JP2002125957A

JP2002125957A - 持久力測定方法、その装置および持久力測定方法を利用したトレーニング支援方法

Info

Publication number: JP2002125957A
Application number: JP2000323812A
Authority: JP
Inventors: Koji Wakayoshi; 吉浩二若; Kazuhiko Arai; 井和彦新
Original assignee: Combi Corp
Current assignee: Combi Corp
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2002-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】非観血的でかつ簡便な方法により持久力を測
定し、トレーニング現場における持久力の実践的な評価
およびトレーニング指導を実現することができる持久力
測定方法を提供する。【解決手段】自転車エルゴメータ１０により被験者４
０に対して一定の負荷トルクを与えた状態で被験者４０
が疲労困憊に相当する状態に至るまでペダリング運動を
行わせる運動テストを、負荷トルクを変えながら複数回
繰り返して行う。そして、各回の運動テストにおける仕
事量および運動持続時間に基づいて回帰演算により回帰
直線を求め、当該回帰直線の傾きにより被験者４０の持
久力を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被験者の持久的能
力（持久力）を測定するための持久力測定装置に係り、
とりわけ、トレーニング現場における持久力の実践的な
評価およびトレーニング指導に適した、持久力測定方
法、その装置および持久力測定方法を利用したトレーニ
ング支援方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被験者の持久力を評価する指標と
しては、血中乳酸濃度や呼気ガス等の測定によって決定
される乳酸性作業閾値や無酸素性作業閾値等が一般的に
用いられており、間欠的運動等のトレーニング強度の指
標として有効とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、血中乳
酸濃度や呼気ガス等の測定は、観血的でかつ高価な測定
機材を必要とするので、実際のトレーニング現場におい
て持久力の実践的な評価およびトレーニング指導を行う
ことが困難であるという問題がある。

【０００４】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、非観血的でかつ簡便な方法により持久力を
測定し、トレーニング現場における持久力の実践的な評
価およびトレーニング指導を実現することができる、持
久力測定方法、その装置および持久力測定方法を利用し
たトレーニング支援方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、その第１の解
決手段として、運動負荷装置により被験者に対して一定
の運動負荷を与えた状態で当該被験者が疲労困憊に相当
する状態に至るまで運動を行わせる運動テストを、運動
負荷を変えながら複数回繰り返して行い、各回の運動テ
ストにおける仕事量および運動持続時間を計測する計測
ステップと、前記複数回の運動テストで計測された仕事
量および運動持続時間に基づいて被験者の持久力を算出
する算出ステップとを含む持久力測定方法を提供する。

【０００６】本発明は、その第２の解決手段として、被
験者に対して一定の運動負荷を与える運動負荷装置と、
前記運動負荷装置の動作を制御するコントローラとを備
え、前記コントローラは、前記運動負荷装置により被験
者に対して与える運動負荷を変えながら複数回の運動テ
ストを行う手段と、前記各回の運動テストにおいて被験
者が疲労困憊に相当する状態に至るまでの仕事量および
運動持続時間を計測する手段と、前記複数回の運動テス
トで計測された仕事量および運動持続時間に基づいて被
験者の持久力を算出する手段とを有することを特徴とす
る持久力測定装置を提供する。

【０００７】本発明は、その第３の解決手段として、前
記第１の解決手段の持久力測定方法により測定された被
験者の持久力に基づいて、間欠的運動に関するトレーニ
ング支援情報を呈示するトレーニング支援方法を提供す
る。

【０００８】本発明によれば、運動負荷装置により被験
者に対して一定の運動負荷を与えた状態で被験者が疲労
困憊に相当する状態に至るまで運動を行わせる運動テス
トを、運動負荷を変えながら複数回繰り返して行い、各
回の運動テストにおける仕事量および運動持続時間に基
づいて被験者の持久力を算出するので、持久力を測定す
るにあたって、被検者に過大な負担を与える観血的な方
法を用いる必要がなく、また高価な測定機材を用いる必
要もなく、実際のトレーニング現場における持久力の実
践的な評価およびトレーニング指導を実現することがで
きる。また、このようにして測定された持久力は、間欠
的運動等のトレーニング強度の指標として有用であり、
トレーニングメニュー等を簡易かつ効果的に処方するこ
とが可能となり、スポーツの競技力の増進に大いに貢献
することが可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１乃至図５は本発明によ
る持久力測定方法およびその装置の一実施の形態を説明
するための図である。

【００１０】まず、図１および図２により、本実施の形
態に係る持久力測定装置の全体構成について説明する。

【００１１】図１に示すように、持久力測定装置１は、
自転車エルゴメータ（運動負荷装置）１０と、自転車エ
ルゴメータ１０の外部筐体に取り付けられ、自転車エル
ゴメータ１０の動作を制御するコントロールボックス
（コントローラ）２０とを備えている。

【００１２】このうち、自転車エルゴメータ１０は、図
１に示すように、通常の自転車と同様のサドル１３、ペ
ダル１４およびハンドル１５を有しており、サドル１３
に座った被験者４０がハンドル１５を握りペダル１４を
足で踏むことによりペダリング運動を行うことができる
ようになっている。なお、自転車エルゴメータ１０で
は、被験者４０がその体に合った姿勢をとることができ
るようサドル１３の高さやハンドル１５の位置等を調整
することができるようになっている。なお、ペダル１４
には電磁ブレーキ式の負荷生成装置（図３の符号１１参
照）が連結されており、被験者４０に対して一定の負荷
トルク（運動負荷）を与えることができるようになって
いる。

【００１３】一方、コントロールボックス２０は、図２
に示すように、被験者４０の年齢や性別、体力レベル等
の情報を入力するための操作ボタンやカーソルボタン等
からなるキースイッチ２３と、持久力の測定結果やトレ
ーニング支援情報等を表示するための表示器２４と、被
験者４０に対して運動の開始や終了等を音により報知す
るスピーカ２５とを有している。なお、コントロールボ
ックス２０には、プリンタ３１を接続することができる
ようになっており、表示器２４で表示された内容等を紙
等の上に印刷することができるようになっている。

【００１４】次に、図３により、図１および図２に示す
持久力測定装置の内部構成について説明する。

【００１５】図３に示すように、自転車エルゴメータ１
０の内部には、ペダル１４に対して一定の負荷トルクを
与える電磁ブレーキ式の負荷生成装置１１と、負荷生成
装置１１に接続され、ペダル１４の回転数を検出する回
転数検出回路１２とが設けられている。

【００１６】また、コントロールボックス２０の内部に
は、マイクロコンピュータ２１が設けられており、所定
のプログラムの下で、Ｄ／Ａ変換器２２を介して自転車
エルゴメータ１０の負荷生成装置１１へ電気信号を送る
ことにより、ペダル１４に加えられる負荷トルクを制御
することができるようになっている。なお、マイクロコ
ンピュータ２１には自転車エルゴメータ１０の回転数検
出回路１２が接続されており、ペダル１４の回転数が逐
次マイクロコンピュータ２１に読み込まれるようになっ
ている。また、マイクロコンピュータ２１にはキースイ
ッチ２３、表示器２４およびスピーカ２５が接続されて
いる。さらに、マイクロコンピュータにはインタフェー
ス回路２６を介してプリンタ３１およびパーソナルコン
ピュータ３２が接続されるようになっている。

【００１７】次に、図１乃至図４により、このような構
成からなる本実施の形態の作用について説明する。図４
は図１乃至図３に示す持久力測定装置の動作を説明する
ためのフローチャートである。

【００１８】まず、被験者４０がコントロールボックス
２０のキースイッチ２３を操作して、被験者４０の年齢
や性別、体力レベル等の情報を入力する（ステップ１０
１）。なお、これらの情報は外部のパーソナルコンピュ
ータ３２から入力するようにしてもよい。

【００１９】次に、コントロールボックス２０のマイク
ロコンピュータ２１は、この入力された情報に基づい
て、自転車エルゴメータ１０の負荷生成装置１１により
ペダル１４に対して加えられる負荷トルク群（３段階の
負荷トルク）を抽出する（ステップ１０２）。なお、マ
イクロコンピュータ２１には、被験者４０の年齢や性
別、体力レベル等に応じて複数組の負荷トルク群（３段
階の負荷トルク）が格納されており、入力された情報に
合致する負荷トルク群（３段階の負荷トルク）が抽出さ
れる。なお、これら各組の負荷トルク群は、被験者４０
が適当な時間で疲労困憊に至るような運動強度となって
いる。

【００２０】そして、マイクロコンピュータ２１は、運
動テストの回数（ｎ）を１とし（ステップ１０３）、Ｄ
／Ａ変換器２２を介して自転車エルゴメータ１０の負荷
生成装置１１へ電気信号を送り、負荷生成装置１１に第
１段階の負荷トルクを設定する（ステップ１０４）。

【００２１】その後、マイクロコンピュータ２１は、ス
ピーカ２５により被験者４０に対して運動の開始を報知
し、第１回目の運動テストを開始させる（ステップ１０
５）。なおこのとき、自転車エルゴメータ１０を利用す
る被験者４０には、ペダル１４を介して一定の負荷トル
ク（第１段階の負荷トルク）が与えられるようになって
おり、この状態で、被験者４０は、ペダル１４を一定の
回転数（ペース）で踏むことによりペダリング運動を行
う。

【００２２】ここで、マイクロコンピュータ２１におい
ては、被験者４０によりペダリング運動が行われている
間中、自転車エルゴメータ１０の回転数検出回路１２に
より検出されたペダル１４の回転数が読み込まれ、また
運動テストを開始させてからの経過時間がマイクロコン
ピュータ２１内のタイマー機能により計測される。な
お、マイクロコンピュータ２１においては、回転数検出
回路１２から読み込まれた回転数とタイマ機能により計
測された経過時間とに基づいて、運動テストを開始させ
てからの総回転数が逐次求められている。

【００２３】また、マイクロコンピュータ２１は、回転
数検出回路１２から読み込まれた回転数を常に監視して
おり、被験者４０によるペダリング運動が一定の回転数
（例えば８０ｒｐｍ）よりも一定の割合（例えば１０
％）以上低下したときに被験者４０が疲労困憊に相当す
る状態に至ったと判断し（ステップ１０７）、スピーカ
２５により被験者４０に対して運動の終了を報知する
（ステップ１０８）。

【００２４】その後、マイクロコンピュータ２１は、第
１段階の負荷トルクの値と運動テストを開始させてから
終了するまでの総回転数とに基づいて仕事量を求め、ま
た運動テストを開始させてから終了するまでの経過時間
に基づいて運動持続時間を求める（ステップ１０９）。

【００２５】なお、上述したような運動テストを、十分
な休息をとりつつ、負荷トルクを第２段階の負荷トル
ク、第３段階の負荷トルクと順次変えながら３回繰り返
して行う（ステップ１１０および１１１）。

【００２６】その後、図５に示すように、３回の運動テ
ストで計測された仕事量（Ｗ）および運動持続時間
（Ｔ）に基づいて回帰演算により回帰直線を求め、当該
回帰直線の傾き（ａ）により被験者４０の持久力（Ｐcr
i）を算出する（ステップ１１２）。なお、この持久力
（Ｐcri）は、連続的運動において理論的に疲労困憊に
至ることなく運動の繰り返しが可能となる運動強度に相
当している。

【００２７】最後に、このようにして算出された被験者
４０の持久力の測定結果をコントロールボックス２０の
表示器２４で表示する。

【００２８】なお、このような持久力の測定結果は、表
示器２４で表示する他、プリンタ３１で印字したり、外
部のパーソナルコンピュータ３２へ送信して加工や表示
等を行うようにしてもよい。

【００２９】また、このような持久力の測定結果は、間
欠的運動等のトレーニング強度の指標として用いること
が可能であり、被験者４０ごとに間欠的運動に関するト
レーニング支援情報を呈示することができる。なお、間
欠的運動とは、図６に示すように、運動強度、運動時
間、休息時間および反復回数という４つの要素で構成さ
れる運動様式であり、実際のトレーニング現場において
インターバルトレーニングとして広く活用されているも
のである。

【００３０】図７は被験者４０やトレーニングの指導者
等に対して呈示されるトレーニング支援情報の一例を示
す図である。図７に示すトレーニング支援情報は、運動
時間を一定（例えば３０秒）とした場合の、運動強度と
休息時間との関係を表す疲労性閾値曲線である。なお、
このような疲労性閾値曲線は、あらかじめ実験的に得ら
れたモデル式に基づいて、上述したようにして測定され
た被験者４０の持久力（Ｐcri）を原点として含む曲線
として求めることができる。なお、モデル式は、近似式
の形で準備しておく他、複数のプロットデータの集合の
形で準備しておくことも可能である。

【００３１】ここで、疲労性閾値曲線の基礎となるモデ
ル式は、本発明者らによる以下の新規な知見に基づいて
得られるものである。すなわち、本発明者らは、上述し
たような連続的運動における持久力（Ｐcri）の概念が
間欠的運動の場合にも応用できることを見出し、（１）
間欠的運動における仕事量（ＷIE）および運動持続時間
（ＴIE：運動時間および休息時間の和）に基づいて求め
られる回帰直線の傾きにより、間欠的運動の場合の持久
力（Ｐcri-IE）が求められること、（２）このような間
欠的運動における持久力（Ｐcri-IE）に基づいて、理論
的に困憊に至ることなく運動の繰り返しが可能となる休
息時間（Ｔcri）が次式により疲労性閾値として求めら
れること、を生理的データ等に基づいて実証的に確かめ
た。

【００３２】Ｔcri＝（運動時間）×（（運動強度）／（Ｐcri-IE）−１） … （１）このため、このような知見を利用することにより、複数
の被験者に対して以下のような実験を行うことにより、
疲労性閾値曲線に関するモデル式を得ることができる。

【００３３】実験手法（１）運動強度を変えながら被験者に対して複数回の運
動テストを行わせ、当該各運動テストにおける仕事量お
よび運動持続時間を計測する。なお、ここでの運動テス
トは、間欠的運動であり、運動時間を一定（例えば３０
秒）とし、休息時間を疲労困憊に相当する状態に至る適
当な休息時間とする。

【００３４】（２）複数回の運動テストで計測された仕
事量（ＷIE）および運動持続時間（ＴIE）に基づいて回
帰演算により回帰直線を求め、当該回帰直線の傾きによ
り被験者４０の持久力（Ｐcri-IE）を算出する。なお、
この持久力（Ｐcri-IE）は、間欠的運動において理論的
に疲労困憊に至ることなく運動の繰り返しが可能となる
運動強度に相当している。

【００３５】（３）その後、運動強度と休息時間との組
み合わせが持久力（Ｐcri-IE）となる休息時間（Ｔcr
i）（疲労性閾値）を計算する。

【００３６】（４）上記各運動テストにおける運動強度
と休息時間（Ｔcri）との関係を、連続的運動における
持久力（Ｐcri）を原点として曲線で結ぶ。これによ
り、疲労性閾値曲線が得られる。

【００３７】（５）なお、上記（１）乃至（４）の実験
を複数の被験者に関して行うことにより複数の疲労性閾
値曲線が得られ、これら複数の疲労性閾値曲線を被験者
の属性（年齢や性別、体力レベル等）に応じて統計処理
（平均処理等）することにより、疲労性閾値曲線に関す
るモデル式が得られる。

【００３８】なお、図７に示すトレーニング支援情報に
よれば、疲労困憊に至る（至らない）運動強度と休息時
間との組み合わせを視覚的に分かりやすい形で呈示する
ことができるので、トレーニングの目的に応じたトレー
ニングメニュー等の設定を簡易に行うことが可能とな
る。具体的には、図７において、疲労性閾値曲線付近の
うち例えばＡの領域での運動は、設定された運動強度に
おいて長時間の繰り返しが可能であるので、有酸素性能
力の向上を目的としてトレーニングを行う場合に効果的
であると考えられる。これに対し、同じ疲労性閾値曲線
付近であってもＢの領域での運動は、運動強度が高く、
また長い休息時間を必要とするので、運動を長時間繰り
返すには、より長い休息時間が必要となり、トレーニン
グに要する時間が長くなってしまう。また、運動強度が
高いので、身体にかかる負担も高くなってしまう。この
ことから、有酸素性能力の向上を目的として運動を行う
場合には、Ａの領域での運動強度および休息時間の組み
合わせを選択することが最も有効である。なお、Ｃの領
域での運動は、運動強度に対して休息時間が短いので、
運動を繰り返し行うことが困難である。このため、有酸
素性能力の向上よりも無酸素性能力の向上に効果的であ
ると考えられる。また、Ｄの領域での運動、またはＰcr
iよりも低い運動強度での運動は、ウォームアップやク
ールダウンを目的とした運動に有効である。

【００３９】図８は被験者４０等に対して呈示されるト
レーニング支援情報の別の例を示す図である。図８に示
すトレーニング支援情報は、異なる複数の運動時間に関
しての疲労性閾値曲線を同時に呈示したものである。な
お、このようなトレーニング支援情報によれば、トレー
ニングの目的に応じたトレーニングメニュー等の設定を
簡易かつより適切に行うことが可能となる。

【００４０】このように本実施の形態によれば、自転車
エルゴメータ１０により被験者４０に対して一定の負荷
トルクを与えた状態で被験者４０が疲労困憊に相当する
状態に至るまでペダリング運動を行わせる運動テスト
を、負荷トルクを変えながら複数回繰り返して行い、各
回の運動テストにおける仕事量（Ｗ）および運動持続時
間（Ｔ）に基づいて被験者４０の持久力（Ｐcri）を算
出するので、持久力を測定するにあたって、被検者４０
に過大な負担を与える観血的な方法を用いる必要がな
く、また高価な測定機材を用いる必要もなく、実際のト
レーニング現場における持久力の実践的な評価およびト
レーニング指導を実現することができる。また、このよ
うにして測定された持久力は、間欠的運動等のトレーニ
ング強度の指標として有用であり、トレーニングメニュ
ー等を簡易かつ効果的に処方することが可能となり、ス
ポーツの競技力の増進に大いに貢献することが可能であ
る。

【００４１】また、本実施の形態によれば、自転車エル
ゴメータ１０により被験者４０に対して運動を行わせて
いるので、誰でも簡単に運動を行うことができ、また大
掛かりな施設が必要とされない。

【００４２】なお、上述した実施の形態においては、被
験者４０に対して運動負荷を与える運動負荷装置として
自転車エルゴメータ１０を用いているが、これに限ら
ず、トレッドミル等の任意の運動負荷装置を用いること
が可能である。

【００４３】また、上述した実施の形態においては、３
回の運動テストに基づいて持久力を測定する場合を例に
挙げて説明したが、必要とされる持久力の精度に応じ
て、２回以上の任意の回数の運動テストに基づいて持久
力を測定することが可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
観血的でかつ簡便な方法により持久力を測定することが
可能となり、トレーニング現場における持久力の実践的
な評価およびトレーニング指導を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による持久力測定装置の一実施の形態の
全体構成を示す図。

【図２】図１に示す持久力測定装置のコントロールボッ
クスの詳細を示す図。

【図３】図１および図２に示す持久力測定装置の内部構
成を示すブロック図。

【図４】図１乃至図３に示す持久力測定装置の動作を説
明するためのフローチャート。

【図５】各回の運動テストで計測される仕事量および運
動持続時間と、算出される持久力（クリティカルパワ
ー）との関係を説明するための図。

【図６】間欠的運動を構成する４つの要素（運動強度、
運動時間、休息時間および反復回数）を説明するための
図。

【図７】被験者等に対して呈示されるトレーニング支援
情報の一例を示す図。

【図８】被験者等に対して呈示されるトレーニング支援
情報の別の例を示す図。

【符号の説明】

１持久力測定装置１０自転車エルゴメータ（運動負荷装置）１１負荷生成装置１２回転数検出回路１３サドル１４ペダル１５ハンドル２０コントロールボックス（コントローラ）２１マイクロコンピュータ２２Ｄ／Ａ変換器２３キースイッチ２４表示器２５スピーカ２６インタフェース回路３１プリンタ３２パーソナルコンピュータ４０被験者

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運動負荷装置により被験者に対して一定の
運動負荷を与えた状態で当該被験者が疲労困憊に相当す
る状態に至るまで運動を行わせる運動テストを、運動負
荷を変えながら複数回繰り返して行い、各回の運動テス
トにおける仕事量および運動持続時間を計測する計測ス
テップと、前記複数回の運動テストで計測された仕事量および運動
持続時間に基づいて被験者の持久力を算出する算出ステ
ップとを含む持久力測定方法。
【請求項２】前記計測ステップにおいて、被験者に一定
のペースで運動を行わせ、当該運動が前記一定のペース
よりも一定の割合以上低下したときに前記疲労困憊に相
当する状態に至ったと判断することを特徴とする請求項
１記載の持久力測定方法。
【請求項３】前記運動負荷装置は自転車エルゴメータで
あり、前記計測ステップにおいて、前記自転車エルゴメータに
より被験者に対して一定の負荷トルクを与えた状態で当
該被験者にペダリング運動を行わせ、当該ペダリング運
動における負荷トルクと総回転数とに基づいて仕事量を
求めることを特徴とする請求項１記載の持久力測定方
法。
【請求項４】前記算出ステップにおいて、前記複数回の
運動テストで計測された仕事量および運動持続時間に基
づいて回帰演算により回帰直線を求め、当該回帰直線の
傾きにより前記持久力を算出することを特徴とする請求
項１記載の持久力測定方法。
【請求項５】被験者に対して一定の運動負荷を与える運
動負荷装置と、前記運動負荷装置の動作を制御するコントローラとを備
え、前記コントローラは、前記運動負荷装置により被験者に
対して与える運動負荷を変えながら複数回の運動テスト
を行う手段と、前記各回の運動テストにおいて被験者が
疲労困憊に相当する状態に至るまでの仕事量および運動
持続時間を計測する手段と、前記複数回の運動テストで
計測された仕事量および運動持続時間に基づいて被験者
の持久力を算出する手段とを有することを特徴とする持
久力測定装置。
【請求項６】前記運動負荷装置は自転車エルゴメータで
あることを特徴とする請求項５記載の持久力測定装置。
【請求項７】請求項１記載の持久力測定方法により測定
された被験者の持久力に基づいて、間欠的運動に関する
トレーニング支援情報を呈示するトレーニング支援方
法。
【請求項８】前記トレーニング支援情報は、運動強度、
運動時間および休息時間の関係を表す疲労性閾値曲線と
して呈示されることを特徴とする請求項７記載のトレー
ニング支援方法。
【請求項９】前記疲労性閾値曲線は、前記被験者の持久
力とあらかじめ実験的に得られたモデル式とに基づいて
求められることを特徴とする請求項８記載のトレーニン
グ支援方法。