第壹章 緒論
第一節 研究背景
2014 年教育部體育署指出國民規律運動的人口比例不斷攀升。參與人口比例最多的 運動項目是走路和跑步，其中走路佔了 42.7%、慢跑佔了 25.7%，走路和跑步為大眾普 遍接受的運動模式，因為走路和跑步是人類與生俱來、最直接且自然、技巧性較少的運 動，並且適合各年齡層、方便又低消費。侯彥竹與相子元 (2014) 在體適能趨勢調查中 發現，運動與減重的趨勢逐年攀升，認為減重等於追求健康，現代人運動主要的目的是 為了健康而動，其次才是為了身材與興趣。所以了解什麼樣的運動強度才能促進健康，
也就成為大眾所關注的議題。世界衛生組織 (WHO) 在 2010 年提出，建議 5 至 17 歲學 生，每日中高強度活動的時間累積要高於 60 分鐘，且每周至少 3 次高強度活動，另 18-64 歲成年人，每周至少完成 150 分鐘中等強度活動或 75 分鐘高強度活動；美國運動醫學 會 (ASCM) 在 2011 年建議，在心肺耐力運動，每週 3-5 天，運動強度 45-90%最大攝氧 量或 65-95%最大心跳，持續時間 20-60 分鐘；阻力運動則是每週兩天，運動強度 60-70%
一次反覆最大重量，每組重複 8-12 下，2-4 組。由上述可知運動強度基本包含四個面向，
運動模式、頻率、強度和持續時間，而隨著全民健康意識抬頭，記錄每日的運動強度更 顯重視。
近年來隨著微機電系統 (Micro Electro Mechanical System) 發展成熟，穿戴式裝置 利用運動科學和運動生物力學原理偵測人體動作的能力益發容易，人體訊號感測器日漸 精準且體積輕巧、便於攜帶，因此感測技術應用於一般運動及日常生活的紀錄也越來越 普遍。許多運動族群在運動過程中開始穿戴身體活動量計，透過數據量化的方式加以記 錄並給予回饋，進而強化鍛鍊並改變生活行為，從中獲得自我認知的成就與快樂，這也 就是量化自我 (Quantify Self) 的最高宗旨 (Wikipedia, 2015)。Caspersen, Powell, 與 Christenson (1985) 將身體活動 (Physical Activity) 定義為藉由身體骨骼肌肉的收縮並導
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致身體移動所引起的能量消耗。Montoye, Kemper, Saris, 與 Washburn (1996) 指出身體活 動的測量沒有固定的標準，可以用不同方式做量化，例如：總活動時間、在不同運動強 能量消耗 (表 1) (Laporte, Montoye, & Caspersen, 1985；United States Department of Health and Human Services, 1996)。
表 1、身體活動量測量方式
L=low 低；M=medium 中；H=high 高；VH=very high 很高；
W=whole 所有人；A=adult 成人；E=elder 老年人
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其中熱量測量法、調查法及生理指標因為所需耗費時間較長、花費昂貴及空間受限 等因素之下，電子測量儀器在近代廣被大眾所接受並用來測量身體活動量。電子測量儀 器最主要有三種，計步器、心率計和加速規。計步器是一種紀錄步數的小型儀器，可以 記錄垂直方向動作，作用原理是靠步行過程中軀幹產生上下震動，改變計步器水平位置，
紀錄內部簧片遭震動的次數，能得知步頻、運動時間和行走距離，即能利用單位時間內 彈簧震動次數來推估身體活動量。但對於沒有垂直方向的身體活動，例如騎車、游泳屬 於水平或旋轉方向，則無法利用計步器來準確監測，且無法藉由計步器區分走路和跑步 不 同強度之間的震動， 因此容易低估跑步時 的 實際身體活動量 (Bassett Jr, 2000;
Rowlands, & Eston, 2005)。
心率計是在從事身體活動時，活動的強度對心臟、呼吸系統造成的壓力之指標。心 率經常作為運動員在監測運動強度之生理指標 (Andrew et al., 2013)，過去文獻提到孩童 或成人在跑步機上的步行速度，在速度低於 6km/hr 時與心率呈線性關係 (Pearce et al., 1983; Waters, Lunsford, Perry, & Byrd, 1988)，同樣情形在腦性麻痺孩童身上也是如此 (Rose, Gamble, Medeiros, Burgos, & Haskell, 1989)，因此過去文獻認為速度和心率是可以 拿來當作能量消耗的指標 (Stallard, Rose, Tait, & Davies, 1978; Stallard & Rose, 1980)。
近年來電子科技進步，穿戴裝置技術純熟，三軸加速規體積輕巧便於攜帶，因此利 用三軸加速規原理製成的長時間攜帶式身體活動檢測儀器 (如：ActiGraph、RT3 Triaxial、
Tritrac-R3D) 也常被拿來應用在測量身體活動量。也已經有相當多文獻探討加速規應用 於身體活動量檢測的信度與效度，從日常生活、走路和跑步等運動型態，探討不同年紀、
不同性別受試者配戴不同時間的攜帶式身體活動量檢測儀，所測得的數據與各種運動生 理學指標做比較，發現加速規是良好的檢測身體活動量的工具 (Boyd, Ball, & Aughey, 2011；Cummins, Orr, O’Connor, & West, 2013；Gastin, McLean, Spittle, & Breed, 2013)。
過去文獻利用加速規收取人類在跑步機上步行或動物游泳的身體加速度，發現與身 體活動量消耗有關，其中在動物實驗裡發現其身體加速度與速度呈線性關係，但人類的 身體加速度與速度並非線性 (Halsey, Shepard, Quintana, Laich, Green, & Wilson, 2009;
Halsey et al., 2008)。進一步了解發現，人類走路時的身體加速度與速度呈線性關係，而
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跑步時的身體加速度與速度之間關係則沒有達線性關係，學者推測其原因可能在於步態 的改變或身體垂直加速度變化所造成 (Halsey et al., 2008; Gleiss, Gruber, & Wilson, 2009)。