CN104305986A - 一种基于划船器的心肺耐力测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于划船器测的心肺耐力测试方法，适用于全民健身运动中的运动心肺能力测试。更具体的说，利用由划船器本体、测试分析平台、拉桨数据采集模块、心率采集模块组成的测试系统，引导受试者在规定时间内，完成相同拉桨阻力和拉桨频率、不同拉桨功率的两组平稳连续拉桨动作，实时监测受试者的心率反应，建立阶段运动心率与拉桨功率之间的线性模型，计算该受试者最大心率所对应的拉桨功率，作为心肺耐力的评价指标。本发明运用声、光和视频信号全程实时引导，无需达到运动极限，适用人群更广更安全，测试结果可以客观反应心肺耐力强弱，可为受试者制定个性化、差异化健身方案，提高锻炼效果提供科学指导。

Description

一种基于划船器的心肺耐力测试方法

技术领域

本发明涉及心肺耐力测试方法领域，具体是一种基于划船器的心肺耐力测试方法。

背景技术

随着人们物质生活水平的不断提高，健康越来越受到人们的重视。心肺耐力是健康体适能各要素中最重要的一项，也被称为“全身耐力”，是人体健康水平和体质强弱的重要标志，与呼吸系统和心血管系统功能密切相关，是保障机体持久工作的基础能力。因此，心肺耐力评估对于受试者了解自身体能，指导健身训练具有重要意义。

目前，专业的心肺耐力测试系统由呼吸面罩、平板跑台或功率自行车、动态心电、动态血压监测等装置组成。测试时，受试者按一定的运动强度递进方案进行力竭运动，呼吸面罩连续检测呼吸气体(O₂，CO₂)的含量及流速，再经过复杂的运算，得出受试者最大摄氧量(VO_2Max)，进而评定其心肺耐力；简易的测试包括通过台阶试验的心跳数、库伯12分钟跑的距离、跑动固定距离所需的时间等方案，经回归分析测定受试者心肺耐力水平。专业的力竭实验虽有较高的准确性，但操作过程复杂、资源需求多，只适合于医疗康复机构和专业竞技运动员，不便于推广到普通健身群体；同时，受试者主观努力程度对测试结果影响显著。基于台阶试验、库伯12分钟跑和和跑动固定距离等方案的心肺耐力测试操作简便，但是，存在以下不足：完全基于下肢运动能力，对于年老体弱者存在较大的运动风险；测试场地和环境对测试结果影响较大。

划船运动是一种高燃脂，低冲击，全身伸展，需上下肢配合完成的有氧健身运动，可有效塑造腹背肌肉，提升身体柔韧性和协调性。模拟划船器可有效再现划船运动的动作特点和运动效果，是一种安全、理想的有氧健身器材，逐渐应用到普通健身人群。通过划船器进行心肺耐力测试，可为受试者了解自身体能状况，制定基于划船器的健身方案和评估锻炼健身效果提供科学参考依据，同时也可有效促进划船器的应用推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于划船器的心肺耐力测试方法，以克服专业心肺耐力测试的复杂性，提供一种适用于普通健身人群的简易方案。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：在划船器上安装测试分析平台，在划船器中阻力源与拉桨把手之间的桨链上设置拉桨数据采集模块，在受试者身体上佩戴或者在拉桨把手上设置心率采集模块，包括以下步骤：

(1)、在测试分析平台中输入受试者基本信息，根据受试者基本信息，依据映射关系分别确定第一、第二阶段测试使用的拉桨阻力、频率和功率；其中，第一和第二阶段所设定的拉桨阻力和频率保持不变，拉桨功率递增；

(2)、测试分析平台采用声或者光或者视频信号引导受试者完成已设定参数的第一和第二阶段拉桨动作，心率采集模块、拉桨数据采集模块记录受试者在运动过程中的实时心率和拉桨功率，并分别将采集的数据传送至测试分析平台，由测试分析平台根据接收的数据计算受试者的阶段运动心率和阶段平均功率；

(3)、测试分析平台利用第一和第二阶段平均功率和阶段运动心率，拟合运动心率与平均功率间的线性评估模型；

(4)、根据受试者的年龄，测试分析平台计算其最大心率，将所预测的最大运动心率代入步骤(3)所拟合的线性评估模型，计算出最大心率下的拉桨功率，以此拉桨功率作为受试者的心肺耐力评估指标。

所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中映射关系的建立按如下过程进行：预先按年龄、性别和体态分组进行大样本实验，确定各组人群的最大拉桨力量、最大拉桨频率和最大拉桨功率，建立组别与最大拉桨力量、最大拉桨频率和最大拉桨功率之间的映射关系。

所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述最大拉桨力量是指设定最大阻力情况下，受试者按照测试分析平台引导，尽全力拉桨30秒，所检测到的最大单桨力量；所述最大拉桨频率是指设定阻力＝0.5倍最大阻力情况下，受试者按照测试分析平台引导，尽全力拉桨30秒，所检测到的最大拉桨频率；所述最大拉桨功率是指设定阻力＝0.5倍最大阻力，设定拉桨频率＝0.8倍最大拉桨频率情况下，受试者按照测试分析平台引导，连续拉桨30秒，所检测到的最大拉桨频率。

所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述测试分析平台可以输入受试者基本信息，可以实时接收和显示拉桨频率、功率和运动心率，可以声、或者光、或者视频信号引导受试者拉桨动作，并具有数据分析功能；所述拉桨数据采集模块实时采集拉桨频率、力量、速度信号，并传输到测试分析平台；所述心率采集模块可佩戴在受试者身体上，也可安装在拉桨把手上，实时采集受试者运动心率，并传输到测试分析平台。

所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述受试者基本信息包括年龄、性别、身高和体重。

所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述阶段运动心率为受试者在设定参数下，按照测试系统引导完成一定时间拉桨动作后，最后20-30秒内的平均运动心率。

所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述阶段平均功率为受试者在设定参数下，按照测试系统引导完成一定时间拉桨动作后，全部单桨拉桨功率的平均值。

所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述最大运动心率＝208–0.7*年龄。

本发明有益效果为：

1、一种基于划船器的心肺耐力测试方法，运用声、光和视频信号全程实时引导，直观明了，受试者可轻松掌握测试方法。

2、一种基于划船器的心肺耐力测试方法，在心肺耐力过程中，无需达到运动极限，适用人群更广更安全，受试者配合度高，降低主观因素对测试结果的影响。

3、一种基于划船器的心肺耐力测试方法，提出的功率控制法是对所有人群都是行之有效的模拟划船运动强度控制方法，测试结果可以客观反应心肺耐力强弱，有利于指导受试者后续运动健身训练的个性化、差异化，获取更佳的锻炼效果。

附图说明

图1是本发明使用的划船器的结构示意图。

图2是本发明心肺耐力测试方法流程图。

图3是本发明中的功率与运动心率关系曲线图

具体实施方式

图1是本发明所述一种基于划船器的心肺耐力测试方法使用的测试系统结构示意图。包括划船器本体(100)、测试分析平台(110)、拉桨数据采集模块(120)、心率采集设备(130)。

划船器本体(100)，由支架(101)、阻力源(102)，拉桨把手(103)，滑座(104)，脚支撑(105)组成；拉桨测试时，受试者坐在滑座(104)上，脚部固定于脚支撑(105)上，手握拉桨把手(103)，前后运动。

测试分析平台(110)可以输入受试者基本信息(包括年龄、性别、身高和体重)，可以实时接收和显示拉桨频率/功率和运动心率，可以声/光/视频信号引导受试者拉桨动作，并具有数据分析功能；

拉桨数据采集模块(120)在受试者拉桨过程中采集拉桨力量和拉桨频率，实时传输到测试分析平台(110)，及时分析每一桨的完成质量是否符合要求并给出调整提示；

心率采集模块(130)可以佩戴在受试者身体上，也可以是安装在拉桨把手(103)上，实时向测试分析平台(110)传输受试者的运动心率。

图2是基于划船器的心肺耐力测试方法流程图，包括以下步骤：

201：输入用户身份标识，登陆测试分析平台(110)，联网获取或者本地输入受试者基本信息(包括但不限于年龄、性别、年龄、身高和体重)。

202：测试分析平台110根据表1映射关系和运动强度系数，确定拉桨阻力、拉桨频率和第一、第二阶段拉桨功率。

203：测试分析平台(110)自动(或者提示受试者)设定拉桨阻力。

204：受试者正确佩戴采集模块(130)，在滑座(104)上坐稳，脚部固定于脚支撑(105)上，手握拉桨把手(103)，准备拉桨。

205：测试分析平台(110)通过界面给出拉桨频率和第一阶段拉桨功率的语音和曲线指示；启动测试后，测试分析平台(110)开始3分钟倒计时，播放视频，引导受试者进行第一阶段测试。受试者运动过程中，测试分析平台(110)实时接收拉桨数据采集模块(120)的数据，计算时间拉桨功率和拉桨频率，判断每一桨参数是否符合单桨分析规范要求，并给出语音提示。

单桨分析规范是指每一桨的力度和节奏都控制良好：

其中：P_t每一桨实际功率，P_s设定平均功率。

其中：F_t实时拉桨频率，F_s设定拉桨频率。

206：阶段测试结束，测试分析平台(110)分析全程拉桨数据。若分析结果符合全程分析规范要求则将最后30秒的平均心率作为第一阶段运动心率HR₁，每一桨的拉桨功率的均值作为第一阶段平均功率P1,否则，退出本次流程，提示受试者充分休息后重新从步骤201开始测试。

全程分析规范是指测试全程中：其中，N_good符合单浆分析规范的拉桨次数，N_total总拉桨次数。

207：休息3分钟(或者心率恢复到安静心率水平)，测试分析平台(110)声、光提示下一级负荷测试的设定功率和设定桨频，引导受试者做好准备。

208：与步骤205～206相同，进行第二阶段测试，结果记为第二阶段运动心率HR₂和平均功率P2。

209：第一和第二阶段测试结束后，利用两个阶段平均功率和阶段运动心率，拟合运动心率与平均功率间的线性评估模型，

HR_n＝k×P_n+b，其中：b＝HR₁-k*P₁。

210：根据受试者年龄，计算最大心率HR_max＝208-0.7×Age，代入步骤209的模型，计算受试者最大心率对应的极大功率值，作为受试者心肺耐力评价指标： $P_{\max }=\frac{{\mathrm{HR}}_{\max }-b}{k}.$

以下是本发明的一个具体实施案例：

受试者：28岁，男性，身高175cm，体重70Kg

BMI＝70/(1.75*1.75)＝22.86,属正常体态，根据表1，测试拉桨阻力500N，拉桨频率33，两阶段拉桨功率分别为80w，120w。

经过步骤201～208，得到测试结果：

阶段平均功率：P1＝79w，P2＝117W，

阶段运动心率：HR1＝122次/分，HR2＝149次/分

由步骤209可得：HR_n＝0.526×P_n+87.4

由步骤210可得：HRmax＝188，Pmax＝192w。

如图3所示，上述实施案例的测试结果，其中301、302表示第一和第二阶段测试中，阶段运动心率与拉桨功率的对应点，303对应的线性评估模型，304表示根据年龄预测的最大心率求出的最大拉桨功率对应点。

本文详细描述了一种基于划船器的心肺耐力测试方法和实施案例，发明人及实施者可以补充、修改或变换测试过程中的参数或步骤。应当理解，在不改变基本原理基础上，对于各参数或步骤的补充、修改或变换，属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：在划船器上安装测试分析平台，在划船器中阻力源与拉桨把手之间的桨链上设置拉桨数据采集模块，在受试者身体上佩戴或者在拉桨把手上设置心率采集模块，包括以下步骤：

（1）、在测试分析平台中输入受试者基本信息，根据受试者基本信息，依据映射关系分别确定第一和第二阶段测试使用的拉桨阻力、频率和功率；其中，第一和第二阶段所设定的拉桨阻力和频率保持不变，拉桨功率递增；

（2）、测试分析平台采用声或者光或者视频信号引导受试者完成已设定参数的第一和第二阶段拉桨动作，心率采集模块、拉桨数据采集模块记录受试者在运动过程中的实时心率和拉桨功率，并分别将采集的数据传送至测试分析平台，由测试分析平台根据接收的数据计算受试者的阶段运动心率和阶段平均功率；

（3）、测试分析平台利用第一和第二阶段平均功率和阶段运动心率，拟合运动心率与平均功率间的线性评估模型；

（4）、根据受试者的年龄，测试分析平台计算其最大心率，将所预测的最大运动心率代入步骤（3）所拟合的线性评估模型，计算出最大心率下的拉桨功率，以此拉桨功率作为受试者的心肺耐力评估指标。

2.根据权利要求1所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述步骤（1）中映射关系的建立按如下过程进行：预先按年龄、性别和体态分组进行大样本实验，确定各组人群的最大拉桨力量、最大拉桨频率和最大拉桨功率，建立组别与最大拉桨力量、最大拉桨频率和最大拉桨功率之间的映射关系。

3.根据权利要求2所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述最大拉桨力量是指设定最大阻力情况下，受试者按照测试分析平台引导，尽全力拉桨30秒，所检测到的最大单桨力量；所述最大拉桨频率是指设定阻力=0.5倍最大阻力情况下，受试者按照测试分析平台引导，尽全力拉桨30秒，所检测到的最大拉桨频率；所述最大拉桨功率是指设定阻力=0.5倍最大阻力，设定拉桨频率=0.8倍最大拉桨频率情况下，受试者按照测试分析平台引导，连续拉桨30秒，所检测到的最大拉桨频率。

4.根据权利要求1所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述测试分析平台可以输入受试者基本信息，可以实时接收和显示拉桨频率、功率和运动心率，可以声、或者光、或者视频信号引导受试者拉桨动作，并具有数据分析功能；所述拉桨数据采集模块实时采集拉桨频率、力量、速度信号，并传输到测试分析平台；所述心率采集模块可佩戴在受试者身体上，也可安装在拉桨把手上，实时采集受试者运动心率，并传输到测试分析平台。

5.根据权利要求1所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述受试者基本信息包括年龄、性别、身高和体重。

6.根据权利要求1所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述阶段运动心率为受试者在设定参数下，按照测试系统引导完成一定时间拉桨动作后，最后20-30秒内的平均运动心率。

7.根据权利要求1所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述阶段平均功率为受试者在设定参数下，按照测试系统引导完成一定时间拉桨动作后，全部单桨拉桨功率的平均值。

8.根据权利要求1所述的一种基于划船器的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述最大运动心率= 208 – 0.7*年龄。