JPH06277311A - 自動負荷調節機能を備えた運動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過大な負荷が与えられることにより生体に心
臓発作などを発生させるおそれのない自動負荷調節機能
を備えた運動装置を提供する。 【構成】 異常判定手段に対応するステップＳ９によ
り、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ＰＲＰが予め設定器２６において設定した判断
基準値を越えたことに基づいて生体の異常が判断される
と、異常内容が表示器２８において表示されるととも
に、運動負荷解消手段に対応するステップＳ１１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るので、生体に与えられる負荷の精
度が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体に運動をさせるこ
とによりその生体に負荷を与える運動装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】生体の運動機能の測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、回転中の無端ベルト上
を走行させる形式のトレッドミルを備えたものなどがそ
れである。このような運動装置では、通常、安静時に対
して所定割合増加させた脈拍数や血圧値の目標値が設定
され、その目標値に対して実際の脈拍数や血圧値を一致
させるように負荷が調節されている。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】しかしながら、上記従来の運
動装置では、実際の脈拍数や血圧値が目標値に維持され
るように負荷が一律に与えられるが、高齢者や循環器の
疾患を有する者などのように本来的に心機能の弱い生体
に対しては過大な負荷となる場合があり、そのような負
荷が持続的に与えられることにより、心臓発作などを発
生させるおそれがあった。特に、運動施設であっても専
門家の監督が行われない場合や、自宅などにおいて個人
的に運動装置を利用する場合にそのおそれが大きいので
ある。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、過大な負荷が与
えられることにより生体に心臓発作などを発生させるお
それのない運動装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、運動中の生体に荷せ
られる負荷を変化させ得る運動負荷調節手段と、その運
動負荷調節手段を制御することによりその生体に予め設
定された運動負荷を与える運動負荷制御手段とを備えた
運動装置であって、(a) 前記運動中の生体の異常を、生
体の心拍数および血圧値の少なくとも一方が予め定めら
れた判断基準値を越えたことに基づいて判定する異常判
定手段と、(b) その異常判定手段により前記運動中の生
体の異常が判定された場合には、生体に荷せられていた
負荷を前記運動負荷調節手段により零とする運動負荷解
消手段とを、含むことにある。

【０００６】

【作用および発明の効果】このようにすれば、運動中の
生体に異常が発生したことが異常判定手段により判定さ
れると、運動負荷解消手段により、生体に付与されてい
た負荷が自動的に零とされるので、特に心機能の弱い生
体に対して過大な負荷が与えられることに起因する心臓
発作などを発生させるおそれが好適に解消されるのであ
る。

【０００７】

【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。

【０００８】図１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１
２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、コントローラ１６から上記励磁コイルに供
給される励磁電流により電磁ブレーキ１４にて消費され
る運動エネルギー、すなわち回転ペダル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。本実施例では、
上記電磁ブレーキ１４が運動中の生体に荷せられる負荷
を変化させ得る運動負荷調節手段に対応している。

【０００９】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２
２と接続され、血圧測定装置２２か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からは血流音を表す
信号を血圧測定装置２２へ供給する。カフ１８とともに
血圧測定手段を構成する血圧測定装置２２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ーラ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後除々に降圧させられ、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。

【００１０】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っ
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ＰＲＰ（Pressure Rate
Product ：血圧値と心拍数との積）等の量が用いられ
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運動の目標に従って決まる
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
せたものである。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
と心室収縮血圧とによって表されるので、最高血圧値、
或いはＰＲＰは生体の労作強度を反映するのである。

【００１１】前記コントローラ１６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致するようにエ
ルゴメータ１０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
いは異常メッセージを印字表示するためのプリンタ装置
が設けられる。

【００１２】以下、コントローラ１６の作動を図２のフ
ローチャートにしたがって説明する。

【００１３】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−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。

【００１４】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Ｓ８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ＰＲＰが決定され
る。このＰＲＰはステップＳ１にて読み込んだ脈拍数と
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。

【００１５】ステップＳ４では設定器２６において設定
された目標値（ＰＲＰ）が読み込まれ、運動負荷制御手
段に対応する以下のステップＳ５乃至Ｓ８により、その
目標値と一致するように生体に運動負荷が与えられる。
先ず、ステップＳ５ではステップＳ３にて求めた実際の
ＰＲＰと目標値とが比較される。実際のＰＲＰ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△Ｗが加えられて増加させられる
が、実際のＰＲＰ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から△Ｗ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Ｓ
７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１
４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、且つ、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
度を考慮して励磁電流が定められるのである。

【００１６】続いて、異常判定手段に対応するステップ
Ｓ９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ＰＲＰ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）を越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Ｓ１０が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、運動負荷解消手段に対応
するステップＳ１１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。

【００１７】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Ｓ２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Ｓ１１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る。

【００１８】このように、本実施例によれば、脈拍数或
いは血圧値、または実際のＰＲＰが予め設定器２６にお
いて設定した判断基準値を越えたことに基づいて生体の
異常が判断されると、異常内容が表示器２８において表
示されるとともに、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、無負荷とされるの
で、特に心機能の弱い生体に対して過大な負荷が与えら
れることに起因する心臓発作などを発生させるおそれが
好適に解消されるのである。

【００１９】また、本実施例によれば、エルゴメータ１
０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。

【００２０】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。

【００２１】たとえば、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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】また、前述の実施例の血圧測定装置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。

【００２５】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、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。

【００２６】なお、上述したのはあくまでも本発明の一
実施例であり、本発明はその主旨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】

【図１】本発明の一実施例の構成を説明するブロック線
図である。

【図２】図１の実施例の作動を説明するフローチャート
である。

【符号の説明】

１４：電磁ブレーキ（運動負荷調節手段） ステップＳ５乃至Ｓ８：運動負荷制御手段 ステップＳ９：異常判定手段 ステップＳ１１：運動負荷解消手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運動中の生体に荷せられる負荷を変化さ
   せ得る運動負荷調節手段と、該運動負荷調節手段を制御
   することにより該生体に予め設定された運動負荷を与え
   る運動負荷制御手段とを備えた運動装置であって、 前記運動中の生体の異常を、該生体の心拍数および血圧
   値の少なくとも一方が予め定められた判断基準値を越え
   たことに基づいて判定する異常判定手段と、 該異常判定手段により前記運動中の生体の異常が判定さ
   れた場合には、該生体に荷せられていた負荷を前記運動
   負荷調節手段により零とする運動負荷解消手段とを、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。