CN111629667A - 运动负荷估计方法、运动负荷估计装置和记录介质 - Google Patents

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Abstract

运动负荷估计方法包括：测量步骤，测量进行运动的对象人员的心率；以及估计步骤，基于所测量的心率和测量所述心率的测量时段的长度来估计所述对象人员的运动负荷，所述估计步骤包括：运动强度计算步骤，根据在所述测量步骤中测量的心率来计算所述对象人员的运动强度；以及运动负荷计算步骤，基于所计算的运动强度和所述测量时段的长度来计算所述运动负荷。

Description

运动负荷估计方法、运动负荷估计装置和记录介质
技术领域
本发明涉及运动负荷估计方法、运动负荷估计装置和记录介质，并且更具体地，涉及使用心跳来估计运动负荷的技术。
背景技术
训练是运动员的日常活动。安全有效的训练对运动员来说是必不可少的。对于诸如进行训练的运动员之类的对象人员而言，如果训练的负荷不足，则即使长期训练也可能无效。如果训练的负荷过高，则受伤风险会增加，并且可能难以继续训练。因此，重要的是要掌握对象人员的状态并设置与目的相适合的训练负荷。
传统上已知自感劳累分级(RPE)是用于掌握诸如训练之类的运动的强度的指标。RPE在数值上表示诸如运动员之类的进行运动的对象人员在运动期间的主观负担程度。
根据RPE与进行运动的时间的乘积获得的运动负荷(以下称为“工作负荷”或“训练负荷”)通常被用作设定诸如训练等运动的适当负荷的指标(例如，参见非专利文献1)。RPE与进行运动的时间(例如，训练场次的长度，该训练场次是进行给定项目的训练的时间)的乘积也被称为场次RPE(sessionRPE)(参见非专利文献1)。
相关技术文献
非专利文献
非专利文献1：Gabbett，Tim J.″The training-injury prevention paradox：should athletes be training smarter and harder？.″Br J Sports Med(2016)：bjsports-2015。
非专利文献2：https：//ja.wikipedia.org/wiki/运动强度(2018年1月5日搜索)
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，根据RPE与时间的乘积获得的传统工作负荷使用基于对象人员的主观感受的RPE。需要由对象人员报告RPE，因此可能无法始终获得正确的信息。很难获得作为客观指标的工作负荷。
为了解决上述问题而做出本发明，并且本发明的目的是提供一种能够根据客观数据来估计工作负荷的运动负荷估计技术。
解决问题的方案
为了实现本发明的上述目的，提供了一种运动负荷估计方法，包括：测量步骤，测量进行运动的对象人员的心率；以及估计步骤，基于所测量的心率和测量所述心率的测量时段的长度来估计所述对象人员的运动负荷，所述估计步骤包括：运动强度计算步骤，根据在所述测量步骤中测量的心率来计算所述对象人员的运动强度；以及运动负荷计算步骤，基于所计算的运动强度和所述测量时段的长度来计算所述运动负荷。
为了实现本发明的上述目的，提供了一种运动负荷估计装置，包括：测量单元，被配置为测量进行运动的对象人员的心率；以及估计单元，被配置为基于所测量的心率和测量时段的长度来估计所述对象人员的运动负荷，所述估计单元包括：运动强度计算单元，被配置为根据由所述测量单元测量的心率来计算所述对象人员的运动强度；以及运动负荷计算单元，被配置为基于所计算的运动强度和所述测量时段的长度来计算所述运动负荷。
为了实现本发明的上述目的，提供了一种存储程序的计算机可读记录介质，所述程序能够在运动负荷估计装置中执行，所述运动负荷估计装置估计进行运动的对象人员的运动负荷，其中，所述程序包括：测量步骤，测量进行运动的所述对象人员的心率；以及估计步骤，基于所测量的心率和测量所述心率的测量时段的长度来估计所述对象人员的运动负荷，以及所述估计步骤包括：运动强度计算步骤，根据在所述测量步骤中测量的所述心率来计算所述对象人员的运动强度；以及运动负荷计算步骤，基于所计算的运动强度和所述测量时段的长度来计算所述运动负荷。
本发明的效果
根据本发明，基于进行运动的对象人员的心率以及测量心率的测量时期的长度来计算工作负荷。可以在不使用RPE或场次RPE的情况下根据客观数据来估计对象人员的工作负荷。
附图说明
图1是用于说明根据本发明第一实施例的工作负荷估计装置的原理的图；
图2是示出根据本发明第一实施例的工作负荷估计装置的功能结构的框图；
图3是示出根据本发明第一实施例的工作负荷估计装置的硬件结构的框图；
图4是用于说明根据本发明第一实施例的工作负荷估计装置的操作的流程图；
图5是用于说明根据本发明第二实施例的工作负荷估计装置的概要的图；
图6是示出根据本发明第二实施例的工作负荷估计装置的功能结构的框图；
图7是用于说明根据本发明第二实施例的工作负荷估计装置的操作的流程图；
图8是示出根据本发明第三实施例的工作负荷估计装置的功能结构的框图；
图9是用于说明根据本发明第三实施例的工作负荷估计装置的操作的流程图；
图10是用于说明根据本发明第四实施例的工作负荷估计装置的概要的图；
图11是示出根据本发明第五实施例的工作负荷估计装置的功能结构的框图；
图12是用于说明根据本发明第五实施例的工作负荷估计装置的操作的流程图；
图13是示出根据本发明第六实施例的工作负荷估计装置的功能结构的框图；以及
图14是用于说明根据本发明第六实施例的工作负荷估计装置的操作的流程图。
具体实施方式
现在将参照图1至图14详细描述本发明的优选实施例。
[发明概述]
图1是用于说明根据本发明第一实施例的工作负荷估计装置1的原理的图。图1所示的曲线图的横坐标表示根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷(预测的运动负荷)。纵坐标表示根据时间与运动强度的乘积获得的值，该运动强度是基于对象人员在进行诸如训练等运动的时段内的最大心率而计算的。
运动强度是基于进行运动的对象人员的身体能力来表示运动的激烈程度的尺度。注意，基于运动期间对象人员的最大心率计算的运动强度特别地被称为“最大运动强度”。
图1所示的RPE是使用公知的修正的Borg指数获得的值。用于计算纵坐标上的最大运动强度的、对象人员在运动过程中的最大心率被转换为取值为0到10的最大运动强度，以与RPE范围相匹配。
最大运动强度是根据等式(1)计算的(参见非专利文献2)：
最大运动强度＝(所测量的运动期间的最大心率-静息心率)/(最大心率-静息心率)×10...(1)
其中，“所测量的运动期间的最大心率”是由心率监测器等测量的值，“静息心率”和“最大心率”是实际上预先测量的值。
如图1所示，由于相关系数R接近1，因此基于RPE的工作负荷与基于对象人员在运动期间的最大心率的值高度相关。如上所述，在RPE的范围和对象人员在运动期间的最大心率的范围彼此匹配的数据中，图1所示的回归线的斜率取接近1的值。
这意味着，根据RPE与时间的乘积获得的值和根据时间与基于对象人员在运动期间的最大心率的最大运动强度的乘积获得的值是可转换的。因此，代替根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷，可以将根据时间与基于对象人员在运动期间的最大心率的最大运动强度的乘积获得的值用作工作负荷。根据本发明，基于对象人员在运动期间的心率来估计工作负荷。
[第一实施例]
下面将详细描述根据本发明第一实施例的工作负荷估计装置1。
图2是示出根据第一实施例的工作负荷估计装置1的功能结构的框图。工作负荷估计装置1包括测量单元10、存储单元11、提取单元(第一提取单元)12、估计单元13和输出单元16。
测量单元10测量对象人员在他/她进行运动的时段中的心率。测量单元10由心率监测器等实现。测量单元10测量每分钟的心跳率作为心率。用作对象人员进行运动的时段的测量时段可以是任意的。然而，也可以使用根据诸如训练之类的运动的项目或类别而划分的时段(以下有时称为“场次(session)”)。例如，当对象人员是足球运动员时，一场足球比赛可以是一个场次。注意，测量单元10可以测量对象人员的脉搏率而不是心率。
存储单元11存储由测量单元10测量的对象人员在测量时段中的心率。存储单元11可以存储预先获取的对象人员的RPE的值、以及根据对象人员的RPE与时间的乘积获得的工作负荷值(预测的运动负荷)。另外，存储单元11存储对象人员的实际测得的静息心率和最大心率。存储单元11存储关于测量单元10测量心率的测量时段的信息，例如，当测量时段为一个场次时，存储关于场次的时间的信息。
提取单元12从由测量单元10测量的对象人员的心率数据中提取在测量时段中的最大心率。最大心率是表示在运动期间对象人员的心脏跳动最快时的心率极限值的值。提取单元12将提取的最大心率存储在存储单元11中。由提取单元12提取的最大心率的值被代入上述等式(1)中的“所测量的运动期间的最大心率”。
估计单元13包括运动强度计算单元14和工作负荷计算单元(运动负荷计算单元)15。估计单元13基于由测量单元10测量的对象人员的心率和测量时段的长度来估计对象人员的工作负荷。
运动强度计算单元14基于由提取单元12提取的对象人员的最大心率，根据上述等式(1)计算最大运动强度。在等式(1)中，“静息心率”和“最大心率”可以是实际上预先测量的值。可替代地，可以分别使用“静息心率”值60和通过从“最大心率”值220减去对象人员的年龄而计算出的值。运动强度计算单元14将计算出的最大运动强度存储在存储单元11中。
工作负荷计算单元15基于测量时段的长度和由运动强度计算单元14计算出的对象人员的最大运动强度来计算工作负荷。更具体地，工作负荷计算单元15计算通过将测量时段的长度与运动强度计算单元14所计算的最大运动强度的值相乘而得到的值。工作负荷计算单元15获得对象人员的工作负荷的估计值。当将训练场次用作测量时段时，针对每个场次计算对象人员的工作负荷。
当将训练场次用作测量时段时，工作负荷计算单元15通过将每个场次中的最大心率与场次时间相乘来计算工作负荷。在这种情况下，可以通过将各个场次的工作负荷相加来计算工作负荷。
由工作负荷计算单元15计算出的工作负荷是相当于上述根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的值。由工作负荷计算单元15计算出的工作负荷可以用作用于相对地分析诸如运动员之类的对象人员的训练总负荷的指标。例如，运动员本人或教练可以基于工作负荷来更适当地考虑运动员的恢复、适应等，并设置预定时段内的训练量等。
输出单元16输出由工作负荷计算单元15计算出的对象人员的工作负荷值。输出单元16可以在工作负荷估计装置1中的显示屏等上显示计算出的工作负荷值。
[工作负荷估计装置的硬件结构]
接下来，将参考图3的框图描述具有上述功能结构的工作负荷估计装置1的硬件结构。
如图3所示，工作负荷估计装置1可以由计算机和程序来实现，其中计算机包括具有CPU 103和主存储装置104的运算装置102、通信控制装置105、传感器106和外部存储装置107，它们经由总线101进行连接，程序用于控制这些硬件资源。
CPU 103和主存储装置104构成运算装置102。用于由CPU 103执行各种控制和运算操作的程序被预先存储在主存储装置104中。运算装置102实现工作负荷估计装置1的功能，例如图2所示的提取单元12、以及包括运动强度计算单元14和工作负荷计算单元15在内的估计单元13的功能。
通信控制装置105是用于经由通信网络NW连接工作负荷估计装置1和各种外部电子装置的控制装置。通信控制装置105可以经由通信网络NW从附接到对象人员的传感器106(稍后描述)接收心率数据。
传感器106由心率监测器实现。传感器106在对象人员运动期间附接到他/她的胸部、手腕等，并且传感器106测量他/她的心率。例如，附接到胸部的传感器106使用电极(未示出)测量心电图，根据心电图的变化检测心跳，并且根据心跳之间的间隔来测量每分钟的心跳率作为心率。如上所述，传感器106可以是测量对象人员的脉搏的脉搏计。
外部存储装置107由可读/可写存储介质、以及用于针对该存储介质读取和写入各种信息(诸如程序和数据)的驱动装置构成。外部存储装置107可以将硬盘或诸如闪存之类的半导体存储器用作存储介质。外部存储装置107可以包括数据存储装置107a、程序存储装置107b以及其他存储装置(未示出)，该其他存储装置例如是用于备份存储在外部存储装置107中的程序、数据等的存储装置。
由传感器106测量的对象人员的心率被存储在数据存储装置107a中。数据存储装置107a对应于图2所示的存储单元11。
在程序存储装置107b中存储用于执行处理的各种程序，该处理是估计工作负荷所需的处理，例如根据本实施例的提取处理、运动强度计算处理和工作负荷计算处理。
计时器108是工作负荷估计装置1的内部计时器。基于计时器108获得的时间信息，确定测量对象人员的心率的测量时段。
显示装置109构成工作负荷估计装置1的显示屏，并且用作输出单元16(稍后描述)。显示装置109由液晶显示器等实现。
[工作负荷估计装置的操作]
接下来，将参考图4的流程图描述具有上述结构的工作负荷估计装置1的操作。首先，对象人员将由心率监测器实现的测量单元10佩戴在他/她的胸部、手腕等上，并开始进行诸如训练之类的运动。
测量单元10测量对象人员在他/她进行诸如训练之类的运动的时段中的心率(步骤S1)。由测量单元10测量的对象人员的心率的数据被存储在存储单元11中。表示测量单元10执行测量的训练时间(即测量时段)的长度的信息也被存储在存储单元11中。注意，测量时段可以是任意设置的，或者可以是对象人员进行特定项目的训练的场次。
在对象人员的训练结束并且测量时段结束之后，运动强度计算单元14基于所测量的心率来计算最大运动强度(步骤S2)。更具体地，提取单元12从存储在存储单元11中的对象人员的心率数据中提取测量时段中的最大心率。例如，当测量时段包括多个训练场次时，针对每个场次提取最大心率。
然后，运动强度计算单元14使用上述等式(1)基于提取的最大心率来计算最大运动强度。在等式(1)中，“静息心率”和“最大心率”可以是实际上预先测量的值。由运动强度计算单元14计算出的对象人员的最大运动强度被存储在存储单元11中。
工作负荷计算单元15基于在步骤S2中计算出的最大运动强度来计算工作负荷(步骤S3)。更具体地，工作负荷计算单元15通过将测量时段的长度与由运动强度计算单元14计算并存储在存储单元11中的对象人员的最大运动强度的值相乘，来计算工作负荷。例如，当将场次用作测量时段的单位时，通过将最大运动强度的值与场次的长度相乘，针对每个场次计算工作负荷。
如图1所示，在步骤S3中计算出的值可以用作与根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷相当的值。由工作负荷计算单元15计算的工作负荷可以由输出单元16输出到显示屏。
如上所述，根据第一实施例，从在对象人员运动的时段中测量的心率中提取最大心率，并且基于根据最大心率计算出的最大运动强度来计算工作负荷。
工作负荷估计装置1可以在不使用RPE的情况下根据客观数据来估计对象人员的工作负荷。结果，基于所估计的工作负荷来掌握对象人员的状态，并且适当地进行训练等的设置。
[第二实施例]
下面将描述本发明的第二实施例。在下面的描述中，与上述第一实施例中的附图标记相同的附图标记表示相同的部分，并且将省略其重复描述。
在第一实施例中，从在对象人员训练的时段中测量的心率中提取最大心率，并且估计工作负荷。在第二实施例中，基于运动期间对象人员的平均心率来计算工作负荷，并且校正所计算的工作负荷值。
[第二实施例的概述]
首先，将参考图5说明根据第二实施例的工作负荷估计装置1A的原理。图5所示的曲线图的横坐标表示根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷(预测的运动负荷)。纵坐标表示根据时间与运动强度的乘积获得的值，该运动强度是基于平均心率来计算的，该平均心率是对象人员在进行诸如训练等运动的时段中的心率的平均值。注意，将基于平均心率计算出的运动强度特别地称为“平均运动强度”。
RPE是使用公知的修正的Borg指数获得的值。用于计算纵坐标上的平均运动强度的、对象人员在运动过程中的平均心率被转换为取值为0到10的运动强度，以与RPE范围相匹配。
平均运动强度是根据等式(2)计算的(参见非专利文献2)：
平均运动强度＝(所测量的运动期间的平均心率-静息心率)/(最大心率-静息心率)×10...(2)
其中“所测量的运动期间的平均心率”是由通过心率监测器实现的测量单元10测量的值，“静息心率”和“最大心率”是实际上预先测量的值。
如图5所示，由于相关系数R接近1，所以基于RPE的工作负荷和基于对象人员在其运动的时段内的平均心率的值彼此高度相关。如上所述，在RPE的范围和对象人员在运动期间的平均心率的范围彼此匹配的数据中，图5所示的回归线的斜率取小于1的值。
当使用平均心率时，工作负荷值被估计得小于使用最大心率的第一实施例中的工作负荷值。因此，通过将使用对象人员的平均心率计算出的工作负荷值乘以系数α，可以有效地进行校正。
由于图5所示的回归线的斜率是0.701，因此该斜率的倒数可以用作校正系数α＝1/0.701。例如，通过将系数α同时间与使用上述等式(2)计算出的对象人员的平均运动强度的乘积相乘来计算工作负荷。这产生了校正的工作负荷。
[工作负荷估计装置的功能块]
如图6所示，根据第二实施例的工作负荷估计装置1A与根据第一实施例的工作负荷估计装置1的不同之处在于，估计单元13A还包括校正单元17(图2)。将主要描述与第一实施例中的功能不同的功能。
预先从对象人员获得的RPE的信息存储在存储单元11中。另外，将根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷预先存储在存储单元11中。
提取单元(第二提取单元)12从在测量时段中由测量单元10测量的对象人员的心率中提取在测量时段中的平均心率。注意，提取单元12可以将任意长度的时间设置为测量时段。也可以将训练场次用作测量时段，并针对每个场次提取平均心率。
运动强度计算单元14使用上述等式(2)计算对象人员的平均运动强度。
工作负荷计算单元15通过将由运动强度计算单元14计算出的对象人员的平均运动强度乘以用作训练时间的测量时段的长度，来计算工作负荷。
校正单元17校正由工作负荷计算单元15计算出的基于平均运动强度的工作负荷值。更具体地，校正单元17获得预先存储在存储单元11中的根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷、与由工作负荷计算单元15计算的基于平均运动强度的工作负荷之间的关系。
校正单元17例如根据图5所示的关系获得回归线的斜率。校正单元17使用所获得的斜率的倒数作为校正系数α。校正单元17通过将系数α与工作负荷计算单元15计算出的基于平均运动强度的工作负荷值相乘，来计算校正后的工作负荷值。
[工作负荷估计装置的操作]
接下来，将参考图7的流程图描述具有上述结构的工作负荷估计装置1A的操作。
首先，对象人员佩戴由心率监测器实现的测量单元10，并开始诸如训练之类的运动。
测量单元10测量对象人员在他/她运动的时段中的心率(步骤S20)。提取单元12从测量的心率中提取测量时段中的平均心率。注意，测量时段可以是对象人员的训练场次。
运动强度计算单元14使用上述等式(2)，基于对象人员的平均心率来计算平均运动强度(步骤S21)。工作负荷计算单元15根据平均运动强度与测量时段的长度的乘积来计算工作负荷(步骤S22)。
校正单元17获得存储在存储单元11中的根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷、与由工作负荷计算单元15计算的基于平均运动强度的工作负荷之间的关系。根据所获得的关系，校正单元17获得用于校正由工作负荷计算单元15计算出的工作负荷值的系数α。校正单元17通过将系数α与由工作负荷计算单元15计算出的基于平均运动强度的工作负荷相乘来校正工作负荷值(步骤S23)。
如上所述，根据第二实施例，基于平均心率来计算工作负荷(该平均心率用作对象人员在运动期间的心率的平均值)，并且获得计算出的工作负荷的校正值。即使使用作为客观数据的平均心率，也可以估计对象人员的工作负荷。
在上述实施例中，估计单元13A使用对象人员的平均心率来估计工作负荷。然而，估计单元13A可以使用对象人员的平均心率和最大心率两者，基于各个心率来估计工作负荷，并且将它们输出为用于设置对象人员的训练负荷的指标。
更具体地，如上所述，平均心率是对象人员进行训练的测量时段中的心率的平均值。最大心率是对象人员在他/她进行训练的测量时段中负荷最大时的心率。如果最大心率与平均心率之差增加，则瞬时训练负荷趋于增加。如果最大心率与平均心率之差减小，则训练趋于在整体上使对象人员的负荷加重。
考虑到这一点，工作负荷估计装置1A输出基于对象人员的最大心率计算的工作负荷和基于平均心率计算的工作负荷两者的值作为指标。可以更适当地设置对象人员的训练负荷。
例如，当要设置整体重负荷的训练时，调整训练的运动强度、时间等，以减小根据最大运动强度与时间的乘积获得的工作负荷的值、与根据平均运动强度与时间的乘积获得的工作负荷的值之差。
当要设置瞬时重负荷的训练时，调整训练的运动强度、时间等，以增大根据最大运动强度与时间的乘积获得的工作负荷的值、与根据平均运动强度与时间的乘积获得的工作负荷的值之差。
[第三实施例]
下面将描述本发明的第三实施例。在下面的描述中，与上述第一和第二实施例中的附图标记相同的附图标记表示相同的部分，并且将省略其重复描述。
在第二实施例中，基于对象人员在测量时段中的平均心率来计算工作负荷。在第三实施例中，基于所测量的对象人员的心率来计算工作负荷，并将其与根据预先获取的RPE与时间的乘积预先获得的工作负荷(预测的运动负荷)的值进行比较。
[工作负荷估计装置的功能块]
图8是示出根据第三实施例的工作负荷估计装置1B的功能结构的框图。
对象人员的RPE的信息预先存储在存储单元11中。根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值也存储在存储单元11中。
提取单元12从由测量单元10测量的对象人员在他/她进行训练的测量时段中的心率中提取最大心率或平均心率。注意，提取单元12可以从对象人员在每个场次中的心率中提取最大心率或平均心率。
运动强度计算单元14基于由提取单元12提取的最大心率，使用上述等式(1)来计算最大运动强度。注意，运动强度计算单元14可以基于平均心率使用上述等式(2)来计算平均运动强度。
工作负荷计算单元15通过将测量时段的长度与运动强度计算单元14计算出的最大运动强度或平均运动强度相乘，来计算工作负荷。当将场次用作测量时段时，通过将场次的长度与最大运动强度或平均运动强度相乘，针对每个场次计算工作负荷。
比较单元18将预先存储在存储单元11中的根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值(预测的运动负荷)、与基于所测量的心率计算出的工作负荷值进行比较。
更具体地，比较单元18将根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值与由工作负荷计算单元15基于最大心率计算出的工作负荷值进行比较。比较单元18可以将根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值与由工作负荷计算单元15基于平均心率计算出的工作负荷值进行比较。注意，如第二实施例中所述，基于平均心率计算的工作负荷值可以是由校正单元17校正的值。
比较单元18获得根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值与由工作负荷计算单元15基于所测量的心率计算出的工作负荷之间的偏差，作为比较结果。如上所述，根据时间与运动强度(运动强度根据心率来计算)的乘积获得的工作负荷与根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷相关。基于该相关性，比较单元18输出可用于掌握对象人员的状态并调整训练负荷的比较结果。
[工作负荷估计装置的操作]
接下来，将参照图9的流程图描述具有上述结构的根据本实施例的工作负荷估计装置1B的操作。
首先，对象人员佩戴由心率监测器实现的测量单元10，并开始诸如训练之类的运动。
测量单元10测量对象人员在他/她进行运动的时段中的心率(步骤S30)。提取单元12从测量的心率中提取测量时段中的最大心率或平均心率。
然后，运动强度计算单元14使用上述等式(1)计算最大运动强度(步骤S31)。注意，运动强度计算单元14可以计算平均运动强度。工作负荷计算单元15通过将计算出的最大运动强度或平均运动强度与测量时段的长度相乘，来计算工作负荷(步骤S32)。
比较单元18将预先存储在存储单元11中的根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值与在步骤S32中计算出的工作负荷值进行比较(步骤S33)。比较单元18获得信息作为比较结果，该信息表示根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值与工作负荷计算单元15计算出的工作负荷值之间的偏差。
输出单元16将比较单元18的比较结果输出到显示屏等(步骤S34)。例如，输出单元16可以在显示屏上显示表示根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值与在步骤S32中计算出的工作负荷值之差的数值。
例如，当根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值大于在步骤S32中计算出的工作负荷值时，对象人员可能故意不用力或可能受伤。
当根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值小于在步骤S32中计算出的工作负荷值时，对象人员可能过于努力而过度劳累或可能受伤。
如上所述，根据第三实施例，根据基于心率估计的工作负荷与根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷之间的相关性，将对象人员的估计的工作负荷与根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷的预测值进行比较。例如，当给定对象人员的估计的工作负荷偏离相关线时，比较单元18的比较结果可以用于掌握对象人员的状态并调整训练负荷。
表示工作负荷的预测值与根据心率估计的工作负荷之间的偏差的信息可以用于采取措施，例如怀疑对象人员受伤。因此，可以更适当地管理对象人员的状态。
[第四实施例]
下面将描述本发明的第四实施例。在下面的描述中，与上述第一至第三实施例中的附图标记相同的附图标记表示相同的部分，并且将省略其重复描述。根据第四实施方式的工作负荷估计装置1具有与第一实施方式相同的结构。
在第一至第三实施例中，计算在对象人员进行诸如训练之类的运动的时段(即，测量时段)中的工作负荷。将培训场次用作测量时段，并针对每个场次计算工作负荷。在第四实施例中，将对象人员进行诸如特定项目的训练之类的运动的场次细分为多个区间时间，并且针对每个区间计算工作负荷。
图10是用于说明根据第四实施例的工作负荷估计装置1的图。在图10中，横坐标表示根据RPE与时间的乘积获得的工作负荷值(预测的运动负荷)。纵坐标表示根据时间与基于所测量的心率计算出的最大运动强度的乘积获得的工作负荷值。
在该实施例中，通过将对象人员进行特定项目的训练的场次细分而获得的区间(section)用作测量单元10测量心率的测量时段的单位。例如，区间是通过将一个训练场次以10分钟为单位进行划分而获得的测量时段。根据训练的项目、属性等，可以将训练场次以任意时间(例如20分钟或一小时)为单位进行划分。这是因为与RPE不同，始终可以测量心率，并且可以容易地将心率作为每个期望时间单位的数据进行处理。
测量单元10针对每个区间测量对象人员的心率。
提取单元12从由测量单元10测量的心率的数据中提取每个区间中的最大心率。
运动强度计算单元14基于针对每个区间提取的最大心率来计算每个区间中的最大运动强度。例如，在由60分钟的训练构成一个场次时，计算通过将一个场次以10分钟为单位进行划分而获得的六个区间中的最大运动强度。
工作负荷计算单元15针对由运动强度计算单元14计算出的每个区间中的最大运动强度来计算工作负荷。工作负荷计算单元15通过将每个区间中的最大运动强度与区间时间的长度相乘，来计算每个区间的工作负荷。在上面的示例中，计算各个10分钟区间中的六个工作负荷。
对于基于对象人员的心率计算的工作负荷，与使用RPE的工作负荷相比，可以设置更高的采样率。例如，针对通过划分一个训练场次而获得的每个区间计算工作负荷。例如，当对象人员是在团体运动中进行比赛的运动员时，在一场比赛的场次中，可以更精细地估计从比赛开始的运动量。针对每个区间计算的基于对象人员的心率的工作负荷值可以用作更实时的指标，例如选手更换的指标。
将实际的比赛时间划分为预定时间单位，并计算选手的工作负荷。在训练中，选手可以在身体上感受与所划分的时间单位中的工作负荷相等或更大的工作负荷，并且可以适应比赛。以这种方式，可以将在每个所划分的时间单位中计算出的工作负荷用于对诸如运动员之类的对象人员的训练负荷的更详细的设置。
在该实施例中，如图10所示，使用基于最大运动强度计算的工作负荷。可替代地，可以使用基于从平均心率计算出的平均运动强度的工作负荷。
在上述实施例中，针对通过将测量心率的时段以固定间隔进行划分而获得的每个区间来计算工作负荷。但是，上述区间不限于固定的时间间隔。例如，在一个项目的训练的场次中，可以关注构成该训练的类别，并将一个场次划分为多个区间。例如，在项目“1500m自由泳”的训练场次中，可以基于自由泳、蛙泳、蝶泳和仰泳等游法将一个场次划分为多个区间。在这种情况下，区间的长度可以彼此不同。
[第五实施例]
下面将描述本发明的第五实施例。在下面的描述中，与上述第一至第四实施例中的附图标记相同的附图标记表示相同的部分，并且将省略其重复描述。
在第一至第三实施例中，计算对象人员在进行诸如训练之类的运动的测量时段中的工作负荷。此外，在第一至第三实施例中，测量时段包括训练场次，并且针对每个场次计算工作负荷。在第四实施例中，针对通过划分训练场次而获得的每个区间时间计算工作负荷。与此相对，在第五实施例中，在预定时间单位(每个预定时段)中计算针对各个场次或区间计算的工作负荷总和。
如图11所示，根据本实施例的工作负荷估计装置1C与第一至第四实施例的不同之处在于，估计单元13C包括总和计算单元19。将主要描述与第一至第四实施例中的结构不同的结构。
在该实施例中，提取单元12从测量单元10在每个测量时段(例如，每个训练场次)中测量的对象人员的心率的数据中，提取每个测量时段中的最大心率或平均心率。提取单元12可以提取通过以较小的时间单位划分一个场次而获得的每个区间中的最大心率或平均心率。
运动强度计算单元14针对由提取单元12提取的每个场次或每个区间计算运动强度。运动强度计算单元14可以针对每个场次或每个区间计算最大运动强度或平均运动强度。
工作负荷计算单元15计算针对每个场次或每个区间计算的运动强度的工作负荷。
总和计算单元19计算在预定时间单位中的工作负荷的总和。例如，考虑如下情况：针对每个场次计算工作负荷，并且针对用作预定时间单位的一天计算工作负荷的总和。在这种情况下，总和计算单元19可以根据等式(3)计算一天的工作负荷总和：
一天的工作负荷＝∑(运动强度×场次时间)...(3)
在计算通过对训练场次进行细分而获得的每个区间的工作负荷时，一天的工作负荷总和是通过将每个区间中的运动强度与区间时间相乘而计算出的。
由总和计算单元19计算出的预定时间单位(例如一天)中的工作负荷总和被存储在存储单元11中。
接下来，将参考图12的流程图描述根据该实施例的工作负荷估计装置1C的操作。将举例说明工作负荷估计装置1C输出一天的工作负荷总和的情况。
首先，对象人员佩戴由心率监测器实现的测量单元10，并开始诸如训练之类的运动。
测量单元10测量对象人员在他/她进行运动的时段中的心率(步骤S50)。例如，对象人员在进行运动期间佩戴测量单元10。测量单元10可以将表示测量日期和时间的信息添加到所测量的心率数据。然后，提取单元12从所测量的心率中提取每个场次或每个区间的最大心率或平均心率，该区间作为通过对场次进行细分而获得的时间单位。
例如，考虑从每个场次的心率中提取最大心率或平均心率的情况。例如，当一天进行四个60分钟的训练场次时，从所测量的心率中提取四个最大心率或平均心率。注意，与一天的场次个数或场次时间的长度有关的信息被预先存储在存储单元11中。
随后，运动强度计算单元14使用上述等式(1)或(2)计算最大运动强度或平均运动强度(步骤S51)。注意，运动强度计算单元14可以计算平均运动强度。工作负荷计算单元15通过将计算出的最大运动强度或平均运动强度与场次的长度或区间时间的长度相乘，来计算每个场次或每个区间的工作负荷(步骤S52)。
总和计算单元19使用上述等式(3)来计算在步骤S52中针对各个场次或各个区间计算的工作负荷的一天的总和(步骤S53)。随后，输出单元16可以在显示屏上显示在步骤S53中已经计算出的一天的工作负荷的总和。
如上所述，根据第五实施例，计算在预定时间单位(例如一天)中的工作负荷的总和。可以输出与在训练的计划和管理等中通常使用的时间单位相对应的工作负荷的数据。结果，可以提供基于客观数据计算出的工作负荷，作为更容易用于培训计划和安排的数据。
例如，当计划训练时，可以基于在该实施例中获得的一天的工作负荷的总和来设置一天的工作负荷的阈值，从而管理训练量。更具体地，当一天的工作负荷超过阈值时，输出单元16可以基于所设置的阈值在显示屏幕上输出计算出的工作负荷以及警报等。
注意，根据上述第五实施例的总和计算单元19也可以与在第二至第四实施例中的每一个中描述的结构相组合。
[第六实施例]
下面将描述本发明的第六实施例。在以下描述中，与上述第一至第五实施例中的附图标记相同的附图标记表示相同的部分，并且将省略其重复描述。
在第五实施例中，计算在预定时间单位(例如一天)中的工作负荷的总和。在第六实施例中，基于预定时间单位中的工作负荷的总和，计算预设的短时段(第一时段)中的工作负荷的平均值(称为急性工作负荷(急性负荷))和较长时段(第二时段)中的工作负荷的平均值(称为慢性工作负荷(慢性负荷))。此外，在第六实施例中，计算急性工作负荷(Acuteworkload)与慢性工作负荷(Chronic workload)之间的比率(以下称为“A/C比”)。
急性工作负荷是表示一个时段(通常是一周)中的工作负荷的平均的值，对于运动员的训练而言，该时段相对较短。急性工作负荷表示进行训练的对象人员(例如运动员)的疲劳(参见非专利文献1)。慢性工作负荷是表示一个时段(通常为四周)中的工作负荷的平均的值，该时段比急性工作负荷的时段长。慢性工作负荷表示积极的作用，例如，进行训练的对象人员的健康和适当状态(参见非专利文献1)。
作为急性工作负荷与慢性工作负荷之间的比率的A/C比(急性工作负荷与慢性工作负荷之比)用作预测进行训练的对象人员(例如运动员)的受伤的发生的指标。已知可以通过在A/C比为0.8至1.3的范围内对训练量进行管理，来减少受伤发生的频率(参见非专利文献1)。
计算急性工作负荷的时段需要比计算慢性工作负荷的时段短。根据对象人员的训练时间表等适当地改变这些时段。
如图13所示，根据本实施例的工作负荷估计装置1D与第五实施例的不同之处在于，估计单元13D包括平均值计算单元20。将主要描述与第五实施例中的结构不同的结构。
总和计算单元19计算预定时间单位中的工作负荷的总和。例如，总和计算单元19可以根据上述等式(3)计算一天的工作负荷的总和。由总和计算单元19计算的一天的工作负荷的总和存储在存储单元11中。
平均值计算单元20基于由总和计算单元19计算出的例如一天的工作负荷的总和，来计算急性工作负荷和慢性工作负荷。平均值计算单元20还计算A/C比。慢性工作负荷的值可以使用预先准备的值作为初始值。
更具体地，平均值计算单元20基于由总和计算单元19计算出并被存储在存储单元11中的、预设天数(例如，七天)中的工作负荷，来计算工作负荷的一周的平均值。平均值计算单元20输出该平均值作为急性工作负荷。计算出的急性工作负荷存储在存储单元11中。
平均值计算单元20基于存储在存储单元11中的一天的工作负荷或工作负荷的一周的平均值，计算预设时段(例如，四周)中的工作负荷的平均值，并且将该平均值作为慢性工作负荷输出。计算出的慢期工作负荷也存储在存储单元11中。
平均值计算单元20基于计算出的急性工作负荷和慢性工作负荷来计算A/C比。为了计算相对于慢性工作负荷的急性工作负荷，平均值计算单元20可以例如在计算了作为四周中的工作负荷的平均值的慢性工作负荷时计算A/C比。平均值计算单元20可以使用预先准备的初始值作为慢性工作负荷来计算A/C比。可以基于例如移动平均模型或指数加权移动平均模型来计算A/C比。
接下来，将参考图14的流程图描述根据该实施例的工作负荷估计装置1D的操作。以如下情况为例：工作负荷估计装置1D输出工作负荷的一周的平均值作为急性工作负荷，并且计算工作负荷的四周中的平均值作为慢性工作负荷。
首先，对象人员佩戴由心率监测器实现的测量单元10，并开始进行训练等。
测量单元10测量对象人员在他/她进行运动的时段中的心率(步骤S60)。例如，对象人员在其训练期间佩戴测量单元10。测量单元10可以将关于测量日期和时间的信息添加到所测量的心率数据。然后，提取单元12从所测量的心率中提取每个场次或每个区间的最大心率或平均心率，该区间作为通过对场次进行细分而获得的时间单位。
运动强度计算单元14使用上述等式(1)或(2)计算最大运动强度或平均运动强度(步骤S61)。注意，运动强度计算单元14可以计算平均运动强度。工作负荷计算单元15通过将计算出的最大运动强度或平均运动强度与场次时间的长度或区间时间的长度相乘，来计算每个场次或每个区间的工作负荷(步骤S62)。
总和计算单元19使用上述等式(3)来计算在步骤S62中针对各个场次或各个区间计算的工作负荷的一天的总和(步骤S63)。计算出的一天的工作负荷的总和存储在存储单元11中。
在将七天的工作负荷存储在存储单元11中之后，平均值计算单元20计算作为一周工作负荷平均值的急性工作负荷，并将其存储在存储单元11中(步骤S64)。在将四周的工作负荷存储在存储单元11中之后，平均值计算单元20计算作为四周工作负荷平均值的慢性工作负荷，并将其存储在存储单元11中(步骤S65)。
平均值计算单元20基于分别在步骤S64和步骤S65中计算出的急性工作负荷和慢性工作负荷来计算A/C比(步骤S66)。更具体地，平均值计算单元20通过将急性工作负荷除以慢性工作负荷来计算A/C比。计算出的A/C比存储在存储单元11中。
以这种方式，总和计算单元19基于对象人员的心率的数据来计算一天的工作负荷的总和。平均值计算单元20基于存储在存储单元11中的每天的工作负荷来计算急性工作负荷、慢性工作负荷和A/C比，并且顺序地更新这些值。
此后，输出单元16可以将在步骤S66中计算出的A/C比与表示急性工作负荷和慢性工作负荷的变迁的信息一起显示在显示屏上。
如上所述，根据第六实施例，工作负荷估计装置1D基于一天的工作负荷的总和来计算急性工作负荷和慢性工作负荷。工作负荷估计装置1D基于计算出的急性工作负荷和慢性工作负荷来计算A/C比，该A/C比是用于预测进行训练的运动员等的受伤的发生的指标。
可以基于从工作负荷估计装置1D输出的急性工作负荷、慢性工作负荷以及A/C比来更适当地管理运动员的训练负荷，并且可以减少受伤的发生频率。
注意，上述第六实施方式也可以与第二至第四实施方式中的每一个结合使用。
尽管以上已经描述了根据本发明的运动负荷估计方法和运动负荷估计装置的实施例，但是本发明不限于这些实施例。本领域普通技术人员将理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种变化。
附图标记说明
1、1A、1B...工作负荷估计装置，10...测量单元，11...存储单元，12...提取单元，13、13A...估计单元，14...运动强度计算单元，15...工作负荷计算单元，16...输出单元，17...校正单元，18...比较单元，101...总线，102...运算装置，103...CPU，104...主存储装置，105...通信控制装置，106...传感器，107...外部存储装置，107a...数据存储装置，107b...程序存储装置，108...计时器，109...显示装置，NW...通信网络。

Claims (11)

1.一种运动负荷估计方法，包括：
测量步骤，测量进行运动的对象人员的心率；以及
估计步骤，基于所测量的心率和测量所述心率的测量时段的长度来估计所述对象人员的运动负荷，
所述估计步骤包括：
运动强度计算步骤，根据在所述测量步骤中测量的心率来计算所述对象人员的运动强度；以及
运动负荷计算步骤，基于所计算的运动强度和所述测量时段的长度来计算所述运动负荷。
2.根据权利要求1所述的运动负荷估计方法，其中，所述测量步骤包括第一提取步骤，所述第一提取步骤从所测量的心率中提取所述对象人员在所述测量时段中的最大心率，以及
在所述运动强度计算步骤中，根据所述最大心率来计算所述运动强度。
3.根据权利要求1或2所述的运动负荷估计方法，其中，所述测量步骤包括第二提取步骤，所述第二提取步骤从所测量的心率中提取所述对象人员在所述测量时段中的平均心率，以及
在所述运动强度计算步骤中，根据所述平均心率来计算所述运动强度。
4.根据权利要求3所述的运动负荷估计方法，其中，所述估计步骤还包括校正步骤，所述校正步骤校正在所述运动负荷计算步骤中计算出的所述运动负荷的值，以及
在所述校正步骤中，基于在所述运动负荷计算步骤中计算出的所述运动负荷与预先存储在存储单元中的预测运动负荷之间的关系，来校正所述运动负荷的值，其中所述预测运动负荷基于自感劳累分级，所述自感劳累分级表示由所述对象人员感知的运动强度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的运动负荷估计方法，还包括：
比较步骤，将所述估计步骤中估计的所述运动负荷与预测运动负荷进行比较，所述预测运动负荷基于自感劳累分级，所述自感劳累分级表示由所述对象人员感知的运动强度；以及
输出步骤，输出所述比较步骤中的比较结果。
6.一种运动负荷估计装置，包括：
测量单元，被配置为测量进行运动的对象人员的心率；以及
估计单元，被配置为基于所测量的心率和测量时段的长度来估计所述对象人员的运动负荷，
所述估计单元包括：
运动强度计算单元，被配置为根据由所述测量单元测量的心率来计算所述对象人员的运动强度；以及
运动负荷计算单元，被配置为基于所计算的运动强度和所述测量时段的长度来计算所述运动负荷。
7.根据权利要求6所述的运动负荷估计装置，其中，所述测量单元包括第一提取单元，所述第一提取单元被配置为从所测量的心率中提取所述对象人员的最大心率，以及
所述运动强度计算单元根据所述最大心率来计算所述运动强度。
8.根据权利要求6或7所述的运动负荷估计装置，其中，所述测量单元包括第二提取单元，所述第二提取单元被配置为从所测量的心率中提取所述对象人员在所述测量时段中的平均心率，以及
所述运动强度计算单元根据所述平均心率来计算所述运动强度。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的运动负荷估计装置，还包括总和计算单元，所述总和计算单元被配置为计算每个预定时段中的由所述运动负荷计算单元计算出的所述运动负荷的总和。
10.根据权利要求9所述的运动负荷估计装置，还包括平均值计算单元，所述平均值计算单元被配置为基于由所述总和计算单元计算出的每个预定时段中的所述运动负荷的总和，计算急性运动负荷、慢性运动负荷，并计算A/C比，所述急性运动负荷是第一时段中的所述运动负荷的平均值，所述第一时段至少具有所述预定时段的长度，所述慢性运动负荷是比所述第一时段长的第二时段中的所述运动负荷的平均值，并且所述A/C比表示所述急性运动负荷与所述慢性运动负荷的比率。
11.一种存储程序的计算机可读记录介质，所述程序能够在运动负荷估计装置中执行，所述运动负荷估计装置估计进行运动的对象人员的运动负荷，其中，所述程序包括：
测量步骤，测量进行运动的所述对象人员的心率；以及
估计步骤，基于所测量的心率和测量所述心率的测量时段的长度来估计所述对象人员的运动负荷，以及
所述估计步骤包括：
运动强度计算步骤，根据在所述测量步骤中测量的所述心率来计算所述对象人员的运动强度；以及
运动负荷计算步骤，基于所计算的运动强度和所述测量时段的长度来计算所述运动负荷。
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