JP2008200477A

JP2008200477A - 運動負荷試験装置

Info

Publication number: JP2008200477A
Application number: JP2007249304A
Authority: JP
Inventors: Hironori Suzuki; 浩徳鈴木
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】表示部が表示領域に表示する検出値範囲をシフトすることが可能な運動負荷試験装置を提供することを目的とする。
【解決手段】被験者に運動負荷を与えその時の被験者の状態を表示部６に表示する運動負荷試験装置であって、アナログ表示領域を有する前記表示部と、被験者状態検出部１で検出された被験者の状態を示す被験者状態信号を、被験者状態信号値を前記表示部にアナログ表示させかつ前記表示部のアナログ表示領域に表示される被験者状態信号値の範囲を入力される被験者運動レベルに従ってシフトさせて表示させる表示信号に変換し、該表示信号を前記表示部に入力して被験者状態を表示させる表示制御手段２と、を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、病院や健康増進施設などで行われている運動負荷検査に使用されるエルゴメータ等からなる運動負荷試験装置、特に被験者の運動状態や体の状態を含む被験者の状態の表示に関する。

従来、トレーニングや体力測定を行う運動装置における表示部の表示形態を改善し、また脈拍数やペダルの回転速度などの運動者の状態を検出するとともに、異常状態となったときにその旨を運動者に確実に知らせるために、設定した運動プログラムに応じて運動者に運動負荷を与えるとともに、運動者の脈拍数およびペダルの回転速度を検出し、脈拍数およびペダルの回転速度が所定の適正な範囲から超えたときに脈拍数表示部または回転速度表示部を点滅表示させ、この状態が所定時間継続したときエラー報知音を出力するとともに運動プログラムを中止してクーリングダウンに移行するものがある(特許文献１参照)。

また、表示に関し、指針が指示する表示板の表示を低速表示領域と高速表示領域とで共用し、各領域に応じた数値を示す数字を配列した車両用速度計であって、該速度計は、速度センサーの検出出力が設定された低速領域か高速領域かを比較して切替信号を出力する比較手段と、該比較手段からの切替信号に応じて前記指針の駆動用ムーブメントの測定レンジを低速側または高速側に切替える第１の切替手段と、前記比較手段の切替信号に応じて前記各数字のうちの一方の表示領域を前記測定レンジに対応して表示させ、他方を消滅させる第２の切替手段とからなるものがある(特許文献２参照)。

また、運動負荷試験装置として一般的なエルゴメータに関し、負荷精度がある一定の速度条件下でのみ保証されていたため、その速度にて運動する必要があったが、速度によらず負荷精度を保証することが可能なエルゴメータの登場により、運動する者の体力や運動能力に合わせて運動時のペダリング速度指示等をすることが可能となった。

特開平１１−１２８３９７号公報特開平１−９６５５９号公報

このような運動負荷試験装置を使用して運動負荷検査を行う場合、より正確な検査とするために、被験者に対して決められた一定の速度にてペダリング動作をさせることが多く、そのためにエルゴメータに搭載された表示部である速度計を被験者が見て運動している。しかしながら、予め決められた一義的な速度レンジでのみ速度表示をする速度計しか備えていないエルゴメータでは、運動する者すなわち被験者の体力や運動能力の違いにより運動時のペダリング速度指示を変えた場合、速度計の振れ位置が変わり、見づらくなってしまうという課題があった。また、速度超過や逆にスローペースで運動しているとの認識を容易にすることが困難であるという課題があった。

また従来のように、単に表示領域を低速表示領域と高速表示領域に切り替えるだけでは、上記課題は解消されない。

さらにまた、非験者は、運動状態や身体状態が適正か否かを示す表示が行われ、更に超過時にアラーム点滅表示等がなされた場合、適正レベルに対する意識が高くなり過ぎ、心理的ストレスが増大して、運動以外の要因で心拍数や血圧の上昇を招いてしまい、適正な運動負荷試験が行えない。

この発明は、エルゴメータ等の運動負荷試験装置において、例えば漕ぎペダルの回転速度等の検出値を予め決められた一義的な換算にて表示部に表示するのではなく、変更可能な換算式や係数を設けることにより、表示部が表示領域に表示する検出値範囲をシフトすることが可能な運動負荷試験装置を提供することを目的とする。

この発明は、被験者に運動負荷を与えその時の被験者の状態を表示部に表示する運動負荷試験装置であって、アナログ表示領域を有する前記表示部と、被験者状態検出部で検出された被験者の状態を示す被験者状態信号を、被験者状態信号値を前記表示部にアナログ表示させかつ前記表示部のアナログ表示領域に表示される被験者状態信号値の範囲を入力される被験者運動レベルに従ってシフトさせて表示させる表示信号に変換し、該表示信号を前記表示部に入力して被験者状態を表示させる表示制御手段と、を備えたことを特徴とする運動負荷試験装置にある。

この発明によれば、体力の異なるそれぞれの被験者が自らの運動状態や体の状態からなる被験者状態が見易い運動負荷試験装置を提供できる。

この発明による運動負荷試験装置では、被験者の状態として例えば漕ぎペダルの回転速度を表示する場合、アナログ表示(例えばここでは、表示領域内において、値を指示する部分が値の増加、減少に伴い所定の方向に沿って移動して表示するもの)を行う表示部でのアナログ表示領域に表示される回転速度範囲を、被験者運動レベルとしてレベル１が入力された場合には２０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍとし、レベル２が入力された場合には４０ｒｐｍ〜８０ｒｐｍとするようにシフトする。

漕ぎペダルの回転速度をアナログ表示する場合、体力がなくあまり速くペダリングができない高齢者は上記レベル１を用い、健康な成人は上記レベル２を用いると、高齢者は４０ｒｐｍで、健康な成人は６０ｒｐｍでペダリングすると、表示部となる速度計の指示針が丁度、表示領域の真ん中を指すようにできるため、それぞれ被験者が表示結果が見易い状態で運動負荷試験を受けることができる。またこのように使用すれば、被験者は表示指示が常に表示部の表示領域の丁度、真ん中になるようにペダリング運動すればよく、判り易い。

また、表示部の指針位置は拘束的なものではなく、拘束力の弱い目標として被験者に指示でき、心理的影響による脈拍や血圧の上昇が発生し難い。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による運動負荷試験装置の構成を示す図である。図１は表示部６を可動鉄片型の電圧計を用いた線形アナログ表示を行う速度計６ａとＤＡコンバータ６ｂで構成した場合の例である。被験者に運動負荷を与える漕ぎペダル９８はペダル９とこれに負荷を与えるモータ８からなる。モータ８の負荷は負荷制御部７により制御される。ペダル９の回転速度は回転速度検出器１で検出され、検出された被験者状態信号である回転速度信号は運動負荷試験装置の制御部であり表示制御手段を含むＣＰＵ２に取り込まれる。このＣＰＵ２は、例えば内蔵するプログラムに従って動作する。

入力部であるキーボード１０からは被験者による運動負荷試験装置への設定のための入力が行われ、ここでは特に、被験者の運動能力を示す上述の被験者運動レベルが入力される。メモリ４は、被験者状態検出部である回転速度検出器１からの回転速度信号を表示部６(速度計６ａ)にアナログ表示するための表示信号に換算する信号換算式４ａと、表示部６でのアナログ表示領域に表示される回転速度信号値の範囲がキーボード１０からの被験者運動レベルに従った範囲になるようにシフトさせる表示シフト係数を求めるための被験者運動レベル／表示シフト係数テーブル４ｂとを格納している。

ＣＰＵ２では、メモリ４に格納されている上述の信号換算式４ａと、キーボード１０から入力された被験者運動レベルに対してメモリ４に格納されている上述の被験者運動レベル／表示シフト係数テーブル４ｂより求まる表示シフト係数とに基づき、回転速度検出器１で検出された回転速度信号を表示信号に変換し、これをＤＡコンバータ６ｂに入力する。

ここで回転速度信号値をＲＳ、表示信号値をＤＰ、信号換算式をｆ(ＲＳ)、表示シフト係数をＫとすると、これらは下記(１)式の関係になる。
ＤＰ＝ｆ(ＲＳ)＋Ｋ (１)

ＤＡコンバータ６ｂでは、ＣＰＵ２からのディジタルの表示信号を例えば電圧信号からなるアナログの表示信号に変換して表示部６に入力する。表示部６では、入力されたアナログの表示信号の表示信号値に従った電圧がコイル(図示せず)に印加されるとこれに比例した電流がコイルに流れ、例えばコイルの回りの永久磁石により発生される磁界とコイルの電流との間に電磁力が働き、電流の大きさに比例してコイルが回転し、コイルに固定された指示針が振れて回転速度を表示する。

この時の表示部６の速度計６ａのアナログ表示領域に表示される回転速度信号値の範囲が、上述の表示シフト係数でシフトされ、キーボード１０からの被験者運動レベルが例えばレベル１であれば２０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍ、レベル２であれば４０ｒｐｍ〜８０ｒｐｍとなり、それぞれの中心値４０ｒｐｍ、６０ｒｐｍでペダリングする場合、指示針が丁度、表示領域の真ん中を指すようにできるため、それぞれ被験者が表示結果が見易い状態で運動負荷試験を受けることができ、さらに被験者は表示指示が常に表示部の表示領域の丁度、真ん中になるようにペダリング運動すればよく、判り易い。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による運動負荷試験装置の構成を示す図である。図２は表示部１１を複数のＬＥＤセグメント１１ａ〜１１ｅとこれらに点灯信号をそれぞれ供給するための出力ポート１１ｆで構成し、点灯したＬＥＤセグメント数により回転速度表示を行う場合の例である。その他の部分は基本的に図１のものと同じである。

上記実施の形態１と同様に、ＣＰＵ２に取り込まれた回転速度信号は、メモリ４に記憶された信号換算式４ａと、被験者運動レベル／表示シフト係数テーブル４ｂに基づきキーボード１０から入力される被験者運動レベルに従って定まる表示シフト係数により、上記(１)式に基づく値の表示信号に変換され、出力ポート１１ｆに入力される。出力ポート１１ｆは入力された表示信号値に従ってＬＥＤセグメント１１ａ〜１１ｅを点灯させる点灯信号を供給する。

表示方式としては、例えば表示部１１の複数のＬＥＤセグメント１１ａ〜１１ｅからなる線形のアナログ表示領域に表示される回転速度信号値の範囲を、被験者運動レベル１の時に２０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍ、被験者運動レベル２の時に４０ｒｐｍ〜８０ｒｐｍとするようにシフトする場合、被験者運動レベル１の時には回転速度信号値が２０ｒｐｍ以上でＬＥＤセグメント１１ａを点灯させ、３０ｒｐｍ以上でＬＥＤセグメント１１ｂを点灯させ、以下１０ｒｐｍ増加する毎にＬＥＤセグメント１１ｃ〜１１ｅを順次点灯させる。被験者運動レベル２の時には回転速度信号値の範囲を４０ｒｐｍ〜８０ｒｐｍとして同様にして点灯表示させる。

以上により上記実施の形態と同様な効果が得られる。

なお、上記各実施の形態では被験者の運動状態や体の状態を含む被験者状態を検出する被験者状態検出部として回転速度検出器１を使用した例を示したが、この発明はこれに限定されることはなく、回転速度検出器１の代わりに、図１，図２に被験者状態検出部１ａで示した例えば被験者の心拍数を検出する心拍数検出器や筋活動量を検出する筋電計等を使用してもよく、これらの場合、被験者の心拍数、筋活動量が表示部にそれぞれ表示されることになり、かつ上記と同様な効果が得られる。

また特徴的な表示例として、キーボード１０からの各被験者運動レベルに対する回転速度等の被験者状態(運動状態や身体の状態)の限界値ａを予め例えばメモリ４の被験者運動レベル／表示シフトテーブル４ｃとして格納しておく。そして例えば表示部６のアナログ表示領域での各表示位置、表示領域での値を図３に示すように設定する。アナログ表示領域の最小位置Ａ(図３の左端)の設定値は可変とし、最大位置Ｂ(図３の右端)を被験者運動レベルに対する被験者状態の限界値ａに設定する。アナログ表示領域全体及び目標領域Ｃの中心位置Ｃ１を、限界値ａに対する第１の所定の割合(例えば５０％)の目標値ｃ１(ｃ１＝ａ×０．５)に設定する。そして目標領域Ｃの最小位置Ｃ２と最大位置Ｃ３を、それぞれ目標値ｃ１に限界値ａに対する第２の所定の割合(例えば２０％)の値α(α＝ａ×０．２)を±した値ｃ２、ｃ３(ｃ２＝ｃ１−α、ｃ３＝ｃ１＋α)に設定する。

なお、第１及び第２の割合は、ＣＰＵ２の内部メモリに予め設定されていてもよく、また予めメモリ４の被験者運動レベル／表示シフトテーブル４ｃに格納しておいてもよい。

ＣＰＵ２は、入力される被験者運動レベルに対するメモリ４の被験者運動レベル／表示シフトテーブル４ｃの限界値ａ、および第１及び第２の割合に基づき、上述のｃ１〜ｃ３を設定し、ａ，ｃ１〜ｃ３で規定されるアナログ表示領域に基づき、信号換算を行って表示信号を出力する。これにより、アナログ表示領域の中心位置となる目標値ｃ１と、目標値ｃ１を中心位置Ｃ１とする目標領域Ｃの幅(ｃ２からｃ３まで)と、を被験者運動レベルに対する限界値ａの所望の割合で定めたアナログ表示領域で表示を行うことができる。

なお、第１及び第２の割合はそれぞれ所望の値に設定することができ、また、被験者運動レベルの全レベルで共通であっても或いはそれぞれ別々に設定してもよい。

この発明による運動負荷試験装置は、健康増進を目的としたフィットネスセンターの分野や、運動療法や心肺持久力検査を行う医療分野での利用が見込まれる。

この発明の実施の形態１による運動負荷試験装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態２による運動負荷試験装置の構成を示す図である。この発明による運動負荷試験装置での別の表示例を説明するための図である。

符号の説明

１回転速度検出器(被験者状態検出部)、１ａ被験者状態検出部、２ＣＰＵ(制御部、表示制御手段)、４メモリ、６，１１表示部、６ａ速度計、６ｂＤＡコンバータ、７負荷制御部、８モータ、９ペダル、１０キーボード(入力部)、１１ａ〜１１ｅＬＥＤセグメント、１１ｆ出力ポート、９８漕ぎペダル。

Claims

被験者に運動負荷を与えその時の被験者の状態を表示部に表示する運動負荷試験装置であって、
アナログ表示領域を有する前記表示部と、
被験者状態検出部で検出された被験者の状態を示す被験者状態信号を、被験者状態信号値を前記表示部にアナログ表示させかつ前記表示部のアナログ表示領域に表示される被験者状態信号値の範囲を入力される被験者運動レベルに従ってシフトさせて表示させる表示信号に変換し、該表示信号を前記表示部に入力して被験者状態を表示させる表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする運動負荷試験装置。
被験者状態検出部が被験者に運動負荷を与える漕ぎペダルの回転速度を検出する回転速度検出器からなり、被験者状態信号が漕ぎペダルの回転速度を示し、前記表示部が漕ぎペダルの回転速度を表示することを特徴とする請求項１に記載の運動負荷試験装置。
被験者状態検出部が被験者の心拍数を検出する心拍数検出器からなり、被験者状態信号が被験者の心拍数を示し、前記表示部が被験者の心拍数を表示することを特徴とする請求項１に記載の運動負荷試験装置。
被験者状態検出部が被験者の筋活動量を検出する筋電計からなり、被験者状態信号が被験者の筋活動量を示し、前記表示部が被験者の筋活動量を表示することを特徴とする請求項１に記載の運動負荷試験装置。
表示制御手段が、最大位置が入力される被験者運動レベルに基づく被験者状態の限界値になり、前記限界値に対する第１の所望の割合に定められた目標値が中心位置になり、この中心位置を中心とする前記限界値に対する第２の所望の割合の幅の目標領域を含むアナログ表示領域を設定して表示を行う表示信号を前記表示部に入力することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の運動負荷試験装置。