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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張為碩
研究生(外文):Burt Chang
論文名稱:虛擬實境踩車系統應用於間歇性運動訓練之心臟耐力評估
論文名稱(外文):A Virtual Reality based Pedaling Platform System for Assessing Cardiac Endurance at Interval Exercise Training
指導教授:陳思文陳思文引用關係
指導教授(外文):S. W. Chen
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:電子工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:心肌壓力指標心跳速率伯格量表間歇運動疲勞
外文關鍵詞:CSIHRBorg PREInterval TrainingFatigue
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本論文的主要目的是將先前對於疲勞監測等相關研究評估與心肺耐力訓練做結合,除了有效評估運動中之疲勞變化,同時利用運動訓練後分析比較進而驗證心臟壓力指標 (Cardiac Stress Index,簡稱CSI) 之正確性與準確度。參與本測驗並且完成的受測者總共為7位,皆為健康男性,平均年齡約為23 (±1.1)歲。測驗總共分為兩個階段,第一階為次極量運動試驗 (sub-maximal exercise test),此階段主要用於訂定個人運動訓練的最高強度,訂定方式是以受測者心跳達170bpm的時間點對應之阻力大小,此阻力的值即為個人運動訓練的最高強度;第二階段為間歇性運動訓練 (Interval Training) ,每一週進行三次測驗,持續長達五週的訓練。利用四分鐘運動期搭配三分鐘休息期的間歇性運動方式為主,測量觀測並利用心跳速率HR以及伯格運動自覺強度量表Borg PRE探討心肌壓力指標CSI在長期運動訓練下趨勢以及總體表現的變化。實驗結果顯示,經過五週的訓練後,心肌壓力指標CSI曲線皆有下降之趨勢,同時心跳速率HR以及伯格運動自覺強度量表Borg PRE也皆有同樣的現象。此現象說明了心臟壓力指標CSI與心肺功能的強弱具有一定程度的關係性。
The purpose of this study is to use cardiovascular endurance training based on the fatigue monitoring cycling system which has been employed in previous studies to assess cardiac fatigue and the difference between before and after training by using Cardiac Stress Index (CSI). The training process is divided into two parts. One is the sub-maximal exercise that we use to define ones maximal exercise loading by using the threshold 170bpm. The other part is the interval training, using four minutes high intensity exercise insert three minutes low intensity exercise. The whole interval training was performed within five weeks and there were three times per week. To validate the performance of the CSI, seven healthy young men with 22-24 years old has been chosen for our experiment. Results produced by our numerical analysis indicated that after five weeks training, not only CSI curve showed a downward trend result, but also heart rate (HR) and the Borg Rating of Perceived Exertion (Borg PRE) showed the same trend. According to the results, we may speculate that CSI should be related to cardiovascular endurance with a certain degree.
目錄
指導教授推薦書
口試委員審定書
誌謝 iii
中文摘要 iv
Abstract v
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xiii
第一章 緒論 - 1 -
1.1 動機與目的 - 1 -
1.2 文獻回顧 - 2 -
1.3 論文架構 - 5 -
第二章 研究理論與方法 - 6 -
2.1 疲勞定義與評估 - 6 -
2.2 心電訊號 - 8 -
2.2.1 心臟電訊號傳遞 - 8 -
2.2.2 心率變異度分析 - 10 -
2.3 去趨勢波動分析法 - 13 -
2.4 心肌壓力指標 - 19 -
2.5 間歇性運動 - 20 -
第三章 系統架構 - 22 -
3.1 硬體設備 - 22 -
3.1.1 飛輪自行車 - 22 -
3.1.2 旋轉編碼器 - 23 -
3.1.3 阻力裝置 - 24 -
3.1.4 無線心電圖感測裝置 - 25 -
3.2 軟體設備 - 26 -
3.2.1 Unity虛擬實境 - 26 -
3.2.2 Excel自動化分析系統 - 33 -
第四章 實驗結果分析與討論 - 38 -
4.1 實驗流程與規範 - 38 -
4.1.1 實驗規範 - 38 -
4.1.2 次極量運動測試 - 40 -
4.1.3 間歇式運動訓練 - 42 -
4.2 結果與討論 - 44 -
4.2.1 次極量運動測試結果 - 44 -
4.2.2 間歇式運動訓練結果 - 57 -
第五章 總結與未來展望 - 79 -
參考文獻 - 81 -


圖目錄
圖2-1 心臟構造與傳導系統 - 9 -
圖2-2 心搏一週期之心電圖 - 10 -
圖2-3 時間序列的自我相似性概念圖[6] - 16 -
圖2-4 去趨勢波動分析法流程圖 - 17 -
圖3-1 Spin Master 750飛輪自行車 - 22 -
圖3-2 E6CP-AG5C-C的絕對式旋轉編碼器 - 23 -
圖3-3 阻力裝置 - 24 -
圖3-4 一導程無線心電感測裝置 - 26 -
圖3-5 虛擬實境開發畫面 - 28 -
圖3-6 認知能力測驗–數字加減測驗 - 30 -
圖3-7 認知能力測驗–文字與顏色辨識測驗 - 30 -
圖3-8 認知能力測驗–九宮格記憶測驗 - 31 -
圖3-9 認知能力測驗–箭頭方向判別測驗 - 31 -
圖3-10 資料分析流程圖 - 34 -
圖3-11 Excel自動化分析系統資料讀取UI操作介面 - 35 -
圖3-12 Excel自動化分析系統新建工作欄表 - 36 -
圖3-13 Excel自動化分析系統繪製表格UI操作介面 - 37 -
圖4-1 實驗要求之騎乘姿勢[23] - 39 -
圖4-2 胸部導程示意圖 - 40 -
圖4-3 次極量運動測試實驗流程圖 - 41 -
圖4-4 間歇式運動訓練流程圖 - 44 -
圖4-5 受測者1 心跳與阻力之關係 - 45 -
圖4-6 受測者1 心率自我相似性參數α與阻力之關係 - 46 -
圖4-7 受測者2 心跳與阻力之關係 - 47 -
圖4-8 受測者2 心率自我相似性參數α與阻力之關係 - 47 -
圖4-9受測者3 心跳與阻力之關係 - 48 -
圖4-10 受測者3 心率自我相似性參數α與阻力之關係 - 49 -
圖4-11 受測者4心跳與阻力之關係 - 50 -
圖4-12 受測者4 心率自我相似性參數α與阻力之關係 - 50 -
圖4-13受測者5心跳與阻力之關係 - 51 -
圖4-14 受測者5 心率自我相似性參數α與阻力之關係 - 52 -
圖4-15受測者6心跳與阻力之關係 - 53 -
圖4-16 受測者6 心率自我相似性參數α與阻力之關係 - 54 -
圖4-17受測者7心跳與阻力之關係 - 55 -
圖4-18 受測者7 心率自我相似性參數α與阻力之關係 - 56 -
圖4-19 運動過程中心率自我相似性參數α之變化圖 - 57 -
圖4-20 受測者1 心肌壓力指標CSI與時間之關係 - 59 -
圖4-21 受測者1 每週CSI總平均 - 59 -
圖4-22 受測者1 心肌壓力指標CSI之平均、心跳速率HR與Borg PRE - 60 -
圖4-23受測者2 心肌壓力指標CSI與時間之關係 - 62 -
圖4-24 受測者2 每週CSI總平均 - 62 -
圖4-25 受測者2心肌壓力指標CSI之平均、心跳速率HRBorg PRE - 63 -
圖4-26受測者3 心肌壓力指標CSI與時間之關係 - 64 -
圖4-27受測者3 每週CSI總平均 - 65 -
圖4-28 受測者3心肌壓力指標CSI之平均、心跳速率HR與Borg PRE - 66 -
圖4-29受測者4 心肌壓力指標CSI與時間之關係 - 67 -
圖4-30受測者4 每週CSI總平均 - 68 -
圖4-31 受測者4心肌壓力指標CSI之平均、心跳速率HR與Borg PRE - 68 -
圖4-32受測者5 心肌壓力指標CSI與時間之關係 - 70 -
圖4-33受測者5 每週CSI總平均 - 71 -
圖4-34 受測者5心肌壓力指標CSI之平均、心跳速率HR與Borg PRE - 71 -
圖4-35受測者6 心肌壓力指標CSI與時間之關係 - 73 -
圖4-36受測者6 每週CSI總平均 - 73 -
圖4-37受測者6心肌壓力指標CSI之平均、心跳速率HR與Borg PRE - 74 -
圖4-38受測者7 心肌壓力指標CSI與時間之關係 - 75 -
圖4-39受測者7 每週CSI總平均 - 76 -
圖4-40受測者7心肌壓力指標CSI之平均、心跳速率HR與Borg PRE - 76 -
圖4-41所有受測者心肌壓力指標的每週平均比較圖 - 78 -


表目錄
表2-1 Borg RPE 量表 - 7 -
表2-2 常見之心率變異度時間域分析指標 - 12 -
表2-3 常見之心率變異度頻率域分析指標與臨床意義 - 13 -
表2-4 自我相似性參數α之結果所代表的意義 - 18 -
表3-1 阻力值與公率關係圖表 - 25 -
表3-2 無線心電感測裝置藍芽輸出封包 - 26 -


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