JPH11235401A - 運動能力評価装置、運動機器及び運動能力評価方法 - Google Patents

運動能力評価装置、運動機器及び運動能力評価方法

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JPH11235401A
JPH11235401A JP10038255A JP3825598A JPH11235401A JP H11235401 A JPH11235401 A JP H11235401A JP 10038255 A JP10038255 A JP 10038255A JP 3825598 A JP3825598 A JP 3825598A JP H11235401 A JPH11235401 A JP H11235401A
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JP
Japan
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exercise
exercising
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Application number
JP10038255A
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English (en)
Inventor
Riichi Shiga
利一 志賀
Tatsuya Kobayashi
達矢 小林
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検者に拘束性を与えず、評価不能となるこ
とが少なく、特別の生理情報センサも必要としないで運
動能力を評価する。 【解決手段】 運動の負荷強度をP1 からP2 までステ
ップ状に増加させ、この負荷増加により、運動による回
転機の回転数がR1 からΔRだけ低下し、その後、被検
者が元の回転数R1 に復帰させようとして、回転数を上
げるように運動することに応じて、回転数がΔRの1/
2だけ復帰する時間1/2tfを求め、この時間1/2
tfにより、運動能力を評価する。

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、自転車エルゴメ
ータやステッパー等の運動機器、運動能力評価装置及び
運動能力評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、運動能力評価方法としては、エル
ゴメータ等の運動機器で、被検者に運動させ、運動負荷
に対する脈拍数を脈拍計で検出し、脈拍数変化等の生理
指標により評価するものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の運動能力評価方法では、生理指標による評価で
あるため、何らかのセンサを身体に装着する必要があ
り、被検者にとって拘束感が高い。脈拍が検出しにく
い被検者など、生理信号が検出できないと評価不能であ
る。生理情報センサを設ける必要があり、デザイン、
コスト的に制約を受け、不利である。等の問題点があっ
た。
【0004】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たものであって、被検者に拘束性を与えず、評価不能と
なることが少なく、特別の生理情報センサも必要としな
い運動機器、運動能力評価装置及び運動能力評価方法を
提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この出願の特許請求の範
囲の請求項1に係る運動能力評価装置は、被検者に周期
的な繰り返し運動をさせる繰り返し運動機構と、この繰
り返し運動機構より、被検者へ負荷を与える負荷手段
と、前記繰り返し運動機構の繰り返し周期を検出する周
期検出手段と、前記負荷手段により被検者への負荷を変
化させ、これに応答する前記周期の変動に基づいて運動
能力を評価する評価手段と、から構成されている。
【0006】運動能力評価手段は、例えば負荷強度をス
テップ状に変化させた場合に、例えば回転数の変化後の
復帰の度合により運動能力を評価するものや、所定の増
加速度で変化する負荷の強度に対する回転数応答により
運動能力を評価するもの等である。また、請求項6に係
る運動機器は、被検者に周期的な繰り返し運動をさせる
繰り返し運動機構と、この繰り返し運動機構より、被検
者へ負荷を与える負荷手段と、前記繰り返し運動機構の
繰り返し周期を検出する周期検出手段と、前記負荷手段
により被検者への負荷を変化させ、これに応答する前記
周期の変動に基づいて運動能力を評価する評価手段と、
からなる運動能力評価装置を備えたものである。
【0007】また、請求項7に係る信号能力評価方法
は、被検者が周期的な繰り返し運動機構によって運動し
ている状態で、繰り返し運動機構に与えられる負荷強度
を変化させ、この負荷強度の変化に対する繰り返し周期
の変化を求め、この周期変動により運動能力を評価する
ようにしたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図1は、この発明が実施さ
れる自転車エルゴメータ(運動機器)の概略回路構成を
示すブロック図である。このエルゴメータは、被検者
(運動者)が足踏みすることによって回転する回転機
(ペダル)1と、この回転機1に負荷を与える負荷装置
2と、回転機1の回転数を検出する回転センサ3と、運
動能力評価処理、プログラムに沿った運動指令等の処理
を実行するCPU4と、運動能力評価モード、運動モー
ド等の指令を入力するキー入力装置5と、表示器6と、
報知器7とを備えている。図2は、この実施形態自転車
エルゴメータの外観斜視図である。図2において、11
はサドル、12はハンドル、13はキー入力装置3、表
示器6、報知器7(図1参照)等を備えるハンドル、1
4はペダル、15は前脚フレーム、16は後脚フレーム
である。このエルゴメータでは、被検者(運動者)がサ
ドルに腰かけてペダルを踏み、回転することによって運
動を行うものであり、このこと自体はよく知られたこと
である。ペダルは運動強度の度合に応じた重みとなるよ
うに負荷が加えられている。負荷が大きいと、ペダルを
一定数回転するのに、当然多くの運動量を要するもので
ある。
【0009】この実施形態エルゴメータにおける運動能
力評価の手法について説明する。先ず、図3の(a)に
示すように、運動負荷強度をステップ的に増加させた場
合、一定回転数を維持しようとしても、図3の(b)に
示すように、回転数は負荷増加により一時的に減少す
る。被検者が所定の回転数に戻す努力により所定回転数
に復帰する。この時、運動負荷が被検者にとって強い場
合は、所定回転数に戻そうとしても負荷変動に対する反
応力が低下しており、所定の回転数に復帰させるために
長い時間を要する。負荷が被検者にとって弱い場合は、
この反応時間は短くなる。したがって、負荷変化による
回転数変化(Δ回転数)に対して、回転数がその変化分
の1/2に到達するまでの時間1/2tfによって、被
検者の体力レベルを評価できる。この実施形態エルゴメ
ータでは、上記処理を実行して、被検者の運動能力を評
価している。
【0010】図4は、この実施形態エルゴメータの運動
能力評価処理を説明するためのフロー図である。キー入
力装置5で運動能力評価モード指定すると、負荷装置2
は回転機1にP1 の負荷を与え、被検者は回転機1を踏
んで一定の回転数で運動を行なう(ST1)。この回転
数R1 は検出され、表示される(ST2)〔以後、回転
数は定周期で検出を維持する〕。次に、能力評価か否か
判定される(ST3)が、キー入力装置5でいくつかの
選択モードのうち、運動能力評価モードが指定されてい
ると、この判定YESであり、ここで負荷をP1 からP
2 にステップ増加する(ST4)。次に、回転数は、負
荷増のため減少するので、この極小点を検出する(ST
5)。極小点を検出すると、回転数R1 から極小点まで
の回転数変化分ΔRを算出する(ST6)とともに、タ
イマをスタートさせる(ST7)。被検者は増加した負
荷に対応して、回転数を元に戻そうとするので、回転数
i は増加してゆく。そこで、回転数が極小値より変化
分ΔRの1/2だけ復帰するまでチェックを行い(ST
8)、1/2復帰点を検出すると、タイマをタイムアッ
プさせる(ST9)。そして、この時のタイマ値を運動
能力として評価する(ST10)。この時間が短い程、
復帰が早く、運動能力が高いことを示す。評価した運動
能力は表示器6に表示されるとともに、評価が終了した
ことを示す報知器7を報知動作させて(ST11)、評
価処理を終了する。なお、ここでは極小点から変化分Δ
Rの1/2までの復帰時間を求めて評価しているが、復
帰の度合、例えば復帰特性の傾斜を求めてもよい。つま
り、復帰特性の時定数を求めて評価すればよい。
【0011】図5は、この発明の他の実施形態エルゴメ
ータの運動能力評価処理手法を説明するための図であ
る。この実施形態エルゴメータも回路構成は、図1に示
したものを採用する。図5の(a)に示すように、漸増
負荷に対する回転数〔図5の(b)参照〕は、あるレベ
ルの運動強度までは所定の回転数を維持したまま運動を
持続することができる。しかし、運動強度がさらに強く
なると、一定回転数を維持しようとしても無意識のうち
に回転数が低下してしまう。もちろん、このことに気づ
き、さらなる運動努力により回転数を所定のレベルに戻
すが、また、しばらくすると低下する。いずれにせよ、
平均化された回転数は被検者の運動能力により、ある負
荷レベルから低下する。この低下しはじめる運動負荷強
度を被検者の体重で割ることにより、正規化を行うこと
により、体力を判定する。
【0012】この実施形態エルゴメータの運動能力評価
の処理動作を図6に示すフロー図により説明する。運動
能力評価モードがキー入力装置5で指定されると、運動
が開始され(ST21)、負荷を一定速度で漸増させる
(ST22)。そして、回転数を一定周期で検出する
(ST23)。上記図5に係る手法で説明したように、
負荷強度が弱い間は、漸増でも被検者は追随して一定回
転数が得られるよう、運動強度を高めてゆく。したがっ
て、直近前、例えば3回の回転数平均値は所定値を保
ち、処理はST24よりST22に戻り、ST22〜S
T24の処理を繰り返す。やがて、被検者が負荷強度の
上昇に追随できなくなると、直近前3回の回転数平均値
が所定値以下となり、ST24の判定がYESとなる。
そして、その時点の負荷強度を運動能力と評価する(S
T25)。この運動能力の評価が表示器6に表示される
ともに、評価終了が報知器7によって報知する。これに
より、運動能力評価処理が終了となる。
【0013】図7は、この発明の他の実施形態エルゴメ
ータの運動能力評価手法を説明するための図である。図
3に示したものでは、エルゴメータの回転板の回転数を
評価しているが、ここではエルゴメータで負荷を変えず
に、運動すべきペダルの回転スピード(ユーザはピッチ
音に合わせて一回転ペダルを踏む)を変更することによ
り、ユーザへの負荷を実質的に変更している。
【0014】繰り返しスピードをS1 からS2 にステッ
プ状に増加すると、このピッチ音に変化させてから、被
検者はこのピッチで回転させようとするが、急に運動量
を上げねばならず、目標とするスピードに達する時間は
運動能力によって相違する。このピッチS2 に変化させ
てから、その差の1/2にまでスピードアップできるま
での時間1/2tfを測定して、この時間により運動能
力を評価する。
【0015】また、あるトレーニングを持続している場
合、その日の被検者の体調などにより、一定の時間経過
した場合、被検者の疲労等により、徐々に回転数が低下
する。そのため、他の実施形態として、このように回転
数が低下した場合、負荷レベルを所定量低減することに
より、被検者に過度な負担をかけないようにすること
も、回転数変化により被検者の運動状態をモニタし、運
動負荷制御することで可能である。
【0016】なお、上記実施形態は、自転車エルゴメー
タを想定し、繰り返し運動としてペダルの回転を説明し
たが、この発明はこれに限ることなく、ステッパー、ボ
ートこぎ運動等、その他の周期的な繰り返し運動を行う
運動機器なら、いずれにも適用できる。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、繰り返し運動に対応
する周期数を検出し、負荷強度変化に対応する周期数変
化により、運動能力を評価するものであるから、例えば
自転車エルゴメータ等の本体に具備した回転数センサだ
けにより、運動能力評価ができ、使用者の身体に生理情
報センサを具備する必要がなく、生理情報センサによる
使用者の拘束感がなく、装着する煩わしさがない。ま
た、センサプローブを運動機器に具備する必要がなく、
構造、デザイン的に有利である。運動中にリアルタイム
で評価できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が実施される自転車エルゴメータの概
略回路構成を示すブロック図である。
【図2】同自転車エルゴメータの外観斜視図である。
【図3】この発明の一実施形態エルゴメータの運動能力
評価手法を説明する図である。
【図4】同実施形態エルゴメータの運動能力評価処理動
作を説明するためのフロー図である。
【図5】この発明の他の実施形態エルゴメータの運動能
力評価手法を説明する図である。
【図6】同実施形態エルゴメータの運動能力評価処理動
作を説明するためのフロー図である。
【図7】この発明の他の実施形態エルゴメータの運動能
力評価手法を説明する図である。
【符号の説明】
1 回転機 2 負荷装置 3 回数数センサ 4 CPU 5 キー入力装置 6 表示器 7 報知器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検者に周期的な繰り返し運動をさせる繰
    り返し運動機構と、この繰り返し運動機構より、被検者
    へ負荷を与える負荷手段と、前記繰り返し運動機構の繰
    り返し周期を検出する周期検出手段と、前記負荷手段に
    より被検者への負荷を変化させ、これに応答する前記周
    期の変動に基づいて運動能力を評価する評価手段とを備
    えた運動能力評価装置。
  2. 【請求項2】前記運動機構は、被検者の運動によって回
    転する回転機であり、前記周期検出手段は、前記回転機
    の回転数を検出する回転数センサであり、前記評価手段
    は、前記負荷強度を変化させ、これに応答する回転数変
    化により運動能力を評価するものであることを特徴とす
    る請求項1記載の運動能力評価装置。
  3. 【請求項3】前記評価手段の回転数変化は、予め指示さ
    れた目標回転数に対する変化を検出することを特徴とす
    る請求項2記載の運動能力評価装置。
  4. 【請求項4】前記評価手段は、負荷強度をステップ状に
    変化させた場合に、回転数の減少後の復帰の度合数によ
    り運動能力を評価することを特徴とする請求項1記載の
    運動能力評価装置。
  5. 【請求項5】前記評価手段は、所定の増加速度で変化す
    る負荷の強度に対する回転数応答により運動能力を評価
    することを特徴とする請求項2記載の運動能力評価装
    置。
  6. 【請求項6】被検者に周期的な繰り返し運動をさせる繰
    り返し運動機構と、この繰り返し運動機構より、被検者
    へ負荷を与える負荷手段と、前記繰り返し運動機構の繰
    り返し周期を検出する周期検出手段と、前記負荷手段に
    より被検者への負荷を変化させ、これに応答する前記周
    期の変動に基づいて運動能力を評価する評価手段とから
    なる運動能力評価装置を備えた運動機器。
  7. 【請求項7】被検者が周期的な繰り返し運動機構によっ
    て運動している状態で、繰り返し運動機構に与えられる
    負荷強度を変化させ、この負荷強度の変化に対する繰り
    返し周期の変化を求め、この周期数の変動により運動能
    力を評価するようにしたこと特徴とする運動能力評価方
    法。
  8. 【請求項8】前記負荷強度の変化は、ステップ状の増加
    であり、これに応答して周期の変動後の復帰の度合数に
    より運動能力を評価することを特徴とする請求項7記載
    の運動能力評価方法。
JP10038255A 1998-02-20 1998-02-20 運動能力評価装置、運動機器及び運動能力評価方法 Pending JPH11235401A (ja)

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ID=12520217

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022130714A1 (ja) 2020-12-18 2022-06-23 オムロン株式会社 推奨負荷決定装置、能力パラメータ推定モデル学習装置、方法、及びプログラム

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