系統(tǒng)100被配置為識別并接收任何相關性偏移因數(shù)(skewingfactor)。示例性相關性偏移因數(shù)可以包括但不限于確定測試過程是要在內(nèi)部還是外部被執(zhí)行、確定當前溫度、確定訓練過程文檔、確定用戶最近的熱量活動、確定用戶最近的活動、確定監(jiān)控設備的類型等?？梢曰谡{(diào)查問卷、更新的數(shù)據(jù)、來自ー個或多個傳感器的數(shù)據(jù)等而確定相關性偏移因數(shù)。在步驟206中，執(zhí)行測試過程以分別使用監(jiān)控器102和104生成隨時間經(jīng)過測量的生理值、以及隨時間經(jīng)過測量的鍛煉參數(shù)。在示例性實施例中，測量的生理值可以是用戶的心率。通過執(zhí)行預定的訓練例程或鍛煉課程，進行將測量的心率信息與測量的鍛煉參數(shù)相關的步驟。通過向用戶提供基本標準的心率帶作為生理監(jiān)控器102 (如本領域中已知的檢測瞬時心率讀數(shù)的裝置)，進行鍛煉課程或訓練例程。心率帶被橫跨用戶的胸部佩戴，并 且包括用于傳送感測的心率的裝置。心率帶可以包括與計算機或其它設備的有線連接，或者替代地，它可以包括用于將其心率信息無線傳送到計算機或其它設備的裝置。與感測生理值同期地，一個或多個監(jiān)控器104被配置為生成隨時間經(jīng)過的鍛煉參數(shù)。例如，當監(jiān)控器104是功率監(jiān)控器時，可以使用諸如自行車輪上的PowerTap 功率計的設備來測量用戶的功率輸出。系統(tǒng)100還可以被配置為包括氧消耗監(jiān)控器作為第二監(jiān)控器104，其中可以使用適合于測量氧消耗的設備測量用戶的氧消耗率?？梢允褂妙愃频脑O備測量ニ氧化碳呼出率。盡管示出了示例性鍛煉參數(shù)監(jiān)控設備，但應該理解的是，可以將監(jiān)控器104用于測量任何可測量的鍛煉參數(shù)。步驟206的鍛煉課程或訓練例程被設計為需要用戶執(zhí)行牽涉改變用戶心率的體カ發(fā)揮(physical exertion)的活動序列，同時用戶使他的或她的實際鍛煉參數(shù)被同期地測量。例如，預定的訓練活動或鍛煉課程可以包括騎行訓練自行車，其具有用于測量用戶功率輸出的與其互聯(lián)的功率計。替代地，可以使用諸如橢圓機、跑步機、劃船機等的鍛煉設備監(jiān)控功率。在步驟206的一個實施例中，用戶在跑步機上跑步，同時測量他們的速度和心率。為了確保接收的測量的準確性，系統(tǒng)100還可以被配置為同期地記錄跑步機上的坡度設置。這樣，可以將用戶心率讀數(shù)與取決于給定速度和坡度的特定訓練方案相關。該信息在評估給定活動中的個人的弱點中可以是有用的。即，它在對在什么條件下用戶需要進ー步的訓練(諸如給定坡度和速度的組合)的確定中可以是有用的。在步驟206的另ー個實施例中，用戶可以在跑步機上跑步(其中將跑步機的坡度設置為固定傾斜(諸如0度))，同時測量他的或她的心率。這樣，用戶可以將特定速度與特定心率讀數(shù)相關，使得在隨后的跑步期間，他或她可以基于他的或她的測量的心率，估計他的或她的對于平坦的軌跡或地面的速度。
在步驟206的另ー個實施例中，用戶可以使用配置為測量和/或記錄速度數(shù)據(jù)、海拔增長(gain)、以及心率的GPS設備。此信息將使用戶能夠?qū)⒔o定的速度和/或海拔與給定的心率讀數(shù)校準，使得在隨后的訓練活動中，在給定檢測的心率讀數(shù)的情況下，用戶可以估計他的或她的速度或海抜增長。在步驟206的ー個示例性訓練鍛煉中，在至少十五分鐘的時段內(nèi)執(zhí)行預定的訓練例程，而同時監(jiān)控并收集用戶的心率和鍛煉參數(shù)數(shù)據(jù)。可以理解的是，執(zhí)行訓練例程或鍛煉課程的時間段可以是任何期望的長度，并且可以充分改變。預定的訓練例程或鍛煉課程可以包括在訓練例程或鍛煉課程的整個過程中増加的漸進發(fā)揮(exertion)的序列。當然，訓練例程或鍛煉課程可以包括序列的任意數(shù)量的不同組合。例如，訓練例程或鍛煉課程可以包括這樣的序列急劇增加的發(fā)揮、隨后是中度或小的發(fā)揮(即滑行(coasting))的時段。由監(jiān)控器102和104生成的數(shù)據(jù)可以被傳送到處理器110，從而取決于系統(tǒng)100使用的鍛煉參數(shù)監(jiān)控器104的數(shù)目和/或類型，在步驟208-212中由分析引擎106處理。數(shù)據(jù)可以與測量同期被傳送，并且/或者可以在與相應監(jiān)控器關聯(lián)的本地存儲器中存儲。替代地，數(shù)據(jù)可以被傳送到具有存儲器以存儲心率信息的計算機或其它設備。計算機或其它設備可以被安裝到諸如下面參考圖6所述的訓練自行車的把手的一個鍛煉器材、可以由用戶佩戴在肩帶等處、或者可以簡單地位于計算機中與用戶同樣的一般區(qū)域中。在存儲該信息的情況下，數(shù)據(jù)可以在隨后的操作中被傳送到處理器110。在數(shù)據(jù)的生成之后和/或在數(shù)據(jù)的生成期間同期地，處理器110可以被配置為在步驟214中接收來自系統(tǒng)100的用戶的主觀數(shù)據(jù)。主觀信息可以包括感知的努力(effort)程度，其在一個實施例中可以被用于心率的替代，因為有證據(jù)表明在某些個人中對于確定鍛煉響應，其比心率更正確。除心率之外，感知的發(fā)揮也可以用于增強算法并增加基于心率的計算的魯棒性。在數(shù)據(jù)的生成之后和/或在數(shù)據(jù)的生成期間同期地，處理器110可以被配置為在步驟216中實施回歸分析引擎106以生成在接收的生理數(shù)據(jù)和ー個或多個鍛煉參數(shù)值之間的一個或多個相關性?；貧w分析可以包括用于為了識別在因變量(即，測量的生理值)和一個或多個自變量(即，一個或多個鍛煉參數(shù)值)之間的關系的目的而建模和分析幾個變量的各種已知技術中的任何ー種?；貧w分析還可以包括基于ー個或多個其它輸入值(諸如步驟202中接收的用戶數(shù)據(jù)、步驟204中接收的偏移因數(shù)、步驟206中接收的主觀數(shù)據(jù)等)而修改所識別的關系。在任意事件中，將預定的訓練例程或鍛煉課程配置并適配于確定在特定用戶的測量的心率和測量參數(shù)之間的相關性，使得在隨后的訓練課程中，可以使用用戶的測量的心率來估計參數(shù)，從而不必要使用實際測量設備或系統(tǒng)。當完成預定的訓練例程或鍛煉課程時，關于時間而比較測量的心率和測量的鍛煉參數(shù)數(shù)據(jù)并將其繪制出來。特別地，在心率帶和鍛煉參數(shù)測量設備所測量的數(shù)據(jù)被上傳到計算機?，F(xiàn)在參考圖3，示出圖示了使用被配置為接收來自監(jiān)控器102的心率數(shù)據(jù)和來自監(jiān)控器104的功率輸出數(shù)據(jù)的示例性系統(tǒng)100所收集的數(shù)據(jù)的圖300。圖300示出相對于時間(參照時間軸304所示)所繪制的收集的功率數(shù)據(jù)(參照功率軸302所示)?？梢栽趨⒖紙D2所述的數(shù)據(jù)生成期間或完成校準活動之后由處理器110接收該數(shù)據(jù)。現(xiàn)在參考圖4，描繪測量的生理值402相對于測量的鍛煉參數(shù)值404的圖400示出由回歸引擎106用以生成相關性信息的數(shù)據(jù)。在圖4中所示的示例中，在圖中相對于測量的功率而繪制出測量的心率信息。具體地，使用(a)線性曲線406、(b) ニ階多項式408、和 (c)三階多項式410，使兩個測量的值相關。將具有所關聯(lián)的計算的相關性常量的、所得到的線性、ニ階、和三階相關性曲線的典型圖示分別示出為曲線406、410。特別地，根據(jù)下列等式計算線性圖、ニ階圖和三階圖，其中a、b、c和d是特殊的校準參數(shù)，并且X是用戶的心率。用戶的心率可以是在任何給定的時間點的瞬時心率測量、平均心率，或者可以是在定義的時間段內(nèi)的平均、中值或最頻值(mode)心率。線性功率=ax+bニ階功率=ax2+bx+c三階功率=ax3+bx2+cx+d如前所述，圖4表示示出線性、ニ階和三階功率輸出相關性圖的示例性圖。因此，使用圖4中所示的數(shù)據(jù)，回歸分析引擎106可以生成變量a、b、c和d，從而在該示例中建立在用戶的心率和功率輸出之間的適當?shù)南嚓P性。在本發(fā)明的替代實施例中，可以由回歸分析引擎106執(zhí)行微分相關性以増加所估計的功率輸出計算的準確性。關于時間而對心率數(shù)據(jù)求微分容許更準確的相關性、以及在測量的心率和估計的功率輸出之間的顯著減少的偏移?？梢酝ㄟ^確定用戶的心率在特定時間點是増加還是減少而進一歩改善由回歸分析引擎106生成的相關性。為了微分校準的目的，可以執(zhí)行附加的訓練例程或鍛煉課程用以建立微分校準。例如，可以執(zhí)行一系列短跑，使得用戶必須突然増加他的或她的功率輸出。接著，每個短跑之后將是例如2-5分鐘之間的休息時間。因此，從短跑和休息時段系列獲取的數(shù)據(jù)可以被用于將測量的心率的増加或減少的速率與用戶的實際功率輸出相關。用于微分校準的一般等式如下，其中X是心率，并且a、b、c和d是特殊的用戶校準參數(shù)。微分線性功率=ax+b+c (dx/dt)(其中(dx/dt)可以是瞬時的或者基于連續(xù)平均)現(xiàn)在參考圖5，示出圖示功率輸出502在時間504上的微分計算圖的圖500。類似于關于圖3所述的計算，回歸分析引擎106可以分別采用功率輸出的線性圖506(其分別具有ー階、ニ階、和三階微分的微分圖508-532)，以確定用戶特定的常量a、b和C。此外，如圖5中所見，線性微分相關性使圖能夠展開，示出由回歸分析引擎106所識別的關系，其將標準功率輸出圖反映為時間的函數(shù)。這樣，用戶不僅可以確定或估計他的或她的瞬時功率，而且他或她還可以看到他的或她的功率輸出在練習的過程中如何波動，并且可以確定練習的所有或任何所選部分期間的平均功率。再次參考圖1和圖2，在步驟218中，系統(tǒng)100可以被配置為在存儲器112中的相關性數(shù)據(jù)庫108中存儲所識別的在測量的生理數(shù)據(jù)和測量的鍛煉參數(shù)數(shù)據(jù)之間的相關性關系?？梢赃M一歩基于測量的、檢測的、和/或手動輸入的數(shù)據(jù)而索引所識別的關系，使得可以基于隨后的類似數(shù)據(jù)的檢測而采用所識別的關系，如下進ー步所述。在一個實施例中，可以用默認相關性來替代預定的訓練例程或鍛煉課程的執(zhí)行。這對于可能無權訪問執(zhí)行相關性所必需的實際功率計或類似的鍛煉參數(shù)測量設備的用戶而言是特別有利的。默認相關性使用特定用戶的已知生理參數(shù)，并應用它們以產(chǎn)生符合具有類似生理參數(shù)的其他用戶的相關性。因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的用戶能夠立即訪問該裝置和方法的基本功能性，而不必經(jīng)歷預定的訓練例程或鍛煉課程。
可以基于用戶的疲勞程度計算另一種類型的相關性。在該相關性中，可以使用預定的訓練例程或鍛煉課程、或者替代地在長時間的練習開始之前使用默認相關性，來執(zhí)行標準相關性。在練習結(jié)束時，用戶執(zhí)行由預定的訓練例程或鍛煉課程所提供的標準相關性。在該實施例中，在實際練習期間計算消耗能量的量。接著將消耗的能量與實際心率和功率數(shù)據(jù)進行比較。這樣，通過比較相關性曲線和練習期間消耗的總能量，本發(fā)明的方法和裝置可以更好地說明疲勞，并且在練習本身的整個過程中改善在心率和功率輸出之間的相關性?？梢詧?zhí)行另ー種類型的相關性，其中用戶執(zhí)行預定的訓練例程或鍛煉課程，同時周期性地輸入他或她在訓練例程或鍛煉課程期間的預定點上感知的努力付出(effortexpenditure)的評估?？梢栽陲@示設備或其它這種裝置處輸入主觀努力付出評估數(shù)據(jù)。在訓練例程或鍛煉課程結(jié)束之后，將該數(shù)據(jù)與用戶的主觀努力付出數(shù)據(jù)進行比較，以容許在用戶的感知的努力付出、心率、以及實際鍛煉參數(shù)(例如功率輸出)之間增加準確性。現(xiàn)在參考圖6，本發(fā)明的典型應用涉及包括車架12的自行車10，所述車架12可旋轉(zhuǎn)地支撐通過曲柄臂16連接到鏈環(huán)18的一對腳踏板14。鏈環(huán)18通過鏈條24連接到后車輪22的花鼓20。自行車10由自行車騎行者提供動カ，所述自行車騎行者經(jīng)由腳踏板14和曲柄臂16將旋轉(zhuǎn)力提供給鏈環(huán)18。鏈環(huán)18的旋轉(zhuǎn)通過鏈條24轉(zhuǎn)移到后車輪花鼓20，其經(jīng)由輻條26使后車輪22實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，以驅(qū)動自行車10動作。有利地，并且根據(jù)本發(fā)明，自行車10不需要包括用于監(jiān)控鍛煉參數(shù)的硬件。計算機28被安裝在自行車前端的ー對把手30上。計算機28包括顯示屏31，用于向用戶傳遞他的或她的相關表現(xiàn)數(shù)據(jù)，諸如心率、行駛距離、海抜和速度(所有這些都是傳統(tǒng)的)、以及根據(jù)本發(fā)明的氧消耗、ニ氧化碳呼出、和/或功率輸出中的ー個或多個的估計值。計算機28包括用于從諸如胸帶32的心率傳感器接收數(shù)據(jù)的裝置。計算機28還包括被配置用于存儲和處理從如前所討論的根據(jù)本發(fā)明的方法的傳送器所接收的數(shù)據(jù)的處理器。現(xiàn)在參考圖7，示出示例性計算機700，其被配置為基于檢測的生理值(在該示例性實施例中是心率)生成一個或多個估計的鍛煉參數(shù)。計算機28可以被配置為包括心率輸入設備702、計算機處理器704、配置為包括如上所述生成的相關性數(shù)據(jù)庫108的存儲器706、以及鍛煉參數(shù)輸出數(shù)據(jù)708。計算機28可以被配置為包括更多、更少、或不同布置的組件，以實施此處所述的功能。計算機700可以是配置為采用測量的生理值(諸如心率)以基于存儲的相關性值確定估計鍛煉參數(shù)值的任何設備。輸入設備702可以是心率傳感器、被配置為接收感測的心率值的接收器等，其被配置為將感測的心率值提供到處理器704。類似地，輸出設備可以是顯示器、被配置為傳送并估計鍛煉參數(shù)值的傳送器等，其被配置為提供由處理器704生成的所估計的值。相關性數(shù)據(jù)庫108可以被若干不同的相關性值所填充，其中，除基于心率輸入設備702之外，還基于各種輸入而使用若干不同的相關性值。例如，數(shù)據(jù)庫108可以被配置為包括默認相關性，其將提供基于心率輸入數(shù)據(jù)702的針對普通用戶的估計的功率輸出值；基于諸如身高、體重、性別、健康水平、練習歷史、心率、疲勞程度等的一個或多個輸入值調(diào)整(tailor)的針對·普通用戶的估計的功率輸出值；用戶特定的相關性；等等。計算機700可以在幾個不同實施例中實施，以執(zhí)行此處所述的功能。在本發(fā)明的第一實施例中，計算機28可以實施為心率傳感器中的組件。如通常所理解的，心率傳感器帶由用戶佩戴，并且收集心率數(shù)據(jù)。在該實施例中，收集的心率數(shù)據(jù)702由本地生成，并且由處理器704結(jié)合數(shù)據(jù)庫108中存儲的相關性數(shù)據(jù)而使用，以提供包括ー個或多個鍛煉參數(shù)(例如功率輸出、氧消耗、ニ氧化碳呼出等)的估計的輸出?？梢允褂缅憻拝?shù)輸出數(shù)據(jù)708提供鍛煉參數(shù)，在該實施例中，所述鍛煉參數(shù)輸出數(shù)據(jù)708可以是表示感測的心率和計算的鍛煉參數(shù)數(shù)據(jù)這二者的信號。該信號可以被傳送到例如如上所述的自行車計算機28。以這種方式，自行車計算機可以顯示感測的心率值、估計的鍛煉參數(shù)值，或者這二者。在該實施例中，心率傳感器帶配置有用于支持相關性數(shù)據(jù)計算和應用的電子裝置。容易理解的是，一旦存儲用戶特定的相關性數(shù)據(jù)，處理器就被配置用于在隨后的訓練課程期間計算所估計的鍛煉參數(shù)。此外，心率傳感器帶包括用于將所計算的心率數(shù)據(jù)以及所估計的鍛煉參數(shù)數(shù)據(jù)傳送到接收器的傳送器。接收器可以是計算機，諸如自行車計算機、適合于在顯示屏上顯示所傳送的數(shù)據(jù)的專用活動計算機、和/或能夠接收和顯示這種數(shù)據(jù)的任意數(shù)量的手持或用戶佩戴的計算機。以這種方式，用戶不限于在騎車時獲得諸如功率數(shù)據(jù)的鍛煉參數(shù)數(shù)據(jù)，并且也可以當進行如前所述的其它鍛煉活動時獲得這種數(shù)據(jù)，在此之前，所述其它鍛煉活動中的許多涉及無法簡單地測量任何類型的客觀鍛煉參數(shù)的活動。根據(jù)本實施例修改的心率傳感器還可以包括用于存儲所測量的心率數(shù)據(jù)和所計算的估計的鍛煉參數(shù)數(shù)據(jù)用以在特定的鍛煉活動完成之后使用的裝置。以這種方式，用戶不僅可以監(jiān)控他的或她的瞬時或近瞬時鍛煉參數(shù)，而且用戶還可以使用事后所收集的數(shù)據(jù)，以與例如之前的鍛煉活動進行比較而評估他的或她的表現(xiàn)。在第二實施例中，計算機700可以被集成在本領域普遍已知類型的課程中計算機(in-session computer) 28中，諸如自行車計算機、腕式跑步計算機、與ー個固定鍛煉器材關聯(lián)的計算機等。如普遍認識到的，這種計算機通常被安裝到器材的產(chǎn)品(item)上、或者由用戶攜帶，并且包括用于將各種數(shù)據(jù)提供給用戶的顯示器。例如，自行車計算機通常為用戶提供心率、距離、海抜、功率輸出、以及其它這樣的測量數(shù)據(jù)。在本實施例中，所計算的相關性數(shù)據(jù)被直接加載到計算機中。計算機與由用戶佩戴的心率傳感器無線或有線地通信，并使用心率輸入數(shù)據(jù)702 (本實施例中其可以是接收器)接收由心率帶收集的數(shù)據(jù)。處理器704關于存儲器706中的用戶特定的相關性數(shù)據(jù)而處理所收集的數(shù)據(jù)，用于計算ー個或多個估計的鍛煉參數(shù)。在與計算機28關聯(lián)的顯示器上，將由計算機計算的估計的鍛煉參數(shù)作為鍛煉參數(shù)輸出數(shù)據(jù)708提供給用戶，如本領域所普遍理解的。以這種方式，個人不需要將檢測這種鍛煉參數(shù)所需的器材安裝在他的或她的自行車或器材的其它產(chǎn)品上，而是，他或她可以簡單地使用心率傳感器和標準的專用活動計算機28以獲得所估計的鍛煉參數(shù)計算，其可以實時地顯示給用戶。此外，所估計的鍛煉參數(shù)數(shù)據(jù)可以從專用活動計算機上傳到個人計算機等，用于事后分析。計算機700可以包括能夠操作以顯示數(shù)據(jù)的任意數(shù)量的已知顯示設備或其它這種設備，如普遍理解的。這種已知設備包括但不必限定于Cycleops Joule2. O、CycleopsJoule3. 0> athlosoft ERGOCAD、Bontrager Node1、Bontrager Node2> Garmin Edge705、Garmin Forerunner310XT、Garmin Edge500、iBike iAero、iTMP SMHEART Link、O-SynceMacro X、 O-Synce Macro High X、 Schwinn MPower Performance Console、 Tacx BushidoT1980、Tacx Bushido Cycle Computer、以及 Wahoo_Fitness Fisicia for iPhone/iPodTouch等?？梢詫⑷我鈹?shù)量的其它設備用于接收并顯示根據(jù)本發(fā)明所計算的鍛煉參數(shù)數(shù)據(jù)。可以理解的是，在某些實例中，顯示設備包括用于執(zhí)行心率到鍛煉參數(shù)計算的裝置，因而用戶可以簡單地使用普通心率帶或傳感器，如第一和第二實施例中那樣。 在第三實施例中，計算機700可以被集成在被配置為在完成活動之后接收所存儲的數(shù)據(jù)的個人計算機系統(tǒng)中。在該實施例中，可以從心率傳感器、自行車計算機28、腕式計算機等的存儲器中存儲的日志接收心率輸入數(shù)據(jù)702的數(shù)據(jù)。通過ー個或多個上述相關性得到的相關性數(shù)據(jù)被本地存儲(即，存儲在個人計算機上存儲的程序中)、或者存儲在基于因特網(wǎng)的服務器。無論在哪種情況中，都接著將所收集的心率數(shù)據(jù)上傳到計算機，并且經(jīng)由個人計算機上所存儲的程序、或者通過用戶將他的或她的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)站的基于互聯(lián)網(wǎng)的服務器分析所述心率數(shù)據(jù)。因此，一旦上傳數(shù)據(jù)，就使用存儲器706中存儲的心率數(shù)據(jù)，并根據(jù)程序中存儲的對于用戶的各種相關性，通過處理器704計算所估計的期望鍛煉參數(shù)?？梢詫㈠憻拝?shù)輸出數(shù)據(jù)708以各種形式顯示給用戶，諸如描繪對于最近完成的練習所估計的功率數(shù)據(jù)的圖、示出隨時間經(jīng)過而進展的若干練習的圖，等等。本發(fā)明采用如本領域已知的心率傳感器的心率傳感器，其中心率傳感器被佩戴在用戶的胸部上或橫跨用戶的胸部，因而檢測用戶的心率。通常，這種心率傳感器與用于顯示瞬時心率測量的顯示裝置通信。本發(fā)明可以使用以同樣的方式操作的心率傳感器以將數(shù)據(jù)傳遞至諸如計算機或顯示器的其它設備，但是它還可以包括用于數(shù)據(jù)收集和處理、以及用不僅于廣播(broadcast)如已知心率傳感器帶中的心率數(shù)據(jù)、而且還廣播一個或多個其它鍛煉參數(shù)的估計的裝置。一旦采用特定用戶的心率和鍛煉參數(shù)的相關性，用戶就可以采用本發(fā)明的設備和方法以在隨后的練習期間監(jiān)控他的或她的估計的鍛煉參數(shù)。以這種方式，在隨后的訓練課程中，將這些值應用到測量的心率，以獲得估計的功率輸出。因此，用戶不再需要使用實際功率計以在他的或她的鍛煉活動期間獲得功率測量。此外，因為功率計不是必需的，所以，在隨后的活動期間，用戶不需要將他或她自己限定于騎自行車或測試功率的其它器材，而是，他或她可以在任意數(shù)量的鍛煉活動期間確定或估計功率，此前在所述任意數(shù)量的鍛煉活動中獲得功率的測量是不可能或不實際的，因為獲得這些測量通常需要器材。有利地，容易理解的是，本發(fā)明的方法使用戶能夠在不使用相對昂貴的設備的情況下、并且在比當前器材容許的更多種類的訓練活動中，監(jiān)控他的或她的鍛煉參數(shù)。例如，本發(fā)明的方法容許用戶在騎自行車(如前所討論的)、歩行、跑步、劃船、攀巖、游泳、舉重、以及其它鍛煉活動期間監(jiān)控他的或她的鍛煉參數(shù)，其中許多鍛煉活動采用通常不能用于測量鍛煉參數(shù)的設備、或者根本不使用任何設備。此外，對于諸如在騎自行車中的傳統(tǒng)使用，用戶可以選擇僅為他的或她的自行車中的一輛購買単獨的功率計，而在他或她騎其它的自行車期間依賴于估計的功率輸出。因此，用戶不需要在他的或她的自行車中的每ー輛上安裝功率計，然而他或她仍然能夠評估他或她的功率輸出，不論他們在練習期間騎哪輛特定的自行車。此外，當用戶ー次從事多于ー種體育活動時，例如在鉄人兩項、鉄人三項或其它多運動事件期間，為了貫穿所有活動而不是僅在某些活動期間估計總功率輸出、氧消耗、ニ氧化碳呼出等，本發(fā)明是有利的。除上述之外，計算機700還可以被配置為從任意數(shù)量的用于改善鍛煉參數(shù)計算的準確性的附加組件接收輸入數(shù)據(jù)。例如，可以采用節(jié)奏傳感器用以測量用戶在騎自行車期間的節(jié)奏，從而容許改善在測量的心率和估計的功率輸出之間的相關性。即，特別是在騎自行車中，當用戶的節(jié)奏為零時，即當他或她滑行時，可以理解騎行者的功率為零，然而他的 或她的心率將不是零，因而提供了錯誤的功率輸出確定。通過使用節(jié)奏傳感器，本發(fā)明可以將收集的節(jié)奏信息與收集的心率信息進行比較，以更好地確定估計的功率輸出。以上述另ー種方式，本發(fā)明的方法使與本方法關聯(lián)的顯示設備能夠當用戶的節(jié)奏為零吋，有時顯示零功率輸出，而不是在該時間段期間示出相對低的功率輸出，從而提供改善的瞬時和平均功率輸出讀數(shù)。如前所討論的，GPS接收器同樣可以將輸入提供給計算機700。GPS接收器可以被實施到計算機28中。已知的GPS接收器能夠檢測速度、行駛距離、海抜、以及攀登和下降速率。容易理解的是，這些數(shù)據(jù)可以用于進ー步增加根據(jù)所計算的心率估計的鍛煉參數(shù)數(shù)據(jù)的準確性。傾斜儀和/或速度傳感器同樣可以將輸入提供給計算機700，其中傾斜儀測量攀登或下降的角度。接著可以將角度數(shù)據(jù)與速度數(shù)據(jù)相結(jié)合，以改善估計的鍛煉參數(shù)計算的準確性。在GPS接收器的情況下，傾斜儀、速度傳感器等任何這樣的組件都可以被集成到由用戶佩戴的速度傳感器中，或者被集成到由用戶攜帶的專用活動計算機或由用戶操作的器材的產(chǎn)品中。在另ー個應用中，可以基于總用戶數(shù)據(jù)改善或增強算法。例如，如果為功率和心率監(jiān)控器的用戶創(chuàng)建中央數(shù)據(jù)收集點，并且也收集了足夠的用戶數(shù)據(jù)，則在理論上，該數(shù)據(jù)可以用于幫助系統(tǒng)的用戶基于與他們自己有類似文檔的用戶的心率與功率的關系而建立他們的校準。在本發(fā)明的另ー個實施例中，一個或多個鍛煉參數(shù)可以用于提供另外的一個或多個鍛煉參數(shù)的估計。盡管本申請詳細討論了若干鍛煉參數(shù)，但是，可以理解的是，可以在本發(fā)明中使用若干其它類似地可相關的鍛煉參數(shù)。即，在實踐本發(fā)明中，可以使用可以與用戶的檢測心率、或任何其它生理度量相關的任何參數(shù)。例如，在本發(fā)明的系統(tǒng)的初始設置期間，用戶可以測量他們的實際心率、功率輸出、氧消耗、以及ニ氧化碳呼出。在數(shù)據(jù)收集完成之后，可以隨后使用前述測量的值中的ー個或多個，以估計其它前述測量的值中的ー個或多個。例如，可以使用測量的氧消耗和心率值，以隨后估計功率輸出?？梢砸栽摲绞脚c心率相關的其它參數(shù)包括但不限于消耗的能量(其通常用千焦耳表示)、消耗的養(yǎng)料(食物)(其通常用卡路里表示)。反之，在隨后的鍛煉課程期間，用戶可以測量他或她的功率輸出，從而估計氧消耗或ニ氧化碳呼出。可以理解的是，在實踐本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中使用若干替代組合。 在所附權利要求的范圍內(nèi)設想了執(zhí)行本發(fā)明的各種模式，所附權利要求特別地指出并清楚地主張被認為是本發(fā)明的主題的權利。
權利要求
1.一種計算機實施的方法，用于為用戶估計鍛煉參數(shù)，所述方法包括步驟 接收測量的生理值； 使用存儲的在測量的生理值和測量的鍛煉參數(shù)值之間的相關性，基于所述生理值來確定估計的鍛煉參數(shù)值；以及 提供所估計的鍛煉參數(shù)值。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述生理值是心率值，并且其中所述鍛煉參數(shù)值是功率輸出、氧消耗、以及二氧化碳呼出中的至少一個。
3.如權利要求1所述的方法，其中提供所述鍛煉參數(shù)值包括傳送包括所測量的生理值和所估計的鍛煉參數(shù)值的信號。
4.如權利要求1所述的方法，其中接收測量的生理值包括接收包括所測量的生理值的無線信號。
5.如權利要求1所述的方法，還包括接收用戶特定數(shù)據(jù)條目，其中基于所述生理值來確定估計的鍛煉參數(shù)值包括基于用戶特定數(shù)據(jù)來定制所估計的鍛煉參數(shù)。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述用戶特定數(shù)據(jù)是性別、年齡、身高、體重、健康水平、以及疲勞程度中的至少一個。
7.如權利要求1所述的方法，其中基于接收的測量的生理值和測量的鍛煉參數(shù)值的回歸分析，生成所存儲的在測量的生理值和測量的鍛煉參數(shù)值之間的相關性。
8.一種用于提供估計的鍛煉參數(shù)值的計算機系統(tǒng)，包括 心率傳感器輸入設備； 處理器，其被配置為從所述心率輸入設備接收心率信息，并且執(zhí)行程序以確定在所接收的心率信息和一個或多個鍛煉參數(shù)的估計值之間的相關性；以及 估計的鍛煉參數(shù)輸出設備。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述估計的鍛煉參數(shù)輸出設備還被配置為傳送所接收的心率信息。
10.如權利要求8所述的系統(tǒng)，還包括存儲器，用于接收和存儲對于特定用戶的測量的在所接收的心率信息和鍛煉參數(shù)值之間的相關性。
11.一種計算機實施的方法，用于在鍛煉期間為用戶生成在測量的心率和測量的功率輸出之間的相關性 接收測量的心率值； 接收測量的功率輸出值； 使用所測量的心率值和所測量的功率輸出值，確定在心率和功率輸出之間的用戶特定的相關性；以及 在計算機存儲器中存儲所述用戶特定的相關性。
12.如權利要求11所述的方法，其中使用包括確定在心率和功率輸出之間的線性相關性的回歸分析，執(zhí)行確定在心率和功率輸出之間的用戶特定的相關性的步驟。
13.如權利要求11所述的方法，其中確定在心率和功率輸出之間的用戶特定的相關性的步驟使用回歸分析而被執(zhí)行，并且包括確定在所述心率和功率輸出之間的一階相關性。
14.如權利要求11所述的方法，其中確定在心率和功率輸出之間的用戶特定的相關性的步驟使用回歸分析而被執(zhí)行，并且包括確定在所述心率和功率輸出之間的線性相關性、一階相關性、以及二階相關性。
15.如權利要求14所述的方法，還包括應用在所測量的心率和功率輸出之間的微分相關性。
16.如權利要求11所述的方法，其中在計算機存儲器中存儲所述用戶特定的相關性包括將所述用戶特定的相關性與一個或多個用戶輸入值關聯(lián)。
17.如權利要求16所述的方法，其中用戶輸入值包括性別、年齡、身高、體重、健康水平、以及疲勞程度中的至少一個。
18.一種計算機實施的方法，用于估計用戶的功率輸出，所述方法包括步驟 接收測量的心率值； 使用存儲的在測量的心率值和功率輸出值之間的相關性，基于所述心率值來確定估計的功率輸出值；以及 提供所述功率輸出值。
19.如權利要求18所述的方法，還包括接收用戶特定數(shù)據(jù)條目，其中基于所述心率值來確定估計的功率輸出值包括基于用戶特定數(shù)據(jù)來定制所估計的功率輸出值，其中所述用戶特定數(shù)據(jù)是性別、年齡、身高、體重、健康水平、以及疲勞程度中的至少一個。
20.如權利要求18所述的方法，其中基于接收的測量的心率值和功率輸出鍛煉參數(shù)值的回歸分析，生成所存儲的在測量的心率值和功率輸出值之間的相關性。
全文摘要
一種計算機實施的方法用于為用戶估計鍛煉參數(shù)。該方法包括步驟接收諸如心率的測量的生理值；基于存儲的在測量的生理值和測量的鍛煉參數(shù)值之間的相關性，基于所述生理值來確定估計的鍛煉參數(shù)值；以及提供所估計的鍛煉參數(shù)值。
文檔編號A61B5/22GK103025243SQ201180036223
公開日2013年4月3日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權日2010年5月24日
發(fā)明者J.巴塞羅繆, A.C.利姆, J.T.艾弗森 申請人:薩里斯腳踏車集團公司