一次重復(fù)最大值估計設(shè)備和方法
【專利摘要】提供一種一次重復(fù)最大值（1RM）估計設(shè)備和方法，所述設(shè)備包括：電位信號接收單元，被構(gòu)造為從附著到用戶的傳感器接收肌肉的電位信號；1RM估計單元，被構(gòu)造為基于電位信號來估計用戶的1RM。
【專利說明】一次重復(fù)最大值估計設(shè)備和方法
[0001]本申請要求于2012年11月16日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的第10-2012-0130458號韓國專利申請的權(quán)益，該申請的公開通過引用全部包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]以下描述涉及一種用于使用傳感器估計用戶的一次重復(fù)最大值(IRM)的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在測量用戶的一次重復(fù)最大值(IRM)的傳統(tǒng)方法中，用戶舉起適當(dāng)?shù)闹亓恐钡接脩舻淖畲蠹∪饬α亢谋M為止?？赏ㄟ^使用查找表來測量用戶的1RM。此外，可使用單獨的肌肉質(zhì)量測量設(shè)備來測量用戶的1RM?？舍槍τ脩舻?00%的肌肉力量來測量用戶的1RM。
[0004]然而，由于傳統(tǒng)測量方法會要求用戶重復(fù)舉起重量直到最大肌肉力量耗盡為止，因而會損傷用戶的身體，因此使用這樣的測量傳統(tǒng)方法測量用戶的IRM可能困難。從而，用戶的身體可能受傷，導(dǎo)致肌肉疼痛或損傷。另外，用戶會花費相當(dāng)多的時間量直到完成測量為止。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個總體方面中，一種用于估計一次重復(fù)最大值(IRM)的設(shè)備包括:電位信號接收單元，被構(gòu)造為從附著到用戶的傳感器接收肌肉的電位信號；1應(yīng)估計單元，被構(gòu)造為基于電位信號來估計用戶的1RM。
[0006]IRM估計單元可包括:包絡(luò)確定單元，被構(gòu)造為確定電位信號的幅度的包絡(luò)；頻譜確定單元，被構(gòu)造為基于電位信號的平均頻率來確定頻譜；梯度確定單元，被構(gòu)造為基于包絡(luò)和頻譜來確定梯度。`
[0007]包絡(luò)確定單元還可被構(gòu)造為基于電位信號的絕對值來確定包絡(luò)。
[0008]頻譜確定單元還可被構(gòu)造為基于根據(jù)包絡(luò)的最大值的預(yù)定間隔的電位信號來確定頻譜。
[0009]梯度確定單元還可被構(gòu)造為基于與包絡(luò)的峰值相應(yīng)的頻譜中的多個特征點來確定梯度。
[0010]在另一總體方面中，一種用于估計一次重復(fù)最大值(IRM)的設(shè)備包括:感測單元，被構(gòu)造為感測用戶的肌肉的電位信號；1應(yīng)估計單元，被構(gòu)造為基于電位信號來估計用戶的 1RM。
[0011]IRM估計單元可包括:包絡(luò)確定單元，被構(gòu)造為確定電位信號的幅度的包絡(luò)；頻譜確定單元，被構(gòu)造為基于電位信號的平均頻率來確定頻譜；梯度確定單元，被構(gòu)造為基于包絡(luò)和頻譜來確定梯度。
[0012]包絡(luò)確定單元還可被構(gòu)造為基于電位信號的絕對值來確定包絡(luò)。
[0013]頻譜確定單元還可被構(gòu)造為基于根據(jù)包絡(luò)的最大值的預(yù)定間隔的電位信號來確定頻譜。
[0014]梯度確定單元還可被構(gòu)造為基于與包絡(luò)的峰值相應(yīng)的頻譜中的多個特征點來確定梯度。
[0015]在另一總體方面中，一種估計一次重復(fù)最大值(IRM)的方法包括:從附著到用戶的傳感器接收肌肉的電位信號；基于電位信號來估計用戶的1應(yīng)。
[0016]估計的步驟可包括:確定電位信號的幅度的包絡(luò)；基于電位信號的平均頻率來確定頻譜；基于包絡(luò)和頻譜來確定梯度。
[0017]確定包絡(luò)的步驟可包括:基于電位信號的絕對值來確定包絡(luò)。
[0018]確定頻譜的步驟可包括:基于根據(jù)包絡(luò)的最大值的預(yù)定間隔的電位信號來確定頻
-1'TfeP曰。
[0019]確定梯度的步驟可包括:基于與包絡(luò)的峰值相應(yīng)的頻譜中的多個特征點來確定梯度。
[0020]在另一總體方面中，一種估計一次重復(fù)最大值(IRM)的方法包括:感測用戶的肌肉的電位信號；基于電位信號來估計用戶的1應(yīng)。
[0021]估計的步驟可包括:確定電位信號的幅度的包絡(luò)；基于電位信號的平均頻率來確定頻譜；基于包絡(luò)和頻譜來確定梯度。
`[0022]確定包絡(luò)的步驟可包括:基于電位信號的絕對值來確定包絡(luò)。
[0023]確定頻譜的步驟可包括:基于根據(jù)包絡(luò)的最大值的預(yù)定間隔的電位信號來確定頻
-1'TfeP曰。
[0024]確定梯度的步驟包括:基于與包絡(luò)的峰值相應(yīng)的多個特征點來確定梯度。
[0025]從以下的詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求中，其它特征和方面將變得清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是示出一次重復(fù)最大值(IRM)估計設(shè)備的示例的框圖；
[0027]圖2是示出包括在IRM估計設(shè)備中的IRM估計單元的示例的框圖；
[0028]圖3是示出IRM估計設(shè)備的操作的示例的框圖；
[0029]圖4是示出圖3的IRM估計設(shè)備的詳細(xì)構(gòu)造的示例的框圖；
[0030]圖5是示出IRM估計設(shè)備的另一示例的框圖；
[0031]圖6是示出包括在IRM估計設(shè)備中的IRM估計單元的另一示例的框圖；
[0032]圖7是示出IRM估計設(shè)備的操作的另一示例的框圖；
[0033]圖8是示出圖7的IRM估計設(shè)備的詳細(xì)構(gòu)造的示例的框圖；
[0034]圖9是示出估計實際IRM的處理的示例的框圖；
[0035]圖10是示出基于用戶的肌肉疲勞程度在歸一化后的頻譜中的改變的示例的曲線圖；
[0036]圖11是示出使用作為梯度的標(biāo)準(zhǔn)的特征點來估計IRM的處理的示例的曲線圖；
[0037]圖12是示出估計與用戶的鍛煉目標(biāo)相應(yīng)的IRM以及提供適合于IRM的鍛煉計劃的處理的示例的框圖。
【具體實施方式】[0038]提供以下詳細(xì)描述以幫助讀者獲得對這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理解。然而，這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種改變、修改和等同物對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將變得清楚。這里描述的操作的順序僅為示例，并且不限于這里闡明的操作的順序，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將變得清楚是:除了必須按特定順序發(fā)生的操作之外，操作的順序可被改變。此外，為了更加清楚和簡明，可省略對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的功能和結(jié)構(gòu)的描述。
[0039]貫穿附圖和詳細(xì)描述，相同的標(biāo)號表示相同的元件。為了清楚、說明和方便，附圖可不按比例，并且可夸大附圖中的元件的相對大小、比例和描繪。
[0040]圖1是示出一次重復(fù)最大值(IRM)估計設(shè)備102的示例的框圖。參照圖1，IRM估計設(shè)備102包括電位信號接收單元103和IRM估計單元104。IRM估計設(shè)備102可與肌電圖(EMG)傳感器101分開，并且可被包括在能夠與EMG傳感器101進行無線通信的用戶終端中。
[0041]EMG傳感器101可附著到用戶的皮膚。EMG傳感器101可測量用戶的肌肉的電位信號。為了測量肌肉的電位信號，用戶可重復(fù)地舉起小于用戶可舉起的最大重量的重量。作為示例，用戶可重復(fù)舉起20千克(kg)重量，其中，20千克(kg)重量是用戶可舉起的最大重量40kg的50%。因此，由于用戶重復(fù)舉起小于用戶可舉起的最大重量的重量，因此可最小化疲勞和用于測量肌肉的電位信號所花費的時間量。
[0042]EMG傳感器101可確定測量的肌肉的電位信號的強度。EMG傳感器101可基于電位信號的強度放大肌肉的電位信號。作為示例，當(dāng)肌肉的電位信號的強度相對弱時，EMG傳感器101可放大肌肉的電位信號以獲得足夠大以被分析的信號。此外，EMG傳感器101可將肌肉的電位信號 發(fā)送到IRM估計設(shè)備102。
[0043]電位信號接收單元103可從EMG傳感器101接收肌肉的電位信號。
[0044]IRM估計單元104可基于接收到的肌肉的電位信號估計用戶的1RM。IRM估計單元104可確定電位信號的幅度的包絡(luò)，可基于電位信號的平均頻率來確定頻譜，并可基于電位信號的幅度的包絡(luò)和頻譜來確定梯度。
[0045]IRM估計單元104可基于確定的梯度來估計用戶的1RM。IRM估計設(shè)備102可向用戶顯示電位信號的幅度的包絡(luò)和頻譜。
[0046]IRM估計設(shè)備102可基于用戶的IRM提供適合于用戶的鍛煉能力的鍛煉計劃。
[0047]IRM估計設(shè)備102可使用小于用戶可舉起的最大重量的重量來估計用戶的1RM，從而使用相對小的時間量和用戶的力量穩(wěn)定快速地估計1RM。此外，IRM估計設(shè)備102可使用合理重量來估計用戶的最大肌肉力量，并可確定用戶目標(biāo)和定量運動負(fù)荷。
[0048]圖2是示出包括在IRM估計設(shè)備中的IRM估計單元210的示例的框圖。參照圖2，IRM估計單元201包括包絡(luò)確定單元202、頻譜確定單元203和梯度確定單元204。
[0049]包絡(luò)確定單元202可確定電位信號的幅度的包絡(luò)。包絡(luò)確定單元202可基于電位信號的絕對值來確定包絡(luò)。例如，包絡(luò)確定單元202可通過對電位信號的絕對值進行積分來確定包絡(luò)。包絡(luò)確定單元202可使用得到電位信號的特征點的方法。
[0050]頻譜確定單元203可基于電位信號的平均頻率來確定頻譜。頻譜確定單元203可基于包絡(luò)的最大值來確定頻譜。頻譜確定單元203可基于包絡(luò)的最大值來使用預(yù)定間隔的電位信號。頻譜確定單元203可針對預(yù)定間隔的電位信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換。頻譜確定單元203可通過電位信號的頻率轉(zhuǎn)換來確定頻譜。
[0051]為了減少由頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的計算量，頻譜確定單元203可基于包絡(luò)的最大值對預(yù)定間隔的電位信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換。
[0052]梯度確定單元204可基于包絡(luò)和頻譜來確定梯度。梯度確定單元204可基于與包括的峰值相應(yīng)的頻譜中的多個特征點來確定梯度。梯度確定單元204可將多個特征點歸一化。例如，梯度確定單元204可基于依次輸入的多個特征點之中的最大值來分別將彼此不同的特征點歸一化。
[0053]梯度確定單元204可基于多個歸一化后的特征點來計算梯度。此外，梯度確定單元204可基于計算的梯度來估計用戶的1RM。以下將參照圖8進一步詳細(xì)描述梯度計算。
[0054]IRM估計設(shè)備可被構(gòu)造為與EMG傳感器分開。IRM估計設(shè)備可通過有線或無線通信從EMG傳感器接收用戶的肌肉的電位信號。當(dāng)用戶在戶外鍛煉時，與EMG傳感器分開構(gòu)造的IRM估計設(shè)備可用于各種空間和地點。
[0055]圖3是示出IRM估計設(shè)備的操作的示例的框圖。參照圖3，感測裝置301、用戶終端303和服務(wù)器305可彼此交互操作。服務(wù)器305可根據(jù)IRM估計設(shè)備的使用環(huán)境而被包括或被排除。
[0056]感測裝置301可以是圖1的EMG傳感器101。例如，感測裝置301可執(zhí)行肌肉增強鍛煉監(jiān)視302。感測裝置301可測量用戶的肌肉的電位信號。感測裝置301可基于強度來不同地放大測量的肌肉的電位信號。例如，當(dāng)測量的肌肉的電位信號的強度足夠大以用于分析時，感測裝置301可不放大測量的肌肉的電位信號。
[0057]感測裝置301可連接到用戶終端303并可使用無線通信與用戶終端303交互操作。感測裝置301可將測量的肌肉的電位`信號發(fā)送到能夠與感測裝置301交互操作的用戶終端303。
[0058]用戶終端303可包括圖1的IRM估計設(shè)備102。例如，用戶終端303可包括IRM估計設(shè)備102，并可估計用戶的1RM。用戶終端303可從感測裝置301接收肌肉的電位信號。用戶終端303可執(zhí)行IRM估計304。用戶終端303可對肌肉的電位信號的絕對值進行積分。用戶終端303可基于積分后的絕對值來確定肌肉的電位信號的幅度的包絡(luò)。此外，用戶終端303可使用平均頻率基于包絡(luò)的最大值針對預(yù)定間隔的電位信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換。
[0059]用戶終端303可在與包絡(luò)的峰值相應(yīng)的頻譜中提取多個特征點。用戶終端303可將多個特征點歸一化。用戶終端303可通過計算多個歸一化后的特征點的梯度來估計用戶的 1RM。
[0060]用戶終端303可基于用戶的IRM來設(shè)置用戶的鍛煉目標(biāo)。用戶終端303可使用揚聲器或顯示器向用戶提供設(shè)置的用戶的鍛煉目標(biāo)。
[0061]服務(wù)器305可接收和存儲用戶的IRM和/或基于用戶的IRM設(shè)置的用戶的鍛煉目標(biāo)。服務(wù)器305可通過社交網(wǎng)絡(luò)來共享存儲的用戶的鍛煉目標(biāo)。服務(wù)器305可根據(jù)IRM估計設(shè)備的使用環(huán)境而被包括或被排除。
[0062]圖4是示出圖3的IRM估計設(shè)備的詳細(xì)構(gòu)造的示例的框圖。參照圖4，感測裝置401包括電極單元402、差分放大單元403和發(fā)送單元404。感測裝置401可以是圖1的EMG傳感器101。
[0063]電極單元402可測量用戶的肌肉的電位信號。[0064]差分放大單元403基于測量的肌肉的電位信號的強度來差分放大電位信號。
[0065]發(fā)送單元404可將放大的肌肉的電位信號發(fā)送到能夠接收電位信號的用戶終端。用戶終端可以是用戶的便攜式終端。
[0066]用戶終端405包括接收單元406、幅度絕對值積分單元407、頻譜確定單元408、特征點提取單元409、歸一化單元410、特征點梯度測量單元411、IRM估計單元412、鍛煉目標(biāo)設(shè)置單元413和顯示單元414?；谑褂铆h(huán)境，用戶終端還可包括揚聲器單元415。[0067]接收單元406可從感測裝置401的發(fā)送單元404接收電位信號。電位信號可以是基于測量的電位信號的強度而放大的放大后的電位信號。接收單元406可實時接收電位信號。
[0068]幅度絕對值積分單元407可對接收的肌肉的電位信號的絕對值進行積分。例如，幅度絕對值積分單元407可獲得肌肉的電位信號的絕對值。幅度絕對值積分單元407可對肌肉的電位信號的絕對值進行積分。幅度絕對值積分單元407可基于積分后的絕對值來確定肌肉的電位信號的幅度的包絡(luò)。
[0069]頻譜確定單元408可基于平均頻率確定頻譜。例如，頻譜確定單元408可基于包絡(luò)的最大值針對預(yù)定間隔的電位信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換。頻譜確定單元408可將頻率轉(zhuǎn)換后的電位信號確定為頻譜。頻譜確定單元408可針對預(yù)定間隔的電位信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，從而最小化所需要的計算量。
[0070]特征點提取單元409可在與包絡(luò)的峰值相應(yīng)的頻譜中提取多個特征點。特征點提取單元409可從頻譜提取多個特征點以測量用戶的肌肉疲勞程度。例如，特征點提取單元409可基于由幅度絕對值積分單元407確定的包絡(luò)和由頻譜確定單元408確定的頻譜來提取多個特征點。
[0071]歸一化單元410將多個提取的特征點歸一化。歸一化單元410可基于在多個特征點中具有最大值的特征點，將彼此不同的特征點歸一化。歸一化單元410可通過將特征點歸一化來提取用戶的肌肉疲勞程度。
[0072]特征點梯度測量單元411可測量歸一化后的特征點的梯度。特征點梯度測量單元411可基于在歸一化后的特征點中具有最大值的特征點之后的特征點來計算梯度。梯度可表示肌肉疲勞程度與用戶測試的重復(fù)次數(shù)之間的相關(guān)性。肌肉疲勞程度可增加與用戶測試的重復(fù)次數(shù)的增加相應(yīng)的相似級別。例如，肌肉疲勞程度與測試的重復(fù)次數(shù)之間的相關(guān)性可以是用于測量用戶的IRM的標(biāo)準(zhǔn)。
[0073]例如，特征點梯度測量單元411可使用用戶的肌肉力量的50%來執(zhí)行測試。特征點梯度測量單元411可驗證用戶的肌肉力量的50%的肌肉疲勞程度的狀態(tài)。特征點梯度測量單元411可基于驗證的肌肉疲勞程度的梯度來估計用戶的肌肉力量的100%的肌肉疲勞程度的狀態(tài)。例如，特征點梯度測量單元411可基于肌肉疲勞程度的梯度來估計用戶的肌肉力量的100%的肌肉疲勞程度的狀態(tài)下的測試的最大重復(fù)次數(shù)。
[0074]例如，特征點梯度測量單元411可基于測量的電位信號來確定電位信號的幅度的包絡(luò)。特征點梯度測量單元411可基于包絡(luò)的最大值來確定頻譜。IRM估計設(shè)備可基于頻譜的最大值來劃分剩余值以執(zhí)行歸一化。通過執(zhí)行歸一化，特征點梯度測量單元411可計算指示特征點的值隨測試的重復(fù)次數(shù)的增加而減小的梯度。
[0075]IRM估計單元412可基于通過測試計算的梯度來估計用戶的1RM。IRM估計單元412可基于計算的梯度和最大值，針對特征點基于測試的重復(fù)次數(shù)來測量用戶的1RM。
[0076]例如，IRM估計單元412可基于與用戶的肌肉疲勞程度的50%的狀態(tài)相應(yīng)的肌肉疲勞程度的梯度，來估計用戶的肌肉疲勞程度的100%的狀態(tài)下的實際上未測量的測試的最大重復(fù)次數(shù)。IRM估計單元412可基于肌肉疲勞程度的梯度來估計用戶的1RM。
[0077]IRM估計設(shè)備可將Wathan等式用作IRM估計等式,如下面的等式I表示:
【權(quán)利要求】
1.一種用于估計一次重復(fù)最大值IRM的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 電位信號接收單元，被構(gòu)造為從附著到用戶的傳感器接收肌肉的電位信號； IRM估計單元，被構(gòu)造為基于電位信號來估計用戶的1RM。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，IRM估計單元包括: 包絡(luò)確定單元，被構(gòu)造為確定電位信號的幅度的包絡(luò)； 頻譜確定單元，被構(gòu)造為基于電位信號的平均頻率來確定頻譜； 梯度確定單元，被構(gòu)造為基于包絡(luò)和頻譜來確定梯度。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，包絡(luò)確定單元還被構(gòu)造為基于電位信號的絕對值來確定包絡(luò)。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，頻譜確定單元還被構(gòu)造為基于根據(jù)包絡(luò)的最大值的預(yù)定間隔的電位信號來確定頻譜。
5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，梯度確定單元還被構(gòu)造為基于與包絡(luò)的峰值相應(yīng)的頻譜中的多個特征點來確定梯度。
6.一種用于估計一次重復(fù)最大值IRM的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 感測單元，被構(gòu)造為感測用戶的肌肉的電位信號； IRM估計單元，被構(gòu)造為基于電位信號來估計用戶的1RM。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，IRM估計單元包括: 包絡(luò)確定單元，被構(gòu)造為確定電位信號的幅度的包絡(luò)； 頻譜確定單元，被構(gòu)造為基于電位信號的平均頻率來確定頻譜； 梯度確定單元，被構(gòu)造為基于包絡(luò)和頻譜來確定梯度。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，包絡(luò)確定單元還被構(gòu)造為基于電位信號的絕對值來確定包絡(luò)。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，頻譜確定單元還被構(gòu)造為基于根據(jù)包絡(luò)的最大值的預(yù)定間隔的電位信號來確定頻譜。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，梯度確定單元還被構(gòu)造為基于與包絡(luò)的峰值相應(yīng)的頻譜中的多個特征點來確定梯度。
11.一種估計一次重復(fù)最大值IRM的方法，所述方法包括: 從附著到用戶的傳感器接收肌肉的電位信號； 基于電位信號來估計用戶的1RM。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，估計的步驟包括: 確定電位信號的幅度的包絡(luò)； 基于電位信號的平均頻率來確定頻譜； 基于包絡(luò)和頻譜來確定梯度。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，確定包絡(luò)的步驟包括:基于電位信號的絕對值來確定包絡(luò)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，確定頻譜的步驟包括:基于根據(jù)包絡(luò)的最大值的預(yù)定間隔的電位信號來確 定頻譜。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，確定梯度的步驟包括:基于與包絡(luò)的峰值相應(yīng)的頻譜中的多個特征點來確定梯度。
【文檔編號】A61B5/22GK103815921SQ201310495235
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】金淵皓, 裴相坤, 崔昌穆, 高秉勛, 申健洙 申請人:三星電子株式會社