DE10208149A1 - Meßverfahren für anaerobe Schwelle - Google Patents
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Abstract
Ein Meßverfahren für die anaerobe Schwelle (AT) umfaßt eine Mehrzahl von Schritten, die von einer Dateneingabeeinheit (10), einer Belastungsklassen-Selektionseinheit (20), einer Detektier- und Recheneinheit (30) und einer Anzeigeeinheit (40) durchgeführt werden. Die Schritte umfassen die Eingabe von Alter, Gewicht und Geschlecht eines Benutzers, der einen Herzschlagsender trägt und die Verwendung eines Übungsgeräts (beispielsweise eine Tretmühle), an dem die genannten Einheiten montiert sind, und die Auswahl einer Belastungsklasse, um auf dem Übungsgerät zu üben. Dann detektieren, messen und zeichnen diese Einheiten den Herzschlagzyklus auf und berechnen die detektierten Herzschlagzyklusdifferenz für jede voreingestellte Zeitspanne. Dann wird der AT-Grenzpunkt herausgefunden und auf der Anzeigeeinheit für den Benutzer angezeigt, um die Übungsbelastung und -zeit zu steuern.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßverfahren für die an
aerobe Schwelle, indem der Herzschlag während einer körperli
chen Übung detektiert und analysiert wird, insbesondere auf
ein solches Verfahren, das es ermöglicht, den besten Schwie
rigkeitsgrad der Übung eines Übungsgeräts zu ermitteln, um
eine stabile Bedingung in der körperlichen Übung als eine Re
ferenzbassis zum Einstellen des Trainierens der Übung aufrecht
zu erhalten.
Die anaerobe Schwelle (Anaerobic Threshold bzw. AT) wird öf
fentlich als eine der besten und wichtigsten Referenzen für
den Übungs-Trainingseffekt angesehen. Sie ist im einzelnen
beschrieben in einem Buch "Manual for experiment of exercise
physiology" von Mr. Lin Cheng Chang, Professor der National
Taiwan Normal University, und auf Seite 219 des Buches be
schrieben. Im Jahre 1981 machten Moritani und seine Kollegen
Gebrauch von der Idee der kritischen Leistung zum Training
beim Fahrradfahren (Moritaki T., A. Nagata, H. A. Devries und
M. Muro, "Critical power as a measure of physical work ca
pacity and anerobic threshold", Egonomics, Seiten 5, 24, 339
bis 350, 1981). Weiterhin machten im Jahre 1984 Hughson und
seine Kollegen von der gleichen Idee Gebrauch für das Training
in einer Tretmühle mit der Erklärung über die Laufgeschwindig
keit mit fortlaufend langer Zeit (mit Geschwindigkeitsbegren
zung), wobei bewiesen wurde, daß die kritische Leistung für
körperliche Übungen und Training relevant ist ("A high ve
locity treadmill running test to assess endurance running po
tential", International Journal of Sport Medicine, Seiten 5,
23 bis 25, 1984, von Hughson R. L., C. J. Orok and L. E. Staudt).
Und im Jahre 1992 fanden Wakayoshi und seine Kollegen heraus,
daß der relative Prozentsatz der aeroben Schwelle und der kri
tischen Leistung 0,818 ist, also zwischen diesen kein bemer
kenswert er Unterschied besteht ("Determination and validity of
critical velocity as an index of swimming performance in the
competitive swimmer", Europe Journal of Applied Physiology,
Wakayoshi K., L. Ikuta, T. Yoshita, M. Udo, T. Moritani, Y.
Mutoh, Miyashita, Seiten 64, 153 bis 157, 1992).
In der Tat dient die aerobische Schwelle nicht nur als Refe
renz, sondern auch als wichtige Referenzbasis zur Vermeidung
von Übungsschäden und -verletzungen. Wenn ein Athlet Übungen
jenseits der aeroben Schwelle durchführt, so fangen Abfallpro
dukte, die im Körper des Athleten aufgrund der körperlichen
Übung erzeugt werden, an, sich anzusammeln und es besteht die
Wahrscheinlichkeit, daß dies Veranlassung ist für Übungsschä
den oder -verletzungen. Daher ist die aerobe Schwelle ein kri
tischer Standard für die Wirkung der Übung und ein Warnsignal,
um Übungsschäden oder -verletzungen zu vermeiden.
Es wird jedoch eine sehr teure Ausrüstung benötigt, um die
anaerobe Schwelle zu messen, um in einer frühen Phase der kri
tischen Leistung eines Athleten Verständnis zu schaffen, wobei
die Notwendigkeit der Tests durch praktische Übungen besteht
und dann müssen Bluttests gemacht werden, um in Verbindung mit
teuren Instrumenten die anaerobe Schwelle herauszufinden. Es
ist daher offensichtlich, daß beträchtliche Ausgaben und ein
langes Warten (möglicherweise mehrere Stunden lang) notwendig
sind, um die kritische Leistung eines Athleten oder Sportlers
zu verstehen. Athleten und Sportler können daher keine anwend
baren Steigerungen beim täglichen Training erreichen. In Anbe
tracht des Beweises von Professor Moritani, daß die anaerobe
Schwelle durch Detektion und Analyse des Herzschlags während
der körperlichen Übung gemessen werden kann, basierend auf
Statistiken klinischer Tests, hat der vorliegende Anmelder ein
Verfahren zum Messen der anaeroben Schwelle erfunden, indem er
Mathematik und elektronische Technologie benutzt und eine Re
cheneinrichtung und eine Anzeigeeinrichtung verwendet, die auf
einem Trainingsgerät montiert sind, wie beispielsweise einer
Tretmühle, einem stationären Fahrrad oder dergleichen, wodurch
den Athleten und Sportlern ein Test der anaeroben Schwelle
geboten wird und Vorschläge für ein richtiges Üben angeboten
werden, ohne das Erfordernis der Verwendung eines Bluttests.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren für
die anaerobe Schwelle anzubieten, indem spezielle Daten des
Herzschlags getestet und analysiert werden, ohne daß ein Blut
test verwendet wird, um den anaeroben Schwellenwert schnell
herauszufinden.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er
findung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeich
nung zeigen:
Fig. 1 ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Meßverfah
rens für die anaerobe Schwelle,
Fig. 2 ein weiteres Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Meß
verfahrens für die anaerobe Schwelle,
Fig. 3 eine mit dem erfindungsgemäßen Meßverfahren für eine
anaerobe Schwelle erhaltene periodische Kurve, und
Fig. 4 eine beim erfindungsgemäßen Meßverfahren für die
anaerobe Schwelle verwendete Formel.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindugsgemäßen Meßver
fahrens für die anaerobe Schwelle gemäß Fig. 1 und 2 umfaßt
einen Dateneingabeschritt, der von einer Dateneingabeeinheit
10 durchgeführt wird, um die höchste Herzschlagrate zu bestim
men entsprechend dem Alter, dem Gewicht und dem Geschlecht
eines Benutzers, der diese Daten eingibt. Das Verfahren umfaßt
dann einen zweiten Schritt des Wählens einer Belastungsklasse
unter Verwendung einer Belastungsklassen-Selektionseinheit 20,
die fünf Belastungsklassen 0 bis 4 hat. Eine jede Belastungs
klasse besteht aus einer ersten Aufwärmstufe und einer zweiten
Stufe mit wachsender Belastung. Die erste Stufe, die Aufwärm
stufe, weist eine konstante Belastung und eine vorgegebene
Zeitspanne zum Aufwärmen auf und wenn die Aufwärmstufe beendet
ist, kommt die zweite Stufe mit steigender Belastung. In der
zweiten Stufe mit steigender Belastung wird nach jeder vorge
gebenen Zeitspanne eine vorgegebene Belastung addiert, wodurch
die Belastung stetig ansteigt. Das Verfahren umfaßt dann eine
dritte Stufe des Detektierens und Aufzeichnens des Herzschlags
und der Übungsbelastung eines Benutzers, der auf dem Übungs
gerät übt, mittels einer Detektiert- und Recheneinheit 30,
welche den Grenzpunkt des anaeroben Schwellwerts AT ausrech
net.
Weiterhin umfaßt das Verfahren einen vierten Schritt des An
zeigens der von der Detektier- und Recheneinheit 30 erhaltenen
Daten wie beispielsweise AT-Herzschlagwert, AT-Übungslei
stungswert, AT-Sauerstoffaufnahme, maximale Übungsleistung,
maximale Sauerstoffaufnahme, usw.
Im folgenden werden die Testschritte des Werts der anaeroben
Schwelle AT beschrieben:
- 1. Starten des Testverfahrens für den Wert der anaeroben Schwelle (AT)
- 2. Eingabe von Alter, Gewicht und Geschlecht des Benutzers (Athlet oder Sportler) in die Dateneingabeeinheit 30, due auf einem Übungsgerät fixiert ist, dann Drücken einer Bestätigungstaste, und dann wird der höchste Wert des Herzschlags (HRlimit) vom Übungsgerät entsprechend den Eingabedaten erhalten. Die Formel ist in (a) in Fig. 4 gezeigt.
- 3. Als nächstes wählt der Benutzer eine Belastungsklasse auf der Belastungsklassen-Selektionseinheit 20 mit fünf Belastungsklassen 0 bis 4 entsprechend seiner persönli chen Kapazität. Je niedriger die Klasse ist, um so niedriger ist die Übungsleistung. Zur gleichen Zeit trägt der Benutzer einen Herzschlag-Sender und der im Übungsgerät vorgesehene Empfänger kann das Herzschlag signal des Benutzers empfangen.
- 4. Als nächstes stellt sich der Benutzer auf das Übungs gerät (wie beispielsweise in ein stationäres Fahrrad, eine Tretmühle, usw.) und beginnt die Übung auf dem Übungsgerät, indem er anfängt, während einer vorbe stimmten Zeitspanne die Aufwärmübung zu machen. Nachdem die vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist, muß nach jeder vorbestimmten Zeitperiode (z. B. eine oder zwei Minuten, usw.) die Belastung hinzugefügt werden. Wenn die Belastungsklasse "0" ist, so ist die Belastung W1. Wenn eine Belastung W2 nach jeder vorbestimmten Zeit dauer hinzugefügt werden soll, so weist die erste vor eingestellte Zeitspanne die Belastung W1+W2 auf, die zweite voreingestellte Zeitspanne die Belastung W1+2W2 usw.
- 5. Die Detektier- und Recheneinheit 30 detektiert, berech net und zeichnet zur gleichen Zeit den Herzschlagzyklus des Benutzers auf, wobei er in jeder vorbestimmten Zeitspanne den mittleren Herzschlagzyklus "Rn" berech net, und ebenso die Herzschlagzyklus-Differenz P = [Summe (Rn - Rn+1)2]/M (M ist der Herzschlagzyklus in jeder vorbestimmten Zeitspanne, T Sekunden minus 1). In einfachen Worten, wenn der Test in 4 mal T Zeit beendet ist, bedeutet dies, daß 4 von T Zeitzyklen vorbei sind oder der M-Wert 4 Zyklen minus 1 ist, äquivalent zu 3 (M = 4 - 1 = 3).
- 6. Dann testet das Übungsgerät synchron, ob der Benutzer den höchsten Wert des Herzschlags (HRlimit) erreicht hat. Wenn der Benutzer die höchste Geschwindigkeit des Herz schlags noch nicht erreicht hat (die Berechnungsformel ist in (A) in Fig. 4 gezeigt), so kehrt der Benutzer zum Schritt (5) in Fig. 5 zurück und fährt mit der Übung durch Wahl einer Belastungsklasse mit einer höhe ren Belastung fort. Wenn andererseits der Benutzer die höchste Herzschlaggeschwindigkeit erreicht hat, so kann der Benutzer den AT-Wert entsprechend der periodischen Kurve berechnen (vgl. Fig. 3, AT ist der Punkt "0" der abfallenden Kurve). Die periodische Kurve zeigt eine gekrümmte Veränderung der Herzschlagzyklus-Differenz durch die Geschwindigkeit, die vom Testen des Benutzers erhalten wurde, der während einer vorbestimmten Zeit spanne Übungen macht. Das Gebiet links von AT gehört zu einem aeroben Gebiet, in welchem aerobe Übungen gemacht werden, um Herzbeschwerden zu rehabilitieren, Fett zu reduzieren und die Funktion von Herz und Lunge zu stär ken. Das Gebiet rechts von AT gehört zu einem anaeroben Gebiet, bei dem anaerobe Übungen durchgeführt werden. Eine anaerobe Übung kann zur Ansammlung von Milchsäure führen, CO2 und Körperwärme erzeugen, sie kann nicht sehr lange fortgeführt werden, sie kann jedoch den Mus kel stärken, die gegenwärtige Stärke und die Muskel stärke (oder Schönheit) des Benutzers und ist daher zum Training notwendig. Der AT-Wert ist daher die Wasser scheide zwischen aerobem Gebiet und anaerobem Gebiet.
- 7. Die AT-Herzschlaggeschwindigkeit (ATHR oder Herzschlag geschwindigkeit zur Zeit der Übung) kann von der oben genannten periodischen Kurve erhalten werden und der AT-Übungsleistungswert (AT Watt oder AT zum Zeitpunkt der Übung) und der AT-Sauerstoffaufnahmewert (AT VO2) kann aus der Formel (D) entnommen werden, die in Fig. 4 gezeigt ist. Und die maximale Arbeitsbelastung (Watt) und die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) werden von der Formel (F) erhalten, die in Fig. 4 gezeigt ist.
- 8. Die am Übungsgerät befestigte Anzeigeeinheit zeigt
schließlich folgendes an:
- 1. AT Herzschlaggeschwindigkeit (bpm), d. h. die Herz schlaggeschwindigkeit am Punkt AT.
- 2. AT VO2 (L/K/min), die Formel ist in (E) in Fig. 4 ge zeigt.
- 3. VO2max (L/KG/min), die Formel ist in (G) in Fig. 4 gezeigt.
- 4. AT Arbeitsbelastung (Watt), d. h. der Übungslei stungswert am Punkt AT.
- 5. HR max (bpm), die Formel ist in (C) in Fig. 4 ge zeigt, d. h. der größte Herzschlag.
- 6. Max. Arbeitsbelastung (Watt), d. h. der größte Übungsleistungswert.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird verständlich, daß mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Meßverfahrens für AT Informationen
über AT eines Übenden, eines Athleten oder eines Sportlers in
sehr kurzer Zeit herausgemessen werden können, nämlich während
des Übens auf einem Übungsgerät, wie auch die Leistungsgrenze
des Übenden, was für diesen einen sehr kritischen Bezugswert
darstellt. Das Meßverfahren ist für einen Übenden, Athleten
oder einen Sportler hilfreich im Erkennen seiner eigenen Kör
perkondition während der Übung und auch Hilfreich für einen
Trainer, um einen Trainingsverlauf für einen Übenden, einen
Athleten oder einen Sportler zusammenzustellen. Darüber hinaus
kann das Verfahren mehr Zeit sparen als der konventionelle
Bluttest, der noch dazu teure Instrumente voraussetzt.
Im Vorstehenden wurde das bevorzugte Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben, für den Fachmann ergeben sich jedoch
ohne weiteres zahlreiche Modifikationen.
Die Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen: Ein Meßver
fahren für die anaerobe Schwelle (AT) umfaßt eine Mehrzahl von
Schritten, die von einer Dateneingabeeinheit 10, einer Bela
stungsklassen-Selektionseinheit 20, einer Detektier- und Re
cheneinheit 30 und einer Anzeigeeinheit 40 durchgeführt wer
den. Die Schritte umfassen die Eingabe von Alter, Gewicht und
Geschlecht eines Benutzers, der einen Herzschlagsender trägt
und die Verwendung eines Übungsgeräts (beispielsweise eine
Tretmühle), an dem die genannten Einheiten montiert sind, und
die Auswahl einer Belastungsklasse, um auf dem Übungsgerät zu
üben. Dann detektieren, messen und zeichnen diese Einheiten
den Herzschlagzyklus auf und berechnen die detektierte Herz
schlagzyklusdifferenz für jede voreingestellte Zeitspanne.
Dann wird der AT-Grenzpunkt herausgefunden und auf der An
zeigeeinheit für den Benutzer angezeigt, um die Übungsbela
stung und -zeit zu steuern.
Claims (3)
1. Meßverfahren für die anaerobe Schwelle, bei dem spe
zielle Daten des Herzschlags detektiert und analysiert werden,
wobei dieses Meßverfahren mittels einer Dateneingabeeinheit
(10), einer Belastungsklassen-Selektionseinheit (20), einer
Detektier- und Recheneinheit (30) und einer Anzeigeeinheit
(40) durchgeführt wird, wobei das Meßverfahren folgendes um
faßt:
- 1. Starten des Testverfahrens für die anaerobe Schwelle,
- 2. Eingabe von Alter, Gewicht und Geschlecht eines Benut zers in die an einem Übungsgerät angeordnete Datenein gabeeinheit (10), wobei die Dateneingabeeinheit die höchste Herzschlaggeschwindigkeit ermittelt,
- 3. Auswählen einer Belastungsklasse aus einer Mehrzahl von Belastungsklassen, die in der Belastungsklassen-Selek tionseinheit (20) eingestellt sind, durch den Benutzer und Tragen eines Herzschlagsenders durch den Benutzer, wobei der Herzschlagsender den Herzschlag des Benutzers auf einen Empfänger überträgt, der am Übungsgerät ange bracht ist,
- 4. der auf dem Übungsgerät befindliche Benutzer beginnt mit einer Aufwärmübung entsprechend der von ihm gewählten Belastungsklasse,
- 5. das Übungsgerät stellt, nachdem der Benutzer die Auf wärmübung beendet hat, einen wachsenden Wert der Übungs leistung ein, basierend auf der vom Benutzer ausgewähl ten Belastungsklasse, um nach und nach die Übungsbela stung zu erhöhen,
- 6. zur gleichen Zeit detektiert die Detektier- und Rechen einheit (30), die am Übungsgerät angeordnet ist, den während der Übung erzeugten Herzschlagzyklus des Benut zers und zeichnet diesen auf, wobei die Detektier- und Berechnungseinheit (30) in jeder eingestellten Zeit spanne den mittleren Herzschlagzyklus berechnet und die Herzschlagzyklusdifferenz berechnet,
- 7. wobei diese Herzschlagzyklusdifferenz mit dem getesteten maximalen Herzschlag verglichen wird, eine periodische Kurve durch Änderung der Herzschlagzyklusdifferenz des Benutzers erzeugt wird, unter Verwendung der periodi schen Kurve ein Wert für die anaerobe Schwelle (AT) herausgefunden wird und der Wert für die anaerobe Schwelle an der Anzeigeeinheit (40) zur Bezugnahme ange zeigt wird.
2. Meßverfahren für die anaerobe Schwelle nach Anspruch 1,
wobei die Belastungsklassen-Selektionseinheit (20) eine Mehr
zahl von Belastungsklassen aufweist und eine jede Belastungs
klasse eine erste Aufwärmstufe und eine zweite Stufe mit an
steigender Belastung aufweist, wobei die zweite Stufe mit an
steigender Belastung eine voreingestellte Belastung für jede
eingestellte Zeitspanne erhöht.
3. Meßverfahren für die anaerobe Schwelle nach Anspruch 1
oder 2, wobei die Anzeigeeinheit (40) den AT-Wert, den AT-
Übungsleistungswert, die AT-Sauerstoffaufnahmemenge, den
größten Übungsleistungswert, die größte Sauerstoffaufnahme
menge und den größten Herzschlagwert anzeigt, die von der De
tektier- und Recheneinheit (30) geliefert werden.
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