Verfahren zum Betreiben eines Trainmgsgerates sowie Vorrichtung zum Erfassen von Körperfunktionen zur Verwendung mit einem Trainings gerät Method for operating a training device and device for recording body functions for use with a training device
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Betreiben eines Trainingsgerätes für das Muskeltraining einer Person und/oder für die Überprüfung der Muskelleistung einer Person. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen von Körperfunktionen, insbesondere zur Verwendung mit ei- nem Trainingsgerät, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreiben ist.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for operating a training device for muscle training a person and / or for checking the muscle performance of a person. Furthermore, the invention relates to a device for recording body functions, in particular for use with a training device which is to be operated according to the method according to the invention.
Trainingsgeräte, wie Heimtrainer, Ellipsentrainer, Rudergeräte und ähnliches, mit denen Muskeln einer Person trainiert oder deren Muskelleistung überprüft und erfaßt werden sollen, müssen so ausgelegt sein, dass sie von möglichst vielen verschiedenen Personengruppen, die sich hinsichtlich ihrer körperspezifischen Eigenschaften, wie des Geschlechtes, ihrer Körperhöhe und -masse, ihres Alters oder auch ihrer körperlichen Konstitution, voneinander unterscheiden, benutzt werden können. Die Vielfalt an möglichen Anwendern derartiger Trainingsgeräte bedeutet jedoch auch, dass für jede Personengruppe eigene Trainingsabläufe und Höchstbelastungen vorgegeben werden müssen, um eine möglichst schonende Muskelbelastung sicherzustellen. Um dies zu gewährleisten, werden üblicherweise an den Steuerungseinrichtungen der Trainingsgeräte Anzeigen oder Tabellen vorgesehen, die der jeweils trainierenden Person Verhaltensmaßregeln und Hinweise für ein schonendes Training geben. Ferner ist es bekannt, während des Trainings, die Herzschlagfrequenz der trainierenden Per- son zu erfassen und am Trainingsgerät anzuzeigen, damit die trainierende Person ihr Training an die aktuelle körperliche Situation anpassen kann. Der Trainingserfolg ist jedoch maßgeblich von der jeweils trainierenden Person und deren Bereitschaft, diese Verhaltensmaßregeln und Hinweise zu beachten, abhängig.Training devices, such as exercise bikes, elliptical trainers, rowing machines and the like, with which muscles of a person are to be trained or whose muscle performance is to be checked and recorded, must be designed in such a way that they can be used by as many different groups of people as possible, which differ with regard to their body-specific properties, such as gender their body height and mass, their age or their physical constitution, can be used. However, the variety of possible users of such training equipment also means that individual training sequences and maximum loads must be specified for each group of people in order to ensure that the muscle load is as gentle as possible. To ensure this, displays or tables are usually provided on the control devices of the training devices, which give the person exercising in each case behavioral rules and instructions for gentle training. It is also known to record the heartbeat frequency of the exercising person during the training and to display it on the training device so that the exercising person can adapt their training to the current physical situation. The success of the training, however, depends to a large extent on the person training and their willingness to observe these behavioral rules and instructions.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Trainingsgerätes bzw. eine Vorrichtung, insbesondere zur Verwendung mit einem Trainingsgerät, anzugeben, bei dem bzw. bei dessen Verwendung ein äußerst schonendes Muskeltrai-
ning und/oder eine äußerst schonende Überprüfung der Muskelleistung einer trainierenden Person möglich ist.It is the object of the invention to provide a method for operating a training device or a device, in particular for use with a training device, in which or when using an extremely gentle muscle training. ning and / or an extremely gentle examination of the muscular performance of a exercising person is possible.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 zum Betreiben eines Trainingsgerätes für das Muskeltraining einer Person und/ oder für die Übe riifung der Muskelleistung einer Person. Des weiteren löst die Erfindung die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 11 zum Erfassen von Körperfunktionen, welche insbesondere zur Verwendung mit einem Trainingsgerät geeignet sein soll.The invention solves this problem by a method with the features of claim 1 for operating a training device for muscle training of a person and / or for exercising the muscular performance of a person. Furthermore, the invention achieves the object by a device with the features according to claim 11 for detecting body functions, which should be particularly suitable for use with a training device.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Trainingsgerätes für das Muskeltraining einer Person und/oder für die Überprüfung der Muskelleistung einer Person. Ein derartiges Trainingsgerät ist mit mindestens einer Trainingseinrichtung ausgestattet, an welcher Linearkräfte und/oder Drehmomente angreifen, gegen die die Person mit Muskelkraft trainiert. Ein wesentlicher Gedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht auf dem Ansatz, die körperspezifischen Eigenschaften der trainierenden Person, wie beispielsweise deren Körperhöhe oder Körpermasse oder ihren Trainingszustand, bei der Ansteuerung der Trainingseinrichtung zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen, dass die Steuerungseinrichtung die Trainingseinrichtung basierend auf körperspezifischen Datensätzen der jeweils trainierenden Person ansteuert und unter Berücksichtigung der in den körperspezifischen Datensätzen angegebenen Eigenschaften der trainierenden Person die von der Trainingseinrichtung erzeugten Linearkräfte und/oder Drehmomente variiert. Durch die Berücksichtigung dieser körperspezifi- sehen Eigenschaften der trainierenden Person kann die trainierende Person für ein optimiertes Muskeltraining schonend an ihre Leistungsgrenze herangeführt werden.According to a first aspect, the invention relates to a method for operating a training device for muscle training a person and / or for checking the muscle performance of a person. Such a training device is equipped with at least one training device which is acted upon by linear forces and / or torques against which the person trains with muscle strength. An essential idea of the method according to the invention is based on the approach of taking into account the body-specific properties of the exercising person, such as, for example, their body height or body mass or their training status, when controlling the training facility. For this purpose, it is proposed in the method according to the invention that the control device controls the training device based on body-specific data records of the person exercising and, taking into account the properties of the training person specified in the body-specific data records, varies the linear forces and / or torques generated by the training device. By taking into account these body-specific properties of the exercising person, the exercising person can be gently introduced to their performance limit for optimized muscle training.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Unteransprüchen sowie der Zeichnung.
Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird vorgeschlagen, die körperspezifischen Datensätze aus einem Speichermedium in die Steuerungseinrichtung des Trainingsgerätes einzulesen. Das Speichermedium kann dabei unmittelbar am Trainingsgerät vorgesehen sein, so dass beispielsweise durch Betätigen eines der trainie- renden Person zugeordneten Druckschalters an der Steuerungseinrichtung die im Speichermedium abgespeicherten Datensätze aufgerufen und in die Steuerungseinrichtung eingelesen werden. Alternativ oder ergänzend zu dem internen Speichermedium ist es möglich ein externes Speichermedium, beispielsweise eine Chipkarte oder einen USB-Memory-Stick, einzusetzen, auf dem die der jeweiligen Person oder Personen- gruppen zugeordneten körperspezifischen Datensätze abgespeichert sind und das über ein Lesegerät oder eine geeignete Schnittstelle zur Übertragung der Datensätze mit der Steuerungseinrichtung zu verbinden ist. Ferner ist es möglich, die körperspezifischen Datensätze über eine Eingabeeinheit direkt in die Steuerungseinrichtung einzugeben.Further advantageous developments of the invention result from the following description, the subclaims and the drawing. In a particularly preferred method variant, it is proposed to read the body-specific data records from a storage medium into the control device of the training device. The storage medium can be provided directly on the training device, so that, for example, by actuating a pressure switch assigned to the training person on the control device, the data records stored in the storage medium are called up and read into the control device. As an alternative or in addition to the internal storage medium, it is possible to use an external storage medium, for example a chip card or a USB memory stick, on which the body-specific data records assigned to the respective person or groups of people are stored, and this via a reading device or a suitable one Interface for the transmission of the data records is to be connected to the control device. Furthermore, it is possible to enter the body-specific data sets directly into the control device via an input unit.
Als körperspezifische Datensätze werden die Körperhöhe, die Körpermasse, das Alter, der Trainingszustand, Trainingsabläufe und/oder der Gesundheitszustand der jeweils trainierenden Person zum Ansteuern der Trainingseinrichtung verwendet. Ferner wird vorgeschlagen, bei Heimtrainern und Rudergeräten zusätzlich eine für die jeweilige Person hinsichtlich ergonomischer und orthopädischer Gesichtspunkte für das jeweilige Trainingsgerät optimierte Sitzposition als körperspezifischen Datensatz mit einzulesen bzw. abzuspeichern. Sofern das Trainingsgerät mit entsprechenden Ak- tuatoren, beispielsweise zur Verstellung der Sitz- bzw. Sattelhöhe, der Sitz- bzw. Sattelneigung und der Gabelhöhe, ausgestattet ist, wird der Sitz bzw. Sattel sowie die Gabel in Positionen gestellt, die an die Bein- und Armlängen sowie an die Länge des Torso der jeweils trainierenden Person optimal anpaßt sind.The body height, body mass, age, training status, training procedures and / or the health status of the person exercising in each case are used as body-specific data sets for controlling the training facility. Furthermore, it is proposed to read in or save a seat position optimized for the respective person with regard to ergonomic and orthopedic aspects for the respective training device as a body-specific data record in the case of exercise bikes and rowing machines. If the training device is equipped with appropriate actuators, for example to adjust the seat or saddle height, the seat or saddle inclination and the fork height, the seat or saddle and the fork are placed in positions that and arm lengths and the length of the torso of the person exercising are optimally adapted.
Bei einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, dass die Steuerungseinrichtung zumindest zeitweise die Trainingseinrichtung in Abhängigkeit von mindestens einer an der Person erfaßten Kör- perfunktion ansteuert. Auf diese Weise wird ein Regelkreis gebildet, bei dem die von der Trainingseinrichtung des Trainingsgerätes erzeugten Linearkräfte und/oder Dreh-
momente, gegen die die Person trainiert, an den aktuellen Körperzustand der trainierenden Person angepaßt werden, wobei auch die für die trainierende Person körperspezifischen Datensätze mit berücksichtigt werden, wodurch ein an die individuellen Körpereigenschaften der trainierenden Person bei gleichzeitiger Berücksichtigung des aktuellen Belastungszustandes der Person optimierter Trainingsablauf vom Trainingsgerät selbständig vorgegeben wird.In a particularly preferred variant of the method according to the invention, it is further proposed that the control device at least temporarily control the training device as a function of at least one body function detected on the person. In this way, a control loop is formed in which the linear forces and / or rotary forces generated by the training device of the training device Moments against which the person is training are adapted to the current body condition of the training person, whereby the body-specific data records for the training person are also taken into account, so that a training process optimized to the individual body properties of the training person while taking into account the current load state of the person is automatically specified by the training device.
Bei dieser Verfahrensvariante wird ferner vorgeschlagen, die mindestens eine Körperfunktion unmittelbar an oder nahe der Karotis der Person zu erfassen, basierend auf der erfaßten Körperfunktion Auswertedaten zu ermitteln und an die Steuereinheit zu übertragen, so dass die Steuereinheit basierend auf den Auswertedaten die Linearkräfte und/ oder Drehmomente, die von der Trainingseinrichtung erzeugt werden, verändert. Durch das Erfassen der mindestens einen Körperfunktion unmittelbar an der Karotis der Person ist ein sehr genaues Erfassen der Körperfunktion möglich. So hat sich bei Versuchen gezeigt, dass beispielsweise bei einer Messung der Herzschlagfrequenz im Bereich der Karotis auf verhältnismäßig einfache Weise nicht nur die Herzschlagfrequenz sondern auch der zeitliche Ablauf des Herzschlages, d.h. die Systole und die Diastole, sehr exakt bestimmt werden kann. Ferner ist auch eine für das normale Training von der Genauigkeit her ausreichende Bestimmung des Blutsauerstoffes oder Lactatspiegels beispielsweise durch Verwendung eines photometrischen Messverfahrens problemlos möglich.In this variant of the method, it is further proposed to detect the at least one body function directly on or near the carotid of the person, to determine evaluation data based on the detected body function and to transmit it to the control unit, so that the control unit uses the evaluation data to determine the linear forces and / or Torques generated by the training facility are changed. By recording the at least one body function directly on the carotid of the person, a very precise recording of the body function is possible. Tests have shown that, for example, when measuring the heartbeat rate in the carotid region in a relatively simple manner, not only the heartbeat rate but also the timing of the heartbeat, i.e. the systole and the diastole can be determined very precisely. Furthermore, a determination of the blood oxygen or lactate level that is sufficient for the normal training is possible without any problems, for example by using a photometric measuring method.
Des weiteren ist "es möglich, zwei Körperfunktionen an nahezu derselben Stelle des Körpers der Person an der Karotis zu erfassen, wobei diese beiden Körperfunktionen gegebenenfalls miteinander in Beziehung stehen, beispielsweise der Lactatspiegel und die Herzschlagfrequenz. Hierdurch ist eine noch genauere Regelung des Trainingsgerätes zu realisieren, wobei gleichzeitig eine Überprüfung der erfaßten Körperfunktionen möglich ist. So haben beispielsweise Hochleistungssportler üblicherweise sehr große Herzkammern, so dass bereits mit einem einzigen Herzschlag große Mengen Blut durch den Kreislauf gefördert werden, mit der Folge, dass auch bei einer vergleichsweise hohen körperlichen Belastung der Pulsschlag nur geringfügig zunimmt.
Wird ergänzend zur Herzschlagfrequenz zusätzlich der Lactatspiegel oder beispielsweise auch der Blutsauerstoff erfaßt, kann die Herzschlagfrequenz mit dem Lactatspiegel oder dem Blutsauerstoff in Relation gesetzt werden, so dass beispielsweise bei einer überproportionalen Zunahme des Lactatspiegels davon ausgegangen werden kann, dass trotz einer verglichen mit einer durchschnittlich trainierten Person nur geringen Zunahme der Pulszahl der Hochleistungssportler im anaeroben, d.h. sauerstofflosen Trainingszustand trainiert, was für ein Ausdauertraining kontraproduktiv wäre. Insbesondere durch die Berücksichtigung des Trainingszustandes als körperspezifischen Datensatz kann somit unter Zuhilfenahme der zuvor angesprochenen Relati- on zwischen verschiedenen Körperfunktionen ein optimierter Trainingsablauf vom Trainingsgerät vorgegeben werden.Furthermore, " it is possible to record two bodily functions at almost the same place on the carotid body of the person, these two bodily functions possibly being related to one another, for example the lactate level and the heartbeat rate. This enables even more precise control of the training device , while a check of the recorded bodily functions is possible, for example, high-performance athletes usually have very large ventricles, so that even with a single heartbeat large amounts of blood are transported through the circulation, with the result that the pulse rate even with a comparatively high physical load increases only slightly. If, in addition to the heartbeat frequency, the lactate level or, for example, the blood oxygen is also recorded, the heartbeat frequency can be compared with the lactate level or the blood oxygen, so that, for example, if the lactate level increases disproportionately, it can be assumed that despite one compared to an average trained Person trained only a small increase in the pulse number of high-performance athletes in anaerobic, ie oxygen-free training state, which would be counterproductive for endurance training. In particular, by taking the training state into account as a body-specific data set, an optimized training sequence can be specified by the training device with the aid of the relationship between different body functions mentioned above.
Bei eine besonders bevorzugten Abwandlung dieser Verfahrensvariante wird deshalb vorgeschlagen, als Körperfunktion den Lactatspiegel und/oder den Blutsauerstoff und/oder die Herzschlagfrequenz und/oder den Blutzuckerspiegel und/oder die Körpertemperatur zu erfassen.In a particularly preferred modification of this method variant, it is therefore proposed to record the lactate level and / or the blood oxygen and / or the heart rate and / or the blood sugar level and / or the body temperature as a body function.
Da das Trainingsvermögen von den individuellen Körpereigenschaften der jeweils trainierenden Person abhängt, wird ferner vorgeschlagen, basierend auf den vorgege- benen körperspezifischen Datensätzen, maximal zulässige Grenzwerte der betreffenden Körperfunktion zu definieren. Diese Grenzwerte können dann beispielsweise dazu verwendet werden, die von der Trainingseinrichtung erzeugten Linearkräfte und/oder Drehmomente soweit zu reduzieren, wenn die jeweils erfaßte Körperfunktion den ihr zugeordneten maximal zulässigen Grenzwert überschreitet, dass eine Überbelastung der trainierenden Person vermieden wird.Since the ability to train depends on the individual body characteristics of the person training, it is also proposed to define maximum permissible limit values for the relevant body function based on the specified body-specific data records. These limit values can then be used, for example, to reduce the linear forces and / or torques generated by the training device to such an extent that the body function detected in each case exceeds the maximum permissible limit value assigned to it, in order to avoid overloading the exercising person.
Besonderes von Vorteil ist es bei dieser Verfahrensvariante, wenn die Grenzwerte so eingestellt werden, dass die von der Trainingseinrichtung erzeugten Linearkräfte und/oder Drehmomente, gegen die die betreffende Person trainiert, ein aerobes Mus- keltraining bei der betreffenden Person bewirken. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Trainingsgerät als Ausdauertrainingsgerät eingesetzt werden soll.
Sofern die trainierende Person, beispielsweise ein Hochleistungssportler, bewußt ein anaerobes Muskeltraining durchführen möchte, können die maximal zulässigen Grenzwerte so verändert werden, dass ein noch körperverträgliches anaerobes Mus- keltraining möglich ist, eine Überbelastung von Muskeln jedoch vermieden wird.In this variant of the method, it is particularly advantageous if the limit values are set such that the linear forces and / or torques against which the person in question generates the aerodynamic muscle training for the person in question. This is particularly advantageous if the training device is to be used as an endurance training device. If the exercising person, for example a high-performance athlete, wants to consciously carry out anaerobic muscle training, the maximum permissible limit values can be changed so that an anaerobic muscle training that is still compatible with the body is possible, but muscle strain is avoided.
Als körperspezifische Datensätze werden bei einer besonders bevorzugten Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Körpermasse und die Körperhöhe, gegebenenfalls der Sportlichkeitsgrad und/oder auch das Alter vorgegeben. Insbesondere die als Body-Mass-Index (BMI) definierte Beziehung zwischen Körpermasse und Körperhöhe kann als körperspezifischer Datensatz eingesetzt werden. Die Steuerungseinrichtung ist dann mit einer entsprechenden Datenbank ausgestattet, in der in Abhängigkeit von dem Body-Mass-Index und weiteren körperspezifischen Datensätzen, wie dem Sportlichkeitsgrad oder dem Alter, vorgegebene Bereiche der Herzschlagfre- quenz, Bereiche für den Lactatspiegel oder den Blutsauerstoff, in Tabellen abgelegt sind. Sobald über ein geeignetes Medium, beispielsweise eine Eingabetastatur oder ein Speichermedium, die körperspezifischen Datensätze in die Steuerungseinrichtung eingegeben worden sind, sucht die Steuerungseinrichtung automatisch die für die jeweilige Person optimalen Bereiche für die Werte der betreffenden Körperfunktion heraus, auf deren Grundlage dann die weitere Regelung des Trainingsgerätes folgt. In diesenIn a particularly preferred modification of the method according to the invention, the body mass and the body height, optionally the degree of athleticism and / or also the age are specified as body-specific data records. In particular, the relationship between body mass and body height defined as body mass index (BMI) can be used as a body-specific data set. The control device is then equipped with a corresponding database, in which, depending on the body mass index and other body-specific data records, such as the level of sportiness or age, predetermined ranges of the heart rate, ranges for the lactate level or the blood oxygen, in tables are filed. As soon as the body-specific data records have been entered into the control device via a suitable medium, for example an input keyboard or a storage medium, the control device automatically searches for the optimal ranges for the respective person for the values of the relevant body function, on the basis of which the further regulation of the body function Training device follows. In these
Tabellen können beispielsweise altersabhängige maximal zulässige Grenzwerte für den Puls, den Lactatspiegel, den Blutzuckerspiegel und ähnliches abgelegt seih. Letzterer ist insbesondere dann wichtig, wenn eine an Diabetes leidende Person trainiert, um der Person die Gefahr einer eventuellen Unterzuckerung beim Training zu signalisie- ren.Tables can be stored, for example, age-dependent maximum permissible limit values for the pulse, the lactate level, the blood sugar level and the like. The latter is particularly important when a person suffering from diabetes is exercising in order to signal to the person the risk of hypoglycaemia during exercise.
Des weiteren wird bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante vorgeschlagen, die betreffende Körperfunktion als Verlauf bezogen auf die Zeit zu erfassen und in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf der Körperfunktion das Trainingsverhalten der Person als einen körperspezifischen Datensatz zu erfassen. So hat sich beispielsweise, wie zuvor bereits erläutert wurde, gezeigt, dass Hochleistungssportler im Verhältnis
zu weniger trainierten Personen trotz hoher körperlicher Belastungen verhältnismäßig niedrige Pulszahlen bei der Herzschlagfrequenz zeigen, so dass beim Erfassen der Herzschlagfrequenz die eventuell üblicherweise vorgegebenen Grenzwerte für die Herzschlagfrequenz ungeeignet wären. In diesem Fall kann, wenn zuvor entsprechend einem vorgegebenen Trainingsprogramm, beispielsweise bei einem Spitzensportler, die Herzschlagfrequenz als Verlauf bezogen auf die Zeit erfaßt worden ist, ein für diese Person individueller Grenzwert bestimmt werden. In gleicher Weise ist es möglich, das Trainingsverhalten einer Person zu erfassen, so dass beispielsweise ein Trainingsverhalten, das eher körperschädigend wäre, durch Erfassen des zeitlichen Ver- laufes der jeweils betreffenden Körperfunktion bestimmt und die Trainingseinrichtung des Trainingsgerätes zur Vermeidung einer eventuell zu hohen Belastung gezielt reduziert werden kann.Furthermore, in a particularly preferred method variant, it is proposed to record the relevant body function as a course based on time and to record the person's training behavior as a body-specific data record as a function of the temporal course of the body function. For example, as previously explained, it has been shown that high-performance athletes in proportion to less trained people, despite high physical exertion, show relatively low pulse rates at the heartbeat rate, so that when the heartbeat rate is recorded, the limit values for the heartbeat rate that would normally be specified would be unsuitable. In this case, if the heartbeat frequency has been recorded as a course of time in accordance with a predetermined training program, for example in the case of a top athlete, an individual limit value can be determined for this person. In the same way, it is possible to record the training behavior of a person, so that, for example, a training behavior that would be more damaging to the body is determined by recording the chronological course of the body function concerned in each case and the training device of the training device is targeted in order to avoid a possibly excessive load can be reduced.
Ein weitere Aspekt der Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Vorrichtung an- zugeben, mit der unterschiedlichste Körperfunktionen auf exakte Weise und ohne großen Aufwand einer trainierenden Person erfaßt und zur Optimierung des Körpertrainings eingesetzt werden können.Another aspect of the invention is based on the idea of specifying a device with which a wide variety of bodily functions can be recorded precisely and without great effort by a training person and used to optimize body training.
Damit Personen beim Muskeltraining oder bei der Übeφrüfung ihrer Muskelleistung möglichst schonend an ihre Leistungsgrenzen geführt werden, werden von den Personen beim Training immer häufiger Vorrichtungen getragen, mit denen als Körperfunktion die Herzschlagfrequenz erfaßt werden kann. Die erfaßte Herzschlagfrequenz wird dann an eine Auswerteeinheit weitergeleitet, die aus den Sensorsignalen beispielsweise die aktuelle Pulszahl des Trainierenden ermittelt und diese an einer An- zeigeeinheit anzeigt.In order for people to be guided to their performance limits as gently as possible during muscle training or when checking their muscle performance, people increasingly wear devices during training with which the heart rate can be recorded as a body function. The detected heartbeat frequency is then forwarded to an evaluation unit, which, for example, determines the current pulse number of the exerciser from the sensor signals and displays this on a display unit.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 42 41 336 AI oder der DE 42 15 549 C2 bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen trägt die trainierende Person die Sensoreinheit zum Erfassen des Herzpulses mit Hilfe eines Brustgurtes unmittelbar in der Herzgegend. Die von der Sensoreinheit erfaßte Herzschlagfrequenz wird über eine gleichfalls im Brustgurt integrierte Übertragungseinheit an eine arm-
banduhrähnliche Auswerteeinheit durch Funksignale übertragen. Die Auswerteeinheit ermittelt dann aus den übertragenen Sensorsignalen die aktuelle Herzschlagfrequenz, welche in einer Anzeigeeinheit als Zahlenwert angegeben wird.Such a device is known for example from DE 42 41 336 AI or DE 42 15 549 C2. In these known devices, the exercising person wears the sensor unit for detecting the heart pulse with the aid of a chest belt directly in the area of the heart. The heartbeat rate recorded by the sensor unit is transmitted to an arm via a transmission unit which is also integrated in the chest strap. a clock-like evaluation unit transmitted by radio signals. The evaluation unit then determines the current heartbeat frequency from the transmitted sensor signals, which is indicated in a display unit as a numerical value.
Diese aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen sind lediglich in der Lage, die Herzschlagfrequenz zu erfassen. Weitere Körperfunktionen, wie beispielsweise der Lactatspiegel, der Blutsauerstoff, der Blutzuckerspiegel oder auch die Körpertemperatur, können insbesondere in der Brustgegend, an der die Sensoreinheit durch den Brustgurt gehalten ist, nicht erfaßt werden. So ist beispielsweise der Lactatspiegel o- der der Blutsauerstoff nur an einer unmittelbar nahe der Hautoberfläche angeordnetenThese devices known from the prior art are only able to detect the heart rate. Other body functions, such as the lactate level, the blood oxygen, the blood sugar level or even the body temperature, cannot be recorded, in particular in the area of the chest where the sensor unit is held by the chest strap. For example, the lactate level or the blood oxygen is only arranged on a surface close to the skin
Arterie auf einfache Weise, d.h. unblutig, zu bestimmten. Des weiteren reicht die von der Sensoreinheit erfaßte Herzschlagfrequenz auch nicht für eine exakte Regelung eines Trainingsgerätes aus, um die Trainingseinrichrung des Trainingsgerätes, die Linearkräfte und/oder Drehmomente erzeugt, gegen welche die Person mit Muskelkraft trainiert, entsprechend dem tatsächlichen Trainingszustand der trainierenden Person gezielt anzusteuern.Artery in a simple way, i.e. bloodless to certain. Furthermore, the heartbeat frequency detected by the sensor unit is also not sufficient for precise control of a training device in order to specifically control the training device of the training device that generates linear forces and / or torques against which the person trains with muscle strength, according to the actual training state of the training person ,
Ein wesentlicher Ansatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht darauf, Körperfunktionen der trainierenden Person an einer Stelle zu erfassen, die einerseits gut zu- gänglich ist, während sie andererseits eine verhältnismäßig exakte Messung verschiedenster Körperfunktionen, wie des Lactatspiegels, des Blutsauerstoffs, der Herzschlagfrequenz oder des Blutzuckerspiegels, zuläßt. Zu diesem Zweck wird deshalb vorgeschlagen, zumindest eine dieser Körperfunktionen am Hals der Person, und zwar unmittelbar an oder nahe zumindest einer der beiden Karotis, also der Hals- Schlagadern der Person, zu erfassen. So hat sich bei Versuchen gezeigt, dass beispielsweise bei einer Messung der Herzschlagfrequenz im Bereich der Karotis nicht nur die Herzschlagfrequenz sondern auch der zeitliche Ablauf des Herzschlages, d.h. die Systole und die Diastole, auf einfache und sehr exakte Weise bestimmt werden kann. Auch eine für das normale Training von der Genauigkeit her ausreichende Be- Stimmung des Lactatspiegels ist beispielsweise durch Verwendung eines photometrischen Messverfahrens möglich. Diese unmittelbar an oder nahe der Karotis erfaßten
Körperfunktionen können dann an eine Auswerteeinheit übertragen werden, welche basierend auf den Sensorsignalen der Sensoreinheit Auswertedaten erstellt, die beispielsweise zum Ansteuern des Trainingsgerätes, auf dem die trainierende Person aktuell trainiert, eingesetzt werden können. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird deshalb vorgeschlagen, zumindest eine Sensoreinheit und die Übertragungseinheit, mit der die Sensorsignale an die Auswerteeinheit übertragen werden, an einem Trägerhalsband vorzusehen, das die trainierende Person so während des Trainings am Hals trägt, dass die Sensoreinheit die zu erfassende Körperfunktion an oder nahe der Karotis bestimmen kann. Hierdurch ist mit relativ einfach aufgebauten Sensoreinhei- ten auf einfache Weise das Erfassen der zu überwachenden Körperfunktion möglich, wobei aufgrund der Messung an der Karotis die die aktuelle Körperfunktion darstellenden Sensorsignale eine so ausreichend hohe Genauigkeit besitzen, dass sie für die Optimierung des Trainingsablaufes eines Trainingsgerätes, an dem die Person trainiert, eingesetzt werden können. Bei entsprechend technischer Ausgestaltung ist es sogar möglich, die Empfindlichkeit der Sensoreinheit so zu erhöhen, dass die erzeugten Sensorsignale gegebenenfalls auch für Rehabilitationszwecke oder zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit der trainierenden Person eingesetzt werden können.An essential approach of the device according to the invention is based on recording body functions of the exercising person at a point which is easily accessible on the one hand, while on the other hand it provides a relatively exact measurement of a wide variety of body functions such as lactate level, blood oxygen, heart rate or blood sugar level. allows. For this purpose, it is therefore proposed to record at least one of these bodily functions on the neck of the person, namely directly on or near at least one of the two carotid arteries, that is, the carotid arteries of the person. Experiments have shown that, for example, when measuring the heartbeat frequency in the area of the carotid artery, not only the heartbeat frequency but also the timing of the heartbeat, ie the systole and the diastole, can be determined in a simple and very precise manner. It is also possible, for example, to determine the lactate level with sufficient accuracy for normal training by using a photometric measuring method. These were detected directly on or near the carotid artery Body functions can then be transmitted to an evaluation unit, which generates evaluation data based on the sensor signals of the sensor unit, which can be used, for example, to control the training device on which the training person is currently training. In the device according to the invention it is therefore proposed to provide at least one sensor unit and the transmission unit with which the sensor signals are transmitted to the evaluation unit on a carrier collar which the training person wears on the neck during the training in such a way that the sensor unit applies the body function to be detected or near the carotid. This enables the body function to be monitored to be detected in a simple manner with relatively simply constructed sensor units, the sensor signals representing the current body function being so accurate due to the measurement on the carotid that they are sufficiently high for the optimization of the training sequence of a training device, on which the person can be trained, used. With a corresponding technical design, it is even possible to increase the sensitivity of the sensor unit so that the generated sensor signals can also be used for rehabilitation purposes or for checking the performance of the exercising person.
So wird bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, dass die Vorrichtung als Körperfunktion den Lactatspiegel und/oder den Blutsauerstoff und/oder die Herzschlagfrequenz und/oder den Blutzuckerspiegel und/oder die Körpertemperatur erfaßt. So kann durch die Bestimmung des Lactatspiegels im Blut unmittelbar auf den aktuellen Trainingszustand der trainierenden Person rückgeschlossen werden. Die Konzentration des Lactates, bei dem es sich um ein Stoffwechselabfallprodukt handelt, welches bei der anaeroben Energiegewinnung aus Glukose freigesetzt wird und die Muskeln übersäuert, gibt unmittelbar Aufschluß darüber, ob die trainierende Person noch im aeroben Trainingsbereich trainiert, oder ob die trainierende Person bereits auf die anaerobe Energiegewinnung angewiesen ist, bei der Glukose abgebaut wird.
Der Blutsauerstoff, d.h. die Sauerstoffsättigung im Blut, gibt an, wie hoch der prozentuale Anteil von Oxyhemoglobin an der Gesamtkonzentration des Hemoglobins im Blut ist. Hierdurch kann bestimmt werden, in wie weit die trainierende Person in der Lage ist, Sauerstoff im Blut zu speichern, was insbesondere für ein Ausdauertraining von besonderer Wichtigkeit ist. Auch die Bestimmung der Herzschlagfrequenz ist von großer Bedeutong, da die Anzahl der Herzschläge einen unmittelbaren Hinweis auf den Belastongszustand der trainierenden Person gibt. Darüber hinaus ist es durch das Messen der Herzschlagfrequenz unmittelbar an der Karotis möglich, auch den Verlauf der Herzschlagfrequenz, d.h. die Systole und die Diastole des Herzens, zu bestim- men, wodurch eine sehr genaue Bestimmung der aktuellen Belastung des Herzens beim Training möglich ist. Auch die Messung des Blutzuckerspiegels ist von Bedeutung, da erst bei der anaeroben Energiegewinnung Glukose aufgespalten wird. Des weiteren kann auch die Körpertemperatur der trainierenden Person erfaßt werden, da die Körpertemperatur einen unmittelbaren Hinweis auf den aktuellen Belastungszu- stand der trainierenden Person gibt.Thus, in a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, it is proposed that the device as a body function detect the lactate level and / or the blood oxygen and / or the heart rate and / or the blood sugar level and / or the body temperature. By determining the lactate level in the blood, the current training status of the exercising person can be inferred directly. The concentration of the lactate, which is a metabolic waste product that is released from glucose during anaerobic energy production and acidifies the muscles, provides immediate information as to whether the exercising person is still training in the aerobic training area or whether the exercising person is already giving up the anaerobic energy production is dependent on which glucose is broken down. The blood oxygen, ie the oxygen saturation in the blood, indicates the percentage of oxyhemoglobin in the total concentration of hemoglobin in the blood. In this way it can be determined to what extent the exercising person is able to store oxygen in the blood, which is particularly important for endurance training. The determination of the heartbeat frequency is also of great importance, since the number of heartbeats gives an immediate indication of the stressful state of the exercising person. In addition, by measuring the heartbeat frequency directly on the carotid, it is also possible to determine the course of the heartbeat frequency, ie the systole and diastole of the heart, which enables a very precise determination of the current stress on the heart during training. The measurement of the blood sugar level is also important, since glucose is only broken down during anaerobic energy production. Furthermore, the body temperature of the exercising person can also be recorded, since the body temperature gives an immediate indication of the current exercise condition of the exercising person.
Zum Erfassen des Lactatspiegels, der Herzschlagfrequenz oder des Blutsauerstoffes kann eine photometrische Sensoreinheit eingesetzt werden, bei der Licht mit einem vorbestimmten Wellenlängenbereich durch das zu untersuchende Gewebe gelenkt und nach dem Durchdringen des Gewebes erfaßt wird, wobei die Änderungen in den Wellenlängenbereichen nach dem Durchlaufen des Gewebes unmittelbar die Lactatkon- zentration oder die Sauerstoffsättigung des Blutes angeben, während die Schwankungen im Sensorsignal Rückschlüsse auf die Herzschlagfrequenz zulassen.A photometric sensor unit can be used to detect the lactate level, the heartbeat frequency or the blood oxygen, in which light with a predetermined wavelength range is guided through the tissue to be examined and is detected after penetrating the tissue, the changes in the wavelength ranges after passing through the tissue Immediately indicate the lactate concentration or the oxygen saturation of the blood, while the fluctuations in the sensor signal allow conclusions to be drawn about the heart rate.
Besonders bevorzugt wird eine photometrische Sensoreinheit eingesetzt, die mehrereA photometric sensor unit, which has several, is particularly preferably used
Körperfunktionen gleichzeitig erfassen kann, so beispielsweise den Lactatspiegel und die Herzschlagfrequenz, den Blutsauerstoff und die Herzschlagfrequenz oder auch den Lactatspiegel und den Blutsauerstoff.Can record body functions at the same time, for example the lactate level and the heartbeat frequency, the blood oxygen and the heartbeat frequency, or the lactate level and the blood oxygen.
Zum Erfassen des Blutzuckers wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Verwendung einer iontophoresischen Sensoreinheit
vorgeschlagen, bei der mit Hilfe zweier Elektroden, die auf die Haut aufgelegt sind, der Blutzuckerspiegel bestimmt wird, indem eine Spannung an die Elektroden angelegt wird, wodurch eine Ionenwanderung in der Haut bewirkt wird. Dabei wandern die positiv geladenen Natriumionen gemeinsam mit dem Blutzucker zur negativen E- lektrode, während negativ geladene Chlorionen zur positiv geladenen Elektrode wandern. Durch vorheriges Eichen kann hierdurch der Blutzuckerspiegel bestimmt und unmittelbar auf den Blutzuckerspiegel der trainierenden Person rückgeschlossen werden. Durch Umkehrung der Polarität wird der zuvor beschriebene Vorgang wieder umgekehrt.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the use of an iontophoretic sensor unit is used to detect the blood sugar proposed in which, with the aid of two electrodes placed on the skin, the blood sugar level is determined by applying a voltage to the electrodes, which causes ion migration in the skin. The positively charged sodium ions migrate together with the blood sugar to the negative electrode, while negatively charged chlorine ions migrate to the positively charged electrode. By calibrating beforehand, the blood sugar level can hereby be determined and the training person's blood sugar level can be inferred directly. The process described above is reversed by reversing the polarity.
Des weiteren wird vorgeschlagen, zum Erfassen der Hautoberflächentemperator eine Temperatorsensoreinheit einzusetzen, die beispielsweise mit einem Halbleitersensor arbeitet.Furthermore, it is proposed to use a temperature sensor unit for detecting the skin surface temperature, which unit works, for example, with a semiconductor sensor.
Die Übertragung der Messsignale kann beispielsweise durch ein Kabel erfolgen, das die Sensorsignale von der Übertragungseinheit an die Auswerteeinheit weiterleitet. Besonders bevorzugt ist die Übertragungseinheit zum Übertragen und Empfangen elektromagnetischer Wellen ausgelegt, so dass die Sensorsignale und gegebenenfalls Steuerungssignale in Form von Funksignalen an die Auswerteeinheit übertragen bzw. von dieser empfangen werden können. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die trainierende Person sich während des Trainings relativ frei bewegen möchte. Sie muß sich dann lediglich im Sende- und Empfangsbereich der Auswerteeinheit aufhalten.The measurement signals can be transmitted, for example, by a cable which forwards the sensor signals from the transmission unit to the evaluation unit. The transmission unit is particularly preferably designed for transmitting and receiving electromagnetic waves, so that the sensor signals and possibly control signals in the form of radio signals can be transmitted to or received by the evaluation unit. This is particularly advantageous if the exercising person wants to move relatively freely during the training. It then only has to be in the transmission and reception area of the evaluation unit.
Insbesondere wenn mehrere Sensoreinheiten am Trägerhalsband der erfindungsgemä- ßen Vorrichtong vorgesehen sind, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Übertragungseinheit eine Steuerung zum Ansteuern der Sensoreinheiten aufweist, die entsprechend empfangener Steuersignale beispielsweise die Sensoreinheiten unabhängig voneinander aktiviert oder gegebenenfalls auch abschaltet.In particular, if a plurality of sensor units are provided on the carrier collar of the device tone according to the invention, it is particularly advantageous if the transmission unit has a control for actuating the sensor units, which, for example, independently activates or, if appropriate, also switches off the sensor units correspondingly received control signals.
Bevorzugt ist die Auswerteeinheit der Vorrichtung an eine Steuerungseinrichtong eines Trainingsgerätes angeschlossen, so dass die von der Vorrichtung abgegebenen
Sensorsignale, die die erfaßten Körperfunktionen anzeigen, von der Auswerteeinheit unmittelbar in die Steuerungseinrichtong des Trainingsgerätes eingespeist werden können. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Sensorsignale auch zum Ansteuern des Trainingsgerätes eingesetzt werden.The evaluation unit of the device is preferably connected to a control device of a training device, so that those emitted by the device Sensor signals that indicate the detected body functions can be fed directly into the control device of the training device by the evaluation unit. This is particularly advantageous if the sensor signals are also used to control the training device.
Das Trägerhalsband kann als separates Accessoire ausgebildet sein, das von der trainierenden Person bei jedem Training angelegt wird. Alternativ ist es auch möglich, das Trägerhalsband in ein Kleidungsstück zu integrieren. Das Trägerhalsband kann beispielsweise in den Kragen eines T-Shirts oder eines Sweatshirts eingearbeitet sein, so dass bei der trainierenden Person lediglich durch Anziehen des Kleidungsstückes bereits die Vorrichtong zum Erfassen der Körperfunktionen ordnungsgemäß angelegt wird.The carrier collar can be designed as a separate accessory that is put on by the exercising person during each training session. Alternatively, it is also possible to integrate the carrier collar into a piece of clothing. The carrier collar can, for example, be incorporated into the collar of a T-shirt or a sweatshirt, so that when the person exercising is just putting on the item of clothing, the device tone for registering the body functions is properly put on.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnah- me auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtong zum Erfassen mehrerer Körperfunktionen, undFig. 1 is a perspective view of a device according to the invention for detecting multiple body functions, and
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Trainings gerätes, das gemeinsam mit der Vorrichtong nach Fig. 1 verwendbar ist.Fig. 2 is a schematic side view of a training device that can be used together with the Vorrichtong of FIG. 1.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtong 10 zum Erfassen verschiedener Körperfunktionen, nämlich zum Erfassen des Lactatspiegels, des Blutsau- erstoffs, der Herzschlagfrequenz, des Blutzuckerspiegels und der Körpertemperatur.1 shows a perspective view of a device tone 10 for detecting various body functions, namely for detecting the lactate level, the blood oxygen, the heartbeat frequency, the blood sugar level and the body temperature.
Die Vorrichtung 10 weist ein Trägerhalsband 12 auf, das aus einem anschmiegsamen, angenehm zu tragenden Material, beispielsweise einem Stoffmaterial oder einem weichen Kunststoffmaterial, gefertigt ist. Das Trägerhalsband 12 wird um den Hals 14 (strichpunktiert dargestellt) der trainierenden Person gelegt und mit Hilfe eines Ver- Schlusses 16, der beispielsweise als Klettverschluss ausgebildet ist, in einer für die Person angenehm zu tragenden Stellung geschlossen.
Am Trägerhalsband 12 ist eine Übertragungseinheit 18 gehalten, die größtenteils in das Material des Trägerhalsbandes 12 eingebettet ist. Die Übertragungseinheit 18 steht mit mehreren Sensoreinheiten 20, 22, 24, 26 und 28 zur Signalübertragung in Ver- bindung. Bei den Sensoreinheiten 20, 22 und 24 handelt es sich um photometrische Sensoreinheiten, die zu verschiedenen Zwecken dienen. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Einsatzzweck sind dabei die Sensoreinheiten 20, 22, 24 und 28 in unmittelbarer Nähe zu den beiden Hauptschlagadern 30 und 32 (gleichfalls strichpunktiert dargestellt) angeordnet, wenn das Trägerhalsband 12 der Vorrichtong 10 ordnungs- gemäß angelegt ist.The device 10 has a carrier collar 12, which is made of a supple, comfortable material, for example a fabric material or a soft plastic material. The carrier collar 12 is placed around the neck 14 (shown in dash-dot lines) of the exercising person and closed with the aid of a closure 16, which is designed, for example, as a Velcro fastener, in a position which is comfortable for the person to wear. A transmission unit 18 is held on the carrier collar 12 and is largely embedded in the material of the carrier collar 12. The transmission unit 18 is connected to a plurality of sensor units 20, 22, 24, 26 and 28 for signal transmission. The sensor units 20, 22 and 24 are photometric sensor units which are used for various purposes. Depending on the respective application, the sensor units 20, 22, 24 and 28 are arranged in the immediate vicinity of the two main arteries 30 and 32 (also shown in dash-dotted lines) when the carrier collar 12 of the device tone 10 is properly applied.
Die photometrische erste Sensoreinheit 20 dient dabei zum Erfassen des Lactatspiegels im Blut, in dem Licht an der Oberfläche der Karotis 30 entlang geleitet und anschließend erfaßt wird, wobei in Abhängigkeit von den Wellenlängenänderungen, die das Licht beim Durchlaufen des Randbereiches der Karotis erfährt, der Lactatspiegel aus dem Sensorsignal der ersten Sensoreinheit 20 bestimmt werden kann. Die photometrische zweite Sensoreinheit 22 basiert auf derselben Funktionsweise und erfaßt die Herzschlagfrequenz, wobei nicht nur der Pulsschlag sondern der gesamte Verlauf der Herzschlagfrequenz über die Zeit, d.h. die Systole und die Diastole, miterfaßt wird. Bei der dritten Sensoreinheit 24 handelt es sich gleichfalls um eine photometrische Sensoreinheit, bei der mit Licht der Gehalt an Blutsauerstoff im Blut der in Fig. 1 rechts dargestellten Karotis 32 erfaßt wird.The photometric first sensor unit 20 is used to detect the lactate level in the blood, in which light is guided along the surface of the carotid 30 and then recorded, the lactate level depending on the wavelength changes that the light experiences when passing through the edge region of the carotid can be determined from the sensor signal of the first sensor unit 20. The photometric second sensor unit 22 is based on the same mode of operation and detects the heartbeat frequency, whereby not only the pulse beat but the entire course of the heartbeat frequency over time, i.e. systole and diastole. The third sensor unit 24 is also a photometric sensor unit in which the content of blood oxygen in the blood of the carotid 32 shown on the right in FIG. 1 is detected with light.
Bei der vierten Sensoreinheit 28 handelt es sich um eine iontophoresische Sensorein- heit, mit der der Blutzuckerwert bestimmt werden kann. Die iontophoresische Sensoreinheit 28 ist hierzu mit einer Anode 34 und einer Kathode 36 ausgestattet. Durch Anlegen einer geringen Spannung zwischen der Anode 34 und der Kathode 36, werden die im Gewebe enthaltenen Natriumionen und Chlorionen zum Wandern zwischen den beiden Elektroden 34 und 36 angeregt, wobei die positiv geladenen Natriumionen zur negativen Kathode 36 wandern, während die negativ geladenen Chlorionen zur positiv geladenen Anode 34 wandern. Da die Blutzuckermoleküle die Eigenschaft haben, ge-
meinsam mit den Natriumionen mitzuwandern, gelangen auch diese zur Kathode 36, wodurch die Blutzuckerwerte unmittelbar bestimmt werden können. Durch Umkehren der Spannung wird dieser Vorgang rückgängig gemacht.The fourth sensor unit 28 is an iontophoresic sensor unit with which the blood sugar value can be determined. For this purpose, the iontophoretic sensor unit 28 is equipped with an anode 34 and a cathode 36. By applying a low voltage between the anode 34 and the cathode 36, the sodium ions and chlorine ions contained in the tissue are stimulated to migrate between the two electrodes 34 and 36, the positively charged sodium ions migrating to the negative cathode 36, while the negatively charged chlorine ions to migrate positively charged anode 34. Since the blood sugar molecules have the property If they migrate together with the sodium ions, they also reach the cathode 36, as a result of which the blood sugar values can be determined directly. This process is reversed by reversing the voltage.
Des weiteren ist zwischen den beiden Paaren von Sensoreinheiten 20 und 22 bzw. 24 und 28 eine Temperatorsensoreinheit 26 angeordnet, die mit Hilfe eines Halbleitersensors die Oberflächentemperator an der Haut der trainierenden Person erfaßt.Furthermore, a temperature sensor unit 26 is arranged between the two pairs of sensor units 20 and 22 or 24 and 28, which uses a semiconductor sensor to detect the surface temperature on the skin of the person exercising.
Die von den Sensoreinheiten 20 bis 28 erfaßten Körperfunktionen werden in Form von Sensorsignalen über nicht dargestellte feine Leitongen an die Übertragungseinheit 18 geleitet. Die Übertragungseinheit 18 ist zum Übertragen und Empfangen elektromagnetischer Wellen 38 ausgelegt und steht mit einer nicht dargestellten Auswerte- einheit eines Trainingsgerätes 40 in Funkverbindung. Der Aufbau des Trainingsgerätes wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 näher erläutert.The body functions detected by the sensor units 20 to 28 are sent to the transmission unit 18 in the form of sensor signals via fine conductors, not shown. The transmission unit 18 is designed for transmitting and receiving electromagnetic waves 38 and is in radio communication with an evaluation unit (not shown) of a training device 40. The structure of the training device is explained in more detail below with reference to FIG. 2.
Bei dem Trainingsgerät 40 handelt es sich um einen so genannten Ellipsentrainer. Das Trainingsgerät 40 hat ein Gestell 42, an dem eine Trainingseinrichtong 44 vorgesehen ist. Die Trainingseinrichtong 44 ist mit einer Steuerungseinrichtong 46 verbunden und wird von dieser so angesteuert, dass die Trainingseinrichtong 44 ein der Muskelkraft der trainierenden Person entgegenwirkendes Bremsdrehmoment erzeugt, wie später noch erläutert wird.The training device 40 is a so-called elliptical trainer. The training device 40 has a frame 42 on which a training device tone 44 is provided. The training device tone 44 is connected to a control device tone 46 and is actuated by the latter so that the training device tone 44 generates a braking torque which counteracts the muscular strength of the exercising person, as will be explained later.
Die Trainingseinr-ichtong 44 weist eine Schwungscheibe 48 auf, an der zu beiden Seiten exzentrisch und um 180° im Drehsinn versetzt beiderseits jeweils ein Pedal 50 mit seinem einen Ende angelenkt ist. Das andere Ende des Pedals 50 ist an ein Schwenklager 52 angekoppelt, mit dem das jeweilige Pedal 50 mit einem am Gestell 42 vorgesehenen, an einem zweiten Drehlager 54 schwenkbar gelagerten Hebel 56 verbunden ist.The training device 44 has a flywheel 48, on each side of which a pedal 50 is articulated with one end on both sides, eccentrically and offset by 180 ° in the direction of rotation. The other end of the pedal 50 is coupled to a pivot bearing 52, with which the respective pedal 50 is connected to a lever 56 provided on the frame 42 and pivotably mounted on a second pivot bearing 54.
Zum Training steht die trainierende Person aufrecht auf den beiden Pedalen 50, bewegt diese in etwa horizontaler Richtung vor und zurück, während sie gleichzeitig an
den beiden Hebeln 56 zieht bzw. schiebt. Auf diese Weise wird das Schwungrad 48 in Bewegung versetzt, welches mit einer in einem Gehäuse 58 des Trainingsgerätes 40 angeordneten Bremseinrichtung gekoppelt ist. Die Bremseinrichtong der Trainingseinrichtung 44 ist mit der Steuerungseinrichtong 46 verbunden, wobei die Steuerungsein- richtung entsprechend vorgegebener Trainingsprogramme das von der Bremseinrichtong erzeugte Bremsdrehmoment, das auf die Schwungscheibe 48 einwirkt, variiert.For training purposes, the exercising person stands upright on the two pedals 50, moves them back and forth in an approximately horizontal direction, while simultaneously pressing them the two levers 56 pulls or pushes. In this way, the flywheel 48 is set in motion, which is coupled to a braking device arranged in a housing 58 of the training device 40. The brake device tone of the training device 44 is connected to the control device tone 46, the control device varying the braking torque generated by the brake device tone and acting on the flywheel 48 in accordance with predetermined training programs.
Die Steuerungseinrichtong 46 ist bei dem erfindungsgemäßen Trainingsgerät 40 zusätzlich mit der Auswerteeinheit (nicht dargestellt) ausgestattet, die die von der Über- tragungseinheit ausgesandten elektromagnetischen Wellen 38 erfaßt bzw. an die Übertragungseinheit 18 entsprechende Steuersignale in Form elektromagnetischer Wellen überträgt.The control device 46 in the training device 40 according to the invention is additionally equipped with the evaluation unit (not shown), which detects the electromagnetic waves 38 emitted by the transmission unit or transmits corresponding control signals in the form of electromagnetic waves to the transmission unit 18.
Nach dem Anschalten des Trainingsgerätes 40 werden von der Steuerungseinrichtong 46 zunächst körperspezifische Datensätze der trainierenden Person, nämlich die Körpermasse, die Köφerhöhe, der Trainingszustand, d.h. der Sportlichkeitsgrad, und das Alter, aus einem Speichermedium eingelesen oder von der trainierenden Person in die Steuerungseinrichtong 46 eingegeben. Die individuellen köφerspezifischen Datensätze werden mit vorgegebenen Referenz-Datensätzen, die in der Steuerungseinrichtong 46 fest abgespeichert sind, verglichen. In Abhängigkeit von den köφerspezifischen Datensätzen und dem ausgewählten Trainings ablauf, den die trainierende Person absolvieren soll, werden dann aus den Referenz-Datensätzen maximal zulässige Grenzwerte für die Herzschlagfrequenz, den Blutzuckerspiegel, den Lactatspiegel, den Blut- sauerstoff und die Köφertemperator ausgewählt.After the training device 40 is switched on, the control device 46 first generates body-specific data records of the exercising person, namely the body mass, the body height, the training state, i.e. the level of athleticism and the age, read from a storage medium or entered into the control device 46 by the exercising person. The individual body-specific data records are compared with predetermined reference data records that are permanently stored in the control device 46. Depending on the body-specific data sets and the selected training process that the person training should take, the maximum permitted limit values for the heart rate, blood sugar level, lactate level, blood oxygen and body temperature are then selected from the reference data sets.
Nachdem die trainierende Person das Trägerhalsband 12 ordnungsgemäß angelegt hat, wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird durch Aktivieren des Trainingsgerätes 40 ein entsprechender Schaltimpuls von der Auswerteeinheit an die Übertragungseinheit 18 übertragen, die ihrerseits die Sensoreinheiten 20 bis 28 aktiviert. In Abhängigkeit von einem von der Steuerungseinrichtong 46 vorgegebenen Messzyklus werden dann von den verschiedenen Sensoreinheiten 20 bis 28 die verschiedenen Köφerfunktionen, wie der
Lactatspiegel, der Blutsauerstoff, die Herzschlagfrequenz, der Blutzuckerspiegel oder auch die Hautoberflächentemperator, kontinuierlich (z.B. Herzschlagfrequenz) oder intermittierend (z.B. Blutzuckerspiegel) erfaßt und in Form von Sensorsignalen von der Übertragungseinheit 18 an die Aus Werteeinheit übermittelt. In der Auswerteeinheit werden in Abhängigkeit von den erfaßten Sensorsignalen Auswertedaten erzeugt, die anschließend mit den vorgegebenen maximal zulässigen Grenzwerten in der Steuerungseinrichtong 46 verglichen werden.After the exercising person has properly put on the collar 12, as shown in FIG. 1, activating the training device 40 transmits a corresponding switching pulse from the evaluation unit to the transmission unit 18, which in turn activates the sensor units 20 to 28. Depending on a measurement cycle specified by the control device 46, the various body functions, such as the Lactate levels, the blood oxygen, the heart rate, the blood sugar level or the skin surface temperature, continuously (e.g. heart rate) or intermittent (e.g. blood sugar level) recorded and transmitted in the form of sensor signals from the transmission unit 18 to the value unit. Evaluation data is generated in the evaluation unit as a function of the detected sensor signals and is subsequently compared with the predetermined maximum permissible limit values in the control device 46.
Wie bereits erläutert wurde, basieren diese vorgegebenen maximal zulässigen Grenz- werte auf den vorgegebenen köφerspezifischen Datensätzen der trainierenden Person, die zuvor in die Steuereinrichtung 46 eingegeben oder eingelesen wurden. Die maximal zulässigen Grenzwerte sind dabei so bemessen, dass die betreffende Person bei Einhalten dieser Grenzwerte ein aerobes Muskeltraining vollführt, um eine maximale Fettverbrennung zu erreichen. Sofern dies gewünscht ist, können die Grenzwerte je- doch auch so vorgegeben werden, dass gezielt ein anaerobes Muskeltraining vollführt wird.As has already been explained, these predefined maximum permissible limit values are based on the predefined body-specific data records of the exercising person, which were previously input or read into the control device 46. The maximum permissible limit values are dimensioned such that the person concerned performs aerobic muscle training if these limit values are observed in order to achieve maximum fat burning. If desired, the limit values can, however, also be specified so that an anaerobic muscle training is carried out in a targeted manner.
Um dies zu erreichen, werden kontinuierlich oder intermittierend mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtong 10 die zuvor angesprochenen Köφerfunktionen erfaßt und mit den vorgegebenen maximal zulässigen Grenzwerten verglichen. Sobald eine der Köφerfunktionen vom Wert her den ihm zugeordneten maximal zulässigen Grenzwert überschreitet, reduziert die Steuerungseinrichtong 46 das von der Bremseinrichtong erzeugte Bremsdrehmoment, so dass die trainierende Person für das Training weniger Kraft aufwenden muss und damit deren Belastung geringer ist. Auf diese Weise wird der gesamte Trainingsablauf kontinuierlich überwacht und das Trainingsgerät entsprechend einem optimalen Trainingsergebnis an die individuelle und aktuelle Leistungsfähigkeit der trainierenden Person angepaßt.In order to achieve this, the previously mentioned body functions are recorded continuously or intermittently with the aid of the device tone 10 according to the invention and compared with the predetermined maximum permissible limit values. As soon as one of the body functions exceeds the maximum permissible limit value assigned to it, the control device 46 reduces the braking torque generated by the brake device so that the exercising person has to exert less force for the training and thus the load on the person is lower. In this way, the entire training process is continuously monitored and the training device is adapted to the individual and current performance of the exercising person in accordance with an optimal training result.
Nach dem Ende des Trainings können die in der Steuerungseinrichtung 46 abgespei- cherten Grenzwerte, der Trainingsablauf, die verschiedenen erfaßten Köφerfunktionen im Speichermedium individualisiert auf die Person abgespeichert werden, wobei
auch Änderungen in den köφerspezifischen Datensätzen mit abgespeichert werden können.After the end of the training, the limit values stored in the control device 46, the training process and the various body functions recorded can be stored individually for the person in the storage medium, whereby changes in the body-specific data records can also be saved.
Die köφerspezifischen Datensätze können auch fest vorgegebene Grenzwerte für be- stimmte Köφerfunktionen als Datensätze mitomfassen, die nicht verändert werden sollen.The body-specific data records can also include fixed predetermined limit values for certain body functions as data records that should not be changed.
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