JPH11128395A

JPH11128395A - トレーニング装置および方法

Info

Publication number: JPH11128395A
Application number: JP30145397A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Sotokoshi; 康之外越; Hiromi Kinoshita; 弘美木下
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1997-11-04
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】運動者の身体データに基づいて負荷パターンの
負荷の大きさを自動的に適切なものに変えることのでき
るトレーニング装置および方法を提供する。【解決手段】体重、年令、男女などの運動者の身体デー
タとトレーニングプログラムを予め入力した後、身体デ
ータに基づいて負荷の大きさを表す縦軸のスケーリング
を行い，さらに複数の負荷パターンの中から上記入力デ
ータに基づいて適切な負荷パターンを選択して表示す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、足踏みペダルを
備えたバイクトレーニング装置など、室内外で固定した
状態で運動を可能にするトレーニング装置に関し、特に
運動者に適した運動負荷パターンを自動的に設定するこ
とのできるトレーニング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バイクトレーニング装置（エルゴメー
タ）などのトレーニング装置には、例えば、特開昭６１
−１９６９７４号に示されるように、時間の経過に応じ
て運動者に加わる負荷の大きさを変化させるようにした
ものがある。例えば、図１３に示すように、操作パネル
上に横軸（Ｘ軸）を時間軸、縦軸（Ｙ軸）を負荷の大き
さとする負荷パターンＬＰをグラフィック表示画面上に
表示し、時間の経過に応じて縦軸の長さ（負荷の大き
さ）をハイライト表示、または点滅表示していく。運動
者は、運動前または運動中にこの負荷パターンＬＰを見
ることにより、ウォーミングアップ時間帯ＷＵからクー
ルダウン時間帯ＣＤに至るまでの負荷パターンの変化を
知ることができるとともに、現在の負荷の状態を知るこ
とができる。この負荷パターンＬＰは、１つまたは複数
個予め用意されており、複数個を用意されている場合に
は、運動者は予めその中から１つを選択することができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、負荷パターン
ＬＰが複数個用意されている場合であっても、縦軸の１
目盛当りと上限目盛の負荷の大きさは固定値であったた
めに、すなわち縦軸のスケーリングが一定であったため
に、運動者によっては最適な負荷パターンを設定するこ
とができない場合があったり、または制限されたりする
不都合があった。例えば、体力のない運動者が大きな負
荷のかかる運動パターンのプログラムを選択すると体に
無理がかかるから、最大値の大きな負荷パターンを使用
することができなかったり、また、反対に体力が十分に
ある運動者にとっては、最大値の小さい負荷パターンは
適切なものとならなくなる。

【０００４】例えば、負荷の大きさ１００Ｗ（ワット）
を１０目盛（１０ドット）で表示する装置においては、
１ドットが１０Ｗの固定設定であるため、３０Ｗが負荷
の上限であるような体力のない運動者には、自分の体力
に見合った負荷パターンを選択しようとしても１ドット
から３ドットまで表現出来る負荷パターンしか選択出来
ない。また、１００Ｗの負荷でも問題のない体力のある
運動者には、最大値が３ドット程度の負荷パターンは選
択しても意味がない場合が多い。

【０００５】そこで、この発明の目的は、運動者の身体
データに基づいて負荷パターンの負荷の大きさを自動的
に適切なものに変えることのできるトレーニング装置お
よび方法を提供することにある。

【０００６】また、この発明の他の目的は、複数の負荷
パターンが予め記憶されている場合に、運動者の身体デ
ータに基づいて適切な負荷パターンを自動的に選択する
トレーニング装置および方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１に係
る発明は、運動者に対して経時的に負荷を与える負荷手
段を備えるトレーニング装置において、運動者の身体デ
ータを予め入力する手段と、該身体データに基づいて許
容可能な負荷を算出するとともに運動者に与える負荷が
該許容可能な負荷の大きさ以内となるように負荷手段を
制御する負荷制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】上記構成によれば、体力のない、例えば６
０、７０才代の高齢の運動者に対して大きな負荷が加わ
ることがなくなるなど、その時々の運動者に対して適切
な負荷が加わるようになる。

【０００９】この出願の請求項２に係る発明は、算出し
た前記許容可能な負荷の情報に基づいて負荷の大きさの
スケーリングを行うことを特徴とする。

【００１０】この出願の請求項３に係る発明は、時間経
過と与える負荷の大きさとの関係を表す負荷パターンを
表示する表示部を備え、前記負荷制御手段は算出した許
容可能な負荷の情報に基づいて表示部における負荷の大
きさを表す軸のスケーリングを行うことを特徴とする。

【００１１】また、この出願の請求項４に係る発明は、
複数の負荷パターンを記憶する負荷パターン記憶部を備
え、前記負荷制御手段は前記許容可能な負荷の情報に基
づいて表示部に表示する負荷パターンを選択することを
特徴とする。

【００１２】また、この出願の請求項５に係る発明は、
前記負荷制御手段は、さらに、トレーニングプログラム
の内容に応じて値が異なる係数に基づいて負荷パターン
を選択することを特徴とする。

【００１３】上記請求項２に係る発明では、負荷の大き
さの上限値だけではなく、その上限値に基づいて負荷の
大きさのスケーリングが行われるので、体力がそれぞれ
異なる運動者に応じてスケーリングされた大きさの負荷
がかけられ、その時々の運動者に対して適切な負荷変動
を与えることができるようになる。また、請求項３に係
る発明では、負荷の大きさの上限値だけではなく、その
上限値に基づいて負荷の大きさを表す軸のスケーリング
が行われるので、上限値が変化しても負荷の経時変化の
パターンを一定にして表示することができる。また、請
求項４に係る発明では、体力のある人に対する負荷パタ
ーンを体力のない人に対する負荷パターンよりも、最大
負荷の大きなものに出来る。また、スケーリングと併せ
ることで、例えば負荷の大きさ１００Ｗ（ワット）を１
０目盛（１０ドット）で表示する装置においては、１０
目盛をフルに活用した負荷パターンが設定されるように
なる。また、請求項５に係る発明では、運動不足解消プ
ログラムよりも運動量を多くすべき体力増強プログラム
の負荷パターンを総負荷量の大きなものや最大負荷の大
きなものに出来るなど、その時々の運動者に対してより
適切な負荷を加えることが出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態であ
るバイクトレーニング装置の外観図を示している。この
装置は、自転車（バイク）の形態を一部模倣したもので
あって、サドル１０、足踏みペダル１１、ハンドル１２
を約Ｖ字形状に連結し、運動者がサドル１０に腰掛け、
ハンドル１２を手で握り、足踏みペダル１１を足で回転
させることによりトレーニングできるようになってい
る。ペダル１１に加わるトルクは、設定された負荷パタ
ーンに基づいて経時的に変化し、この負荷パターンはト
レーニングプログラムなどによって選ぶことができる。

【００１５】左右のハンドル１２の間には操作パネル１
３が配置され、運動者が運動している最中にこの操作パ
ネルを容易に見ることができるようになっている。図２
は、この操作パネル１３の平面図である。この操作パネ
ル１３は、パネル正面に向かって中央部に表示部２０、
右側にトレーニングプログラムを選択入力するプログラ
ム入力スイッチ部３０、左側に個人データを入力する個
人データ入力スイッチ部４０、運動者から向かって手前
に運動中に操作可能な運動時操作スイッチ部５０が配置
されている。図に示すように、各スイッチ部３０、４
０、５０は、それぞれ装置パネル１３上に分割配置され
ており、プログラム入力スイッチ部３０と個人データ入
力スイッチ部４０は表示部２０を挟むように左右に分割
配置されており、運動時操作スイッチ部５０は表示部２
０の下方、すなわち運動者から見て手前に分割配置され
ている。

【００１６】プログラム入力スイッチ部３０は、体力測
定３１、減量３２、体力増強３３、マニュアル３４、運
動不足解消３５、およびゲーム３６の各トレーニングプ
ログラムを選択入力するスイッチを備えている。個人デ
ータ入力スイッチ部４０は、個人ナンバー４１、年令４
２、体重４３、男女４４の個人データを入力するスイッ
チを備えている。このうち、年令４２、体重４３、男女
４４の各スイッチは身体データを入力するスイッチであ
る。また、表示部２０の下方に配置されている運動時操
作スイッチ部５０は、操作パネル１２に向かって左側か
ら順に、ピッチ音５１、負荷増減５２、スタート／スト
ップ５３、カロリー／距離／上限脈拍数の表示切換５４
の各スイッチを含んでいる。ピッチ音５１のスイッチは
運動中にピッチ音をオンしたりオフしたりするときに操
作するスイッチであり、負荷増減５２のスイッチは運動
中に負荷トルクを大きくしたり小さくしたりするときに
操作するスイッチであり、表示切換５４のスイッチは表
示部２０に表示されるデータをカロリー、距離、上限脈
拍数の何れかに切り換えるときに操作するスイッチであ
る。また、スタート／ストップ５３のスイッチはトレー
ニングをスタートするときとストップするときに操作す
るスイッチである。なお、この実施形態では操作パネル
１２の向かって左上方に電源スイッチ６０を配置してい
る。

【００１７】上記表示部２０の表示内容について図３を
参照して説明する。

【００１８】この表示部２０は、液晶表示部２１で構成
され、上方から下方にかけて、第１の数値表示部６０、
数値・グラフィック表示部７０、グラフィック表示部８
０、第２の数値表示部９０が配置されている。第１の数
値表示部６０には個人ナンバー６１、年令６２、体重ま
たは負荷レベル６３の各数値表示部が含まれ、さらに、
男女別６４の表示部を含んでいる。数値・グラフィック
表示部７０は、バーグラフィックで表示する足踏みペダ
ルの回転速度７１、数値で表示する脈拍７２およびバッ
テリー交換有無７３の各表示部を含んでいる。バーグラ
フィック表示の回転速度７１の表示部は、足踏みペダル
の回転速度が適正であるか、または速いか遅いかをバー
の位置で表示し、脈拍７２の表示部は、図外のセンサで
検出された現在の運動者の脈拍数を数値表示する。な
お、脈拍７２の左上方部には脈拍に従って点滅するハー
トマーク７４の表示部が配置されている。

【００１９】グラフィック表示部８０は、ｎ×ｍのドッ
トマトリクス表示部からなり、ここには、主に負荷トル
クのパターンが表示される。なお、このグラフィック表
示部８０は、その右側に、選択入力されたトレーニング
プログラムを表示する領域を含んでいる。

【００２０】液晶表示部２１の最下段に配置されている
第２の数値表示部９０は、時間表示９１と、上限脈拍
数、カロリー、距離表示９２の各表示部を含んでいる。
上限脈拍数、カロリー、距離の何れを表示するかは運動
時操作スイッチ部５０に含まれている表示切換スイッチ
５４によって決められる。

【００２１】上記グラフィック表示部８０には、横軸
（Ｘ軸）を時間軸、縦軸（Ｙ軸）を負荷の大きさとする
負荷パターンＬＰを表示することができる。この負荷パ
ターンＬＰは、トレーニングプログラムとして、運動不
足解消、減量、体力増強の各トレーニングプログラムが
選択された場合に表示される。

【００２２】図４に、減量のトレーニングプログラムが
選択された場合に選択することのできる負荷パターンを
示す。この例では、時間軸（Ｘ軸）を１８目盛、運動の
大きさの軸（Ｙ軸）を９目盛とし、トレーニング時間全
体を約３０分間、すなわち１目盛当り２分弱に設定して
いる。なお、負荷パターンはトレーニングプログラムの
種類によって異なっている。

【００２３】以上の実施形態のバイクトレーニング装置
において、減量のトレーニングプログラムにおいてグラ
フィック表示部８０に表示される負荷パターンは、次に
述べる方法によって決められる。

【００２４】負荷パターンの設定手順は、グラフィック
表示部８０の縦軸（Ｙ軸）のスケーリングを行うととも
に、負荷の大きさのスケーリングを行うステップと、そ
の後に図４に示すパターンから１つの負荷パターンを選
択するステップとからなる。この発明に係るトレーニン
グ装置は、上記スケーリングを行うステップを少なくと
も実行するものであれば良いが、この実施形態では、さ
らに、負荷パターンを選択するステップをも実行する。

【００２５】図５は、上記縦軸（Ｙ軸）のスケーリング
および負荷の大きさのスケーリングを行う方法について
説明する図である。スケーリングは、上限負荷値、すな
わち、グラフィック表示部８０の最も高い位置にある負
荷の値を求め、この最も高い負荷の値と最も低い負荷の
値の間を均等割りすることである。これにより表示上の
縦軸の１目盛に対応する負荷の大きさが定まる。

【００２６】上限負荷値の算出は、運動者の体重と、運
動者の年齢、性別（男女）に応じた最大酸素摂取量の平
均値とに基づいて所定の算出式によって行う。最大酸素
摂取量の平均値は、図６に示す。図６は、年令（Ａｇ
ｅ）と男女別に応じた最大酸素摂取量の平均値を示す。
この体重と最大酸素摂取量の平均値を、下記（１）式に
代入することにより上限負荷値Ｗｌｉｍｉｔを求める。

【００２７】Ｗｌｉｍｉｔ＝（（（（Ｏａｖｇ＊Ｗｅｉｇｈｔ＊０．２３）／０．０１４３３）＊５．０４７）／１０００）＊０．７５・・・・（１）Ｏａｖｇ：最大酸素摂取量の平均値Ｗｅｉｇｈｔ：体重上記の（１）式により上限負荷値Ｗｌｉｍｉｔを算出し
た後、図７に示す負荷設定表に従ってグラフィック表示
部８０の縦軸（Ｙ軸）の各目盛の均等割りを行う。すな
わち、縦軸の１番下の目盛の負荷の大きさを３５（ワッ
ト）とし、１番上の目盛の負荷の大きさをＷｌｉｍｉｔ
としたとき、その間のＬ２〜Ｌ８の各目盛の負荷の大き
さは同表に示す式によって求めることができる。

【００２８】以上の操作により、縦軸（Ｙ軸）のスケー
リングが行われる。

【００２９】負荷パターンのスケーリングを行った後、
負荷パターンを図４に示すパターンから選ぶ。この負荷
パターンの選択には上限負荷値Ｗｌｉｍｉｔを用いる。
すなわち、図８に示す負荷パターン選択表の判定式に基
づいて使用する負荷パターンが選択される。Ｌ１〜Ｌ９
の各目盛の負荷の大きさは図７の負荷設定表によって求
めることができるから、この値と、上限負荷値Ｗｌｉｍ
ｉｔを使用することにより、図７の負荷パターン選択表
の判定式（同表の左側）によって、使用する負荷パター
ン（同表の右側）を決定する。図４から明らかなよう
に、番号の大きな負荷パターンほど運動者に与える負荷
の大きさが全体として大きい。すなわち、上限負荷値Ｗ
ｌｉｍｉｔの大きな人ほど、換言すれば年令が若くて体
重の重い人ほど、その運動者に対して与えられる負荷の
総量が多くなる。

【００３０】なお、図８の判定式においてＫは、トレー
ニングプログラムの種類に対応する係数であり、図９
に、その係数Ｋの値を示す。この係数Ｋは、各トレーニ
ングの運動強度に基づく値である。この例では、トレー
ニングプログラムが減量の場合は０．５、体力増強の場
合は０．６５、運動不足解消の場合は０．４５となって
いる。Ｋの値が大きいほど番号の大きな負荷パターンが
選択されるようになるのは、図８の判定式から明らかで
ある。すなわち、選択されるトレーニングプログラムの
種類によっても、自動的に適切な負荷パターンが選択さ
れる。

【００３１】このように、運動者の身体データに基づい
て許容可能な負荷の大きさ、すなわち上限負荷値を算出
するとともに、その値に基づいて運動者に与える負荷が
該許容可能な負荷の大きさ以内となるように負荷制御を
行っているから、運動者に対して適切な負荷パターンを
設定することができる。また、負荷の大きさを上記許容
可能な負荷の大きさに基づいてスケーリングすることに
よって、体力の異なる運動者毎に適切な負荷の大きさの
変動を与えることができる。また、縦軸を上記上限負荷
値に基づいてスケーリングを行うことにより、負荷上限
値が変化しても負荷の経時変化のパターンを一定にして
表示することができる。さらに上記負荷の大きさのスケ
ーリングおよび表示上の縦軸のスケーリングを均等割す
ることにより、その負荷制御が確実なものとなる。ま
た、上記身体データに基づいて負荷パターンをも自動選
択するようにしているから、さらに運動者に適した負荷
パターンを設定することができる。さらに、トレーニン
グプログラムの種類に基づいても使用する負荷パターン
を選択することで、さらに適切な負荷パターンを選択で
きるという利点がある。

【００３２】図１０は、上記バイクトレーニング装置の
制御部のブロック図である。

【００３３】操作パネル１３は、バッテリーからなる電
源１３０、脈拍測定回路１３１、スイッチ１３２、液晶
ディスプレイ（ＬＣＤ）１３３およびＣＰＵ１３４を備
えている。脈拍測定回路１３１は、脈拍センサ１４に接
続され、脈拍センサ１４は、運動者の脈拍を、例えば耳
たぶなどから検出する。バイクトレーニング装置本体１
５には、足踏みペダル１１の回転数を検出するペダル回
転数検出センサ１５０と、足踏みペダル１１に対して与
える負荷トルクを制御する負荷制御部１５１とを備え、
ペダル回転数検出センサ１５０で検出されたペダル回転
数は操作パネル１３のＣＰＵ１３４に入力され、ＣＰＵ
１３４は、負荷制御部１５１に対してその時々に、足踏
みペダル１１に対して与える負荷トルクのデータを出力
する。なお、このバイクトレーニング装置では、負荷制
御部１５１の駆動電源を操作パネル１３に内蔵される電
源１３０から供給するようになっている。このため、商
用電源のない場所でも使用可能である。

【００３４】図１１は、身体データに基づいて負荷パタ
ーンを選択し表示するまでの手順を示すフローチャート
である。最初に、運動者の体重、年令、男女の身体デー
タを入力し、さらにトレーニングプログラムを、減量、
体力増強、運動不足解消の中から選んで入力する。これ
らの情報をもとに、表示すべき負荷パターンの縦軸（Ｙ
軸）のスケーリングを行い、さらに負荷パターンを選択
しグラフィック表示部８０に表示する。この後、トレー
ニングプログラムがスタートすると、時間経過に応じ
て、その時間に対応する部分がハイライト表示されてい
く。

【００３５】なお、上記の実施形態では、負荷の大きさ
を表す軸を縦軸としたが、横軸を負荷の大きさ、縦軸を
時間とする表示形態でもよい。また、負荷パターンは上
記の実施形態のようなＸＹ座標面に代えて、図１２に示
すような極座標で表示することも可能である。極座標で
は、ｒを負荷の大きさ、θを時間とし、スケーリングを
ｒに対して行う。また、見やすくするために立体グラフ
にすることも可能である。また、身体データとしては、
体重、年令、男女を例示したが、これ以外であってもよ
く、また、入力を簡単にするために、身体データを、年
令、男女だけにすることも可能である。また、負荷の大
きさを表す軸のスケーリングは必ずしも行わなくてもよ
く、運動者に対して許容可能な負荷の大きさ以内で、運
動者に対して実際に与える負荷を算出するだけでもよ
い。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、予め入力
された運動者の身体データに基づいて、運動者に対して
許容可能と思われる負荷の大きさ以内で負荷制御を行う
ようにしたから、体力のない、例えば６０、７０才代の
高齢の運動者に対して大きな負荷が加わることがなくな
り、その時々の運動者に対して適切に負荷制御される。
請求項２に係る発明によれば、負荷の大きさの上限値だ
けではなく、その上限値に基づいて負荷の大きさのスケ
ーリングが行われるので、体力がそれぞれ異なる運動者
に応じてスケーリングされた大きさの負荷がかけられ、
その時々の運動者に対して適切な負荷変動を与えること
ができるようになる。

【００３７】請求項３に係る発明によれば、負荷の大き
さの上限値だけではなく、その上限値に基づいて負荷の
大きさを表す軸のスケーリングが行われるので、上限値
が変化しても負荷の経時変化のパターンを一定にして表
示することができる。

【００３８】請求項４に係る発明によれば、運動者はそ
の運動者に適切な負荷パターンを選ぶことができるよう
になる。

【００３９】請求項５に係る発明によれば、負荷パター
ンを選択するためのパラメータとしてトレーニングプロ
グラムの内容が含まれるようにしたために、さらに、運
動者に対して適切な負荷パターンが選択されるようにな
り、しかも、スケーリングにより負荷の大きさを表す軸
をフルに活用した負荷パターンが設定されるので、体力
の大小に関係なくさまざまなトレーニングプログラムを
無理なく選択可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態であるバイクトレーニング
装置の外観図。

【図２】同装置に設けられた操作パネルを示す図。

【図３】操作パネル内の表示部の構成を示す図。

【図４】減量のトレーニングプログラムの負荷パターン
群を示す図。

【図５】上限負荷値の算出法について説明するための
図。

【図６】最大酸素摂取量（体重当り）の平均値表。

【図７】負荷設定表。

【図８】負荷パターン選択表。

【図９】Ｋの値を示す表。

【図１０】バイクトレーニング装置の構成図。

【図１１】上記装置の要部の動作を示すフローチャー
ト。

【図１２】負荷パターンの他の表示形態を示す図。

【図１３】従来の負荷の表示方法について説明する図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運動者に対して経時的に負荷を与える負
荷手段を備えるトレーニング装置において、運動者の身
体データを予め入力する手段と、該身体データに基づい
て許容可能な負荷を算出するとともに運動者に与える負
荷が該許容可能な負荷の大きさ以内となるように負荷手
段を制御する負荷制御手段と、を備えたトレーニング装
置。
【請求項２】前記負荷制御手段は、算出した許容可能
な負荷の情報に基づいて負荷の大きさのスケーリングを
行うことを特徴とする請求項１記載のトレーニング装
置。
【請求項３】時間経過と与える負荷の大きさとの関係
を表す負荷パターンを表示する表示部を備え、前記負荷
制御手段は算出した許容可能な負荷の情報に基づいて表
示部における負荷の大きさを表す軸のスケーリングを行
うことを特徴とする、請求項１または２記載のトレーニ
ング装置。
【請求項４】複数の負荷パターンを記憶する負荷パタ
ーン記憶部を備え、前記負荷制御手段は前記許容可能な
負荷の情報に基づいて表示部に表示する負荷パターンを
選択することを特徴とする、請求項３記載のトレーニン
グ装置。
【請求項５】前記負荷制御手段は、さらに、トレーニ
ングプログラムの内容に応じて値が異なる係数に基づい
て負荷パターンを選択することを特徴とする、請求項４
記載のトレーニング装置。
【請求項６】運動者の身体データが予め入力されたと
きに、該身体データに基づいて運動者に対して与えるこ
との許容可能な負荷を算出し、運動者に与える負荷がこ
の許容可能な負荷の大きさ以内となるように負荷制御を
行うことを特徴とする、トレーニング方法。
【請求項７】前記負荷の大きさを前記許容可能な負荷
の情報に基づいてスケーリングすることを特徴とする請
求項６記載のトレーニング方法。
【請求項８】時間経過と与える負荷の大きさとの関係
を表す負荷パターンを表示部に表示するとき、前記許容
可能な負荷の情報に基づいて表示部における負荷の大き
さを表す軸のスケーリングを行うことを特徴とする、請
求項６または７記載のトレーニング方法。