WO1999056833A1 - Dispositif permettant d'adapter automatiquement la charge d'un appareil a contrepoids - Google Patents

Dispositif permettant d'adapter automatiquement la charge d'un appareil a contrepoids Download PDF

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WO1999056833A1
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Iwao Yamazaki
Kimiyo Yamazaki
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Yaman Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a weight machine for applying a mechanical load to muscles such as the upper arm, the chest, the abdomen, the waist, the thighs, and the calf to strengthen the muscles.
  • Exercise using machines to improve health includes walking and running exercises using a treadmill to improve cardiopulmonary function and burn body fat, bicycling exercises using bicycle ergome, and stair climber. Aerobic exercises such as stair climbing exercises and boating exercises using a mouth-to-mouth machine have been mainly performed.
  • muscles are the basis for various movements in daily life, and in order to maintain an active and human life as long as possible, use weight machines and free weights such as dumbbells. It is important to maintain the function of the underlying muscles by adding resistance to the body and performing resistance training to strengthen the muscles.
  • An imbalance between antagonistic muscles and left and right muscular strength may lead to orthopedic disorders such as muscle loss and sprains.To prevent such disorders, it is necessary to train the whole body in a well-balanced manner. is there.
  • the large muscles are the muscles that generate large muscle power and are the basis of movement, so it is more effective to give priority to the large muscles for training.
  • the weight machine applies a balanced load to the whole body muscles, mainly the basic large muscle group, without biasing only to the local parts, the whole body muscles are enlarged by physiological adaptation, and the nervous system is damaged. It activates and improves muscle function.
  • lean body mass is suitable as an index for monitoring the effect of resistance training over a long period of time, and when lean body mass is targeted, the target is set and training efficiency is improved.
  • the present invention sets a target of lean body mass, and in order to build a body with a target lean body mass, how much exercise, how often and how long should be continued,
  • the exercise program is automatically calculated and determined, and the load change means of the jet machine is automatically operated so that the load value determined by the determined exercise program can be obtained.
  • the purpose is to ensure that the exercise effect is exerted without any bothering and that the target lean body mass is reached without difficulty. Disclosure of the invention
  • the configuration of the present invention is as follows.
  • a human body impedance measuring means for measuring a human body impedance through an electrode to be in contact with the body
  • Data input means for inputting personal data of gender, age, height and weight
  • Body fat percentage calculating means for calculating a body fat percentage from the human body impedance and personal data
  • Lean body mass calculation means for calculating lean body mass from the body fat percentage and body weight;
  • target lean body mass setting means for setting a target lean body mass;
  • Exercise number setting means for setting the number of exercises
  • Required exercise amount calculating means for comparing the target lean body mass with the calculated lean body mass, and calculating an exercise amount necessary for eliminating the difference;
  • the weight of the weight machine is reduced by the negative A load changing means for changing the load value to match the value of the load;
  • Exercise program determining means for determining an exercise program in which a target heart rate and a use time are determined based on the calculated required exercise amount and the set number of exercises,
  • Heart rate measuring means for measuring the heart rate during exercise; and load changing means for changing the load on the exercise equipment so that the heart rate during exercise becomes the target heart rate determined by the exercise program.
  • FIG. 1 is a schematic view of an arm curl of a weight machine embodying the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of a leg curl of a weight machine embodying the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an abdominal of a weight machine embodying the present invention.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of an automatic load adjusting device embodying the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a main part of a handlebar embodying the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram of a human body impedance measuring circuit embodying the present invention.
  • FIG. 7 is a transition graph of lean body mass displayed by the required exercise amount calculating means.
  • FIGS. 1 to 3 show three typical examples.
  • Fig. 1 shows an arm curl A1, which strengthens muscles such as the biceps by repeatedly bending the upper arm.
  • Fig. 2 shows a leg curl A2 that strengthens muscles such as hamstrings by repeatedly twisting the thigh.
  • Figure 3 shows Abdominal A3, which strengthens muscles such as abdominal muscles by repeatedly bending and stretching the abdomen.
  • the loading methods used in these weight machines include weight stacks that lift the weights using pulleys and levers, as well as hydraulic, pneumatic, or electromagnetic types that use hydraulic, pneumatic, or electromagnet resistance. There is.
  • Each of the weight machines A1, A2, and A3 is equipped with an unillustrated one-touch color LCD panel to adjust the load and to input and display various data.
  • the load is changed by automatically changing the hydraulic pressure.
  • an appropriate weight may be displayed on a color LCD panel, and a person may reload the weight according to the display.
  • a disk is integrally connected to a rotating shaft that rotates with movement, and eddy currents are generated in the disk by the magnetic flux of electromagnets placed beside this disk.
  • Some brakes apply to the rotating shaft.
  • the braking torque of the rotating shaft is changed by changing the coil current flowing through the electromagnet.
  • the measurement of the human body impedance and the heart rate is carried out by holding the grip handles H provided on the weight machines A1, A2 and A3.
  • FIG. 4 shows a functional block diagram of the automatic load adjusting device embodying the present invention.
  • This automatic load adjusting device includes a human body impedance measuring means 11 for measuring a human body impedance through a handlebar H electrode,
  • Data input means 1 and 2 for inputting personal data of gender, age, height and weight via a color LCD panel
  • a body fat percentage calculating means 13 for calculating a body fat percentage from the measurement result of the human body impedance and the input contents of the day;
  • Lean body mass calculating means 14 for calculating lean body mass from body fat percentage and body weight, and exercise for estimating athletic performance by evaluating lean body tissue, such as muscle and bone, excluding body fat from body weight, and gender and age Capability estimation means 15
  • Target lean body mass setting means 16 for setting a target lean body mass
  • exercise frequency setting means 17 for setting the number of exercises required to reach the target lean body weight by specifying a period and frequency
  • Required exercise amount calculating means 18 for comparing the target lean body mass with the calculated lean mass, and calculating an exercise amount necessary for eliminating the difference;
  • Exercise amount correcting means 19 for comparing the target lean body mass with the current lean body mass for each number of exercises and correcting the amount of exercise according to the difference
  • Heart rate measuring means 20 for measuring the heart rate via the electrodes of the handlebar H;
  • Exercise program determining means 21 for determining an exercise program in which a target heart rate and usage time are determined based on the calculated required exercise amount and the set number of exercises,
  • Load change means 22 for comparing the heart rate measured by the heart rate measurement means 20 with the target heart rate and changing the load of the weight machine so that the two coincide with each other;
  • a strain gauge is provided on the weight machine during exercise. May be measured.
  • Fig. 5 shows an enlarged view of the main part of a part of the handlebar H with electrodes attached.
  • the handle bar 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 therearound to form a four-terminal electrode. Constitute. An interval is provided between the power supply side electrodes H 1 and H 1 and the detection side electrodes H 2 and H 2 so as not to contact.
  • the location of these electrodes is not limited to the handlebar H, but may be other locations such as the outer periphery of the case of a color liquid crystal panel.
  • FIG. 6 shows a block diagram of the measuring circuit of the human body impedance measuring means 11.
  • the measurement circuit uses a 50 kHz sinusoidal AC voltage generated by the oscillator 23 to drive the electrode 24 on the power supply side via the drive circuit 24, the transformer T1, and the switching switch 25A.
  • the AC voltage generated at the detection electrodes H2 and H2 is switched through the switch 33A, the transformer T2, the band filter 26, the rectifier circuit 27, and the DC voltage via the amplifier 28. After performing waveform shaping, level adjustment, and offset adjustment, the signal is 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 to switch the switching switch 33 AS via the I / O interface 30, the switching unit 33, and the switching control circuit 33A.
  • Two resistors R1 and R2 are switchably connected between the secondary side of the transformer T1 and the primary side of the transformer T2.
  • a control signal is output from the CPU 31 to switch the I / O interface 30.
  • the switching switch 33BS via the switching unit 33 and the switching control circuit 33B, and the resistance to be measured is changed. Switch to R1 or resistor R2.
  • Human body impedance measurement means 11 The method for calculating the human body impedance calculated by 1 is described.
  • Equation 1 shows.
  • Human body impedance A X slope X measured value + intercept
  • Body fat percentage (1-lean / body weight) x 1 0 0
  • Lean fat 0.6 4 8 3 x (height x height) / impedance
  • Equation 3 shows the calculation method of lean body mass calculated by the lean body mass calculating means 14.
  • the exercise capacity estimation means 15 is based on the physical strength in order to perform exercise safely and maximize exercise effects. Estimate the athletic ability that is the premise for setting the exercise intensity.
  • Exercise performance is generally estimated based on maximal oxygen uptake, but here the performance of lean tissue, such as muscle and bone, excluding body fat from body weight is evaluated. Estimate athletic ability as Barome overnight.
  • the target lean body mass setting means 16 selects a target lean body mass from a menu via a sunset-type color LCD panel.
  • the standard lean mass is automatically set for women and men, taking into account the calculated actual lean mass. You.
  • the exercise frequency setting means 17 displays, for example, a period such as three months, six months, one year, etc., and a frequency such as once a week, three times a week, daily, etc. on a menu, and selects the period and frequency from the menu. And set the number of exercises.
  • period and frequency are not selected within the specified input time, an appropriate period and frequency are automatically selected according to the difference between the target lean body mass and the current lean body mass, and the number of exercises is automatically set. Is done.
  • the required exercise amount calculation means 18 compares the target lean body mass with the current lean body mass to calculate the required amount of exercise for each number of exercises.
  • the required amount of exercise is set according to the difference between the target lean body mass and the current lean mass based on the experimental correlation between the amount of exercise and the lean mass.
  • the amount of exercise can be expressed as the product of exercise intensity and time as follows.
  • Exercise intensity should be at least in daily life due to the principle of overload. Set to give the muscle more resistance than the muscle strength to use.
  • Exercise intensity is displayed on the menu according to the exercise ability estimated by the exercise ability estimation means 15 from several levels, and is selected from the menu.o
  • an appropriate level is set according to the athletic ability.
  • the required exercise time is calculated based on the exercise intensity set previously.
  • the exercise amount correcting means 19 calculates the amount of lean body mass to be corrected (enhanced) from the difference between the target lean body mass and the current lean body mass for each number of exercises, and obtains the amount of exercise required at that time from this amount. To reset exercise intensity and exercise time.
  • 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 by resetting the exercise program so that it is modified according to the progress of the exercise, there is no need to assemble the exercise program with each exercise, which has the advantage of being more efficient.
  • FIG. 7 shows a transition graph of the target and the actual result of lean body mass displayed on the color liquid crystal panel by the necessary exercise amount calculating means 18.
  • the change graph of the target and the result of the lean body mass is as follows.
  • the vertical axis and the horizontal axis scale the body fat mass (kg), the lean body mass (kg) and the number of exercises, respectively.
  • the target value of lean body mass (dotted line), the body fat mass measured for each exercise and the actual value of lean body mass are displayed.
  • the exercise program determining means 21 uses the weight machine for one exercise, based on the required amount of exercise calculated by the means 18 and the number of exercises set by the means 17. Calculate how much your heart rate will be at that time, and calculate the amount of exercise you need to exercise, and then use the results to determine your target heart rate and exercise time. To determine.
  • the load changing means 22 compares the heart rate measured by the heart rate measuring means 20 with the above-mentioned target heart rate, and adjusts the weight of the weight, oil pressure, etc. so that the two match. Change and adjust the weight of the weight machine.
  • the heart rate zone having the exercise intensity set by the necessary exercise amount calculation means 18 keeps the actual heart rate.
  • the weight machine has an indirect type in which the load is adjusted by the heart rate, and a direct type in which the load is set independently of the heart rate.
  • the weight automatic adjustment device for a weight machine on the basis of the target lean body mass, how much load exercise and how much The exercise program determines how long the exercise should be continued at the frequency of the exercise, and automatically operates the load changing means of the weight machine so that the load value determined by the determined exercise program is reached.
  • reliable operation can be performed without troublesome machine operations. It exerts a dynamic effect, allowing it to easily reach the target lean body mass.

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Description

明 細 書
ウェイ トマシンの負荷自動調整装置 技術分野
本発明は、 上腕部、 胸部、 腹部、 腰部、 大腿部、 ふく らはぎなど の筋肉に力学的な負荷を与えて、 これらの筋肉を強化するためのウェイ トマシンに関する。 背景技術
健康づく りのためのマシンによる運動と しては、 心肺機能の向上や体 脂肪の燃焼を目的とした ト レッ ドミルによるウォーキングやランニング 運動、 自転車エルゴメ一夕による自転車こぎ運動、 ステアクライマによ る階段上り運動、 口一イ ングマシンによるボー トこぎ運動など、 有酸素 運動が中心に行われてきた。
しかし、 日常生活の中でのさまざまな動作を生み出す基本となるのは 筋肉であり、 活動的で人間ら しい生活をできるだけ長く持続するために は、 ウェイ トマシンや、 ダンベルなどのフ リーウェイ トを使って体に抵 抗を加え、 筋肉を強化するレジスタンス ト レ一ニングを行って身体の土 台となる筋肉の機能を維持することが重要である。
筋肉は使わなければ萎縮し、 それに伴って機能も低下する。
従って、 ト レーニングによって得られた効果を維持するには、 その後 も継続的な ト レーニングが必要である。
また、 短期間のレジスタンス ト レーニングによって得られる効果は、 神経系の適応によるところが大き く、 肥大化など筋肉の形態的な変化に よってもたらされる効果が出るまでには、 長期間の ト レーニングの積み 重ねが必要である。 また、 レジスタンス ト レーニングは局所的な部位のみに偏らず、 全身 をバランスよ く ト レーニングすることが大切である。
拮抗筋や左右の筋力のバランスが崩れると、 肉離れや捻挫などの整形 外科的な障害を招く ことがあるので、 このような障害を予防するために も、 全身をバランスよ く ト レーニングする必要がある。
さらに、 レジスタンス ト レーニングは基礎的な筋力を養うことから始 めるのが望ましい。
基礎的な筋力として大筋群は、 大きな筋パワーを生み出して動作の基 本となる筋肉なので、 大筋群を優先して ト レーニングする方がよ り効果 的である。
このように、 ウェイ トマシンによって局所的な部位のみに偏らず基礎 的な大筋群を中心に全身の筋肉にバランスよ く負荷を与えると、 生理的 な適応によって全身の筋肉が肥大し、 神経系を活性化して筋機能が向上 する。
また、 筋肉が肥大すると筋肉を支える骨も密度が高くなつて丈夫にな り、 重量も重くなる。
このため、 レジスタンス ト レーニングを行う と筋肉や骨などの組織が 発達し、 体重から体脂肪量を除いた除脂肪体重が増加する。
従って、 除脂肪体重は長期間にわたるレジスタ ンス ト レーニングの効 果を見る指標として好適であり、 除脂肪体重を目標にすると目標が定ま つて ト レーニング効率が向上する。
また、 筋力 ト レーニングを長期間行う場合、 どの程度の ト レーニング 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、 ト レ 一二ングに関するカウンセ 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わけにはいかなかった。 そこで本発明は、 除脂肪体重を目標に立て、 目標の除脂肪体重の身体 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演算して決定 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、 ゥェ ィ トマシン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 の除脂肪体重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。
負荷が可変な筋力 ト レーニング用ウェイ トマシンにおいて、
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 ンビ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、
前記人体イ ンピー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、
前記体脂肪率と体重から除脂肪体重を算出する除脂肪体重算出手段と. 目標の除脂肪体重を設定する目標除脂肪体重設定手段と、
運動回数を設定する運動回数設定手段と、
目標の除脂肪体重と前記の算出した除脂肪体重を比較して、 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、 ウェイ トマシン 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ログラ ム決定手段と、
ウェイ トマシンの負荷を、 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、
目標除脂肪体重達成に必要な運動プログラムの負荷になるように、 ゥ エイ トマシンの負荷を調節する。
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、 エア口ビヅク 運動器具の負荷を変更する負荷変更手段とを備えて、
目標除脂肪体重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、 本発明を実施したウェイ トマシンのアームカールの概略 図である。 第 2図は、 本発明を実施したウェイ トマシンのレ ツグカール の概略図である。 第 3図は、 本発明を実施したウェイ トマシンのアブド ミ ナルの概略図である。 第 4図は、 本発明を実施した負荷自動調整装置 の機能ブロック図である。 第 5図は、 本発明を実施したハン ドルバ一の 要部拡大図である。 第 6図は、 本発明を実施した人体イ ンピーダンス測 定回路のブロック図である。 第 7図は、 必要運動量算出手段が表示する 除脂肪体重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。
ウェイ 卜マシンには ト レーニング種目に応じていろいろな種類のも のが市販されている。 ここでは代表的な 3例を第 1図〜第 3図に示す。 第 1図はアームカール A 1で、 上腕部を反復してねじ曲げることによ り上腕二頭筋などの筋肉を強化する。
第 2図はレ ツグカール A 2で、 大腿部を反復してねじ曲げることによ りハムス ト リ ングなどの筋肉を強化する。
第 3図はアブド ミナル A 3で、 腹部を反復して屈伸することによ り腹 筋などの筋肉を強化する。
これらのウェイ トマシンに用いられる負荷方法には、 ウェイ トを滑車 やてこなどを使って持ち上げるウェイ トスタ ック式の他、 油圧や空気圧 あるいは電磁石の抵抗を利用した油圧式、 空気圧式あるいは電磁式など がある。
各ウェイ トマシン A l、 A 2、 A 3には、 図示しない夕 ヅチ式のカラ 一液晶パネルをそれそれ設置し、 負荷の調節や各種デ一夕の入力および 表示を行う。
負荷の変更は、 自動的に油圧を変更して行う。 も しく は適正ウェイ ト をカラー液晶パネルに表示し、 その表示に従って人がウェイ トを積み替 えて行ってもよい。
また負荷変更の例と して、 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ある。 この場合は- 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。
人体イ ンピーダンスや心拍数の測定は、 ウェイ トマシン A 1、 A 2、 A 3にそれそれ設けたグリ ップハン ドル Hを握って行う。
第 4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ィ ンビ 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 を入力するデ一夕入力手段 1 2 と、
人体イ ンピ一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、
体脂肪率と体重から除脂肪体重を算出する除脂肪体重算出手段 1 4 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 5 と、
目標の除脂肪体重を設定する目標除脂肪体重設定手段 1 6 と、 期間と頻度を指定して目標の除脂肪体重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 7 と、
目標の除脂肪体重と前記の算出した除脂肪体重を比較して、 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 1 8 と、
運動回数毎に目標の除脂肪体重と現在の除脂肪体重を比較してその差 に応じて運動量を修正する運動量修正手段 1 9 と、
ハン ドルバ一 Hの電極を介して心拍数を測定する心拍数測定手段 2 0 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 1 と、
心拍数測定手段 2 0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ウェイ トマシンの負荷を変更する負荷変更手段 2 2 と、
で構成する。
なお、 体重については歪ゲージなどをウェイ トマシンに設けて運動中 に測定してもよい。
第 5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 ドルバー 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 ドルバ一 Hに限らず、 その他の場所 たとえばカラー液晶パネルのケース外周でもよい。
第 6図に、 人体イ ンピーダンス測定手段 1 1の測定回路のブロ 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、 切換スイ 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 ドルバ一 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イ 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 ンタフェース 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 Z = 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 O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 ン夕フ ェース 30、 切換ユニッ ト 3 3、 および切換制御回路 3 3 Aを介して切換スィ ヅチ 3 3 A Sを切換え、 ト ラ ンス T 1の二次側と ト ランス T 2の一次側 との間に， 2つの抵抗 R 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 30. 切換ュニッ ト 3 3、 および切換制御回路 3 3 Bを介して切換スィ ツチ 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。 人体ィ ンビ一ダンス測定手段 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 = A X傾き X測定値 +切片
A = 0. 7 9 2 ノヽン ドル男性
0. 82 5 ノヽン ドル女性
0. 8 9 3 電極男性
0. 9 5 電極女性
傾き = ( 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） /イ ンピーダンス
+ 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
(身長 - 100) X0.9X1.1 男性の場合 ：
( 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） また、 除脂肪体重算出手段 1 4が計算する除脂肪体重の計算方法を数 式 3に示す。
除脂肪体重 =体重 X ( 1—体脂肪率/ 1 0 0 ) (数式 3 ) 運動能力推計手段 1 5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 バロメ一夕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。
目標除脂肪体重設定手段 1 6は、 夕ツチ式のカラ一液晶パネルを介し て目標とする除脂肪体重をメニューの中から選択する。
目標とする除脂肪体重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、 かつ算出した実際の除脂肪体重を勘案して、 標準の除脂肪体重が自動設定される。
運動回数設定手段 1 7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、 目標除 脂肪体重と現在の除脂肪体重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 8は、 目標除脂肪体重と現在の除脂肪体重を比 較して運動回数毎に必要な運動量を算出する。
必要な運動量は、 運動量と除脂肪体重の実験的な相関関係から目標除 脂肪体重と現在の除脂肪体重の差に応じた値を設定する。
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 ) =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。
運動強度は、 オーバロー ド （過負荷） の原則から最低でも日常生活で 使用する筋力以上の抵抗を筋肉に与えるように設定する。
また、 運動強度は、 効果に伴って増加させないと運動効果が停滞する ので、 除脂肪体重の増加に伴って運動強度を上げていく。
運動強度は、 数段階のレベルの中から、 運動能力推計手段 1 5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 o
レベルが選択されない場合は、 運動能力に応じて適当なレベルが設定 され 。
レベルが設定されたら、 先に設定した運動強度をもとに必要な運動時 間を計算する。
運動量修正手段 1 9は、 運動回数毎の目標除脂肪体重と現在の除脂肪 体重の差から修正 （増強） すべき除脂肪体重の量を求め、 この量からそ の時点で必要な運動量を求めて運動強度と運動時間を再設定する。
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再設定すれば、 運動のつど運動プログラムを 組立てる手間がなくなり、 能率が良いという利点がある。
第 7図に、 必要運動量算出手段 1 8がカラー液晶パネルに表示する除 脂肪体重の目標と実績の推移グラフを示す。
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 ) ならびに除脂肪体重 （ k g ) と運動回数をスケーリ ングし、 運動回数毎の体脂肪量ならびに除脂肪体重の目標値 （点線） と、 運動回 数毎に測定した体脂肪量ならびに除脂肪体重の実績値を表示する。
このように、 液晶パネルに表示すると、 目標が立てやすく、 わかりや すいという利点がある。 次に、 運動プログラム決定手段 2 1は、 手段 1 8が算出した必要運動 量と手段 1 7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ウェイ トマシンを使用し、 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 2は、 心拍数測定手段 2 0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、 ウェイ 卜の重さ、 も し くは油圧力などの、 ウェイ トマシン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 8が設定した運動強度の心拍ゾ一 ンに、 実際の心拍数をキープさせる。
ウェイ トマシンには、 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 4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、 本発明のウェイ トマシンの負荷自動調整装置で は、 目標の除脂肪体重を基準にして、 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、 ウェイ トマシン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 目標の除脂肪体重の体格になれるという効 果を奏する。

Claims

請求の範囲
1 . 負荷が可変な筋力 ト レーニング用ウェイ トマシンにおいて、
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 ンピーダンス測定手段と、
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、
前記人体イ ンピー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、
前記体脂肪率と体重から除脂肪体重を算出する除脂肪体重算出手段と、 目標の除脂肪体重を設定する目標除脂肪体重設定手段と、
運動回数を設定する運動回数設定手段と、
目標の除脂肪体重と前記の算出した除脂肪体重を比較して、 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、 ウェイ トマシン 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ログラ ム決定手段と、
ウェイ トマシンの負荷を、 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、
目標除脂肪体重達成に必要な運動プログラムの負荷になるように、 ゥ エイ トマシンの負荷を調節することを特徴とするウェイ トマシンの負荷 自動調整装置。
2 . 負荷が可変な筋力 ト レーニング用ウェイ トマシンにおいて、 身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、
前記体脂肪率と体重から除脂肪体重を算出する除脂肪体重算出手段と、 目標の除脂肪体重を設定する目標除脂肪体重設定手段と、
運動回数を設定する運動回数設定手段と、
目標の除脂肪体重と前記の算出した除脂肪体重を比較して、 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、 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、 ウェイ トマシンの負荷を変更する負荷変更手段と、
を備え、
目標除脂肪体重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、 ウェイ トマシンの負荷を調節することを特徴とするウェイ トマ シンの負荷自動調整装置。
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