利用中强度运动评测心肺耐力的方法、设备和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用中强度运动评测人体心肺耐力的方法，以及用来实现该方法运动手表、跑步机和智能终端系统。该方法能解决当前我国800/1000m测试中频繁发生猝死、不能客观评价心肺耐力、不能引导学生科学锻炼等问题，也可避免国外耐力测中的诸多问题和不足；能客观评价人的心肺耐力、科学引导锻炼，培养运动兴趣及体育生活方式的养成。该方法既可用在学生体质测试或中考耐力测试中，也可用于个体的自我耐力评测，准确、安全、简单。为实现该方法而提出的设备和系统设计，可为当前运动手表、跑步机和运动APP等增加新功能。耐力测试方法的实施，是先测量受试者在某中等心率下的跑速，然后以此速度快慢评价受试者的耐力水平。然后以此速度快慢评价受试者的耐力水平。然后以此速度快慢评价受试者的耐力水平。

【技术实现步骤摘要】
利用中强度运动评测心肺耐力的方法、设备和系统


[0001]本申请属于心肺耐力测试领域，涉及一种利用中强度运动评测人体心肺耐力的方法、设备和系统。

技术介绍

[0002]随着社会变迁，人的静坐时间越来越长、身体活动越来越少、体质不断下滑，测定国民体质、了解发展状况、制定相应政策并引导锻炼，是每个政府的责任和义务，也将是一项长期行为。不过，如何评测心肺耐力(有氧耐力)——这一代表人体心肺机能和综合活力水平的体质指标，却一直没有找到最佳方法。另在自我评测领域，亦未见既客观准确又简便易行的耐力评测方法。
[0003]我国800/1000m测试存在的问题和不足。依照《国家学生体质健康标准》等要求，我国普通学校应当每年组织一次800/1000m测试(女生测800m、男生测1000m，小学除外)，并按时上报体测数据；另依教育部要求，学生中考也应加测800/1000m。不过，800/1000m测试却有以下问题：
①
频繁引发猝死，每年都有多起800/1000m测试引发猝死的公开报道。在800/1000m测试中会持续个人最大心率，收缩压升至185
‑
225mmHg，这对我国当前普遍缺乏心肺适应性锻炼的青少年学生来说确有风险。
②
800/1000m测试不能客观评价心肺耐力。面向大众的耐力测试主要为了评测有氧耐力，评测有氧耐力本应使用一种“以有氧代谢供能为主”的运动项目，而800/1000m以无氧代谢供能为主，即当前在用一种“以无氧代谢供能为主”的运动项目来评测人的“有氧耐力”，不尽合理。另有多项研究证明，800/1000m成绩与最大摄氧量、无氧阈、12min跑等经典耐力评价指标不相关，有违科学。
③
800/1000m测试不能引导学生科学锻炼，且有负面作用。学生普遍循着800/1000m测试的方式进行锻炼，而这种锻炼方式强度大、时间短，“易导致心室壁向心性肥厚，造成心室腔减小，心输出量减少”，有害健康。且这种测试和锻炼方式会让人在短时间内形成大量乳酸堆积，引发神经系统的急剧抑制，产生强烈的自我保护性应激反应，留下痛苦体验，导致学生普遍害怕耐力锻炼，不利于锻炼习惯和体育生活方式的养成。
④
800/1000m测试的组织、管理有难度，容易出现逃圈、抄近道现象；且成绩受激励、意志等因素影响，难以测出真实体能水平。
[0004]国外耐力测试方法主要有1英里跑(1Mile Endurance Run/Walk Test)、节奏往返跑(PACER测试、yoyo跑、beep跑等)、12分钟跑等，他们亦各有不足。1英里跑除了以有氧代谢供能为主外，基本具备了800/1000m测试的其他不足，如成绩受意志、激励因素影响，组织管理有难度，猝死风险和心理代价没有明显降低等。节奏往返跑的最大不足是不具锻炼引导功能，不能让学生循着这种测试方式进行锻炼；且在测试中频繁制动，胫骨前侧张力大，有致胫骨骨膜炎和膝、踝关节损伤的风险。12min跑的最大问题是组织难，该测试要求跑后10秒钟内心率不超过180，多人同时跑，测量有困难；且容易套圈，12分钟叫停时确定每个人的跑动圈数和位置有困难；另测试成绩仍受意志、激励因素影响。
[0005]其他耐力评测方法的不足。除以上方法，评测耐力还有无氧阈、最大吸氧量、PWC170等，这些方法指标虽能较好反映人的心肺耐力水平，不过需要借助专门的仪器设备、
在实验室测量，程序相对复杂、成本较高，难以在大众性测试中推广。
[0006]为解决上述问题，本申请提出了以某中等心率下跑速为指标评测心肺耐力的新方法；不过，市面上尚无支持该测试方法的设备和系统方法，需要一并提出。例如，当前市面上跑步机虽然大多带有心率模式，但没有能满足本耐力测试的需要的能自动精确控制速度和加速节奏、记取特定条件下数据并对耐力做出评价的跑步机；当前市场上的运动手表或手环也很多，但都没有能测量某特定心率下跑速的功能；当前用于健身锻炼的APP很多，但没有能自动提醒特定心率范围，并自动分析、记录、上传、评价特定心率下速度的功能。

技术实现思路

[0007]为解决上述
技术介绍
中提出的现行耐力测试方法“频繁引发猝死”“不能客观反映机体耐力水平”“不能引导科学锻炼”“成绩受激励、意志因素制约”等问题。本专利技术提供一种以某中等心率下跑速为指标评测人体心肺耐力的新方法，以及能实现该方法的运动手表、跑步机、智能系统。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0009]本专利技术的第一方面，提供了一种耐力测试新方法。该方法的技术方案为，先测量受试者在基准心率下的跑速，然后以该跑速快慢为依据评价受试者的耐力水平，如图1。
[0010]基准心率的设置。依无氧阈理论等，普通成人、青年大学生的基准心率以150次/min为优选，也可根据受试者年龄、性别和测试目等不同，在110—170次/min之间调整。例如，可设置男生以150次/min、女生以145次/min为基准心率；或设置中年人以130次/min为基准心率、老年人以110次/min为基准心率等。少年中学生的无氧阈心率虽然稍低，但因其最大心率和心率储备稍高，所以也不必太过调低；不能太过调低的另一原因，是为了防止受试者用耗能较低的快走方式进行测试。
[0011]测量基准心率下的跑速，以记取受试者达到基准心率阈(如基准心率
±
3次/min)5min后、20min内的稳定速度为优选，避免记取受试者在适应阶段和疲劳状态下的跑速作测试成绩。
[0012]评分依据(评分标准)。普通成人、青年大学生以150次/min为基准心率时，优选的评分算法公式为：男子分数＝220—每400m用时(秒)；女生分数＝235—每400m用时(秒)。例如，男生以150次/min的心率强度跑步，每400m用时160s(2'40”)，则该男生分数＝220—160＝60分。也即，在此基准心率下绕标准田径场跑步，每圈用时每减少或增多1s，分数就提高或降低1分，具体评分表如图2。该算法以每400m用时均差为标准，以引导锻炼为取向。依此标准，在普通学校体育队中经常参加心肺耐力锻炼的青少年学生，得分约在100—120分；经常参加耐力锻炼的普通学生分数约在70—90分；偶尔参加耐力锻炼的普通学生得分约在50分左右；基本或从不参加心肺适应性锻炼的青少年学生得分约在30—50分。
[0013]备选的评分标准，可根据各种需要调整算法公式、调整满分点、零分点、调整均分、平均差，调整各常量、变量、参数、单位等；评分算法可以是标准Z分，也可以是标准T分或累计评分算法；每一分值对应的可以是时间差，也可以是速度差；还可以像当前的800/1000m评分表一样增加70分至90分区间每一分值所对应的时间差，以增加在此分数段的人数比例。
[0014]该方法可在场地上实施，也可在跑步机(跑台)上完成。
[0015]优选的，在场地上实施的技术方案(以150次/min作基准心率为例)。为缓解受试者测前不良状态、调动机体潜能，先让受试者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用中强度运动测评心肺耐力的方法，其本质特征在于：先测量受试者在基准心率下的跑速，然后以该跑速快慢为依据，评价受试者的耐力水平；该方法可在室内外运动场地上实施，也可在跑步机
‑
跑台上实施。2.权利要求1所述的基准心率，普通成人及青少年学生以150次/min为优选，亦可根据受试者年龄、性别和测试目等不同，在110～170次/min之间调整。3.权利要求1所述的评价依据，普通成人及青少年以150次/min为基准心率时，优选的评分算法公式为：男子分数＝220－每400m用时(秒)；女生分数＝235－每400m用时(秒)；备选的评价方法，可像上述算法，以区间用时差为评分标准，也可以速度差为评分标准；还可根据基准心率、性别、年龄等不同，对满分点、零分点、均分、平均差等常量、变量、参数、单位等做出调整；评分方法可采用标准Z分，也可采用标准T分或累计评分法等；还可像“国家学生体质健康标准”中的800/1000m评分表一样，增加70分至90分区间每一分值所对应的时间差，以增加此分数段的人数比例。4.权利要求1所述的耐力测试方法，可在场地上实施，其特征在于：为缓解测前不良状态、调动机体潜能，受试者宜先做准备活动并适当休息，并配带有心律显示或提示功能及无线传输功能的心律监测设备；绕场地慢跑，根据心律调节跑速，使心律控制在基准心率附近；当受试者心率维持在基准心率阈一段时间，如维持在基准心率
±
3次/min达5min，供能代谢基本稳定后，择机测量受试者稳定在基准心率时的速度；并依据权3所述评分标准，对受试者心肺耐力做出评价；测量速度，可手动测量受试者在基准心率下通过某段距离(如25m)所用时间，如果受试者在此前和此后一段时间或距离(如10s或25m)心律无变化，视测量成功；也可通过受试者配带的设备，自动分析测量受试者稳定在基准心率状态下的速度；为提高自动测量精度，还可在测试场地加装无线定位基站。5.权利要求1所述的耐力测试方法，亦可在跑步机上实施，其特征在于：准备工作同场地；为使受试者在跑步机上跑步与场地上跑步能耗相当，宜将跑台设置一定坡度，该坡度可以是优选的1％，也可在0～10％之间取值；受试者上跑台开始慢跑，逐渐提速；受试者、工作人员或系统自动根据受试者心率调节跑速，使心率维持在基准心率附近；当受试者心率维持在基准心率阈一段时间，如维持在基准心率
±
3次/min达5min后，择机测量受试者稳定在基准心率时的速度；当受试者心率能稳定在基准心率一段时间或距离(如30s或100m)，速度无变化，则以该速度作受试者成绩；并参照权3所述评分依据对受试者的心肺耐力做出评价；为方便测试，受试者上跑台后可缓慢加速，当受试者心率达到基准心率时，记取该速度作受试者成绩；加速过程，可以分阶段速度递增，也可持续某一固定加速度。备选的，不调整跑步机坡度，而通过给跑步机上的速度乘以一定的系数，换算成与场地跑能耗相近的速度，该系数以0.87为优选，以1～0.7之间的其他数值为备选；或者既不给跑步机设置坡度，也不给跑步机速度乘系数，而通过改变算法公式及评分表的方式，完成对受试者耐力水平的评价，实现二者分值平衡。6.一种能完成权1所述耐力测试方法的耐力测试跑步机，该跑步机的基本特征在于：能依据权1
‑
5所述规则，测量受试者在基准心率下跑速，进而能依据权3所述规则对受试者的耐力水平做出评价；
该跑步机包括信息数据读取输入模块、心率信息采集模块、转速采集模块、数据分析处理模块、计时模块、显示模块，速度控制模块、坡度控制模块，及电机、履带、支架等基本的跑步机构件；该跑步机还可以包括：坡度传感器及坡度控制模块，数据存储、传输模块，网络传输模块，身份信息读取模块、身份信息识别模块等。其运行特征在于：数据信息读取输入模块、心率信息采集模块、转速采集模块和坡度传感及控制模块分别向数据分析处理模块输入或传输受试者的年龄、性别和基准心率等信息、心率信息、速度信息和坡度信息等；数据分析处理模块将上述信息及时钟信息等分析处理，转化为受试者易感知的实时心率、基准心率、跑速、时间和坡度等数据、图形或文字等，传输到显示模块分别显示，或以音频方式等方式传递，同时根据上述信息和权1
‑
5所述规则，向坡度控制模块传输控制指令、向速度控制模块传输速度控制指令，或者由受试...

【专利技术属性】
技术研发人员：井厚亮，
申请(专利权)人：井厚亮，
类型：发明
国别省市：