DE3920526A1

DE3920526A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des konditionszustandes einer testperson

Info

Publication number: DE3920526A1
Application number: DE3920526A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Beantragt Teilnichtnennung
Original assignee: LEPIC GOTTLIEB
Current assignee: LEPIC GOTTLIEB
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1991-01-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung des Konditionszustandes einer Testperson.

Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Vorrichtungen be kannt, mit Hilfe derer der Konditionszustand einer Testper son gesteigert werden soll. So ist es beispielsweise üblich, mittels Fahrrad-Ergometern o. a. Einrichtungen, beispielswei se Rudergeräten oder Fitneßgeräten den Konditionszustand ei ner Person zu steigern.

Um zu überprüfen, ob die Testperson das gewünschte Lei stungsniveau erreicht hat bzw. ob der Konditionszustand noch steigerbar ist, ist es bisher erforderlich gewesen, durch einen Trainer oder eine Überwachungsperson durch Vergleich die jeweilige Leistungsfähigkeit einzuschätzen oder den Kon ditionszustand durch aufwendige medizinische Untersuchungen, beispielsweise durch den Sauerstoffgehalt des Blutes, zu be stimmen. Diese Maßnahmen sind entweder ungenau oder nicht für routinemäßige Testvorgänge geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher Anwendbarkeit die Bestimmung des jeweiligen Konditionszustandes einer Testper son ermöglichen.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch ge löst, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche einen Pulsfrequenzaufnehmer, eine Recheneinheit zum Vergleich der Pulsfrequenz mit einem Puls-Sollwert, eine Eingabeeinheit für den Sollwert sowie eine Anzeigeeinheit aufweist.

Die Eingabeeinheit dient erfindungsgemäß zur Eingabe von Variablen, beispielsweise den Belastungsstufen, dem Alter der Testperson und deren Gewicht. Aus den Variablen werden durch rechnerische Verknüpfungen in der Recheneinheit die Puls-Sollwerte gebildet. Es ist jedoch auch möglich, die Sollwerte auf andere Weise einzugeben.

Hinsichtlich des Verfahrens erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß mittels einer Belastungseinrichtung eine Test person über eine vorgegebene Zeitdauer jeweils einer von zu mindest zwei unterschiedlichen körperlichen Belastungen oder Arbeitsleistungen ausgesetzt wird, daß während der Belastung der Puls der Testperson gemessen wird und daß die ermittel ten Puls-Belastungsmeßwerte mit einem Sollwert verglichen werden.

Der Erfindung liegt die Grundkenntnis zugrunde, daß bei ei ner Belastung des menschlichen Körpers die benötigte Energie durch unterschiedliche Stoffwechselprozesse bereitgestellt wird. Bei länger andauernden Belastungen, welche ein be stimmtes Maß an Ausdauer erfordern, handelt es sich in ent scheidendem Maße um aerobe Stoffwechselvorgänge, während kurzzeitige, hohe Belastungen durch anaerobe Stoffwechsel vorgänge beantwortet werden. Bei aeroben Stoffwechselvorgän gen wird der eingeatmete Sauerstoff über den Blutkreislauf zu den beanspruchten Muskeln transportiert.

Die Kondition einer Person, d. h. die Fähigkeit, länger an dauernde Leistungen zu erbringen, wird durch die Fähigkeit des Organismus begrenzt, die Muskelzellen mit Sauerstoff zu versorgen. Da die maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit phy siologisch begrenzt ist, beispielsweise durch ein Maximum der Pulsfrequenz, ist es möglich, die maximale Sauerstoff aufnahmefähigkeit medizinisch zu bestimmen. Die hierzu benötigten Tests müssen jedoch unter ärztlicher Aufsicht durchgeführt werden und sind für Routineanwendungen nicht geeignet.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich unter Be lastung einer Testperson die Herzfrequenz und damit auch die Pulsfrequenz proportional zum Sauerstoffverbrauch verhält. Wenn der Körper einer Testperson bei Belastung ausschließ lich aerob versorgt wird, besteht ein proportionaler Zusam menhang zwischen Belastungshöhe und Herzfrequenz. Diese Zu sammenhänge werden erfindungsgemäß dazu verwendet, bei einer bestimmten, vorgegebenen Belastung die Pulsfrequenz zu mes sen und damit indirekt auf den Grad der Sauerstoffversorgung rückzuschließen. Da die maximal erreichbare Herzfrequenz von verschiedenen körperlichen Faktoren abhängig ist, jedoch durch umfangreiche medizinische Untersuchungen vorbestimmt wurde, kann auf einfache Weise auf diese statistischen Werte zurückgegriffen werden. Zur Durchführung der erfindungsge mäßen Bestimmung des Konditionszustandes und zur Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes wird eine Testperson einer vorbestimmten körperlichen Belastung ausgesetzt, beispiels weise auf einem Fahrrad-Ergometer oder einer ähnlichen Ein richtung. Da der menschliche Wirkungsgrad bei Benutzung derartiger Einrichtungen bekannt ist, kann auf besonders einfache Weise durch einen Vergleich der Pulsfrequenz mit den bekannten Standardwerten ein Rückschluß auf die derzeitige Sauerstoffaufnahme getroffen werden. Diese ermöglicht einen Rückschluß auf den Konditionszustand der Testperson.

Erfindungsgemäß wird die Testperson, beispielsweise auf ei nem Fahrrad-Ergometer einer relativ niedrigen Belastung un terworfen. Bei dieser Belastung wird, nachdem der Puls einen konstanten Wert erreicht hat und die Energiezufuhr somit nur noch durch aerobe Versorgung erfolgt, der Pulsfrequenzwert gemessen und mit der theoretischen maximalen Herzfrequenz verglichen. Diese ist insbesondere altersabhängig, hängt je doch auch vom Körpergewicht und vom Geschlecht der Testper son ab. Da bei derartigen niedrigen Belastungen ein linearer Zusammenhang zwischen der Belastung und der Pulsfrequenz be steht, können auf besonders einfache Weise Aussagen hin sichtlich der bei dieser Testperson zu erwartenden maximalen Sauerstoffaufnahme getroffen werden. Liegt diese unterhalb des statistisch möglichen Wertes, so ist die Kondition der Testperson nicht auf einem Niveau, welches als optimal zu bezeichnen wäre. Der Konditionszustand kann dabei sowohl von der Tagesform der Testperson (beeinflußt durch Streß oder Erkrankungen) oder vom gesamten Trainingszustand abhängen. Durch einen Vergleich des statistischen Maximalwerts mit dem durch zwei Messungen ermittelten Maximalwert der Testperson läßt sich ein prozentualer Konditionszustand darstellen, welcher auch für medizinisch nicht vorgebildete Personen ei nen hohen Aussagewert beinhaltet.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß Puls-Sollwerte nur mit einem relativ großen Unsicherheitsfaktor angegeben werden können. Der Erfindung liegt deshalb der Grundgedanke zugrunde, einen Zusammenhang zwischen der Belastung und dem Puls zu ermitteln. Bei zwei definierten Belastungsstufen wird der Puls dabei erfindungsgemäß gemessen, und ein Ver hältnis von Belastung zu Puls ermittelt. Die Belastungs stufen werden vom Gerät aufgrund der Angaben zum Alter, Gewicht und Geschlecht der Testperson berechnet und als Vorschlagswert angezeigt. Die Belastungsstufen sind erfin dungsgemäß so niedrig gewählt, daß mit Sicherheit auch bei untrainierten Personen die Muskelversorgung aerob bleibt und zudem eine Verfälschung des Tests durch eine zu geringe Kraft, beispielsweise durch eine zu kleine Beinkraft bei einem Fahrradergometer, vermieden wird. Die beiden unter schiedlichen Belastungsstufen werden erfindungsgemäß bevor zugterweise so gewählt, daß die zweite Belastungsstufe un gefähr doppelt so groß ist, wie die erste Belastungsstufe. Nachdem unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Verhältnis von Belastung zu Puls sowie der Puls in der zweiten Belastungsstufe ermittelt wurden, erfolgt eine Hochrechnung auf die Belastung, bei welcher sich der Puls wert der Testperson einstellen würde. Als grobe Berechnungs formel kann dabei die Formel 220 minus Alter dienen. Diese theoretisch zu erbringende Maximalleistung wird an der erfindungsgemäßen Vorrichtung angezeigt. Zusätzlich sind in dem Speicher die von Alter, Geschlecht und Gewicht abhängi gen durchschnittlichen Maximalleistungen gespeichert. Die von der Testperson theoretisch erreichbare Maximalleistung wird mit der entsprechenden gespeicherten Maximalleistung in Beziehung gesetzt und ergibt den prozentualen Konditions wert, der am Gerät angezeigt wird.

In der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche nachfolgend noch beschrieben werden wird, ist es erforder lich, daß ein ausreichender Zeitraum abgewartet wird, um si cherzustellen, daß die Pulsfrequenz sich auf einem konstan ten Wert eingependelt hat. Nach einer bestimmten Haltezeit erfolgt dann die jeweilige Meßung der Pulsfrequenz. Hin sichtlich der Belastung der Testperson hat es sich als gün stig erwiesen, diese in zwei unterschiedlichen Stufen, näm lich mit etwa einem Viertel und der Hälfte ihrer geschätzten Leistungsfähigkeit zu belasten. Diese niedrige Belastung stellt sicher, daß eine Energieversorgung nur auf aerobem Wege erfolgt.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Pulsaufnehmer in Form einer am Ohr der Testperson befestigbaren Klemme ausgebildet ist. Diese bau liche Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Mes sung, da die Testperson nicht durch behindernde Meßsonden beaufschlagt wird. Weiterhin ist eine derartige Anordnung der Meßsonde auch von ungeübten Bedienungspersonen problem los durchführbar. Im übrigen kann die Ausgestaltung des Pulsaufnehmers so erfolgen, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor richtung kann vorgesehen sein, daß diese eine Anzeige auf weist, welche vor Meßfehlern warnt. Weiterhin kann eine Testzeit-Anzeige vorgesehen sein, um den Beginn bzw. das Ende der Messung zu signalisieren. Zusätzlich kann es mög lich sein, die Pulskonstanz anzuzeigen, d. h. den Zeitpunkt, zu welchem sich der Puls bei der jeweiligen Belastung auf einen konstanten Wert eingependelt hat.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Vorrichtung einen Drucker umfaßt, mit Hilfe dessen eine geeignete graphische und/oder listenartige Archivierung und Darstellung der jeweiligen Testergebnisse möglich ist. Die Darstellung der Testergeb nisse gestattet es, den jeweiligen Trainingsverlauf einer Testperson aufzuzeigen und, beispielsweise in einer Tabelle, Fortschritte hinsichtlich des Konditionszustandes zu doku mentieren. Der Drucker kann die Ergebnisse beispielsweise auf einer Karteikarte oder auf jeweils zu entnehmenden Kon trollzetteln ausdrucken.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor richtung ist es möglich, mittels eines Speichers die jewei liegen personenzugeordneten Meßergebnisse zu speichern und diese vergleichend bei der nächsten Messung anzuzeigen.

Mittels der Recheneinheit ist es weiterhin möglich, aus den jeweils ermittelten Konditionswerten Vorschläge für das weitere Körpertraining, beispielsweise die bei einem Aus dauertraining optimale Herzfrequenz zu errechnen. Weiterhin kann die Zeit dargestellt werden, welche benötigt wird, um nach Beendigung der Belastung den Puls wieder auf den ur sprünglichen Wert abzusenken.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet es beispielsweise im Rahmen von Rehabilitationsmaßnahmen, Trainingsmaßnahmen oder Fitneßmaßnahmen der Testperson den jeweiligen Trai ningszustand anzuzeigen und einen Trainingsfortschritt oder Trainingsrückschritt zu signalisieren. Weiterhin ist es möglich, beispielsweise Leistungssportler durch derartige Tests zu überwachen, um bei einem Absinken des Konditionszu standes rechtzeitig Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Test zur Anzeige von Krankheiten oder anderen Umständen dienen, welche eine Verringerung der körperlichen Belastung angeraten erscheinen lassen.

Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es weiterhin möglich, ein optimales Körpertraining zu betrei ben, da die günstigste Belastungsstufe ermittelbar ist. Eine zu niedrige Belastung beim Training bringt bekanntlicher maßen keine Leistungssteigerung, während eine zu große Be lastung das Trainingsergebnis möglicherweise verschlechtern kann. Da sich mit dem Trainingsfortschritt die optimale Be lastung verändert, ist es unter Umständen auch möglich, die Aerob-Anaerob-Schwelle zu überwachen. Die Aerob-Anaerob- Schwelle wird, wie bekannt, in der Sportmedizin als die Belastung definiert, bei welcher der Lactat-Gehalt des Blutes einen Wert 4 mmol/l annimmt. Diese Aerob-Anaerob- Schwelle äußert sich bei der Pulsmessung nur durch ein lang sames Ansteigen der Herzfrequenz während der Belastung, wobei diese Belastungshöhe bei ca. 65 bis 85% der Maximal leistung der Testperson liegt und, um Verfälschungen des Meßergebnisses zu vermeiden, bei dem erfindungsgemäßen Meßverfahren nicht erreicht wird. Es ist somit unter Umständen eine empirische Ermittlung der Annäherung an diese Schwelle möglich. Für eine Trainingsempfehlung kann die er findungsgemäße Vorrichtung eine indirekt errechnete Optimal last angeben, wobei diese Berechnung von der Tatsache aus geht, daß sich mit dem durch die Vorrichtung ermittelten Fitneßwert die Aerob-Anaerob-Schwelle verschiebt, und zwar zwischen einem Wert von ca. 55% der Maximallast, welche bei einem absolut untrainierten Probanden vorliegt, zu einem Wert zu 85%, welche von einem gut trainierte Sportler er reicht wird. Zwischen diesen Werten kann eine Belastung für die Testperson abgeleitet werden, die der für ein Training optimalen Belastung in der Aerob-Anaeorb-Schwelle etwa ent spricht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin mit einer Schnittstelle für die Übertragung der Daten versehen sein.

Zusätzlich ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, mit der Recheneinheit einen akustischen Signal geber zu verbinden, welcher zur Vereinfachung der Bedie nung zur Signalisierung von Fehleingaben, Meßfehlern und/ oder der Beendigung der Testphasen dient. Erfindungsgemäß läßt sich somit die Bedienung der Erfindung wesentlich ver einfachen, da bestimmte Betriebszustände zusätzlich aku stisch angezeigt werden.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, im einzelnen die rela tive Kondition, bezogen auf den maximal zu erreichenden Wert, anzuzeigen, sowie die Belastungsgrenze hochzurechnen und die Sauerstoffaufnahmefähigkeit zu ermitteln.

Zur Belastung der Testperson kann erfindungsgemäß ein Fahr rad-Ergometer verwendet werden, es ist jedoch auch möglich, eine Stufenbelastung aufzubringen. In beiden Fällen erweist es sich als vorteilhaft, daß die Belastungshöhe auf sehr einfache Weise feststellbar ist, so daß, ausgehend von dem konstanten Belastungswert, erfindungsgemäß der Test durchge führt werden kann. Da bei dem Fahrrad-Ergometer der Wir kungsgrad bekannt ist, welcher beispielsweise 24% beträgt, ist es lediglich erforderlich, die Tretfrequenz konstant zu halten, um die Vorraussetzungen für den Test zu schaffen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Frontansicht eines Ausführungs beispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Zusammenhänge zwischen der Belastung und der Pulsfrequenz und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der einzelnen Bau elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Zur Beschreibung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrich tung sei zunächst auf Fig. 3 Bezug genommen. Diese zeigt einen Pulsaufnehmer 2, welcher in üblicher Weise ausgebildet sein kann und dazu dienen kann, am Ohr die Durchblutung und damit, auf optischem Wege, die Pulsfrequenz zu bestimmen. Dem Pulsfrequenzaufnehmer 2 ist ein Signalverstärker 10 nachgeschaltet, welcher mit einem Filter 11 in Betriebsver bindung steht. Dem Ausgang des Filters 11, welches dazu dient, das Pulssignal von hochfrequenten Störsignalen zu trennen, ist eine Vergleicherstufe 12 nachgeordnet, welche in Form eines Operationsverstärkers ausgebildet sein kann. Die zugeordneten Widerstände und Kondensatoren bilden je weils einen Tiefpaß.

Zur Überwachung der Stromversorgung dient ein Vergleicher 13, welcher mit einem Batteriespannungsindikator 14 verbunden ist.

Das Ausgangssignal der Vergleicherstufe 12 wird dem Rechner 1 zugeführt. Weiterhin ist ein Puffer 15 vorgesehen, welchem das Ausgangssignal der Vergleicherstufe 12 zugeführt wird. Der Ausgang des Puffers 15 ist mit dem Ausgang einer Ver gleicherstufe 16 verbunden, deren Eingangssignal von dem Signalfilter 11 (Tiefpaß) zugeführt wird.

Die Recheneinheit 1 ist weiterhin mit einem Tastenfeld 3, welches eine Eingabeeinheit darstellt, betriebsverbunden.

An die Recheneinheit 1 ist eine Anzeige 17 angeschlossen, mittels welcher die Meßzeitintervalle dargestellt werden können. Weiterhin ist die Recheneinheit 1 mit einer Anzeige einheit 4 betriebsverbunden, mittels der die verschiedenen Eingabe- und Meßwerte darstellbar sind. Eine ebenfalls mit der Recheneinheit 1 verbundene Anzeige 18 umfaßt mehrere Leuchtdioden, welche den jeweiligen einzugebenden oder dar zustellenden Variablen zugeordnet sind. Zur Darstellung der Pulskonstanz dient eine Anzeige 6, beispielsweise in Form einer Leuchtdiode, ebenso ist eine Meßfehler-Anzeige 5 vor gesehen. Anzeigen 7 signalisieren dem Benutzer, ob eine Testperson männlichen oder weiblichen Geschlechts getestet werden soll.

An der Recheneinheit 1 ist weiterhin ein Drucker 9 sowie eine Schnittstelle 8 angeschlossen.

Die Fig. 1 zeigt eine Frontansicht der in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen Vorrichtung, aus welcher insbesondere die Anzeigeeinrichtungen und die Eingabeeinheit ersichtlich sind.

Im folgenden wird die Funktion der in Fig. 3 gezeigten Schaltung kurz beschrieben. Der Pulsfrequenzaufnehmer 2 er faßt das Meßsignal, welches durch den Verstärker 10 in ge eigneter Weise verstärkt wird. Im nachfolgenden Filter 11 wird das Signal von Störanteilen, welche im Frequenzbereich über 20 Hz liegen, befreit. Nachfolgend wird das Signal über den aus dem Widerstand und dem Kondensator gebildeten Tiefpaß an den Eingang der Vergleicherstufe 12 geführt. Wie dargestellt, sind zwei Tiefpässe vorhanden, wobei die Zeit konstante des einen Tiefpasses um den Faktor 10 größer ist als die des anderen Tiefpasses. Somit liegt am Eingang der Vergleicherstufe 12 nur noch eine gefilterte Signalspannung an, welche im wesentlichen nur noch niederfrequente, durch Störungen und Bewegungen am Pulsaufnehmer hervorgerufene An teile enthält. Da die Vergleicherstufe 12 nur auf die Diffe renz der beiden Signale reagiert, werden diese Störungen weitgehend ausgefiltert. Das am Ausgang der Vergleicherstufe 12 vorliegende digitale Pulssignal wird nachfolgend an die Recheneinheit 1 geleitet. Diese mißt den zeitlichen Abstand zwischen den Impulsen und ermittelt somit in bekannter Weise die Pulsfrequenz. Weiterhin werden verschiedene Plausibili tätstests vorgenommen, um Meßfehler festzustellen.

Um eine störungsfreie Signalerfassung sicherzustellen, ist die Vorrichtung mit einem Pulsindikator 19 ausgestattet, welcher bespielsweise als Leuchtanzeige mit zwei Hellig keitsstufen ausgebildet ist. Es ist jedoch auch möglich, eine zweifarbige LED vorzusehen. Bei schwacher Pulsmodula tion erfolgt eine unterschiedliche Anzeige, als bei starker Pulsmodulation. Somit ist ein korrektes Anbringen des Puls frequenzaufnehmers 2 an der Vorrichtung nachprüfbar.

Mit der Recheneinheit 1 ist weiterhin ein akustischer Sig nalgeber 20 verbunden, mit Hilfe dessen Fehleingaben, Meß fehler oder sonstige Bedienungszustände, beispielsweise die Beendigung einer Testphase angezeigt werden können.

Im nachfolgenden wird die Bedienung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah rens anhand der Darstellung von Fig. 2 beschrieben.

Nach dem Einschalten des Gerätes und dem Anbringen des Puls frequenzaufnehmers werden die jeweiligen persönlichen Daten der Testperson eingegeben. Diese umfassen das Alter, das Ge schlecht und das Gewicht der Testperson. Weiterhin wird die jeweils gewählte Last eingegeben, wobei das Gerät die Belastungsstufen als Vorschlagswert selbsttätig nach Eingabe der Daten des Alters, Gewichts und Geschlechts ermittelt. Es ist möglich, diese Vorschlagswerte zu übernehmen, es können jedoch auch beliebige andere Werte eingegeben werden. Die vorgeschlagenen Belastungsstufen werden von dem Gerät ange zeigt. Der Start der Messung erfolgt durch Drücken der Starttaste der Eingabeeinheit 3. Nach Erreichen einer konstanten Pulsfrequenz erfolgt automatisch eine Messung und Zuordnung derselben zu der gewählten Last. Nachfolgend wird eine zweite Laststufe vorgewählt und eine erneute Messung vorgenommen.

Nach Beendigung der zweiten Messung ist der eigentliche Test abgeschlossen, die Testperson verbleibt jedoch in Verbindung mit der Testvorrichtung, damit der Rückgang des Pulses über prüft werden kann. Die angezeigte Zeitdauer bis zum Rückgang des Pulses kann als erster Hinweis auf den Konditionszustand betrachtet und von der Trainingsperson ausgewertet werden.

Nachfolgend wird nunmehr durch eine lineare Verbindung der beiden in Fig. 2 dargestellten Meßpunkte die maximal für die jeweilige Testperson erreichbare Pulsfrequenz mit der maxi mal erreichbaren Last ermittelt und in Relation zu einer für diesen Personentyp durchschnittlichen Maximalbelastung gesetzt. Es ist somit möglich, den Konditionszustand in %-Werten anzuzeigen.

Im nachfolgenden wird detailliert die Betriebsweise der er findungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Der Ablauf eines Konditionsüberwachungsvorganges kann in fünf Phasen unter teilt werden:

Phase 1: Eingabe der persönlichen Daten der Testperson und automatische Bestimmung von körpergerechten Be lastungsstufen.

Phase 2: Messung der Herzfrequenz bei Belastungsstufe 1

Phase 3: Messung der Herzfrequenz bei Belastungsstufe 2

Phase 4: Messung der Zeitdauer für das Abklingen der Herz frequenz auf den Wert bei Belastungsstufe 1

Phase 5: Auswertung und Anzeige der Meßergebnisse

Phase 1

Durch die Bedienungsperson erfolgt eine manuelle Eingabe der persönlichen Daten (Alter, Gewicht, Geschlecht). Nach dieser Eingabe führt die Vorrichtung eine Plausibilitätskontrolle der Eingabedaten durch und gibt einen Fehlerhinweis, wenn die Eingabe nicht plausibel erscheint. Weiterhin wird nun mehr aus der im Gerät abgespeicherten Tabelle mit Maximal belastungen, welche aus sportmedizinischen Reihenuntersu chungen gesunder erwachsener Personen ermittelt wurden, un ter Heranziehung der Variablen, Alter, Gewicht und Ge schlecht, die durchschnittlich erzielbare Maximaleistung (Pmaxt) ausgegeben. Weiterhin werden Vorschlagswerte für die Laststufen ermittelt:

P1 (Laststufe 1) = 1/4 P_maxt
P2 (Laststufe 2) = 1/2 P_maxt.

Diese Vorschlagswerte werden vom Gerät angezeigt. Die Bedie nungsperson kann nunmehr die Vorschlagswerte gegebenenfalls abändern und den Vorgang durch die Starttaste beginnen.

Phase 2

Das Gerät gibt nunmehr ein optisches und ein akustisches Signal als Aufforderung ab, den Test mit der Laststufe 1 zu beginnen. Diese Signalausgabe muß mit einer Taste bestätigt werden. Das Gerät startet nunmehr die Verzögerungszeit t1. Weiterhin wird die aktuelle Herzfrequenz gemessen und ange zeigt. Das Gerät wartet nunmehr bis t1 abgelaufen ist. Nachfolgend startet die Verzögerungszeit t2, wobei wiederum die aktuelle Herzfrequenz gemessen und angezeigt wird. Wäh rend der Zeit t2 wird der Mittelwert der Herzfrequenz gebil det (HF1). Das Gerät wartet weiterhin ab, bis die Verzöge rungszeit t2 abgelaufen ist.

Phase 3

Das Gerät gibt mittels eines optischen und akustischen Sig nals die Aufforderung, den Test mit der Laststufe 2 fortzu führen. Diese Signalausgabe muß über eine Taste bestätigt werden. Es wird nunmehr von dem Gerät die Verzögerungszeit t3 gestartet, wobei die aktuelle Herzfrequenz gemessen und angezeigt wird. Das Gerät wartet bis die Zeit t3 abgelaufen ist. Nunmehr wird die Verzögerungszeit t4 gestartet, wobei wiederum die aktuelle Herzfrequenz gemessen und angezeigt wird. Es wird nachfolgend der Mittelwert der Herzfrequenz während t4 gebildet (HF2). Weiterhin ist der Ablauf der Ver zögerungszeit t4 abzuwarten.

Phase 4

Das Gerät gibt ein optisches und akustisches Signal als Auf forderung an die Testperson, die Belastung einzustellen und eine Ruhestellung einzunehmen. Auch diese Signalausgabe muß quittiert werden. Es startet nunmehr der Timer 5. Nachfolgend muß abgewartet werden, bis die aktuelle Herzfrequenz auf den Wert HF1 abgeklungen ist. Daraufhin wird der Timer 5 gestoppt und es folgt eine Anzeige der im Timer 5 gespeicherten Zeit dauer.

Phase 5

Nachfolgend wird der Faktor f bestimmt:

Es erfolgt nunmehr eine Extrapolation auf eine Belastung, bei welcher sich der Maximalpuls einstellen wird:

P_max = P2 + f (220-Alter)

Aufgrund des nunmehr ermittelten P_max-Wertes erfolgt eine Be rechnung der relativen Kondition K:

Nachfolgend erfolgt die Ermittlung des maximalen Sauerstoff aufnahmevermögens O2 _max:

O2 _max = k × P_max + O2 _grund

dabei sind:
O2 _grund = Sauerstoffgrundumsatz
k = Konstante die den Zusammenhang zwischen Wirkungsgrad, Belastung und Sauerstoffverbrauch herstellt.

Das Gerät gibt ein optisches und ein akustisches Signal als Hinweis auf das Ende des Meßvorganges. Die Bedienungsperson kann nunmehr die auszugebende Variable anwählen, welche vom Gerät im Anzeigefeld ausgegeben wird. Auf Anforderung er folgt die Ausgabe zusätzlich auf einem Protokolldrucker. Weiterhin ist eine Übergabe der Werte an eine Datenschnitt stelle möglich.

Weitere Testergebnisse können wahlweise dargestellt werden. Die Angabe LAST_max zeigt die hochgerechnete Maximalbelastung an, welche bei äußerster Anstrengung erreichbar wäre. Die Anzeige O2 _max zeigt die voraussichtlich aufnehmbare Sauer stoffmenge in 100×l/min an. Dieser Wert ist sonst nur durch aufwendige sportmedizinische Untersuchungen exakt er mittelbar und dient einer Trainingsperson als Ausgangswert zur weiteren Ausgestaltung des Trainings.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmög lichkeiten.

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung des Konditionszustands einer Testperson, gekennzeichnet durch einen Pulsfrequenzauf nehmer (2), eine Recheneinheit (1) zum Vergleich der Pulsfrequenz mit einem Puls-Sollwert, eine Eingabeein heit (3) für den Sollwert und eine Anzeigeeinheit (4).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Speichereinheit Puls-Sollwerte in Abhängigkeit von Alter, Geschlecht und Gewicht einer Testperson ge speichert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsfrequenzaufnehmer (2) in Form einer am Ohr der Testperson befestigbaren Klemme ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsfrequenzaufnehmer (2) eine optische Einrichtung zur Durchstrahlung eines Ohrbereichs umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsfrequenzaufnehmer (2) in Form einer am Handge lenk der Testperson zu befestigenden Einrichtung ausge bildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (1) eine Extrapo lationseinheit und eine Vergleichseinheit zum Vergleich des Puls-Meßwerts mit dem Puls-Sollwert umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn zeichnet durch einen Arbeitsspeicher zur Speicherung und zum Vergleich mehrerer Puls-Meßwerte für einen Testvor gang.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn zeichnet durch eine Meßfehler-Anzeige (5).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn zeichnet durch eine Testzeit-Anzeige.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn zeichnet durch eine Konditionsanzeige-Einrichtung.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn zeichnet durch eine Maximal-Anzeige.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, kenn zeichnet durch eine O2 _max-Anzeige.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekenn zeichnet durch eine Pulskonstanz-Anzeige (6).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekenn zeichnet durch eine Geschlechtswahl-Anzeige (7).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekenn zeichnet durch eine Zeitmeßeinrichtung.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekenn zeichnet durch eine Recheneinheit zur Auswahl von Be lastungswerten in Abhängigkeit des für die Testperson spezifischen Pulsfrequenz-Sollwerts oder Pulsfrequenz- Maximalwerts.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekenn zeichnet durch eine Schnittstelle (8) zur Datenüber tragung.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekenn zeichnet durch einen Drucker (9) zur Meßwert-Aufzeich nung.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekenn zeichnet durch einen akustischen Signalgeber zur Anzeige der jeweiligen Betriebszustände.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekenn zeichnet durch eine Einrichtung zur Plausibilitätskon trolle während der Eingabe und/oder der Meßvorgänge.

21. Verfahren zur Ermittlung des Konditionszustands einer Testperson, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Belastungseinrichtung eine Testperson über eine vorgege bene Zeitdauer jeweils einer von zumindest zwei unter schiedlichen körperlichen Belastungen ausgesetzt wird, daß während der Belastung der Puls der Testperson gemes sen wird und daß die ermittelten Puls-Belastungsmeßwerte mit einem Sollwert verglichen werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung im Bereich von 1/4 bis 2/3 der möglichen Maximalbelastung der Testperson gewählt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeich net, daß die Meßwerte extrapoliert und mit der maximal für eine gleichartige Testperson erreichbaren Pulsfre quenz verglichen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert der Pulsfrequenz in Ab hängigkeit von Alter, Geschlecht und/oder Gewicht der Testperson festgelegt wird.