【體能健身黑科技】智能化低氧技術發展及其應用

智能化低氧技術發展及其應用

1、世界低氧技術發展趨勢

低氧技術就是利用人工方法生產可供工業或人體活動需要的氧含量低於20.98%的氣體[1]。低氧技術的發展至今已有近100年歷史，最初為工業及實驗需要而誕生。隨著低氧對人體有益促進作用的不斷研究和探索，目前在解決人類體能提升、健康保健及缺血性心臟疾病等研究上日益引起大家的重視。

目前低氧技術主要有兩大類系統形式：一類採取高分子中空纖維物理分離的方式獲取高精度低氧分離氣體；一類採取分子篩化學方式分離。前者使用周期長、無化學機理參與，但產氣量有限，可滿足人體低氧需要；後者分子篩（塗層或篩劑）需要定期更換、有化學機理參與，但產氣量大，一般多用於工業用途。

世界範圍內，早期原蘇聯在低氧技術的研究上處於領先，後期隨著時代的發展，原西德、法國、美國、日本後起直追，目前處於世界第一梯隊。中國60年代後期，由中科院化物所牽頭的科技公關解決了低氧技術原理及應用技術的瓶頸。改革開發後中國的低氧技術快速發展，目前處於世界第一方陣隊伍，且智能化水準及數據處理技術處於世界第一梯隊。

2、低氧技術工程原理

低氧就是採取物理分離（化學式因具有不一致性特點不加考慮）的方式，利用模糊演算法自動化控制氣體壓縮比，對設備各運行參數實時檢測控制，讓設備在低功耗狀態下滿足穩定、安全的低氧製取。

低氧技術採取：氣源模塊、分離模塊、集中控制模塊、通訊模塊、採集模塊、數據分析管理平台及無創生理採集終端等模塊構成。產品基本形態為標準化智能主機加智能客戶機形式，具有低能耗、可移動、易操作、數據實時採集、支持7×24小時工作、高可靠的顯著特點。低氧技術工程原理流程圖如圖1所示。

圖1 低氧技術工程原理流程圖

3、低氧技術在運動訓練領域應用

3.1低氧技術在運動訓練領域應用原理

低氧技術運用到運動訓練領域，主要解決運動能力的提升問題。通過製造低氧氣體模擬低氧訓練環境，讓訓練者在低氧環境中進行訓練。目前大多數學者和專家把這樣的訓練方式定義為低氧訓練。這種訓練影響人體機能的機制：在低氧環境下運動來增加機體缺氧程度，以調動體內的機能潛力，產生一系列有利於運動能力提高的生理反應及適應性。低氧訓練的提升機制如圖2所示。

圖2 低氧訓練促進有氧運動能力提高的機制[2]

3.2低氧技術在運動訓練領域應用優勢[3]

1、低氧技術可提供的低氧範圍廣，可以有針對性選擇模擬海拔高度。在運動訓練過程中，教練或者訓練者可以根據訓練要求選擇模擬海拔高度或氧分壓參數，最大限度地激發受試者的運動潛能。

2、低氧技術運用到運動訓練中，不需要設置高原訓練中的適應期和恢復期。訓練效果明顯且持久，既能保持訓練後的訓練效果，又能避免長時間在高原訓練帶來的一些弊端：訓練量和強度無法保證、長期低氧暴露對機體的損傷及高原環境對訓練的不穩定性。

3、低氧技術的應用，在一定程度上節約了上高原訓練帶來的人力、物力和財力消耗，特別是間歇性低氧訓練方法的實踐，將低氧技術發展推上新的高度。

4、實時監控、科學保障——定量訓練，定性提高。

4、低氧技術在運動訓練領域應用案列

智能化低氧體能作訓系統是一種低氧技術具體應用於運動訓練的智能平台。「智能化低氧體能作訓系統」提供等效海拔高度的低氧環境，結合訓練器材設施使用。同時搭載的「智能低氧體能作訓分散式管理平台」提供了體能訓練指標的數據存儲、展示、挖掘、增值等服務，為運動訓練提供了科學化、體系化、專業化的體育訓練模式。目前該系統廣泛應用於部隊、競技體育和大眾健身領域，並取得了良好的訓練效果。

4.1 智能化低氧作訓系統在軍隊體能訓練領域應用

智能化低氧體能作訓系統主要解決部隊體能訓練科技手段少，訓練方法單一，缺少在短期內有效大幅度提高士兵體能的科學方法；解決體能訓練缺乏科學的指導及生理、生化方面的數據支撐；解決因大運動量訓練導致的運動損傷數多，需要尋找快速恢復的康復訓練方法。通過部隊應用反饋，其在體能訓練方面取得了良好的效果。

2017年8月，陸軍某部合成旅參加國際軍事比武—修理營項目，使用智能化低氧作訓系統進行賽前訓練，在此次競賽中包攬了軍事體能方面的全部3塊金牌。智能化低氧作訓系統的使用效果主要體現在：1）綜合體能素質的提升。提高了心肺功能、大幅度地提升血乳酸清楚能力、提高了機體有氧運動能力。2）降低傷病及康復。在高效體能訓練同時，降低了因訓損傷的概率，有效的對訓練疲勞進行康復。

2018年11月，重慶某新兵基地運用智能化低氧作訓系統對上高原新兵進行體能訓練。將120名新兵隨機均分為低氧組、常氧組和對照組各40人。低氧組使用智能化低氧作訓系統且與常氧組相同的訓練方案執行訓練，對照組常規訓練。一個月短周期訓練後，低氧組成績突出表現在3000米、體能組合1、體能組合2、單桿和仰臥起坐項目上，達標率和優秀率均有提升。相對於常規訓練模式，使用智能化低氧作訓系統進行訓練，有效提高了參訓新兵的有氧耐力、快速力量、核心力量和靈敏協調性，降低了運動損傷率，提升了參訓新兵的戰鬥能力，有利於部隊戰鬥力的生成。

4.2智能化低氧體能訓練系統在競技體育領域應用

低氧訓練在競技體育領域應用廣泛，並取得了顯著訓練效果。智能化低氧體能訓練系統是基於低氧訓練原理的基礎上，通過儀器模擬等效海拔的低氧環境，並實時的採集訓前、訓中和訓後的生理指標，監控整個訓練過程，讓訓練體系更加科學合理化。

智能化低氧體能訓練系統應用於安徽某水上賽艇隊——進行一個月訓練後，提高了運動員的專項能力，表現為測功儀2000米成績顯著提高；其次同等負荷測試後，機體有氧供能、乳酸清除能力、心率水準明顯增加；最終促進了賽艇運動員機體有氧能力增加。

江蘇省某水上賽艇隊在2018年全國賽艇錦標賽取得優異的戰績。分析有以下關鍵因素：1）夏訓大周期訓練安排；2）大強度訓練周期低氧訓練系統的利用；3）低氧訓練的周期劃分計劃的制定；4）各個周期內的生理生化指標的監控，實時調整訓練內容。特別是大強度訓練周期中的低氧訓練強度的把控。

5、智能化低氧技術在運動訓練領域發展展望

科學化的訓練手段與科技化低氧技術應用完美結合，將在競技體育和部隊作訓中展現光芒。在競技體育和部隊訓練體系快速發展的今天，要想立足世界前茅，必須依靠科技助力。建議：必須政府部門引導協調，制定發展戰略，積極開展智能化低氧技術應用與科學化低氧訓練訓練方法相結合研究，把研究成果應用到競技體育和部隊訓練中去，使智能化低氧技術始終走在世界前沿。

參考文獻:

[1]盧佐昌,呂旭,鄧瑩瑩.富氮低氧儲糧技術在舊倉房中的應用[J].糧油倉儲科技通訊,2018,34.

[2]喬玉成,盧向陽.低氧訓練的抗缺氧效應[J].山西師大體育學院學報,2009,24(04):125-132.

[3]胡永紅.間歇性低氧訓練的原理及應用[J].浙江體育科學,2012,34(01):68-70.

作者：徐瑋、蔣全勝、林茂先、楊軍、合肥恆誠智能技術有限公司