JP2005000636A - 運動処方システム及び運動処方方法 - Google Patents
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Abstract
【構成】 本発明は、運動機構を利用して運動する運動者の心拍数を測定して運動者の運動プログラムを処方する運動処方システムにおいて、運動者の心拍数を測定する心拍数測定手段;及び、前記心拍数測定手段にて測定された心拍数によって最大酸素摂取量を算出し、前記最大酸素摂取量によって前記運動者の運動プログラムを更新する運動プログラム更新手段を含むことを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
下記の特許文献1は心拍数の変化に従う運動負荷が制御される従来の運動システムを開示している。
[数式1]
酸素摂取量 = 移動速度 ×a + 傾斜度(%)×移動速度 (m/min)×b + c
(a,b,cは統計集団によって変化する調整係数)
[数式2]
運動強度 =(現在心拍数 - 安定時心拍数)/(最大心拍数 - 安定時心拍数)
[数式3]
最大酸素摂取量 = 酸素摂取量/運動強度
[数式4]
酸素摂取量 = 移動速度 ×a + X(%)×移動速度(m/min)×b + c
(a,b,cは統計集団によって変化する調整係数で、Xはトレッドミルの場合には傾斜度である)
図1は本発明の第1実施例を説明するためのシステムの斜視図である。図2は図1に示した第1実施例のシステムの制御過程を説明するためのブロック図である。
運動者がカードリーダー202や入力部201によって本人の個人情報を入力すると、制御部200で入力される個人情報と個人情報DB215に格納された個人情報とを比較して運動者のトレッドミル10の使用可否を承認し、新しい使用者の場合には会員への新規加入を行うようにする(S10)、(S20)。
[数式5]
最大心拍数 = (220 - 運動者の年齢)
[数式6]
目標心拍数 = (最大心拍数 - 安定時心拍数)×運動強度 + 安定時心拍数
(このとき、運動強度(%HRR)は運動者の最大酸素摂取量(%VO2max)の値の百分率で算定する。すなわち、50%HRRの運動強度は50%VO2maxを意味する。)
[数式7]
酸素摂取量 = 水平要素摂取量 + 垂直要素摂取量 + 休息要素摂取量
このとき、水平要素摂取量は水平面の移動時に摂取される酸素摂取量で、垂直要素摂取量はトレッドミルの傾斜度によって垂直運動が行われながら摂取される酸素摂取量で、休息要素摂取量は休息時に必要とする酸素摂取量で、歩き運動時と駆け足運動時には各摂取量を決定する因子の係数が違うように適用される。
[数式8]
酸素摂取量 = 移動速度 ×a + X ×移動速度(m/min)×b + c
このとき a, b, cは運動機構の移動速度適用区間または運動者の標本集団によって変形される可変係数であり、 Xはトレッドミルの場合に傾斜度である)。
トレッドミル10のウォーキング時に酸素摂取量は数式9で表現され、この式は適正なウォーキング速度である50〜100m/min(3〜6km/hr)内ではより正確に適用される。
[数式9]
酸素摂取量 = 移動速度(m/min)×0.1(ml/kg/min) + 傾斜度(%)×移動速度(m/min)×0.8(ml/kg/min) + 3.5ml/kg/min
もし、酸素摂取量が20ml/kg/min、目標心拍数が120回/分の運動者が傾斜度を0%としてウォーキングすれば、運動者の移動速度は数式9で得られる。すなわち、
20 = 移動速度×0.1 +3.5
したがって、移動速度 = 165(m/min)
また、傾斜度が 2%である場合にも同様に数式9を適用すれば、
20 = 移動速度×0.1 + 0.02×移動速度×1.8 +3.5
したがって、移動速度 = 121.3(m/min)
また、傾斜度が 5%である場合にも同様に数式9を適用すれば、
20 = 移動速度×0.1 + 0.05×移動速度×1.8 +3.5
したがって、移動速度 = 86.8(m/min)
になる。前記のように、運動者の体力条件(酸素摂取量)と特定傾斜が与えられる時、数式9を通じてその傾斜に従う運動者の移動速度が決定される。
[数式10]
酸素摂取量 = 移動速度(m/min)×0.2(ml/kg/min) + 傾斜度(%)×移動速度(m/min) ×1.8(ml/kg/min)×0.5 + 3.5ml/kg/min
もし、酸素摂取量が20ml/kg/min、目標心拍数が120回/分である運動者が傾斜度を0%としてランニングすれば、運動者の移動速度は数式10で得られる。すなわち、
20 = 移動速度×0.2 +3.5
したがって、移動速度 = 82.5(m/min)
また、傾斜度が2%である場合にも同様に数式10を適用すれば、
20 = 移動速度×0.2 + 0.02×移動速度×1.8×0.5 +3.5
したがって、移動速度 = 75.7(m/min)
また、傾斜度が 5%である場合にも同様に数式10を適用すれば、
20 = 移動速度×0.2 + 0.05×移動速度×1.8×0.5 +3.5
したがって、移動速度 = 67.3(m/min)
[数式11]
現在心拍数 = (最大心拍数 - 安定時心拍数)×現在運動強度 + 安定時心拍数
すなわち、
現在運動強度=(現在心拍数 -安定時心拍数)/(最大心拍数 - 安定時心拍数)
=(130-60)/(220-40)-60}≒0.58 = 58%
前記計算から、現在の運動者は運動プログラムで指示された50%の運動強度を8%と超過していることが分かる。
酸素摂取量 = 移動速度(m/min)×0.1(ml/kg/min) + 傾斜度(%)×移動速度(m/min)
×1.8(ml/kg/min) + 3.5ml/kg/min
= 100(m/min)×0.1(ml/kg/min) + 0.05(%)×100(m/min)×1.8(ml/kg/min) +
3.5ml/kg/min = 22.5(ml/kg/min)
[数式12]
最大酸素摂取量 = 現在酸素摂取量/運動強度
したがって、この運動者の最大酸素摂取量は58%の運動強度で22.5(ml/kg/min)の酸素摂取量を持つので、22.5/0.58≒38.8(ml/kg/min)になる。最大酸素摂取量が38.8(ml/kg/min)である運動者が50%の運動強度で運動する時の酸素摂取量は19.4(ml/kg/min)で、この時のトレッドミルの運動速度は数式4によって決定される。すなわち、
19.4 = 移動速度×0.1 + 0.05×移動速度×1.8 + 3.5
したがって、移動速度 ≒ 83.7 m/min
になり、現在速度100m/minから83.7 m/minに減速して運動強度を調整するようになる。
[数式13]
現在酸素摂取量(最大心拍数 - 安定時心拍数)
最大酸素摂取量=
(現在心拍数 -安定時心拍数)
になり、結局、最大酸素摂取量は現在心拍数が低くなれば増加する。運動者が繰返して運動すれば、同じコースで同じ運動プログラムによって運動をする場合にも現在心拍数が低下して運動強度が下降するようになる。
最大酸素摂取量(VO2max)が40ml/kg/minである40才で、安定時心拍数が60回/分で、体重が60Kgである女性が、運動プログラムによって50%の運動強度でトレッドミル10を利用して傾斜度なしにウォーキングする運動プログラムが処方された場合を、例として説明する。
図1に示した運動処方システムは一つの運動機構が独立的に運営される場合に対して構成されたものであるが、図7は通信網によって複数の運動機構72が一つのクライアント71にLANで連結しており、多数のクライアント71がインターネットまたはイントラネットによって連結している中央サーバー70に接続されて運営される。
20 コントローラー
70 中央サーバー
71 クライアント
72 運動機構
200 制御部
201 入力部
202 カードリーダー
203 ROM
204 RAM
205 カロリー算出モジュール
206 モニター駆動ドライバー
207 モニター
208 運動機構駆動部
209 運動量制御モジュール
210 格納部
211 運動プログラムDB
212 運動履歴DB
213 運動コースDB
214 動画DB
215 個人情報DB
220 運動プログラム更新モジュール
230 脈拍測定部
240 インターフェース
Claims (9)
- 運動機構を利用して運動する運動者の心拍数を測定して運動者の運動プログラムを処方する運動処方システムにおいて、
運動者の心拍数を測定する心拍数測定手段;及び、
前記心拍数測定手段にて測定された心拍数によって最大酸素摂取量を算出し、前記最大酸素摂取量によって前記運動者の運動プログラムを更新する運動プログラム更新手段を含むことを特徴とする運動処方システム。 - トレッドミルを利用して運動する運動者の心拍数を測定して運動者の運動プログラムを更新する運動処方システムにおいて、
前記運動者の心拍数を測定する心拍数測定手段;
前記心拍数測定手段と前記運動プログラムで指示された心拍数を比較して、差がある場合にこれを補正するように前記トレッドミルの駆動状態を変更して駆動させる運動量制御手段;及び、
前記運動者の運動による実際の酸素摂取量、運動強度、最大酸素摂取量の何れか一つと、前記運動プログラムで指示された酸素摂取量、運動強度、最大酸素摂取量の何れか一つとを対比して、差がある場合にこれを補正するように運動プログラムを更新させる運動プログラム更新手段を含むことを特徴とする運動処方システム。 - 前記運動プログラム更新手段は、前記運動者の運動による酸素摂取量を数式14、運動時の運動強度を数式15で算出して数式16によって更新された最大酸素摂取量を算出して、既設定の運動強度によって前記トレッドミルの駆動状態を再算出して運動プログラムを更新することを特徴とする請求項2に記載の運動処方システム。
[数式14]
酸素摂取量 = 移動速度 ×a + 傾斜度(%)×移動速度 (m/min)×b + c
(a,b,cは統計集団によって変化する調整係数)
[数式15]
運動強度 =(現在心拍数 - 安定時心拍数)/(最大心拍数 - 安定時心拍数)
[数式16]
最大酸素摂取量 = 酸素摂取量/運動強度 - 運動プログラムによって指示されたデータに従って駆動される駆動部を持つ少なくとも一つ以上の運動機構と、前記運動機構が通信網を介して接続される中央サーバーとからなる運動処方システムにおいて、
前記中央サーバーは、
運動者に対して処方された運動プログラムを格納する格納手段;
前記運動プログラムに駆動される前記運動機構によって運動中の運動者の心拍数と前記運動プログラムで指示された心拍数とを比較して、差が発生する場合に これを補正するように前記運動機構を制御するデータを前記駆動部に指示する運動量制御手段;及び、
前記運動者の運動による実際の酸素摂取量、運動強度、最大酸素摂取量の何れか一つと、前記運動プログラムで指示された酸素摂取量、運動強度、最大酸素摂取量の何れか一つとを対比して、差が発生する場合にこれを補正するように運動プログラムを更新させる運動プログラム更新手段を含むことを特徴とする運動処方システム。 - 前記運動機構はトレッドミルで、前記運動プログラム更新手段は、前記運動者の運動による酸素摂取量を数式17、運動時の運動強度を数式18で算出して数式19によって更新された最大酸素摂取量を算出して、既設定の運動強度によって前記トレッドミルの駆動状態を再算出して運動プログラムを更新することを特徴とする請求項4に記載の運動処方システム。
[数式17]
酸素摂取量 = 移動速度 ×a + X(%) ×移動速度(m/min)×b + c
(a,b,cは統計集団によって変化する調整係数で、Xはトレッドミルの場合には傾斜度である)
[数式18]
運動強度=(現在心拍数 - 安定時心拍数)/(最大心拍数 - 安定時心拍数)
[数式19]
最大酸素摂取量 = 酸素摂取量/運動強度 - 運動者の運動中の運動強度、心拍数、運動機構の駆動状態が指示された運動プログラムによって運動する運動者の運動プログラムを更新する運動処方方法において、
前記運動者の運動プログラムで指示された心拍数と運動時の運動者の実際の心拍数とを比較する段階;
前記指示された心拍数と前記実際の心拍数に誤差がある場合、前記誤差を補正するために前記運動機構の駆動状態を制御する駆動状態制御段階;及び、
前記実際の心拍数より運動強度、酸素摂取量、最大酸素摂取量の少なくとも何れか一つを算出して運動プログラムを更新する運動プログラム更新段階を含むことを特徴とする運動処方方法。 - 前記運動プログラム更新段階は、前記運動者の運動による酸素摂取量を数式20、運動時の運動強度を数式21で算出して数式22によって更新された最大酸素摂取量を算出して、既設定の運動強度によって前記運動機構の駆動状態を再算出して運動プログラムを更新することを特徴とする請求項6に記載の運動処方方法。
[数式20]
酸素摂取量 = 移動速度 ×a + X(%)×移動速度(m/min)×b + c
(a,b,cは統計集団によって変化する調整係数)
[数式21]
運動強度=(現在心拍数 - 安定時心拍数)/(最大心拍数 - 安定時心拍数)
[数式22]
最大酸素摂取量 = 酸素摂取量/運動強度 - 前記運動プログラム更新段階は、分類された運動自覚度を運動者が選択する時、選択された運動自覚度によって前記運動プログラムの指示された心拍数を再更新する運動自覚度に従う更新段階をさらに含むことを特徴とする請求項6または7に記載の運動処方方法。
- 前記運動者の運動中の消耗カロリーを算出する段階と、前記消耗カロリーが既設定値に到達すれば、前記運動機構を終了させる段階とをさらに含むことを特徴とする請求項6または7に記載の運動処方方法。
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