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　　本专利针对传统心脏功能检测方法准确性不足、智能化程度低的问题，提出一种集成运动模式设置、实时心率监测、智能数据分析及无线传输的综合系统。通过多模块协同，实现运动负荷的精准评估与动态调整，提升检测科学性与实用性。

　　本发明属于体育器械研究技术领域，具体来讲是一种智能测定心脏功能的运动负荷系统。

　　运动负荷试验是指通过踏车、平板等运动工具运动负荷后进行的心脏功能或血流灌注显像，用于评价心脏运动负荷后的储备功能。常见的运动负荷试验方案为采用活动平板、自行车功量计或二阶梯运动试验。

　　运动负荷量分为极量与次极量两档。极量是指心率达到自己的生理极限的负荷量。这种极限运动量一般多采用统计所得的各年龄组的预计最大心率为指标。最大心率粗略计算法为(220-年龄数)；次极量是指心率达到85％～90％最大心率的负荷量，在临床上大多采用次极量运动试验。在生理情况下，由于运动时肌肉组织的需氧量增加，为满足这部分增加的需求，心率相应加快，心排出量增高，冠状动脉血流量增加；而心脏做功增加必然伴有心肌耗氧量的增加。当冠状动脉存在一定程度的狭窄时，患者在静息状态下可以不发生心肌缺血，但当运动负荷增加伴随心肌耗氧量增加时，冠状动脉血流量不能满足相应需求，因而引起心肌缺氧、缺血，心电图上可出现异常改变。

　　平板运动试验是目前应用最广泛的运动负荷试验方法。让患者在类似跑步机的平板上走动，根据所选择的运动方案，仪器自动调整平板的速度及坡度以调节运动负荷量，直到患者心率达到次极量负荷水平，分析运动前、中、后的心电图变化以判断结果。踏车运动试验是在装有功率计的踏车上作踏车运动，以蹬踏的速度和阻力调节运动负荷大小。运动前、运动中及运动后多次进行心电图记录，进行分析作判断。这种方法的主要优点是可以根据受试者的个人情况，达到各自的次极量负荷。此外，还可用于部分不适宜进行平板运动试验的患者，如关节炎、外周血栓性疾病等的患者。Master二级梯运动试验30年代由Master创建。按年龄、性别、体重不同，以适当速度在规定时间内完成规定次数的二级梯登梯运动。分析运动前后的心电图变化以判断结果。该方法虽简单、易行、经济、安全，但由于负荷量小，敏感性较差，因而假阴性率较高。目前，这一方法已基本淘汰。因此通过运动负荷来测定心脏功能，不近要合理化、准确化，还需要更加智能化，将测量过程与人们的日常运动相结合，达到科学化的分析效果。

　　本发明解决的技术问题是提供了一种设计合理、结构简单，运动模式选择多样化，分析效果准确的智能测定心脏功能的运动负荷系统。

　　本发明的技术方案如下：一种智能测定心脏功能的运动负荷系统，所述的系统主要包括：运动模式设置模块、心脏功能监测模块、控制模块、智能化分析模块、报告输出模块；所述的运动模式设置模块包括不同级别的运动监测项目，主要是指平板分级运动，在类似跑步机的平板上走动，根据所选择的不同级别的运动方案，仪器自动调整平板的速度及坡度以调节运动负荷量，直到使用者心率达到次极量负荷水平；与所述的心脏功能监测模块的不同级别的监测数据相对应，通过脉搏传感器将得到数据通过数据存储系统存储后无线传输给所述的智能化分析模块，PC终端控制的心脏功能分析完成后，将分析报告通过报告输出模块输出；所述的控制模块通过导线连接，以旋钮调节、液晶屏显示等控制不同模块的功能。

　　进一步的，所述的心脏功能监测模块是指通过脉搏传感器对心率进行实时测量，测量使用者安静时的心率、运动后的心率和1分钟后心率，得到三组数据，然后根据安静时心率确定个人目标心率，根据此时运动心率和1分钟后心率计算检验运动后心脏恢复率，将上述数值作为监测数据存储在数据存储系统中；通过脉搏传感器采集用户实时运动中的心率，在任意一个持续运动结束后立刻储存运动心率和1分钟后心率，所有运动结束后，再次通过脉搏传感器并将本次运动的总时间、平均心率和实际运动后心脏恢复率作为实际数值存储在数据存储系统，由计算机控制多通道同步A/D转换模块同步采集脉搏信号并进行同步转换，转换后信号送至智能化分析模块进行数据分析处理。

　　进一步的，所述的智能化分析模块是指将不同运动模式下得到的实际数值与预先存储的常规值和检验数值进行比较：若平均心率超出个人目标心率的上限或者实际运动后心脏恢复率超出设定范围时提醒使用者修定个人目标心率；若平均心率在最大心率的90％以上，说明使用者的运动负荷过大，有安全隐患；若平均心率在最大心率的60％以下，说明用户的运动负荷没有达到运动效果；若平均心率保持在靶心率范围内，则说明用户的运动负荷达到运动效果且处于安全有效的心率范围内；根据对比得出的数据来检测生理参数的值随着时间的推移的变化，所述生理参数的值在预定次数的先前心跳期间的移动平均以及将每次心跳时的参数值与移动平均值或者所述参数的基线值相比较。

　　进一步的，所述的数据存储系统是通过信息处理接收装置的存储器接口和通过网络进行通信的通信部件的存储器的数据存储在外接的存储装置中。

　　进一步的，所述的无线传输是指通过zigbee无线传输技术通信相连接，简单，使用方便，工作可靠。

　　进一步ued运动科技的，所述的PC终端是通过无线信号接收器接收到监测数值后通过串行接口传送到PC终端，经过数字滤波处理后，PC终端将监测数值信号以曲线的形式显示出来。

　　进一步的，所述的脉搏传感器由外壳、引线、导电电极和填充在电极之间的高分子压电材料组成，心脏的振动信号经过人体组织的传导会在人体体表各部位引起不同程度的振动，脉搏传感器感测到振动后使得高分子压电材料发生振动，高分子压电材料将这种振动转变为电荷信号，由无线输出信号数据，所述的高分子压电材料包括聚偏氟乙烯(PVDF)，通过挤塑高分子量级的PVDF得到，强度较好，温度控制在220-250摄氏度之间，成型温度控制在180-220摄氏度之间，必须严格控制温度不能使温度长期超过其熔融温度，PVDF具有优良的耐化学腐蚀性、优良的耐高温色变性和耐氧化性、抗涨强度和耐冲击性强度，还具有优良的耐紫外线和高能辐射性，耐热性佳并有高介电强度。

　　进一步的，所述的报告输出模块是指通过从PC终端连接的打印设备，将心脏功能报告以文本形式输出，报告内容中包括：使用者信息、图表、数据、建议。

　　与现有技术相比，本发明的有益效果在于：运动模式设置模块包括不同级别的运动监测项目，与心脏功能监测模块的不同级别的监测数据相对应，通过脉搏传感器将得到数据通过数据存储系统存储后无线传输给智能化分析模块，PC终端控制的心脏功能分析完成后，将分析报告通过报告输出模块输出；控制模块通过导线连接，以旋钮调节、液晶屏显示等控制不同模块的功能。本发明的系统将运动模式选择多样化和智能化的心脏功能监测系统结合，对运动负荷监测系统的数据处理实时、准确，从而更加科学的反应被检测者的心脏功能情况。

　　如图1所示，一种智能测定心脏功能的运动负荷系统，所述的系统主要包括：运动模式设置模块、心脏功能监测模块、控制模块、智能化分析模块、报告输出模块；所述的运动模式设置模块包括不同级别的运动监测项目，主要是指平板分级运动，在类似跑步机的平板上走动，根据所选择的不同级别的运动方案，仪器自动调整平板的速度及坡度以调节运动负荷量，直到使用者心率达到次极量负荷水平；与所述的心脏功能监测模块的不同级别的监测数据相对应，通过脉搏传感器将得到数据通过数据存储系统存储后无线传输给所述的智能化分析模块，PC终端控制的心脏功能分析完成后，将分析报告通过报告输出模块输出；所述的控制模块通过导线连接，以旋钮调节、液晶屏显示等控制不同模块的功能。

　　现结合具体的实施例对本发明的智能测定心脏功能的运动负荷系统的使用过程进行描述，某体育大学的学生作为测试对象，其测试过程主要包括以下步骤：

　　(1)打开控制模块的电源开关，选择运动模式，平板运动速度选择为10km/h；

　　(2)运动开始前将脉搏传感器分别夹持在左手和右手的中指上，然后开始运动，直到使用者心率达到次极量负荷水平，运动完成；

　　(3)通过PC终端监测数据，并选择输出的报告中需要包含所有的学生信息、心脏功能对照图表、心率数据、运动及提高的建议，然后打印报告。

　　其中，所述的心脏功能监测模块是指通过脉搏传感器对心率进行实时测量，测量使用者安静时的心率、运动后的心率和1分钟后心率，得到三组数据，然后根据安静时心率确定个人目标心率，根据此时运动心率和1分钟后心率计算检验运动后心脏恢复率，将上述数值作为监测数据存储在数据存储系统中；通过脉搏传感器采集用户实时运动中的心率，在任意一个持续运动结束后立刻储存运动心率和1分钟后心率，所有运动结束后，再次通过脉搏传感器并将本次运动的总时间、平均心率和实际运动后心脏恢复率作为实际数值存储在数据存储系统，由计算机控制多通道同步A/D转换模块同步采集脉搏信号并进行同步转换，转换后信号送至智能化分析模块进行数据分析处理。所述的智能化分析模块是指将不同运动模式下得到的实际数值与预先存储的常规值和检验数值进行比较：若平均心率超出个人目标心率的上限或者实际运动后心脏恢复率超出设定范围时提醒使用者修定个人目标心率；若平均心率在最大心率的90％以上，说明使用者的运动负荷过大，有安全隐患；若平均心率在最大心率的60％以下，说明用户的运动负荷没有达到运动效果；若平均心率保持在靶心率范围内，则说明用户的运动负荷达到运动效果且处于安全有效的心率范围内；根据对比得出的数据来检测生理参数的值随着时间的推移的变化，所述生理参数的值在预定次数的先前心跳期间的移动平均以及将每次心跳时的参数值与移动平均值或者所述参数的基线值相比较。所述的数据存储系统是通过信息处理接收装置的存储器接口和通过网络进行通信的通信部件的存储器的数据存储在外接的存储装置中。所述的无线传输是指通过zigbee无线传输技术通信相连接，简单，使用方便，工作可靠。所述的PC终端是通过无线信号接收器接收到监测数值后通过串行接口传送到PC终端，经过数字滤波处理后，PC终端将监测数值信号以曲线的形式显示出来。所述的脉搏传感器由外壳、引线、导电电极和填充在电极之间的高分子压电材料组成，心脏的振动信号经过人体组织的传导会在人体体表各部位引起不同程度的振动，脉搏传感器感测到振动后使得高分子压电材料发生振动，高分子压电材料将这种振动转变为电荷信号，由无线输出信号数据，所述的高分子压电材料包括聚偏氟乙烯(PVDF)，通过挤塑高分子量级的PVDF得到，强度较好，温度控制在240摄氏度，成型温度控制在200摄氏度，必须严格控制温度不能使温度长期超过其熔融温度，PVDF具有优良的耐化学腐蚀性、优良的耐高温色变性和耐氧化性、抗涨强度和耐冲击性强度，还具有优良的耐紫外线和高能辐射性，耐热性佳并有高介电强度。

　　最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

　　技术研发人员：陆一帆;宋小波;闫会萍;丁孝民;方子龙;彭朋;杨硕;曹汀汀

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