FI115288B

FI115288B - Palautumisen ohjaus kuntosuorituksen yhteydessä

Info

Publication number: FI115288B
Application number: FI20000418A
Authority: FI
Inventors: Ilkka Heikkilae; Seppo Nissilae; Arto Hautala; Mikko Tulppo; Timo Maekikallio
Original assignee: Polar Electro Oy
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2005-04-15
Also published as: FI20000418A0; EP1127542A3; EP1127542A2; DE60137555D1; ATE421864T1; EP1127542B1; US6687535B2; US20010027266A1; HK1038170A1; FI20000418A

Description

115288

Palautumisen ohjaus kuntosuorituksen yhteydessä

Keksinnön ala

Keksinnön soveltamisalana ovat liikunta ja urheilu, erityisesti sovellukset, joissa ohjataan kuntosuorituksen suorittaneen henkilön palautumista kun-5 tosuorituksesta.

Keksinnön tausta

Urheilusuorituksen jälkeen palautuminen on tärkeää sekä aineenvaihdunnan, että lihashuollon kannalta. Suorituksen aiheuttamaa rasituskipua voidaan vähentää merkittävästi hyvin suoritetulla palautusharjoituksella. Tällöin 10 palautumiseen kuluva aika lyhenee ja lihasten ja elimistön kyky suorittaa seu-raava harjoitus paranevat olennaisesti. Palautusharjoituksen tärkein funktio on saada elimistöön kertynyt mahdollinen maitohappo eli laktaatti poistettua nopeasti ja tehokkaasti, jotta laktaatti ei aiheuta kipu- ja jälkirasitustiloja lihaksiin. Tämän vuoksi palautusharjoitus on suoritettava sellaisella rasitustasolla, että 15 lisälaktaattia ei synny mutta laktaatin poistuminen elimistöstä on kuitenkin tehokasta. Tällöin kyseessä on anaerobisen kynnyksen alapuolella suoritettava palautusharjoitus.

Nykyään urheiluvalmennuksessa sekä harjoitusten ohjauksessa käytetään erilaisia valmennusoppeja ja ohjeita, joilla palautusharjoitus ohjataan 20 olemaan jollakin tunnetulla riittävällä tasolla ennalta määrätyn ajan. Esimerkik-si palautusohje voi olla sellainen, että urheilusuorituksen tekijää kehotetaan • · palautumaan harjoituksesta esimerkiksi 10 minuuttia kävellen tai esimerkiksi *;;: 10 minuuttia sykkeellä 120 lyöntiä/minuutti.

• «

Tunnetun tekniikan mukaiseen menettelyyn kuntosuorituksesta palau- • · '··* 25 tumiseen sisältyy merkittäviä haittoja. On selvää, että edellä mainitun kaltai- •» * nen ohjeistus on karkea eikä ole optimaalinen mahdollisimman tehokkaan palautuksen aikaansaamiseksi. Ohjeistus ei edellä esitetyssä muodossaan huo-;!· mioi kuntosuorituksen tekijän ominaisuuksia muuten kuin välillisesti, esimer- kiksi valmentaja saattaa antaa eri tasoisille urheilijoille eri tasoisen ohjeistuk-30 sen palautusharjoituksen suorittamista varten.

Keksinnön lyhyt selostus . Keksinnön tavoitteena on toteuttaa parannettu menetelmä kunto- suorituksen ohjaamiseksi. Tämä saavutetaan seuraavaksi esitettävällä mene- > * telmällä. Kyseessä on menetelmä henkilön palautumisen ohjaamiseksi henki- 115288 2 lön suorittamasta kuntosuorituksesta. Menetelmässä ohjataan kuntosuorituk-sen jälkeinen palautusharjoitus suoritettavaksi kynnyssykearvoa matalammalla syketasolla, jota kynnyssykearvoa matalammilla syketasoilla sykevariaatio on ennalta asetettua sykevariaation kynnysarvoa korkeampi.

5 Keksinnön kohteena on myös sykemittausjärjestely. Sykemittausjär- jestely käsittää mittausvälineet mitata sykeinformaatiota sydämen sykkeestä, muodostusvälineet muodostaa ohjausinformaatio mitatusta sykeinformaatiosta palautusharjoituksen ohjaamiseksi, esittämisvälineet esittää muodostettu ohjausinformaatio.

10 Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patentti vaatimusten kohteena.

Keksinnön kohteena on siis menetelmä ja laitteisto kuntosuorituk-sen suorittaneen henkilön palautumisen ohjaamiseksi. Kuntosuorituksella eli urheilusuorituksella tarkoitetaan keksinnön selostuksen yhteydessä fyysistä 15 suoritetta, josta ainakin osa tehdään anaerobista rajaa korkeammalla rasitus-tasolla, jolloin henkilön elimistön lihaksistoon kertyy laktaattia. Palautusharjoitus puolestaan tarkoittaa varsinaista kilpailu- tai kuntosuoritusta seuraavaa suoritusjaksoa, joka tehdään pääsääntöisesti anaerobista rajaa vastaavalla matalammalla rasitustasolla. Ohjaamisella tarkoitetaan esimerkiksi sykemitta-20 rin antamaa ohjausinformaatiota, kuten esimerkiksi syketasoa, sykerajoja, joissa palautusharjoituksen tulee pysyä sekä palautusaikaa, jonka palautus-ν'. ·' harjoitus edullisesti suoritetaan.

Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa anaerobinen v kynnysarvo eli kynnyssykearvo löydetään sykevariaation muutosten perus- : 25 teella. Sykevariaatiolla tarkoitetaan tässä sydämen lyöntien ajallisia vaihteluita . · · . odotettujen lyöntihetkien ympärillä. Eräässä edullisessa suoritusmuodossa va- . * riaatio lasketaan liukuvana keskihajontana, mutta voidaan laskea myös jollain muulla tunnetulla matemaattisella, esimerkiksi sykkeen ja sykevariaation välistä jakaumafunktiota hyödyntämällä menetelmällä. Sykevariaatiolla on sykkeen ; 30 funktiona se luonnollinen ominaisuus, että sykkeen eli sydämen lyöntitiheyden ‘ ·' kasvaessa variaatio pienenee. Kuviossa 1 on esitetty variaatio sykkeen funk- : ·’: tiona 100, eli x-akselilla 104 on kuvattu syke prosentteina maksimisykkeestä *. ja y-akselilla 102 on kuvattu keskihajonta odotetun lyöntihetken ympärillä milli sekunteina. Kuvio 1 kuvaa sykevariaation ja sykkeen riippuvuussuhdetta, joka 35 kuvatunlaisena pätee valtaosalle ihmisistä. Kun liikutaan syketasoilla, jotka : ovat esimerkiksi 40% maksimisykkeestä, sykevariaatio on välillä 15-25 millise- 3 115288 kuntia. Maksimisykkeellä tarkoitetaan sykearvoa, joka voidaan laskea esimerkiksi kaavalla (220 - ikä), jolloin 40-vuotiaan henkilön maksimisyke on 180. Maksimisyke voidaan myös mitata maksimaalisessa rasituksessa tai muodostaa henkilön fysiologisista ominaisuuksista esimerkiksi neuroverkon avulla.

5 Kuviosta 1 huomataan, että kun lähestytään prosentuaalisesti suurempia syketasoja maksimisykkeestä, sykevariaatio pienenee merkittävästi. Sykevariaa-tion kulmapiste eli muutospiste 106 saavutetaan syketasolla, joka on yleensä noin 62-65% maksimisykkeestä, mutta voi vaihdella myös suuremmalla vaihteluvälillä, kuten esimerkiksi 55-70% maksimisykkeestä. Sykevariaation muu-10 tospisteellä 106 on yhteys energia-aineenvaihdunnan anaerobiseen rajapisteeseen 106b. Kuviosta 1 nähdään, että anaerobinen rajapiste 106b on hieman korkeammalla syketasolla, eli noin 15-25 lyöntiä korkeammalla syketasolla kuin sykevariaation muutospiste 106. Anaerobista rajapistettä 106b korkeammilla syketasoilla harjoittelu on anaerobista, kun taas rajapistettä mata-15 lammilla syketasoilla harjoittelu on aerobista. Muutospisteen 106 leikkauspiste y-akselilla on noin 4 millisekuntia, mutta voi vaihdella esimerkiksi 3-5 millisekunnin alueella.

Kuntosuorituksella eli urheilusuorituksella tarkoitetaan keksinnön selostuksen yhteydessä fyysistä suoritetta, josta ainakin osa tehdään anaero-20 bista rajaa korkeammalla rasitustasolla, jolloin henkilön elimistön lihaksistoon kertyy laktaattia. Laktaattipitoisuutta voidaan arvioida myös tietty aika, esimer-v.: kiksi joitain tunteja ennen ja jälkeen kuntosuorituksen, joten keksinnön sovel- taminen ei ole rajoittunut pelkästään kuntosuorituksen suorittamisen aikaan. ;;· Kuntosuorituksen voidaan edelleen ajatella jakautuvan esimerkiksi vaiheisiin: 25 lämmittely, aktiivivaihe, palautusvaihe, jolloin kuntosuoritusta edeltää ja seu-raa lepotila. Eri vaiheet voidaan määritellä ja erottaa toisistaan esimerkiksi sy-.*·. ketasojen ja/tai rasitustasojen perusteella. Tällöin esimerkiksi palautusvaihe voidaan määritellä suoritustasoksi, jolloin syketaso putoaa 130:stä lyönnistä/-. minuutti lepotasolle 70 lyöntiä/minuutti. Palautusvaihe katsotaan esimerkiksi ·;;; 30 alkavaksi, kun syketaso on tietyn ajan, esimerkiksi 2 minuuttia aktiivivaiheen ’·;·* rajan 130 lyöntiä/minuutti, alapuolella.

Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa urheilusuorituk-sen tekijä tarkkailee sykettään ainakin urheilusuorituksen loppuvaiheessa. Aloittaessaan palautusharjoituksen, kuntosuorituksen tekijä alkaa esimerkiksi 35 kävellä siten, että syke putoaa sykearvoon, joka on sykevariaation muutospisteen alapuolella. Jotta palautuminen olisi maksimaalisen tehokasta, tulee pa- 4 115288 lautuminen suorittaa mahdollisimman lähellä muutospistettä eli sykkeellä, joka on noin 55-60% maksimisykkeestä.

Keksinnön toisessa edullisessa toteutusmuodossa sykevariaation muutospisteen laskennassa otetaan huomioon urheilusuoritusta suorittavan 5 kohdehenkilön fyysinen kunto. Fyysinen kunto voidaan esimerkiksi määritellä maksimaalisena hapenottokykynä. Maksimaalinen hapenottokyky voidaan määrittää esimerkiksi mittaamalla maksimaalinen hapenottokyky maksimirasi-tuksessa tai muodostamalla arvio neuroverkon avulla, johon neuroverkkoon syötetään sisääntuloparametreina yksi tai useampi fysiologinen parametri 10 ja/tai yksi tai useampi rasituksen kovuutta kuvaava rasitusparametri. Fyysinen kunto vaikuttaa kuviossa 1 esitettyyn käyrään 100 siten, että parempikuntoi-sella henkilöllä sykevariaation muutospiste on korkeammalla syketasolla mutta kuvassa esitettynä suhteellisena sykkeenä samassa paikassa prosentuaalisesti. Tällöin hyväkuntoinen henkilö pystyy esimerkiksi tekemään kuntosuori-15 tusta kovemmalla teholla ilman, että kyseessä on anaerobinen harjoitus. Pisteiden 106 ja 106b väli riippuu henkilön kunnosta ja laktaattiominaisuuksista. Esimerkiksi kovakuntoisella pisteiden väli on suurempi ja tämä otetaan huomioon eräässä toteutusmuodossa ottamalla henkilön kunto mukaan ohjauksen laskemiseen ja määrittämiseen. Pisteen 106b muodostuksessa käytetään esi-20 merkiksi tunnettua laktaattirasitustestiä, jossa verikokeiden avulla paikallistetaan rasituksessa laktaattikäyrän kulmakertoimen kynnyskohta, jota vastaava :.v syketaso on pisteessä 106b.

'·'· Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa kuntosuorituksen ;:· palautuksen ohjaus tehdään sekä sykevariaation häviämispisteen, että urhei- 25 lusuorituksessa elimistöön kertyneen laktaatin avulla. Laktaatin määrää elimis- .···. tössä arvioidaan keksinnön erään sovellusmuodon mukaisesti kaksiosaisella • » .··. matemaattisella mallilla, jota on tarkemmin kuvattu kuviossa 2. Matemaattisel la mallilla tarkoitetaan keksinnön selostuksen yhteydessä joukkoa matemaatti-. siä toimenpiteitä ja sääntöjä, joilla sisääntuloparametrien arvoista muodoste- · ;: 30 taan ulostuloparametreille arvot. Matemaattiset toimenpiteet ovat esimerkiksi ‘ ‘ aritmeettisia operaatioita, kuten yhteen-, vähennys- ja kertolaskuja. Matemaat- ; : tinen malli voidaan toki toteuttaa myös taulukkona tai tietokantana, jolloin tiet- tyä sisääntuloparametria vastaava ulostuloparametrin arvo luetaan suoraan tietokannasta. On selvää, että malli voi olla myös yksiosainen tai useampiosai-35 nen kuin kaksiosainen. Ensimmäiseen mallin osaan 200 otetaan sisääntuloparametreina yksi tai useampi henkilön sykeparametri 202, kuten esimerkiksi 5 115288 keskisyke, sykkeen keskihajonta tai vastaava. Malli saa syöttötietoinaan edelleen yhden tai useamman harjoituksen rasittavuutta kuvaavan rasitusparamet-rin 204, kuten esimerkiksi juoksunopeuden tai kuntopyörän polkemisnopeu-den. Kolmantena sisääntuloparametrijoukkona malliin otetaan sisään yksi tai 5 useampi henkilön fysiologinen parametri 206, kuten esimerkiksi pituus, paino tai sukupuoli. Edellä kuvatut sisääntuloparametrijoukot 204-206 ovat optionaa-lisia eli ne voivat olla mallissa mukana yksitellen, yhtäaikaisesti tai olla olematta mallissa mukana. Mallin ensimmäinen osa 200 toteutetaan keksinnön eräässä suoritusmuodossa neuroverkkona, jota neuroverkkoa on opetettu salo toja tai jopa tuhansia käyttäjiä sisältävällä käyttäjädatalla. Ulostulona mallin ensimmäinen osa antaa keksinnön eräässä toteutusmuodossa henkilön rasi-tustason 208 kuntosuorituksessa. Ulostuloparametrijoukko 210 kuvaa mallista saatavaa yhtä tai useampaa henkilön fyysistä kuntoa kuvaava kuntoparamet-ria, kuten esimerkiksi maksimaalinen hapenottokyky tai kuntoindeksi.

15 Mallin toinen osa 212 saa sisääntuloparametreinaan edellä kuvatun harjoituksen rasitustasoa 208 kuvaavan informaation ja optionaalisesti käyttäjän kuntoa kuvaavan yhden tai useamman kuntoparametrin 210. Eräässä edullisessa suoritusmuodossa toinen osamalli 212 on matemaattisesti muodostettu fysiologinen malli, joka sisääntuloparametrien avulla palauttaa ulostu-20 loparametrinaan henkilön elimistössä olevan laktaatin määrän 214. Laktaatin määrä 214 puolestaan on sisääntulomuuttujana ohjausrutiineille 216, jotka f: kontrolloivat laktaatin poistumista elimistöstä huolehtien palautusharjoituksen *: i riittävästä pituudesta ja tehosta ohjausulostulollaan 218.

;· Keksinnön mukaisessa ratkaisussa palautusharjoituksen ohjaami- 25 seksi henkilö, jonka palautumista halutaan valvoa, käyttää edullisesti sykemit-.··, taria. Sykemittari on urheilussa ja lääketieteessä käytettävä laite, joka mittaa ,··, ihmisen sykeinformaatiota joko sydämen lähettämästä sähköisestä impulssis ta tai sydämen lyönnin aiheuttamasta paineesta valtimosuoneen. Sykemittarit ovat tunnetusti esimerkiksi rakenteeltaan sellaisia, että ne käsittävät käyttäjän 30 rintakehälle asetettavan elektrodivyön, joka mittaa sykettä kahden tai useam- ·' man elektrodin avulla. Elektrodivyö lähettää mittaamansa sykeinformaation in- I': duktiivisesti yhtenä tai useampana magneettisena pulssina per sydämenlyönti . esimerkiksi ranteessa pidettävään vastaanotinyksikköön. Vastaanotinyksikkö suorittaa vastaanotettujen magneettisten pulssien perusteella sykkeen ja tar- * · > 35 vittaessa muiden sykemuuttujien, kuten esimerkiksi sykkeen liukuvan keskihajonnan laskentaa. Vastaanotinyksikkö eli rannemittari sisältää usein myös 6 115288 näytön sykeinformaation näyttämiseksi kuntosuorituksen tekijälle sekä käyttöliittymän sykemittarin muiden toiminteiden käyttöön. Edellä kuvatussa tilanteessa sykemittarilla tarkoitetaan elektrodivyön ja vastaanotinyksikön muodostamaa kokonaisuutta. Sykemittari voi olla rakenteeltaan myös yksiosainen 5 eli sellainen, että myös näyttövälineet sijaitsevat rintakehällä, jolloin informaatiota ei tarvitse lähettää erilliseen vastaanotinyksikköön. Edelleen, sykemittari voi olla rakenteeltaan sellainen, että se käsittää pelkästään ranteeseen asetettavan rannemittarin, joka toimii ilman rintakehälle asetettavaa elektrodivyö-tä mitaten sykeinformaation suonen paineesta. Keksinnön selostuksen yhtey-10 dessä sykemittausjärjestelyllä tarkoitetaan edellä kuvattuja sykemittariratkai-suja. Sykemittausjärjestely kattaa myös ratkaisut, joissa sykeinformaatio lähetetään ulkopuoliselle tietokoneelle tai tietoverkkoon, jossa on esittämisväli-neet, kuten esimerkiksi tietokoneen näyttö sykemittarilla mitatun tai muodostetun informaation esittämiseksi.

15 Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa keksinnön mu kaisen menetelmän edellyttävät toiminteet suoritetaan kaksiosaisen sykemittarin tapauksessa vastaanotinyksikössä. Keksinnön mukaiset yksi tai useampi matemaattinen malli ja mallien vaatimat muut toiminteet toteutetaan edullisesti ohjelmallisesti vastaanotinyksikön yleiskäyttöiselle prosessorille. Mallit ja toi-20 minteet voidaan toteuttaa myös esimerkiksi ASIC:na, erillisillä logiikkakompo-nenteilla tai muulla vastaavalla tavalla. Keksinnön edullisessa suoritusmuo-v ·’ dossa sykemittari käsittää välineet syöttää käyttäjäkohtaista fysiologista infor- maatiota, rasitus- ja kuntosuoritusinformaatiota. Välineet syöttää voivat olla ·!· esimerkiksi sykemittarin näppäimistö, ohjausta tukeva näyttövälineistö, puhe- 25 ohjaus, tietoliikenneportti ulkoista ohjausta varten tai muu vastaava tunnettu • · t .···. tapa. Sykemittari käsittää edullisesti myös välineet ohjata kuntosuorituksen te- . · · ·, kijää palautusharjoituksen teossa. Välineet ohjata voivat olla esimerkiksi syke- mittarin näyttö, puheohjaus, tietoliikenneportti tiedon siirtämiseksi ulkoiselle välineelle kuten tietokone, tai muu vastaava tapa.

; 30 Keksinnön etuna on kuntosuorituksen palautumisen tarkempi ohjaus ‘ t · ‘ verrattuna tunnettuihin menetelmiin.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirus-: : tuksiin, joissa ’: ‘ *: 35 kuvio 1 esittää sykevariaation muuttumista prosentuaalisesti maksi misykkeestä lasketun sykkeen funktiona, 7 115288 kuvio 2A esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista mallira-kennetta lohkokaaviona, kuvio 2B esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista mallira-kennetta lohkokaaviona, 5 kuvio 3A esittää keksinnön mukaisen menetelmän erästä suoritus muotoa menetelmäkaaviona, kuvio 3B esittää keksinnön mukaisen menetelmän erästä suoritusmuotoa menetelmäkaaviona, kuvio 3C esittää keksinnön mukaisen menetelmän erästä suoritus-10 muotoa menetelmäkaaviona, kuvio 4A esittävät keksinnön mukaisen sykemittarilaitteiston erästä suoritusmuotoa, kuvio 4B esittää kuviossa 4A esitettyä elektrodivyötä mitattavan henkilön kehoa vasten asetettavalta puolelta, 15 kuvio 4C esittää kaksiosaisen sykemittarin erästä suoritusmuotoa.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Keksintöä selostetaan seuraavassa eräiden edullisten suoritusmuotojen avulla viitaten oheisiin kuvioihin 1-4C. Erään toteutusmuodon mukaan palautuksen ohjauksessa käytetään sykevariaation muutospistettä, joka on muo-20 dostettavissa henkilön maksimisykkeestä. Mainittua muutospistettä korkeammil-: V: la sykearvoilla sykevariaatio pienenee alle sykevariaation kynnysarvon. Kynnys- •: · : arvo on valtaosalla ihmisistä noin 4 ms. Kun kuntoharjoitus lopetetaan tai harjoi- • ;. tuksen tehoa lasketaan, syke alkaa laskea ja näinollen sykevariaatio alkaa kas-• * · * .···. vaa. Kun variaatio nousee kynnysarvon yläpuolelle, voidaan palautumisen kat- ,··>, 25 soa alkavan. Palautusharjoituksen ohjauksessa voidaan käyttää hyväksi syke- • · !!! variaatiota esimerkiksi siten, että 10 minuutin mittainen palautusharjoitus suori tetaan sellaisella teholla, että sykevariaatio on välillä 6-8 ms. Luonnollisesti palautumisen ohjauksessa voidaan käyttää hyväksi sykettä, koska syke ja sykevariaatio korreloivat keskenään.

t I

,.: 30 Kuviossa 3A-3C on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän eräs : ; edullinen suoritusmuoto. Kuvion 3A askeleissa 302-304 muodostetaan kuviossa , · . 2 esitetty neuroverkko 200. Keksintö ei ole rajoittunut siihen, että käytetty malli • rasitustason muodostamiseksi sykeinformaation perusteella on neuroverkko, '.: vaan kyseeseen tulee jokin muukin tunnettu luokittelija. Askeleessa 302 valitaan 35 mallin parametrit. Parametreista henkilön sykeinformaatiota kuvaavat parametrit ovat pakollisia, kun taas fysiologiset parametrit ja rasitusparametrit ovat optio- 8 115288 naalisia. Sykeinformaatiota kuvaavia parametreja ovat esimerkiksi syke, sykkeen keskihajonta, sykkeen muutosnopeus tai vastaavat sydämen lyönneistä laskettavissa olevat parametrit. Erään suoritusmuodon mukaan mallissa käytetään vain sykettä, mutta edellä mainittuja sykeinformaatiota kuvaavia paramet-5 reja voidaan mallin sisääntuloparametreina yhdistellä monin tavoin. Mallin optio-naalisina sisääntuloparametreina ovat fysiologiset parametrit, joita voidaan ottaa malliin yksi tai useampi. Fysiologiset parametrit ovat parametreja kuten esimerkiksi ikä, sukupuoli, pituus ja paino tai muu vastaava. Malliin voidaan edelleen ottaa syöttöparametreina kuntosuorituksen rasittavuutta kuvaavia rasituspara-10 metrejä, joita voi olla yksi tai useampi. Rasitusparametrit ovat tyypillisesti parametreja, kuten esimerkiksi juoksijan nopeus, kuntopyörän polkemisnopeus tai muu vastaava suure. Menetelmäaskeleessa 304 suoritetaan neuroverkkomallin opetus, jolla mallin parametrien painokertoimet sovitetaan kohdalleen. Mallin opetus tehdään edullisesti suuren, esimerkiksi yli 1000 käyttäjää sisältävän 15 käyttäjäjoukon avulla. Mallin parametrien sovitus muodostuu sitä paremmaksi mitä useampi käyttäjä opetuksessa huomioidaan ja mitä heterogeenisempi opetuksessa käytettävä ryhmä on fysiologisten ominaisuuksien ja fyysisen kunnon suhteen. Mallin ulostulona käytettäväksi palautuksen ohjaksessa saadaan keksinnön eräässä suoritusmuodossa henkilön rasitustaso kuntosuorituksessa, jota 20 rasitustasoa kuvataan esimerkiksi suureella suoritettu teho/aikayksikkö. Eräässä suoritusmuodossa mallissa muodostetaan ulostuloparametrina yksi tai useampi \v henkilön fyysistä kuntoa kuvaava kuntoparametri. Kuntoparametri voi olla esi- : merkiksi maksimaalinen hapenottokyky tai kuntoindeksi. Eräässä edullisessa suoritusmuodossa mallin ulostulona saadaan elimistön laktaatin määrä, jota 25 käytetään palautuksen ohjauksessa. Edullisesti malli kalibroidaan ennen varsi-.··*. naista käyttöä todellisen käyttäjädatan avulla. Esimerkiksi laktaatin osalta tämä , - - -. tarkoittaa sitä, että veren todellinen laktaattimäärä mitataan verestä muutaman kerran harjoituksen aikana, syötetään todellinen saatu mittaustulos malliin, joka kalibroi takaisinkytkennän avulla mallin parametreja siten, että todellinen mitattu 30 arvo on saavutettavissa mallin pohjalta. Kalibroinnin tuloksena malli antaa varsi-; ·' naisessa käyttövaiheessa parempia ja tarkempia arvioita laktaatin määrästä ve- ; ; : ressä.

: ‘ ; Seuraavaksi selostetaan menetelmäaskeleeseen 306 liittyvän fysio logisen mallin muodostusta ja mallin perusteita ihmisen fysiologisten ominai-

♦ * I

[ 35 suuksien perusteella. Kuntosuorituksen tehoa voidaan kuvata harjoituksen in- ‘ : tensiteetillä ajan suhteen. Intensiteettiä voidaan tarkastella esimerkiksi sydä- 9 115288 men syketiheytenä ajan suhteen. Kuitenkin, jos tällä tavalla tarkastellaan harjoituksen hetkellistä intensiteettiä, rasituksesta saadaan vain hetkellinen karkea arvio, joka ei kerro mitään jo tehdystä harjoituksesta. Pitkäkestoisen rasituksen vaikutus on yksilöstä riippuvaa siten, että hyväkuntoinen henkilö kes-5 tää paremmin rasitusta kuin huonokuntoinen. On esimerkiksi mahdollista, että kumpikin pystyy suorittamaan täsmälleen saman harjoituksen samalla intensiteetillä, mutta harjoituksen vaikutus yksilöön on erilainen; hyväkuntoinen ei väsy merkittävästi, kun taas heikkokuntoinen tekee saman suorituksen suorituskykynsä äärirajoilla. Hetkellisen rasituksen vaikutus yksilöön ja yksilön koke-10 maan rasitustasoon harjoituksessa on edeltävästä rasituksesta riippuvaa.

Harjoittelussa on tärkeä tietää kumulatiivisen rasituksen määrä, joka kumulatiivinen rasitus lisääntyy kovassa rasituksessa ja pienenee levossa. Kumulatiivista rasitusta kuvaa hyvin laktaatin eli maitohapon konsentraatio veressä. Laktaatin määrä on ainoa indikaattori, jolla kumulatiivista rasitusta voidaan 15 käytännössä mitata. Laktaatin määrä voidaan mitata ottamalla verinäyte, joka analysoidaan, mikä on kuitenkin hidasta ja vaatii monimutkaisen mittausjärjestelyn. Esillä olevassa keksinnössä esitellään non-invasiivisinen ja epäsuora menetelmä laktaatin mittaamiseen ja elimistön laktaattimäärän tiedon hyväksikäyttö urheilusuorituksen palautumisen ohjaamisessa. Kuvioon 2 viitaten lak-20 taattimäärä 214 muodostetaan sykeinformaation 202 funktiona kuntosuorituk-sen aikana ja suorituksen jälkeisessä palautusharjoituksessa laktaattimäärän

* I

v, 214 poistumista elimistöstä seurataan edelleen sykeinformaation 202 pohjalta.

Fysiologinen pohja kuviossa 2 esitetyille malleille tulee ihmisen I* energia-aineenvaihdunnasta. Lihakset saavat rasituksessa tarvitsemansa 25 energian ATPista (adenosiinitrifosfaatti). Rasituksessa muodostunut ATP-vaje * * · tulee korvata muodostamalla uutta ATP:tä energiavarastoista. Rasituksen al-, · *, käessä ensimmäisten 10-15 sekunnin aikana lihasten tarvitseman ATP:n muo- dostamisenergiäksi riittää kreatiinivarastot. Tämän jälkeen elimistössä olevasta glukoosista saatava energia on mahdollista saada käyttöön. Rasvahappojen • ; 30 hyödyntäminen on mahdollista vasta noin 15 minuutin kuluttua rasituksen al- kamisesta. Lyhyessä, kymmeniä sekunteja kestävässä maksimaalisessa rasi-: Γ; tuksessa energiantuotto on aina pääasiassa anaerobista. Muutamia sekunteja '"; kestävässä rasituksessa energiaa tuotetaan enimmäkseen laktaattia muodos- tamattomilla (alactic) prosesseilla kreatiinifosfaatin avulla. Kreatiinifosfaattiva- > · t : ' 35 rastot ovat kuitenkin pienet ja jo kymmenen sekunnin rasituksen jälkeen ener- : giantuotto tapahtuu suurimmaksi osaksi laktaattia muodostavien prosessien 10 115288 kautta. Pitempikestoisessa, minuutteja kestävässä maksimaalisessa rasituksessa aerobisen energiantuotannon osuus lisääntyy. Kuitenkin myös pitkäkestoisessa rasituksessa käytetään hieman samoja energiantuottomekanismeja kuin lyhytkestoisessa rasituksessa.

5 Ravinnosta saatavasta hiilihydraatista saadaan glukoosia, joka va rastoituu glukogeenina lihaksiin. Glukolyysissä glukoosi hajoaa vapauttaen energiaa. Reaktio voi tapahtua joko aerobisesti tai anaerobisesti.

Aerobinen tapaus: 10 glukoosi + 02 -> C02 + H20 + energiaa.

Anaerobinen tapaus: glukoosi -> C02 + H20 + laktaattia + energiaa.

15 Laktaattia syntyy siis anaerobisessa glukolyysissä. Laktaatin eli maitohapon määrä elimistössä on tasapainoreaktio. Laktaattia syntyy ja poistuu levossa pieni mutta sama määrä. Jos rasitus kasvaa, laktaattia alkaa syntyä enemmän, mutta myös laktaatin poistomekanismit alkavat toimia suuremmalla nopeudella. Jos rasitus ei kasva kovin suurelle tasolle, laktaatin poisto-20 mekanismit pystyvät poistamaan laktaattia yhtä nopeasti kuin sitä syntyy. Kovassa rasituksessa puolestaan syntyy enemmän laktaattia kuin poistuu. Tämä aiheuttaa nopean laktaattitason kasvun elimistössä ja uupumisen. Hyväkuntoi-·: · sella ihmisellä poistomekanismit ovat tehokkaita ja nopeasti reagoivia. Laktaat- . . tiylimäärä siis syntyy, kun laktaatin muodostumisnopeus on suurempi kuin .·· , 25 poistumisnopeus. Laktaattikäyrä, jossa laktaatin määrä esitetään sykkeen ,·· , funktiona, kuvaa eräällä tavalla yksilön kuntoa. Huonokuntoisella käyrä on ta- saisemmin kasvava kuin hyväkuntoisella henkilöllä. Hyväkuntoisella laktaattita-so on suhteellisen matala melko kovalle rasitustasolle saakka. Tietyllä rasitus-tasolla, laktaattikynnyksellä, käyrä kasvaa jyrkästi. Tämä käyränmuoto voidaan 30 selittää sillä, että hyväkuntoisella laktaatin poistomekanismit ovat tehokkaat ja ..: kohonneeseen laktaatin tuottonopeuteen nopeasti reagoivat. Laktaatin määrä : . alkaa merkittävästi kasvaa vasta, kun saavutetaan maksimaalinen laktaatin , *·. poistumisnopeus. Vastaavasti huonokuntoisella laktaatin poistomekanismit ovat heikommat ja seuraavat pienellä viiveellä kohonnutta laktaatin syntyno- : 35 peutta. Jos laktaattikäyrä tiedetään, harjoittelun ja harjoituksen palautumisen suunnittelu on helppoa. Harjoittelun tulee tapahtua sillä laktaattikäyrän alueel- 11 115288 la, jota halutaan kehittää. Harjoittelu parantaa yleisesti verenkiertoa eli poisto-mekanismien tehokkuutta. Vastaavasti palautusharjoitus tulee suorittaa sellaisella tasolla, että elimistön laktaatin poistomekanismit toimivat maksimaalises-ti, eli edullisesti juuri anaerobisen rajan alapuolisella rasitustasolla.

5 Fysiologisen mallin eräs sovellusmuoto on esitetty kuviossa 2B. Si sääntulona malliin syötetään henkilön rasitustaso 208 urheilusuorituksen aikana. Viiveyksikössä 212A mahdollistetaan mallin erään sovellusmuodon mukainen esittäminen neuroverkkomuodossa. Koska fysiologinen malli edullisesti on differentiaaliyhtälömuotoinen, voidaan mallin diskreetti muoto toteuttaa takaisin-10 kytkennän toteuttavan viiveyksikön 212 avulla. Fysiologinen malli, johon yksiköt 212B-212D, voidaan esittää yksinkertaisessa muodossaan kaavan (1) mukaisesti: (1) ^~ = i[Ra(t)-Rd(t)] 15 jossa la(t) on laktaatin konsentraatio, Ra(t) on laktaatin syntymisnopeus, R(d) on laktaatin poistumisnopeus ja V on laktaatin jakautumisnopeus. Mallin parametri k kuvaa Ra:n riippuvuutta rasitustasosta 208, I kuvaa Rd:n riippuvuutta rasitus-tasosta, n kuvaa Rd:n riippuvuutta laista ja s Rd:n Rdmax-riippuvuutta. Mallin 20 edelläkuvatut parametrit voidaan käyttäjäkohtaisesti sovittaa optimiarvoihinsa käyttäjän suorittaman referenssiharjoituksen perusteella. Referenssiharjoitus on . ’. harjoitus, joka rasitusparametrit ovat tarkasti määriteltyjä.

. Mallin ulostulona saadaan laktaatin määrä 214 elimistössä, joka ku- ';;; vion 2A mukaisesti voidaan syöttää palautushaijoitusta kontrolloivalle ohjaimelle 25 216. Ohjaimen 216 sijasta palautusharjoitusta voi kontrolloida myös ihminen eli ···' esimerkiksi kuntosuorituksen tekijä tai hänen valmentajansa. Ohjain 216 edulli- sesti suorittaa laktaatin määrän tarkkailua siten, että pysytään kynnysarvon alapuolella, jolloin laktaatin poistumisnopeus on suurempi kuin syntymisnopeus.

:· Edelleen, ohjain edullisesti valvoo palautusharjoituksen kestoa siten, että lak- : 30 taattia poistuu elimistöstä riittävästi niin, ettei elimistöön jäävä laktaatti aiheuta , rasituskiputiloja. Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa ohjaimelle 216 tulee myös syketieto, ohjain 216 käyttää sykevariaation muutospistettä, lak-’·;· taattiarvojen ohella kuntosuorituksen palautuksen ohjauksessa. Ohjaimen 216 : tuottama ohjausfunktio 218 voidaan ohjata esimerkiksi sykemittarin näytölle tai *:·*; 35 antaa ääniviestinä käyttäjälle.

12 115288

Kuviossa 3B on kuvattu käyttäjäkohtaisen informaation vieminen malliin ja näin muodoin mallien virittäminen tietylle käyttäjälle sopivaksi. Askeleessa 322 syötetään käyttäjäkohtaiset fysiologiset parametrit matemaattiselle mallille. Matemaattisen mallin, kuten esimerkiksi neuroverkkomallin avulla arvioi-5 daan fysiologisten parametrien avulla esimerkiksi käyttäjän karkean tason kun-toluokitus. Askeleessa 324 syötetään referenssiharjoitusta vastaavat rasituspa-rametrit mallille. Askeleessa 326 suoritetaan referenssiharjoitus, kuten esimerkiksi Cooperin testin mukainen 12 minuutin juoksusuoritus. Juoksunopeuden ja sykkeen perusteella saadaan muodostettua tarkennettu arvio käyttäjän kunnos-10 ta kuntoparametrien, kuten esimerkiksi maksimaalisen hapenottokyvyn avulla.

Kuvio 3C kuvaa keksinnön mukaisella menetelmällä toteutetun ratkaisun käytön erästä sovellusesimerkkiä. Askeleessa 342 arvioidaan käyttäjän maksimisyke kaavalla 220-ikä, jolloin esimerkiksi 30-vuotiaan maksimisykkeeksi saadaan 190. Askeleessa 344 muodostetaan mainitun henkilön kynnyssyke las-15 kemalla 63% maksimisykkeestä, joka antaisi tulokseksi noin 120, joka kynnys-sykkeen arvo siis kuvaa henkilön anaerobista rajaa karkealla tasolla. Kynnyssy-kettä tarkennetaan keksinnön erään sovellusmuodon mukaan henkilön kunnon perusteella esimerkiksi siten, että hyväkuntoiselle lisätään kynnyssykkeen arvoon 10 lyöntiä, eli tällöin kynnyssykkeeksi mainitulle henkilölle muodostuisi 20 130. Askeleessa 346 suoritetaan varsinainen urheilusuoritus, josta palautumista halutaan keksinnön mukaisesti ohjata. Kuvioiden 2A-2B selostusten yhteydessä :.v esiteltyjen mallien avulla arvioidaan henkilön elimistön laktaattipitoisuutta syk- •: ·': keen funktiona. Askeleessa 348 seurataan sekä lopetetaan urheilusuoritus ja ··· siirrytään palauttavaan suoritukseen, joka palautusharjoituskin tulee esimerkin * · · · 25 mukaisesti tehdä suhteellisen kovalla teholla, hieman sykearvoa 130 matalam- * # · .···. maila sykkeellä. Palauttavan suorituksen aikana keksinnön erään sovellusmuo- don mukaan kuviossa 2B esitetty ohjain tai vaihtoehtoisesti suorittaja itse tai muu ihminen seuraa myös laktaatin määrää siten, että laktaatin poistumisnope-us on optimaalinen, ja ainakin suurempi kuin syntynopeus. Laktaatin määrälle ;;; 30 muodostetusta kynnysarvosta voidaan määrittää palautusharjoitukselle riittävä • ·. ’ kesto askeleen 350 mukaisesti.

: ’; Kuviossa 4A on esitetty henkilö 400, joka suorittaa harjoitusta juok- • ·. sumatolla 406. Henkilön 400 sydämen sykettä mitataan rintakehälle asetettavan lähetinelektrodivyön 402 avulla. Sykkeen mittaus tapahtuu lähetinelektrodivyös-:· ‘ 35 sä 402 olevan kahden tai useamman elektrodin 410A-410B avulla, joiden välille • · muodostuu potentiaaliero sydämen lyödessä. Lähetinelektrodivyö 402 kiinnite- 13 115288 tään henkilön vartalon ympärille esimerkiksi joustavasta materiaalista valmistetun joustinnauhan avulla. Mitattu sydämen syke lähetetään edullisesti induktiivi-sesti ranteessa sijaitsevaan vastaanottimeen 404, joka käsittää edullisesti myös näytön sydämen mitatun sykkeen näyttämiseksi. Keksintö soveltuu myös syke-5 mittareihin, joissa rintakehällä oleva elektrodivyö 402 huolehtii sykkeen mittauksen ohella sykeinformaation tallennuksesta, prosessoinnista ja näytöstä, jolloin erillistä ranteeseen asennettavaa vastaanotinyksikköä 404 ei tarvita. Sykemittari voi olla myös pelkkä rannelaite, jossa lähetinosa ja vastaanotinosa on integroitu yhdeksi laitteeksi, jolloin lähetin- ja vastaanotinelektroniikkaa ei tarvita. Sydä-10 men lyönnin mittaus voi tapahtua ranteesta joko EKG-signaalista valtimon pai-nepulssista tai optisesti havainnoimalla veren virtauksen absorption tai heijastuksen muutoksia.

Kuviossa 4B on kuvattu tarkemmin kuviossa 4A esitetty elektrodi-vyö 402. Kuviossa 4B elektrodivyö 402 on kuvattu elektrodien 410A-410B puo-15 lelta eli kehoa vasten tulevalta puolelta. Kuviossa on nähtävissä edelleen kiinnittimet 416A-416B, joilla elektrodivyö 402 on kiinnitettävissä vartalon ympärille kiinnitettävään joustinnauhaan. Kuviossa 4B on edelleen kuvattu katkoviivalla elektroniikkayksikkö 412 elektrodeilta 410A-410B saatavan sykeinformaation käsittelemiseksi. Elektrodit 410A ja 410B on kytketty johtimilla 414A ja 414B 20 vastaavasti elektroniikkayksikköön 412.

Kuviossa 4C on kuvattu lähetinelektrodivyön 402 ja vastaanottimen : [ ' 404 rakenteita erään sovellusmuodon avulla. Kuviossa ylimpänä on kuvattu lä- •; · hetinelektrodivyö 402, keskellä otos lähetettävästä sykeinformaatiosta ja alimpa-

.na vastaanotinyksikkö 404 olennaisilta osiltaan. Lähetinelektrodivyön 402 elekt-.···. 25 roniikkayksikkö 112 vastaanottaa sykeinformaation mittausvälineiltä 410A-410B

sykeinformaation yksi tai useampi sykeparametri. Mittausvälineet 410A-410B !!; ovat edullisesti elektrodeja, joita on sykemittarissa vähintään kaksi mutta voi olla ’ useampiakin. Elektrodeilta signaali menee EKG-esivahvistimeen 420, josta sig naali siirretään AGC-vahvistimen 422 ja tehovahvistimen 424 kautta lähettimelle 30 426. Lähetin 426 on edullisesti toteutettu kelana, joka lähettää induktiivisesti sy-keinformaation 430 vastaanottimelle, kuten ranteeseen asetettavalle vastaan- * ; otinyksikölle 404 tai esimerkiksi ulkoiselle tietokoneelle.

.**·. Yhtä sydämen lyöntiä vastaa esimerkiksi yksi 5kHz:n purske 432A

tai lyöntiä voi vastata useamman purskeen rykelmä 432A-432C. Purskeiden 35 4 30A-430C välit 432A-432B voivat olla yhtä pitkiä tai keskenään eri pituisia, mi- ‘ * kä tilanne on esitetty kuviossa 4C. Informaation lähetys voi tapahtua induktiivi- 14 115288 sesti tai vaihtoehtoisesti esimerkiksi optisesti tai johtimen välityksellä. Vastaanotin 404, kuten esimerkiksi ranteeseen asetettava vastaanotin käsittää eräässä sovellusmuodossa vastaanotinkelan 440, josta vastaanotettu signaali johdetaan signaalivastaanottimen 442 kautta keskusyksikölle 444, joka koordinoi vastaan-5 ottimen 404 eri osien toimintaa. Vastaanotin 404 käsittää edullisesti myös muistin 448 sykeinformaation tallentamiseksi, sekä esittämisvälineet 450 sykkeen tai siitä johdettujen sykemuuttujien, kuten keskihajonta, näyttämiseksi. Esittämisvä-lineillä 450 esitetään keksinnön edullisessa suoritusmuodossa myös palautus-harjoituksen ohjauksessa tarvittava informaatio, kuten syketaso, jolla palautus-10 harjoitus optimaalisesti suoritetaan ja palautusharjoituksen kesto. Esittämisväli-neillä 450 voidaan myös esittää esimerkiksi elimistön laktaatin määrä tai henkilön rasitustaso. Esittämisvälineet 450 ovat esimerkiksi sykemittarin näyttö tai pu-heohjain. Esittämisvälineet 450 käsittää eräässä edullisessa suoritusmuodossa myös välineet lähettää syke- tai palautusinformaatio esimerkiksi ulkopuoliselle 15 tietokoneelle tai tietoverkkoon. Välineet lähettää voidaan toteuttaa esimerkiksi induktiivisena kelana, optisena lähettimenä, radiolähettimenä tai liittimellä yh-dysjohtoa pitkin tapahtuvaa lähetystä varten. Mikäli sykemittarilla mitattu tai muodostettu informaatio lähetetään sykemittarin ulkopuoliselle laitteistolle, kuten esimerkiksi tietokoneelle, puhutaan sykemittausjärjestelystä. Tällöin erään edul-20 lisen suoritusmuodon mukaan esittämisvälineet sijaitsevat tietokoneella, jolla voidaan näyttää sykemittarin muistiin tallennettu tai reaaliajassa mitattu infor-maatio.

·:·: Sykemittari käsittää edelleen muodostusvälineet 452 muodostaa ·· ohjausinformaatio mitatusta sykeinformaatiosta palautusharjoituksen ohjaami- .···. 25 seksi. Muodostusvälineet 452 on edullisesti sykemittarin laskentayksikkö. Las- , · · ·. kentayksikkö toteuttaa edullisesti keksinnön mukaisen menetelmän vaatimat toi- • * menpiteet ohjausinformaation muodostamiseksi, kuten esimerkiksi erään toteu-

I I

tusmuodon mukainen sykevariaation muutospisteen paikannus tai henkilön maksimisykearvon laskenta iän perusteella. Laskentayksikkö 452 käsittää 30 eräässä edullisessa sovellusmuodossa matemaattisen mallin 200, joka sisään- 1...: tuloparametrien avulla muodostaa ulostuloparametreinaan esimerkiksi laktaatin : määrän elimistössä ja/tai henkilön rasitustason. Laskentayksikkö 452 muodos- . · ·. taa tällöin mallin ulostuloparametrien avulla ohjausinformaation. Mallin antamat : ulostuloparametrit voidaan toki esittää myös sellaisenaan sykemittarin esittämis- •: ·' 35 välineillä 450. On selvää, että laskentayksikköä 452 ei tarvitse toteuttaa erillise- '1 ‘ ' nä laiteyksikkönä, vaan että laskentayksikön suorittamat toiminteet ja sen sisäl- 15 115288 tämä matemaattinen malli 200 voivat kuulua esimerkiksi keskusprosessoriin 444. Edelleen on selvää, ettei sykemittarissa ole välttämätöntä olla laskentayksikköä 452 erillisenä laiteosana, vaan malli 200 voidaan toteuttaa esimerkiksi keskusprosessoriin 444. Sykemittari, kuvion 4C mukaisessa ratkaisussa vas-5 taanotin 404, käsittää edullisesti syöttövälineet 446, kuten esimerkiksi näppäimistön tai puheohjainvälineet. Syöttövälineillä 446 voidaan syöttää esimerkiksi mallin 200 tarvitsemat fysiologiset parametrit ja rasitusparametrit.

Edellä mainitut keksinnön mukaiset menetelmäaskeleet toteuttavat toiminteet, välineet ja yksi tai useampi malli toteutetaan eräässä edullisessa 10 suoritusmuodossa ohjelmallisesti yleiskäyttöiselle prosessorille. Mainitut välineet voidaan myös toteuttaa ASIC:na, erillisillä logiikkakomponenteilla tai muulla vastaavalla tunnetulla tavalla.

Sykemittarilla tarkoitetaan kuvan 4C mukaisessa sovellusmuodos-sa lähetinelektrodivyön 402 ja vastaanottimen 404 muodostamaa kokonaisuut-15 ta. Sykemittari voidaan eräässä sovellusmuodossa toteuttaa myös siten, että edellä kuvatut lähetinelektrodivyön 402 ja vastaanottimen 404 sisältämät toiminteet ovat yhdessä laitteessa. Kyseinen yksiosainen laite voi olla joko sellainen, että se asetetaan sykkeen mittausta varten rintakehälle tai vaihtoehtoisesti laitetta käytetään ranteessa. Alan asiantuntijalle on selvää, että elektrodivyö 402 20 ja vastaanotin 404 voivat käsittää myös muita osia kuin kuviossa 4B ja 4C on esitetty mutta niiden selostaminen ei tässä yhteydessä ole keskeistä, v. Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten ' mukaisiin esimerkkeihin, on selvää ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan sitä : voidaan monin tavoin muunnella oheisten patenttivaatimusten esittämän keksin- : “'; 25 nöllisen ajatuksen puitteissa.

»

Claims

115288

1. Menetelmä henkilön palautumisen ohjaamiseksi henkilön suorittamasta kuntosuorituksesta, tunnettu siitä, että ohjataan (348-350) kuntosuorituksen jälkeinen palautusharjoitus suo-5 otettavaksi kynnyssykearvoa matalammalla syketasolla, jota kynnyssykearvoa matalammilla syketasoilla sykevariaatio on ennalta asetettua sykevariaation kynnysarvoa korkeampi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tarkennetaan mainittua kynnyssykearvoa mitattavan henkilön fyysistä kun- 10 toa kuvaavan yhden tai useamman kuntoparametrin perusteella.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kynnyssykearvon tarkennuksessa käytettävä henkilön fyysistä kuntoa kuvaava kuntoparametri on maksimaalinen hapenottokyky.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että kynnyssykearvon tarkennuksessa tarvittava henkilön fyysinen kunto arvioidaan kuuluvaksi yhteen tai useampaan luokkaan kaksi tai useampiluokkai-sessa kuntoluokituksessa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuntoluokitus käsittää kaksi tai useampia seuraavista luokista: hyvä, kes- 20 kimääräinen tai huono.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kynnyssykearvon tarkennuksessa tarvittava henkilön fyysinen kunto arvioidaan neuroverkon avulla, johon neuroverkkoon syötetään sisääntulopara- ·.·: metrinään yksi tai useampi seuraavista: yksi tai useampi sykeparametri, yksi 25 tai useampi henkilön fysiologiaa kuvaava fysiologinen parametri, yksi tai use- I * » ampi rasituksen rasittavuutta kuvaava rasitusparametri.

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kynnyssykearvo muodostetaan laskemalla noin 45-55% maksimaalista .hapenottokykyä vastaavasta sykkeestä. .··>. 30

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kynnyssykearvo muodostetaan laskemalla noin 60-70% henkilön maksimi-sykkeestä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maksimisyke muodostetaan mittaamalla maksimirasitusta vastaava syke 35 tai arvioimalla henkilön iän perusteella. 115288

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sykevariaation kynnysarvo on noin 3-5 ms.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sykevariaatio kuvaa sydämen lyönnin toteutuneen ajanhetken ja sykkees- 5 tä laskettavissa olevan odotetun ajanhetken välistä erotusta.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sykevariaatio muodostetaan keskihajontana yhdestä tai useammasta sydämen lyönnin toteutuneen ajanhetken ja sykkeestä laskettavissa olevasta odotetun ajanhetken välisestä erotuksesta.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjataan palautusharjoitusta henkilön elimistön laktaattipitoisuuden perusteella.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että henkilön elimistössä olevan laktaatin määrää arvioidaan fysiologisen 15 mallin avulla, joka fysiologinen malli määrittelee henkilön suorittaman kunto-suorituksen rasitustason vaikutuksen henkilön elimistön laktaatin määrään.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laktaattimäärän arvioinnissa käytetään laktaatin syntymisnopeutta lihaksessa, laktaatin poistumisnopeutta lihaksesta ja verimäärää, jolle laktaatti 20 on jakautunut.

16. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu sii- v.: tä, että elimistön laktaattipitoisuutta käytetään palautusharjoituksen riittävän •: ” i keston arvioinnissa.

!· 17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu sii- 25 tä, että palautusharjoituksen riittävä kesto arvioidaan laktaattipitoisuuden kyn-,' · ·. nystason avulla, jolla kynnystasolla palautusharjoitus on lopetettavissa.

18. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fysiologinen malli toteutetaan neuroverkkona, johon neuroverkkoon syötetään sisääntuloparametrina yksi tai useampi seuraavista: yksi tai useam- 30 pi sykeparametri, yksi tai useampi henkilön fysiologiaa kuvaava fysiologinen : parametri, yksi tai useampi rasituksen rasittavuutta kuvaava rasitusparametri, *; yksi tai useampi henkilön kuntoa kuvaava kuntoparametri, henkilön rasitusta- ·. SO.

19. Patenttivaatimuksen 6 tai 18 mukainen menetelmä, tunnet- 35 tu siitä, että mainittu fysiologinen parametri on ikä, paino, pituus tai sukupuoli. 115288

20. Patenttivaatimuksen 6 tai 18 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mainittu rasitusparametri on juoksijan nopeus, kuntopyörän teho tai vastaava suure.

21. Patenttivaatimuksen 6 tai 18 mukainen menetelmä, tunnet-5 t u siitä, että mainittu sykeparametri on syke, sykevariaatio, sykkeen muutosnopeus tai vastaava.

22. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan sydämen sykeinformaatiota sykemittarilla, muodostetaan palautuksen ohjauksessa tarvittava informaatio sykemittarin avulla sekä näytetään 10 palautuksen ohjauksessa tarvittava informaatio sykemittarin näytöllä.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että palautuksen ohjauksessa tarvittava informaatio on yksi tai useampi seuraavista: syketaso, sykerajat tai palautusaika.

24. Sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että 15 sykemittausjärjestely käsittää mittausvälineet (410A-410B) mitata sy keinformaatiota sydämen sykkeestä, laskentayksikön (452), joka on sovitettu paikallistamaan mitatusta sy-keinformaatiosta sykevariaation muutospisteen ja käyttämään mainittua muutospistettä ohjausinformaation muodostamisessa palautusharjoituksen ohjaami- 20 seksi, esittämisvälineet (450) esittää muodostettu ohjausinformaatio.

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, t u n - : n e 11 u siitä, että laskentayksikkö on sovitettu ohjaamaan palautusharjoitus ta pahtuvaksi kynnyssykearvoa matalammalla syketasolla, jolla kynnyssyketasolla 25 sykevariaatio on ennalta asetettua sykevariaation kynnysarvoa korkeampi.

26. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, t u n - .! _ n e 11 u siitä, että ohjausinformaatio käsittää palautusharjoituksen kestoa ku vaavan ajan.

27. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, t u n - : 30 n e 11 u siitä, että sykemittausjärjestely käsittää muistin sykeinformaation tal lentamiseksi.

:·. 28. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, tun nettu siitä, että mittausvälineet on elektrodivyö sydämen sykkeen mittaami-" seksi, sykemittarijärjestelyn edelleen käsittäessä vastaanotinyksikön, joka vas- :,: 35 taanotinyksikkö käsittää muodostusvälineet ja esittämisvälineet. * t I 115288

29. Patenttivaatimuksen 28 mukainen sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että esittämisvälineet on vastaanotinyksikön näyttö.

30. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että sykemittausjärjestely on yksiosainen ranteessa pidettävä sy- 5 kemittari.

31. Patenttivaatimuksen 25 mukainen sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että laskentayksikkö on sovitettu laskemaan kynnyssykearvoksi noin 45-55% maksimaalista hapenottokykyä vastaavasta sykkeestä.

32. Patenttivaatimuksen 25 mukainen sykemittausjärjestely, t u n -10 nettu siitä, että laskentayksikkö on sovitettu laskemaan kynnyssykearvoksi noin 60-70% henkilön maksimisykkeestä.

33. Patenttivaatimuksen 32 mukainen sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että laskentayksikkö on sovitettu käyttämään maksimisykkeenä maksimirasitusta vastaavaa sykettä tai henkilön iän perusteella arvioitua syket- 15 tä.

34. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että laskentayksikkö on sovitettu käyttämään sykevariaation kynnysarvona noin 4 ms.

35. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, t u n -20 nettu siitä, että sykevariaatio kuvaa sydämen lyönnin toteutuneen ajanhet- ken ja sykkeestä laskettavissa olevan odotetun ajanhetken välistä erotusta. \v

36. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, tun- *: ; nettu siitä, että laskentayksikkö on sovitettu muodostamaan sykevariaation ;:· keskihajontana yhdestä tai useammasta sydämen lyönnin toteutuneen ajan- 25 hetken ja sykkeestä laskettavissa olevasta odotetun ajanhetken välisestä ero- t I * .···. tuksesta.

* · ··. 37. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, tun- nettu siitä, että laskentayksikkö käsittää matemaattisen mallin, joka on sovitettu palauttamaan yhden tai useamman ulostuloparametrin arvon käytettäväk-; 30 si ohjausinformaation muodostamisessa laskentayksikössä vasteena yhteen tai useampaan sisääntuloparametrin arvoon.

38. Patenttivaatimuksen 37 mukainen sykemittausjärjestely, tun-nettu siitä, että malli on sovitettu vastaanottamaan sisääntuloparametrinaan ainakin yhden sykeparametrin ja palauttamaan ulostuloparametrinaan elimis-35 tön laktaatin määrän. 115288

39. Patenttivaatimuksen 38 mukainen sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että malli on sovitettu käyttämään henkilön fyysistä kuntoa kuvaavaa yhtä tai useampaa kuntoparametria laktaatin määrän arvioinnissa.

40. Patenttivaatimuksen 39 mukainen sykemittausjärjestely, t u n -5 n e 11 u siitä, että kuntoparametri on maksimaalinen hapenottokyky.

41. Patenttivaatimuksen 37 mukainen sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että matemaattinen malli on sovitettu vastaanottamaan sisääntu-loparametrinaan yhden tai useamman seuraavista: yksi tai useampi henkilön fysiologiaa kuvaava fysiologisen parametri, yksi tai useampi rasituksen rasitta- 10 vuutta kuvaava rasitusparametri.

42. Patenttivaatimuksen 37 mukainen sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että matemaattinen malli on sovitettu arvioimaan henkilön elimistössä olevan laktaatin määrää henkilön kuntosuorituksessa kokeman rasitus-tason perusteella.

43. Patenttivaatimuksen 37 mukainen sykemittausjärjestely, tun nettu siitä, että matemaattinen malli on sovitettu arvioimaan henkilön elimistön laktaattimäärää yhden tai useamman seuraavista avulla: laktaatin synty-misnopeus lihaksessa, laktaatin poistumisnopeus lihaksesta ja verimäärää, jolle laktaatti on jakautunut.

44. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, tun nettu siitä, että laskentayksikkö on sovitettu käyttämään elimistön laktaatti-: pitoisuutta palautusharjoituksen ohjausinformaation muodostamisessa.

45. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että laskentayksikkö on sovitettu arvioimaan palautusharjoituk- : : 25 selle riittävä kesto laktaattipitoisuuden kynnystason avulla, jolla kynnystasolla , palautusharjoitus on lopetettavissa.

46. Patenttivaatimuksen 37 mukainen sykemittausjärjestely, tunnettu siitä, että matemaattinen malli on neuroverkko.

47. Patenttivaatimuksen 46 mukainen sykemittausjärjestely, t u n - 30. e 11 u siitä, että neuroverkko on opetettu suurelta käyttäjäjoukolta kerätyn : ‘ käyttäjäinformaation perusteella.

48. Patenttivaatimuksen 46 mukainen sykemittausjärjestely, tun-nettu siitä, että neuroverkon opetuksessa neuroverkon neuronien välisiä painokertoimia on tarkennettu takaisinkytkennän avulla hyödyntämällä yhden ' 35 tai useamman ulostuloparametrin arvoa. 115288

49. Patenttivaatimuksen 41 mukainen sykemittarijärjestely, tunnettu siitä, että mainittu fysiologinen parametri on ikä, paino, pituus tai sukupuoli.

50. Patenttivaatimuksen 41 mukainen sykemittarijärjestely, t u n -5 n e 11 u siitä, että mainittu rasitusparametri on juoksijan nopeus, kuntopyörän teho tai vastaava suure.

51. Patenttivaatimuksen 38 mukainen sykemittarijärjestely, tunnettu siitä, että mainittu sykeparametri on syke, sykevariaatio, sykkeen muutosnopeus tai vastaava. I I . , * 115288