JP5043484B2 - Ergometer display controller - Google Patents
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Description
この発明は、病院や健康増進施設などで行われている運動療法において運動負荷装置として使用されているエルゴメータ、特にその表示制御装置に関するものである。 The present invention relates to an ergometer used as an exercise load device in exercise therapy performed in a hospital or health promotion facility, and more particularly to a display control device thereof.
一般的なエルゴメータでは、ペダルの回転速度を表示するのみで、運動する者の股関節や膝関節など脚の各関節部分の動きに着目し、その部分の角速度や角度を表示するものがなかったが、例えば大腿部股関節などの変形性関節症など下肢整形疾患を有する運動者では、その部分の運動時の状態を把握し運動状態を管理したいという要望がある。 In general ergometers, only the rotation speed of the pedal is displayed. Focusing on the movement of each joint part of the leg, such as the hip and knee joints of the person exercising, there is no one that displays the angular speed or angle of that part. For example, an exerciser who has a lower limb shaping disease such as osteoarthritis such as a thigh hip joint has a demand for grasping the state of the portion during exercise and managing the exercise state.
また、運動補助装置の使用中に運動者の筋肉の活動状態を、力学的モデルに身体寸法をインプットして演算により解析する方法がある(例えば下記特許文献1参照)。
In addition, there is a method of analyzing an muscular activity state of an exerciser by calculation by inputting body dimensions into a mechanical model while using an exercise assisting device (see, for example,
高齢者社会に伴い、運動療法を必要とする患者がそれ以外の疾患を抱えることも少なくなくなり、特に変形性関節症など整形疾患を有する患者への運動療法を実施することも増えている。しかしながらそのような運動者に対してエルゴメータで運動させる場合には、運動者の関節可動域および動作速度(関節の可動域角度および角速度)が患部に対して無理が掛らないよう注意する必要があるが、従来のエルゴメータではこれを表示する機能を有するものがなかった。 With the aging society, patients who require exercise therapy often have other diseases, and exercise therapy for patients with orthopedic diseases such as osteoarthritis is increasing. However, when exercising such an exerciser with an ergometer, it is necessary to be careful that the exerciser's joint range of motion and motion speed (joint range of motion angle and angular velocity) do not overload the affected area. However, none of the conventional ergometers have a function of displaying this.
また現状でこれに対応しようとするならば、ゴニオメータと呼ばれる関節角度を計測する機器を別に用意し関節に貼り付け、その角度情報をまた別に用意した解析装置にて演算して角速度を求めるなどの方法しかないため、運動システムとして多くの装置が必要となり、簡単に測定できないなどの課題があった。 Also, if you are going to deal with this at present, prepare a separate device for measuring the joint angle called a goniometer, paste it on the joint, calculate the angular information with another separately prepared analysis device, etc. Since there is only a method, many devices are necessary as an exercise system, and there is a problem that it cannot be easily measured.
また他の例としては、運動中の患者の映像をTVカメラで撮影し画像処理にて測定する方法や、上記特許文献1の図2にあるように、力学的モデルに身体寸法をインプットし演算にて求める方法がある。TVカメラを使用する方法の場合は広い空間と高額で大規模なシステムが必要であり、力学的リンクモデルを使用する方法の場合は入力に必要な項目は、通常比較的把握している身長や体重以外に各関節間の距離などの細かな項目を多岐に渡って数多く入力する必要があるため、予めこれらの入力項目を細かく測定する必要がある。このためこれらの例についても、簡単に測定することが困難であった。 As another example, an image of a patient in motion is taken by a TV camera and measured by image processing, or as shown in FIG. There is a method to ask. In the case of a method using a TV camera, a large space and a large system are required. In the case of a method using a mechanical link model, the items necessary for input are usually relatively high. In addition to body weight, it is necessary to input many items such as distances between joints in a wide variety of ways, so it is necessary to measure these input items in advance. For this reason, it was difficult to measure these examples easily.
この発明は、より簡単な構成、容易な操作によりペダル回転運動時の運動部位関節の運動状態を推定して表示する機能を持たせたエルゴメータの表示制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ergometer display control device having a function of estimating and displaying the motion state of a motion part joint during pedal rotational motion with a simpler configuration and easier operation.
この発明は、ペダル装置によるペダル回転運動を行うエルゴメータの表示制御装置であって、運動者の身長に対して推定される運動部位関節の可動域角度を格納した記憶部と、入力された運動者の身長に対して、前記推定される運動部位関節の可動域角度を求め、前記可動域角度と前記ペダル装置の回転速度検出部からのペダル装置での回転速度に基づき運動部位関節の角速度を算出する演算部と、前記演算部で算出された運動部位関節の角速度を表示する表示部と、を備えたことを特徴とするエルゴメータの表示制御装置等にある。
This invention relates to a display control device ergometer for performing a pedal rotational movement by the pedal device, a storage unit for storing the excursion angle of the motion part joint is estimated for the height of the exerciser, the input exerciser The estimated range of motion of the joint of the motion part is obtained with respect to the height of the body, and the angular velocity of the joint of the motion part is calculated based on the range of motion and the rotational speed of the pedal device from the rotational speed detector of the pedal device. An ergometer display control device, and the like . The display control device includes an arithmetic unit that performs an operation, and a display unit that displays the angular velocity of the motion part joint calculated by the arithmetic unit.
この発明によれば、例えば変形性関節症による関節可動制限を指示されている運動者などに対して、疾病部分に無理な負担を掛けることなく運動を実施させることができるため、運動による2次疾病の発生や現有疾病の悪化を防止できる効果が得られる。また可動する関節の角速度を検出するための機器構成も簡素であるとともに、入力情報も少なく簡単に入力できるため、安価で利便性が高い。 According to the present invention, for example, an exerciser who is instructed to restrict joint movement due to osteoarthritis can be exercised without imposing an excessive burden on the diseased part. The effect which can prevent generation | occurrence | production of a disease and deterioration of an existing disease is acquired. In addition, the device configuration for detecting the angular velocity of the movable joint is simple and the input information is small and can be input easily, so that it is inexpensive and convenient.
以下、運動部位関節として下肢の膝関節の運動状態を表示する場合を例に挙げて説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の一実施の形態によるエルゴメータの表示制御装置を含むエルゴメータの概略的な構成を示す図である。入力部1はキーボードやタッチパネルから構成され、運動者又は運動者以外の利用者(以下説明の便宜上、単に運動者とする)がエルゴメータに対して運動負荷レベル等の設定入力を行うためのものである。運動装置3は漕ぐペダル30設けたペダル装置3aとこのペダル装置3aに回転負荷を与えるモータ3bからなる。ペダル装置3aの回転速度は、回転速度検出部5で検出される。モータ3bで発生される回転負荷は負荷制御部4で制御される。
Hereinafter, a case where the motion state of the knee joint of the lower limb is displayed as the motion part joint will be described as an example.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an ergometer including an ergometer display control device according to an embodiment of the present invention. The
主制御部2は例えば内蔵されるプログラムに従って動作するコンピュータ(CPU)からなり、入力部1からの設定入力、メモリ6に記憶された各種計算式、データ、運動者の身長に対する運動部位関節のデータを含む標準情報であるデータテーブル、回転速度検出部5からの回転速度、等に従って、負荷制御部4への負荷制御指示および表示部7への表示制御指示を行う。表示部7は主制御部2からの制御に従って、ペダル回転速度や膝関節角速度等の主制御部2での算出結果を表示する。
The
なお、主制御部2が演算部、メモリ6が記憶部、表示部7が表示部を構成し、メモリ6に格納されるデータテーブル(以下も同様)が運動部位関節の運動を推定するための運動者の身長に対する標準情報を構成する。
The
次にエルゴメータの基本動作について説明すると、主制御部2は入力部1から入力された回転負荷レベルに従って負荷制御部4に負荷制御指示を入力する。負荷制御部4はこの負荷制御指示に従って、運動者が運動装置3のペダル装置3aのペダル30を漕いだ時に設定に従った回転負荷がかかるように、モータ3bを制御する。そして回転速度検出部5で検出されたペダル30の回転速度であるペダル装置3aの回転速度Vは、主制御部2に入力され、主制御部2は表示部7にペダル回転速度V(rpm)を表示する表示制御指示を入力する。表示部7は主制御部2からの表示制御指示に従ってペダル回転速度を図1の701に示すように表示する。
Next, the basic operation of the ergometer will be described. The
そしてこの発明のエルゴメータではさらに、特に膝関節の膝関節角速度を表示する。図2には入力項目および検出データから膝関節角速度を演算により推定して求めて表示する、主制御部2での動作の一例を示す動作フローチャートを示す。以下図2に従って動作を説明する。この実施の形態では、図3に示すような運動者の身長T(cm)に対するエルゴメータを使用した場合の膝関節の可動域角度θ(rad)が実験的かつ統計的評価により予め求められ、実験的/統計的評価による身長対膝関節可動域角度データテーブル6aとしてメモリ6に格納されている。なお膝関節の可動域角度θとは、一番簡単な構造を例に挙げると、例えば図1においてペダル装置3aの上方側に座席シート(図示省略)があるとした場合、膝関節角度が最小となる足が一番腰に近づく位置(例えばペダル装置3aの最上点位置)にある時の膝関節角度と、逆に膝関節角度が最大となる足が一番腰から遠い位置(例えばペダル装置3aの最下点位置)にある時の膝関節角度との角度差θである。
The ergometer of the present invention further displays the knee joint angular velocity of the knee joint. FIG. 2 is an operation flowchart showing an example of the operation in the
そして入力部1から身長T(cm)が入力されると(S1)、主制御部2はメモリ6に格納されている身長対膝関節可動域角度データテーブル6aに基づいて、身長Tに対応する平均的な膝関節可動域角度θ(rad)を読み出す(S2)。次に運動者がエルゴメータで運動中、主制御部2は、回転速度検出部5からペダル30の回転速度であるペダル装置3aにおける回転速度V(rpm)を得る(S3)。そして回転速度Vからペダル装置3aでの1/2周期運動に必要な時間t(sec)を
When the height T (cm) is input from the input unit 1 (S1), the
t(sec)=60÷(2×V(rpm)) (1) t (sec) = 60 ÷ (2 × V (rpm)) (1)
により計算して得る(S4)。次に、1/2周期運動に必要な時間tと膝関節の可動域角度θから、膝関節角速度ωを (S4). Next, the knee joint angular velocity ω is calculated from the time t required for the ½ cycle motion and the range of motion angle θ of the knee joint.
ω(rad/sec)=θ(rad)÷t(sec) (2) ω (rad / sec) = θ (rad) ÷ t (sec) (2)
により計算して得る(S5)。そしてこのように推定して求めた膝関節角速度ωをω(deg(度)/sec)に換算し、これをペダル回転速度V(rpm)と共に表示部7に表示させる表示制御指示を行う(S6)。表示制御指示を受けた表示部7はこの膝関節角速度ωをペダル回転速度V(rpm)と共に図1の702に示すように表示する。なお1/2周期運動に必要な時間t、膝関節角速度ωを求める上述の(1)(2)式はそれぞれメモリ6に格納しておき、必要な時に読み出して使用するようにしてもよい。また角度とラジアンとの換算表又は換算式、および三角関数表はメモリ6に格納しておく。そして図2の動作は所定の周期で繰り返される。
(S5). Then, the knee joint angular velocity ω obtained by estimation in this way is converted into ω (deg (degrees) / sec), and a display control instruction to display this on the
実施の形態2.
図4には入力項目および検出データから膝関節角速度を演算により推定して求めて表示する、別の例における主制御部2での動作フローチャートを示す。エルゴメータの基本的構成は図1に示すものと同様である。
FIG. 4 shows a flowchart of the operation of the
この発明では、図5に示すような関節リンクモデルを使用する。図5の各符号はそれぞれ以下のものを示す。なおこのモデルでは、足やお尻の厚みは無視している。
P1:足関節位置
P2:股関節位置
P3:膝関節位置
P0:ペダル装置回転中心
r1:ペダルのクランク長
L0:P0〜P2距離(=座席シート高)
L1:P2〜P3長さ
L2:P3〜P1長さ
L3:P1〜P2長さ
θ3:P3の角度(膝関節角度)
ω3:θ3の角速度(膝関節角速度)
その他の符号については後述する。
In the present invention, a joint link model as shown in FIG. 5 is used. Each symbol in FIG. 5 indicates the following. In this model, the thickness of the legs and buttocks is ignored.
P1: Ankle joint position P2: Hip joint position P3: Knee joint position P0: Pedal device rotation center r1: Pedal crank length L0: P0 to P2 distance (= seat seat height)
L1: P2-P3 length L2: P3-P1 length L3: P1-P2 length θ3: P3 angle (knee joint angle)
ω3: θ3 angular velocity (knee joint angular velocity)
Other symbols will be described later.
最終的に求めるのが膝関節角度θ3であるため、長さL1、L2、L3からなる三角形(P1 P2 P3)の各辺の長さが判れば、余弦定理が利用できる。標準寸法の割合などを利用して身長から関節間長L1とL2を設定すれば、残りはL3を求めればよい。 Since the knee joint angle θ3 is finally obtained, the cosine theorem can be used if the length of each side of the triangle (P1 P2 P3) composed of the lengths L1, L2, and L3 is known. If the inter-joint lengths L1 and L2 are set from the height using the ratio of standard dimensions, etc., the remainder may be obtained as L3.
この実施の形態では、図6に示すような運動者の身長T(cm)に対する関節間長L1(cm)、L2(cm)、および座席シート高L0(cm)が実験的かつ統計的評価により予め求められ、実験的/統計的評価による身長対膝関節リンクモデル寸法データテーブル6bとしてメモリ6に格納されている。またメモリ6にはペダル30のクランク長r1が格納されている。
In this embodiment, the inter-joint lengths L1 (cm) and L2 (cm) and the seat seat height L0 (cm) with respect to the height T (cm) of the exerciser as shown in FIG. 6 are experimentally and statistically evaluated. It is obtained in advance and stored in the
ペダル装置3aにおける自転車運動を前提としているので、足関節位置P1は決められた軌道上を周回するという制約条件が利用できる。すなわちθ3が最小となる位置は足関節位置P1が一番腰(股関節位置P2)に近づくA点にある状態であり、逆にθ3が最大となるのは足関節位置P1が一番腰から遠いB点にある状態である。そこでθ3が最小、最大の時の三角形(P1 P2 P3)からそれぞれθ3min、θ3maxを求める。A点、B点でのL3
Since it is premised on the bicycle movement in the
L3min=L0−r1、L3max=L0+r1 (3) L3min = L0-r1, L3max = L0 + r1 (3)
の値を用い、余弦定理、例えば Cosine theorem, for example
a2=b2+c2−2bc・cosA
cosA=(b2+c2−a2)/2bc
但しa,b,cは三角形の各辺の長さ、Aは辺aに対向する角の角度
a 2 = b 2 + c 2 -2bc · cosA
cosA = (b 2 + c 2 −a 2 ) / 2bc
Where a, b, and c are the lengths of the sides of the triangle, and A is the angle of the angle facing the side a.
を使用すればθ3min、θ3maxが求められる。すなわち、 Can be used to obtain θ3min and θ3max. That is,
cosθ3=(L12+L22−L32)/(2×L1×L2) (4) cos θ3 = (L1 2 + L2 2 −L3 2 ) / (2 × L1 × L2) (4)
にL1、L2、L3min=L0−r1、L3max=L0+r1を代入することでθ3min、θ3maxを求める。そしてθ3max−θ3min=可動域角度θとして、上記式(1)(2)に基づき膝関節角速度ω3=(θ3max−θ3min)/tを算出する。 Substituting L1, L2, L3min = L0−r1 and L3max = L0 + r1 into θ3min and θ3max. Then, knee joint angular velocity ω3 = (θ3max−θ3min) / t is calculated based on the above formulas (1) and (2), where θ3max−θ3min = moving range angle θ.
なお、図5に示すθ3が最小となるA点と最大となるB点は、一般には、ペダル装置3aの足関節位置P1(ペダル30)の回転軌道上の、股関節位置(座席シート)P2とペダル装置3aの回転中心P0を結ぶ直線と交わる、回転中心P0の互いに反対側になる位置となる。
Note that the point A and the point B where θ3 is the minimum shown in FIG. 5 are generally the hip joint position (seat seat) P2 on the rotation track of the foot joint position P1 (pedal 30) of the
以下、図4に従って動作を説明する。入力部1から身長Tが入力されると(S1)、主制御部2はメモリ6に格納されているペダル30のクランク長r1と、身長対膝関節リンクモデル寸法データテーブル6bに基づいて身長Tに対応する平均的な関節リンクモデルの各寸法として関節間長L1、L2、座席シート高L0を読み出す(S2)。次に運動者がエルゴメータで運動中、主制御部2は、回転速度検出部5からペダル装置3aの回転速度V(rpm)を得る(S3)。そして回転速度Vから1/2周期運動に必要な時間t(sec)を上述の式(1)により計算して得る(S4)。
The operation will be described below with reference to FIG. When the height T is input from the input unit 1 (S1), the
次に、上述の(3)(4)式により膝関節角度θ3の最大と最小θ3max、θ3minを求め、これらの差から可動域角度θ=θ3max−θ3minを計算して得る(S5)。次に、1/2周期運動に必要な時間tと膝関節の可動域角度θから、膝関節角速度ωを上述の(2)式により計算して得る(S6)。そしてこのように推定して求めた膝関節角速度ωをω(deg(度)/sec)に換算して、これをペダル回転速度V(rpm)と共に表示部7に表示させる表示制御指示を行う(S7)。表示部7はこの膝関節角速度ωをペダル回転速度V(rpm)と共に図1の701,702に示すように表示する。なお上記各(1)〜(4)式はそれぞれメモリ6に格納しておき、必要な時に読み出して使用するようにしてもよい。この実施の形態についても運動者は身長を入力するのみである。
Next, the maximum and minimum knee joint angles θ3 and θ3max and θ3min are obtained by the above-described equations (3) and (4), and the range of motion angle θ = θ3max−θ3min is calculated from the difference therebetween (S5). Next, the knee joint angular velocity ω is calculated by the above equation (2) from the time t required for the ½ period motion and the range of motion angle θ of the knee joint (S6). Then, the knee joint angular velocity ω obtained by estimation in this way is converted into ω (deg (degrees) / sec), and a display control instruction for displaying this on the
なお、図6に示した身長対膝関節リンクモデル寸法データテーブル6bの関節間長L1、L2は、各身長に対する長さの値又は身長に対する割合でそれぞれに設定することができる。また簡易的に、身長に対する一律な割合として設定することもできる。また、座席シート高L0はデータテーブル6bに設定せずに、例えば図1に示す座席シート高センサ3cを設け、座席シート高センサ3cから検出信号(座席シート高信号)として入力するようにしてもよい。
Note that the inter-joint lengths L1 and L2 of the height-to-knee joint link model dimension data table 6b shown in FIG. 6 can be set respectively as a length value for each height or a ratio to the height. Further, it can be simply set as a uniform ratio to the height. Further, the seat seat height L0 is not set in the data table 6b, but for example, the seat
また、この実施の形態2において、図4のステップS5で求めた膝関節角度θ3の最大値θ3maxと最小値θ3minを、ステップS7で図1の表示部7に703で示すように、度(deg)に換算して最大膝関節角度、最小膝関節角度として併せて表示するように表示制御指示するようにしてもよい。
Further, in the second embodiment, the maximum value θ3max and the minimum value θ3min of the knee joint angle θ3 obtained in step S5 in FIG. 4 are expressed in degrees (deg) as indicated by 703 in the
実施の形態3.
また、上記実施の形態2において、図1の表示部7に704で示すように、現在の膝関節角度を併せて表示するようにしてもよい。この場合、図5の関節リンクモデルのθ0に相当する、ペダル30の回転角度位置であるペダル装置3aの回転角度位置を検出する回転角度位置検出部3dを設ける。以下図4のステップS61〜63に従って、現在の膝関節角度θ3を求める動作を説明する。回転角度位置検出部3dより現在のペダル装置3aの回転角度位置であるθ0を得る(S61)。次に図5の関節リンクモデルの時々刻々の膝関節角度θ3を求めるために、時々刻々の関節間長L3を求める。三角形(P0 P1 P2)においてL3を、
In the second embodiment, the current knee joint angle may be displayed together with the
L32=L02+r12−2×L0×r1×cosθ0 (5) L3 2 = L0 2 + r1 2 -2 × L0 × r1 × cos θ0 (5)
から求める(S62)。求められたL3を上述の(4)式に入れてθ3を求める(S63)。そしてこのように推定して求めた現在膝関節角度θ3を度(deg)に換算して、例えば変化が分かり易いように図1の表示部7に704で示すようにアナログ表示させる表示制御指示を行う(S7)。
(S62). The obtained L3 is put into the above equation (4) to obtain θ3 (S63). Then, the current knee joint angle θ3 obtained by estimation in this way is converted into degrees (deg) and, for example, a display control instruction for analog display on the
実施の形態4.
また、上記実施の形態1〜3において、図4のステップS6又は図2のステップS5で求めた膝関節角速度ωが、予め設定しメモリ6に格納した膝関節角速度上限値と比較し、これ以上になった場合には(図4のS64)、例えば図1の表示部7に705で示すように警告表示をさせる表示制御指示を行う(S7)。これにより運動者に対して注意喚起を行うことができる。
In the first to third embodiments, the knee joint angular velocity ω obtained in step S6 of FIG. 4 or step S5 of FIG. 2 is compared with the upper limit value of the knee joint angular velocity set in advance and stored in the
なお上記各実施の形態では、運動部位関節を膝関節とし、この膝関節の運動状態を表示する場合を例に挙げて説明したが、この発明はこれに限定されず、例えば運動部位関節を膝関節とし、股関節の運動状態を表示する場合にも同様に適用可能である。この場合、上記実施の形態1では、図3に示したものと同様な、運動者の身長T(cm)に対する本エルゴメータを使用した場合の股関節の可動域角度θ(rad)が実験的かつ統計的評価により予め求められ、実験的/統計的評価による身長対股関節可動域角度データテーブル6aとしてメモリ6に格納され、これに基づき、上述のものと同様な動作により股関節角速度の表示を行う。
In each of the above embodiments, a case has been described in which the exercise part joint is the knee joint and the movement state of the knee joint is displayed as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be similarly applied to the case where a joint is displayed and the motion state of the hip joint is displayed. In this case, in the first embodiment, the range of motion θ (rad) of the hip joint when the present ergometer is used with respect to the height T (cm) of the exerciser is similar to that shown in FIG. Is obtained in advance by a physical evaluation and stored in the
また上記実施の形態2の場合は、図6に示したものと同じ、運動者の身長T(cm)に対する関節間長L1(cm)、L2(cm)、および座席シート高L0(cm)が実験的かつ統計的評価により予め求められ、実験的/統計的評価による身長対股関節リンクモデル寸法データテーブル6bとしてメモリ6に格納される。図5の関節リンクモデルにおいてP2の角度(股関節角度)θ2が最大となる位置は足関節位置P1が一番腰(股関節位置P2)に近づくA点にある場合であり、θ2が最小となる位置は足関節位置P1が一番腰から遠いB点にある場合であることから、上述の(4)式を
In the case of the second embodiment, the joint lengths L1 (cm), L2 (cm), and the seat seat height L0 (cm) with respect to the height T (cm) of the athlete are the same as those shown in FIG. It is obtained in advance by experimental and statistical evaluation, and is stored in the
cosθ2=(L12+L32−L22)/(2×L1×L3) (6) cos θ2 = (L1 2 + L3 2 −L2 2 ) / (2 × L1 × L3) (6)
に代え、L1、L2、L3min=L0−r1、L3max=L0+r1を代入する。そしてθ2max−θ2min=可動域角度θとして、上記式(1)(2)に基づき股関節角速度ω2=(θ2max−θ2min)/tを算出する。 Instead of L1, L2, L3min = L0−r1, and L3max = L0 + r1 are substituted. Then, assuming that θ2max−θ2min = moving range angle θ, hip joint angular velocity ω2 = (θ2max−θ2min) / t is calculated based on the above formulas (1) and (2).
図7には股関節の運動状態を表示する場合の主制御部2での動作フローチャートを示す。ステップS1〜S4は上述の実施の形態と同じである。図7のステップS5では上述の(3)(6)式により股関節角度θ2の最大と最小θ2max、θ2minを求め、これらの差から可動域角度θ=θ2max−θ2minを計算して得る。次にステップS6で、1/2周期運動に必要な時間tと股関節の可動域角度θから、股関節角速度ωを上述の(2)式により計算して得る。そしてステップS7で、このように推定して求めた股関節角速度ωをω(deg(度)/sec)に換算して、これを表示部7にペダル回転速度V(rpm)と共に表示させる表示制御指示を行う(S7)。表示部7はこの股関節角速度ωをペダル回転速度V(rpm)と共に表示する。
FIG. 7 shows an operation flowchart in the
また、図7のステップS5で求めた股関節角度θ2の最大値θ2maxと最小値θ2minを、ステップS7で度(deg)の単位に換算して表示部7に最大股関節角度、最小股関節角度として併せて表示するように表示制御指示してもよい。
Further, the maximum value θ2max and the minimum value θ2min of the hip joint angle θ2 obtained in step S5 in FIG. 7 are converted into units of degrees (deg) in step S7, and the maximum hip joint angle and the minimum hip joint angle are displayed on the
また上記実施の形態3の場合は、図5の関節リンクモデルにおいてP2の股関節角度θ2を、三角形(P0 P1 P2)のP2の角度θ21と、三角形(P1 P2 P3)のP2の角度θ22との和(θ2=θ21+θ22)として求め、時々刻々、現在の股関節角度として表示する。 In the third embodiment, the hip joint angle θ2 of P2 in the joint link model of FIG. 5 is the angle θ21 of P2 of the triangle (P0 P1 P2) and the angle θ22 of P2 of the triangle (P1 P2 P3). It is calculated as the sum (θ2 = θ21 + θ22) and is displayed as the current hip joint angle every moment.
図7のステップS61で、回転角度位置検出部3dより現在のペダル装置3aの回転角度位置であるθ0を得る。次にステップS62で、三角形(P0 P1 P2)におけるL3を上述の(5)式から算出する。
In step S61 in FIG. 7, θ0 which is the current rotation angle position of the
次にステップS63で、図5の関節リンクモデルの三角形(P0 P1 P2)のP2の角度θ21を Next, in step S63, the angle θ21 of P2 of the triangle (P0 P1 P2) of the joint link model of FIG.
cosθ21=(L02+L32−r12)/(2×L0×L3) (7) cos θ21 = (L0 2 + L3 2 −r1 2 ) / (2 × L0 × L3) (7)
で求め、三角形(P1 P2 P3)のP2の角度θ22を The angle θ22 of P2 of the triangle (P1 P2 P3)
cosθ22=(L12+L32−L22)/(2×L1×L3) (8) cos θ22 = (L1 2 + L3 2 −L2 2 ) / (2 × L1 × L3) (8)
で求め、θ2を To obtain θ2
θ2=θ21+θ22 θ2 = θ21 + θ22
で求める。そしてステップS7で、このように推定して求めた現在股関節角度θ2を度(deg)に換算して、表示部7に例えば変化が分かり易いようにアナログ表示させる表示制御指示を行う(S7)。
Ask for. In step S7, the current hip joint angle θ2 thus estimated and converted is converted into degrees (deg), and a display control instruction is given to display on the
また上記実施の形態4の場合は、図7のステップS6で求めた股関節角速度ωを、ステップS64で予め設定しメモリ6に格納した股関節角速度上限値と比較し、これ以上になった場合には、ステップS7で、例えば図1の表示部7に警告表示をさせる表示制御指示を行う。
In the case of the fourth embodiment, the hip joint angular velocity ω obtained in step S6 in FIG. 7 is compared with the hip joint angular velocity upper limit value set in advance in step S64 and stored in the
なお、表示部7での各ファクタの表示方法は、アナログ表示でもデジタル表示でもよく、上記実施の形態に限定されるものではない。
The display method of each factor on the
1 入力部、2 主制御部(演算部)、3 運動装置、3a ペダル装置、3b モータ、3c 座席シート高センサ、3d 回転角度位置検出部、4 負荷制御部、5 回転速度検出部、6 メモリ(記憶部)、6a 身長対膝関節可動域角度データテーブル、6b 身長対股関節リンクモデル寸法データテーブル、7 表示部、30 ペダル。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
運動者の身長に対して推定される運動部位関節の可動域角度を格納した記憶部と、
入力された運動者の身長に対して、前記推定される運動部位関節の可動域角度を求め、前記可動域角度と前記ペダル装置の回転速度検出部からのペダル装置での回転速度に基づき運動部位関節の角速度を算出する演算部と、
前記演算部で算出された運動部位関節の角速度を表示する表示部と、
を備えたことを特徴とするエルゴメータの表示制御装置。 An ergometer display control device that performs pedal rotation motion by a pedal device,
A storage unit for the movable range angle of motion sites joints estimated for the height of the exerciser and stored,
A motion range angle of the estimated motion site joint is obtained with respect to the height of the input exerciser, and the motion site is determined based on the motion range angle and the rotation speed of the pedal device from the rotation speed detection unit of the pedal device An arithmetic unit for calculating the angular velocity of the joint;
A display unit for displaying the angular velocity of the motion part joint calculated by the calculation unit;
An ergometer display control device comprising:
運動者の身長に対する運動部位関節のデータを含む標準情報を格納した記憶部と、
入力された運動者の身長に対して、前記標準情報から推定される運動部位関節のデータを求め、運動部位関節の動きを算出する演算部と、
前記演算部での算出結果を表示する表示部と、
を備え、
前記記憶部が、前記標準情報として、座席シートと回転中心を有するペダル装置、下肢の股関節位置、膝関節位置、足関節位置を含むリンクモデルの、身長に対する所定の部分のそれぞれの推定される長さを含み、
前記演算部が、入力された運動者の身長に対する長さを設定した前記リンクモデルのペダル回転運動時の運動部位関節の最大角度と最小角度を算出し、前記最大角度と最小角度の差から求まる可動域角度とペダル装置の回転速度から運動部位関節の角速度を算出し、さらにペダル装置の回転角度位置検出部からのペダル装置の回転角度位置と入力された運動者の身長に対する長さとを設定した前記リンクモデルのペダル回転運動時の運動部位関節の角度を算出し、
前記表示部が、運動部位関節の最大角度と最小角度と、角速度と、角度を表示する、
ことを特徴とするエルゴメータの表示制御装置。 An ergometer display control device that performs pedal rotation motion by a pedal device,
A storage unit that stores standard information including data on exercise site joints for the height of the exerciser;
With respect to the height of the input exerciser, a calculation unit that calculates data of the movement part joint estimated from the standard information and calculates the movement of the movement part joint ;
A display unit for displaying a calculation result in the calculation unit;
Equipped with a,
The storage unit estimates, as the standard information, the estimated length of each predetermined portion with respect to the height of a link model including a pedal device having a seat seat and a rotation center, a hip joint position of a lower limb, a knee joint position, and an ankle joint position. Including
The calculation unit calculates the maximum angle and the minimum angle of the motion part joint during the pedal rotation motion of the link model in which the length with respect to the height of the input athlete is set, and is obtained from the difference between the maximum angle and the minimum angle. The angular velocity of the exercise part joint was calculated from the range of motion angle and the rotation speed of the pedal device, and further, the rotation angle position of the pedal device from the rotation angle position detector of the pedal device and the input length of the athlete were set. Calculate the angle of the motion part joint during pedal rotation of the link model,
The display unit displays a maximum angle and a minimum angle of an exercise site joint, an angular velocity, and an angle;
An ergometer display control device.
演算部が、算出した運動部位関節の角速度が前記角速度上限値以上になったことを検出し、
表示部が、運動部位関節の角速度が前記角速度上限値以上になったことを知らせる警告表示を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のエルゴメータの表示制御装置。 The storage unit stores the upper limit of the angular velocity of the motion part joint,
The calculation unit detects that the calculated angular velocity of the joint of the motion part is equal to or higher than the upper limit value of the angular velocity,
The display control device for an ergometer according to claim 1 or 2 , wherein the display unit performs a warning display notifying that the angular velocity of the motion part joint has reached the angular velocity upper limit value or more.
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