DE3920526A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des konditionszustandes einer testperson - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des konditionszustandes einer testpersonInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Ermittlung des Konditionszustandes einer
Testperson.
Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Vorrichtungen be
kannt, mit Hilfe derer der Konditionszustand einer Testper
son gesteigert werden soll. So ist es beispielsweise üblich,
mittels Fahrrad-Ergometern o. a. Einrichtungen, beispielswei
se Rudergeräten oder Fitneßgeräten den Konditionszustand ei
ner Person zu steigern.
Um zu überprüfen, ob die Testperson das gewünschte Lei
stungsniveau erreicht hat bzw. ob der Konditionszustand noch
steigerbar ist, ist es bisher erforderlich gewesen, durch
einen Trainer oder eine Überwachungsperson durch Vergleich
die jeweilige Leistungsfähigkeit einzuschätzen oder den Kon
ditionszustand durch aufwendige medizinische Untersuchungen,
beispielsweise durch den Sauerstoffgehalt des Blutes, zu be
stimmen. Diese Maßnahmen sind entweder ungenau oder nicht
für routinemäßige Testvorgänge geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen,
welche bei einfachem Aufbau und einfacher Anwendbarkeit die
Bestimmung des jeweiligen Konditionszustandes einer Testper
son ermöglichen.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch ge
löst, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche einen
Pulsfrequenzaufnehmer, eine Recheneinheit zum Vergleich der
Pulsfrequenz mit einem Puls-Sollwert, eine Eingabeeinheit
für den Sollwert sowie eine Anzeigeeinheit aufweist.
Die Eingabeeinheit dient erfindungsgemäß zur Eingabe von
Variablen, beispielsweise den Belastungsstufen, dem Alter
der Testperson und deren Gewicht. Aus den Variablen werden
durch rechnerische Verknüpfungen in der Recheneinheit die
Puls-Sollwerte gebildet. Es ist jedoch auch möglich, die
Sollwerte auf andere Weise einzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens erfolgt die Lösung der Aufgabe
dadurch, daß mittels einer Belastungseinrichtung eine Test
person über eine vorgegebene Zeitdauer jeweils einer von zu
mindest zwei unterschiedlichen körperlichen Belastungen oder
Arbeitsleistungen ausgesetzt wird, daß während der Belastung
der Puls der Testperson gemessen wird und daß die ermittel
ten Puls-Belastungsmeßwerte mit einem Sollwert verglichen
werden.
Der Erfindung liegt die Grundkenntnis zugrunde, daß bei ei
ner Belastung des menschlichen Körpers die benötigte Energie
durch unterschiedliche Stoffwechselprozesse bereitgestellt
wird. Bei länger andauernden Belastungen, welche ein be
stimmtes Maß an Ausdauer erfordern, handelt es sich in ent
scheidendem Maße um aerobe Stoffwechselvorgänge, während
kurzzeitige, hohe Belastungen durch anaerobe Stoffwechsel
vorgänge beantwortet werden. Bei aeroben Stoffwechselvorgän
gen wird der eingeatmete Sauerstoff über den Blutkreislauf
zu den beanspruchten Muskeln transportiert.
Die Kondition einer Person, d. h. die Fähigkeit, länger an
dauernde Leistungen zu erbringen, wird durch die Fähigkeit
des Organismus begrenzt, die Muskelzellen mit Sauerstoff zu
versorgen. Da die maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit phy
siologisch begrenzt ist, beispielsweise durch ein Maximum
der Pulsfrequenz, ist es möglich, die maximale Sauerstoff
aufnahmefähigkeit medizinisch zu bestimmen. Die hierzu
benötigten Tests müssen jedoch unter ärztlicher Aufsicht
durchgeführt werden und sind für Routineanwendungen nicht
geeignet.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich unter Be
lastung einer Testperson die Herzfrequenz und damit auch die
Pulsfrequenz proportional zum Sauerstoffverbrauch verhält.
Wenn der Körper einer Testperson bei Belastung ausschließ
lich aerob versorgt wird, besteht ein proportionaler Zusam
menhang zwischen Belastungshöhe und Herzfrequenz. Diese Zu
sammenhänge werden erfindungsgemäß dazu verwendet, bei einer
bestimmten, vorgegebenen Belastung die Pulsfrequenz zu mes
sen und damit indirekt auf den Grad der Sauerstoffversorgung
rückzuschließen. Da die maximal erreichbare Herzfrequenz von
verschiedenen körperlichen Faktoren abhängig ist, jedoch
durch umfangreiche medizinische Untersuchungen vorbestimmt
wurde, kann auf einfache Weise auf diese statistischen Werte
zurückgegriffen werden. Zur Durchführung der erfindungsge
mäßen Bestimmung des Konditionszustandes und zur Anwendung
des erfindungsgemäßen Gerätes wird eine Testperson einer
vorbestimmten körperlichen Belastung ausgesetzt, beispiels
weise auf einem Fahrrad-Ergometer oder einer ähnlichen Ein
richtung. Da der menschliche Wirkungsgrad bei Benutzung
derartiger Einrichtungen bekannt ist, kann auf besonders
einfache Weise durch einen Vergleich der Pulsfrequenz mit
den bekannten Standardwerten ein Rückschluß auf die
derzeitige Sauerstoffaufnahme getroffen werden. Diese
ermöglicht einen Rückschluß auf den Konditionszustand der
Testperson.
Erfindungsgemäß wird die Testperson, beispielsweise auf ei
nem Fahrrad-Ergometer einer relativ niedrigen Belastung un
terworfen. Bei dieser Belastung wird, nachdem der Puls einen
konstanten Wert erreicht hat und die Energiezufuhr somit nur
noch durch aerobe Versorgung erfolgt, der Pulsfrequenzwert
gemessen und mit der theoretischen maximalen Herzfrequenz
verglichen. Diese ist insbesondere altersabhängig, hängt je
doch auch vom Körpergewicht und vom Geschlecht der Testper
son ab. Da bei derartigen niedrigen Belastungen ein linearer
Zusammenhang zwischen der Belastung und der Pulsfrequenz be
steht, können auf besonders einfache Weise Aussagen hin
sichtlich der bei dieser Testperson zu erwartenden maximalen
Sauerstoffaufnahme getroffen werden. Liegt diese unterhalb
des statistisch möglichen Wertes, so ist die Kondition der
Testperson nicht auf einem Niveau, welches als optimal zu
bezeichnen wäre. Der Konditionszustand kann dabei sowohl von
der Tagesform der Testperson (beeinflußt durch Streß oder
Erkrankungen) oder vom gesamten Trainingszustand abhängen.
Durch einen Vergleich des statistischen Maximalwerts mit dem
durch zwei Messungen ermittelten Maximalwert der Testperson
läßt sich ein prozentualer Konditionszustand darstellen,
welcher auch für medizinisch nicht vorgebildete Personen ei
nen hohen Aussagewert beinhaltet.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß Puls-Sollwerte
nur mit einem relativ großen Unsicherheitsfaktor angegeben
werden können. Der Erfindung liegt deshalb der Grundgedanke
zugrunde, einen Zusammenhang zwischen der Belastung und dem
Puls zu ermitteln. Bei zwei definierten Belastungsstufen
wird der Puls dabei erfindungsgemäß gemessen, und ein Ver
hältnis von Belastung zu Puls ermittelt. Die Belastungs
stufen werden vom Gerät aufgrund der Angaben zum Alter,
Gewicht und Geschlecht der Testperson berechnet und als
Vorschlagswert angezeigt. Die Belastungsstufen sind erfin
dungsgemäß so niedrig gewählt, daß mit Sicherheit auch bei
untrainierten Personen die Muskelversorgung aerob bleibt und
zudem eine Verfälschung des Tests durch eine zu geringe
Kraft, beispielsweise durch eine zu kleine Beinkraft bei
einem Fahrradergometer, vermieden wird. Die beiden unter
schiedlichen Belastungsstufen werden erfindungsgemäß bevor
zugterweise so gewählt, daß die zweite Belastungsstufe un
gefähr doppelt so groß ist, wie die erste Belastungsstufe.
Nachdem unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
das Verhältnis von Belastung zu Puls sowie der Puls in der
zweiten Belastungsstufe ermittelt wurden, erfolgt eine
Hochrechnung auf die Belastung, bei welcher sich der Puls
wert der Testperson einstellen würde. Als grobe Berechnungs
formel kann dabei die Formel 220 minus Alter dienen. Diese
theoretisch zu erbringende Maximalleistung wird an der
erfindungsgemäßen Vorrichtung angezeigt. Zusätzlich sind in
dem Speicher die von Alter, Geschlecht und Gewicht abhängi
gen durchschnittlichen Maximalleistungen gespeichert. Die
von der Testperson theoretisch erreichbare Maximalleistung
wird mit der entsprechenden gespeicherten Maximalleistung in
Beziehung gesetzt und ergibt den prozentualen Konditions
wert, der am Gerät angezeigt wird.
In der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche
nachfolgend noch beschrieben werden wird, ist es erforder
lich, daß ein ausreichender Zeitraum abgewartet wird, um si
cherzustellen, daß die Pulsfrequenz sich auf einem konstan
ten Wert eingependelt hat. Nach einer bestimmten Haltezeit
erfolgt dann die jeweilige Meßung der Pulsfrequenz. Hin
sichtlich der Belastung der Testperson hat es sich als gün
stig erwiesen, diese in zwei unterschiedlichen Stufen, näm
lich mit etwa einem Viertel und der Hälfte ihrer geschätzten
Leistungsfähigkeit zu belasten. Diese niedrige Belastung
stellt sicher, daß eine Energieversorgung nur auf aerobem
Wege erfolgt.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß der Pulsaufnehmer in Form einer am Ohr der
Testperson befestigbaren Klemme ausgebildet ist. Diese bau
liche Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Mes
sung, da die Testperson nicht durch behindernde Meßsonden
beaufschlagt wird. Weiterhin ist eine derartige Anordnung
der Meßsonde auch von ungeübten Bedienungspersonen problem
los durchführbar. Im übrigen kann die Ausgestaltung des
Pulsaufnehmers so erfolgen, wie dies aus dem Stand der
Technik bekannt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor
richtung kann vorgesehen sein, daß diese eine Anzeige auf
weist, welche vor Meßfehlern warnt. Weiterhin kann eine
Testzeit-Anzeige vorgesehen sein, um den Beginn bzw. das
Ende der Messung zu signalisieren. Zusätzlich kann es mög
lich sein, die Pulskonstanz anzuzeigen, d. h. den Zeitpunkt,
zu welchem sich der Puls bei der jeweiligen Belastung auf
einen konstanten Wert eingependelt hat.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung
ist weiterhin vorgesehen, daß die Vorrichtung einen Drucker
umfaßt, mit Hilfe dessen eine geeignete graphische und/oder
listenartige Archivierung und Darstellung der jeweiligen
Testergebnisse möglich ist. Die Darstellung der Testergeb
nisse gestattet es, den jeweiligen Trainingsverlauf einer
Testperson aufzuzeigen und, beispielsweise in einer Tabelle,
Fortschritte hinsichtlich des Konditionszustandes zu doku
mentieren. Der Drucker kann die Ergebnisse beispielsweise
auf einer Karteikarte oder auf jeweils zu entnehmenden Kon
trollzetteln ausdrucken.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor
richtung ist es möglich, mittels eines Speichers die jewei
liegen personenzugeordneten Meßergebnisse zu speichern und
diese vergleichend bei der nächsten Messung anzuzeigen.
Mittels der Recheneinheit ist es weiterhin möglich, aus den
jeweils ermittelten Konditionswerten Vorschläge für das
weitere Körpertraining, beispielsweise die bei einem Aus
dauertraining optimale Herzfrequenz zu errechnen. Weiterhin
kann die Zeit dargestellt werden, welche benötigt wird, um
nach Beendigung der Belastung den Puls wieder auf den ur
sprünglichen Wert abzusenken.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet es beispielsweise
im Rahmen von Rehabilitationsmaßnahmen, Trainingsmaßnahmen
oder Fitneßmaßnahmen der Testperson den jeweiligen Trai
ningszustand anzuzeigen und einen Trainingsfortschritt oder
Trainingsrückschritt zu signalisieren. Weiterhin ist es
möglich, beispielsweise Leistungssportler durch derartige
Tests zu überwachen, um bei einem Absinken des Konditionszu
standes rechtzeitig Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Weiterhin
kann der erfindungsgemäße Test zur Anzeige von Krankheiten
oder anderen Umständen dienen, welche eine Verringerung der
körperlichen Belastung angeraten erscheinen lassen.
Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es
weiterhin möglich, ein optimales Körpertraining zu betrei
ben, da die günstigste Belastungsstufe ermittelbar ist. Eine
zu niedrige Belastung beim Training bringt bekanntlicher
maßen keine Leistungssteigerung, während eine zu große Be
lastung das Trainingsergebnis möglicherweise verschlechtern
kann. Da sich mit dem Trainingsfortschritt die optimale Be
lastung verändert, ist es unter Umständen auch möglich, die
Aerob-Anaerob-Schwelle zu überwachen. Die Aerob-Anaerob-
Schwelle wird, wie bekannt, in der Sportmedizin als die
Belastung definiert, bei welcher der Lactat-Gehalt des
Blutes einen Wert 4 mmol/l annimmt. Diese Aerob-Anaerob-
Schwelle äußert sich bei der Pulsmessung nur durch ein lang
sames Ansteigen der Herzfrequenz während der Belastung,
wobei diese Belastungshöhe bei ca. 65 bis 85% der Maximal
leistung der Testperson liegt und, um Verfälschungen des
Meßergebnisses zu vermeiden, bei dem erfindungsgemäßen
Meßverfahren nicht erreicht wird. Es ist somit unter
Umständen eine empirische Ermittlung der Annäherung an diese
Schwelle möglich. Für eine Trainingsempfehlung kann die er
findungsgemäße Vorrichtung eine indirekt errechnete Optimal
last angeben, wobei diese Berechnung von der Tatsache aus
geht, daß sich mit dem durch die Vorrichtung ermittelten
Fitneßwert die Aerob-Anaerob-Schwelle verschiebt, und zwar
zwischen einem Wert von ca. 55% der Maximallast, welche bei
einem absolut untrainierten Probanden vorliegt, zu einem
Wert zu 85%, welche von einem gut trainierte Sportler er
reicht wird. Zwischen diesen Werten kann eine Belastung für
die Testperson abgeleitet werden, die der für ein Training
optimalen Belastung in der Aerob-Anaeorb-Schwelle etwa ent
spricht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin mit einer
Schnittstelle für die Übertragung der Daten versehen sein.
Zusätzlich ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
möglich, mit der Recheneinheit einen akustischen Signal
geber zu verbinden, welcher zur Vereinfachung der Bedie
nung zur Signalisierung von Fehleingaben, Meßfehlern und/
oder der Beendigung der Testphasen dient. Erfindungsgemäß
läßt sich somit die Bedienung der Erfindung wesentlich ver
einfachen, da bestimmte Betriebszustände zusätzlich aku
stisch angezeigt werden.
Erfindungsgemäß ist es somit möglich, im einzelnen die rela
tive Kondition, bezogen auf den maximal zu erreichenden
Wert, anzuzeigen, sowie die Belastungsgrenze hochzurechnen
und die Sauerstoffaufnahmefähigkeit zu ermitteln.
Zur Belastung der Testperson kann erfindungsgemäß ein Fahr
rad-Ergometer verwendet werden, es ist jedoch auch möglich,
eine Stufenbelastung aufzubringen. In beiden Fällen erweist
es sich als vorteilhaft, daß die Belastungshöhe auf sehr
einfache Weise feststellbar ist, so daß, ausgehend von dem
konstanten Belastungswert, erfindungsgemäß der Test durchge
führt werden kann. Da bei dem Fahrrad-Ergometer der Wir
kungsgrad bekannt ist, welcher beispielsweise 24% beträgt,
ist es lediglich erforderlich, die Tretfrequenz konstant zu
halten, um die Vorraussetzungen für den Test zu schaffen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei
spiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei
zeigt
Fig. 1 eine schematische Frontansicht eines Ausführungs
beispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Zusammenhänge
zwischen der Belastung und der Pulsfrequenz und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der einzelnen Bau
elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Zur Beschreibung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrich
tung sei zunächst auf Fig. 3 Bezug genommen. Diese zeigt
einen Pulsaufnehmer 2, welcher in üblicher Weise ausgebildet
sein kann und dazu dienen kann, am Ohr die Durchblutung und
damit, auf optischem Wege, die Pulsfrequenz zu bestimmen.
Dem Pulsfrequenzaufnehmer 2 ist ein Signalverstärker 10
nachgeschaltet, welcher mit einem Filter 11 in Betriebsver
bindung steht. Dem Ausgang des Filters 11, welches dazu
dient, das Pulssignal von hochfrequenten Störsignalen zu
trennen, ist eine Vergleicherstufe 12 nachgeordnet, welche
in Form eines Operationsverstärkers ausgebildet sein kann.
Die zugeordneten Widerstände und Kondensatoren bilden je
weils einen Tiefpaß.
Zur Überwachung der Stromversorgung dient ein Vergleicher
13, welcher mit einem Batteriespannungsindikator 14
verbunden ist.
Das Ausgangssignal der Vergleicherstufe 12 wird dem Rechner
1 zugeführt. Weiterhin ist ein Puffer 15 vorgesehen, welchem
das Ausgangssignal der Vergleicherstufe 12 zugeführt wird.
Der Ausgang des Puffers 15 ist mit dem Ausgang einer Ver
gleicherstufe 16 verbunden, deren Eingangssignal von dem
Signalfilter 11 (Tiefpaß) zugeführt wird.
Die Recheneinheit 1 ist weiterhin mit einem Tastenfeld 3,
welches eine Eingabeeinheit darstellt, betriebsverbunden.
An die Recheneinheit 1 ist eine Anzeige 17 angeschlossen,
mittels welcher die Meßzeitintervalle dargestellt werden
können. Weiterhin ist die Recheneinheit 1 mit einer Anzeige
einheit 4 betriebsverbunden, mittels der die verschiedenen
Eingabe- und Meßwerte darstellbar sind. Eine ebenfalls mit
der Recheneinheit 1 verbundene Anzeige 18 umfaßt mehrere
Leuchtdioden, welche den jeweiligen einzugebenden oder dar
zustellenden Variablen zugeordnet sind. Zur Darstellung der
Pulskonstanz dient eine Anzeige 6, beispielsweise in Form
einer Leuchtdiode, ebenso ist eine Meßfehler-Anzeige 5 vor
gesehen. Anzeigen 7 signalisieren dem Benutzer, ob eine
Testperson männlichen oder weiblichen Geschlechts getestet
werden soll.
An der Recheneinheit 1 ist weiterhin ein Drucker 9 sowie
eine Schnittstelle 8 angeschlossen.
Die Fig. 1 zeigt eine Frontansicht der in Verbindung mit
Fig. 3 beschriebenen Vorrichtung, aus welcher insbesondere
die Anzeigeeinrichtungen und die Eingabeeinheit ersichtlich
sind.
Im folgenden wird die Funktion der in Fig. 3 gezeigten
Schaltung kurz beschrieben. Der Pulsfrequenzaufnehmer 2 er
faßt das Meßsignal, welches durch den Verstärker 10 in ge
eigneter Weise verstärkt wird. Im nachfolgenden Filter 11
wird das Signal von Störanteilen, welche im Frequenzbereich
über 20 Hz liegen, befreit. Nachfolgend wird das Signal über
den aus dem Widerstand und dem Kondensator gebildeten
Tiefpaß an den Eingang der Vergleicherstufe 12 geführt. Wie
dargestellt, sind zwei Tiefpässe vorhanden, wobei die Zeit
konstante des einen Tiefpasses um den Faktor 10 größer ist
als die des anderen Tiefpasses. Somit liegt am Eingang der
Vergleicherstufe 12 nur noch eine gefilterte Signalspannung
an, welche im wesentlichen nur noch niederfrequente, durch
Störungen und Bewegungen am Pulsaufnehmer hervorgerufene An
teile enthält. Da die Vergleicherstufe 12 nur auf die Diffe
renz der beiden Signale reagiert, werden diese Störungen
weitgehend ausgefiltert. Das am Ausgang der Vergleicherstufe
12 vorliegende digitale Pulssignal wird nachfolgend an die
Recheneinheit 1 geleitet. Diese mißt den zeitlichen Abstand
zwischen den Impulsen und ermittelt somit in bekannter Weise
die Pulsfrequenz. Weiterhin werden verschiedene Plausibili
tätstests vorgenommen, um Meßfehler festzustellen.
Um eine störungsfreie Signalerfassung sicherzustellen, ist
die Vorrichtung mit einem Pulsindikator 19 ausgestattet,
welcher bespielsweise als Leuchtanzeige mit zwei Hellig
keitsstufen ausgebildet ist. Es ist jedoch auch möglich,
eine zweifarbige LED vorzusehen. Bei schwacher Pulsmodula
tion erfolgt eine unterschiedliche Anzeige, als bei starker
Pulsmodulation. Somit ist ein korrektes Anbringen des Puls
frequenzaufnehmers 2 an der Vorrichtung nachprüfbar.
Mit der Recheneinheit 1 ist weiterhin ein akustischer Sig
nalgeber 20 verbunden, mit Hilfe dessen Fehleingaben, Meß
fehler oder sonstige Bedienungszustände, beispielsweise die
Beendigung einer Testphase angezeigt werden können.
Im nachfolgenden wird die Bedienung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung bzw. der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah
rens anhand der Darstellung von Fig. 2 beschrieben.
Nach dem Einschalten des Gerätes und dem Anbringen des Puls
frequenzaufnehmers werden die jeweiligen persönlichen Daten
der Testperson eingegeben. Diese umfassen das Alter, das Ge
schlecht und das Gewicht der Testperson. Weiterhin wird die
jeweils gewählte Last eingegeben, wobei das Gerät die
Belastungsstufen als Vorschlagswert selbsttätig nach Eingabe
der Daten des Alters, Gewichts und Geschlechts ermittelt. Es
ist möglich, diese Vorschlagswerte zu übernehmen, es können
jedoch auch beliebige andere Werte eingegeben werden. Die
vorgeschlagenen Belastungsstufen werden von dem Gerät ange
zeigt. Der Start der Messung erfolgt durch Drücken der
Starttaste der Eingabeeinheit 3. Nach Erreichen einer
konstanten Pulsfrequenz erfolgt automatisch eine Messung und
Zuordnung derselben zu der gewählten Last. Nachfolgend wird
eine zweite Laststufe vorgewählt und eine erneute Messung
vorgenommen.
Nach Beendigung der zweiten Messung ist der eigentliche Test
abgeschlossen, die Testperson verbleibt jedoch in Verbindung
mit der Testvorrichtung, damit der Rückgang des Pulses über
prüft werden kann. Die angezeigte Zeitdauer bis zum Rückgang
des Pulses kann als erster Hinweis auf den Konditionszustand
betrachtet und von der Trainingsperson ausgewertet werden.
Nachfolgend wird nunmehr durch eine lineare Verbindung der
beiden in Fig. 2 dargestellten Meßpunkte die maximal für die
jeweilige Testperson erreichbare Pulsfrequenz mit der maxi
mal erreichbaren Last ermittelt und in Relation zu einer für
diesen Personentyp durchschnittlichen Maximalbelastung
gesetzt. Es ist somit möglich, den Konditionszustand in
%-Werten anzuzeigen.
Im nachfolgenden wird detailliert die Betriebsweise der er
findungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Der Ablauf eines
Konditionsüberwachungsvorganges kann in fünf Phasen unter
teilt werden:
Phase 1: Eingabe der persönlichen Daten der Testperson und
automatische Bestimmung von körpergerechten Be
lastungsstufen.
Phase 2: Messung der Herzfrequenz bei Belastungsstufe 1
Phase 3: Messung der Herzfrequenz bei Belastungsstufe 2
Phase 4: Messung der Zeitdauer für das Abklingen der Herz
frequenz auf den Wert bei Belastungsstufe 1
Phase 5: Auswertung und Anzeige der Meßergebnisse
Durch die Bedienungsperson erfolgt eine manuelle Eingabe der
persönlichen Daten (Alter, Gewicht, Geschlecht). Nach dieser
Eingabe führt die Vorrichtung eine Plausibilitätskontrolle
der Eingabedaten durch und gibt einen Fehlerhinweis, wenn
die Eingabe nicht plausibel erscheint. Weiterhin wird nun
mehr aus der im Gerät abgespeicherten Tabelle mit Maximal
belastungen, welche aus sportmedizinischen Reihenuntersu
chungen gesunder erwachsener Personen ermittelt wurden, un
ter Heranziehung der Variablen, Alter, Gewicht und Ge
schlecht, die durchschnittlich erzielbare Maximaleistung
(Pmaxt) ausgegeben. Weiterhin werden Vorschlagswerte für die
Laststufen ermittelt:
P1 (Laststufe 1) = 1/4 Pmaxt
P2 (Laststufe 2) = 1/2 Pmaxt.
P2 (Laststufe 2) = 1/2 Pmaxt.
Diese Vorschlagswerte werden vom Gerät angezeigt. Die Bedie
nungsperson kann nunmehr die Vorschlagswerte gegebenenfalls
abändern und den Vorgang durch die Starttaste beginnen.
Das Gerät gibt nunmehr ein optisches und ein akustisches
Signal als Aufforderung ab, den Test mit der Laststufe 1 zu
beginnen. Diese Signalausgabe muß mit einer Taste bestätigt
werden. Das Gerät startet nunmehr die Verzögerungszeit t1.
Weiterhin wird die aktuelle Herzfrequenz gemessen und ange
zeigt. Das Gerät wartet nunmehr bis t1 abgelaufen ist.
Nachfolgend startet die Verzögerungszeit t2, wobei wiederum
die aktuelle Herzfrequenz gemessen und angezeigt wird. Wäh
rend der Zeit t2 wird der Mittelwert der Herzfrequenz gebil
det (HF1). Das Gerät wartet weiterhin ab, bis die Verzöge
rungszeit t2 abgelaufen ist.
Das Gerät gibt mittels eines optischen und akustischen Sig
nals die Aufforderung, den Test mit der Laststufe 2 fortzu
führen. Diese Signalausgabe muß über eine Taste bestätigt
werden. Es wird nunmehr von dem Gerät die Verzögerungszeit
t3 gestartet, wobei die aktuelle Herzfrequenz gemessen und
angezeigt wird. Das Gerät wartet bis die Zeit t3 abgelaufen
ist. Nunmehr wird die Verzögerungszeit t4 gestartet, wobei
wiederum die aktuelle Herzfrequenz gemessen und angezeigt
wird. Es wird nachfolgend der Mittelwert der Herzfrequenz
während t4 gebildet (HF2). Weiterhin ist der Ablauf der Ver
zögerungszeit t4 abzuwarten.
Das Gerät gibt ein optisches und akustisches Signal als Auf
forderung an die Testperson, die Belastung einzustellen und
eine Ruhestellung einzunehmen. Auch diese Signalausgabe muß
quittiert werden. Es startet nunmehr der Timer 5. Nachfolgend
muß abgewartet werden, bis die aktuelle Herzfrequenz auf den
Wert HF1 abgeklungen ist. Daraufhin wird der Timer 5 gestoppt
und es folgt eine Anzeige der im Timer 5 gespeicherten Zeit
dauer.
Nachfolgend wird der Faktor f bestimmt:
Es erfolgt nunmehr eine Extrapolation auf eine Belastung,
bei welcher sich der Maximalpuls einstellen wird:
Pmax = P2 + f (220-Alter)
Aufgrund des nunmehr ermittelten Pmax-Wertes erfolgt eine Be
rechnung der relativen Kondition K:
Nachfolgend erfolgt die Ermittlung des maximalen Sauerstoff
aufnahmevermögens O2 max:
O2 max = k × Pmax + O2 grund
dabei sind:
O2 grund = Sauerstoffgrundumsatz
k = Konstante die den Zusammenhang zwischen Wirkungsgrad, Belastung und Sauerstoffverbrauch herstellt.
O2 grund = Sauerstoffgrundumsatz
k = Konstante die den Zusammenhang zwischen Wirkungsgrad, Belastung und Sauerstoffverbrauch herstellt.
Das Gerät gibt ein optisches und ein akustisches Signal als
Hinweis auf das Ende des Meßvorganges. Die Bedienungsperson
kann nunmehr die auszugebende Variable anwählen, welche vom
Gerät im Anzeigefeld ausgegeben wird. Auf Anforderung er
folgt die Ausgabe zusätzlich auf einem Protokolldrucker.
Weiterhin ist eine Übergabe der Werte an eine Datenschnitt
stelle möglich.
Weitere Testergebnisse können wahlweise dargestellt werden.
Die Angabe LASTmax zeigt die hochgerechnete Maximalbelastung
an, welche bei äußerster Anstrengung erreichbar wäre. Die
Anzeige O2 max zeigt die voraussichtlich aufnehmbare Sauer
stoffmenge in 100×l/min an. Dieser Wert ist sonst nur
durch aufwendige sportmedizinische Untersuchungen exakt er
mittelbar und dient einer Trainingsperson als Ausgangswert
zur weiteren Ausgestaltung des Trainings.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel
beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann im Rahmen
der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmög
lichkeiten.
Claims (24)
1. Vorrichtung zur Ermittlung des Konditionszustands einer
Testperson, gekennzeichnet durch einen Pulsfrequenzauf
nehmer (2), eine Recheneinheit (1) zum Vergleich der
Pulsfrequenz mit einem Puls-Sollwert, eine Eingabeein
heit (3) für den Sollwert und eine Anzeigeeinheit (4).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in einer Speichereinheit Puls-Sollwerte in Abhängigkeit
von Alter, Geschlecht und Gewicht einer Testperson ge
speichert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Pulsfrequenzaufnehmer (2) in Form einer am Ohr der
Testperson befestigbaren Klemme ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Pulsfrequenzaufnehmer (2) eine optische Einrichtung
zur Durchstrahlung eines Ohrbereichs umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Pulsfrequenzaufnehmer (2) in Form einer am Handge
lenk der Testperson zu befestigenden Einrichtung ausge
bildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (1) eine Extrapo
lationseinheit und eine Vergleichseinheit zum Vergleich
des Puls-Meßwerts mit dem Puls-Sollwert umfaßt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn
zeichnet durch einen Arbeitsspeicher zur Speicherung und
zum Vergleich mehrerer Puls-Meßwerte für einen Testvor
gang.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn
zeichnet durch eine Meßfehler-Anzeige (5).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn
zeichnet durch eine Testzeit-Anzeige.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn
zeichnet durch eine Konditionsanzeige-Einrichtung.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn
zeichnet durch eine Maximal-Anzeige.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, kenn
zeichnet durch eine O2 max-Anzeige.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekenn
zeichnet durch eine Pulskonstanz-Anzeige (6).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekenn
zeichnet durch eine Geschlechtswahl-Anzeige (7).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekenn
zeichnet durch eine Zeitmeßeinrichtung.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekenn
zeichnet durch eine Recheneinheit zur Auswahl von Be
lastungswerten in Abhängigkeit des für die Testperson
spezifischen Pulsfrequenz-Sollwerts oder Pulsfrequenz-
Maximalwerts.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekenn
zeichnet durch eine Schnittstelle (8) zur Datenüber
tragung.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekenn
zeichnet durch einen Drucker (9) zur Meßwert-Aufzeich
nung.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekenn
zeichnet durch einen akustischen Signalgeber zur Anzeige
der jeweiligen Betriebszustände.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekenn
zeichnet durch eine Einrichtung zur Plausibilitätskon
trolle während der Eingabe und/oder der Meßvorgänge.
21. Verfahren zur Ermittlung des Konditionszustands einer
Testperson, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer
Belastungseinrichtung eine Testperson über eine vorgege
bene Zeitdauer jeweils einer von zumindest zwei unter
schiedlichen körperlichen Belastungen ausgesetzt wird,
daß während der Belastung der Puls der Testperson gemes
sen wird und daß die ermittelten Puls-Belastungsmeßwerte
mit einem Sollwert verglichen werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
die Belastung im Bereich von 1/4 bis 2/3 der möglichen
Maximalbelastung der Testperson gewählt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeich
net, daß die Meßwerte extrapoliert und mit der maximal
für eine gleichartige Testperson erreichbaren Pulsfre
quenz verglichen wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sollwert der Pulsfrequenz in Ab
hängigkeit von Alter, Geschlecht und/oder Gewicht der
Testperson festgelegt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3920526A DE3920526A1 (de) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des konditionszustandes einer testperson |
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DE3920526A DE3920526A1 (de) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des konditionszustandes einer testperson |
Publications (1)
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ID=6383374
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