DE60128746T2

DE60128746T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung physiologischer Parameter

Info

Publication number: DE60128746T2
Application number: DE60128746T
Authority: DE
Inventors: Hannu Kinnunen; Seppo NISSILÄ
Original assignee: Polar Electro Oy
Current assignee: Polar Electro Oy
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: FI20000522A; DE1147790T1; EP1147790A2; US20010023320A1; EP1147790B1; EP1147790A3; HK1040065A1; ES2288491T3; DE60128746D1; US6537227B2; FI20000522A0; FI114202B; HK1040065B; ATE363932T1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf körperliche Betätigung und Sport, insbesondere auf Anwendungen, bei denen der Energieverbrauch eines Menschen in Verbindung mit einem Training gemessen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Bestimmung des Energieverbrauchs in Verbindung mit einem Training ist von Bedeutung, wenn eine genaue Beziehung zwischen der Ernährung eines Athleten und der Intensität des Trainings geplant wird. Ein Training von übermäßiger Dauer kann beispielsweise die Energiereserven der Person bis zu einem nachteiligen Niveau erschöpfen. Wenn das Ziel darin besteht, Gewicht zu verlieren, ist es wichtig, Informationen über die Menge der während des Trainings verbrauchten Energie zu erhalten.
Die Intensität einer körperlichen Betätigung oder eines Trainings kann mit Hilfe der Herzfrequenz der Person beschrieben werden. Die Herzfrequenz ist die Herzschlagfrequenz pro Zeiteinheit, wobei die Einheit beispielsweise Schläge pro Minute ist. Sport und Training vergrößern die Herzmuskelmasse und die Fähigkeit des Systems, dem Körper Sauerstoff zuzuführen. Die Fähigkeit des Herzens, mit Sauerstoff angereichertes Blut in den Körper zu pumpen, verbessert sich, und folglich ist das Herz durch eine Kontraktion, d.h. einen Schlag, in der Lage, eine größere Blutmenge im Körper zu pumpen, wodurch die Schlagfrequenz geringer als die einer nicht fitten Person sein kann. Die Herzfrequenz einer Person während eines Trainings wird beispielsweise mit einem Herzfrequenzmonitor gemessen. Der Herzfrequenzmonitor ist eine Vorrichtung, die die Herzfrequenz beispielsweise auf der Brust aus einem vom Herzen aus gesandten elektrischen Signal misst und die gemessene Herzfrequenz auf ihrer Anzeige anzeigt. Die Herzfrequenzmonitore haben neben der Herzfrequenzmessung häufig eine Vielzahl anderer Funktionen, wie die Bewertung des Energieverbrauchs während eines Trainings. Bei bekannten Herzmonitoren hat man den Energieverbrauch auf der Basis der Herzfrequenz und des Gewichts, des Geschlechts und des Alters der Person bewertet.
Die US-A-4566461 offenbart ein Verfahren zum Bewerten des Energieverbrauchs einer Person nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Herzfrequenzmessanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Die EP 0 845 241 offenbart eine Messvorrichtung für den Kalorienverbrauch, die eine Regressionsformel bestimmt, welche die Wechselbeziehung zwischen einer Pulsfrequenz und des Kalorienverbrauchs zur Ruhezeit und zur Aktivitätszeit darstellt. Während des Einsatzes wird beurteilt, ob sich das Subjekt in Ruhe befindet oder aktiv ist, und die anwendbare Regressionsformel wird nach dem Status des Subjekts gewählt.
Daraus wird ersichtlich, dass die Herzfrequenzmonitore zur Bewertung des Energieverbrauchs nach dem Stand der Technik beträchtliche Nachteile haben. Das Verfahren berücksichtigt nicht, dass eine in Form befindliche Person bei einem gegebenen Herzfrequenzniveau einen größeren Arbeitsbetrag leistet als eine nicht in Form befindliche Person, wodurch die von der in Form befindlichen Person verbrauchte Energiemenge größer ist als die von der nicht in Form befindlichen Person verbrauchten.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bewertung des Energieverbrauchs während eines Trainings bereitzustellen. Dies wird durch das nachstehend beschriebene Verfahren erreicht. Es handelt sich um ein Verfahren zum Bewerten des Energieverbrauchs einer Person während eines Trainings. Das Verfahren gibt eine Bewertung des Energieverbrauchs der Person mit Hilfe von wenigstens zwei Rechenparametern, von denen der eine ein Herzfrequenzparameter während der Übung ist, der aus den Herzfrequenzinformationen der Person herausgemessen wird. Ms einen Rechenparameter verwendet das Verfahren einen Energieverbrauchsreferenzwert, der der maximale Energieverbrauchswert ist, den man durch Verwendung von einem oder mehreren Leistungsparametern erhält, die das körperliche Leistungsvermögen der Person darstellen, wobei der Maximalwert des Leistungsparameters dem maximalen Energieverbrauchswert entspricht. Das Verfahren weist weiterhin die Schritte des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 auf.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Herzfrequenzmessanordnung mit Messeinrichtungen zum Messen der Herzfrequenz einer Person während eines Trainings und mit einer Recheneinheit zum Ausrechnen einer Bewertung des Energieverbrauchs der Person während eines Trainings, wobei wenigstens zwei Rechenparameter verwendet werden, von denen einer ein Herzfrequenzparameter ist, der in den von der Person gemessenen Herzfrequenzinformationen enthalten ist, wobei die Herzfrequenzmessanordnung weiterhin Präsentiereinrichtungen zum Präsentieren der gebildeten Bewertung des Energieverbrauchs der Person aufweist. Die Recheneinheit ist für die Verwendung eines Energieverbrauchsreferenzwerts als ein Rechenparameter aufgestellt, wobei der Referenzwert ein maximaler Energieverbrauchswert ist und dadurch erhalten wird, dass ein oder mehrere Leistungsparameter zum Einsatz kommen, die das körperliche Leistungsvermögen der Person darstellen, und der Maximalwert des Leistungsparameters dem maximalen Energieverbrauchswert entspricht. Die Herzfrequenzmessanordnung weist weiterhin die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 14 auf.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewerten des Energieverbrauchs einer Person während eines Trainings. In der Beschreibung der Erfindung bezieht sich das Training auf eine körperliche Tätigkeit, die bei einem Herzfrequenzniveau ausgeführt wird, das höher ist als die Ruheherzfrequenz. Breit gesehen, bezieht sich die Erfindung somit auf die Bewertung des menschlichen Energieverbrauchs, wenn das Herzfrequenzniveau 80 Schläge pro Minute überschreitet.
Nach dem Verfahren in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, beispielsweise ein Herzfrequenzmonitor, für jeden Leistungsträger des Trainings personenbezogen in einer Personalisierungsphase des Verfahrens eingestellt. Die Personalisierungsphase wird vorzugsweise vor dem Training ausgeführt, wobei bei diesem Schritt eine Bewertung der körperlichen Kondition der Person erfolgt und die Bewertung zum Bewerten des Energieverbrauchs auf der Basis der Herzfrequenzinformationen während des Trainings verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass dadurch die Tatsache berücksichtigt wird, dass bei einem gegebenen Herzfrequenzniveau eine in Form befindliche Person mehr Energie als eine nicht in Form befindliche Person verbraucht. Die körperliche Kondition wird durch den maximalen Leistungsparameterwert beschrieben, beispielsweise den maximalen Sauerstoffaufnahmewert, den maximalen Wert der Lauf- oder Schwimmgeschwindigkeit, die maximale Leistung beim Treten eines Trainingsfahrrads oder dergleichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Abhängigkeit zwischen der Herzfrequenz der Person und dem Energieverbrauch durch eine Personalisierungsphase mit Hilfe eines Leistungsparameters, beispielsweise der Sauerstoffaufnahme, bestimmt. Zunächst wird ein Maximalwert für die Sauerstoffaufnahme bei einem oberen Herzfrequenzniveau gebildet, das vorzugsweise das maximale Herzfrequenzniveau entsprechend der Maximalleistung der Person ist. Auf der Basis des gebildeten maximalen Wertes für die Sauerstoffaufnahme ist es möglich, entsprechend den bekannten Prinzipien der menschlichen Physiologie einen Maximalwert für den Energieverbrauch zu bilden, der den maximalen Energieverbrauch der Person darstellt. Das obere Herzfrequenzniveau ermöglicht die Bildung eines unteren Herzfrequenzniveaus, dessen niedrigerer Energieverbrauch entsprechend mit Hilfe des maximalen Energieverbrauchs gebildet wird. Zwischen dem gebildeten oberen Herzfrequenzniveau und dem unteren Herzfrequenzniveau besteht eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit zwischen Herzfrequenz und Energieverbrauch.
Zwischen dem unteren Herzfrequenzniveau und dem oberen Herzfrequenzniveau wird ein Zwischenherzfrequenzniveau bestimmt, wodurch die Abhängigkeit der Herzfrequenz und des Energieverbrauchs stückweise linear ist und lineare Abhängigkeiten zwischen dem unteren Herzfrequenzniveau und dem Zwischenherzfrequenzniveau bzw. zwischen dem Zwischenherzfrequenzniveau und dem oberen Herzfrequenzniveau aufweist. Die Verwendung des Zwischenherzfrequenzniveaus ermöglicht eine Präzisierung der tatsächlichen Energieverbrauchswerte. Natürlich kann das Verfahren nach der Erfindung eine Vielzahl von Zwischenherzfrequenzniveaus aufweisen. Es ist klar, dass die physiologische Abhängigkeit zwischen der Herzfrequenz und dem Energieverbrauch keine exakte lineare Abhängigkeit ist. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bezieht sich der Ausdruck im Wesentlichen linear auf Abhängigkeiten, die innerhalb eines Variationsbereichs von 10% in jeder Richtung bezogen auf die lineare Abhängigkeit liegen, beispielsweise stückweise lineare oder Kurvenformen höheren Grades haben.
Das obere Herzfrequenzniveau, das zur Bildung des Maximalwerts des Leistungsparameters verwendet wird, ist vorzugsweise das maximale Herzfrequenzniveau, das erzeugt werden kann, beispielsweise durch Bewerten, Berechnen nach einer Formel (220 minus Alter), durch Messen der Herzfrequenz, die der maximalen Arbeitsbelastung entspricht, oder durch Bilden einer Bewertung des maximalen Herzfrequenzniveaus mit Hilfe eines neuralen Netzwerkmodells, in das wenigstens ein physiologischer Parameter der Person, wie das Alter, das Gewicht, die Größe, das Geschlecht oder dergleichen als Eingabeparameter eingegeben wird.
Der Maximalwert des Leistungsparameters, der dem oberen Herzfrequenzniveau entspricht, wird beispielsweise durch Messen während des Trainingsstresses oder mit Hilfe eines neuralen Netzwerkmodells gebildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das neurale Netzwerkmodell so beschaffen, dass ein oder mehrere Herzfrequenzparameter, die aus den Herzfrequenzinformationen erhalten werden, ein oder mehrere physiologische Parameter und ein oder mehrere Trainingsstressparameter in es als Eingangsparameter eingegeben werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird in der Personalisierungsphase ein Referenztraining ausgeführt, so dass sich die vorstehend erwähnten Trainingsstressparameter dann auf Parameter beziehen, die die Arbeitsbelastung des Referenztrainings wiedergeben, beispielsweise als Widerstand eines Trainingsfahrrads, als Schwimmgeschwindigkeit, als Laufgeschwindigkeit oder dergleichen. Auf der Basis der bekannten physiologischen Formeln, die die Abhängigkeit von Atemgasen und Energieverbrauch bestimmen, ist es möglich, den Energieverbrauchswert entsprechend dem Maximalwert des Leistungsparameters zu berechnen, wodurch man die Abhängigkeit zwischen der Herzfrequenz und dem Energieverbrauch bei dem oberen Herzfrequenzniveau erhält. Wenn eine eine Variable darstellende Leistung oder eine Geschwindigkeit des Leistungsparameters verwendet wird, ergibt sich der Energieverbrauch durch eine Formel mit der Struktur Leistung/Geschwindigkeit·Gewicht·konstant, wobei die Konstante beispielsweise den Trainingswirkungsgrad der Person bestimmt.
Das untere Herzfrequenzniveau wird aus dem oberen Herzfrequenzniveau gebildet, beispielsweise durch Anrechnen von etwa 50 bis 60% des maximalen Herzfrequenzniveaus. Das untere Herzfrequenzniveau wird so ausgewählt, dass die Abhängigkeit zwischen der Herzfrequenz und dem Energieverbrauch bei Herzfrequenzniveaus bekannt ist, die das untere Niveau überschreiten, d.h. die Abhängigkeit ist linear oder wenigstens stückweise linear. Der dem unteren Herzfrequenzniveau entsprechende Energieverbrauch ergibt sich aus dem maximalen Energieverbrauch entsprechend der maximalen Herzfrequenz, beispielsweise durch Anrechnen von etwa 40% des maximalen Energieverbrauchs. Wenn ein Zwischenherzfrequenzniveau verwendet wird, beträgt das Zwischenherzfrequenzniveau etwa 80% der maximalen Herzfrequenz, während der Energieverbrauch etwa 75% des maximalen Energieverbrauchs ist.
In der Anwendungsphase des Verfahrens, d.h. während eines Trainings, wird eine Bewertung des Energieverbrauchs mit Hilfe von wenigstens zwei Rechenparametern gebildet. Einer der Rechenparameter ist die Herzfrequenz der Person während des Trainings. Anstelle der Herzfrequenz oder zusätzlich zu ihr ist es auch möglich, eine andere Herzfrequenzvariable zu verwenden, die die Arbeitsbelastung der Leistung beschreibt, beispielsweise die Standardabweichung der Herzfrequenz. Beim Bewerten des Energieverbrauchs besteht ein Rechenparameter aus einem oder mehreren Energieverbrauchsreferenzwerten, beispielsweise dem maximalen Energieverbrauch, dem unteren Energieverbrauch oder einem Zwischenenergieverbrauch, die in der Personalisierungsphase erstellt werden. Weiterhin verwendet eine Ausgestaltung eine oder mehrere der folgenden Variablen als Rechenparameter: oberes Herzfrequenzniveau, unteres Herzfrequenzniveau, Zwischenniveau.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ein Herzfrequenzmonitor. Der Herzfrequenzmonitor, der im Sport verwendet wird und Herzfrequenzinformationen entweder aus einem vom Herzen gesendeten elektrischen Impuls oder aus dem vom Herzschlag an einer Arterie erzeugten Druck oder optisch aus dem Blutstrom in einem Blutgefäß misst. Herzfrequenzmonitore haben eine Vielfalt von unterschiedlichen Aufbauten, die Erfindung ist jedoch nicht auf irgendeine spezielle Bauweise eines Herzfrequenzmonitors beschränkt. Beispielsweise kann der Herzfrequenzmonitor so beschaffen sein, dass er einen Elektrodengürtel hat, der um die Brust des Benutzers herum festgelegt wird und die Herzfrequenz mit Hilfe von zwei oder mehr Elektroden misst. Der Elektrodengürtel überträgt die gemessenen Herzfrequenzinformationen induktiv zu einer am Handgelenk getragenen Empfängereinheit. Auf der Basis der empfangenen magnetischen Impulse berechnet die Empfängereinheit die Herzfrequenz und erforderlichenfalls andere Herzfrequenzvariable, wie die sich bewegende Standardabweichung der Herzfrequenz. Die Empfängereinheit, d.h. der Handgelenksmonitor, hat häufig eine Anzeige zum Anzeigen der Herzfrequenzinformationen oder anderer Parameter, die in dem Herzfrequenzmonitor erzeugt werden. In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung werden Variable, wie die kumulativ verbrauchte Energie oder die verbrauchte Energie pro Zeiteinheit, die den Energieverbrauch während des Trainings darstellen, vorzugsweise auf der Anzeige wiedergegeben. Vorteilhafterweise hat der Herzfrequenzmonitor auch Einrichtungen zum Eingeben von nutzerspezifischen physiologischen Informationen sowie von Informationen bezüglich Arbeitslast und Training. Die Eingabeeinrichtung kann beispielsweise ein Tastenwahlblock des Herzfrequenzmonitors, eine Anzeigeausrüstung, die die Kontrolle unterstützt, eine Sprachsteuerung, ein Telekommunikationsport für externe Steuerung oder dergleichen sein. In der vorstehend beschriebenen Situation bezieht sich der Herzfrequenzmonitor auf die Gesamtheit, die von dem Elektrodengürtel und der Empfängereinheit gebildet wird.
Der Herzfrequenzmonitor kann auch eine einteilige Vorrichtung sein, so dass sich beispielsweise die Anzeigeeinrichtung auch auf der Brust befindet, so dass keine Notwendigkeit besteht, die Informationen einer gesonderten Empfängereinheit zuzusenden. Ferner kann der Aufbau des Herzfrequenzmonitors auch so sein, dass er nur einen am Handgelenk getragenen Monitor aufweist, der arbeitet, ohne dass der Elektrodengürtel um die Brust herum festgelegt werden muss, und der die Herzfrequenzinformationen aus dem Gefäßdruck oder optisch misst. In der Beschreibung der Erfindung bezieht sich die Herzfrequenzmessanordnung auf die vorstehend beschriebenen Herzfrequenzmonitorlösungen. Die Herzfrequenzmessanordnung umfasst auch Lösungen, bei denen die Herzfrequenzinformationen zu einem externen Rechner oder einem Datennetzwerk gesendet werden, das Anzeigeeinrichtungen, wie einen Computerbildschirm, aufweist, um die Informationen zu präsentieren, die von dem Herzfrequenzmonitor gemessen oder erzeugt werden. In einer Ausgestaltung werden die Herzfrequenz- und Energieverbrauchsinformationen während des Trainings in einem Speicher des Herzfrequenzmonitors gespeichert und später auf einen externen Rechner heruntergeladen.
Im Falle eines zweiteiligen Herzfrequenzmonitors werden die für das Verfahren der Erfindung erforderlichen Funktionen vorzugsweise in der Empfängereinheit ausgeführt. Vorzugsweise werden nach der Erfindung ein oder mehrere mathematische Modelle, wie ein neurales Netzwerk, und andere Funktionen, die für die Modelle erforderlich sind, mit Hilfe einer Software für einen Allzweckprozessor der Empfängereinheit ausgeführt. Die Modelle und die Funktionen können auch als ASIC, durch separate Logikbauelemente oder auf irgendeine andere entsprechende Weise ausgeführt werden.
Als Vorteil der Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Bewertung des Energieverbrauchs während eines Trainings erreicht. Das Verfahren hat den Vorteil, dass die Bewertung des Energieverbrauchs die körperliche Kondition der Person berücksichtigt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die maximale Herzfrequenz der Person und der entsprechende Energieverbrauchswert Berücksichtigung finden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, in denen
1 zeigt, wie ein Modell einer Ausführungsform ausgebildet ist,
2A ein Ablaufdiagramm einer Ausführung des Verfahrens der Erfindung ist,
2B ein Ablaufdiagramm einer Ausführung des Verfahrens der Erfindung ist,
3 ein Blockschema eines Modellaufbaus einer Ausführung der Erfindung ist,
4A und 4B eine Ausführungsform zur Ausführung eines neuralen Netzwerkmodells zeigen, und
5 eine Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die beiliegenden 1 bis 5 beschrieben. 1 zeigt die Erstellung wesentlicher Punkte 104A bis 104C, die in einer Personalisierungsphase der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ausgeführt wird. In 1 erscheint auf der horizontalen Achse 100 die Herz frequenz HR, als deren Funktion auf der vertikalen Achse 102 der Energieverbrauch EE einer Person aufgetragen ist. Die Punkte 104A bis 104C geben die körperliche Leistungsfähigkeit der Person als Funktion der Herzfrequenz wieder, wobei der Parameter für die körperliche Leistung einer oder mehrere der folgenden ist/sind: Sauerstoffaufnahme, Geschwindigkeit oder Leistung. Mit Hilfe der Parameterwerte 104A bis 104C für die körperliche Leistung ist es wiederum möglich, Bewertungen des Energieverbrauchs zu erstellen, wodurch die Abhängigkeit zwischen der Herzfrequenz und dem Energieverbrauch erhalten wird, die in 1 gezeigt ist.
Bei der in 1 gezeigten Lösung wird ein Maximalwert 104C einer Fitnessvariablen, beispielsweise der Sauerstoffaufnahme, bei der maximalen Herzfrequenz HR_max zunächst beispielsweise durch Rechnen mit einer Formel 220 minus Alter erstellt, wodurch die maximale Herzfrequenz eines 30-Jährigen 190 beträgt. Der Maximalwert 104C der Sauerstoffaufnahme wird während einer Maximalleistung auf Basis der Atemgase gemessen. Es ist auch möglich, den Maximalwert 104C durch Bewertung mit Hilfe eines neuralen Netzwerkmodells zu erstellen. Die Bewertung kann auf der Basis von lediglich physiologischen Parametern eines Nutzers oder durch ein Referenztraining ausgeführt werden, wobei in diesem Fall ein oder mehrere Trainingsstressparameter, die die Arbeitslast des Bezugstrainings darstellen, und/oder ein oder mehrere physiologische Parameter optional in das neurale Netzwerk zusätzlich zu dem einen oder mehreren Herzfrequenzparametem eingegeben werden. Die Sauerstoffaufnahme wird durch eine Menge in ml/kg/min angegeben, und die maximale Sauerstoffaufnahme VO_2max kann innerhalb des Bereichs von 20 bis 80 ml/kg/min variieren, was von der Fitness und den physiologischen Eigenschaften des Nutzers abhängt, so dass beispielsweise eine Person als fit gilt, wenn ihr VO_2max etwa 60 ml/kg/min beträgt, und als nicht fit angesehen werden kann, wenn ihr VO_2max etwa 30 ml/kg/min beträgt. EE_max kann seinerseits unter Verwendung des in der vorstehend beschriebenen Weise erstellten VO_2max-Wertes nach der Gleichung (1) erstellt werden: EEmax = [VO2max·Gewicht·(1,2·RER + 3,8)]/1000, (1)wobei RER den Anteil des ausgeatmeten Kohlendioxids zu eingeatmetem Sauerstoff angibt und bei der Maximalleistung der Anteil etwa 1:1 ist. Nach Gleichung (1) beträgt der maximale Energieverbrauch EE_max einer Person, deren Gewicht 80 kg und deren VO_2max 50 ml/kg/min beträgt, 20,7 kcal/min. Die Berechnungsgleichung (1) ist als Beispiel angegeben. Klar ist natürlich, dass, wenn der verwendete Leistungsparameter beispielsweise eine Lauf-, Schwimm- oder Fahrradfahrgeschwindigkeit oder der Widerstand eines Fahrrads oder eines Trainingsrads ist, die Sauerstoffaufnahme in der Gleichung (1) durch irgendeinen anderen Leistungsparameter auszutauschen ist. Es ist möglich, eine Vielzahl von Leistungsparametern für die Bewertung des Energieverbrauchs zu verwenden, beispielsweise können der Widerstand eines Trainingsfahrrads und die Sauerstoffaufnahme gleichzeitig benutzt werden.
Die obige Gleichung (1) basiert auf den Prinzipien der Energetik in der Humanphysiologie. Die Energiegeber sind hauptsächlich Kohlehydrate, Fette und Protein. Ihr Einsatz und ihre Anteile hängen von der Kondition des Körpers, der Menge der verfügbaren Nahrungsmittel und der Intensität des Trainings ab. Kohlehydrate aus Nahrungsmitteln bilden Glykose, die in Muskeln als Glykogen gespeichert wird. Bei der Glykolyse zersetzt sich das Glykogen und gibt Energie gemäß Gleichung (2) frei. Die Zersetzung von Fetten in Energie erfolgt entsprechend Gleichung (3), erfordert jedoch mehr Sauerstoff als die der Kohlehydrate. Aus Gleichung (2) und (3) scheint es, dass die Bewertung der verbrauchten Energiemenge auf der Basis der Atemgase O₂ und CO₂ durchgeführt werden kann. Glykose + 6O₂ → 6H₂O + 38ATP + Energie (2) Fett + 23O₂ → 16CO₂ + 16H₂O + 129ATP + Energie (3)
Wenn der Punkt 104C und der entsprechende EE_max wie vorstehend beschrieben berechnet worden sind, wird als Nächstes der Punkt 104A von 1 bestimmt. Gemäß einer Ausführung der Erfindung erhält man eine untere Herzfrequenz HR_low durch Ausrechnen von etwa 50 bis 60% von HR_max, d.h. in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich die untere Herzfrequenz nicht auf die Ruheherzfrequenz der Person, sondern auf eine Frequenz, durch die ein niedrigerer Energieverbrauch EE_low berechnet werden kann. Der EE_low bezieht sich seinerseits nicht auf den absoluten Minimalwert des Energieverbrauchs, sondern auf einen Wert, zwischen dem und dem Maximalwert die Abhängigkeit des Energieverbrauchs und der Herzfrequenz bekannt ist. Als der HR_low-Wert für alle Nutzer kann ein konstanter Wert, beispielsweise 100 Schläge pro Minute, verwendet werden. Der HR_low kann auch nach der Gleichung [(HRmax – HRrest)·x %] + HRrest berechnet werden, wobei HR_rest eine Ruheherzfrequenz angibt und x ein vorgegebener Prozentsatz ist. Den der HR_low entsprechenden EE_low erhält man wiederum durch Berechnen von 40% EE_max. Der EE_low kann auch durch Messen des Sauerstoffverbrauchs entsprechend dem HR_low bestimmt werden. Die Abhängigkeit der Herzfrequenz und des Energieverbrauchs zwischen den Punkten 104A und 104C, die so bestimmt wird, ist bekannt, d.h. ist im Wesentlichen linear.
Die Verwendung eines dritten Punktes, beispielsweise des Punktes 104B, der einem Zwischenherzfrequenzniveau HR_mid entspricht, verbessert jedoch weiterhin das Rechenergebnis. HR_mid wird dadurch bestimmt, dass etwa 85% von HR_max berechnet werden, was den Punkt ergibt, dessen Gegenpunkt auf der y-Achse 102 EE_mid und der etwa 75% von EE_max ist. Der Punkt 104B bewegt sich abhängig von dem Fitnessniveau der Person horizontal so, dass für eine nicht fitte Person dieser Punkt ziemlich genau zwischen den Punkten 104A und 104C liegt, während sich der Punkt 104B für eine fitte Person mehr nach rechts bewegt hat. Wenn der Zwischenherzfrequenzpegel HR_mid verwendet wird, ist die gerade Linie zwischen den Punkten 104A und 104C stückweise linear, so dass der Raum zwischen den Punkten 104A und 104B im Wesentlichen linear und der Raum zwischen den Punkten 104B und 104C im Wesentlichen linear ist. Eine korrekte Positionierung des Punkts 104B kann beispielsweise so berücksichtigt werden, dass das Fitnessniveau der Person aus VI_2max gefolgert wird und demzufolge ein höherer Prozentsatz von HR_max für eine fitte Person als für eine nicht fitte Person verwendet wird, wenn HR_mid berechnet wird. Eine weitere Alternative, das Fitnessniveau hinsichtlich des Zwischenpunkts zu berücksichtigen, besteht darin, HR_mid an Ort und Stelle zu halten und den EE_mid-Punkt nach oben oder nach unten abhängig von der Fitness zu verschieben. Der EE_mid der fitten Person ist niedriger als der einer nicht fitten Person.
Die vorstehend beschriebenen Schritte werden in der Personalisierungsphase des Verfahrens ausgeführt, bei der ein oder mehrere Rechenparameter erstellt werden, auf deren Basis eine Bewertung des Energieverbrauchs in der Einsatzphase, d.h. während des Trainings, gebildet wird. Der Energieverbrauch in der Nutzungsphase, in der die Abhängigkeit zwischen der Herzfrequenz und dem Energieverbrauch mit Hilfe von drei Punkten gebildet wird, wird beispielsweise mit Hilfe der folgenden Gleichungen (4) und (5) berechnet, von denen Gleichung (4) den Energieverbrauch zwischen dem unteren Herzfrequenzniveau und dem Zwi schenherzfrequenzniveau beschreibt, während Gleichung (5) den Energieverbrauch zwischen dem Zwischenherzfrequenzniveau und dem oberen Herzfrequenzniveau angibt. Für Herzfrequenzen unter dem unteren Herzfrequenzniveau kann erforderlichenfalls die Gleichung (4) extrapoliert werden.
In der Benutzungsphase wird somit die Bewertung des Energieverbrauchs EE mit Hilfe der Herzfrequenz (HR) und anderer Rechenparameter erstellt. Die Referenzwerte des Energieverbrauchs EE_low, EE_mid und EE_max sowie die anderen aus der Herzfrequenz erhaltenen Rechenparameter werden in der Personalisierungsphase erstellt.
Im Folgenden wird das Verfahren der Erfindung mit Hilfe einer Ausführung gemäß 2A und 2B beschrieben, wobei 2A eine Personalisierungsphase vor dem Training und 2B eine Anwendungsphase während des Trainings beschreibt. Der Zweck der Personalisierungsphase besteht darin, das Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so einzustellen, dass sie die bestmöglichen Ergebnisse für die Bewertung des Energieverbrauchs in der Benutzungsphase geben. Die Schritte 202 bis 208 der Personalisierungsphase werden in Verbindung mit 1 beschrieben. Bei einer bevorzugten Ausführung wird eine Messung, d.h. die Messung des Maximalwerts eines Leistungsparameters, in der Personalisierungsphase bei dem maximalen Herzfrequenzniveau des Benutzers ausgeführt. Auf der Basis des Maximalwerts des Leistungsparameters und der maximalen Herzfrequenz erhält man den maximalen Energieverbrauch, die untere Herzfrequenz und den entsprechenden unteren Energieverbrauch sowie optional ein oder mehrere Zwischenherzfrequenzniveaus und den entsprechenden Zwischenenergieverbrauch.
2B beschreibt die Anwendungsphase des Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, beispielsweise des Herzfrequenzmonitors. Die Anwendungsphase ist ein Training, eine athletische Leistung, ein athletischer Wettkampf oder dergleichen, wo das Herzfrequenzniveau auf einen Wert ansteigt, der höher ist als das Ruheniveau. Die Herzfrequenzzone, in der die Abhängigkeit der Herzfrequenz und des in der Personalisierungsphase gebildeten Energieverbrauchs bekannt ist, ist gewöhnlich die Herzfrequenzzone, die das Herzfrequenzniveau von etwa 80 Schlägen pro Minute bis zur maximalen Herzfrequenz überschreitet. Die Herzfrequenzinformationen während des Trainings, beispielsweise die Herzfrequenz, und möglicherweise andere aus der Herzfrequenz errechenbare Parameter, wie die Standardabweichung der Herzfrequenz und die Änderungsrate der Herzfrequenz, werden im Verfahrensschritt 222 gemessen. Im Verfahrensschritt 224 erhält man einen Energieverbrauchswert durch Berechnung, beispielsweise nach der Gleichung (4), wobei der Wert dem Benutzer, dem Übungsinstrukteur, dem Trainer oder dergleichen angezeigt wird. Die anzuzeigenden Energieverbrauchsinformationen sind beispielsweise eine kumulative Energiemenge, die vom Anfang des Trainings an verbraucht wurde, oder eine momentane Energieverbrauchsintensität in einer Zeiteinheit, beispielsweise pro Minute. Die Präsentation bezieht sich hier auf eine Zwischenpräsentation, beispielsweise auf der Anzeige eines Herzfrequenzmonitors. Die Präsentation kann auch so ausgeführt werden, dass die Energieverbrauchsinformationen in dem Speicher des Herzfrequenzmonitors gespeichert und zu einem externen Rechner überführt werden, wo sie beispielsweise nach dem Training heruntergeladen werden. Bei einer Ausführung wird die Präsentation so ausgeführt, dass nur die Herzfrequenzinformationen in dem Speicher während des Trainings gespeichert werden und dass die Energieverbrauchsinformationen danach aus den Herzfrequenzinformationen mit einem externen Rechner auf der Basis der in der Personalisierungsphase erstellten Informationen verarbeitet werden.
Die Rechengleichungen nach einer Ausführungsform der Erfindung sind in 3 veranschaulicht. MM-I 300 stellt die in der Personalisierungsphase zu verwendende Rechengleichung zur Bildung eines Leistungsparameterwerts dar. Eine Ausführung von MM-I ist ein mathematisches Modell, beispielsweise ein neurales Netzwerk. Ein oder mehrere Herzfrequenzparameter 304, die aus den Herzfrequenzinformationen erhalten werden, werden vorzugsweise in das Modell als Eingabeparameter eingegeben. Zusätzlich werden ein oder mehrere physiologische Parameter und ein oder mehrere Trainingsstressparameter in das Modell 300 als Eingabeparameter eingegeben. Das Modell 300 sieht ein oder mehrere Leistungsparameter 310 als Ausgabeparameter vor. MM-2 302, von der eine Ausführung in den Gleichungen (4) und (5) präsentiert wird, bietet das in der Anwendungsphase während des Trainings zu verwendende Modell. Herzfrequenzinformationen 304 und ein oder mehrere Leistungsparameter 310, die in der Personalisierungsphase erstellt wurden, werden bei der Rechengleichung 302 als Eingabeparameter verwendet. Die Gleichung gibt Energieverbrauchsinformationen 312 ab, die einen kumulativen und/oder momentanen Energieverbrauch wiedergeben.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das mathematische Modell zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung als neurales Netzwerk ausgeführt, dessen Funktionsprinzip mit Hilfe von 4A und 4B beschrieben wird. Das neurale Netzwerk ist ein Weg zur Modellierung komplexer Anwendungen, beispielsweise Bild- und Sprachidentifizierung, Anwendungen in der Robotik und Anwendungen in der physiologischen Analyse, deren Präsentation als mathematisches Modell sehr schwierig ist. Gemäß 4A hat das neurale Netzwerk Neuronen, beispielsweise 400A bis 400C, wobei 404A bis 404B eine große Anzahl von Abhängigkeiten, beispielsweise 302A bis 402B haben. Auf die Abhängigkeiten 402A bis 402B der Neuronen wird als Synapsen Bezug genommen, und es wird ein Bewertungskoeffizient, beispielsweise W11, W12, für jede Synapse bestimmt. Die Neuronen, d.h. Knoten, können einfache Rechnungen ausführen, beispielsweise berechnet das Neuron 404A die Summe der Synapsen einer vorhergehenden Schicht gewichtet durch die Gewichtungskoeffizienten. Das neurale Netzwerk hat wenigstens eine Eingabeschicht mit den Neuronen 400A bis 400C und eine Ausgabeschicht mit den Neuronen 406A bis 406C. Da die Leistung des zweischichtigen neuralen Netzwerks ziemlich begrenzt ist, hat das neurale Netzwerk vorteilhafterweise wenigstens eine versteckte Schicht HL mit Neuronen 404A bis 404B. Zwischen den Neuronen der gleichen Schicht gibt es keine Synapse, während der Knoten eine Synapse mit allen Neuronen der benachbarten Schichten hat. 4B zeigt den Aufbau eines Neurons 404A im Einzelnen. Das Neuron 404a wird entsprechenden Eingabeparametern 400A bis 400C gewichtet durch Gewichtungskoeffizienten P1 bis P3 eingegeben, wobei für die Eingabeparameter das Neuron eine gewichtete Summe S bildet. Das Neuron legt die Summe S an eine Aktivierungsfunktion an, die gewöhnlich eine nichtlineare Funktion vom Sigmoidtyp ist. Das Neuron 404A gibt den Endwert T aus, und wenn dieser Endwert zu der Synapse 402B von 4A befördert wird, wird er mit dem Gewichtungskoeffizienten T11 vervielfacht, während er, wenn der Endwert zum Knoten 406B befördert wird, mit dem Gewichtungskoeffizienten T12 multipliziert wird.
Ein wesentliches Merkmal des neuralen Netzwerks ist die Schulung. Während einer speziellen Schulungsphase werden dem Modell Ist-Eingabe- und -Ausgabewerte präsentiert, die das Modell mit den berechneten Ausgabewerten vergleicht. Eine Differenz zwischen den Ist-Werten und den berechneten Werten, d.h. ein Fehler, wird in dem Modell verarbeitet, wobei die Verarbeitung eine Feinabstimmung der Koeffizienten der Synapsen ergibt, so dass der Fehler minimiert wird. Als Folge der Schulungsphase nimmt die Gewichtung der signifikanten Synapsen zu, und die Gewichtung von weniger signifikanten Synapsen wird gering.
Im Folgenden wird die Vorrichtung zur Durchführung der Verfahrensschritte der Erfindung mit Hilfe einer beispielsweisen Ausführungsform unter Bezug auf 5 beschrieben. Die Herzfrequenz einer ein Training ausführenden Person wird mit Hilfe eines Senderelektrodengürtels gemessen, der um die Brust herumgelegt ist, wobei die ganze Anordnung aus Vorrichtungsteilen 500A bis 508 besteht und den Senderelektrodengürtel darstellt. Vorteilhafterweise wird die gemessene Herzfrequenz induktiv zu einem am Handgelenk getragenen Empfänger gesendet, der insgesamt aus Vorrichtungsteilen 520 bis 532 besteht. Die von dem Senderelektrodengürtel und dem Empfänger gebildete Gesamtanordnung wird Herzfrequenzmonitor genannt. Die sowohl zur Personalisierungsphase als auch zur Anwendungsphase des Verfahrens der Erfindung gehörenden Funktionen werden ebenfalls von dem Herzfrequenzmonitor ausgeführt.
Der Senderelektrodengürtel misst die Herzfrequenzinformationen durch Einrichtungen 500A bis 500B zum Messen der Herzfrequenzinformationen. Die Messeinrichtungen sind beispielsweise Elektroden, von denen der Herzfrequenzmonitor wenigstens zwei aufweist, jedoch auch mehr vorhanden sein können. Ausgehend von den Elektroden 500A bis 500B wird das Herzfrequenzsignal einem EKG-Verstärker 502 aufgegeben, von dem das Signal über einen AGC-Verstärker 504 und einen Leistungsverstärker 506 zu einem Sender 508 überführt wird. Der Sender 508 ist vorteilhafterweise als Spule ausgeführt, die die Herzfrequenzinformationen 510 induktiv zu einem Empfänger sendet, beispielsweise einer am Handgelenk getragenen Empfängereinheit oder beispielsweise zu einem externen Rechner. Ein Signalpaket 510A von 5 kHz entspricht beispielsweise einem Herzschlag, oder eine Gruppe einer Vielzahl von Signalpaketen 510A bis 510C kann einem Herzschlag entsprechen. Die Intervalle 512A bis 512B der Signalpakete 510A bis 510C können gleiche Länge oder zueinander unterschiedliche Längen aufweisen. Die Informationen zwischen dem Elektrodengürtel und der Empfän gereinheit können induktiv oder alternativ beispielsweise optisch oder über einen Leiter übertragen werden. Die Empfängereinheit 520 bis 532, beispielsweise der am Handgelenk getragene Empfänger, hat in einer Ausgestaltung eine Empfängerspule 520, von der aus das empfangene Signal durch einen Signalempfänger 522 einem zentralen Prozessor 524 aufgegeben wird, der die Funktion der verschiedenen Teile der Empfängereinheit koordiniert. Die Empfängereinheit hat vorteilhafterweise auch einen Speicher 528 zum Speichern der Herzfrequenzinformationen und/oder der Energieverbrauchsinformationen sowie Anzeigeeinrichtungen 530 zum Anzeigen der Herzfrequenz oder der daraus abgeleiteten Herzfrequenzvariablen, wie der Standardabweichung. Durch die Anzeigeeinrichtungen 530 ist es auch möglich, die Nutzerinformationen anzuzeigen, die hinsichtlich des Verfahrens der Erfindung relevant sind, beispielsweise den kumulativen Energieverbrauch vom Anfang des Trainings an und/oder den momentanen Energieverbrauch pro Zeiteinheit. Die Anzeigeeinrichtungen 530 haben beispielsweise einen Bildschirm, eine Sprachsteuerung oder Einrichtungen zum Übertragen der Herzfrequenz- und/oder von Rückkoppelungsinformation zu einem äußeren Rechner oder einem Datennetzwerk für ihre Präsentierung getrennt von dem Herzfrequenzmonitor. Die Übertragungseinrichtungen können beispielsweise als Induktionsspule, als optischer Sender oder als Leiter zum Übertragen über eine Verbindungsleitung ausgeführt sein. Wenn die von dem Herzfrequenzmonitor gemessenen und erzeugten Informationen zu einer Vorrichtung außerhalb des Herzfrequenzmonitors, beispielsweise einem Rechner, gesendet werden, handelt es sich um eine Herzfrequenzmessanordnung. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung befinden sich die Präsentiereinrichtungen dann in dem Rechner, durch den die Informationen angezeigt werden können, die in Realzeit gemessen oder in dem Speicher 528 des Herzfrequenzmonitors gespeichert wurden.
Der Herzfrequenzmonitor und der Empfänger gemäß einer Ausgestaltung, die in 5 gezeigt ist, hat weiterhin eine Recheneinheit 532 zur Ausführung einer Bewertung des Energieverbrauchs des Körpers auf der Basis der gemessenen Herzfrequenzinformationen. Die Recheneinheit 532 führt vorteilhafterweise die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl in der Personalisierungsphase als auch in der Anwendungsphase während des Trainings aus. Die Recheneinheit 532 bildet so eine oder mehrere mathematische Modelle 300 bis 302, die zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung erforderlich sind. Die Recheneinheit 532 steht mit der zentralen Einheit 524 in Verbindung, über die die Recheneinheit die Eingabeparameterwerte erhält, die für die Rechenvorgänge erforderlich sind. Die Ein gabeparameter werden mit Eingabeeinrichtungen 526 des Herzfrequenzmonitors eingegeben, bei dem es sich beispielsweise um einen Tastenwahlblock, eine Sprachsteuerung oder einen Telekommunikationsport für die Dateneingabe von einer externen Vorrichtung handelt. Natürlich braucht die Recheneinheit 532 nicht als ein separates Vorrichtungsteil ausgeführt zu werden, vielmehr können die dazugehörigen Funktionen beispielsweise auch in dem zentralen Prozessor 524 ausgeführt werden.
Die Funktionen, Einrichtungen und Modelle zur Ausführung der Verfahrensschritte der Erfindung sind beispielsweise mit Hilfe einer Software für einen Allzweckprozessor, wie ASIC, durch gesonderte Logikbauteile auf irgendeine entsprechende bekannte Weise ausgeführt. Natürlich kann der Herzfrequenzmonitor auch andere Teile als die in 5 gezeigten aufweisen, wobei es jedoch hier nicht relevant ist, diese zu beschreiben.
Auch wenn die Erfindung vorstehend unter Bezug auf die Beispiele und beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurde, ist es erforderlich, dass sie nicht darauf beschränkt ist, sondern auf vielfältige Weisen innerhalb des Rahmens der Erfindungsidee der beiliegenden Ansprüche modifiziert werden kann.

Claims

Verfahren zum Bewerten des Energieverbrauchs einer Person während einer körperlichen Betätigung, wobei das Verfahren während der körperlichen Betätigung Herzfrequenzdaten der Person misst (222), eine Bewertung des Energieverbrauchs der Person durch wenigstens zwei Rechenparameter vorsieht (224), von denen einer ein Herzfrequenzparameter ist, der während der körperlichen Betätigung aus den Herzfrequenzdaten der Person gemessen wird, und von denen einer der maximale Energieverbrauchswert ist, der durch Verwendung eines oder mehrerer Leistungsparameter erhalten wurde, die die physische Leistungsfähigkeit der Person beschreiben, wobei der maximale Wert des Leistungsparameters dem maximalen Energieverbrauchswert entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein unterer Wert des Energieverbrauchs und ein Zwischenwert des Energieverbrauchs zwischen dem maximalen Wert und dem unteren Wert als Rechenparameter verwendet werden, wobei die Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der Herzfrequenz zwischen dem maximalen Wert und dem Zwischenwert eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit ist, und die Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der Herzfrequenz zwischen dem Zwischenwert und dem unteren Wert eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit ist, und wobei die Position des Zwischenpunktes auf der Basis des Fitnessniveaus der Person bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die physische Leistungsfähigkeit repräsentierende Leistungsparameter die Sauerstoffaufnahme ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert der Sauerstoffaufnahme durch Messen der Sauerstoffaufnahme bei einer der maximalen Herzfrequenz entsprechenden körperlichen Betätigung mittels eines neuronalen Netzes oder auf eine beliebige entsprechende Weise erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung des Referenzwerts für den Energieverbrauch einer oder mehrere die Physiologie der Person beschreibende physiologische Parameter genutzt worden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Physiologie der Person beschreibende Leistungsparameter einer oder mehrere von den Folgenden ist: Sauerstoffaufnahme, Geschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Referenzwerte für den Energieverbrauch als Rechenparameter genutzt werden: der Maximalwert des Energieverbrauchs und der untere Wert des Energieverbrauchs, zwischen denen die Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der Herzfrequenz eine im wesentlichen lineare Abhängigkeit ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Wert des Energieverbrauchs durch Berechnen von ca. 40% des maximalen Energieverbrauchs erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenwert des Energieverbrauchs durch Berechnen von ca. 75% des maximalen Energieverbrauchs erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Rechenparameter einer oder mehrere der folgenden Parameter verwendet wird bzw. werden: die der maximalen Leistung der Person entsprechende maximale Herzfrequenz, die unter der maximalen Herzfrequenz liegende untere Herzfrequenz, der zwischen der maximalen und der unteren Herzfrequenz liegende Zwischenwert der Herzfrequenz.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Herzfrequenz durch eine oder mehrere der folgenden Weisen erhalten wird: Bewertung, Messen der Herzfrequenz bei maximaler körperlicher Belastung, Bewertung auf Grundlage des Alters der Person, oder Bildung einer Bewertung durch ein Modell eines neuronalen Netzes, in das mindestens ein die Physiologie der Person repräsentierender physiologischer Parameter als Eingangsparameter eingegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Herzfrequenz auf eine oder mehrere der folgenden Weisen ermittelt wird: Bewertung, Berechnen von 50 bis 60 % der maximalen Herzfrequenz, oder Bewertung auf Grundlage der Herzfrequenz der Person im Ruhezustand.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenwert der Herzfrequenz durch eine oder mehrere der folgenden Weisen ermittelt wird: Bewertung, Berechnen von ca. 85 % der maximalen Herzfrequenz oder Berechnung von ca. 85 % der oberen Herzfrequenz und Präzisieren der Bewertung auf Grundlage der körperlichen Verfassung der Person.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herzfrequenzdaten während der körperlichen Betätigung durch einen Herzfrequenzmonitor gemessen werden und auf Grundlage der Herzfrequenzdaten eine Bewertung des Energieverbrauchs der Person im Herzfrequenzmonitor vorgenommen wird, wobei die Bewertung des Energieverbrauchs auf dem Display des Herzfrequenzmonitors angezeigt wird.
Anordnung zur Messung einer Herzfrequenz mit einer Messvorrichtung (500A bis 500B) zur Messung der Herzfrequenz einer Person während einer körperlichen Betätigung und mit einer Recheneinheit (532) zur Berechnung einer Bewertung des Energieverbrauchs der Person während der körperlichen Betätigung unter Verwendung wenigstens zweier Rechenparameter, von denen einer ein Herzfrequenzparameter ist, der in den gemessenen Herzfrequenzdaten der Person enthalten ist, und von denen einer der maximale Wert des Energieverbrauchs ist, der durch Verwendung eines oder mehrerer Leistungsparameter erhalten wird, die die physische Leistungsfähigkeit der Person darstellen, wobei der maximale Wert des Leistungsparameters dem maximalen Energieverbrauchswert entspricht, wobei die Anordnung zur Messung einer Herzfrequenz außerdem eine Anzeigeeinrichtung (530) zur Anzeige der gebildeten Bewertung des Energieverbrauchs der Person ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit zusätzlich so angeordnet ist, dass als Rechenparameter ein unterer Wert des Energieverbrauchs und ein Zwischenwert des Energieverbrauchs zwischen dem maximalen Wert und dem unteren Wert verwendet werden, wobei die Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der Herzfrequenz zwischen dem maximalen Wert und dem Zwischenwert eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit ist, und die Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der Herzfrequenz zwischen dem Zwischenwert und dem unteren Wert eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit ist, und wobei die Position des Zwischenpunktes zwischen dem maxi malen Wert und dem unteren Wert auf der Basis des Fitnessniveaus der Person bestimmt wird.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass die Sauerstoffaufnahme als die physische Leistungsfähigkeit repräsentierender Leistungsparameter verwendet.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass als maximaler Wert der Sauerstoffaufnahme die bei einer der maximalen Herzfrequenz entsprechenden körperlichen Betätigung gemessene Sauerstoffaufnahme oder der maximale Sauerstoffabnahmewert verwendet wird, der durch ein neurales Netzwerk oder auf irgendeine entsprechende Weise erhalten wurde.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass ein oder mehrere physiologische Parameter, die die Physiologie der Person repräsentieren, zur Bildung des Referenzwertes für den Energieverbrauch verwendet werden
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass als die physische Leistungsfähigkeit der Person repräsentierender Leistungsparameter einer oder mehrere der folgenden Parameter verwendet wird bzw. werden: Sauerstoffaufnahme, Geschwindigkeit.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass als Rechenparameter zwei Referenzwerte für den Energieverbrauch verwendet werden: der Maximalwert des Energieverbrauchs und der untere Wert des Energieverbrauchs, zwischen denen die Abhängigkeit des Energieverbrauchs von der Herzfrequenz eine im wesentlichen lineare Abhängigkeit ist.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass der untere Energieverbrauch durch Berechnen von ca. 40 % des maximalen Energieverbrauchs generiert wird.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass der Zwischenwert des Energieverbrauchs durch Berechnen von 75 % des maximalen Energieverbrauchs generiert wird.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass sie als Rechenparameter einen oder mehrere der folgenden Parameter verwendet: die der Maximalleistung der Person entsprechende maximale Herzfrequenz, die unter der maximalen Herzfrequenz liegende untere Herzfrequenz, die zwischen der maximalen Herzfrequenz und der unteren Herzfrequenz liegende Zwischenherzfrequenz.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass sie die auf eine oder mehrere der folgenden Weisen gebildete maximale Herzfrequenz verwendet: die bewertete Herzfrequenz, die während einer der Maximalbelastung entsprechenden körperlichen Betätigung gemessene Herzfrequenz, die auf dem Alter der Person basierende Bewertung, oder die Bewertung, die mittels des Modells eines neuronalen Netzes erhalten wird, in das mindestens ein die Physiologie der Person repräsentierender physiologischer Parameter als Eingangsparameter eingegeben wird.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass sie die untere Herzfrequenz verwendet, die auf eine der folgenden Weisen gebildet wird: die bewertete Herzfrequenz, die durch Berechnen von ca. 50 bis 60 % der maximalen Herzfrequenz erhaltene Herzfrequenz, oder die auf der Herzfrequenz der Person im Ruhezustand basierende bewertete Herzfrequenz.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit so angeordnet ist, dass sie den Zwischenwert der Herzfrequenz verwendet, der auf eine oder mehrere der folgenden Weisen gebildet wurde: die bewertete Herzfrequenz, die durch Berechnen von ca. 85 % der maximalen Herzfrequenz erhaltene Zwischenherzfrequenz, oder die durch Berechnen von ca. 85 % des oberen Herzfrequenzniveaus erhaltene und durch Berücksichtigung der physischen Kondition der Person präzisierte Bewertung.
Anordnung zum Messen der Herzfrequenz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung das Display der Anordnung zum Messen der Herzfrequenz ist.