WO1999055427A1 - Dispositif de reglage automatique de la charge d'un appareil d'exercices aerobics - Google Patents

Dispositif de reglage automatique de la charge d'un appareil d'exercices aerobics Download PDF

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WO1999055427A1
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Iwao Yamazaki
Kimiyo Yamazaki
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Yaman Ltd.
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Definitions

  • the present invention provides oxygen by whole-body exercise or partial exercise of the body, such as a treadmill that performs walking and jogging exercises, a bicycle ergome that performs cycling exercises, and a stair climber that performs climbing stairs.
  • the present invention relates to an air port big exercise apparatus that has an effect of supplying and burning body fat.
  • the purpose of exercising with BIC exercise equipment is to strengthen cardiopulmonary function and increase endurance, and to consume excess body fat for health to eliminate obesity and to tighten. It is also a major aim to achieve a healthy body (in this way, for fitness purposes such as weight control, how much exercise, how often, and how long should be continued) It is more effective to receive counseling on exercise prescriptions.
  • the present invention sets a target body fat percentage, and in order to create a body having a target body fat percentage, it is only necessary to perform exercise of what degree, how often, and for how long.
  • the exercise program is automatically determined by calculation, and the load change means of the aerobic exercise equipment is automatically operated so that the load value determined by the determined exercise program is complicated.
  • the purpose of the present invention is to ensure that the exercise effect is exerted without being bothered by complicated machine operations, and that the target body fat percentage is reasonably achieved. Disclosure of the invention
  • the configuration of the present invention is as follows.
  • a body impedance measuring means for measuring a body impedance via an electrode to be in contact with the body in a training air port big exercise machine for a variable load;
  • Data input means for inputting personal data of gender, age, height and weight
  • a body fat percentage calculating means for calculating a body fat percentage from the human body impedance and personal data
  • Target body fat percentage setting means for setting a target body fat percentage
  • Exercise number setting means for setting the number of exercises
  • Required exercise amount calculating means for comparing the target body fat percentage with the calculated body fat percentage, and calculating an exercise amount necessary for eliminating the difference;
  • Exercise program determining means for determining an exercise program in which the load and use time of the air-portable exercise device are determined based on the calculated required exercise amount and the set number of exercises
  • Load changing means for changing the load of the air-portion exercise apparatus so as to match the value of the load determined by the determined exercise program
  • Heart rate measuring means for measuring the heart rate during exercise, and heart rate during exercise
  • a load changing means for changing the load of the air port big exercise equipment, so that the target heart rate determined by the exercise program
  • FIG. 1 is a schematic view of a treadmill embodying the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of a bicycle ergome night in which the present invention is implemented.
  • FIG. 3 is a schematic view of a steer climber embodying the present invention.
  • FIG. 4 is a use state diagram showing a state of measuring the body fat percentage in the treadmill of FIG. 1 c .
  • FIG. 5 is a functional block diagram of the automatic load adjusting device embodying the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a main part of a handle bar embodying the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of a human body impedance measuring circuit embodying the present invention (
  • FIG. 8 is a transition graph of target and actual body fat percentage displayed by the exercise amount setting means. The figure is a transition graph of the target and the actual weight displayed by the exercise amount setting means.
  • FIGS. 1 to 3 show schematic diagrams of various air port big exercise machines embodying the present invention.
  • Fig. 1 shows a treadmill A1, which walks or runs on a running belt B to perform a walking or jogging exercise.
  • a sunset-type color LCD panel C is installed in front of the treadmill A1.
  • the exercise load is adjusted and the slope, speed, heart rate, etc. of the running belt B are displayed.
  • the exercise load is adjusted by changing the slope of the running belt B and the driving torque of the belt support shaft.
  • the measurement of the human body impedance and the heart rate is performed by grasping the handle bar H attached below the color LCD panel C.
  • Fig. 2 shows a bicycle ergome A2, where the user performs a cycling exercise by pedaling with their feet.
  • an evening color LCD panel C is installed in front of A2 to display exercise load adjustment, pedal speed, mileage, and heart rate.
  • the exercise load is adjusted by changing the frictional resistance of the pedal P and the braking torque of the pedal rotation axis.
  • the human body impedance and heart rate are measured by holding the handlebar H attached below the color LCD panel C.
  • Fig. 3 shows the stair climber A3, which steps up the stairs by pressing the pedal P with the foot.
  • a sunset-type color LCD panel C is installed to display exercise speed adjustment, climbing speed, upstairs, heart rate, etc. It is performed by changing the sheath braking torque.
  • the human body impedance and heart rate are measured by holding the handlebar H attached below the color LCD panel C.
  • a disk is integrally connected to the rotating shaft that rotates with the movement, and the magnetic flux of the electromagnet arranged beside this disk is used. It is known that an eddy current is generated in a rotating disk to brake the rotating shaft. In this case, the braking torque of the rotating shaft is changed by changing the coil current flowing through the electromagnet.
  • Fig. 5 shows a functional block diagram of the automatic load adjustment device embodying the present invention. You.
  • This automatic load adjustment device is composed of a human body impedance measuring means 11 for measuring human body impedance via a handlebar H electrode, and personal data of gender, age, height and weight via a color LCD panel C.
  • Data input means 1 2 body fat percentage calculating means 13 which calculates the body fat percentage from the measurement result of the human body impedance and the input contents of the night, and body fat from the body weight such as muscle and bone.
  • Exercise ability estimation means 14 to estimate exercise ability by evaluating lean tissue excluding gender, gender and age, target body setting means 15 to set target body fat percentage, and period and frequency designation Means for setting the number of exercises required to reach the target body fat percentage by comparing the target body fat percentage with the current body fat percentage to determine the required amount of exercise (load and time) Is calculated for each number of exercises Exercise amount calculation means 17, exercise amount modification means 18 which compares the target body fat percentage with the current body fat percentage for each exercise and corrects the exercise amount according to the difference, and an electrode of handlebar H
  • Heart rate measuring means 19 for measuring a heart rate via a computer, and an exercise program determination for determining an exercise program in which a target heart rate and use time are determined based on the calculated required amount of exercise and the set number of exercises.
  • Means 20 and load changing means 21 for comparing the heart rate measured by the heart rate measuring means 19 with the target heart rate and changing the load of the air-portion big exercise apparatus so that the two match. I do.
  • the weight may be measured during exercise by providing a strain gauge or the like on the air-mouthed big exercise equipment.
  • Fig. 6 shows an enlarged view of the main part of a part of the handlebar H with electrodes attached.
  • the handlebar H is provided with left and right grips HL and HR in the middle of a rod-shaped insulator, and the power supply side electrodes H1, 111 and the detection side electrodes 112, H2 are wound around it, and the four terminal electrodes are wound. Is configured. Feeding electrode H1, H1 and detecting electrode H2, An interval is provided between H2 so as not to contact.
  • the location of these electrodes is not limited to the handle bar H, but may be other locations such as the outer periphery of the case of the color liquid crystal panel C.
  • FIG. 7 shows a block diagram of the measuring circuit of the human body impedance measuring means 11.
  • the measurement circuit applies the 50 kHz sinusoidal AC voltage generated by the oscillator 23 to the power supply electrodes H 1 and H 1 via the drive circuit 24, transformer T 1, and switching switch 25 A. Supply.
  • the AC voltage generated at the detection electrodes H 2 and H 2 is switched through the switch 33 A, the transformer T 2, the band filter 26, the rectifier circuit 27, and the DC voltage via the amplifier 28. After adjusting the waveform, level adjustment, and offset adjustment, input to the CPU 31 via the ⁇ / D converter 29 and the I / O interface 30. 32 is a memory.
  • a control signal is output from the CPU 31 and the switching switch is switched via the I / O interface 30, the switching unit 33, and the switching control circuit 33 A.
  • Switch 3 3 AS and switchably connect two resistors: 1 and R 2 between the secondary side of the transformer T 1 and the primary side of the transformer ⁇ 2.
  • a control signal is output from the CPU 31 to switch the I / O interface 30.
  • the switching switch 33 BS via the switching unit 33 and the switching control circuit 33 ⁇ , and the measurement object To R1 or R2. Equation 1 shows the method of calculating the human body impedance calculated by the human body impedance measuring means 11.
  • Equation 2 the method of calculating the body fat percentage calculated by the body fat percentage calculating means 13 is Equation 2 shows.
  • Body fat percentage (1-lean / body weight) x 1 0 0
  • Body fat percentage (4.95 / body density-4.5) x 1 0 0
  • the athletic ability estimating means 14 estimates the athletic ability which is a prerequisite for setting the exercise intensity according to the physical strength in order to perform exercise safely and maximize the exercise effect.
  • Athletic performance is generally estimated based on the maximum oxygen uptake, but here, the athletic performance is estimated using lean tissue, such as muscle and bone, excluding body fat from body weight as a performance barometer.
  • the target body fat percentage setting means 15 sets the target body fat percentage to 17 to 24% for women and 14 to 20% for men through the evening-type color LCD panel P. Choose from a menu of ideal body fat percentages to be done. If the target body fat percentage is not selected within a certain amount of time, The standard body fat percentage is automatically set for each case.
  • Exercise frequency setting means 16 displays, for example, a period such as 3 months, 6 months, 1 year, etc., and a frequency of once a week, 3 times a week, daily, etc. on a menu, and selects the period and frequency from among them. And set the number of exercises.
  • an appropriate period and frequency are automatically selected according to the difference between the target body fat percentage and the current body fat percentage, and the number of exercises is automatically set. Is done.
  • the required exercise amount calculation means 17 compares the target body fat percentage with the current body fat percentage to calculate the required exercise amount for each exercise count.
  • the amount of exercise can be expressed as the product of exercise intensity and time as follows.
  • the required amount of exercise is first determined from the difference between the target body fat percentage set for each number of exercises and the current body fat percentage to determine the amount of body fat to be reduced.
  • the amount of calories per hour consumed by exercise is calculated by the formula of Equation 3 based on the intensity efficiency and basal metabolism for each level.
  • basal metabolic rate is Basal metabolic rate C 0 X body weight X (100-body fat percentage) / 100 + C 1
  • the level corresponding to the dynamic ability is displayed on the menu, and you can select from them.
  • the standard level is set automatically.
  • the amount of exercise needed to consume the body fat to be reduced in calories is divided by the amount of calories per hour consumed by the exercise. And thus the necessary exercise time Ask.
  • Exercise time should be at least 12 minutes, which is the minimum required for body fat to start burning.
  • Exercise amount correction means 18 calculates the amount of body fat to be corrected (reduced) from the difference between the target body fat percentage and the current body fat percentage for each number of exercises, and calculates the amount of calories required to consume this body fat.
  • the required momentum is sent to the required momentum calculation means 17 as a necessary momentum, and the required momentum is corrected.
  • the exercise program necessary to achieve the target body fat percentage, such as how much exercise, how often, and for how long, should be presented.
  • the exercise program is modified according to the progress of the exercise, there is no need to assemble the exercise program for each exercise, and the necessary exercises can be concentrated efficiently.
  • the exercise program determining means 20 determines how much time the exercise equipment can perform in one exercise. Calculate how much heart rate at that time can be used, and calculate the required amount of exercise, and from that result, set the target heart rate and use time of exercise equipment Determine your exercise program.
  • the load changing means 21 compares the heart rate measured by the heart rate measuring means 19 with the above-mentioned target heart rate, and adjusts the running belt; the slope of B; the frictional resistance of the pedal P; Modify and adjust the load on the air vents exercise equipment, such as weight or braking torque.
  • the heart rate zone having the exercise intensity set by the required exercise amount calculation means 17 keeps the actual heart rate.
  • Fig. 8 shows the body fat displayed by the momentum setting means 17 on the color LCD panel C. The transition graph of the target and the result of the fat percentage is shown.
  • the change graph of target and actual body fat percentage is as follows.
  • the vertical axis and the horizontal axis respectively scale the body fat percentage (%) and the number of exercises.
  • the target value of the body fat percentage for each number of exercises, and the The actual value of the measured body fat percentage is displayed.
  • Fig. 9 shows a transition graph of the target and actual results of body weight, body fat mass, and lean body mass.
  • the change graphs of target and actual weight and body fat mass and lean body mass are shown on the vertical and horizontal axes, respectively, consisting of body fat mass (kg) and lean body mass (kg), body weight (kg) and number of exercises Is displayed, and the target values of body weight, body fat mass, and lean body mass for each number of exercises, and the actual values of body weight, body fat mass, and lean body mass measured for each number of exercises are displayed.
  • the automatic load control apparatus for an air-mouthed big exercise apparatus based on the target body fat percentage, in order to achieve this target, Determine the exercise program to determine how often and for how long the exercise should be continued, and set the load change means of the air port big exercise equipment so that the load value specified by the determined exercise program is attained. It operates automatically, so you don't have to worry about complicated machine operations. In addition, it exerts the effect of exercising with certainty, and it is possible to easily reach the target body fat percentage physique.

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Description

明 細 書
エア口ビック運動器具の負荷自動調整装置 技術分野
本発明は、 ウォーキング運動やジョギング運動を行う ト レッ ド ミル、 サイ ク リ ング運動を行う 自転車エルゴメ一夕、 階段上り運動を行うステ アクライマなど、 全身運動や身体の部分的な運動によって、 酸素を供給 し体脂肪を燃焼させる効果のあるエア口ビック運動器具に関する。 背景技術
エア口 ビック運動器具を使用して運動を行う 目的は、 心肺機能を強 化して全身持久力を高めることの他に、 健康のために余分な体脂肪を消 費して肥満を解消し、 引き締まった身体にすることも大きな狙いである ( このように、 ウェイ トコン トロールなどフィ ッ トネスを目的とする場 合、 どの程度の運動を、 どのく らいの頻度で、 どのく らいの期間続けれ ばよいかなど、 運動処方に関するカウンセ リ ングを受けながら行う と、 よ り効果的である。
ところが、 カウンセ リ ングを受けるには、 経済的な負担や時間的な制 約を伴うので、 誰もが簡単に手軽に受けることができない。
そこで本発明は、 体脂肪率を目標に立て、 目標の体脂肪率の身体を作 るには、どの程度の負荷の運動を、どのく らいの頻度で、 どのく らいの期 間続ければよいか、 という運動プログラムを自動的に計算で決定し、 こ の決定した運動プログラムで定める負荷の値になるように、 エアロビッ ク運動器具の負荷変更手段を自動的に操作することによ り、 煩雑な機械 操作に煩わされることな く、 確実に運動効果を発揮して、 無理なく 目標 の体脂肪率になるようにするこ とを目的とする。 発明の開示
本発明の構成は次のとおりである。
負荷が可変な ト レーニング用エア口ビック運動器具において、 身体に接触すべき電極を介して人体ィ ンピ一ダンスを測定する人体ィ ンピーダンス測定手段と、
性別、 年齢、 身長および体重の個人データを入力するデータ入力手段 と、
前記人体ィ ンピ一ダンスと個人データから体脂肪率を算出する体脂肪 率算出手段と、
目標の体脂肪率を設定する目標体脂肪率設定手段と、
運動回数を設定する運動回数設定手段と、
目標の体脂肪率と前記の算出した体脂肪率を比較して、 その差の解消 に必要な運動量を算出する必要運動量算出手段と、
算出した必要運動量と前記設定運動回数にも とづき、 エア口 ビック運 動器具の負荷および使用時間を定めた運動プログラムを決定する運動プ 口グラム決定手段と、
エア口ビック運動器具の負荷を、 前記の決定した運動プロ グラムの定 める負荷の値に一致するように変更する負荷変更手段と、
を備え、
目標体脂肪率達成に必要な運動プログラムの負荷になるように、 エア 口ビック運動器具の負荷を調節する。
また、 算出した必要運動量と前記設定運動回数にも とづき、 目標心拍 数および使用時間を定めた運動プロ グラムを決定する運動プロ グラム決 定手段と、
運動中の心拍数を測定する心拍数測定手段、 および、 運動中の心拍数 が前記運動プログラムの定める目標心拍数になるように、 エア口ビック 運動器具の負荷を変更する負荷変更手段とを備えて、
目標体脂肪率達成のために必要な運動プログラムの定める負荷になる ように、 エア口ビック運動器具の負荷を調節する。 図面の簡単な説明
第 1 図は、 本発明を実施した ト レ ッ ド ミ ルの概略図である。 第 2図 は、 本発明を実施した自転車エルゴメ一夕の概略図である。 第 3図は、 本発明を実施したステアクライマの概略図である。 第 4図は、 第 1図の ト レ ッ ド ミルにおいて、 体脂肪率測定中の様子を示す使用状態図である c 第 5図は、 本発明を実施した負荷自動調整装置の機能プロ ック図である < 第 6図は、 本発明を実施したハン ドルバーの要部拡大図である。 第 7図 は、 本発明を実施した人体ィ ンピーダンス測定回路のプロ ック図である ( 第 8図は、 運動量設定手段が表示する体脂肪率の目標と実績の推移グラ フである。 第 9図は、 運動量設定手段が表示する体重の目標と実績の推 移グラフである。 発明を実施するための最良の形態
以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
第 1図〜第 3図に、 本発明を実施した各種エア口ビック運動器具の概 略図をそれそれ示す。
第 1 図は ト レ ツ ド ミル A 1で、 ランニングベル ト Bの上を歩行あるい は走行してウォーキング運動やジョギング運動を行う。
ト レッ ド ミル A 1の前方には夕 ツチ式のカラ一液晶パネル Cを設置し. 運動負荷の調節やラ ンニングベル ト Bの勾配やス ピー ド、 心拍数などを 表示する。 運動負荷の調節は、 ランニングベル ト Bの勾配や、 ベル トの支軸の制 動 トルクを変化させて行う。
人体イ ンピーダンスや心拍数の測定は、 第 4図に示すように、 カラ一 液晶パネル Cの下方に取り付けたハン ドルバー Hを握って行う。
第 2図は自転車エルゴメ一夕 A 2で、 足でペダル Pをこいでサイ ク リ ング運動を行う。
自転車エルゴメ一夕 A 2の前方には夕 ツチ式のカラー液晶パネル Cを 設置し、 運動負荷の調節やペダルスピー ド、 走行距離、 心拍数などを表 示する。
運動負荷の調節は、 ペダル Pの摩擦抵抗や、 ペダル回転軸の制動 トル クを変化させて行う。
人体イ ンピーダンスや心拍数の測定は、 カラー液晶パネル Cの下方に 取り付けたハン ドルバー Hを握って行う。
第 3図はステアクライマ A 3で、 足でペダル Pを踏んで階段上り運動 を行う。
ステアクライマ A 3の前方には夕 ツチ式のカラ一液晶パネル Cを設置 し、 運動負荷の調節や上りスピー ド、 上り階数、 心拍数などを表示する < 運動負荷の調節は、 ペダル Pの重さや制動 トルクを変化させて行う。 人体ィ ンピーダンスや心拍数の測定は、 カラ一液晶パネル Cの下方に 取り付けたハン ドルバ一 Hを握って行う。
なお、 エア口ビック運動器具の運動負荷の変更装置と しては、 運動に 伴い回転する回転軸に円板を一体的に連結して、 この円板の脇に配置し た電磁石の磁束によ り円板に渦電流を起すことによ り、 回転軸にブレー キをかけるものが知られている。 この場合、 電磁石に流すコイル電流を 変更することによ り、 回転軸の制動 トルクを変更する。
第 5図に、 本発明を実施した負荷自動調整装置の機能プロ ック図を示 す。
この負荷自動調整装置は、 ハン ドルバー Hの電極を介して人体イ ンピ 一ダンスを測定する人体イ ンピーダンス測定手段 1 1 と、 カラー液晶パ ネル Cを介して性別、 年齢、 身長および体重の個人データを入力するデ —夕入力手段 1 2 と、 人体イ ンピーダンスの測定結果とデ一夕の入力内 容から体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段 1 3 と、 筋肉と骨など体重 から体脂肪を除いた除脂肪組織と性別および年齢とを評価して運動能力 を推計する運動能力推計手段 1 4 と、 目標の体脂肪率を設定する目標体 型設定手段 1 5 と、 期間と頻度を指定して目標の体脂肪率に到達するた めに必要な運動回数を設定する運動回数設定手段 1 6 と、 目標の体脂肪 率と現在の体脂肪率を比較して必要な運動量 （負荷と時間の積） を運動 回数毎に算出する必要運動量算出手段 1 7 と、 運動回数毎に目標の体脂 肪率と現在の体脂肪率を比較してその差に応じて運動量を修正する運動 量修正手段 1 8 と、 ハン ドルバー Hの電極を介して心拍数を測定する心 拍数測定手段 1 9 と、 算出した必要運動量と前記設定運動回数にも とづ き、 目標心拍数及び使用時間を定めた運動プログラムを決定する運動プ ログラム決定手段 2 0 と、 心拍数測定手段 1 9 による測定心拍数と前記 の目標心拍数を比較して両者が一致するようにエア口 ビック運動器具の 負荷を変更する負荷変更手段 2 1 と、 で構成する。
なお、 体重については歪ゲージなどをエア口ビック運動器具に設けて 運動中に測定してもよい。
第 6図に、 電極を装着したハン ドルバー Hの一部を拡大した要部拡大 図を示す。
ハン ドルバ一 Hは、 棒状の絶縁体の中部に左右の把持部 H L、 H Rを 設け、 それそれに給電側電極 H 1、 11 1 と検出側電極11 2、 H 2 を卷着 して 4端子電極を構成する。 給電側電極 H 1、 H 1 と検出側電極 H 2、 H 2の間は接触しないように間隔を設ける。
これらの電極の設置場所は、 ハン ドルバー Hに限らず、 その他の場所 たとえばカラー液晶パネル Cのケース外周でもよい。
第 7図に、 人体ィ ンピーダンス測定手段 1 1 の測定回路のプロ ック図 を示す。
測定回路は、 発振器 2 3が生成する 5 0 k H zの正弦波交流電圧を駆 動回路 2 4、 トランス T 1、 切換スィ ッチ 2 5 Aを介して給電側電極 H 1、 H 1 に供給する。
ハン ドルバー Hの左右の把持部 H L、 H Rを両手で握ると、 検出側電 極 H 2、 H 2 に交流電圧が発生する。
検出側電極 H 2、 H 2 に発生した交流電圧を切換スィ ッチ 3 3 A、 ト ラ ンス T 2、 帯域フ ィ ル夕 2 6、 整流回路 2 7、 増幅器 2 8 を介して直 流電圧に変換し、 波形整形、 レベル調整、 オフセ ッ ト調整した後、 Α / D変換器 2 9、 I / Oイ ン夕フェース 3 0 を介して C P U 3 1 に入力す る。 3 2はメモリである。
測定回路を構成する要素の経時変化や温度特性による測定誤差を修正 するため、 人体イ ンピーダンスを測定する前に、 検出側回路の出力特性 をあらかじめ校正する。
すなわち、 2つの変量である人体イ ンピーダンス Ζ と検出側回路が検 出する交流電圧 Vの関係を回帰直線 Ζ = k ■ V + C 0 にあてはめる。 そして、 抵抗値が既知の 2つの抵抗 R 1 と R 2の両端に、 人体イ ンピ —ダンス Zを測定するときと同じ所定の交流電圧を印加し、 抵抗 R 1 と R 2の両端に発生する交流電圧 Vを検出して回帰直線の比例定数 kと固 定定数 C 0を求める。
このため、 C P U 3 1 から制御信号を出力して I / 0イ ンタ フ ェース 3 0、 切換ュニッ ト 3 3、 および切換制御回路 3 3 Aを介して切換スィ ツチ 3 3 A Sを切換え、 ト ラ ンス T 1の二次側と ト ラ ンス Τ 2の一次側 との間に， 2つの抵抗: 1 と R 2を切換え自在にそれそれ接続する。 次に、 C P U 3 1から制御信号を出力して I /Oイ ンタフ ェース 3 0. 切換ュニッ ト 3 3、 および切換制御回路 3 3 Βを介して切換スィ ッチ 3 3 B Sを切換え、 測定対象を抵抗 R 1あるいは抵抗 R 2に切換える。 人体イ ンピーダンス測定手段 1 1が計算する人体イ ンピーダンスの計 算方法を数式 1 に示す。
数式 1
人体イ ンピーダンス二 A X傾き X測定値 +切片
A = 0. 7 9 2 ノヽン ドル男性
0. 8 2 5 ハン ドル女性
0. 8 9 3 電極男性
0. 9 5 電極女性
傾き二 ( 8 1 0 3 1 0 ) / (上方測定値 -下方測定値） 切片 = 8 1 0 -傾き X上方測定値 また、 体脂肪率算出手段 1 3が計算する体脂肪率の計算方法を数式 2 に示す。 数式 2
女性の場合 ：
体脂肪の割合 = ( 1 - 除脂肪/体重） X 1 0 0
除脂肪 = 0. 6 4 8 3 x (身長 X身長） / ンピ一ダンス
+ B x体重 + 5 . 0 9 1
B = 0.1699 身長 1 5 0以上
0.12 1 5 0未満 理想体重上限 + 2.5以上 0.13 理想体重上限 + 2.0以上 0.14 理想体重上限 + 1.5以上 0.15 理想体重上限 + 1.0以上 0.16 理想体重上限以上
0.1699 理想体重上限未満 理想体重上限 = (身長 - 100) X0.9X
男性の場合 ：
体脂肪の割合 = ( 4. 9 5 /体密度 - 4. 5 ) X 1 0 0
体密度 = 1 . 1 5 5 4
- (0.0841 X体重 Xイ ンピーダンス） / (身長 X身長）
運動能力推計手段 1 4は、 運動を安全に行うのと、 運動効果を最大限 に高めるために、 体力に応じた運動強度を設定する前提となる運動能力 を推計する。
運動能力は、 一般的には最大酸素摂取量を基準に推計するが、 ここで は筋肉や骨など体重から体脂肪を除いた除脂肪組織をパフォーマンスの バロメータと して運動能力を推計する。 また、 体脂肪を効率よ く燃焼させる運動強度は、 心拍数のレベルで最 高心拍数の約 6 0〜 9 0 %が好適とされるので、 最高心拍数 = 2 2 0 — 年齢とされることから、 年齢も運動能力の評価に加える。 また、 性別も 同様に評価に加える。
目標体脂肪率設定手段 1 5は、 夕 ツチ式のカラ一液晶パネル Pを介し て目標とする体脂肪率を、 女性の場合 1 7〜 2 4 %、 男性の場合 1 4〜 2 0 %とされる理想の体脂肪率のメニューの中から選択する。 目標とする体脂肪率が一定の時間内に選択されない場合は、 女性の場 合と男性の場合に分けて、 それそれ標準の体脂肪率が自動設定される。 運動回数設定手段 1 6は、 例えば 3か月、 半年、 1年などの期間と、 週 1回、 週 3回、 毎日などの頻度がメニューに表示され、 その中から期 間と頻度を選択して、運動回数を設定する。
決められた入力時間内に、 期間と頻度が選択されない場合は、 目標体 脂肪率と現在の体脂肪率の差に応じて適当な期間と頻度が自動的に選択 されて、運動回数が自動設定される。
必要運動量算出手段 1 7は、 目標体脂肪率と現在の体脂肪率を比較し て運動回数毎に必要な運動量を算出する。
一般に、 運動量は、 運動の強度と時間の積と して、 次のように表すこ とができる。
運動量 （ k c a l ) 二運動強度 （ k c a l 分） x運動時間 （分） 従って、 運動量を上げるには、 運動強度をきつく するか、 運動時間を 長く することが必要である。
必要な運動量は、 まず、 運動回数毎に設定した目標体脂肪率と現在の 体脂肪率の差から減量すべき体脂肪量を求める。
そして、 体脂肪 1 k gはおよそ 7 0 0 O k c a l に相当するので、 こ の体脂肪を消費するのに必要な力口 リー量を必要な運動量とする。
運動によって消費される時間当 りのカロ リ一量は、 レベル毎の強さ効 率と基礎代謝量をもとに数式 3の計算式によって求める。 数式 3
時間当 りの消費力口 リ一量二 2.35X強さ効率 X基礎代謝量/ 1440 ここで基礎代謝量は、 基礎代謝量 C 0 X体重 X (100 -体脂肪率） /100+ C 1
C 0 2 4. 0 3 4 9 女性 4 0歳未満
2 1. 9 5 1 女性 4 0歳以上
2 7. 7 1 7 男性 4 0歳未満
2 5. 3 3 3 男性 4 0歳以上
C 1 二 4 2 7. 6 4 女性 4 0歳未満
4 2 4. 3 8 女性 4 0歳以上
1 8 8. 2 1 男性 4 0歳未満
2 4 3. 2 8 男性 4 0歳以上 また、 強さ効率は下記のレベル毎に決定される。
レベル 1 強さ効率 = 0.825 レベル 8 強さ効率 = 1.000 2 強さ効率 = 0.850 9 強さ効率二 1.025 3 強さ効率 = 0.875 1 0 強さ効率 = 1.050 4 強さ効率 = 0.900 1 1 強さ効率 = 1.075 5 強さ効率 = 0.925 1 2 強さ効率 = 1.100 6 強さ効率 = 0.950 1 3 強さ効率 = 1.125 7 強さ効率 = 0.975 1 4 強さ効率 = 1.150 運動強度は、 1 4段階のレベルの中から、 運動能力推計手段 1 4が推 計した運
動能力に応じたレベルがメニューに表示され、 その中から選択する。
レベルが選択されない場合は、 標準のレベルが自動設定される。
レベルが自動も しく は手動で設定されたら、 先に求めたカロ リー換算 した減量すべき体脂肪を消費するのに必要な運動量を、 運動によって消 費される時間当 りのカロ リー量で除し、 これによつて必要な運動時間を 求める。
運動時間は、 体脂肪が燃えだすまでに最低必要といわれる 1 2分以上 の時間を設定する。
運動量修正手段 1 8は、 運動回数毎の目標体脂肪率と現在の体脂肪率 の差から修正 （減量） すべき体脂肪量を求め、 この体脂肪を消費するの に必要なカロ リー量を必要な運動量と して 必要運動量算出手段 1 7 に 送出して、 その必要運動量を修正する。
このように、 操作パネルを介してどの程度の運動を、 どのく らいの頻 度で、 どのく らいの期間続ければよいかなど、 目標の体脂肪率になるた めに必要な運動プログラムを提示し、 運動の進渉状況に応じて運動プロ グラムが修正されるようにすれば、 運動の都度運動プログラムを組立て る手間がなく なり、 必要な運動が効率的に集中してできるようになる と いう利点がある。
次に、 運動プログラム決定手段 2 0は、 手段 1 7が算出した必要運動 量と手段 1 6で設定した設定運動回数にも とづき、 1回の運動で、 どの く らいの時間だけその運動器具を使用し、 そのときの心拍数がどのく ら いになるような負荷であれば、 必要運動量を消化できるかを計算し、 そ の結果から、 目標心拍数と運動器具の使用時間を定めた運動プログラム を決定する。
負荷変更手段 2 1は、 心拍数測定手段 1 9 による測定心拍数と前記の 目標心拍数を比較して、 両者が一致するように、 ランニングベル ト； Bの 勾配や、 ペダル Pの摩擦抵抗、 重さ、 も しく は制動 トルクなどの、 エア 口ビック運動器具の負荷を変更調節する。
これによ り、 必要運動量算出手段 1 7が設定した運動強度の心拍ゾー ンに、 実際の心拍数をキープさせる。
第 8図に、 運動量設定手段 1 7がカラー液晶パネル Cに表示する体脂 肪率の目標と実績の推移グラフを示す。
体脂肪率の目標と実績の推移グラフは、 縦軸と横軸にそれそれ体脂肪 率 （％) と運動回数をスケーリ ングし、 運動回数毎の体脂肪率の目標値 と、 運動回数毎に測定した体脂肪率の実績値を表示する。
また、 第 9図に、 体重と体脂肪量および除脂肪体重の目標と実績の推 移グラフを示す。
体重と体脂肪量および除脂肪体重の目標と実績の推移グラフは、 縦軸 と横軸にそれそれ体脂肪量 （ k g ) と除脂肪体重 （ k g ) で構成する体 重 （ k g ) と運動回数をスケーリ ングし、 運動回数毎の体重と体脂肪量 および除脂肪体重の目標値と、 運動回数毎に測定した体重と体脂肪量お よび除脂肪体重の実績値を表示する。
エア口ビック運動器具には、 上記のように、 心拍数で負荷を調整する 間接形式と、 心拍数とは無関係に負荷を設定する直接形式とがある。 直接形式の場合は、 1 回の運動で、 どのく らいの時間だけその運動器 具を使用し、 そのときの負荷がどのく らいの値であれば、 必要運動量を 消化できるかを計算し、 その結果から、 負荷と運動器具の使用時間を定 めた運動プログラムを決定する。 第 5図は、 これら直接間接の両形式を 表している。 産業上の利用可能性
以上説明したよう に、 本発明のエア口 ビッ ク運動器具の負荷自動調 整装置では、 目標の体脂肪率を基準にして、 この目標を達成するために は、 どの程度の負荷の運動を、 どのく らいの頻度で、 どのく らいの期間 続ければよいか、 という運動プログラムを決定し、 この決定した運動プ ログラムで定める負荷の値になるように、 エア口 ビック運動器具の負荷 変更手段を自動的に操作するので、 煩雑な機械操作に煩わされることな く、 確実に運動効果を発揮して、 無理なく 目標の体脂肪 率の体格になれるという効果を奏する。

Claims

請求の範囲
1 . 負荷が可変な ト レーニング用エア口 ビック運動器具において、 身体に接触すべき電極を介して人体イ ンピーダンスを測定する人体ィ ンピ一ダンス測定手段と、
性別、 年齢、 身長および体重の個人データを入力するデ一夕入力手段 と、
前記人体ィ ンピーダンスと個人デ一夕から体脂肪率を算出する体脂肪 率算出手段と、
目標の体脂肪率を設定する目標体脂肪率設定手段と、
運動回数を設定する運動回数設定手段と、
目標の体脂肪率と前記の算出した体脂肪率を比較して、 その差の解消 に必要な運動量を算出する必要運動量算出手段と、
算出した必要運動量と前記設定運動回数にも とづき、 エア口ビック運 動器具の負荷および使用時間を定めた運動プログラムを決定する運動プ 口グラム決定手段と、
エア口ビック運動器具の負荷を、 前記の決定した運動プロ グラムの定 める負荷の値に一致するように変更する負荷変更手段と、
を備え、
目標体脂肪率達成に必要な運動プログラムの負荷になるように、 エア 口ビック運動器具の負荷を調節するこ とを特徴とするエア口ビック運動 器具の負荷自動調整装置。
2 . 負荷が可変な ト レーニング用のエア口 ビック運動器具におい て、
人体に接触すべき電極を介して人体ィ ンピーダンスを測定する人体ィ ンピ一ダンス測定手段と、 性別、 年齢、 身長および体重の個人デ一夕を入力するデータ入力手段 と、
前記人体ィ ンピーダンスと個人デ一夕から体脂肪率を算出する体脂肪 率算出手段と、
目標の体脂肪率を設定する目標体脂肪率設定手段と、
運動回数を設定する運動回数設定手段と、
目標の体脂肪率と前記の算出した体脂肪率を比較して、 その差の解消 に必要な運動量を算出する必要運動量算出手段と、
前記必要運動量と前記設定運動回数にも とづき、 目標心拍数および使 用時間を定めた運動プロ グラムを決定する運動プロ グラム決定手段と、 運動中の心拍数を測定する心拍数測定手段と、
運動中の心拍数が前記運動プログラムの定める目標心拍数になるよう に、 エア口ビック運動器具の負荷を変更する負荷変更手段と、
を備え、
目標体脂肪率達成のために必要な運動プログラムの定める負荷になる ように、 エア口 ビック運動器具の負荷を調節することを特徴とするエア 口ビック運動器具の負荷自動調整装置。
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