(57)【要約】身体的疲労を定量化するためのシステム、方法、及び対応するコンピュータプログラムが提供され、このシステムは、対象者の生理的尺度を提供する生理的尺度提供ユニット（２０）と、対象者の疲労指数を決定する疲労指数決定ユニット（２００）と、を有する。疲労指数決定ユニット（２００）は、生理的尺度に基づく第１の疲労指数を決定する第１の疲労指数決定サブユニット（２１０）と、生理的尺度に基づく第２の疲労指数を決定する第２の疲労指数決定サブユニット（２４０）と、を含む。第１の疲労指数及び第２の疲労指数は、生理学的尺度に基づくそれぞれ異なる特性を有する。このシステム、方法、及び対応するコンピュータプログラムは、対象者の身体的疲労の定量化を向上させる。
2019534088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の身体的疲労を定量化するためのシステムであって、前記システムは、
前記対象者の生理的尺度を提供する生理的尺度提供ユニットと、
前記対象者の疲労指数を決定する疲労指数決定ユニットと、
を有し、
前記疲労指数決定ユニットは、前記生理的尺度に基づく第１の疲労指数を決定する第１の疲労指数決定サブユニットと、前記生理的尺度に基づく第２の疲労指数を決定する第２の疲労指数決定サブユニットと、を含み、
前記第１の疲労指数及び前記第２の疲労指数は、前記生理的尺度に基づくそれぞれ異なる特性を有する、システム。
【請求項２】
前記生理的尺度は、前記対象者の身体活動の強度を示す、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の疲労指数は、前記対象者の有酸素性疲労を示す有酸素性疲労指数であり、前記第２の疲労指数は、前記対象者の無酸素性疲労を示す無酸素性疲労指数である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の疲労指数決定サブユニットは、前記第１の疲労指数を増加させる第１の疲労指数増加サブユニットと、前記第１の疲労指数を減少させる第１の疲労指数減少サブユニットと、を含み、
前記第２の疲労指数決定サブユニットは、前記第２の疲労指数を増加させる第２の疲労指数増加サブユニットと、前記第２の疲労指数を減少させる第２の疲労指数減少サブユニットと、を含み、
前記第１の疲労指数減少サブユニット及び前記第２の疲労指数減少サブユニットは、前記生理的尺度に対するそれぞれ異なる依存性をもって、前記第１の疲労指数の減少率及び前記第２の疲労指数の減少率を決定するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記生理的尺度に基づいて重み付け関数を決定する重み付け関数決定ユニットであって、前記重み付け関数は、前記生理的尺度により示される活動強度とともに増加する重みを決定するよう構成されている、重み付け関数決定ユニット
をさらに有し、
前記第２の疲労指数決定サブユニットは、前記生理的尺度及び前記重み付け関数に基づいて前記第２の疲労指数を決定するよう構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記対象者の運動時間を提供する運動タイマ提供ユニット
をさらに有し、
前記生理的尺度提供ユニットは、提供された前記運動時間に対応する前記生理的尺度を提供するよう構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記生理的尺度に基づいて遅延時間を決定する遅延時間決定ユニット
をさらに有し、
前記第１の疲労指数増加サブユニット及び前記第２の疲労指数増加サブユニットのうちの少なくとも１つは、前記運動時間が前記遅延時間を超えている場合に限り、疲労指数を増加させるよう構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記対象者のフィットネスを表すフィットネスパラメータを提供するフィットネスパラメータ提供ユニット
をさらに有し、
前記遅延時間決定ユニットは、前記フィットネスパラメータに基づいて前記遅延時間を決定するよう構成されており、
追加的又は代替的に、前記第１の疲労指数減少サブユニット及び前記第２の疲労指数減少サブユニットのうちの少なくとも１つは、前記フィットネスパラメータに基づいて、疲労指数を減少させるよう構成されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記生理的尺度提供ユニットは、前記対象者の心拍数を提供する心拍数提供ユニットを含み、
前記システムは、
前記対象者の安静時心拍数を提供する安静時心拍数提供ユニットと、
前記対象者の最大心拍数を提供する最大心拍数提供ユニットと、
前記安静時心拍数及び前記最大心拍数に基づいて予備心拍数を決定する予備心拍数決定ユニットと、
をさらに有し、
前記心拍数提供ユニットは、予備心拍数パーセンテージとして前記予備心拍数に対する比率で、前記対象者の前記心拍数を提供するようさらに構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
前記生理的尺度に基づいて、特に前記心拍数及び前記予備心拍数パーセンテージのうちの少なくとも１つに基づいて、トレーニングインパルス変数を決定するトレーニングインパルス変数決定ユニット
をさらに有し、
前記第１の疲労指数増加サブユニット、前記第１の疲労指数減少サブユニット、前記第２の疲労指数増加サブユニット、及び前記第２の疲労指数減少サブユニットのうちの少なくとも１つは、前記トレーニングインパルス変数に基づいて、疲労指数をそれぞれ増加又は減少させるよう構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の疲労指数減少サブユニットは、前記トレーニングインパルス変数の逆数に指数関数的に比例する、前記第１の疲労指数の減少率を決定するよう構成されており、
前記第２の疲労指数減少サブユニットは、前記トレーニングインパルス変数に指数関数的に比例する、前記第２の疲労指数の減少率を決定するよう構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記トレーニングインパルス変数決定ユニットは、前記予備心拍数パーセンテージと前記予備心拍数パーセンテージの指数関数との積に基づいて、好ましくは、前記対象者の性別に依存する少なくとも１つの定数にさらに基づいて、前記トレーニングインパルス変数を決定するよう構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
対象者の身体的疲労を定量化するための方法であって、前記方法は、
前記対象者の生理的尺度を提供するステップと、
前記対象者の疲労指数を決定するステップと、
を含み、
前記疲労指数は、前記生理的尺度に基づく第１の疲労指数と、前記生理的尺度に基づく第２の疲労指数と、を含み、
前記第１の疲労指数及び前記第２の疲労指数は、前記生理的尺度に基づくそれぞれ異なる特性を有するように決定される、方法。
【請求項１４】
対象者の身体的疲労を定量化するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータプログラムが請求項１に記載のシステム上で実行されたときに請求項１３に記載の方法を前記システムに実行させるプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象者の身体的疲労を定量化する分野に関する。詳細には、本発明は、対象者の身体的疲労を定量化するためのシステム、方法、及びコンピュータプログラムに関する。これは、特に運動後の回復の分野において、スポーツパフォーマンスを向上させることにおいて特定の用途を見出している。しかしながら、本発明は、他の分野においても用途を見出し、必ずしも上述した用途に限定されるものではないことを理解されたい。
【背景技術】
【０００２】
身体的疲労は、運動中及び運動後に生じる生理的現象として説明され得るものであり、これは、対象者の身体的パフォーマンスの低下をもたらす。
【０００３】
米国特許第７１９２４０１号明細書から、累積身体疲労指数（ＢＦＩ：body  fatigue  index）を決定するための方法であって、１つ以上の信号の測定からの１つ以上のパラメータが入力として順次に得られ、このパラメータが身体活動の強度に関する情報である、方法が知られている。ＢＦＩは、予め定められた初期値を有し、次のＢＦＩ値は、常に、ＢＦＩ値と差との合計である。差は、上記パラメータを用いて決定されたＢＦＩの上り勾配成分と任意的な下り勾配成分との組み合わせであり、上り勾配成分と任意的な下り勾配成分とは、それぞれ、予め設定された生理的特性によりスケーリングされる関数を用いて決定される。
【０００４】
この方法は、様々な状況において身体的疲労の不十分な定量化及び推定をもたらすいくつかの欠点を有する。例えば、この知られている方法は、長い歩行等の、長期間の低強度活動については、身体的疲労を過小評価する。さらに、身体的疲労からの回復、すなわち、対応する指数の減少は、対応する疲労の原因に応じて異なり得、例えば、例えば高濃度の乳酸をもたらす高強度運動は、主に脱水及び体温上昇によって生じる疲労、すなわち、低強度運動から生じる疲労と比較して、異なる回復プロファイルを示し得る。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１５／０２５０４１７号明細書は、生理的信号を検知するセンサモジュールと、生物学的情報を受け取るユーザインタフェースと、生物学的情報及び少なくとも１つの数学モデルを格納するストレージと、少なくとも１つの数学モデルを実行して、生理的信号及び生物学的情報に基づいて、無酸素性エネルギー及び有酸素性エネルギーを推定し、無酸素性エネルギー及び有酸素性エネルギーをスタミナレベルへと組み合わせる処理モジュールと、を有するスタミナモニタリングデバイスを開示している。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１４／００１８９４５号明細書は、パフォーマンスデータを得るために、１つ以上のパフォーマンスモニタリング手段を使用して人の生理的パフォーマンスをモニタリングすることにより、人の生理的パフォーマンスの生理的トレーニング効果を決定すること、及び、発明の一態様に従うと、パフォーマンスデータを利用することができる計算手段を使用して、第３の決定方法を用いることで、生理的パフォーマンスの第３の生理的影響を表す第３のトレーニング効果パラメータを決定することであって、第３の生理的影響は、互いに異なる第１の生理的影響と第２の生理的影響との組み合わせ影響であり、第１の生理的影響及び第２の生理的影響は、恒常性の乱れ及び累積的な生理的負荷等、トレーニングの異なる生理的影響を表す、決定すること、に関する。
【０００７】
インターネットから取得された記事「Modeling  Human  Performance」（２０１６年５月１６日，ＵＲＬ：http://fellrnr.com/wiki/Modeling_Human_Performance）には、トレーニングがパフォーマンスをどのように変化させるかをモデル化するいくつかのアプローチが記載されており、このようなモデルは、特に漸減のための、トレーニングルーチンを最適化する際の何らかの明白な値を有する。このようなモデルは、「トレーニングインパルス」又はTRIMP（TRaining  IMPulse）としても知られる所与のトレーニングストレスが、プラスの効果及びマイナスの効果の両方を有することを仮定している。プラスの効果は、「フィットネス」と呼ばれ、マイナスの効果は、「疲労」と呼ばれ、これらが組み合わせられて、「パフォーマンス」の値が提供される。
【０００８】
インターネットから取得された記事「TRIMP  -  Fellrnr.com,  Running  tips」（２００５年３月１９日，ＵＲＬ：http://fellrnr.com/wiki/TRIMP）には、運動の影響を測定する様々な方法が記載されており、このような尺度は、「トレーニングインパルス」又はTRIMP（TRaining  IMPulse）としばしば呼ばれる。TRIMPを使用して、人のパフォーマンスをモデル化し、トレーニングの効果を経時的に評価することができる。
【発明の概要】
【０００９】
したがって、対象者の身体的疲労を定量化するための改良されたシステム、方法、及び対応するコンピュータプログラムを提供することが、本発明の目的である。
【００１０】
第１の態様において、対象者の身体的疲労を定量化するためのシステムが提供される。このシステムは、対象者の生理的尺度を提供する生理的尺度提供ユニットと、対象者の疲労指数を決定する疲労指数決定ユニットと、を有し、疲労指数決定ユニットは、生理的尺度に基づく第１の疲労指数を決定する第１の疲労指数決定サブユニットと、生理的尺度に基づく第２の疲労指数を決定する第２の疲労指数決定サブユニットと、を含む。第１の疲労指数及び第２の疲労指数は、生理的尺度に基づくそれぞれ異なる特性を有する。
【００１１】
ジョギングやスプリント等、異なる強度の活動中に蓄積される代謝性疲労を表すために使用され得、異なるタイプの回復を最適化し得る２つの独立した疲労指数、すなわち、第１の疲労指数及び第２の疲労指数が、使用される。
【００１２】
この態様に従ったこのシステムは、好ましくは同じ時点について、対象者の第１の疲労指数及び第２の疲労指数を決定するよう構成されているので、生理的尺度に基づく異なる原因の疲労を区別することができる。例えば、高強度運動すなわち無酸素性運動からの疲労と、有酸素性運動からの疲労と、を区別することができ、異なる運動領域において身体的疲労に影響を及ぼす異なるファクタを区別することができる。したがって、脱水、乳酸蓄積、蓄熱、血管拡張、筋損傷等、寄与ファクタごとに、特定の回復プロファイルを決定することができる。したがって、この態様に従ったこのシステムは、オーバートレーニングを避け、トレーニング強度を与え、特に、回復時間を推定するのを助けることにより、運動する人のためのトレーニングプログラムの向上した管理をもたらすことができる。
【００１３】
疲労指数は、第１の疲労指数と第２の疲労指数との組み合わせ、例えば両方の指数の合計として、決定されてよいが、第１の疲労指数及び第２の疲労指数の各々は、例えば、最適化された回復プロファイルを決定するために、単独で効果的に検討され得る。
【００１４】
一実施形態において、生理的尺度は、対象者の身体活動の強度を示す。そのような生理的尺度は、例えば、対象者の心拍数、呼吸数、呼吸強度、CO2濃度、体温、及び、乳酸濃度やクレアチニン濃度等の血液マーカーを含むが、これらに限定されるものではない。好ましくは、生理的尺度は、活動クラスへの活動の分類を可能にする。
【００１５】
一実施形態において、第１の疲労指数は、対象者の有酸素性疲労を示す有酸素性疲労指数であり、第２の疲労指数は、対象者の無酸素性疲労を示す無酸素性疲労指数である。有酸素性疲労指数及び無酸素性疲労指数は、ジョギングやスプリント等、異なる強度の活動中に蓄積される代謝性疲労を表すために使用され得、異なるタイプの回復のためにそれぞれの疲労指数を最適化することができる。しかしながら、本発明のこの態様において、生理的尺度に基づく異なる特性を有する第１の疲労指数及び第２の疲労指数の他の例も使用されてよい。
【００１６】
生理的尺度提供ユニットは、対象者の生理的尺度が既に格納されている格納ユニットを含んでよい。しかしながら、生理的尺度提供ユニットは、測定ユニットから生理的尺度を受信し、受信した生理的尺度の信号を提供する受信ユニットであってもよい。さらに、生理的尺度提供ユニットは、測定ユニット自体であってもよく、生理的尺度提供ユニットは、測定した生理的尺度を提供する。
【００１７】
一実施形態において、第１の疲労指数決定サブユニットは、第１の疲労指数を増加させる第１の疲労指数増加サブユニットと、第１の疲労指数を減少させる第１の疲労指数減少サブユニットと、を含む。第２の疲労指数決定サブユニットは、第２の疲労指数を増加させる第２の疲労指数増加サブユニットと、第２の疲労指数を減少させる第２の疲労指数減少サブユニットと、を含む。第１の疲労指数減少サブユニット及び第２の疲労指数減少サブユニットは、生理的尺度に対するそれぞれ異なる依存性をもって、第１の疲労指数の減少率及び第２の疲労指数の減少率を決定するよう構成されている。
【００１８】
一例を挙げると、乳酸蓄積が、高強度運動すなわち無酸素性運動において、支配的であり得るのに対し、脱水及び体温上昇が、有酸素性疲労への主な寄与ファクタであり得る。しかしながら、有酸素性疲労及び無酸素性疲労は、異なるタイプの疲労の２つの例に過ぎず、さらなるタイプも企図されている。
【００１９】
第１の疲労指数及び第２の疲労指数は、独立した増加サブユニット及び減少サブユニットにより決定されるので、有酸素性疲労及び無酸素性疲労等の異なる態様の疲労に寄与する異なるファクタに特定的に対処することができる。第１の疲労指数及び第２の疲労指数は、生理的尺度に基づく異なる特性を有し、且つ、生理的尺度に、疲労の異なる支配的な原因を紐付けることができるので、対応する疲労指数に対する異なる回復プロファイルが適用可能であり得る。より正確には、一例を挙げると、高乳酸濃度から回復するためには、低強度での運動が好ましいものであり得るのに対し、低強度運動からの回復時間は、低強度であっても継続中の運動により妨げられる。
【００２０】
一実施形態において、このシステムは、生理的尺度に基づいて重み付け関数を決定する重み付け関数決定ユニットをさらに有する。重み付け関数は、生理的尺度により示される活動強度とともに増加する重みを決定するよう構成されている。第２の疲労指数決定サブユニットは、生理的尺度及び重み付け関数に基づいて第２の疲労指数を決定するよう構成されている。
【００２１】
好ましくは、第１の疲労指数の増加量は、重みがなければ、第２の疲労指数の増加量と同じであってよい、すなわち、重み付け関数は、生理的尺度とともに増加する重みを決定する。しかしながら、他の実施形態においては、増加の実現は、具体的な実装に応じて、第１の疲労指数増加サブユニットと第２の疲労指数増加サブユニットとの間で、実質的に異なってもよい。
【００２２】
重み付け関数が、生理的尺度により示される活動強度とともに増加する重みを決定し、且つ、第２の疲労指数が、重み付け関数に基づいて決定されるので、例えば無酸素性活動といったより高強度の活動は、より高い重みに起因するより高いファクタをもって寄与する。好ましくは、閾値を超える生理的尺度の値をもたらす活動のみが、第２の疲労指数に有意に寄与する。
【００２３】
重み付け関数は、好ましくは、閾値におおよそ対応するように適応させることができる屈曲点（flex  point）を示すシグモイド関数を含み、これは、生理的尺度の分類を可能にする。一例において、閾値は、最大心拍数の例えば８０％に設定され得る無酸素性閾値であってよい。他の実施形態においては、生理的尺度とともに増加する他の重み付け関数も企図されている。例えば、そのような他の重み付け関数は、ステップ関数等を含み得る。生理的尺度に加えて又は代えて、この実施形態は、フィットネスパラメータ提供ユニット及びトレーニングインパルス変数決定ユニットのうちの少なくとも１つをさらに有してもよく、重み付け関数は、代替的又は追加的に、フィットネスパラメータ及びトレーニングインパルス変数のうちの少なくとも１つに依存してもよい。
【００２４】
一実施形態において、このシステムは、対象者の運動時間を提供する運動タイマ提供ユニットをさらに有する。生理的尺度提供ユニットは、提供された運動時間に対応する生理的尺度を提供するよう構成されている。
【００２５】
運動タイマ提供ユニットは、好ましくは、対象者が活動を行っている時間に対応する、対象者の運動時間を提供するユニットである。活動は、例えば、対象者がウォーキングしていること、ランニングしていること、又は、任意の他の身体活動に関わっていることであってよいが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
運動タイマ提供ユニットは、このシステムの他の部分、好ましくは、生理的尺度提供ユニットに、対象者の運動時間を示すタイマ信号を提供するタイマを含んでよい。
【００２７】
好ましくは、生理的尺度提供ユニット及び運動タイマ提供ユニットは、対象者の生理的尺度及び対応する運動時間のセットを、実質的にリアルタイムで、すなわち、対象者の運動中に、提供する。別の例において、対象者の生理的尺度及び対応する運動時間は、対象者の運動中に記録され、生理的尺度提供ユニット及び運動タイマ提供ユニットは、前に記録された生理的尺度及び対応する運動時間を提供するよう構成されている。好ましくは、例えば心拍数といった生理的尺度及び対応する運動時間は、この実施形態において、データベース、テーブル、リスト等に格納され得る。
【００２８】
第１の疲労指数及び第２の疲労指数のうちの少なくとも１つは、好ましくは、前の生理的尺度及び対応する運動時間に対応する前の疲労指数に基づいて、各提供された運動時間について決定される。前の生理的尺度と提供された生理的尺度との間の時間差は、疲労指数についてのサンプリング頻度と表現され得る。一実施形態において、このサンプリング頻度は、予め規定され、一定であるが、他の実施形態においては、サンプリング頻度は、動的に設定されてもよいし且つ／又は生理的尺度に依存してもよい。
【００２９】
一実施形態において、このシステムは、生理的尺度に基づいて遅延時間を決定する遅延時間決定ユニットをさらに有する。第１の疲労指数増加サブユニット及び第２の疲労指数増加サブユニットのうちの少なくとも１つは、運動時間が遅延時間を超えている場合に限り、疲労指数を増加させるよう構成されている。
【００３０】
疲労指数増加サブユニットのうちの少なくとも１つが、運動時間が遅延時間を超えている場合に限り、それぞれの疲労指数を増加させるよう構成されており、且つ、疲労指数が、生理的尺度に基づいて増加させられるので、異なる、対象者の運動の開始と疲労の発生の開始とが、考慮され得る。これにより、本発明は、疲労の蓄積が運動の開始とともに開始するわけではないという知見に基づく。好ましくは、遅延時間は、例えば疲労を知覚して被るのに必要とされる時間に対応するように、決定される。これにより、好ましくは、遅延時間決定ユニットは、対象者の活動の強度と相関する生理的尺度に基づいて、遅延時間を決定する。したがって、本発明に従ったこのシステムは、対象者の長く続く低強度活動の生理的疲労も考慮することができる。
【００３１】
一実施形態において、このシステムは、対象者のフィットネスを表すフィットネスパラメータを提供するフィットネスパラメータ提供ユニットをさらに有する。
【００３２】
フィットネスパラメータ提供ユニットは、一実施形態において、前に決定されたフィットネスパラメータ、例えば、このシステム自体に格納されている、又は、例えば対象者のさらなるパラメータ（好ましくは、最大心拍数及び安静時心拍数や生理的尺度に関連する他のパラメータ等）も格納しているデータベース等のリモートエンティティに格納されている、フィットネスパラメータを提供することができる。しかしながら、他の実施形態においては、フィットネスパラメータ提供ユニットはまた、例えば対象者に対して実行された測定を通じて、フィットネスパラメータを決定するフィットネスパラメータ決定ユニットを含んでもよい。一実施形態において、フィットネスパラメータは、対象者の最大酸素摂取量（VO2max）を含む。最大酸素摂取量は、例えば、１分当たりの酸素量（リットル）を単位とする絶対量、又は、例えば、体重１キログラム当たり・１分当たりの酸素量（ミリリットル）を単位とする相対量であってよい。特に、相対量は、異なる対象者の体重の影響なく、異なる対象者の間で容易に比較され得るので、対象者のフィットネスを表すフィットネスパラメータとして効果的に使用され得る。しかしながら、周知の他のフィットネスパラメータも企図されている。例えば、対象者がフィットネス関連質問に回答した質問事項の結果が、フィットネスパラメータとして得られてもよい。
【００３３】
好ましくは、遅延時間決定ユニットは、フィットネスパラメータに基づいて遅延時間を決定するよう構成されている。遅延時間が、対象者のフィットネスを表すフィットネスパラメータに基づいて決定されるので、遅延時間は、対象者のフィットネスを考慮するものである。より詳細には、対象者のフィットネスが、遅延時間について考慮されるので、遅延時間は、例えば、より低いフィットネスを有する対象者についてはより短くなるように決定され得る。なぜならば、身体的疲労は、より低レベルのフィットネスを有する対象者に対しては、より高レベルのフィットネスを有する対象者よりも早く、蓄積することを開始すると想定され得るからである。別の表現をすると、より高レベルのフィットネスを有する対象者は、運動の開始の後、より低レベルのフィットネスを有する対象者よりも後に、身体的疲労の影響を経験し得る。
【００３４】
追加的又は代替的に、第１の疲労指数減少サブユニット及び第２の疲労指数減少サブユニットのうちの少なくとも１つは、好ましくは、フィットネスパラメータに基づいて、疲労指数を減少させるよう構成されている。フィットネスパラメータに基づくより高いフィットネスを有する対象者は、身体的疲労のより効率的な除去を経験することになると想定され得る。したがって、疲労指数減少サブユニットが、フィットネスパラメータに基づいて疲労指数を減少させるので、より正確な疲労指数決定を実現することができる。
【００３５】
一実施形態において、生理的尺度提供ユニットは、対象者の心拍数を提供する心拍数提供ユニットを含み、このシステムは、対象者の安静時心拍数を提供する安静時心拍数提供ユニットと、対象者の最大心拍数を提供する最大心拍数提供ユニットと、安静時心拍数及び最大心拍数に基づいて予備心拍数を決定する予備心拍数決定ユニットと、をさらに有する。心拍数提供ユニットは、予備心拍数パーセンテージとして予備心拍数に対する比率で、対象者の心拍数を提供するようさらに構成されている。
【００３６】
心拍数提供ユニットは、対象者の心拍数が、対応する運動時間に関連付けられて既に格納されている格納ユニットを含んでよい。この実施形態において、運動タイマ提供ユニットは、心拍数に関連付けられて格納されている運動時間を提供することができる。しかしながら、心拍数提供ユニットは、心拍数測定ユニットから心拍数信号を受信し、受信した心拍数信号を提供する受信ユニットであってもよい。さらに、心拍数提供ユニットは、心拍数測定ユニット自体であってもよく、心拍数提供ユニットは、測定した心拍数信号を提供する。
【００３７】
安静時心拍数及び最大心拍数は、例えばこのシステム自体に設けられている格納ユニットに又はデータベースに、対象者及びこのシステムに関連付けられて既に格納されていることもあり、安静時心拍数提供ユニット及び最大心拍数提供ユニットは、このようなデータベースから、安静時心拍数及び最大心拍数を受信するよう構成されている。しかしながら、他の実施形態においては、安静時心拍数及び最大心拍数は、対象者の運動に基づいて推定されて提供される等、異なる方法で提供されてもよい。
【００３８】
好ましくは、予備心拍数は、最大心拍数と安静時心拍数との間の差として決定される。予備心拍数パーセンテージは、提供された運動時間における、すなわち、特定の現在の又は前の時点における、対象者の心拍数の比率である。したがって、１００％という予備心拍数パーセンテージは、好ましくは、対象者が最大心拍数で運動していることに対応し、０％という予備心拍数パーセンテージは、好ましくは、対象者が安静にしていること、すなわち、心拍数が安静時心拍数に相当すること、に対応する。
【００３９】
好ましくは、第１の疲労指数増加サブユニット及び第２の疲労指数増加サブユニットのうちの少なくとも１つは、予備心拍数パーセンテージ又は予備心拍数パーセンテージから導出されたパラメータに基づいて、第１の疲労指数又は第２の疲労指数をそれぞれ増加させるよう構成されている。疲労指数増加サブユニットが、予備心拍数パーセンテージに基づいて疲労指数を増加させるので、対象者の個々の心臓特性が、疲労指数を決定する際に使用され、疲労指数をより正確に決定することができる。
【００４０】
好ましくは、第１の疲労指数減少サブユニット及び第２の疲労指数減少サブユニットのうちの少なくとも１つは、心拍数及び予備心拍数パーセンテージのうちの少なくとも１つに基づいて、第１の疲労指数又は第２の疲労指数をそれぞれ減少させるよう構成されている。疲労指数減少サブユニットは、活動の強度を示す運動関連パラメータに基づいて、例えば、心拍数及び／又は予備心拍数パーセンテージに基づいて、疲労指数を減少させるので、身体的疲労の除去を正確に推定することができる。
【００４１】
一実施形態において、このシステムは、生理的尺度に基づいて、特に心拍数及び予備心拍数パーセンテージのうちの少なくとも１つに基づいて、トレーニングインパルス変数を決定するトレーニングインパルス変数決定ユニットをさらに有する。第１の疲労指数増加サブユニット、第１の疲労指数減少サブユニット、第２の疲労指数増加サブユニット、及び第２の疲労指数減少サブユニットのうちの少なくとも１つは、トレーニングインパルス変数に基づいて、疲労指数をそれぞれ増加又は減少させるよう構成されている。
【００４２】
好ましくは、トレーニングインパルス変数は、例えば心拍数等の生理的尺度により表され、対象者の特性に関する、運動の実際の強度の関数である。トレーニングインパルス変数の一例が、Morton,  R.  H.、Fitz-Clarke,  J.  R.、  及びBanister,  E.  W.  (1990).  Modeling  human  performance  in  running.  J  Appl  Physiol  (1985),  69(3),  1171-1177において先に説明されている。
【００４３】
好ましくは、疲労指数増加サブユニットは、前の疲労指数にトレーニングインパルス変数を直接加算する、又は、トレーニングインパルス変数と、サンプリング頻度すなわち例えば前の生理的尺度と現在の生理的尺度との間の時間差に依存する値と、を乗算する。好ましくは、生理的尺度は、一定の頻度で、例えば１秒ごとに、提供される。しかしながら、他の実施形態においては、サンプリング頻度は、異なってもよいし、又は、例えば生理的尺度自体に応じて、動的であってもよい。
【００４４】
一実施形態において、第１の疲労指数減少サブユニットは、トレーニングインパルス変数の逆数に指数関数的に比例する、第１の疲労指数の減少率を決定するよう構成されており、第２の疲労指数減少サブユニットは、トレーニングインパルス変数に指数関数的に比例する、第２の疲労指数の減少率を決定するよう構成されている。
【００４５】
第１の疲労指数の減少率が、トレーニングインパルス変数の逆数に指数関数的に比例するように決定され、且つ、第２の疲労指数の減少率が、トレーニングインパルス変数に指数関数的に比例するように決定されるので、第１の疲労指数の減少率及び第２の疲労指数の減少率は、トレーニングインパルス変数に対する異なる依存性を有する。より正確には、トレーニングインパルス変数の増加は、第１の疲労指数のより小さな減少をもたらすのに対し、第２の疲労指数のより大きな減少をもたらす。したがって、例えば支配的な乳酸濃度に対応する第２の疲労指数は、対象者が低強度で運動し続ける場合に減少させられる。これは、運動が筋肉から乳酸を放出させるのを助けるという科学的知見に則している。反対に、第１の疲労指数は、例えば支配的な脱水及び体温上昇の寄与を示すので、継続中の活動は、低強度の活動であっても、回復をサポートしない。代わりに、高い第１の疲労指数、例えば、有酸素性疲労から回復するためには、対象者は、最も効率的には、安静にしていることであろう。
【００４６】
一実施形態において、トレーニングインパルス変数決定ユニットは、予備心拍数パーセンテージと予備心拍数パーセンテージの指数関数との積に基づいて、トレーニングインパルス変数を決定するよう構成されている。この依存性を伴うトレーニングインパルス変数は、疲労の生理的影響を再現することを示している。しかしながら、他の実施形態においては、相違する関数的依存性が、トレーニングインパルス変数について用いられてもよい。
【００４７】
一実施形態において、トレーニングインパルス変数決定ユニットは、対象者の性別に依存する少なくとも１つの定数にさらに基づいて、トレーニングインパルス変数を決定するよう構成されている。
【００４８】
好ましくは、定数は、線形係数であってよい、すなわち、トレーニングインパルス変数の残りの部分と線形乗算されてよい。代替的又は追加的に、定数は、指数の定数部分であってもよい、すなわち、指数関数が決定される指数における、予備心拍数パーセンテージと乗算される定数係数であってもよい。
【００４９】
有利なことに、対象者固有の心臓関連パラメータを考慮した、対象者の性別及び予備心拍数パーセンテージに依存する定数が、使用されるので、対象者のトレーニングインパルスを示す、個人に合わせた変数を決定することができる。
【００５０】
さらなる態様において、対象者の身体的疲労を定量化するためのシステムが提供される。このシステムは、対象者の運動時間を提供する運動タイマ提供ユニットと、提供された運動時間に対応する、対象者の生理的尺度を提供する生理的尺度提供ユニットと、対象者の疲労指数を決定する疲労指数決定ユニットと、生理的尺度に基づいて遅延時間を決定する遅延時間決定ユニットと、を有する。疲労指数決定ユニットは、生理的尺度に基づいて疲労指数を増加させる疲労指数増加サブユニットを含む。疲労指数増加サブユニットは、運動時間が遅延時間を超えている場合に限り、疲労指数を増加させるよう構成されている。
【００５１】
この態様に従ったこのシステムは、上述した実施形態のうちの任意の実施形態と組み合わせられ得る。第１の疲労指数及び第２の疲労指数は、この態様において必須ではなく、単一の疲労指数で十分であり得るが、上述したユニットのうちの１つ、複数、又は全ては、対象者の身体的疲労の定量化を向上させる組み合わせシステムをもたらし得る。
【００５２】
疲労指数増加サブユニットが、運動時間が遅延時間を超えている場合に限り、疲労指数を増加させるよう構成されており、且つ、疲労指数が、生理的尺度に基づいて増加させられるので、異なる、対象者の運動の開始と疲労の発生の開始とが、考慮され得る。これにより、本発明は、疲労の蓄積が運動の開始とともに開始するわけではないという知見に基づく。好ましくは、遅延時間は、例えば疲労を知覚して被るのに必要とされる時間に対応するように、決定される。これにより、好ましくは、遅延時間決定ユニットは、対象者の活動の強度と相関する生理的尺度に基づいて、遅延時間を決定する。したがって、本発明に従ったこのシステムは、対象者の長く続く低強度活動の生理的疲労も考慮することができる。
【００５３】
一実施形態において、疲労指数決定ユニットは、心拍数及び予備心拍数パーセンテージのうちの少なくとも１つに基づいて、疲労指数を減少させる疲労指数減少サブユニットをさらに含む。疲労指数減少サブユニットは、活動の強度を示す運動関連パラメータに基づいて、例えば、心拍数及び／又は予備心拍数パーセンテージに基づいて、疲労指数を減少させるので、身体的疲労の除去を正確に推定することができる。
【００５４】
一実施形態において、このシステムは、心拍数及び予備心拍数パーセンテージのうちの少なくとも１つに基づいて、トレーニングインパルス変数を決定するトレーニングインパルス変数決定ユニットをさらに有する。疲労指数減少サブユニットは、トレーニングインパルス変数に基づいて、疲労指数を減少させるよう構成されている。
【００５５】
疲労指数が、トレーニングインパルス変数に基づいて減少させられるので、運動のタイプ及び相対強度並びに対象者生理機能に対する影響が、疲労指数の減少について考慮され得る。好ましくは、トレーニングインパルス変数決定ユニットは、トレーニングインパルス変数決定ユニットの上述した特定の実施形態のうちの１つ、複数、又は全てと組み合わせられ得る。
【００５６】
一実施形態において、このシステムは、フィットネスパラメータ提供ユニット及びトレーニングインパルス変数決定ユニットをさらに有する。疲労指数減少サブユニットは、トレーニングインパルス変数及びフィットネスパラメータの両方に基づいて、疲労指数を減少させるよう構成されている。この実施形態において、上述した実施形態の両方の利点が組み合わせられる。その結果、疲労指数が、より正確に決定される。好ましくは、フィットネスパラメータ提供ユニット及びトレーニングインパルス変数決定ユニットの両方が、上述した実施形態のうちの任意の実施形態と組み合わせられ得る。
【００５７】
一実施形態において、疲労指数減少サブユニットは、指数減衰関数に基づいて疲労指数を減少させるよう構成されている。
【００５８】
この実施形態において、指数減衰関数は、負の指数を有する指数関数とみなされる。すなわち、指数減衰関数は、０と１との間の値をもたらす。好ましくは、直前の運動時間の疲労指数が、現在の運動時間について疲労指数を減少させるために、指数減衰係数と乗算される。好ましくは、指数減衰関数は、指数として、対象者のフィットネスを表すフィットネスパラメータ、トレーニングインパルス変数、心拍数又は予備心拍数パーセンテージのうちの少なくとも１つに依存する関数を含む。
【００５９】
一実施形態において、このシステムは、心拍数に基づいて重み付け関数を決定する重み付け関数決定ユニットをさらに有する。重み付け関数は、心拍数とともに増加する重みを決定するよう構成されている。疲労指数決定ユニットは、有酸素性疲労指数決定サブユニット及び無酸素性疲労指数決定サブユニットを含む。有酸素性疲労指数決定サブユニットは、心拍数に基づいて、対象者の有酸素性疲労指数を決定するよう構成されている。無酸素性疲労指数決定サブユニットは、心拍数及び重み付け関数に基づいて、対象者の無酸素性疲労指数を決定するよう構成されている。疲労指数決定ユニットは、疲労指数を、有酸素性疲労指数と無酸素性疲労指数との組み合わせとして決定するよう構成されている。
【００６０】
一実施形態において、このシステムは、心拍数及び予備心拍数パーセンテージのうちの少なくとも１つに基づいて、トレーニングインパルス変数を決定するトレーニングインパルス変数決定ユニットをさらに有する。有酸素性疲労指数減少サブユニットは、トレーニングインパルス変数の逆数に指数関数的に比例する、有酸素性疲労指数の減少率を決定するよう構成されている。無酸素性疲労指数減少サブユニットは、トレーニングインパルス変数に指数関数的に比例する、無酸素性疲労指数の減少率を決定するよう構成されている。
【００６１】
トレーニングインパルス変数決定ユニットは、好ましくは、前述した効果的な実施形態のうちの任意の実施形態として提供され得る。
【００６２】
疲労指数決定ユニット、遅延時間決定ユニット、及び疲労指数増加サブユニットは、一実施形態において、同じ又は異なる物理デバイス内に構成される１つ以上のプロセッサにおいて提供され得る。より正確には、疲労指数決定ユニット、遅延時間決定ユニット、及び疲労指数増加サブユニットは、一実施形態においては、単一のデバイス内に、運動タイマ提供ユニット及び／又は生理的尺度提供ユニットとともに提供されることもあるし、異なる実施形態においては、複数のデバイスにわたって分散されることもある。
【００６３】
一実施形態において、遅延時間決定ユニット、疲労指数決定ユニット、及び／又は疲労指数増加サブユニットは、周知の有線形態又は無線形態で、運動タイマ提供ユニット及び／又は生理的尺度提供ユニットと通信するよう構成されている。
【００６４】
一実施形態において、運動タイマ提供ユニット、生理的尺度提供ユニット、疲労指数決定ユニット、遅延時間決定ユニット、及び疲労指数増加サブユニットのうちの１つ、複数、又は全ては、適切な通信手段により、例えばインターネットを介して、身体的疲労を定量化するためのこのシステムの残りの部分と通信するよう構成されているサーバにおいて提供される。
【００６５】
一実施形態において、身体的疲労を定量化するためのこのシステムは、対象者の生理的尺度に基づく、身体的疲労の非影響的定量化を可能にする。
【００６６】
一実施形態において、このシステムのユニットのうちの１つ以上のユニットは、時計等の手首装着型デバイスに提供され得る。この実施形態において、心拍数提供ユニットは、好ましくは、フォトプレチィスモグラフィに基づく光学的心拍数センサ等の心拍数センサを含む。しかしながら、ウェブアプリケーションとしての実装等、このシステムの他の実施形態も企図されていることを理解されたい。
【００６７】
さらなる態様において、対象者の身体的疲労を定量化するための方法が提供される。この方法は、対象者の生理的尺度を提供するステップと、対象者の疲労指数を決定するステップと、を含む。疲労指数は、生理的尺度に基づく第１の疲労指数と、生理的尺度に基づく第２の疲労指数と、を含む。第１の疲労指数及び第２の疲労指数は、生理的尺度に基づくそれぞれ異なる特性を有するように決定される。
【００６８】
さらなる態様において、対象者の身体的疲労を定量化するための方法が提供される。この方法は、対象者の運動時間を提供するステップと、提供された運動時間に対応する、対象者の心拍数を提供するステップと、対象者の疲労指数を決定するステップと、心拍数に基づいて遅延時間を決定するステップと、心拍数に基づいて疲労指数を増加させるステップであって、疲労指数は、運動時間が遅延時間を超えている場合に限り増加させられる、ステップと、を含む。
【００６９】
さらなる態様において、対象者の身体的疲労を定量化するためのコンピュータプログラムが提供される。このコンピュータプログラムは、このコンピュータプログラムが請求項１に記載のシステム上で実行されたときに請求項１４に記載の方法を請求項１に記載のシステムに実行させるプログラムコード手段を含む。
【００７０】
請求項１に記載のシステム、請求項１４に記載の方法、及び請求項１５に記載のコンピュータプログラムは、特に従属請求項において定められるような類似する好ましい実施形態及び／又は同一の好ましい実施形態を有することを理解されたい。
【００７１】
本発明の全ての態様は、個々においても組み合わせにおいても、従来技術に対する改良を提供することをさらに理解されたい。本発明の好ましい実施形態はまた、１つ以上の態様のそれぞれの独立請求項と従属請求項又は上記の実施形態との何らかの組み合わせであってよいことをさらに理解されたい。
【００７２】
本発明のこれらの態様及び他の態様が、以下に記載の実施形態から明らかになり、以下に記載の実施形態を参照することで明瞭になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】対象者の身体的疲労を定量化するためのシステムの実施形態を概略的且つ例示的に示す図。
【図２】対象者の身体的疲労を定量化するためのシステムのさらなる実施形態を概略的且つ例示的に示す図。
【図３】図２に従ったシステムにおいて実装されるフローチャートを概略的且つ例示的に示す図。
【図４Ａ】第１の運動中のシステムの挙動を概略的且つ例示的に示す図。
【図４Ｂ】第１の運動中のシステムの挙動を概略的且つ例示的に示す図。
【図５Ａ】第２の運動中のシステムの挙動を概略的且つ例示的に示す図。
【図５Ｂ】第２の運動中のシステムの挙動を概略的且つ例示的に示す図。
【図６】図１又は図２に示されている、対象者の身体的疲労を定量化するためのシステムに関する、対象者の身体的疲労を定量化するための方法の実施形態を例示的に示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
図１は、対象者の身体的疲労を定量化するためのシステム１の実施形態を概略的且つ例示的に示している。システム１は、運動タイマ提供ユニット１０、心拍数提供ユニット２０、安静時心拍数提供ユニット３０、最大心拍数提供ユニット４０、予備心拍数（ＨＲＲ）決定ユニット５０、遅延時間決定ユニット５０、トレーニングインパルス変数決定ユニット７０、フィットネスパラメータ提供ユニット９０、及び疲労指数決定ユニット１００を有する。疲労指数決定ユニット１００は、疲労指数増加サブユニット１２０及び疲労指数減少サブユニット１３０を含む。
【００７５】
運動タイマ提供ユニット１０は、対象者が運動している間の時間を示すタイマ信号を提供する。この例において、タイマ信号は、対象者が新たな運動又は活動を開始するたびにリセットされ、運動及び／又は活動の開始からの経過時間を示す信号を提供する。運動タイマ提供ユニット１０は、実質的にリアルタイムで、すなわち、対象者の運動中に、又は、対象者の運動中の複数の連続した時点のタイマデータを含む以前に記録及び格納されたデータセットに基づいて、運動タイマ信号を提供することができる。
【００７６】
心拍数提供ユニット２０は、運動タイマ提供ユニット１０が運動時間を提供した時点に対応する心拍数を提供する。したがって、運動タイマ提供ユニット１０と同様に、心拍数提供ユニット２０は、実質的にリアルタイムで心拍数を提供することができ、心拍数提供ユニット２０は、対象者の心拍数を決定及び／又は測定する任意の適切な手段を有することができる。別の例において、心拍数提供ユニット２０は、対応する運動時間に関連付けられて格納されている、以前に記録及び格納された心拍数の心拍数を提供する。心拍数提供ユニット２０は、生理的尺度提供ユニットの一例であり、他の例においては、他の生理的尺度も同様に提供されてよい。別の表現をすると、以下の例は、生理的尺度として心拍数を使用して説明されるが、他の例においては、呼吸数、血圧、体温、血液マーカー、又は他の生理的尺度も同様に使用されてよい。
【００７７】
安静時心拍数提供ユニット３０、最大心拍数提供ユニット４０、及びフィットネスパラメータ提供ユニット９０は、それぞれ、対象者の安静時心拍数、最大心拍数、及びフィットネスパラメータを提供する。安静時心拍数、最大心拍数、及びフィットネスパラメータの全ては、ローカルデータベース又はリモートデータベース等の適切な格納ユニットに格納されていることもあるし、対象者からの入力として受信されることもあるし、又は、適切な測定値に基づいて決定されることもある。例えば、安静時心拍数は、対象者が安静にしている間に心拍数提供ユニット２０により提供された心拍数に基づいて決定され得る。さらなる例として、最大心拍数は、１回又は複数回の運動中に心拍数提供ユニット２０により決定された最高心拍数から決定され得る。フィットネスパラメータは、好ましくは、最大酸素摂取量（VO2max）を含み、これは、ユーザにより入力されることもあるし、又は、周知の測定装置を用いて決定されることもある。フィットネスパラメータは、異なる例においては、質問事項に対する対象者の回答に基づくフィットネスレベルランキングであることもある。しかしながら、フィットネスパラメータのさらなる例も、もちろん企図されている。
【００７８】
まとめると、安静時心拍数、最大心拍数、及びフィットネスパラメータは全て、対象者からの入力として提供されることもあるし、例えば、システム１自体により又はサーバにおいて、対象者のプロファイルとともに格納されていることもあるし、安静時心拍数提供ユニット３０、最大心拍数提供ユニット４０、及びフィットネスパラメータ提供ユニット９０自体により決定されることもあるし、又は、これらの３つの選択肢の任意の組み合わせであることもある。
【００７９】
ＨＲＲ決定ユニット５０は、安静時心拍数及び最大心拍数に基づいて、例えば最大心拍数と安静時心拍数との間の差として、予備心拍数を決定する。予備心拍数は、特定の対象者についての活動の相対強度の信頼できる指標である。したがって、これは、運動の強度に依存する身体的疲労を決定するのに適している。
【００８０】
遅延時間決定ユニット６０は、疲労の蓄積が開始するまでの遅延時間を決定する。基礎をなす知見は、疲労の蓄積が、運動の開始とともに開始するわけではなく、とりわけ活動の強度に応じた遅延の後に開始する、ということである。例えば、対象者が歩いているか又は走っているかに応じて、疲労の発生が開始するのに必要とされる時間は異なる。疲労指数増加サブユニット１２０は、対象者が、遅延時間決定ユニット６０により決定された遅延よりも長い時間にわたって運動しているときに限り、疲労指数を増加させる（すなわち、疲労を蓄積する）よう構成されている。
【００８１】
一例において、遅延（Delay）は、以下として算出され得る：
【数１】
2019534088.tif 000003
【００８２】
この例において、Aは、定数であり、例えば、実験的測定値から決定され得る。Fitnessは、好ましくは、フィットネスパラメータ提供ユニット９０により提供されるフィットネスパラメータであってよい。HRmaxは、最大心拍数提供ユニット４０により提供される最大心拍数であってよく、HRrestは、安静時心拍数提供ユニット３０により提供される安静時心拍数であってよい。HR(t)は、運動タイマ提供ユニット１０により提供される特定の運動時間tについての、心拍数提供ユニット２０により提供される心拍数に対応する。
【００８３】
上記の式は、もちろん、遅延を決定するための一例に過ぎない。この例において、現在の心拍数が最大心拍数に等しい場合、遅延は、ゼロであると決定される、すなわち、非常に激しい活動の場合、遅延は想定されない。反対に、現在の心拍数HR(t)が、安静時心拍数に近づいている場合、遅延時間は無限大まで増加する、すなわち、心拍数が安静時心拍数と異ならない場合、つまり、対象者が安静にしている場合、疲労の発生は想定されない。
【００８４】
疲労指数は、疲労指数決定ユニット１００により決定され、ここで、疲労指数に対する２つの独立した動作が、疲労指数増加サブユニット１２０及び疲労指数減少サブユニット１３０により実行される、すなわち、疲労指数が、疲労指数増加サブユニット１２０により増加させられ、疲労指数が、疲労指数減少サブユニット１３０により減少させられる。
【００８５】
疲労を増減させるというこの一般的な原理は、対象者があり得る５つの可能な状態をもたらす。第１に、対象者は、ほとんど体を動かさない期間等の、活動的でなく疲労がない状態にあり得、これよりも前に先行する、疲労を生じさせる活動はない。そのような活動の一例は、机で働いていることであり得る。第２の状態は、対象者が、ウォーキング又は低速でのサイクリング等の活動的で疲労を生じさせない活動を行っている、疲労がない状態であり得る。第１の状態及び第２の状態において、対象者の疲労指数はゼロであり、疲労の増加は生じない。
【００８６】
第３の状態は、活動的で疲労を生じさせている状態であり、ここでは、対象者は、疲労がないこともあれば又は疲労があることもあり、例えば、対象者は、ランニング、ジョギング、及び有酸素性トレーニングセッション等の激しい活動を行っていることがある。この状態において、疲労は、活動強度及び対象者のフィットネスに依存する増加率で増加する。
【００８７】
第４の状態において、対象者は、活動的でなく疲労がある状態、すなわち、疲労を生じさせる運動の後のほとんど体を動かさない期間にあり得、例えば、対象者は、ランニング後に座っていることもあるし、又は、試合中のハーフタイム休憩に入っていることもある。この状態において、疲労は減少するが、減少率は、対象者のフィットネスに依存する。
【００８８】
最後に、第５の状態において、対象者は、疲労がある状態で、活動的で疲労を生じさせない活動を行っていることがある、すなわち、対象者は、間欠的トレーニングセッション等、疲労を生じさせる運動の後に疲労を生じさせない活動を行っている。この状態において、疲労は、活動強度及び対象者のフィットネスに依存する減少率で減少する。
【００８９】
対象者の状態に応じて、疲労指数増加サブユニット１２０は、疲労指数を増加させる、且つ／又は、疲労指数減少サブユニット１３０は、疲労指数を減少させる。
【００９０】
この例において、疲労指数増加サブユニット１２０は、トレーニングインパルス変数決定ユニット７０により決定されたトレーニングインパルス変数に基づいて、疲労指数を増加させる。前述のように、疲労指数増加サブユニット１２０は、運動時間が、決定された遅延時間を超えている場合に限り、疲労指数を増大させるよう構成されている。トレーニングインパルス変数決定ユニット７０は、心拍数提供ユニット２０により提供された心拍数で運動を行っている対象者についてのトレーニング強度を示すトレーニングインパルス変数（TRIMP）を決定するよう構成されている。一例において、トレーニングインパルス変数決定ユニット７０は、以下の式を用いてトレーニングインパルス変数を決定することができる：
【数２】
2019534088.tif 000004
【００９１】
HRres(t)は、好ましくは、ＨＲＲ決定ユニット５０により決定される予備心拍数であり、k及びbは、対象者の性別に依存する２つの定数である。他の例においては、数式はもちろん異なってもよい。
【００９２】
疲労指数増加サブユニット１２０は、各瞬間において算出されたトレーニングインパルス変数を受信し、決定されたトレーニングインパルス変数、例えば、特定の時間tについてのTRIMP値を用いて、前の疲労指数（FI）を直接的に増加させることができる。他の例においては、トレーニングインパルス変数は、前の疲労指数に加算される前に、サンプリング頻度に依存する定数と乗算されてもよい。数学的には、この関係は、以下として表され得る：
【数３】
2019534088.tif 000005
【００９３】
疲労指数減少サブユニット１３０は、この例において、以下の式に従って疲労指数（FI）を減少させる：
【数４】
2019534088.tif 000006
【００９４】
一例において、減少項（Decr[%]）は、運動中の全ての時間期間について決定されるが、対象者が依然として活動的で疲労を生じさせる状態にある場合には、疲労指数増加サブユニット１２０からの増加項でオーバーレイされる。他の例においては、疲労指数減少サブユニット１３０は、運動時間が決定された遅延時間よりも短い且つ／又は運動が終了した場合に限り、減少寄与を決定するよう構成されてもよい。全ての例において、疲労指数減少サブユニット１３０により決定される減少項は、蓄積項がゼロになる又はゼロに近づく場合に限り優勢になる。減少項は、受動的回復及び能動的回復の両方を考慮するために、この例においてはトレーニングインパルス変数に依存し、好ましくは、対象者のフィットネスにも依存する。一例において、減少項は、関数的には指数減衰関数に対応する。
【００９５】
図２は、対象者の身体的疲労を定量化するためのシステム１のさらなる実施形態を概略的且つ例示的に示している。図２に示されているシステム１は、図１に示されているシステム１に実質的に対応しており、さらに、重み付け関数決定ユニット８０が設けられている。疲労指数決定ユニット１００の代わりに、疲労指数決定ユニット２００が設けられている。
【００９６】
疲労指数決定ユニット２００は、有酸素性疲労指数決定サブユニット２１０、無酸素性疲労指数決定サブユニット２４０、及び疲労指数組み合わせサブユニット２７０を含む。有酸素性疲労指数決定サブユニット２１０は、増加サブユニット２２０及び減少サブユニット２３０を含み、無酸素性疲労指数決定サブユニット２４０は、増加サブユニット２５０及び減少サブユニット２６０を含む。この例において、２つの疲労指数、すなわち、有酸素性疲労指数及び無酸素性疲労指数が、対象者の疲労指数をより正確に表すために決定される。有酸素性疲労指数決定サブユニット２１０により決定される有酸素性疲労指数は、主に有酸素段階中の疲労蓄積を表し、無酸素性疲労指数決定サブユニット２４０により決定される無酸素性疲労指数は、主に、無酸素段階における、有酸素性疲労指数を超える疲労蓄積を表す。
【００９７】
有酸素性疲労指数と無酸素性疲労指数との間のこの区別の基礎をなす知見は、運動のタイプ及びそのような運動の相対強度が、結果として生じる疲労を決定するための基本的な要素であり、例えば、高強度からの疲労は、無酸素性閾値を超える運動であるならば、支配的な乳酸蓄積をもたらし、より低強度の運動からの疲労は、脱水及び体温上昇を含む異なる生理的現象をもたらす、ということである。
【００９８】
疲労の異なる原因が、高強度運動及び低強度運動について、それぞれ識別されるので、対応する疲労指数に対する異なる回復プロファイルが適用可能である。より正確には、高乳酸濃度から回復するためには、低強度での運動が好ましいものであり得るのに対し、低強度運動すなわち高有酸素性疲労指数からの回復時間は、低強度であっても継続中の運動により妨げられる。有酸素性疲労指数及び無酸素性疲労指数は、第１の疲労指数及び第２の疲労指数の２つの例に過ぎず、他の例においては、生理的尺度の特性に応じた他の疲労指数が使用されてもよい。
【００９９】
したがって、有酸素性疲労指数減少サブユニット２３０は、高心拍数及び／又は高トレーニングインパルス変数がより低い減少寄与をもたらすという点で、好ましくは、有酸素性疲労指数の特定の回復プロファイルを考慮する。一例として、ランニング運動の後のウォーキングは、有酸素性疲労指数の回復時間を増加させる。反対に、無酸素性疲労指数減少サブユニット２６０は、より高い心拍数及び／又はトレーニングインパルス変数が、あるポイントまで、より高い減少率をもたらすように、無酸素性疲労指数に対する減少寄与を決定する。一例を挙げると、軽い運動は、例えば、筋肉から乳酸を溶解するのを助けることができるので、ランニングの後のウォーキングは、無酸素性疲労指数の回復時間を減少させる。
【０１００】
一例を挙げると、有酸素性疲労指数（LE）及び無酸素性疲労指数（HE）の減少寄与（DecreaseLE及びDecreaseHE）は、以下の式を用いて決定され得る（もちろん異なる式も企図されている）：
【数５】
2019534088.tif 000007
【０１０１】
τLE及びτHEは、好ましくは、前の時間と現在の時間との間の時間差、すなわち、２つの連続して提供される心拍数の間の差又は心拍数のサンプリング頻度を表す。
【０１０２】
有酸素性疲労指数増加サブユニット２２０は、図１を参照して説明された疲労指数増加サブユニット１２０と実質的に同じように動作する。無酸素性疲労指数増加サブユニット２５０は、有酸素性疲労指数増加サブユニット２２０と同じトレーニングインパルス変数に依拠し、重み付け関数決定ユニット８０により提供される重み付け関数を用いて、トレーニングインパルス変数を重み付けすることができ、ここで、重み付け関数は、運動強度が高く、したがって無酸素範囲に属する場合に限り、有意な重みを提供する。言い換えれば、重み付け関数決定ユニット８０により決定される重み付け関数は、屈曲点又は閾値に達するまで有意に寄与せず、屈曲点又は閾値を超えると、有意な寄与及び無酸素性疲労の蓄積が予想される。一例において、重み付け関数決定ユニット８０は、シグモイド関数に基づく重み付け関数を決定することができ、ここで、シグモイドの屈曲点は、対象者により達成可能なトレーニングインパルス変数の最大値の例えば８０％の範囲にあるように規定され得る。しかしながら、他の例においては、ステップ関数等、より高い運動強度すなわち無酸素性運動に、より大きな重みを与えるという要件を満たす異なる関数も企図されている。
【０１０３】
一例において、有酸素性疲労指数（FILE）及び無酸素性疲労指数（FIHE）の結果を決定するための関数は、数学的には、以下の式を用いて表され得る：
【数６】
2019534088.tif 000008
【０１０４】
他の例においては、もちろん異なる数学的関係が当業者により実施されてもよい。
【０１０５】
疲労指数組み合わせサブユニット２７０は、最後に、有酸素性疲労指数及び無酸素性疲労指数を、包括的疲労指数へと組み合わせる。１つの基本的な例において、疲労指数組み合わせサブユニット２７０は、有酸素性疲労指数と無酸素性疲労指数とを一緒に加算することができる。異なる例においては、他の形の組み合わせも企図されている。代替的又は追加的に、システム１はまた、有酸素性疲労指数決定サブユニット２１０により決定された有酸素性疲労指数と、無酸素性疲労指数決定サブユニット２４０により決定された無酸素性疲労指数と、を、直接的に独立して提供してもよい。包括的疲労指数並びに有酸素性疲労指数及び無酸素性疲労指数は、個々に、オーバートレーニングを避け、トレーニング強度を与え、回復時間を推定するのを助けることにより、一流の運動選手及び趣味として運動を楽しむ人のためのトレーニングプログラムを管理するのを支援することができる。
【０１０６】
図２を参照して説明された全てのユニットが、本発明に従ったシステムに必須であるわけではないことに留意されたい。例えば、有利なシステムは、遅延時間決定ユニット６０の必要なく、複数の疲労指数を使用することができるが、さらなる利点は、組み合わせに基づく。
【０１０７】
図３は、図２を参照して説明されたシステム１の例示的な動作を示す、３状態システム３００の実装のフローチャートを概略的且つ例示的に示している。システム１の３つの状態は、上述したように対象者があり得る５つの可能な状態から導出され得る、開始状態、増加状態、及び減少状態である。フローチャート３００は、前の時点を参照して現在の時点における包括的疲労指数を決定するのに例示的に説明される。前の時点は、好ましくは、現在の時点の直前の時点、例えば、１時間ステップだけ前の時点であるが、これに限定されるものではない。上述したように、包括的疲労指数が決定される運動全体が、事前に記録され、後の段階において分析されることもあるし、又は、運動中に実質的にリアルタイムで処理されることもある。
【０１０８】
ステップ３０５において、現在の遅延時間が、例えば、現在の運動時間に対応する心拍数、現在の運動時間、最大酸素摂取量等のフィットネスパラメータ、安静時心拍数、最大心拍数を含む入力３０２に基づいて、決定される。もちろん、代替のパラメータ及び／又は追加のパラメータが、ステップ３０５において遅延時間を決定するために、入力３０２として提供されてもよい。決定された遅延時間３０５に応じて、連結３１０において、現在の運動時間が、遅延時間よりも長いかどうかが判定され、現在の運動時間が遅延時間よりも長い場合に限り、スイッチが作動され、ステップ３１５において、疲労指数の増加量が決定される。
【０１０９】
ステップ３１５における疲労指数の増加量は、例えば現在の時点についてのＨＲＲパーセンテージを含む入力３１２に基づいて決定される。したがって、上記で詳細に説明されたように、ステップ３１５における疲労指数の増加量は、例えば、入力３１２に含まれるトレーニングインパルス変数に基づいて決定され得る。
【０１１０】
ステップ３２０において、ステップ３１５において決定された増加量が、前の有酸素性疲労指数３１７、すなわち、ステップ３２５において減少させられた直前の時点における有酸素性疲労指数と加算される。
【０１１１】
ステップ３２５において、前の有酸素性疲労指数３１７が、例えば現在の時点におけるＨＲＲパーセンテージ及びフィットネスパラメータを含む入力３２２に基づいて減少させられる。
【０１１２】
したがって、ステップ３２０において、減少させられた直前の有酸素性疲労指数が、ステップ３１５において決定された増加量と加算されて、ステップ３３５において、現在の時点における有酸素性疲労指数が得られる。
【０１１３】
さらに、ステップ３１５において決定された疲労指数の増加量は、ステップ３４５における重み付け補正の対象となり、ここで、重み付け補正は、活動の強度を考慮し、運動が無酸素領域において行われている場合には、決定された疲労指数の増加量を、より高い重みで重み付けする。言い換えれば、ステップ３４５において、無酸素性疲労指数の増加量が決定される。このために、例えば現在の時点における予備心拍数パーセンテージを含む入力３４２が処理される。
【０１１４】
ステップ３５０において、ステップ３４５において決定された無酸素性疲労指数の増加量が、ステップ３５５において減少させられた前の無酸素性疲労指数３４７と加算される。ステップ３５５における減少は、有酸素性疲労指数についてのステップ３２５と同じやり方で実施され、例えば現在の時点における予備心拍数パーセンテージ及びフィットネスパラメータも含む入力３５２を使用する。ステップ３５０における加算の後、ステップ３６５において、無酸素性疲労指数が決定される。最後に、ステップ３７０において、現在の時点についての有酸素性疲労指数と無酸素性疲労指数とが加算されて、ステップ３７５において、現在の時点における包括的疲労指数が得られ得る。
【０１１５】
図４Ａ及び図４Ｂは、対象者の１回の運動セッションを概略的且つ例示的に示している。それぞれの横軸には、運動の時間が、例えば秒単位で示されている。
【０１１６】
図４Ａは、グラフ４００を示しており、ここでは、運動中の対象者の心拍数４１０が、横軸における時間の経過に応じて、縦軸において示されている。参考として、安静時心拍数４２０が提供されている。対象者の心拍数は、時点４２５までかなり低く、その後、心拍数は、かなり長い期間にわたって、より高いレベルを維持していたことが分かる。
【０１１７】
図４Ｂにおいて、有酸素性疲労指数４３５、無酸素性疲労指数４６５、及び包括的疲労指数４７５の推移が、図４Ａに示されているのと同じ時間間隔で描かれている。遅延時間の影響に起因して、対象者が増加した強度で運動を開始した時点４２５よりも遅い位置４６０において、疲労の開始が生じていることが分かる。さらに、対象者の運動が、かなり低い強度であるため、有意な無酸素性疲労４６５が現れていない間、包括的疲労指数４７５は、有酸素性疲労指数４３５に実質的に対応していることが分かる。
【０１１８】
図５Ａ及び図５Ｂは、図４Ａ及び図４Ｂに示されているのと同じように、対象者のさらなる運動を示しており、図５Ａ及び図５Ｂの例においては、対象者は、高強度運動を行った。図５Ａ及び図５Ｂを図４Ａ及び図４Ｂと比較すると、本発明の２つの効果が確認できる。図５Ａの時点５２５において、対象者は、高強度運動を行うことを開始した。高強度活動の開始と疲労の蓄積の開始との間の時間差、すなわち、遅延時間は、図４Ａ及び図４Ｂと比較して短くなっている。言い換えれば、強度が高いほど、遅延時間が短くなる。したがって、図５Ｂにおいて、疲労の蓄積は、５６０で示される時点において既に始まっている。次に、高強度運動に起因して、無酸素性疲労指数４６５の有意な寄与が検出され得る。上述したように、無酸素性疲労指数４６５及び有酸素性疲労指数４３５が個々に分析され、対応する回復プロファイルが実施され得る。
【０１１９】
図６は、図１及び図２に例示的に示されている、対象者の身体的疲労を定量化するためのシステム１に関する、対象者の身体的疲労を定量化するための方法６００の実施形態を例示的に示すフローチャートを示している。
【０１２０】
ステップ６１０において、対象者の運動時間、すなわち、運動の開始後の時間が提供される。一例において、運動時間は、運動タイマ提供ユニット１０により提供される。
【０１２１】
ステップ６２０において、ステップ６１０において提供された運動時間に対応する、対象者の心拍数が、例えば心拍数提供ユニット２０により、生理的尺度の例として提供される。
【０１２２】
ステップ６３０において、対象者の疲労指数が決定される。一例において、疲労指数は、前に決定された疲労指数、例えば直前の時点に対応する疲労指数であってよい。決定された疲労指数は、例えば、任意的に、上述した原理に基づいて減少させられることもある。一例において、ステップ６３０において、有酸素性疲労指数及び無酸素性疲労指数が、第１の疲労指数及び第２の疲労指数の例として決定され、ここで、これらの２つの指数は、生理的尺度に基づくそれぞれ異なる特性を有する。
【０１２３】
ステップ６４０において、遅延時間が、ステップ６２０において提供された心拍数に基づいて決定される。一例において、遅延時間は、遅延時間決定ユニット６０により提供される。
【０１２４】
ステップ６５０において、疲労指数が、例えば、疲労指数増加サブユニット１２０、有酸素性疲労指数増加サブユニット２２０、及び／又は無酸素性疲労指数増加サブユニット２５０により、心拍数に基づいて増加させられる。疲労指数は、ステップ６１０において提供された運動時間がステップ６４０において決定された遅延時間を超えている場合に限り、増加させられる。言い換えれば、まず、運動時間が遅延時間を超えているかどうかが比較され、次いで、この比較の結果に基づいて、ステップ６５０において、ステップ６３０において決定された疲労指数が増加させられる。これにより、長い低強度活動も、信頼できる疲労指数をもたらし得る。
【０１２５】
上記の例は、生理的尺度としての心拍数に関連して説明されていることに留意されたい。しかしながら、他の例においては、心拍数提供ユニット２０の代わりに、他の生理的尺度提供ユニットが使用されてもよい。さらに、有酸素性疲労指数決定サブユニット及び無酸素性疲労指数決定サブユニットが、第１の疲労指数決定サブユニット及び第２の疲労指数決定サブユニットの例として説明されているが、例えば生理的尺度の他の特性に応じた異なる第１の疲労指数及び第２の疲労指数も企図されている。
【０１２６】
運動タイマ提供ユニット１０、心拍数提供ユニット２０、安静時心拍数提供ユニット３０、最大心拍数提供ユニット４０、予備心拍数決定ユニット５０、遅延時間決定ユニット６０、トレーニングインパルス変数決定ユニット７０、重み付け関数決定ユニット８０、フィットネスパラメータ提供ユニット９０、疲労指数増加サブユニット１２０と疲労指数減少サブユニット１３０とを含む疲労指数決定ユニット１００、及び、有酸素性疲労指数決定サブユニット２１０と有酸素性疲労指数増加サブユニット２２０と有酸素性疲労指数減少サブユニット２３０と無酸素性疲労指数決定サブユニット２４０と無酸素性疲労指数増加サブユニット２５０と無酸素性疲労指数減少サブユニット２６０と疲労指数組み合わせサブユニット２７０とを含む疲労指数決定ユニット２００は、一例において、スポーツウォッチ、及び／又は、例えば移動電話機にインストールされ得るスポーツトラッキングアプリケーションにおいて実装され得る。しかしながら、他の例においては、前述したユニット及び／又はサブユニットのうちの１つ、複数、又は全てが、サーバにおいて実装され、例えば、移動電話機、ポータブルコンピュータデバイス、及び／又は、固定型コンピュータデバイスを使用してウェブインタフェースを介してアクセスされてもよい。この例において、運動タイマ提供ユニット１０、心拍数提供ユニット２０、安静時心拍数提供ユニット３０、最大心拍数提供ユニット４０、及びフィットネスパラメータ提供ユニット９０により提供されるデータは、サーバ上のデータベースに格納され得る。
【０１２７】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又は他のハードウェアの一部として提供される、光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適切な媒体に記憶／配布され得るが、インターネット又は他の有線通信システム若しくは無線通信システムを介して等、他の形で配布されることもある。
【０１２８】
開示されている実施形態に対する他の変形が、図面、本開示、及び特許請求の範囲を検討することで、特許請求される発明を実施する際に当業者により理解及び実現されるであろう。
【０１２９】
請求項において、語「有する、含む、備える」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を排除するものではない。
【０１３０】
単一のユニット又はデバイスが、請求項に記載のいくつかのアイテムの機能を果たすこともある。所定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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