下篇：光學式心率錶介紹

【中標】皮膚生理構造簡介

【圖說】本圖為皮膚及其底下的構造圖。

本圖摘自：康寧醫護暨管理專科學校，遠距教學中心，授課教師：陳秀珍，授課內容：皮膚系統

由圖可知皮膚主要分成三層(紅色框格處，筆者繪)，依序為表皮層、真皮層與皮下層。其中在真皮層便開始分布許多微血管。

【中標】膚色的決定因子

在簡略介紹皮膚的組織架構後，接著要提到的就是人體的膚色。關於膚色其實分成很多種，像是常聽到的說法有白種人、黃種人和黑種人，但這只是概略的分類方式，膚色的分類方式，可以參考費氏量表(The Fitzpatrick Scale)。

【BOX】菲氏量表

【圖說】即呈現膚色變化的光譜，如圖上所示Type1偏白色，Type3偏黃色，最後Type5偏黑色。

圖片來源：

http://www.palmfreesunwear.com/2015/10/21/know-your-skin-type-know-your-risk/

【小標】黑色素

影響皮膚顏色的主因是皮膚中的黑色素含量，黑色素細胞位於前面介紹過的真皮層與表皮層之間，它是自然的防曬劑，能過濾掉紫外線輻射的有害影響(中紫外線最易引起癌症)，像是中和「自由基」的有害化學物，然而黑色素會讓你的皮膚偏向黑色，例如褐色、黑色。

【中標】光的原理簡介

筆者就讀國中時，記得物理課本就有提到牛頓(Issac  Newton，西元1642~1727年)，在西元1666年，他讓太陽光通過透明的三稜鏡，發現陽光經過鏡面折射後，會被分散成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等七種主要顏色的光，此現象稱作色散，這些光由於人類肉眼可以看見是可見光，稱作可見光譜。

【小標】可見光與不可見光

那剛才有提到可見光，是不是有肉眼看不見的光？有的，看不見的光，就稱做不可見光。

各種色光是屬於波狀的能源，從伽瑪射線、X射線、紫外線、可見光(紅橙黃綠藍靛紫)、紅外線，到無線電波，由圖可知每種光波都有不同的波長(不同的頻率)，由於波長愈短能量愈高。所以可見光中，紫色光波的波長最短，因此能量最高；紅色光波的波長最長，因此能量最低。其中綠光約介於480~530nm左右。

【圖說】圖為可見光與不可見的光譜(Spectrum)，波長的單位是毫微米(nanometer)，單位縮寫為nm，就是常聽到的奈米「奈米」，一奈米等於十億分之一公尺。可見光的波長介於380~750nm(註：應為780nm)之間。

圖片來源：《新化高中生物網路教室》，章節：太陽輻射能

【中標】皮膚與光波

在此圖中，將皮膚分成四種組成物質：水、紅色素、黑色素、其他物質

【圖說】筆者重繪，皮膚內的載色體(chromophore)對於各種波長的吸收程度示意圖

原始圖檔可參考：http://bestofbothworldsaz.com/wp-content/uploads/2011/01/wpbdd71b47_0f.jpg

從圖片中可以得知：

• 照射於皮膚的光線，大部份會被皮膚的載色體(chromophore)吸收，此載色體包括血紅素、黑色素，同時平常我們見到的刺青也算。
• 不同載色體能吸收之光波長並不一致，因此不同顏色的光線穿透皮膚的深度也不同。

【中標】光體積變化信號原理

光體積變化信號(Photoplethysmography，亦稱作光電容積脈波描記法，簡稱PPG)。

簡單來說，就是將光照射進入皮膚後，再測量反射或散射離開的光，藉由比較發射的光線與感應到的光源之間變化，來得知生物組織內的各種可能的生理訊息。

【小標】光學式心率錶如何運作

目前常見使用綠色LED燈照射，由於皮膚內組織對光波的吸收率不同，綠光只能穿透到真皮層附近的血管，因此有些光線會被組織吸收，有些則會散射離開皮膚。現在市面上主要就是藉由發光二極體(LED)照射，藉由體內血液流量變化，偵測出心率。

【圖說】筆者繪製，光學式心率錶照射皮膚和感測光源圖。

當光學式心率錶的LED照射光線時，有部分光線會被血液中的血紅素所吸收。而當人處於運動狀態，心率上升，因此心臟舒張導致，因此光感測器偵測到的光線程度不同。

簡而言之：

• 因為心臟會加速收縮擠出血液到全身時，因此血液內的血流量會提升來供應身體更多氧氣，因此血液中的血紅素會增加。這時LED燈照射在皮膚時，綠光會被血紅素的吸收程度會提高，因此錶內建的光源感測器所偵測到的光源就會減少。

• 當心臟收縮之後，為了讓血液回流，這時流經血量會減少，因此手錶偵測到的光源就會增加。

由於運動時心臟會適度調整縮放速度，因此心率錶便會持續感測偵測到的光線變化，藉此計算出心率。

【小標】為何偵測有時會失誤？

會導致光學式心率錶偵測失靈的情況有很多，在此列出幾點說明：

• 膚色：由於深色皮膚會吸收較多的市面上較常使用的綠光，可能會造成光學感應器讀取血流信號出錯；另外，像是去年發行的Apple公司發行的光學式心率錶，也有使用者因為手腕有刺青(tattoo)的關係，造成光學式心率錶偵測不良。

• 外來光學雜訊：

最常見的像是在戶外運動，容易接收到太陽光，因此像是Apple公司建議使用者戴緊一點、Garmin在FR225的設計有加設防光套等等。

• 穿戴裝置在人體的位置：

目前以在市面上發行可用來運動的光學式心率錶所穿戴的部位，以手腕最常見，另外手臂式、耳機式、頭戴式也佔有一席之地。這些部位的差異在於，運動時是否容易受到動作的干擾，例如有些運動會需要大量手臂動作(運動時容易晃動，導致偵測失誤)、是否較能減少外來光源干擾(像是耳機式的因為光感測器藏在耳內，受到的光源會較少)、血管分佈位置(應考量血管分布密集，容易偵測的部位)。

中篇：胸帶式心率錶介紹

【大標】胸帶式心率錶

【中標】心跳帶的出現

心跳帶(chest strap)的出現，象徵著可以使用心跳率來監測運動強度，當作運動時的指標，對跑步而言，這更是重要，因為單看跑步配速而忽略心率的變化，就可能因為坡度、風向、生理狀況等等因素，而導致運動強度難以評估。

【中標】胸帶式心率錶簡介

胸帶式心率錶包含一條胸帶、手錶，負責發射與接收訊號，因此在運動過程中，你得將胸帶穿戴著，讓胸帶上的兩片導電橡膠(其實就是電極)持續地貼緊皮膚，因此你得調整胸帶的鬆緊度，以免心跳帶偵測心臟跳動時產生的微量電流收訊不良。當胸帶接收到電流後，就能直接以無線訊號的方式傳到手錶內，經由演算後，錶面就能顯示目前的心率為多少。

【小標】心電圖原理簡介

目前最為跑者所知用來偵測心率的方式就是使用胸帶式心率錶，這是因為只要將心率帶束在心臟附近的肋骨下緣，就可以藉由偵測心肌電位的變化速率得知心率。

關於心電圖(Electrocardiogram，簡稱ECG)，由於醫師可以藉由心臟搏動產生的電流得知心臟的波形變化起伏，藉此判斷受測者的生理狀態，或是可能有什麼病症。

【圖說】筆者重製，心電示意圖：從一個 R 波到下一個 R 波的間距，在心率呈現規律的情況下，可用來換算心速率。

許多運動員配戴心率帶的原因，是因為胸帶式的確比光學式偵測來得精準，由於它是使用心電圖原理的方式，在運動時心跳錶可以藉由束在胸口上的心率傳感器來偵測心電，也就是心臟跳動時會產生的微弱電流。

【中標】偵測心率失誤的主因

由於心跳帶的兩側的電極會偵測心臟搏動所產生的微量電流，藉由心臟搏動所產生的電流變化來演算心率。但也正因為電流很微小，因此得容易受到各種電波干擾，其中最常見的的莫過於心率帶電極與皮膚位移摩擦導致的噪音訊號。

【圖說】筆者繪製，速度變化不大時，心率卻大幅度跳動。這種情況最容易在運動時產生，像是很可能有跑者使用胸帶式心跳錶來訓練時，回去觀看自己的心率數值怎麼突然大起大落。

原因通常都是胸帶沒有條好鬆緊的關係。而現在各大廠商也有適當改進，像是在心跳帶兩側電極處增加一層柔軟的薄膜，好處就是可以緊密貼著人體胸口構造，增加了兩側電極與皮膚的接觸範圍、實際戴起來不會有摩擦感，而且當你運動流汗時仍能保持緊貼吸附在肌膚上，不影響偵測功能，也因此能有效減少此類因為摩擦導致的電磁訊號干擾。

上篇：光學式心率錶 vs. 傳統胸帶式心率錶

【大標】兩大類心跳偵測方法比較：光學式心率錶 vs. 傳統胸帶式心率錶

以下內容就目前已具備的心率錶功能來比較，並搭配簡易說明，並不針對特定廠商的心率錶介紹。若想知道此兩大類型心率錶的運作原理等等更多相關細節，可以參考下文說明。

	項目	光學式心率錶		傳統胸帶式心率錶
1	運作原理	光體積變化信號 (詳細內容可參考專文說明)		心電圖 (詳細內容可參考專文說明)
2	是否需要額外穿戴心率帶	不需要穿戴心跳帶在胸口附近，目前市面上有的光學式心率錶類型： 手腕：直接偵測手腕血液流量變化 手臂：穿戴在前臂附近 耳機式：如同耳機戴在耳內 頭戴式：就如同戴著帽子戴在頭上		一定要將心率束戴戴在胸口附近
3	舒適度	不需承受束住胸口的拘束感		胸口綁上心率帶，可能會造成使用者不適感
4	是否有GPS定位	皆有		皆有
5	內建加速規(Accelerometer)	已經有。 不需要連上GPS，可以直接得知配速、距離與步頻。		已經有。 不需要連上GPS，可以直接得知配速、距離與步頻。
6	跑者動態(Running Dynamics)	無。 目前主要用來測量心率、步頻和GPS定位。		有，需穿戴心跳帶。 可以得知垂直振幅、觸地時間(包含單腳觸地時間)、垂直比例等等數據。
7	適合運動類型	主要針對跑步，但因廠商與型號不同而有所差異。		鐵人三項皆可適用。
8	未來發展	可做為居家照護用，未來也很有可能直接當作血氧測量器。		若不在意穿戴舒適度，目前在精準度、功能完整性上是最好的。

令人難忘的體操課

這學期的體操課終於告一段落了，這真的是大學中，很特別的一門體育課！

https://www.youtube.com/watch?v=dshm8WAVhRY

首先，也是最重要的，要謝謝寶禾跟我一起修這門課，時常在旁給予我修正動作的建議，有你的幫助，就好像多一位指導老師，學習效率更佳。

第二，學習體操的過程，基本功是倒立，可以培養做出動作的力量，力量不夠就會導致動作不穩定，另外需要培養的還有空間感，因為我們平常習慣走路、跑步，但跳起來轉圈，就顯得彆扭，因為掌握不了自己離開地面後的失去方向的感覺。

第三，學習體操的過程，這學期老師給的目標都是至少要會「前手翻」。我觀察有兩類學習方式，一種是一開始學習很快，不到一個月就能會做，另一種是怎樣學都學不會，但到接近期末時，就突然頓悟學會前手翻了。

我想對第一種人而言，做出動作不難，但很重要的一點是：要知道自己怎樣做出對的動作！正因為學習過程中，沒有碰到什麼挫折，所以要你講出自己為何能做出此動作，卻不知所以然？不然一段時間沒有去做，一但忘掉下意識做出動作的能力，動作就會出錯，但錯的動作你卻說不出哪裡錯，就連你原本對的動作，你也不知道哪裡對。

至於第二種人，越到學期末，看到身旁越多同學學會，就會越感壓力，因為怕自己做不好，所以每次動作都會練習許多次。常練習是很好的，只是「當你如果一直沒有發現自己動作錯在哪，持續不斷練習」，看似很努力，但動作卻很難做好。

所以我覺得要做出正確動作，就要去分析自己錯在那？以前手翻而言，假設有兩個動作做錯，例如手支撐地面時，手肘會彎曲，會導致頭撞到地面、在空中時，腰沒有往前頂，會導致背部著地。就得每次改善一項動作，並且要耐住性子去學習(也要適當休息，過度練習會導致肌肉疲倦，大腦學習起來效率也不好)，持續一次次將腦中下達錯誤的動作指令修正，等到累積一段時間，就會開花結果，學習成功。

獻給跑步社的第一本跑步書《羅曼諾夫博士的姿勢跑法》：羅曼諾夫的十堂跑步技術課

翻譯《羅曼諾夫博士的姿勢跑法》：羅曼諾夫的十堂跑步技術課

本書介紹的十堂課，約佔了本書三分之一的篇幅，是本書的主軸。

在這十堂課中，會分別介紹每堂課的背景知識、核心概念、重點技術與動作示範，也會安排相關課表供讀

者演練這些跑步技術。這都是為了學會用更具效率的動作模式來跑步。

以下依序簡介每堂課的相關重點與技術訓練動作，希望讀者在訓練前能對課程有大致的認識：

• 第一課：腳掌的落地位置。本課會介紹人體腳掌的生理結構與跑步時的功用。
1. 這一課提出「重心知覺的強化訓練」。它能提升跑者在把重心轉移到腳掌不同位置時的覺察能力。
• 第二課：關鍵跑姿。本課介紹的「關鍵跑姿」是跑步必經的三階段之一。
• 這一課提出兩種訓練方式，目的就是使你在進入關鍵跑姿時能保持身體平衡與挺立，並且感受身體想往前落下的意圖。
• 第三課：向前落下。本課會介紹姿勢跑法中的核心物理概念：身體使用重力產生力矩向前落下，驅動身體往前跑。
• 這一課提出三種訓練動作「彈性站姿的撐牆落下訓練」、「關鍵跑姿的撐牆落下訓練」和「傾倒訓練」。這些技術動作的目的，在於讓身體習慣隨著重心移動自由落下，而非刻意使用肌肉推蹬地面向前跑。
• 第四課：上拉。本課強調的是雙腳離開地面前不要推蹬地，需要主動用力的時機是在擺動腳通過支撐腳時的上拉動作。因此你想要跑得更好，就得掌握上拉的時機和位置，而拉起的目的，就是為了回到關鍵跑姿。
• 這一課提出的訓練動作是：「轉換支撐的訓練」。藉此訓練能改掉落地時肌肉下意識用力的壞習慣，教會身體以前足的蹠球部著地，而且一著地就呈現完美的關鍵跑姿。
• 第五課：跑姿整合。本課會介紹各式各樣的跑姿，包含姿勢跑法與其他跑法常見沒偏差動作。
• 這一課提出「身心連結訓練」。這項訓練能使你在關鍵跑姿、落下和上拉這三個階段更流暢。
• 第六課：善用阿基里斯腱。阿基里斯腱在跑步中的功能是吸收與釋放落地的衝擊力。也就是說，若以前腳掌先落地，這時候地面回應到你身上的衝擊，會先由阿基里斯肌腱、足弓和附近的肌群，如同弓在射出箭之前先拉開弓絃儲存能量，這時不但能將地面回應給你的衝擊力吸收到肌肉與肌腱中，接著一同快速收縮，再釋放出來。
• 本課提出「基本向前彈跳訓練」，它的目的在於把跑者訓練成像蜻蜓點水般，使阿基里斯腱發揮它本有的功能--「吸收落地衝擊→釋放力量繼續往前跑」。
• 第七課：複習關鍵跑姿。「關鍵跑姿」並非單指下半身的姿勢，完美的關鍵跑姿，還包括軀幹、肩膀與手臂的動作。
• 這一課提出「轉換支撐向前移動的訓練」，它能使你的關鍵跑姿達到最佳化。
• 第八課：複習落下的技術。本課會介紹落下角度如何計算：前傾角度發生在「擺動腳剛通過支撐腳時」。此時將角度的頂點在支撐腳的蹠球部上，再從這點分別畫出兩條線。一條是地面的鉛直線，另一條是此頂點與臀部中心的連線。因此支撐腳蹠球部、臀部之間的連線和地面垂直線之間的夾角，就是前傾的落下角度。
• 這一課介紹四種「撐牆落下訓練」。這些訓練的目的在去除落下的恐懼與改進落下的技巧。
• 第九課：複習上拉動作。本課告訴你上拉的時間點為何，以及菁英跑者從落地到拉回關鍵跑姿的需要時間。
• 這一課要進行「點地上拉與轉換到跑步的訓練」與「弓步點地上拉前行訓練」的用意，在於抓準上拉時機與加快上拉速度，使你能更快地回到關鍵跑姿。
• 第十課：整合所有的技巧。本課提供檢視處於關鍵跑姿、落下與上拉階段時的確認清單，來幫助你找出是否出現效率不佳的動作。
• 這一課要進行「意象訓練」，藉由想像自己正以完美的姿勢跑法來跑步，能讓所有的技術訓練動作都變得更為順利。

獻給跑步社的第一本跑步書《羅曼諾夫博士的姿勢跑法》：三個反省的問題

翻譯《羅曼諾夫博士的姿勢跑法》：三個反省的問題

在反省運動過程中，我問了自己的三個問題：

當我將過往外在的比賽成績、不錯的體能、良好的體態與曲線，一層層地通通剝去後→

問題一：我剩下什麼？

問題二：在運動的世界中，我追求的是什麼？

問題三：我想達到的運動最終目標？

第一個問題的答案是：熱情

當剝去後，我好像一無所有，有的只是對運動的喜愛，因為喜愛，所以運動，因為運動，所以體能變得更好、開始有肌肉線條、身體變結實，也因此比賽會有成績，當有成就感後，便持續投入運動中，如此循環。

第二個問題的答案是：預防受傷

這個問題跟第一問題有相關，我追求的一直不是成績與名次，那並非首要的，這些都是外在的，是一種伴隨對運動的熱情而來的效益。雖然讓自己變強，是很重要沒錯，因為當你在某項運動的成績越好，如果你有持續思索、反省、實踐運動科學與實際運動的聯結，你能體會的奧秘就會越多，你會懂得怎樣更省力、懂得怎樣訓練更有效率、甚至懂得怎樣教人，也因此能藉由他人提問與回答的過程中，找出自己過往思考的盲點，最終你能融會貫通你至今所學得各種知識，也能更享受在運動的過程中，這是一種良性循環。

但有點要澄清的：「想要變強並不是一直聚焦在讓自己變強，這樣會讓自己有錯誤的執著，一直很強調訓練、訓練、訓練」。反而應該要把思考的重點放在如何安全地訓練、當訓練的過程中出現疼痛的狀況，那要怎樣解決？要怎樣避免運動傷害？需要改掉自己什麼壞習慣？我所認為的「變強」，應該是建立在「預防受傷」這點上、是有條件的，唯有如此，才能穩穩地讓自己變得更強。

第三個問題的答案是：隨心所欲

我最想得到的，一直只是單純地享受運動，能駕馭運動的知識與平日的練習，遨遊在運動的世界中，如此，那過程應該會很棒吧！

獻給跑步社的第一本跑步書《羅曼諾夫博士的姿勢跑法》：自身的感悟

翻譯《羅曼諾夫博士的姿勢跑法》：自身的感悟

這本書《羅曼諾夫博士的姿勢跑法：十堂核心課程，根除錯誤跑姿，跑得更快、更遠、更省力，一輩子不受傷》(The Running Revolution: How to Run Faster, Farther, and Injury-Free--for Life)，是去年國峰邀我一起翻譯，經過一年的時間，終於將此中文翻譯版本上市(今年8/29上市)。

在我的運動歷程中，我從國中開始練柔道，高中則加入學校柔道社，在這段期間我累積滿多運動傷害的，一方面是我的個性比較急躁，很容易仗著自己的力量，做出超乎自己的陌生動作，一方面是我不懂得動作技巧的使力點，例如別人花5分的力，可以做出10分的效果，我卻得花10分力才有同樣的效果。簡單來說，別人是事半功倍，我則是事倍功半，結果導致我很容易受傷，成績很容易大起大落，我常常想如果穩紮穩打訓練，是不是就不會那麼容易受傷，成績也會持續穩定上升(但會有進步的高原期)，甚至如果我遇到比賽成績跟我差不多的選手，如果我能改善自身技巧，懂得用更省力、更有經濟性的方式來運動，是不是我就能表現得更好？

由於運動員的最大敵人很可能是時間，要是我今日已非二十來歲的年輕選手，當我的體能已經非處於巔峰時期，那我便沒有本錢仗著自己的體力去跟懂得使勁的人硬拼；當我身體的代謝速度變慢，要是我只會用蠻力勉強自己訓練、做出生硬的動作，代價就是我很容易有難以痊癒的運動傷害。

但我在這本書中，找到了一些答案。想分享給大家！