СПОСОБ ИНТЕРАКТИВНОЙ ТРЕНИРОВКИ

Изобретение относится к физической культуре и спорту и предназначено для проведения интерактивной тренировки в игровых видах, для занятий аэробикой, фитнесом и другими видах спорта, для которых характерны разнообразные двигательные действия.

Известен способ игры в футбол и хоккей, заключающийся в борьбе соперничающих игроков за овладение мячом или шайбой на игровом поле и последующем поражении ими свободно установленной в центре поля одной цели путем ее опрокидывания или смещения мячом или шайбой соответственно с расстояния, превышающего радиус выполненной в центре поля кольцевой площадки [1].

Недостатком способа являются ограниченные функциональные возможности, отсутствие контроля функционального состояния организма игроков.

Известен способ диагностики функционального состояния организма, заключающийся в контроле параметров оксигенации и деоксигенации крови путем измерения изменений во времени ее оптических характеристик при размещении пробы крови в герметичной термо- и влагостатируемой камере, заполненной газовой смесью с фиксированным парциальным давлением кислорода, и кислородном обмене исследуемой пробы крови с газовой смесью в камере при непрерывном контакте крови с газовой смесью и непрерывной регистрации оптического сигнала, характеризующего степень насыщенности крови кислородом в течение всего процесса газообмена крови с контактирующей с ней газовой смесью, отличающийся тем, что процессы газообмена крови осуществляют в несколько этапов поочередной неоднократной оксигенацией и/или деоксигенацией пробы крови в существенно малом ее объеме, при этом при измерении оптических характеристик крови осуществляют моделирование различных состояний исследуемой пробы крови путем изменения состава газовой смеси, заполняющей камеру, а оценку функционального состояния организма производят путем сопоставления оптических характеристик, полученных при этом моделировании [2].

Недостатком способа является необходимость взятия проб, длительное время их анализа.

Известен способ оценки функционального состояния при нагрузочном тестировании, включающий запись электрокардиограммы пациента с последующим построением ритмограммы и созданием ее математической модели, отличающийся тем, что электрокардиограмму пациента, полученную при велоэргометрическом обследовании анализируют путем создания математической модели изменчивости кардиоинтервалов с построением наилучших трендов: прямой - в период нарастания ЧСС, гиперболы - в период достижения максимальной ЧСС, при этом оптимизация параметров гиперболы достигается методом наименьших квадратов на интервале стационарности ЧСС, а параметры прямой определяются методом наименьших квадратов на интервале нарастания ЧСС от начала нагрузки до точек, обеспечивающих касание гиперболы, при этом моментальная ЧСС в точке касания моделирующих трендов: прямой и гиперболы характеризует функциональное состояние организма, при этом значение моментальной ЧСС в диапазоне 147-160 ударов в минуту определяет удовлетворительное, менее 147 - плохое, более 160 - хорошее функциональное состояние [3].

Недостатком способа является то, что регистрируя реакцию частоты сердечных сокращений на физическую нагрузку, нельзя определенно сказать, отражает ли она состояние исполнительного органа - сердца, или связана с особенностями вегетативной регуляции сердечной деятельности [4].

На протяжении периода адаптации к физической нагрузке в организме, как функциональной системе, происходят непрерывные изменения вследствие регуляции вегетативных функций в различных органах и системах организма [5]. В регуляторных процессах, происходящих в организме человека, доминирующая роль принадлежит центральной нервной системе, поэтому при исследовании адаптации человека к физической нагрузке необходимо оценивать динамику состояния самой центральной нервной системы [6]. В качестве параметров, характеризующих состояние центральной нервной системы, используют параметры состояния зрительного анализатора, так как эффективность его функционирования зависит, прежде всего, от уровня функционирования центральной нервной системы [7].

Известен способ ранжирования людей по показателям функционального состояния центральной нервной системы, заключающийся в составлении суждения о состоянии информационно-аналитических функций по данным определения психофизиологических показателей, отличающийся тем, что оценку составляют по данным расчетного интегрального показателя функционального состояния ЦНС, определяемого при тестировании световыми стимулами разного цвета и по данным определения времени сенсомоторных реакций, вычисляемого как средневзвешенная величина занимаемого в команде рангового места, определяемого по критериальным показателям: возбудимости нервных центров и лабильности нервных процессов, определяемым по критической частоте слияния мельканий в корковых центрах зрительного анализатора для правого и левого полушарий мозга отдельно; скорости восприятия сенсорной информации и выработки решения о двигательной реакции в моторной коре правого и левого полушарий мозга отдельно; доминирующих алгоритмов функционирования информационно-аналитических структур ЦНС по межполушарной функциональной асимметрии больших полушарий, определяемым по показателям возбудимости нервных центров на тест-сигналы разного цвета; степени межполушарной функциональной асимметрии больших полушарий, определяемым по времени зрительно-двигательных реакций на световые сигналы, предъявляемые в правом и левом полуполях зрения и осуществлении двигательных реакций рукой, управляемой из того же полушария мозга, в которое адресован световой тест-стимул; степени психоэмоциональной напряженности, определяемой как разница между показателями возбудимости нервных центров на тест-сигналы красного и зеленого цвета; причем обследуемый, занимающий по перечисленным выше критериям более высокое место, при осуществлении прогностической оценки расценивается как наиболее перспективный и способный показать высокие результаты в предстоящей профессиональной деятельности [8].

В способе функциональное состояние центральной нервной системы оценивают по данным определения времени сенсомоторных реакций и критической частоте слияния световых мельканий.

Недостатком способа является низкая точность измерения критической частоты световых мельканий и, как следствие, не достоверная оценка функционального состояния центральной нервной системы [9].

Критерием функционального состояния центральной нервной системы служит время ощущения, под которым понимается время между моментом воздействия света на сетчатку и моментом возникновения соответствующего зрительного ощущения, обусловленное конечной скоростью протекания физико-химических процессов в сетчатке и зрительном нерве [7]. Время ощущения оценивают методом парных световых стимулов путем измерения порогового межимпульсного интервала [10]. Точность оценки времени ощущения выше точности оценки критической частоты световых мельканий [9], что позволяет более достоверно определить функциональное состояние центральной нервной системы, оценивая время врабатывания и утомление.

Известен способ оценки времени врабатывания, заключающийся в том, что испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с; периодически методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один, и строят график динамики порогового межимпульсного интервала в координатах «значение порогового межимпульсного интервала - время тестирования»; время врабатывания оценивают по времени выхода графика динамики порогового межимпульсного интервала на «плато» [11].

Известен способ определения утомления человека, заключающийся в том, что испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с, разделенных межимпульсным интервалом, равным 70 мс; периодически методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один, и строят график динамики порогового межимпульсного интервала в координатах «значение порогового межимпульсного интервала - время тестирования»; состояние утомления человека определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала [12].

Недостатком способов оценки времени врабатывания и определения утомления является задание постоянной нагрузки, равной 100% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б.П. Преварского. Известно, что нагрузка, определяемая по номограммам, является усредненной. Однако одинаковые по интенсивности и длительности воздействия могут быть стресс-факторами для одного человека и не обладать этими свойствами для другого. По данным А.Н. Корженевского и соавт. [13] применение нагрузок одинакового объема и интенсивности приводит к росту функциональных возможностей лишь у 30-40% тренирующихся - у тех, для кого нагрузка оказалась оптимальной. Для более тренированных спортсменов эти нагрузки неэффективны, а для недостаточно подготовленных - неадекватны и ведут к переутомлению.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ тренировки игроков и спортсменов со спортивным снарядом на игровом поле, включающий выполнение тренировки на поле с управляемой светодинамической подсветкой, отличающийся тем, что при помощи светодинамической подсветки задают разрешенные зоны, в которых спортсмен должен находиться, удерживая спортивный снаряд, при этом непредсказуемо для спортсмена меняют положение, форму и площадь разрешенных зон, по возможности спортсмена постоянно находиться и удерживать спортивный снаряд в разрешенной зоне судят о росте спортивного мастерства спортсмена и об эффективности тренировок, изменение положения, формы и площади разрешенных зон и режимов тренировки задают вручную или программно-аппаратным комплексом [14].

Недостатком способа являются ограниченные функциональные возможности, отсутствие контроля функционального состояния спортсменов.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности тренировки при занятиях физической культурой и спортом, для которых характерны разнообразные двигательные действия, путем обеспечения интерактивности тренировки и контроля функционального состояния тренирующегося.

Технический результат достигается тем, что интерактивная тренировка проводится на игровом поле с управляемой светодинамической подсветкой, при помощи которой задают разрешенные зоны, в которых тренирующийся должен находиться, при этом непредсказуемо для тренирующегося меняют положение, форму и площадь разрешенных зон, изменение положения, формы и площади разрешенных зон и режимов тренировки задают программно-аппаратным комплексом, причем новым является то, что игровое поле содержит футбольные и/или хоккейные ворота и/или опоры, на которых устанавливают щиты с баскетбольной корзиной; светодинамическую подсветку создают световым излучателем, установленным с видеокамерой на заданной высоте над игровым полем; программно-аппаратный комплекс содержит библиотеку программ разной сложности для моделирования индивидуальных и/или групповых тестирующих, тренировочных и игровых режимов различных спортивных игр, для занятий аэробикой и фитнесом; у тренирующегося заблаговременно до тренировки по номограммам Б.П. Преварского определяют величину нагрузки, соответствующей 35, 50, 75, 100 и 125% должного максимального потребления кислорода, при заданных нагрузках определяют время врабатывания и время наступления утомления, диапазон изменения частоты сердечных сокращений во время врабатывания и до наступления утомления; для определения времени врабатывания и диапазона изменения частоты сердечных сокращений во время врабатывания тренирующемуся задают тест с заданной постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с; периодически измеряют частоту сердечных сокращений и методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один, строят график динамики порогового межимпульсного интервала в координатах «значение порогового межимпульсного интервала - время тестирования»; время врабатывания тренирующегося оценивают по времени выхода графика динамики порогового межимпульсного интервала на «плато»; максимально допустимую частоту сердечных сокращений во время врабатывания определяют в момент времени выхода графика динамики порогового межимпульсного интервала на «плато»; для определения времени наступления утомления и диапазона изменения частоты сердечных сокращений до наступления утомления тест продолжают, состояние утомления тренирующегося определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала; максимально допустимую частоту сердечных сокращений до наступления утомления определяют в момент резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала; тренирующийся выбирает программу моделирования индивидуального или группового тестирующего или тренировочного или игрового режима и запускает ее; у тренирующегося в процессе тренировки измеряют частоту сердечных сокращений и передают ее значения в программно-аппаратный комплекс, процесс тренировки снимают видеокамерой, видеоизображение с камеры передают в программно-аппаратный комплекс; тренирующемуся периодически на горизонтальной или вертикальной поверхности под управлением программно-аппаратного комплекса предъявляют 10 световых стимулов, представляющий собой последовательности парных световых импульсов длительностью, равной 200 мс, разделенных межимпульсным интервалом, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с; на первом этапе измерений в первом световом стимуле межимпульсный интервал равен 1 мс, в каждой последующем световом стимуле межимпульсный интервал увеличивают по сравнению с межимпульсным интервалом предыдущего светового стимула на 5 мс, тренирующийся определяет световой стимул с наибольшим номером, для которого субъективно ощущается слияние двух световых импульсов в паре в один, и касается его рукой или другой частью тела или каким-либо предметом; на втором этапе измерений в первом световом стимуле межимпульсный интервал задают равным межимпульсному интервалу светового стимула, определенного на первом этапе тренирующимся как световой стимул, для которого субъективно ощущается слияние двух световых импульсов в паре в один, в каждой последующем световом стимуле межимпульсный интервал увеличивают по сравнению с межимпульсным интервалом предыдущего светового стимула на 0,5 мс, тренирующийся определяет световой стимул с наибольшим номером, для которого субъективно ощущается слияние двух световых импульсов в паре в один, и касается его рукой или другой частью тела или каким-либо предметом; на третьем этапе измерений в первом световом стимуле межимпульсный интервал задают равным межимпульсному интервалу светового стимула, определенного на втором этапе тренирующимся как световой стимул, для которого субъективно ощущается слияние двух световых импульсов в паре в один, в каждой последующем световом стимуле межимпульсный интервал увеличивают по сравнению с межимпульсным интервалом предыдущего светового стимула на 0,1 мс, тренирующийся определяет световой стимул с наибольшим номером, для которого субъективно ощущается слияние двух световых импульсов в паре в один, и касается его рукой или другой частью тела или каким-либо предметом, фиксируя в программно-аппаратном комплексе значение длительности порогового межимпульсного интервала; программно-аппаратный комплекс поступающую информацию заносит в память, строит график динамики порогового межимпульсного интервала в координатах «значение порогового межимпульсного интервала - время тестирования», текущее значение частоты сердечных сокращений и график динамики порогового межимпульсного интервала выводит на дисплей для оценки соответствия интенсивности и скорости двигательных действий функциональному состоянию тренирующегося; если значения частоты сердечных сокращений тренирующегося во время врабатывания или после его окончания ниже максимально допустимого значения для этого периода, они высвечиваются на экране дисплея одним цветом и/или сопровождаются звуковьми сигналами и/или комбинацией звуковых сигналов и/или соответствующей музыкальной мелодией, в этом случае после окончания времени врабатывания дается рекомендация увеличить интенсивность нагрузки; если значения частоты сердечных сокращений тренирующегося во время врабатывания или после его окончания выше максимально допустимого значения для этого периода, они высвечиваются на экране дисплея другим цветом и/или сопровождаются другими звуковыми сигналами и/или другой комбинацией звуковых сигналов и/или другой соответствующей музыкальной мелодией, в этом случае программно-аппаратный комплекс переходит на программу меньшей сложности, задающей меньшую интенсивность нагрузки; тренировку заканчивают при наступлении утомления, которое определяют по графику динамики порогового межимпульсного интервала в момент резкого уменьшения его значений.

Предлагаемый способ интерактивной тренировки осуществляется следующим образом. Интерактивная тренировка проводится на игровом поле с управляемой светодинамической подсветкой, содержащем футбольные и/или хоккейные ворота и/или опоры, на которых устанавливают щиты с баскетбольной корзиной. Светодинамическую подсветку создают световым излучателем, установленньм с видеокамерой на заданной высоте над игровым полем. Светодинамической подсветкой задают разрешенные зоны, в которых тренирующийся должен находиться. Изменение положения, формы и площади разрешенных зон и режимов тренировки задают программно-аппаратным комплексом, который содержит библиотеку программ разной сложности для моделирования индивидуальных и/или групповых тестирующих, тренировочных и игровых режимов различных спортивных игр, для занятий аэробикой и фитнесом.

У тренирующегося заблаговременно до тренировки по номограммам Б.П. Преварского определяют величину нагрузки, соответствующей 35, 50, 75, 100 и 125% должного максимального потребления кислорода. При заданных нагрузках определяют время врабатывания и время наступления утомления, диапазон изменения частоты сердечных сокращений во время врабатывания и до наступления утомления.

Для определения времени врабатывания и диапазона изменения частоты сердечных сокращений во время врабатывания тренирующемуся задают тест с заданной постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с. Периодически измеряют частоту сердечных сокращений и методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один. Строят график динамики порогового межимпульсного интервала в координатах «значение порогового межимпульсного интервала - время тестирования». Время врабатывания тренирующегося оценивают по времени выхода графика динамики порогового межимпульсного интервала на «плато». Максимально допустимую частоту сердечных сокращений во время врабатывания определяют в момент времени выхода графика динамики порогового межимпульсного интервала на «плато».

Для определения времени наступления утомления и диапазона изменения частоты сердечных сокращений до наступления утомления тест продолжают, состояние утомления тренирующегося определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала. Максимально допустимую частоту сердечных сокращений до наступления утомления определяют в момент резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала.

Тренирующийся выбирает программу моделирования индивидуального или группового тестирующего или тренировочного или игрового режима и запускает ее. У тренирующегося в процессе тренировки измеряют частоту сердечных сокращений и передают ее значения в программно-аппаратный комплекс. Процесс тренировки снимают видеокамерой, видеоизображение с камеры передают в программно-аппаратный комплекс.

Тренирующемуся периодически на горизонтальной или вертикальной поверхности под управлением программно-аппаратного комплекса предъявляют 10 световых стимулов, представляющий собой последовательности парных световых импульсов длительностью, равной 200 мс, разделенных межимпульсным интервалом, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с. На первом этапе измерений в первом световом стимуле межимпульсный интервал равен 1 мс, в каждой последующем световом стимуле межимпульсный интервал увеличивают по сравнению с межимпульсным интервалом предыдущего светового стимула на 5 мс. Тренирующийся определяет световой стимул с наибольшим номером, для которого субъективно ощущается слияние двух световых импульсов в паре в один, и касается его рукой или другой частью тела или каким-либо предметом. Программно-аппаратный комплекс фиксирует длительность межимпульсного интервала, определенного тренирующимся на первом этапе.

На втором этапе измерений в первом световом стимуле межимпульсный интервал задают равным межимпульсному интервалу светового стимула, определенного на первом этапе тренирующимся как световой стимул, для которого субъективно ощущается слияние двух световых импульсов в паре в один. В каждой последующем световом стимуле межимпульсный интервал увеличивают по сравнению с межимпульсным интервалом предыдущего светового стимула на 0,5 мс. Тренирующийся определяет световой стимул с наибольшим номером, для которого субъективно ощущается слияние двух световых импульсов в паре в один, и касается его рукой или другой частью тела или каким-либо предметом. Программно-аппаратный комплекс фиксирует длительность межимпульсного интервала, определенного тренирующимся на втором этапе.

На третьем этапе измерений в первом световом стимуле межимпульсный интервал задают равным межимпульсному интервалу светового стимула, определенного на втором этапе тренирующимся как световой стимул, для которого субъективно ощущается слияние двух световых импульсов в паре в один. В каждой последующем световом стимуле межимпульсный интервал увеличивают по сравнению с межимпульсным интервалом предыдущего светового стимула на 0,1 мс. Тренирующийся определяет световой стимул с наибольшим номером, для которого субъективно ощущается слияние двух световых импульсов в паре в один, и касается его рукой или другой частью тела или каким-либо предметом. Программно-аппаратный комплекс фиксирует длительность порогового межимпульсного интервала, определенного тренирующимся на третьем этапе.

Программно-аппаратный комплекс поступающую информацию заносит в память, строит график динамики порогового межимпульсного интервала в координатах «значение порогового межимпульсного интервала - время тестирования», текущее значение частоты сердечных сокращений и график динамики порогового межимпульсного интервала выводит на дисплей для оценки соответствия интенсивности и скорости двигательных действий функциональному состоянию тренирующегося. Если значения частоты сердечных сокращений тренирующегося во время врабатывания или после его окончания ниже максимально допустимого значения для этого периода, они высвечиваются на экране дисплея одним цветом и/или сопровождаются звуковыми сигналами и/или комбинацией звуковых сигналов и/или соответствующей музыкальной мелодией. В этом случае после окончания времени врабатывания дается рекомендация увеличить интенсивность нагрузки.

Если значения частоты сердечных сокращений тренирующегося во время врабатывания или после его окончания выше максимально допустимого значения для этого периода, они высвечиваются на экране дисплея другим цветом и/или сопровождаются другими звуковыми сигналами и/или другой комбинацией звуковых сигналов и/или другой соответствующей музыкальной мелодией. В этом случае программно-аппаратный комплекс переходит на программу меньшей сложности, задающей меньшую интенсивность нагрузки.

Тренировку заканчивают при наступлении утомления, которое определяют по графику динамики порогового межимпульсного интервала в момент резкого уменьшения его значений.

При осуществлении заявляемого способа могут использоваться известные технические решения и средства, для компьютерной обработки полученной информации может быть использовано известное или оригинальное программное обеспечение.

Заявляемый способ позволяет проводить интерактивные тренировки при занятиях физической культурой и спортом, для которых характерны разнообразные двигательные действия, индивидуализировать тренировочную нагрузку, повысить эффективность тренировки, не допуская состояния утомления путем объективного контроля функционального состояния тренирующегося.

Таким образом, заявляемый способ интерактивной тренировки обладает новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта.

Источники информации

1. Патент 2063783 РФ, МПК A63B 67/00, A63B 71/02. Способ игры в футбол и хоккей и игровое поле для его осуществления / Евминов В.В.; опубл. 20.07.1996.

2. Патент 2218085 РФ, МПК A61B 5/145. Способ диагностики функционального состояния организма и устройство для его осуществления / Веретяхин В.В., Зарицкий А.Р., Переведенцева Е.В. и др.; опубл. 10.12.2003.

3. Патент 2355302 РФ, МПК A61B 5/0452. Способ оценки функционального состояния при нагрузочном тестировании / Похачевский А.Л., Садельников Б.А.; опубл. 20.05.2009.

4. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Тестирование в спортивной медицине. - М.: Физкультура и спорт, 1988. - 208 с.

5. Зимкин Н.В. О вариативности структуры функциональной системы в процессе деятельности и при утомлении // Физиологический журнал СССР им. И.М. Сеченова. - 1984. - Т. LXX. - №12. - С.1593-1599.

6. Маслов Н.Б., Блощинский И.А., Максименко В.Н. Нейрофизиологическая картина генеза утомления, хронического утомления и переутомления человека-оператора // Физиология человека. - 2003. - Т.29. - №5. - С.123-133.

7. Кравков С.В. Глаз и его работа. Психофизиология зрения, гигиена освещения. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1950. - 531 с.

8. Патент 2316247 РФ, МПК A61B 5/00, A61B 3/06. Способ ранжирования людей по показателям функционального состояния центральной нервной системы / Овчинников Н.Д.; опубл. 10.02.2008.

9. Петухов И.В., Роженцов В.В., Алиев М.Т. Исследование точности оценок временных характеристик зрительного восприятия // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2007. - Т.144, №8. - С.236-237.

10. Роженцов В.В., Алиев М.Т. Время ощущения зрительного анализатора человека // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2005. - №3 (39). - С.20-23.

11. Патент 2367334 РФ, МПК A61B 3/00. Способ оценки времени врабатывания / Полевщиков М.М., Роженцов В.В.; опубл. 20.09.2009.

12. Патент 2364316 РФ, МПК A61B 3/02, A61B 5/00. Способ определения утомления человека / Полевщиков М.М., Роженцов В.В.; опубл. 20.08.2009.

13. Корженевский А.Н., Дахновский B.C., Подливаев Б.А. Диагностика тренированности борцов // Теория и практика физической культуры. - 2004. - №2. - С.28-32.

14. Патент 2444392 РФ, МПК A63B 69/00. Способ тренировки игроков и спортсменов / Афоньшин В.Е.; опубл. 10.03.12, Бюл. №7.