JPS61253078A - 自動負荷調節機能を備えた運動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は生体に運動をさせることにより該生体に負荷を
与える連動装置に関するものである。

従来技術 生体の運動機能の４１１１定或いは鍛練などに際して、
生体に運動をさせることにより所定の負荷を与える運動
装置が知られている。たとえば、回転ペダルを駆動させ
る形式のエルゴメータ、回転中の無端ヘルド上を走行さ
せる形式の１〜レツドミルを備えたものなどがそれであ
る。

発明が解決すべき問題点 しかしながら、かかる従来の運動装置においては、一般
に、生体に荷−Ｕられる運動負荷が設定により所望の値
に変化させられるように溝底されているが、運動中の生
体の循環器作動状態に拘わらず予め設定した一定の負荷
を与えるようになっているため、運動中には生体に荷す
る負荷が過大あるいは過少となる場合があった。すなわ
ち、個々の生体に何する外的運動負荷は、生体にとって
の労作強度（内的運動負荷）が一定となるように、たと
えば生体の循環器作動状態が非運動時に対して一定割合
増となるように相対的に決定されることが望まれる。こ
のため、従来の場合には、たとえば、心拍数増加割合と
運動器機から荷−已られる外的負荷量との予め求められ
た一定の関係から所望の増加割合（労作強度）に対応す
る一定の負荷を決定し、この負荷が生体に与えられるよ
うに運□動器機を設定していた。したがって、このよう
な場合には、生体にとっての内的運動負荷を示す心拍数
の増加割合が生体個々においてばらつき易く連通゛な運
動機能測定や鍛練が困難となる。また、運動中の生体に
体調の急変があると相対的に過大な労作強度となって生
体を危険な状態に陥れる恐れもある。

問題点を解決するための手段 本発明は以」二の事情を背景として為されたもの。

であり、その要旨とするところは、（１）運動中の生体
の血圧値を逐次測定する面圧測定手段と、（２）運動中
の生体に荷量られる負荷を変化させ得る運動器機と、（
３）前記血圧値またはこれに基づいて決定される量か予
め定められた目標値と一致するように、前記運動器機か
ら生体に荷・ｌられる負荷を調節する運動負荷制御手段
とを、含むことにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、ＩＩＩＩ圧測定手段によって測定゛
　さｉた運動中の生体の血圧値またはそれに基づいて決
定された量が予め定められた目標値と一致するように、
運動ｆ１荷制御手段が前記運動器機を調節する。生体の
血圧値またはそれに基づいて決定された量は生体にとっ
ての内的運動負荷、換言すれば生体にとっての労作強度
を反映するものであるので、生体には前記目標値に対応
した外的運動負荷が正確に荷せられる。しかも、体調の
急変が生じて生体の血圧値またはそれに基づいて決定さ
れた量が増加しても、その血圧値またはそれに基づいて
決定された量が目標値と一致するように負□　・荷量を
自動的に減少させるので、生体にとって過大な労作強度
となる状態が解消されて生体を危険な状態に陥れるおそ
れがない。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図において、１０は運動器機の一例である回転ペダ
ル形式のエルゴメータであり、回転ペダル１２とともに
回転する渦電流式の電磁ブレーキ１４が備えられている
。電磁ブレーキ１４は、ロータとそのロータに作用する
磁界の強さを調節する励磁コイルとを備えたものであり
、後述の運動負荷制御手段としてのコントローラ１６か
ら」−記励磁コイルに供給される励磁電流により電磁ブ
Ｉ／−キ１４にて消費される運動エネルギー、ずなわち
回転ペダル１２を回して運動している生体に荷せられる
外的負荷（生体の外的運動強度）が調節、　　されるよ
うになっている。

カフ１８は生体の一部たとえば上腕部に巻回されるとと
もにチューブ２０を介して血圧測定装置２２と接続され
、制圧測定装置２２がら空気が圧送されるに伴ってそれ
を圧迫する。カフ１８には血流音たとえば所謂コロトコ
フ音を検出するためのマイクロホン２４が設けられてお
り、マイクロホン２４からは血流音を表わす信号を血圧
測定装Ｗ２２へ供給する。カフェ８とともに血圧測定手
段を構成する血圧測定装ｆｆ２２は、所謂マイクロコン
ピュータにて構成され、予め定められた一連の測定ステ
ップを順次実行することにより前記エルゴメータ１０に
て運動中の生体の血圧値を自動的に測定し、その血圧値
をコントロニラ１６に伝送するとともに、このような血
圧測定を一定の周期で繰り返す。上記一連の測定ステッ
プでは、たとえばカフ１８が動脈を十分止血するまで昇
圧させられた緩徐々に降圧させられ、この降圧過程で心
拍と同期して生ずる一連の血流音の発生開始時および消
滅時のカフ１８の圧力が最高血圧値および最低血圧値と
してそれぞれ決定される。また、血圧測定装置２２は、
心拍と同期して発生するカフ１８の圧力振動を計数して
脈拍数を検出し、コントローラ１６へ伝送する。

設定器２６においては生体に荷すべき労作強度（内的負
荷）を表わす目標値、運動時間、生体の異常を判断する
ための基準となる基準値（最大脈拍数、最大血圧値、最
大ＰＲＰ）などが設定入力されるようになちている。そ
の目標値としては、最高または平均血圧値或いはこれに
基づいて決定されるＰ　Ｐ　Ｐ　（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　
Ｒａｔｅ　Ｐｒｏｄｕｃｔ　　：血圧値と心拍数との積
）等の星が用いられる。それ等の量は、生体の年齢、性
別、体重、運動歴等から決まる実際の運動能力やｊ型動
の目的に従って決まる所望の労作強度が得られるように
非運動時の値を増加さ−Ｕたものである。生体の労作強
度と１対１に対応する心筋の酸素消費量は心拍数、心筋
収縮力および心筋壁の張力によって定められ、心筋壁の
張力は心室拡張終期容量と心室収縮期血圧とによって表
わされるので、最高血圧値、或いはＰＲＰＧｊ生体の労
作強度を反映するのである。

前記コン１ｎ−ラＩＧは所謂マイクロコンピュータにて
構成されたものであり、一連の制御ステップを繰り返し
実行することにより、生体の労作強度が前記設定器２６
にて設定された目標値と一敗するようにエルゴメータ１
０における電磁ブレーキ１４の制動トルクを調節する。

また、生体に異常が生じた場合にはその異常の内容を表
示器２８に表示させる。この表示器２８には異常内容を
知らせるためのＬＥＤ、ＬＣＤ等の光学表示装置、ブザ
ー、音声合成装置等の音声表示装置、あるいεＪ゛異状
メツセージを印字表示するだめのプリンタ装置が設けら
れる。

以下、コントローラ１６の作動を第２図のフローチャー
トにしたがって説明する。

先ず、ステップＳ１の初期処理が実行されることにより
、図示しないタイマＴがクリアされ且つ脈拍数が読み込
まれる。心電計が設けられる場合には、この脈拍数は生
体に貼り着けた電極からの心電信号によって求めてもよ
い。

ステップＳ２においては前記血圧測定装置２２から血圧
値が伝送されたか否かが判断され、血圧値が伝送されな
い場合には後述のステップ８８以下が実行されるが、血
圧値が伝送された場合にはステップＳ３が実行されて運
動中の生体の実際のＰＰＰが決定される。このＰＰＰは
ステップＳ１にて読込んだ脈拍数と血圧測定装置２２か
ら伝送された血圧値との積を演算することにより算出さ
れる。

ステップＳ４では設定器２６において設定された目標値
（Ｐ　ＲＰ）が読み込まれ、続くステップＳ５ではステ
ップＳ３にて求めた実際のＰＰＰと目標値とが比較され
る。実際のＰＰＰが目標値よりも小さい場合にはステッ
プＳ６が実行されて前回のサイクルにおける電磁ブレー
キ１４の仕事（消費した運動エネルギー）ＷにΔＷが加
えられて増加させられるが、実際のＰＰＰが目標値より
も大きい場合にはステップＳ７が実行されて前回のサイ
クルにおける電磁ブレーキ１４の仕事ＷがらΔＷが差し
引かれて減少させられる。そして、ステップＳ８では、
ステップＳ６またはｓ７において決定された仕事Ｗが電
磁ブレーキ１４において行なわれるように、その励磁コ
イルに励磁電流が流される。すなわち、制動ルーチンに
おいては電磁ブレーキ１４の回転速度が読み込まれると
ともに予め求められた関係からその回転速度に応じて励
磁電流が決定され電磁ブレーキ１４の励磁コイルに供給
される。励磁電流は制動トルクに対応するが同じ制動ト
ルクでも回転速度が変化すると消費エネルギーが変化し
、かつ、同じ励磁電流でも回転速度によって制動トルク
が変化するので、回転速度を考Ｉｖシて励磁電流が定め
られるのである。

続くステップ＄９では生体に異常が生じたか否かが判断
される。たとえば、ステップＳ１において読み込んだ脈
拍数或いは血圧値、またはステップＳ３にて求めた実際
のＰＰＰが予め設定器２６において設定した最大値（た
とえば非運動時の７５乃至１００％増の値）を超えると
生体の異常と判断されるのである。そして、生体の異常
と判断されると、ステップＳＩＯか実行されて異常内容
が表示器２８において表示されるとともに、ステップＳ
ｌｌが実行されて電磁ブレーキ１４の励磁コイルに供給
されていた励磁電流が零とされ、無負荷とされる。

一方、前記ステップＳ９において生体の異常が判断され
ない場合には、ステップＳ１２が実行されてタイマーの
設定時間が満了したか否かが判断される。タイマーの設
定時間が満了していない場合には前記ステップ８２以下
が再び実行されるが、満了した場合には前記ステップＳ
ｌｌが実行されて無負荷とされ、生体に荷せられていた
運動負荷が自動的に解消され颯。　　゛ このように、本実施例によれば、生体の労作強度を表わ
すＰＲＰと設定器２６において設定された目標値（目標
ＰＲＰ）とが一致するようにエルゴメータ１０の回転抵
抗が調節されるので、生体には所望の労作強度が正確に
荷せられる。このため、たとえば、心拍数増加割合と運
動器機から荷せられる負荷量との予め統計的に求められ
た一定の関係から所望の労作強度に対応した外的運動負
荷を決定し、この外的運動負荷を設定していた従来の場
合に在校して、生体に実際に荷せられる労作強度が正確
となり、適確に油動機能の測定や鍛練が実行され得る。

また、運動中に体調の急変があり□生体。Ｐ　Ｒ’Ｐ　
ｈ＜相対的０．増大、７６、非、動時のＰＲＰに対して
一定割合にて大きく設定された目標値よりも大きくなら
べいように外的負荷が調整されるので、生体を危険な状
態に陥れる恐れがない。

また、本実施例によれば、生体の異常が表示器２８にお
いて表示され、且つエルゴメータ１０の回転抵抗が自動
的に零とされるので、異常の内容を迅速に知り得て適確
な処置を取り得るとともに、生体を危険な状態から保護
することができる。

また、本実施例によれば、エルゴメータ１０の回転速度
に拘わらず電磁ブレーキ１４にて所定のエネルギーが消
費されるように制御されるので、被測定者による回転速
度によって影響されない利点がある。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
本発明はその他の態様においても適用できる。

たとえば、前述の実施例においては生体の実際のＰＰＰ
が目標値と一致するようにエルゴメータ１０の回転抵抗
が自動的に調節されているが、ＰＲＰに替えて最高また
は最低血圧値、或いは生体に荷せられる負荷を表わすた
めにそれら血圧値に基づいて決定される他の値が用いら
れてもよい。

また、前□記エルゴメータ１０の電磁ブレーキ１４に替
えて発電機を設けてもよい。このような場合には、発電
機の出力電力を調節することにより運動負荷が変更され
る。

また、前記エルゴメータ１０の替わりにトレッドミルが
用いられてもよい。このような場合には、トレッドミル
のベルト走行速度および／または傾斜角度を変更するこ
とによって運動負荷が変えられる。

また、前述の血圧測定装置２２は、心拍に同期してカフ
１８に発生する圧力振動の大きさの変化に基づいて血圧
値を求める所謂オシロメトリック方式を採用するもので
も差支えない。

また、前述の実施例ア篇圧測定装置２２とコントローラ
１６とは共通のマイクロコンピュータにて構成され得る
のである。

さらに、前述の設定器２６は予め設定可能なプログラム
機能を備え、゛時間経過とともに目標値を複数段階のス
テップ状曲線二傾斜した直線、または曲線に沿って変化
させるものでも良い。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施゛例であ
り、本発明は品精神を逸脱しない範囲で種々変更が加え
られ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−□実施例の構成を説明するブロック
線口である。第２図は第１図の実施例の作動を説明する
フローチャートである。 １０：エルゴメータ（運動器機） １６：コントローラ（運動負荷制御手段）出　願　人　
　株式会社　日本コーリン第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 生体に運動をさせることにより該生体に負荷を与える運
   動装置であって、 運動中の生体の血圧値を逐次測定する血圧測定手段と、 運動中の生体に荷せられる負荷を変化させ得る運動器機
   と、 前記血圧値またはこれに基づいて決定される量が予め定
   められた目標値と一致するように、前記運動器機から生
   体に荷せられる負荷を調節する運動負荷制御手段と を含むことを特徴とする自動負荷調節機能を備えた運動
   装置。