【運動醫學】~ 次最大運動測試 (Sub-maximal Exercise Testing)
為了解決測試最大攝氧量的設備並不容易取得，以及部分不適合進行最大運動測試的族群，「次最大運動測試」被設計出來了。
※ 警語要寫在前面，如果你有已知的慢性疾病追蹤中，要進行下列測試時，建議諮詢你的家庭醫師，以避免測試中發生不必要的風險。
以下介紹幾個常見的：
1. 改良式的布魯斯跑步機測試（Modified Bruce Treadmill Test）
這在心臟科的檢查也常看到，就和運動心電圖相同的設置；測驗分為0~7不同階段 (共9個)，對應不同的跑步機速率&坡度，每個階段跑3分鐘。
最後看跑了幾分鐘，代入對應的公式，就可以得到預估的VO2max。(所以變數只有你能跑多久)
2. 單一階段次最大跑步機走路測試（Single-Stage Submaximal Treadmill Walking Test, SSTWT）
速度定在2.0mph ~ 4.5mph，以讓受測者可以維持在最大心率的50%~70%進行測驗，在坡度0%持續4分鐘；再上升至坡度5%測驗，並收集最後穩定的心率；最後調回坡度0%做收操。(所以變數有：跑步機速率、在坡度5%的最後穩定心率、年齡、性別)
3. Astrand and Ryhming 腳踏車測試（A-R Cycle Ergometer Test）
這兒指的腳踏車就是健身房看得到那種可以調阻力看功率的。
一開始先因應受測者不同，選擇可能適合的功率75W、100W、150W。迴轉數設定在50rpm，進行6分鐘的測試，並收集最後15到20秒的心率數。
如果最後的心跳數在每分鐘130~170次，且第5、第6分鐘，相差不到每分鐘5次，實驗即結束；如果相差大於每分鐘5次，就繼續踩下去；但如果心跳低於每分鐘130次，則要提高設定功率，再重新開始。
最後再用穩定心率和設定功率去查表，並配合年齡校正因子，即可得到最大攝氧量估計值。
4. 加拿大有氧適能測試（Canadian Aerobic Fitness Test, CAFT）
這有點像台灣的體適能測驗常用的「3分鐘登階測驗」，只是更複雜一些，分為兩個階段。
依據年齡不同，登階的初始速率就不同；而收集運動後10秒的心率數，再決定要不要進到第2階段。
附註：台灣常用的三分鐘登階測驗 (不過最後得出的數值不是最大攝氧量)
https://www.fitness.org.tw/measure06.php
5. 12分鐘跑步測試（12-Minute Run Test, 12-MRT）
這個很單純，就是12分鐘，你能跑多遠是多遠，變數就只有距離一個。後來因應心血管疾病族群，設計了12分鐘走路測試。
像我的運動錶，叫我去跑或走一段15分鐘以上的活動，就可以算出最大攝氧量，那應該就是用這個公式（因為這個算式完全不考慮到心率數，所以如果要刷數據就儘量衝，不用管配速了...XD）
6. 20公尺折返跑測試（20-Meter Shuttle Test, 20-MST）
每1分鐘為一階段，初始速率分別為女生8.5km/h、男生10km/h；每完成一階段，上升0.5km/h，評估最後到什麼速率沒辦法再跟上。
最後把最大的速度及年齡代入公式就可以得出最大攝氧量估計值。
7. 1英里跑道步行測試（Rockport Fitness Test, 1-MTW）
在一英里長的距離中，能「走」多快是多快，並在每1/4英里時紀錄心跳數，至少要進行2次；最後把所需時間及4次心跳數的平均值代入公式就可以得到最大攝氧量。
後來也發展出，1.5英里跑步測試、2英里跑步測試...等。
〖小結〗
上面介紹的各項「次最大運動測試」都是經過信效度檢驗可信度相對高的方式，但估計畢竟是估計，一定會有誤差值。
而且，你可以看到，有些測驗方式，根本不去看心率變化，和很多練習跑步的人，會特別去算不同的心率區間，好像搭配不起來。
其實大家千萬不要有數值越高，運動表現越好這種迷思；最大攝氧量就只是一個有氧適能的參考值，運動最終的表現，影響的因素太多了，以跑步而言，例如：跑步的姿勢、配速、技巧，甚至是無氧適能等等，都會決定最後的結果。
總算寫完這一部分了，明天是最後一個單元，從文獻中來看看，怎麼樣的訓練，可以提升最大攝氧量。
※ 參考文獻：
Noonan, Vanessa, and Elizabeth Dean. "Submaximal exercise testing: clinical application and interpretation." Physical therapy 80.8 (2000): 782-807.
https://doi.org/10.1093/ptj/80.8.782
h mst 在 Re: [請益] 熱力學- 看板Mechanical - 批踢踢實業坊 的推薦與評價
※ 引述《raypeter96 (小寶)》之銘言：
: 對不起
: 我又來問問題了
: 上次有問過
: 好像還是不太懂怎麼算
: 內部空間體積 580mm*420mm*600mm
: 加熱器 600 W/hr
: 是直接用H=mst
: 下去做計算
: 就可以得知
: 所消耗的熱量嗎
: 我想要知道用計算的
: 可以知道多就會上升一度
: 與實際上的實驗是否會一致
: 我知道不可能會一樣
: 但是否會接近
假設您的實驗空間完全假設絕熱, 實驗過程有充份熱反應時間,
這兩個假設很重要, 因為都達不到!!
空間容積=0.58*0.42*0.6=V m^3 << 用基本單級數來算, 能減少算錯可能性。
加熱器發熱量 600 W/hr << 您用的單位似有問題,
W = Watt = Joule/s
W / hr = [Joule/s]/[60s]=[Joule/60/s^2]
因次有時間的平方項, 不合理。
我假設您的發熱量Q=600 W [=Joule/s]
設空間中流體的比熱是 Cp, 密度是 D, 加熱時間是 t,
因為有足夠熱反應時間, 所以容積內是均溫,
定初始溫度T0, 末時溫度=Te
則能量守恆
Q*t=V*Cp*D*(Te-T0)=[Joule] 式 I
這個叫穩態解
然後用實驗修正初始的兩個假設,
1. 完全絕熱,
在原系統外用一個吸熱能力強且易量測的物質完全包覆原系統, 此為次系統,
由於加熱器為已知發熱源, 在特定時間內觀察次系統的溫升,
一樣的, 能量守恆, 次系統吸的熱等於發熱源扣除原系統吸的熱,
所以由次系統的熱容, 溫度等性質可得到原系統的熱洩漏率, C1
因此穩態解 式 I 修正為 (1-C1)*Q*t=V*Cp*D*(Te-T0) 式 II
2. 充份熱反應時間,
溫度往往是空間和時間的函數, 也就是 T=f(x,y,z,t)
所以我們先定義, 溫度量測點的空間位置為 P(X1, Y1, Z1),
那在P 點上的T=f(t), 這樣我們一次能槓掉三個變數, 真是太棒了!!
重複完全絕熱的那個實驗, 但無需加入次系統,
在已知發熱源, 或者不麻煩的話, 將發熱源定為欲求解的那個發熱源,
量測P上的T對t的關係,
然後, 通常會得到一個漸近曲線, 漸近曲線會有一個極限值,
達到那極限值的時間就是充份熱反應時間了,
但又通常, 溫度容易受到干擾而不穩定, 又或者要等到地老天荒才會穩定,
請將有限量測外插得到漸近曲線的極限值,
但是求到100%也是很浪費生命的事,
取達到極限值95%的時間也算是很有誠意的充份了,
如果是要求更短時間的溫度, 就用這個量測曲的關聯去類比,
例如50%時間時, 量測值只有極值的1/4,
則, 若式 II 的t 只達充份時間的50%時, 將求解出來的(Te-T0)乘上1/4,
這樣的結果可得到良好的近似解。
前述式子還可以離散化的傅立葉方程式求解暫態熱傳,
這就有待高手解答了。
by the way, 我想您問的是熱傳問題, 如果僅是熱力學問題的話,
那到實驗1的式 II就是了。
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