長時間活動量分析

本系統改良了以人工評估嬰兒活動量的方法，研發出自動監測嬰兒活動量的 系統。經過前述四種實驗之分析證實了本系統針對各種動作之活動量監測結果有 其可靠度，然而即使是以人工的方式評估嬰兒的活動量是否出現異常，或從嬰兒 的活動量觀察其生活作息與氣質表現，通常需要一天以上的觀測結果。另外，一 般而言成人之視覺式活動量監測工具 [Edg13] 通常會與接觸式設備之活動量測 量結果相互比較。但本系統之使用對象為嬰兒，多數家長並不願意讓嬰兒長期佩 戴接觸式設備，且嬰兒的動作幅度和強度不如成人明顯又強烈。大部分證實能透 過接觸式設備測量活動量之系統其研究對象皆為成人，因此接觸式設備上的加速 度感測器能否感測到嬰兒各種活動量等級之動作，仍無法得到確認。因此，本實 驗主要目的在於拍攝嬰兒長時間的活動影片，透過本系統自動計算出活動的總消 耗熱量 (activity energy expenditure，簡稱 AEE)。最後，對照不同嬰兒之體重並依 照該嬰兒正常狀況下的能量吸收 (energy intake，簡稱 EI) 與本系統所測量之 AEE，來判斷系統對於 METs 之測量是否合理。

在進行嬰兒活動影片拍攝前，需先了解不同月齡的嬰兒，其不同的生活作 息，才能在一天之中選擇適當的時段，進行嬰兒活動影片的拍攝。大部分的嬰兒 一天的作息大致可區分為睡眠、餵食、活動與洗澡四種時段。本系統適用的對象 為 4 個月至 12 個月的嬰兒，因此以下僅討論 4 至 12 個月嬰兒的生活作息。嬰兒 睡眠時間的長短會因人而異，一般而言 4 至 6 個月的嬰兒每天睡眠時間約為 15 至 16 個小時，多半是上午睡 1 至 2 個小時，下午睡 2 至 3 個小時，晚上睡 10 至 12 個小時；而 7 至 11 個月的嬰兒睡眠時間大致上是上午睡 1 次，每次睡 1 至 2 個小時，下午睡 1 至 2 次，每次各睡 1 至 2 個小時，夜間通常睡 10 個小時左右。

總之這個時期的嬰兒一晝夜睡眠的時間應該在 14 至 15 個小時。

另外，嬰兒的餵食時間與次數也會隨著月齡的不同而有所差異。大部分的嬰 兒在 4 至 6 個月時每天餵食約 5 次，而 7 至 9 個月時每天餵食約 4 次，10 至 12 個月的嬰兒其餵食次數則減少至 3 次，每次餵食時間的長短都不盡相同。扣除睡 眠、餵食以及一天至少一次的洗澡時間 (約 30 至 60 分鐘) ，剩下的就是嬰兒的 活動時間。

本實驗進行拍攝前，先與嬰兒的家長口頭訪問該嬰兒之生活作息，整理如下

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表 6.4。參與此實驗之嬰兒有二位，分別是剛滿一歲的張綺軒妹妹，體重約為 9 公斤，每日的活動時間總共約為 8 個小時，根據其日常作息發現綺軒在午睡後的 活動時間最長且狀態較佳，大致是在下午 3 點至 6 點左右，因此本實驗選在下午 3 點半至 5 點半前往其家中進行實驗影片之拍攝；另一位實驗的對象是洪續恩妹 妹，其在拍攝實驗影片時為 9 個月大，體重約是 7 公斤，當日的活動時間較長，

約為 11 個小時。其較佳的活動狀態約是在上午 9 點至 11 點左右，因此本實驗選 在上午 9 點至 11 點前往其家中進行實驗影片拍攝。

如同本論文第三章第二節所述之環境架設方式，將 PT IP camera 架設在嬰兒 家中的活動空間，分別拍攝上述二位嬰兒其日常的活動影像片段。拍攝時嬰兒的 活動空間為家中之客廳，攝影期間不限定嬰兒的活動內容，並且視嬰兒的意願調 整拍攝實驗影片的長度。拍攝實驗影片時，大部分的時間只有嬰兒獨自在影片 中，少數會出現嬰兒與家長或其他成人互動的情境。因嬰兒在家中活動的過程 中，難免出現成人入鏡的狀況，除非出現嬰兒被完全遮蔽的情形，否則系統皆能 正常估計嬰兒的活動量大小。圖 6.30 由左至右、由上至下呈現的是嬰兒與家人互

表 6.4 實驗對象基本資料與生活作息調查表

實驗對象 張綺軒 (Chi-Hsuan Chang) 洪續恩 (Xu-En Hong) 拍攝日期 2014 年 1 月 24 日 2014 年 1 月 16 日

拍攝時間 下午 3 點至 6 點 (含器材架設) 上午 9 點至 11 點 (含器材架設)

月齡 滿 12 個月 滿 9 個月

體重 約 9 公斤 約 7 公斤

生活作息

起床時間 早上 9 點起床 早上約 6 點起床 餵食時間 每日 2 至 3 次，總花費時間約

為 1 個小時。

每日 6 至 7 次，總花費時間約 為 1 個半小時。

午睡時段 下午 1 點至 3 點半左右 下午 1 點半至 4 點左右 洗澡時間 每日 1 次總計約 1 個小時 每日 1 次總計約 1 個小時 活動時間 每日總計約 8 個小時 每日總計約 11 個小時 就寢時間 晚上 10 點左右 晚上 10 點左右

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動的連續影像，其所估計的活動量值與總消耗熱量也一併納入本實驗結果中。

另外，圖 6.31 與圖 6.32 的 (a) 至 (d) 分別展示綺軒與續恩的實驗影片中所 擷取出的活動連續影像片段。如圖 6.31(a) 與圖 6.32(a) 由上至下分別為該嬰兒扶 著家具練習站立，並且伴隨著腳步緩慢移動的連續影像，其活動量介於第 1 至第 2 等級；而圖 6.31(b) 與圖 6.32(b) 由上至下所呈現的連續影像是嬰兒坐在地墊 上，僅有上半身肢體短暫的運動，屬於第 2 等級活動量，為 METs 值偏低的狀態；

圖 6.31(c) 圖與 6.32(c) 由上至下則是嬰兒在地墊上翻身與翻滾的連續影像，此為 大多數嬰兒常出現的動作，其 METs 值普遍會對應到第 2 與第 3 等級的活動量；

最後，圖 6.31(d) 與圖 6.32(d) 由上至下為嬰兒在地墊上爬行的連續影像，此動作 的 METs 值較容易對應至高達第 3 或第 4 等級的活動量。

由於影片拍攝期間，會出現嬰兒情緒不穩定或是需要換尿布等等的突發狀 況。因此本實驗用來計算活動量的影片並不包含上述的突發狀況，而是從當日拍 攝到的嬰兒活動影片中，選出多個具代表性的活動片段，僅由這些活動片段來推 估嬰兒整日活動的總消耗熱量。這些被選取的活動片段中，嬰兒的動作必須具有

圖 6.30 成人與嬰兒互動的活動影像序列。

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(a) (b) (c) (d)

圖 6.31 綺軒整日活動影片選取的活動影像序列

(a)站立且移動的連續影像；(b)坐著且身體部分移動的連續影像；

(c)翻身的連續影像；(d)爬行的連續影像。

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(a) (b) (c) (d)

圖 6.32 續恩整日活動影片選取的活動影像序列

(a)站立且移動的連續影像；(b)坐著且身體部分移動的連續影像；

(c)翻身的連續影像；(d)爬行的連續影像。

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表 6.5 綺軒活動影片與消耗熱量對照表 Name of sequence Sequence duration

(sec.) Sum of frames Energy expenditure (kilocalories) Name of sequence Sequence duration

(sec.) Sum of frames Energy expenditure (kilocalories)

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獨特性或普遍性，具有獨特性的動作指的是該動作為該嬰兒個人的習慣動作，與 其他嬰兒不同；而具普遍性的動作指的則是大部分嬰兒都會出現的動作，如翻 身、爬行與家長遊戲互動等等。

本實驗為二位嬰兒進行長時間的活動量監測，且系統估計每個活動片段的總 消耗熱量結果分別如表 6.5 與表 6.6 所示，表格中第一欄為本實驗選取的所有活 動片段編號，第二欄及第三欄分別是該片段的總時間秒數與總影格數，第四欄則 是其所消耗的總熱量，以仟卡為單位。本實驗欲以同一實驗對象所有活動片段的 總時間作為一個單位的活動時間，再以系統估測出所有活動片段的總消耗熱量，

作為單位活動時間內嬰兒活動所消耗的總熱量多寡。最後，換算為整日的活動時 間，推估出該嬰兒整日的活動消耗熱量。

二位嬰兒的實驗結果分別整理於表 6.5 與表 6.6 中，詳細結果說明如下。表 6.5 是綺軒的活動片段對應系統計算消耗熱量的結果，最末列顯示當天所選取的 活動片段共計 1340 秒 (約為 22 分鐘) 且該時間內共消耗了 44.194 仟卡的熱量。

本實驗將以每 22 分鐘為單位活動時間，推估其整日活動的總消耗熱量；而表 6.6 顯示續恩的活動片段對應系統計算消耗熱量的結果，其所選取的活動影片共計 1770 秒 (約為 30 分鐘) 且該時間內共消耗了 48.148 仟卡的熱量。故本實驗會以 每 30 分鐘為單位活動時間，推估其整日活動的總消耗熱量。

前文曾提及，大部分的嬰兒一天的作息大致可區分為睡眠、餵食、活動與洗 澡四種時段。因此，要計算該嬰兒整日的總消耗熱量，除了要推估活動時段的總 消耗熱量外，還必須得知睡眠、餵食與洗澡個時段會消耗的總熱量。以下將二位 嬰兒的整日總消耗熱量估算過程分別詳述如下。

(A) 綺軒整日的總消耗熱量估算結果

首先計算綺軒活動時段的總消耗熱量，其活動時段共計 8.5 個小時 (相當於 23 個單位活動時間)，而綺軒每個單位活動時間共消耗 44.194 仟卡的熱量，也就 是說活動時段的總消耗熱量為 1016.462 仟卡。餵食通常為靜態的活動，而洗澡時 嬰兒的動作都是在媽媽的輔助下，因此這二個時段皆以第 2 等級的平均活動量 (1.6METs)，扣掉一個標準差 (0.3METs) 所得到的活動量值 (1.3 METs) 估算。也 就是說餵食與洗澡共計 2 個小時的總消耗熱量依照公式 (1-1) 計算結果為 23.4 仟 卡。睡眠時段的活動量根據表 2.1 可知其為 1.0METs，綺軒的睡眠時段共花費 13.5

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表 6.7 綺軒整日的總消耗熱量估算總表

Activity Eating and bathing Sleeping Total Time(hour) 8.5 2 13.5 24 Energy expenditure

(kcal) 1016.462 23.4 121.5 1161.362 表 6.8 續恩整日的總消耗熱量估算總表

Activity Eating and bathing Sleeping Total Time(hour) 11 2.5 10.5 24 Energy expenditure

(kcal) 1059.256 22.75 94.5 1155.506 個小時，因此共消耗 121.5 仟卡。將活動時段、餵食與洗澡時段以及睡眠時段的 總消耗熱量加總後，即可得知該嬰兒整日的總消耗熱量為 1161.362 仟卡如下式。

1016.462+23.4+121.5=1161.362(仟卡) 綺軒於各時段總消耗熱量整理如表 6.7 所示。

(B) 續恩整日的總消耗熱量估算結果

首先計算續恩活動時段的總消耗熱量，其活動時段共計 11 個小時 (相當於 22 個單位活動時間)，而續恩每個單位活動時間共消耗 48.148 仟卡的熱量，也就 是說活動時段的總消耗熱量為 1059.256 仟卡。餵食與洗澡時的活動量同上一個例 子以 1.3 METs 來估算。則餵食與洗澡共計 2.5 個小時的總消耗熱量依照公式 (1-1) 計算結果為 22.75 仟卡。睡眠時段的活動量同樣根據表 2.1 以 1.0METs 來估計，

續恩的睡眠時段共花費 10.5 個小時，因此消耗 73.5 仟卡。將活動時段、餵食與 洗澡時段以及睡眠時段的總消耗熱量加總後，即可得知該嬰兒整日的總消耗熱量

續恩的睡眠時段共花費 10.5 個小時，因此消耗 73.5 仟卡。將活動時段、餵食與 洗澡時段以及睡眠時段的總消耗熱量加總後，即可得知該嬰兒整日的總消耗熱量