臺灣博碩士論文加值系統

橢圓機為一項心肺適能的運動訓練器材，近年來逐漸受到一般家庭以及健身俱樂部的廣泛使用。
對於橢圓機的運動方式，及其所產生的不同強度對下肢肌肉造成之疲勞，有進一步的整合與探討的必要。本實驗收集下肢肌肉的肌電訊號，再以商用軟體分析可能發生疲勞的時間點。因此，本研究利用分析疲勞的系統，以固定阻力的方式分析使用橢圓機造成下肢肌肉疲勞等部分，進行相關文獻的整理，並規劃實驗方法及分析所得結果。本研究以十位初次使用橢圓機的年輕人為受試對象，實驗操作方式以自然踩踏為主，將肌電訊號進行傅立葉轉換，再以中位數頻率下降至最大值的80%為輕度疲勞來判定，結果判顯示有60%的受試者前大腿的股直肌最先出現疲勞之情況。
因此，橢圓機踩踏時，較易使用到前大腿的肌肉，並造成疲勞。大部分的疲勞是由於下肢肌肉過度使用的關係。藉由了解橢圓機的生物力學，能夠改善及降低運動疲勞傷害。結果顯示此系統能分析可能產生疲勞之時間點，此分析結果期能協助橢圓機使用者於運動中避免造成傷害，同時可增加橢圓機訓練的效率。

The elliptical machine is one of the most popular sports equipment for cardiorespiratory fitness training. In recent years, it is widely used in the family and the gymnasium.
Therefore, it is necessary for further discussion about the movements of the elliptical machine, and various levels of the lower-limb muscular fatigue using the elliptical machine in various strengths. The research collected the electromyography (EMG) signal of lower limb muscles, and used the commercially available software to analyze the possible timing that the fatigue appeared. The research applied this system to analyze the lower-limb muscular fatigue when using the elliptical machine with a constant resistance. It compiled the relevant literature, developed the experimental methods and analyzed the results. The subjects of this research arranged ten young people who used elliptical machines for the first time. They carried the EMG and pedaled in a nature way. Then, Fourier transform was applied for all collected data, and the median frequency was calculated from 80% of the maximum value of the mild fatigue. The result showed that 60% of subject’s rectus muscle had been fatigued first.
As a result, when using the elliptical machine, it was much easier to use the muscles of the front thigh and get tired. Most of the fatigue occurred from overusing the lower limb muscle. By understanding the biomechanics of the elliptical machine, it could improve or reduce the fatigue and injuries during exercise. The system can analyze the fatigue timing as well. The fatigue analysis results could help elliptical machine users to avoid injuries, and increasing the efficiency of elliptical training.

摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 vii
第一章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻探討 3
2.1橢圓滑步機介紹 3
2.2專利分析 4
2.2.1橢圓機機構四連桿類型 4
2.2.2橢圓機機構六連桿類型 7
2.3肌肉力學的作用 10
2.4 肌電理論 13
2.4.1肌電圖簡介 13
2.4.2肌電圖訊號處理與分析 14
2.4.3 訊號偵測 16
2.4.4訊號強度分析 17
2.4.5訊號頻譜分析 18
2.5振幅頻率聯合分析法 18
第三章 研究與方法 20
3.1踩踏資料收集 20
3.2實驗設計 24
3.3分析方法 25
3.4 利用BTS Analyzer 訊號分析 28
第四章 結果與討論 32
4.1受試者分析結果 32
4.2受試者之肌群產生疲勞之時間 42
4.3受測區間內肌群產生疲勞之人數 48
4.4肌肉疲勞次序 49
4.4.1最先疲勞之肌群人數 51
4.4.2改善方案 52
4.5結論 53
第五章 未來工作 54
參考文獻 55
附錄 58

1. 王淑芬。2006。中老年人肌肉骨骼疼痛及動作功能之相關探討。物理治療 / Formosan Journal of Physical Therapy, 2006-08-01, 31卷4期 (Vol.31, Issue 4), pp.261-266
2. 王順正、張晃源、呂忠祐、林玉瓊、程文欣。2013。不同橢圓機的坡度、阻力、步頻對運動強度的綜合影響。，體育學報， 46卷3期 (Vol.46, Issue 3) ， pp.189-197。
3. 王顯智。2013。核心肌群之介紹。中華體育季刊，27卷1期，pp.61-66。
4. 林明勳。2007。橢圓機不同坡度運動經濟性及下肢運動軌跡研究。國立嘉義大學師範學院體育與健康休閒研究所。碩士論文。
5. 柯柏任。2016。跑步機與地面跑步時下肢肌肉活化程度之比較。國立臺中教育大學體育學系。碩士論文。
6. 柯博仁。2006。六連桿橢圓運動機之運動合成與人機整合動力學分析。國立中興大學機械工程學系所。碩士論文。
7. 徐利峰。2008。跳深著地前下肢所測肌肉的表面肌電活動特徵研究。運動人體科學 文獻編號:10012747 Ⅹ(2008) 0620068205文獻標識碼:A中圖分類號: G804163
8. 馬楚虹。2013。籃球跳投動作上下肢肌激發順序和用力大小的肌電分析。浙江師範大學。學報(自然科學版)，2013年04期。
9. 高明峰、陳孟利。2007。肌電測量之特性、運用與運動相關之研究。臺中學院體育，第四期，96年12月。
10. 張希。2011。神經肌肉電刺激誘發的下肢運動疲勞信息檢測與處理技術研究。中國生物醫學工程大學。碩士論文。
11. 郭純甫。2006。正常步態運動機之機構設計。逢甲大學材料與製造工程機械工程組。碩士論文。
12. 陳昕蔓。2006。八週神經肌肉電刺激訓練後對多發性硬化症病患疲勞的影響。長庚大學復健科學研究所。碩士論文。
13. 陳鉅賢。2009。新高中體育（一）強身健體。香港：宏思出版社。 14. 黃彥鈞。2007。橢圓機不同坡度運動經濟性及下肢運動軌跡研究。國立中正大學運動與休閒教育研究所。碩士論文。
15. 黃彥瑋。2008。後驅式步態機之設計與分析。國立臺北科技大學機電整合研究所。碩士論文。
16. 黃彥澤。2014。連趕式健步肌之設計。國立中山大學機電工程學系所。碩士論文。
17. 簡惠蓮。2006。橢圓機運動之下肢生物力學分析。國立臺灣大學醫學工程學研究所。碩士論文。
18. 醫學百科下肢肌肉。2014。「http://cht.a-hospital.com/w/%E9%A6%96%E9%A1%B5」 上網日期:2017-6
19. Arpinar-Avsar, P., G. Birlik, O. C. Sezgin, and A. R. Soylu. 2006. The effects of surface-induced loads on forearm muscle activity during steering a bicycle. Journal of Sports Science and Medicine, Sept, Vol.12(3), p.512(9)
20. Azzerboni, B., M. Ipsale, B. Carpentieri, F. La Foresta. Time-Frequency Analysis for Characterizing EMG Signals During fMRI Acquisitions. Biological and Artificial Intelligence Environments pp 321-328
21. Baran, C. 2009. Myoelectric Interface. 「http://www.idt.mdh.se/utbildning/exjobb/files/TR0935.pdf」 上網日期: 2017-6
22. Bruno, M. B., M. G. Jeam, R. Rodrigo, D. A. F. Rodrigo, K. Kiros, and A. Marco. 2013. Muscle architecture adaptations to knee extensor eccentric training: Rectus femoris vs. vastuslateralis. Muscle Nerve. 2013 Oct;48(4):498-506. doi: 10.1002/mus.23785. Epub 2013 Jul 15.
23. Clancy, E.A., E.L. Morin, and R. Merletti. 2002. Sampling, noise-reduction and amplitude estimation issues in surface electromyography Journal of Electromyography and Kinesiology 12 1–16
24. Coventry, E., K.M. O’Connor, B. A. Hart, J.E. Earl, and K.T. Ebersole. 2006. The effect of lower extremity fatigue on shock attenuation during single-leg landing. Clinical Biomechanics 21 (10), 1090–1097.
25. Falou, W. E., and J. Duchene. 2005. A segmentation approach to long duration surface EMG recordings. Journal and Kinesiology, vol.15, pp. 111–119.
26. James, S. B., W. William, and T. M. Potts. 2001. Flexibly Coordinated Stationary Exercise Device. U.S. Patent 62770552001.
27. Kumar, S., M. Fagarasanu, Y. Narayan, and N. Prasad. 2006. Measures of localized spinal muscle fatigue. Ergonomics, Vol.49(11), p.1092-1110
28. Larry, M. 1996. Stationary Exercise Device. U.S. Patent No.5577985.
29. Larry, M. 2007.Arm Motion Assembly For Exercise Device. U.S. Patent 7270625.
30. Lowery, M., and M. Christopher. 2002. Spectral compression of the electromyographic signal due to decreasing muscle fiber conduction velocity, Ieee Transaction on Rehabilitation Engineering
31. Lowery, M., and P. Nolany. 2002. Electromyogram median frequency, spectral compression and muscle fibre conduction velocity during sustained sub-maximal contraction of the brac hioradialis muscle. Journal of Electromyography Kinesiology, vol. 12 , pp. 111–118.
32. Marqueste, T., F. Hug, and P. Decherchi. Changes in neuromuscular 71 function after training by functional electrical stimulation. Muscle Nerve, 28, pp181-188, 2003.
33. Nathan, P., K. Lo, C. Yang, and K. Chen. 2000. Foldable Elliptical Exercise Machine U.S. Patent 6,149,551.
34. Roberto, M. 2010. Basic concepts and applications of multichannel surface EMG.
35. Rodgers, R. E. 1996. Stationary Exercise Apparatus. U.S. Patent No.5573480.
36. Wikstrom, E. A., M. E. Powers, and M. D. Tillman. 2004.Dynamic stabilization time after isokinetic and functional fatigue. Journal of Athletic Training, 39(3), 247-253.
37. Willems, T. M., E. Witvrouw, K. Delbaere, N. Mahieu, I. Bourdeaudhuij, and D. De Clercq. 2005. Intrinsic risk factors for inversion ankle sprains in male subjects: A prospective study. American Journal of Sports Medicine, 33(3), 415-423.
38. Yong, S. C. 2001. Elliptical Motion Exerciser. U.S. Patent 6206806.
39. Zhao, J., Y. Liu., and B. Liu. 2007. Frequency-domain Analysis of NASA67 Unsteady Flow. 航空動力學報 / Journal of Aerospace Power, 22卷8期 (Vol.22, Issue 8), pp.1371-1377