JP2001523121A - 心肺インターバルトレーニング用心拍度数インターバル制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 使用者の高い方の目標とされる心拍度数と、使用者の低い方の目標とされる心拍度数との間における心肺のインターバルトレーニングが、エクササイズ装置（１０、６０）において、このエクササイズ装置（１０、６０）の負荷を機械的負荷の最大値（１３４）あるいは高い方の目標とされる心拍度数（１３２）のうちいずれか達成されるまで第１の所定の率において増加させる（１３０）ことによって得られる。この場合、負荷は所定時間、固定レベルに保持され得る（１３６）。その後、低い方の目標とされる心拍度数（１４０）あるいは使用者によって設定されたエクササイズの持続時間が経過するまで負荷は低下される（１３８）。エクササイズ中、使用者の心拍度数はモニターされる。有効な心拍度数の測定がいかなる時点かで失われた場合（１４０）、有効な心拍度数が再び得られるまでエクササイス装置の負荷の増減は停止される（１４２）。このエクササイズ装置がトレッドミル（１０）である場合、トレッドミルの速度調節と高度調節を行なうことによって負荷が変化させられる。好ましい実施形態において、まず使用者によって設定される最大速度が得られるまで速度が調節された後、高い方の目標とされる心拍度数と低い方の目標とされる心拍度数とに近づくように、あるいは遠ざかるように負荷が調節される。このようなエクササイズは、低い方と高い方の目標とされる心拍度数との間において繰り返されて、心肺のインターバルトレーニングが行なわれ得る。

Description

【発明の詳細な説明】 心肺インターバルトレーニング用心拍度数インターバル制御 発明の背景 １． 発明の分野 本発明は、使用者の心拍度数の検知に基づくインターバルトレーニングを利用 したエクササイズマシンの制御における改良に関する。 ２． 関連技術の説明 例えば、直立型自転車、横臥型自転車、ステッパー、トレッドミル、ローイン グマシン等、様々な種類のエクササイズ装備において用いられるように心拍度数 をモニターすることはよく知られている。典型的には使用者のエクササイズ率(e xercise rate)が予め設定された、あるいは演算された心拍度数に基づいて保持 される。このような心拍度数は、多くの場合、使用者の年齢、体重および性別に 基づいて設定される。 使用者は所定時間のウォームアップ期間を設けてからエクササイズサイクルを 始めるが、この間のエクササイズ率は（おそらく最大限度以外は）実際にモニタ ーされた心拍度数によって制御されるものではない。ウォームアップ期間の後、 使用者はエクササイズ率あるいは負荷を上げて、その間心拍度数はモニターされ る。負荷は、目標とされる心拍度数に近づくにつれて、アルゴリズムの様々な種 類に基づいて変更され得る。一旦目標とされる心拍度数が得られた後、所定のエ クササイズの時間あるいは量の間、この心拍度数が保持されるように負荷が変更 される。その後、心拍度数が低下され得るように低いエクササイズ率あるいは負 荷において、クール・ダウン エクササイズ期間がおかれる。 しかしながら、運動選手にとってインターバルトレーニングを行なうことが、 身体的フィットネストレーニングによって、より効果的であることが認識されて いる。一般的に、インターバルトレーニングとは、身体的耐久力が徐々に構築さ れるように、サイクル的あるいは反復的なパターンによって、定期的に高くなっ たり低くなったりする率（rate）において行なわれる運動であると定義すること ができる。このようなイン ターバルトレーニングは、心肺機能を考慮しない身体的エクササイズ率あるいは エクササイズ負荷のサイクル的なパターンに基づくものであり、むしろ直接的に は骨格筋肉の練度(exercise)および強化に関連するものである。 発明の概要 本発明においては、エクササイズを制御するために心臓の活動、一般的には心 拍度数をインターバルトレーニングのパラメータとして用いることができる手段 が提供されれば、このような骨格筋肉のインターバルトレーニングにおけるのと 同様、心肺のフィットネスに対しても健康促進上の利点が得られると認識してい る。心肺のインターバルトレーニングが有用になる状況とは、例えば自転車、ス テッパー、トレッドミル、ローイングマシン等、固定式のエクササイズマシンを 用いる場合であって、この場合エクササイズを行なう人が１つの場所に固定され ているため、心肺機能を実用的に計測し、さらには使用者が強制的にインターバ ルトレーニングによって必要とされる心肺の訓練を行なうことができるようなエ クササイズ環境が容易に制御され得る。 したがって、本発明は１つの実施形態において、低い方の目標とされる心拍度 数と高い方の目標とされる心拍度数とを決定するステップを有する、制御可能な 負荷を有するエクササイズ装置において心肺のインターバルトレーニングを行な うための方法を提供するものである。使用者の心拍度数が測定される。エクササ イズ装置によって与えられる負荷は、使用者の心拍度数が測定されると同時に増 加される。負荷の増加は、高い方の目標とされる心拍度数によって上限が定めら れる。エクササイズ装置によって与えられる使用者に対する負荷は、使用者の心 拍度数が測定されると同時に低下される。負荷の増加は、低い方の目標とされる 心拍度数によって下限が定められる。その結果、この高い方と低い方の心拍度数 の間におけるインターバルトレーニングが得られる。 また別の実施形態において、本発明はインターバルトレーニングあるいは「ス プリント」運動を提供するために、使用者の心拍度数を交互に 高くしたり低くしたりするように自動的に制御されるエクササイズ用のトレッド ミル、エクササイズ用の自転車あるいはその他のエクササイズ装置を提供する。 このシステムには、使用者の心拍度数が低い方の目標とされる心拍度数と高い方 の目標とされる心拍度数との間のインターバル内にて移動するように、自動的に エクササイズマシンを操作するようにプログラムされているマイクロプロセッサ が含まれている。このプログラムは、使用者の心拍度数を交互に増加・低下させ るように自動的に調節を行なって、この使用者の心拍度数のインターバルトレー ニング運動を提供するものである。 さらに別の実施形態において、予めプログラムされたマイクロプロセツサによ って、トレッドミルが２０秒毎に使用者の心拍度数に従って変更を行なうように されている。プログラムされた制御において心拍度数の信号が失われた場合、再 度心拍度数が得られるまで（あるいは使用者によって手動にて変更が入力される まで）、その速度と傾斜を固定して保持する。速度は徐々に「高速度（HI SPEED ）」まで増加され、その後０から１４％に傾斜の増加が行なわれる。 本発明における以上の、およびその他の利点および実施形態は、以下の好まし い実施形態に関する詳細な説明および図面を参照した当業者によって容易に理解 され得るものであるが、本発明は、説明されるいかなる特定の好ましい実施形態 に限定されるものではない。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の要素を含むトレッドミル式エクササイズマシンの斜視図であ る。 図２は、図１において示される制御パネル表示およびハンドグリップ式心拍度 数検知手段の拡大図である。 図３は、図１および図２における制御パネルおよびその表示の拡大図である。 図４は、本発明の要素を有する心拍度数インターバル制御トレーニン グシステムのブロック図である。 図５は、本発明の一実施形態によるプログラムされたマイクロプロセッサの操 作を示すフローチャートを示す。 図６は、本発明の要素を含む自転車式エクササイズマシンの斜視図である。 図７は、本発明の別の実施形態によるプログラムされたマイクロプロセッサの 操作を示すフローチャートを示す。 好ましい実施形態の詳細な説明 本発明は、エクササイズマシンを制御するための方法および装置に関し、これ は低い方と高い方の心拍度数の限度を定め、マシンに対して定期的に調節を行な うことによって、使用者が所定のエクササイズのセットを完了するまで使用者の 心拍度数を２つの限度間で往復させるものである。一実施形態において、エクサ サイズ装置の負荷を、マシンの最大負荷量あるいは高い方の目標とされる心拍度 数のいずれかに達するまで第１の所定の率において増加させ、使用者の高い方の 目標とされる心拍度数と使用者によって設定された低い方の目標とされる度数と の間において、心肺のインターバルトレーニングが行なわれる。これが行なわれ ると、その後負荷は所定の時間固定されたレベルに保持される。その後、負荷は 低い方の目標とされる心拍度数が得られるか、あるいは使用者によって設定され るエクササイズの時間が終了するまで下げられる。使用者の心拍度数は、エクサ サイズ中、継続的にモニターされることが好ましい。 有効な心拍度数の測定がいずれかの時点で失われた場合、有効な心拍度数が再 度得られるまでエクササイズ装置の負荷の増加あるいは低下は停止される。エク ササイズ装置がトレッドミルである場合、速度調節とトレッドミルの高度調節と のいずれをも増加あるいは低下させることによって、負荷を変更することができ る。好ましい実施形態においては、高い方と低い方の目標とされる心拍度数に近 づく、あるいは遠ざかるよ うに負荷の変更を行なうためには、まず使用者によって設定された最大速度が得 られるまで速度が調節され、その後高度が調節される。このようなエクササイズ は、心肺のインターバルトレーニングを得るため、低い方と高い方の目標とされ る心拍度数間において繰り返され得る。 図１には、エクササイズ用のトレッドミル１０が示されており、これにおける ランニング／ウォーキング用無端ベルト１１が自動的に制御されて、使用者の心 拍度数が交互に高くなったり低くなったりされる。特定の例を用いた結果、使用 者の心拍度数か交互に２０秒間増加し、２０秒間低下するようにした「スプリン ト」式の運動が極めて有益であることが判明した。なお、ここではトレッドミル 式エクササイズマシンが例示の目的のために用いられるものであるが、エクササ イズおよびエクササイズ設備の種類、また負荷の種類および使用者に対して負荷 が与えられるための手段は完全に任意のものであり、以下の技術に沿っているこ とだけが条件である。したかって、直立型あるいは横臥型自転車（例えば図６参 照）、ステッパー、トレッドミル、ローイングマシン、ウェイトリフティング装 置およびその他の多種多様なエクササイズ設備であって、使用者が健康状態にあ る場合でもあるいは障害を有する場合であっても、自身の心肺機能を向上させる ことができるものであれば、本発明の範囲に属すると見なされる。 図１および２に示されているように、トレッドミル１０には一対の右手側およ び左手側ハンドグリップ１５、１６が設けられており、これらには使用者がこれ らを握った場合に、使用者の心拍度数を検知するための検出器（不図示）が内蔵 されている。心拍度数がモニターされるための手段は特に限定されず、ここに示 される技術に沿っているものであればよい。例えば、使用者の体のいかなる箇所 に装着あるいは連結される脈度数または呼吸度数、あるいはその両方を検知する ための各種圧力変換器であるか、または使用者からの心電信号をマシンの制御ユ ニットに連続的あるいは間欠的に伝達するための心電計であってもよい。心拍度 数のモニター技術は間違いなく将来的に向上するものであるから、心拍 度数がその他の信号あるいはノイズから区別され得るような、いかなる現在既知 であるかあるいは後に改良される手段を用いることができる。あるいは、使用者 の心拍度数をマイクロプロセッサ２５に連結される受信機と無線で繋がっている 胸部ストラップ式心拍度数検知手段を用いて検出することもできる。さらに、ト レッドミル１０は制御および読み出し表示ユニット２０を有しており、そのフェ ース２１が後述されるように、図３において拡大され詳しく示されている。 本発明の好ましい実施形態において用いられる制御システム全体は、図４にお いて概略ブロック図として示されている。制御および読み出し表示ユニット２０ はプログラムされたマイクロプロセッサ２５に連結されており、ユニット２０か らマイクロプロセッサ２５に情報が提供され、マイクロプロセッサ２５から生じ た情報が表示されるようになっている。さらに、ハンドグリップ１５または１６ あるいは胸部式ストラップ心拍度数検知手段によって検知された心拍度数に応じ て使用者の心拍度数を、マイクロプロセッサに供給するための心拍度数受信検知 手段２６が設けられている。このマイクロプロセッサ２５は、トレッドミルモー タ３１と無端ベルト１１（図１参照）とを駆動するトレッドミル速度制御３０に 機械的に連結される。さらにマイクロプロセッサ２５は、無端ベルト１１の傾斜 を昇降させるためのトレッドミル傾斜制御３５に機械的に連結されている。 図５は、本発明の一実施形態によるプログラムされたマイクロプロセッサ２５ の操作を示すためのフローチャートを示す。以下に、インターバル式心肺トレー ニングを提供するためのプログラムされたマイクロプロセッサ２５と、表示ユニ ット２０の好ましい操作について、例を用いて、および図５のフローチャートお よび先行する図１〜４に基づいて説明する。 例１−トレッドミルの操作 心拍度数のインターバル制御の選択 １．使用者は、任意の時点において心拍度数（ＨＲ）キー４０を押圧す る。現行の運動速度および傾斜が一定に固定される。 ２．表示２１は２秒間「１＝心拍度数」と表示した後、２秒間「２＝ＨＲ制御」 と表示し、選択が行なわれるまでこのサイクルを繰り返す。１６秒のタイムアウ トの後、現行のプログラムに戻る。 ３．「１」を押圧すると、心拍４０が再度押圧（ＯＦＦ）されるまで連続的に標 準的な心拍度数のプロンプトと心拍度数とが表示される。ＨＲ制御プログラムに あるときは、実際（actual）（活発な心拍不在）が表示される。 ４．「２」を押圧すると、標準的な心拍度数のプロンプトが表示され、６秒間実 際の心拍度数が表示される。心拍度数検知手段２６から心拍度数が検知されない 場合、表示には４秒間「ＨＲＴ ＲＡＴＥ（心拍度数）.．.．..」と示され、そ の後現行の運動に戻る。 ５．プログラムによって「年齢＝」と表示される。使用者はパネル２１上の数字 キー４４を押圧し、「入力」を押圧するかあるいはタイムアウトを待って入力を 容認する。プログラムされたマイクロプロセッサ２５は、「（２２０−年齢）× ６０％」に基づいて「６０％」の低ＨＲのデフォルト値を演算する。９秒以内に 年齢が与えられない場合、プログラムデフォルトはその代わり実際の心拍度数を 用いて１０ｂｐｍを差し引く（容認できる低ＨＲ値は９０から１６０ｂｐｍであ る）。例えば、心拍度数が１１０であれば、「低ＨＲ＝１００」と表示される。 ６．まず、低ＨＲ値である「１００」が６秒間点滅し（１／２秒間ＯＮおよび１ ／２秒間ＯＦＦ）、その後３秒間固定される。使用者はこの値を＋／−（アップ ／ダウン）キー４５、４６または０〜９キーを用いて調節する。使用者が「入力 」を押圧するか完全な９秒間のタイムアウトの後、表示された値が容認される。 「シフト」キーは応答がない。「心拍」の場合、現行の運動に戻る。 ７．プログラムは、「低ＨＲ×１．２５」に基づいて「７５％」の高ＨＲデフォ ルト値を演算する。この値はまず６秒間点滅した後、３秒 間固定される。使用者は、この値を＋／−キーまたは０〜９キー４４を用いて調 節する。容認される高ＨＲ値は、１１０〜１８０拍／秒（ｂｍｐ）である。上下 限の最低差は２０ｂｍｐである。したがって、使用者が勝手に特定の目標とする 心拍度数を選択できるのではなく、自身の心拍度数が交互に増加し、低下される ための少なくとも２０拍／秒のインターバルを選択しなくてはならない。使用者 が「入力」を押圧するか完全な９秒間のタイムアウトの後、表示された値が容認 される。なお、トレッドミルの「目標」とされる心拍度数は低ＨＲ＋５であり、 高ＨＲ−１０である。 ８．トレッドミルが３マイル／時間であれば「高速度３．０」（メートル法であ れば５キロメートルで「５．０」）と表示される。「３．０」は６秒間点滅した 後、３秒間固定される。使用者はこの値を＋／−キーまたは０〜９キーを用いて 調節する（入力は２．０〜５．０ｍｐｈ、もしくは３．０〜８．０ｋｐｈであり 得る）。使用者が「入力」を押圧するか完全な９秒間のタイムアウトの後、表示 された値が容認されるか、あるいは新しい「高速度」値を３秒間表示した後、そ の値を容認する。新しい「高速度」の入力が現行の速度よりも遅い場合、速度は その「高速度」まで低下する。ＨＲ制御プログラムが開始され、上向き矢印４５ のついたハートが表示される。プログラムが低下処理を行なう際には、矢印４６ は下向きとなる。心拍度数が検知されない場合、矢印は「.．.．」によって置換 えられる。 プログラムの操作 １．「６０秒ウォームアップ」。前述のようにＨＲ制御の入力が選択され、マイ クロプロセッサによって容認された後、傾斜は固定され、速度は「高速度」の５ ０％に増加されるか、あるいは現行の速度のうち、いずれか大きい方を容認する 。現行の速度が「高速度」よりも大きい場合、トレッドミルは「高速度」に低下 する。速度は６０ 秒間固定される。 ２．「運動２０秒間増加変化（高ＨＲ−１０の目標が達成されるか超えられるま で）」。プログラムは、まず０．３ｍｐｈ（０．５ｋｐｈ）毎の増加にて「高速 度」が得られるまで速度を増加する。その後、傾斜が２％毎の増加にて最大１４ ％まで増加される。この心拍度数が未だ得られていない場合、速度と傾斜とは高 ＨＲ−１０の目標が得られるか、あるいはトレッドミルが手動で変更されるまで 固定される。 ３．連続的な心拍度数の表示でない場合、使用者の実際の心拍度数は４秒間、６ ０秒毎に表示される。 ４．「運動２０秒間低下変化（低ＨＲ＋５の目標が達成されるか超えられるまで ）」。プログラムは（「増加」の場合と同様のインターバルにおいて）傾斜を低 下させ、その後速度を低下させるが、２．０ｍｐｈ（３．０ｋｐｈ）を下回るこ とはない。低ＨＲ＋５の心拍度数が未だ得られていない場合、速度と傾斜とは固 定される。（手動で変更された場合、目標ISが達成された時点から増加が始まる 。） ５．プログラムは運動量を加算し続け、「停止」が２度、あるいは「＋タイムア ウト」が１度押圧されることによって停止された場合、運動をまとめる(summari ze)。 ６．「運動概要」により表示の上欄を６秒間示した後、下欄を６秒間、それぞれ ２度表示し、その後「よい運動」と表示される。「停止」を押圧すると概要が終 了する。 ７．速度の＋または−キー５０あるいは数字／入力キー４４、あるいは傾斜キー ５５を押圧すると、運動速度あるいは傾斜が増加あるいは低下し、プログラムは そこから継続される。 ８．「心拍」キー４０を押圧すると速度および傾斜は固定され、心拍度数プロン プト１および２が表示される。「１」によってはＨＲ制御プログラムにある間、 連続的に実際の心拍度数が与えられる（再度「心拍」を押圧するとＯＦＦになる ）。「２」によっては実際の心 拍度数が表示された後、制御プログラムのプロンプトが表示され、入力が可能で ある。無信号の「心拍度数.．.．..」であればプログラムに戻り、速度および傾 斜が固定される。「心拍」を押圧すると、プロンプトは終わる。 ９．「停止」キーを押圧すると速度は０に戻り、プログラムを最大３０秒間、休 止させる。再度「停止」を押圧すると（あるいはタイムアウトによって）プログ ラムは終了され、運動の「概要」を表示する。「開始」を押圧すると運動が継続 されるが、前述したように、「心拍」プロンプトのオプションは「２」として表 示される。 本発明の重要な要素は、使用者の心拍度数が連続的に変更されるような力学的 インターバルトレーニングプログラムを選択させ、それによってエクササイズプ ログラムの間、心拍度数が固定状態にある１秒当たりの拍数に決してならないよ うに、インターバル制御マイクロプロセッサ２５がプログラムされている点にあ る。前述したように、同一であるか極めて近い低ＨＲおよび高ＨＲ値を選択する ことによって目標とする心拍度数を入力しようとした場合、このシステムは、２ ０拍／分（ｂｐｍ）とされている高い方と低い方のレベル間の所定の最小インタ ーバル差内において自動的にトグル操作を行ない、モータと傾斜とが自動的に制 御されて使用者の心拍度数を連続的に変化させるものである。実際に使用する場 合、４０秒毎のサイクルにおける心拍度数の変更は一般的にこの所定のインター バルより小さいものであるが、実際の実験において各完全な４０秒サイクルの間 に心拍度数は実際には連続して最低約５拍／分変化することが確認されている。 例２−固定式自転車の操作 エクササイズ用自転車（図６参照）を用いた場合の心拍度数インターバル制御 システムの操作は、前述した説明と実質的に同じであるが、ただレベルが回転す る一対のペダルの抵抗であるという点において異なる。プログラムによって、低 い方と高い方の心拍度数の目標が容認される。始めのウォームアップの後、プロ グラムはペダルの抵抗運動レベルを 調節して、一方の、次に他方の目標に交互に近くなるように使用者の心拍度数を 変化させ、使用者の心拍度数によって定められたインターバルトレーニング運動 を提供する。 使用者の心拍度数にしたがって、プログラムは一般的に２０秒毎に変更を行な う。ＲＰＭが４０かそれ以下である場合、「もっと早く漕いでください」という 表示がなされ、運動レベルは各２０秒のインターバル毎に１つずつ低下する。制 御プログラムの間に心拍度数の信号が失われた場合、プログラムは心拍度数が得 られるまで（あるいは手動にて変更が入力されるまで）、その強度レベルを固定 する。心拍のモニタリングを再開するため使用者にプロンプトされないことが好 ましいが、有効な心拍度数の信号の受理・不受理に関する使用者とのコミュニケ ーションは、本発明の範囲内に完全に含まれるものである。胸部ストラップを使 用する使用者は、連続的にモニターされる。接触型心拍度数計を使用する使用者 は、ＨＲ制御調節を連続的に行なうためには定期的に自身の心拍度数を再構築す る必要がある。プログラムは、その後既に溜まっている運動データへの加算を継 続する。 心拍度数インターバル制御の選択 １．使用者は、任意の時点において「心拍」キーを押圧する。現行の運動レベル が一定に固定される。 ２．表示は２秒間「１＝心拍度数」と示した後、２秒間「２＝ＨＲ制御」と表示 し、選択が行なわれるまでこのサイクルを繰り返す。１６秒のタイムアウトの後 、現行のプログラムに戻る。 ３．「１」を押圧すると、「心拍」が再度押圧（ＯＦＦ）されるまで連続的に標 準的な心拍度数のプロンプトと心拍度数とが表示される。ＨＲ制御プログラムに あるときは、実際（活発な心拍不在）が表示される。 ４．「２」を押圧すると、標準的な心拍度数のプロンプトが表示され、６秒間実 際の心拍度数が表示される。胸部ストラップからの信号が 検知されず、また標準的なタイムアウト以内に接触が検知されない場合、表示に は４秒間「心拍度数.．.．..」と示され、その後現行の運動に戻る。 ５．プログラムによって「年齢＝」と表示される。使用者はパネル２１上の数字 キー４１を押圧し、「入力」を押圧するか、あるいはタイムアウトを待って入力 を容認する。プログラムによって「（２２０−年齢）×６０％」に基づいて、「 ６０％」の低ＨＲのデフォルト値を演算する。９秒以内に年齢が与えられない場 合、プログラムデフォルトはその代わり実際の心拍度数を用いて１０ｂｐｍを差 し引く（容認できる低ＨＲ値は９０から１６０ｂｐｍである）。例えば、心拍度 数が１１０であったならば、「低ＨＲ＝１００」と表示される。 ６．まず低ＨＲ値である「１００」が６秒間点滅し（１／２秒間ＯＮおよび１／ ２秒間ＯＦＦ）、その後３秒間固定される。使用者は、この値を＋／−（アップ ／ダウン）キーまたは０〜９キーを用いて調節する。使用者が「入力」を押圧す るか、完全な９秒間のタイムアウトの後、表示された値が容認される。「シフト 」キーは応答がない。「心拍」の場合、現行の運動に戻る。 ７．プログラムは、「低ＨＲ×１．２５」に基づいて「７５％」の高ＨＲデフォ ルト値を演算する。この値はまず６秒間点滅した後、３秒間固定される。使用者 は、この値を＋／−キーまたは０〜９キーを用いて調節する。容認される高ＨＲ 値は、１１０〜１８０ｂｐｍである。上下限の最低差は２０ｂｐｍである。使用 者が「入力」を押圧するか、完全な９秒間のタイムアウトの後、表示された値が 容認される。なお、トレッドミルの「目標」とされる心拍度数は低ＨＲ＋５であ り、高ＨＲ−１０である。 ８．「高速度」と表示され、この速度は６秒間点滅した後、３秒間固定される。 使用者は、この値を＋／−キーまたは０〜９キーを用いて調節する。使用者が「 入力」を押圧するか、完全な９秒間のタイム アウトの後、表示された値が容認されるか、あるいは新しい「高速度」が３秒問 表示された後、その値を容認する。新しい「高速度」の入力が現行の速度よりも 遅い場合、速度はその「高速度」まで低下する。ＨＲ制御プログラムが開始され 、上向き矢印のついたハートが表示される。プログラムが低下処理を行なう際に は、矢印は下向きとなる。心拍度数が検知されない場合、矢印は「.．.．」によ って置換えられる。 プログラムの操作 １．「６０秒ウォームアップ」。前述したように、ＨＲ制御の入力が容認された 後（「選択…」のセクションを参照のこと）、ペダルの抵抗は固定され、速度は 「高速度」の５０％に増加されるか、あるいは現行の速度のうち、いずれか大き い方が容認され、６０秒間固定される。 ２．「運動２０秒間増加変化（高ＨＲ−１０の目標が達成されるか超えられるま で）」。プログラムは、まず０．５ｍｐｈ（０．８ｋｐｈ）毎の増加にて「高レ ベル」が得られるまで速度を増加する。この心拍度数が未だ得られていない場合 、ペダルの速度と抵抗は高ＨＲ−１０の目標が得られるか、あるいは自転車が手 動で変更されるまで固定される。 ３．連続的な心拍度数の表示でない場合、使用者の実際の心拍度数は２秒間、６ ０秒毎に表示される。 ４．ＲＰＭが４０かそれ以下になると、「もっと早く漕いでください」と表示さ れ、各２０秒のインターバル毎にレベルが低下する。 ５．「運動２０秒間低下変化（低ＨＲ＋５の目標が達成されるか超えられるまで ）」。プログラムはレベルを低下させるが、レベル２を下回ることはない。低Ｈ Ｒ＋５の心拍度数が未だ得られていない場合、レベルは固定される。手動で変更 された場合、目標が達成された時点から増加が始まる。 ６．レベルの＋または−キーを押圧したり運動レベルを低下すると、プログラム はそこから継続される。 ７．「心拍」キー４０を押圧すると運動レベルは固定され、心拍度数プロンプト １および２が表示される。「１」によってはＨＲ制御プログラムにある間、連続 的に実際の心拍度数が与えられ（再度「心拍」を押圧するとＯＦＦになる）、「 ２」によっては実際の心拍度数が表示された後、制御プログラムのプロンプトが 表示され、入力が可能である。無信号の「心拍度数.．.．..」であれば、プログ ラムに戻る。 図７には、別の実施形態によるプログラムされたマイクロプロセッサ２５の操 作を示すフローチャートが表されている。この実施形態においては、図３に拡大 して表されているように、「心拍」キー１４０を押圧することによって、任意の 時点においてインターバル心拍度数制御モードが入力され得る。「心拍」キーは 、通常使用者によって利用可能であるように、操作卓あるいはパネル２０上にお いて使用者の前に表示される。「心拍」キーが押圧された場合、表示２１によっ て、典型的には１分当たりの拍数の単位により、心拍度数の低い方と高い方の値 が示される。例えば、最小で８０拍／分および最大で２１０拍／分であるように 、心拍度数の低い方と高い方の値が設定される。トレッドミル１０の機械的性能 によって決定され容認できるパラメータの範囲内において、図３に示されるよう に操作卓２０上における増加あるいは低下キー４５、４６を押圧するか、設けら れる得る増減キーパッド４４の特定の数を入力することによって、低い方と高い 方の値が使用者によって選択される。 例えば１０秒などの所定の時間、例えば２Ｈｚの周期的な率において低い方の 値が点滅され、その間、使用者１０はデフォルト値ではない別の値を入力し、マ シンに最後に入力された値を容認するか、あるいは使用者の選択に基づいてメモ リから回復され得る。その後、高い方の値が１０秒点滅され、その間、使用者は 同様に高い方の値を設定するオプシ ョンが与えられる。 この好ましい実施形態において、この方法は有効な心拍度数情報が得られた場 合にのみエクササイズの変更を行なう。制御操作卓２０による情報の受信が停止 された場合、有効な心拍度数が検知されるまで制御に対する変更は行なわれない 。 ステップ１２８において、トレッドミル１０に対する所定の最小機械的設定が エクササイズ負荷、運動レベルあるいはエクササイズ率にて開始され、ウォーム アップ期間が始まる。この最小設定は、ステップ１２４において設定される最小 設定よりも小さくともよいが、必須ではない。心拍度数の情報がモニターされて いる間、トレッドミル１０はステップ１３２において決定されたように、ステッ プ１２４において設定された高い方の目標とされる心拍度数が得られるまで、周 期的な率によって負荷あるいは運動レベルを増加させる。例えば、３０秒毎にト レッドミル１０の負荷あるいは運動レベルが最も高い心拍度数が得られるか、あ るいはトレッドミル１０の範囲内において最も高い仕事負荷が得られるか、いず れか先に達成されるまで、運動量が５％あるいは別の値毎に増加させられる。 ステップ１３４で決定されたように、トレッドミル１０が最大負荷あるいは運 動レベルに達したのに、使用者１２がまた高い方の目標とされる心拍度数を得て いない場合、ステップ１３６においてトレッドミル１０は所定の時間、例えば３ ０秒間、最大負荷を保持し、その後、ステップ１４０において決定された低い方 の目標とされる心拍度数が得られるまで、負荷はステップ１３８において所定の 増加値ごとに低下させられ始める。トレッドミル１０が高い方の目標とされる心 拍度数から低い方の目標とされる心拍度数に移行する場合、３０秒毎、あるいは 別のインターバルおよび率において低下ステップ１３８が実施される。このサイ クルは、低い方の目標とされる心拍度数が得られるまで継続され、その後この低 い方の目標とされる心拍度数はステップ１４２において、あるいはステップ１４ ４において決定されるように、クール・ダウン期間が 開始されるまで保持される。クール・ダウンのための時間的に定められたプログ ラムポイントが得られた場合、心拍度数のモニターはステップ１４６において停 止され、従来のように、ステップ１４６においてクール・ダウンエクササイズ期 間が実施される。 あるいは、ステップ１４０において所定の時間内に心拍度数が検知されないと 決定されることがあり、この場合、低い方の目標とされる心拍度数が得られたこ とと見なされ、その時にステップ１４２で得られた率をステップ１４４において 決定されるようにクール・ダウンが開始され、ステップ１４６において実行され るまで保持される。これがこうして１つのトレーニングサイクルを表し、プログ ラム制御によって定められたように、あるいは使用者１２によって選択されて複 数回繰り返され得る。 図７における実施形態は、機械的負荷に基づいて一般的に説明された。例えば 、自転車あるいはステッパーの場合、このような機械的負荷はその道具を踏むあ るいは漕ぐために必要な実際の物理的力によって構成される。踏むあるいは漕ぐ 速度は、前述したように、得られた心拍度数によって限定される負荷に応じて使 用者により決定される。 別の実施形態においては、このような機械的負荷は、トレッドミルの場合のよ うに、速度と高度の両方のパラメータから構成することができる。この場合、例 えばステップ１３４は２段階判断からなる。まず、トレッドミル１０が所定のあ るいは使用者によって設定された高い方の速度限界に達したか否かが判断される 。使用者は、個人的嗜好あるいは年齢によって、トレッドミルの速度を快適な、 あるいは望ましい率に設定することを所望することが考えられる。ステップ１３ ２において、高い方の目標とされる心拍度数が得られなかった場合、ステップ１ ３４までの次のサイクルにおいて負荷は増加されるが、高い方の速度の限度が達 成されたと推測される速度は増加されず、例えば、ステップ１３４までの各サイ クル毎に２％の傾斜増加において、トレッドミルの高度を増加させる。 トレッドミル１０の高度を増加することによって負荷が増加された場合、低下 ステップ１３８において速度が低下させられる前に、高度傾斜を低下させること によって負荷が低減させられる。その後、ステップ１４０において低い方の目標 とされる心拍度数が得られるか、あるいは心拍度数が検知されなくなるまで、速 度を所定の値、例えば０．５ｍｐｈ（０．８ｋｐｈ）毎に低下する。機械的負荷 を調節するために複数のパラメータが存在する場合、有効な心拍に関する情報が 受信されるまで、いずれのパラメータの変更をも行なわない。 例えば、特定の実施形態を検討してみる。例えば図７で、ステップ１２０にお いて心拍度数制御が選択された後、使用者は自身の体重、年齢およびエクササイ ズの持続時間を入力するように促され、これら入力パラメータのうち、いずれが 所定時間内に入力されなかった場合には、トラック表示に戻るようなタイムアウ トが設けられている。このトラック表示は、エクササイズを行なう人の出力がそ の周りにおいて周毎に測定されるトラックを表す記号的な表示である。デフォル トの低い方の目標とされる心拍度数が、例えば２２０−年齢×０．６という式に よって決定される。エクササイズを行なう人１２は、このデフォルトの低い方の 目標とされる心拍度数を容認するか、あるいは、例えば最小増加率を５拍／分な どの新しい率を入力し、入力される心拍度数毎に特有なフィードバック用ブザー 音が発せられる。例えば、１９９拍／分というような最大値は範囲外の値が入力 されようとした場合には、使用者にフィードバックとして与えられる第２の区別 できる音によって容認され、このような場合には、低い方の目標とされる心拍度 数の最後の値がデフォルト値として入力される。こうして高い方の度数は低い度 数に設定されるが、デフォルト値として５拍／分毎に増加される。この場合、エ クササイズを行なう人は５拍／分という狭い帯域内において、低い方と高い方と の心拍度数間のサイクルを得ることになる。 使用者１２には、この心拍度数の範囲を個人的なトレーニング経験と目的とに したがって、低い方の目標とされる心拍度数と容認されている 内の最大値である１９９拍／分という高い方の目標とされる心拍度数との間で容 認され得る差に増加するオプションを有する。ここでも、高い方の目標とされる 心拍度数が設定される際に、心拍度数が変更になる度に第１の音が鳴り、範囲外 の値が入力されようとなった場合に第２の区別できる音が鳴るようにされている 。高い方の目標とされる度数として範囲外の値が入力された場合、最終の高い方 の目標とされる度数がデフォルトとして表示される。 高い方と低い方との目標とされる度数がこうして設定された後、表示ユニット １２０は高い方の速度制限の入力を促す。既に述べたように、高い方の速度制限 は所定のインターバルにおいて機械の範囲内であれば任意に設定され得、自身の 快適さと判断によって使用者によって任意に選択され得る。したがって、高い方 の速度制限と高い方と低い方との目標とされる度数とが設定された後、処理はス テップ１２６において有効な心拍度数の検知から開始し、ステップ１２８におい てウォームアップを行ない、その後、前述したインターバルエクササイズが行な われる。ステップ１２８におけるウォームアップ期間は、使用者１２によって設 定された高い方の速度制限の６０％に達するまで、トレッドミルのベルトを０． ５ｍｐｈ（０．８ｋｐｈ）の増加毎に加速することによって行われ得る。この時 点において有効な心拍度数情報が得られていない場合、操作卓１２に未だ有効な 心拍度数を探していることが表示され、２０秒以内に心拍度数が得られない場合 には、心拍度数信号が検知されなかった旨のメッセージを使用者に表示し、心拍 度数が得られるまでは、全てのさらなるトレッドミル１０の速度あるいは高度に 関する調節が停止される。 トレッドミル１０が一旦有効な心拍度数を得て、従来のパラメータによってウ ォームアップ期間２８が完了した後、高い方の速度目標あるいは高い方の心拍度 数の目標が得られるまで、速度は３０秒毎に５％ずつ増加される。高い方の速度 が得られたが高い方の目標度数が得られていない場合、トレッドミル１０は最も 高い高度が得られるかあるいは高い 方の目標心拍度数が得られるまで、高度を３０秒毎に傾斜２度毎に増加させる。 この時点において、ステップ３６において最も高い高度と最も高い設定された速 度とが保持されて、その後、低い方の目標とされる心拍度数を得るための調節が 行なわれる。ついで、トレッドミル１０は高度を３０秒毎にゼロ高度になるまで 高度を２度毎に低下させ、その後低い方の目標とする心拍度数が得られるまで、 あるいは持続時間の限界に達するまで速度が０．５ｍｐｈ（０．８ｋｐｈ）毎に 低下される。この低下は、クール・ダウン期間が開始されるか、あるいは心拍に 関する情報が得られなくなるまで継続される。心拍度数が欠如すると、まず表示 によって心拍度数に関する探索がなされ、心拍度数の情報が得られない場合には 、トレッドミル１０は有効な心拍度数信号を受信するまで、速度あるいは高度に おけるさらなる調節は行なわない。しかしながら、一旦有効な心拍度数情報が確 立された後は、また速度および高度に関する調節が続行される。方法論的にはエ クササイズの間、定期的に心拍度数の調節が容認される。使用者が低い方のある いは高い方の限度の調節を行なわない場合、最後に設定された値がデフォルトと して使用される。 図示された実施形態におれるプログラムの最後の６０秒における負荷の低下に おいては、その６０秒点の直前に達成された負荷点に関わらず、その６０秒点の 直前に達成された速度の６０％にベルトの速度が緩められ、高度がゼロ度に低下 させられる。その後、３０秒のクール・ダウン期間が開始され、その後ベルトは 停止し、表示ユニット２０には情報の概要（例えば使用者に対して運動が成功で あった場合には祝賀のあるいは激励のプロンプト等）が表示される。 本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって数多くの変更 、変形を行なわれ得るものである。 例えば、前述した好ましい実施形態においては、使用者が自身で目標とする心 拍度数のデフォルトの範囲を入力することが許容されているが、他の実施形態に おいてはプログラムをメモリに記憶することも可能で ある。使用者は、これにより使用者が好ましいとする目標の心拍度数、高い方の 速度、機械的負荷あるいは運動の持続時間さえも、既に含むプログラムを回復す ることが可能となる。 また別の実施形態においては、増加のパラメータ間の時間をも変更することが できる。また、好ましい実施形態において開示されるものよりも、機械的負荷の 増加を変更することも可能である。例えば、機械的負荷のパラメータを３０秒毎 に２．５％増加するように変更することができる。 さらに別の実施形態において、使用者の高い方の心拍度数の目標が達成された 後、所定の期間機械的負荷を保持することも可能である。同様のことが、使用者 の低い方の心拍度数の目標が達成された後にも行われ得る。 本発明の別の実施形態においては、使用者がプログラムの持続時間を設定でき るようにしてもいい。プログラムの持続時間が入力されると、本発明は機械的負 荷が低下されるも停止されないような「クール・ダウン」期間を含むことによっ て、使用者の運動が急激に終わることを防止することもできる。 その他の改良点あるいは変形例は、当業者にとって本発明の詳細な説明と図面 とを参照した場合、容易に明らかとなる。したがって、これら実施形態は例示の 目的としてのみ述べられたものであり、以下の請求の範囲によってのみ画定され るもの以外には、いかなる形においても本発明を限定するものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 れる最大速度が得られるまで速度が調節された後、高い 方の目標とされる心拍度数と低い方の目標とされる心拍 度数とに近づくように、あるいは遠ざかるように負荷が 調節される。このようなエクササイズは、低い方と高い 方の目標とされる心拍度数との間において繰り返され て、心肺のインターバルトレーニングが行なわれ得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．低い方の目標とする心拍度数を決定し、 高い方の目標とする心拍度数を決定し エクササイズ装置において使用者がエクササイズを行なっている間、前記使 用者の心拍度数を測定し、 前記使用者の心拍度数を測定しながら、前記使用者が前記高い方の目標とす る心拍度数が得られるまで前記エクササイズ装置から与えられる負荷を交互に増 加し、そして 前記使用者が前記低い方の目標とする心拍度数か得られるまで前記エクササ イズ装置から与えられる前記負荷を交互に低下させるステップを有する心肺のイ ンターバルトレーニングの方法であって、 心肺のインターバルトレーニングが、前記高い方と低い方の目標とする心拍 度数の間において得られる方法。 ２．前記負荷は、第１の所定の率において増加させられる請求項１の方法。 ３．前記負荷は、第２の所定の率において低下させられる請求項１の方法。 ４．さらに、前記高い方の目標とする心拍度数が得られた場合に、前記負荷を所 定の時間最大値に保持する請求項１の方法。 ５．さらに、前記エクササイズ装置の最大負荷が得られる度に、前記負荷を所定 の時間、最大の大きさに保持する請求項１の方法。 ６．さらに、前記高い方の目標とする心拍度数あるいは前記エクササイズ装置の 最大可能負荷の内、いずれか早い方が達成される度に、負荷を所定の時間保持す る請求項１の方法。 ７．さらに、前記使用者の心拍度数の測定が失われる度に、前記負荷の変更を一 時的に停止し、その後前記使用者の心拍度数が再度得られたときに、前記負荷の 変更を継続する請求項１の方法。 ８．前記エクササイズ装置は、速度および高度調節の双方を備えたトレッドミル であり、さらに前記トレッドミルにおいて使用者がエクササイ ズを行ないたいと所望する最大速度を決定し、前記最大速度が達成されるまで前 記速度調節における増加毎に前記負荷が増加される請求項１の方法。 ９．さらに、前記高度調節を増加することによって、前記高い方の目標とする心 拍度数が得られなかった場合、前記最大速度が達成された後に前記負荷を増加さ せる請求項８の方法。 １０．さらに、前記高い方の目標とする心拍度数が得られなかった場合、所定の 時間トレッドミルを前記最大速度および最大高度に保持し、前記高い方の目標と する心拍度数が得られた場合には、速度の増加と高度の調節を停止する請求項９ の方法。 １１．前記負荷を低下させるには、まず前記トレッドミルの前記高度調節が存在 する場合には所定の率において低下させた後、低い方の目標とする心拍度数が得 らるまで前記前記トレッドミルの前記速度調節を低下させる請求項９の方法。 １２．前記低い方の目標とする心拍度数と高い方の目標とする心拍度数とは、所 定の最小数の１分当たりの拍数によって分離されている請求項１の方法。 １３．使用者から出力される運動を画定するための調節可能な負荷を有するエク ササイズ装置と、 前記使用者の心拍度数を測定する心拍モニターと、 前記負荷に連結されて、使用者からの高い方の目標とする心拍度数の入力 と低い方の目標とする心拍度数の入力とを受けると共に、前記心拍モニターから の測定された心拍度数信号を受けるためのコントローラであって、前記コントロ ーラは、前記負荷を前記入力と測定された心拍度数信号とに応じて制御して、前 記負荷を第１の所定の率において増加させることによって前記高い方の目標とす る心拍度数を達成し、その後前記負荷を第１の所定の率において低下させて低い 方の目標とする心拍度数にする、心肺のインターバルトレーニングを提供するた めの装置であって、 それにより心肺のインターバルトレーニングを得る装置。 １４．前記コントローラは、前記高い方の目標とする心拍度数あるいは前記装置 が許容できる最大負荷のいずれかが得られるまで前記負荷を増加し、その後前記 負荷を所定の時間固定のレベルに保持するために用いられる請求項１３の装置。 １５．前記コントローラは、有効な測定された心拍度数信号が前記心拍モニター によって得られなくなる度に、前記負荷をその現行の値に保持するために用いら れる請求項１３の装置。 １６．前記エクササイズ装置は、調節可能な速度および高度を有するトレッドミ ルである請求項１３の装置。 １７．前記コントローラは、使用者によって定められた最大速度が得られた後に 前記トレッドミルの前記速度調節を増減させて、その後前記使用者による最大速 度あるいは装置の最小速度が得られた場合にのみ、前記トレッドミルの高度調節 を増減させるために用いられる請求項１６の装置。