(57)【要約】【課題】トレーナーが使用者の生理状態を監視することが可能な運動補助装置を提供する【解決手段】  使用者に対して個々に装着させる生体信号センサー１０と、報知手段（表示装置８）を有している。生体信号センサー１０は少なくともトレーニング中の使用者の血中酸素濃度を測定可能であり、使用者の血中酸素濃度が所定値以下となった際に報知手段が所定の報知を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一人の使用者に対して個々に装着させる少なくとも一つの生体信号センサーと、報知手段を有し、
前記生体信号センサーは少なくともトレーニング中の前記使用者の血中酸素濃度を測定可能であり、前記使用者の前記血中酸素濃度が所定値以下となった際に前記報知手段が所定の報知を行うことを特徴とする運動補助装置。
【請求項２】
前記血中酸素濃度の閾値を２段階以上有し、前記報知手段は視覚的に表示する表示手段を含み、前記表示手段には前記閾値に応じて異なる表示がなされることを特徴とする請求項１に記載の運動補助装置。
【請求項３】
通常想定される範囲の前記血中酸素濃度の値が検知された後に突然異常値が検出された場合であって、当該異常値が検知される前の検出値が前記所定値を越えていた場合に、前記報知手段が前記所定の報知を行わないか、他の報知を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の運動補助装置。
【請求項４】
通常想定される範囲の前記血中酸素濃度の値が検知された後に突然異常値が検出された場合であって、当該異常値が検知される前の検出値が前記所定値以下であった場合に、前記報知手段が前記所定の報知を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の運動補助装置。
【請求項５】
前記報知手段は前記生体信号センサーの検出値が表示されるものであり、通常想定される範囲の値が検知された後に突然異常値が検出された場合には、所定の条件を満足する前は前記異常値が検知される前の検出値が前記報知手段に表示されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の運動補助装置。
【請求項６】
前記生体信号センサーの検出値及び／又はトレーニング環境を前記使用者に表示する使用者用表示手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の運動補助装置。
【請求項７】
前記使用者用表示手段の表示値を故意に実測値と異なるものとすることが可能であることを特徴とする請求項６に記載の運動補助装置。
【請求項８】
トレーニングルームを有し、当該トレーニングルーム内を低酸素環境に調整することが可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の運動補助装置。
【請求項９】
前記トレーニングルーム内を低酸素環境に維持し、前記使用者の前記血中酸素濃度が一定水準以下となった場合に前記トレーニングルーム内の酸素濃度を上昇させることを特徴とする請求項８に記載の運動補助装置。
【請求項１０】
前記報知手段が前記トレーニングルーム外に置かれていることを特徴とする請求項８又は９に記載の運動補助装置。
【請求項１１】
前記トレーニングルーム内の環境を表示する環境表示手段を有し、
当該環境表示手段には、前記トレーニングルーム内の酸素濃度と、当該酸素濃度に相当する標高のうち少なくとも１つが表示されることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の運動補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、持久力増強、心肺機能の向上、筋力増強その他のトレーニングを行う際に使用する運動補助装置に関するものである。本発明の運動補助装置は、特に模擬的な高地トレーニングを行う際に利用されることが望ましいものである。
【背景技術】
【０００２】
通常の室内環境や、通常の屋外環境とは異なる環境を作り、その環境下でトレーニングを行うトレーニングルームが知られている。例えば高地を模した低酸素環境を創成し、その中でトレーニングを行うことによって持久力増強や心肺機能の向上が図られる。
特許文献１に開示された低酸素ルームは、人工的に作り出した低酸素環境下でトレーニングを行うことができるものである。
特許文献１に開示された低酸素ルームを使用する際、使用者は、定期的に運動を止めて血中酸素濃度を測定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７２１１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、運動中の血中酸素濃度を継続的に測定することが出来ず、トレーナー等は使用者の運動中の血中酸素濃度を把握することができない。
【０００５】
本発明は従来技術の上記の点に着目し、トレーナーが使用者の運動中の生理状態を監視することが可能な運動補助装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するための態様は、少なくとも一人の使用者に対して個々に装着させる少なくとも一つの生体信号センサーと、報知手段を有し、前記生体信号センサーは少なくともトレーニング中の前記使用者の血中酸素濃度を測定可能であり、前記使用者の前記血中酸素濃度が所定値以下となった際に前記報知手段が所定の報知を行うことを特徴とする運動補助装置である。
【０００７】
本態様の運動補助装置では、例えばトレーナーや科学者が報知手段を見ることができる。
また本態様の運動補助装置では、使用者の血中酸素濃度が所定値以下となった際に報知手段が所定の報知を行う。例えば、血中酸素濃度が低下し、休憩をとった方が望ましい場合や、運動量を軽くした方が良いような場合に所定の報知を行い、その時期を知ることができる。あるいは、危険を伴いかねない様な場合に所定の報知を行い、安全を確保することができる。
【０００８】
上記した態様において、前記血中酸素濃度の閾値を２段階以上有し、前記報知手段は視覚的に表示する表示手段を含み、前記表示手段には前記閾値に応じて異なる表示がなされることが望ましい。
【０００９】
「異なる表示」の具体的内容は任意であるが、異なる文字表示や異なる絵の出現、地色や地模様の変化が考えられる。例えば、閾値を２段階に設け、血中酸素濃度が第一閾値以下になった場合には、注意を促す表示を出し、第二閾値以下になった場合には、警告を発する表示を出す。
本態様によって、トレーナー等はより細かい指導を行うことができる。
【００１０】
上記した各態様において、前記血中酸素濃度の検出値が通常想定される範囲の血中酸素濃度の値が検知された後に突然異常値が検出された場合であって、前記異常値が検知される前の検出値が前記所定値を越えていた場合に、前記報知手段が前記所定の報知を行わないか、他の報知を行うことが望ましい。
【００１１】
また、上記した各態様において、通常想定される範囲の血中酸素濃度の値が検知された後に突然異常値が検出された場合であって、前記異常値が検知される前の検出値が前記所定値以下であった場合に、前記報知手段が所定の報知を行うことが望ましい。
【００１２】
上記した二つの態様は、トレーニング中に生体信号センサーが外れたり、適正位置からずれた場合を想定したものである。
即ち本態様では、生体信号センサーを身体に装着した状態で運動を行うから、生体信号センサーが外れたり、適正位置からずれる場合もある。例えば生体信号センサーが外れると、見かけ上の検出値が急激に低下し、報知手段が所定の報知を行ってしまうこととなる。しかしながら、例えば生体信号センサーが外れたり、適正位置からずれることは、たびたび起こり得ることであり、その度に報知が行われるとトレーニングに支障を来すことがある。
そこで本態様では、異常値が検知される前の検出値が前記した所定値を越えていた場合に報知手段が所定の報知を行わないか、他の報知を行うこととした。他の報知として、例えば生体信号センサーが外れていることを知らせる報知が考えられる。
またトレーニングの開始当初から生体信号センサーが外れている場合を除外する目的から、報知を行わないか他の報知を行う場合を「通常想定される範囲の血中酸素濃度の値が検知された後に突然異常値が検出された場合」に限定している。
なお異常値を検知する前の検出値が前記所定値以下であった場合は、使用者の血中酸素濃度が本当に低下しており、報知すべき状態であるから、通常通り所定の報知を行う。    
【００１３】
上記した各態様において、前記報知手段は前記生体信号センサーの検出値が表示されるものであり、通常想定される範囲の前記血中酸素濃度の値が検知された後に突然異常値が検出された場合には、所定の条件を満足する前は、前記異常値が検知される前の検出値が前記報知手段に表示されることが望ましい。この異常値が検知される前の検出値の表示は、継続して行われてもよく、断続的でもよく、一回のみであってもよい。
【００１４】
前述した通り、生体信号センサーが外れたり、適正位置からずれる場合があり、この際に報知手段が異常値をそのまま表示すると、トレーニングに支障を来すことがある。
そこで本態様では、通常想定される範囲の血中酸素濃度の値を検知した後に突然異常値が検出された場合には、所定の条件を満足する前は、異常値が検知される前の検出値を表示することとした。
「所定の条件」は任意であるが、例えば一定時間の経過や、手動操作による解除が考えられる。また生体信号センサーの検出値が通常想定される範囲の値に戻った場合も、「所定の条件」に含めることができる。
【００１５】
上記した各態様において、前記生体信号センサーの検出値及び／又はトレーニング環境を使用者に表示する使用者用表示手段を有することが望ましい。
【００１６】
トレーニング環境は、例えば温度、湿度、周囲の酸素濃度、使用者に掛ける負荷等が考えられる。
本態様によると、使用者自身が自己のコンディションや、トレーニング環境を把握することができる。
【００１７】
上記した態様において、前記使用者用表示手段の表示値を故意に実測値と異なるものとすることが可能であることが望ましい。
【００１８】
本態様は、いわゆる偽薬効果に相当する効果を狙ったものである。
ここで偽薬効果とは、効能を有さない薬であっても患者が効能を有すると信じて服用すると、体に好ましい効果が現れる現象である。
例えば、過酷な低酸素環境であり、本来は苦しい条件下でトレーニングを行っているが、表示手段の表示を見ると、酸素濃度がそれほど低くない場合、使用者は楽にトレーニングを行っている様な錯覚に陥る。そのため使用者は苦しさから逃げることなくトレーニングに励み、高いトレーニング効果を得ることができる。
【００１９】
上記した各態様において、トレーニングルームを有し、当該トレーニングルーム内を低酸素環境に調整することが可能であることが望ましい。
【００２０】
本態様によると、擬似的に高地トレーニングを行うことができる。
【００２１】
上記した各態様において、前記トレーニングルーム内を低酸素環境に維持し、前記使用者の前記血中酸素濃度が一定水準以下となった場合に前記トレーニングルーム内の酸素濃度を上昇させることが望ましい。
【００２２】
酸素濃度を上昇させる方策としては、例えば外気の導入が考えられる。また、低酸素発生装置を停止してもよい。
本態様によると、仮に使用者の血中酸素濃度が低下して危険な状態となった場合でも、安全を確保することができる。また危険な状態に至らないまでも、血中酸素濃度の低下からトレーニング環境が過酷過ぎると思われる場合に適正な酸素濃度に修正し、トレーニングを継続することもできる。
【００２３】
上記した各態様において、前記報知手段が前記トレーニングルーム外に置かれていることが望ましい。
【００２４】
本態様によると、トレーナー等は、通常の環境下で報知手段を監視することができ、酸素が十分であって正常な判断力を有する精神状態で、使用者に適切な指示を行うことができる。
【００２５】
上記した各態様において、前記トレーニングルーム内の環境を表示する環境表示手段を有し、当該環境表示手段には、前記トレーニングルーム内の酸素濃度と、当該酸素濃度に相当する標高の少なくとも１つが表示されることが望ましい。
【００２６】
本態様によると、トレーニングルーム内の酸素濃度を感覚的に知ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の運動補助装置は、トレーナー等が使用者の運動中の生理状態を監視することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の運動補助装置の斜視図である。
【図２】図１の運動補助装置のトレーニングルームの構成図である。
【図３】図１の運動補助装置で採用する生体信号センサーの斜視図である。
【図４】図１の運動補助装置の制御装置のブロック図である。
【図５】図１の運動補助装置で採用する使用者用表示手段の画面の表示である。
【図６】図１の運動補助装置で採用するトレーナー用表示手段の画面であり、トレーニング開始直後の表示を表す。
【図７】図１の運動補助装置で採用するトレーナー用表示手段の画面であり、トレーニング開始から一定時間経過後の表示を表す。
【図８】図１の運動補助装置で採用するトレーナー用表示手段の画面であり、トレーニング開始からさらに一定時間経過後の表示を表す。
【図９】図１の運動補助装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の運動補助装置１は、トレーニングルーム２を有している。そしてトレーニングルーム２内に各種の運動器具３が設置されている。
またトレーニングルーム２内であって、前記した運動器具３のそれぞれには、使用者用表示装置５が設置されている。
さらにトレーニングルーム２外にはトレーナーの控室があり、当該控室に制御装置７及びトレーナー用表示装置８がある。トレーナー用表示装置８は、後記する様に警告報知や注意喚起報知を行うものであり、報知手段としても機能する。また、トレーニングルーム２とトレーナー控室間の通話手段も有していてもよい。
本実施形態では、使用者はそれぞれ生体信号センサー１０を装着してトレーニングルーム２内で運動する。
【００３０】
以下、個別に説明する。
トレーニングルーム２は、数名の者が運動するに足る容積を持った部屋である。本実施形態で採用するトレーニングルーム２は、内部の環境を任意に調節することができる。
具体的には、トレーニングルーム２内の温度と湿度を調節することができる。特に本実施形態では、トレーニングルーム２内の酸素濃度を任意に調節することができる。
即ち図１の様にトレーニングルーム２内には温度センサー１１、湿度センサー１２、酸素濃度センサー１３及び二酸化炭素濃度センサー１５が設けられている。
【００３１】
トレーニングルーム２内には公知の空調装置２０があり、当該空調装置２０に温度センサー１１と湿度センサー１２の信号が入力され、トレーニングルーム２内の温度及び湿度が所望の環境となる様に空調装置２０が制御される。
【００３２】
本実施形態の運動補助装置１では、酸素量調節装置２１があり、ダクト２２によってトレーニングルーム２と酸素量調節装置２１とが接続されている。
酸素量調節装置２１は、図２の様にエアーコンプレッサー２５、低酸素発生装置２６及び混合ボックス２７を有している。
低酸素発生装置２６は、公知の高分子分離膜方式の窒素ガス発生装置であり、エアーコンプレッサー２５で加圧した空気を導入することによって酸素を分離し、大気に比べて窒素の割合が高い気体を排出するものである。
大気中の酸素割合は、約２１パーセントであるが、低酸素発生装置２６を通過させることによって酸素割合が、約８パーセントに低下する。
低酸素発生装置２６は、高分子分離膜方式に限定されるものではなく、例えばＰＳＡ（吸着）式のものであってもよい。
【００３３】
低酸素発生装置２６を通過した低酸素の空気は、混合ボックス２７に導入される。また混合ボックス２７には、送風機２８とフィルター３０及びダンパー３１が接続されており、送風機２８によって外気が取り込まれて混合ボックス２７に導入される。
そして混合ボックス２７内で、低酸素の空気と外気が混合され、酸素量が調整されてトレーニングルーム２に供給される。
前記した様にトレーニングルーム２には、酸素濃度センサー１３があり、酸素濃度センサー１３の信号が制御装置７に入力される。そして制御装置７の信号によってダンパー３１の開度が調整され、外気の混合割合を変更することによってトレーニングルーム２内の酸素濃度が調節される。
即ち酸素濃度センサー１３の信号がダンパー３１にフィードバックされ、トレーニングルーム２内の酸素濃度が所望の濃度に調節される。
【００３４】
本実施形態では、運動器具３としてトレーニングルーム２内にトレッドミル（ランニングマシン）が５台設置されている。
運動器具３の種類や個数は限定されるものではなく、他の種類のトレーニングマシンであってもよい。
例えば、全身運動系の運動器具として、トレッドミルの他、フィットネスバイク、クロストレーナー、ステアクライマー等があり、これらがトレーニングルーム２内に設置されていてもよい。
また上半身運動系の運動器具として、アブドミナル、チェストプレス、ラットプルダウン、ショルダープレス等があり、これらがトレーニングルーム２内に設置されていてもよい。
さらに下半身運動系の運動器具として、レッグエクステンション、レッグカール、レッグプレス等があり、これらがトレーニングルーム２内に設置されていてもよい。
【００３５】
トレーニングルーム２内に運動器具３を設置するか否かは任意であり、運動器具３はなくてもよい。例えばヨガやダンス、太極拳等を行うことを目的とする場合には、運動器具３は必ずしも必要ではない。
【００３６】
使用者用表示装置５は、液晶その他の据え置き型の画面である。使用者用表示装置５は、据え置き型の画面に代わって、携帯型又はウェラブル型の表示装置であってもよい。
【００３７】
生体信号センサー１０は、パルスオキシメータの機能を備えている。ここでパルスオキシメータとは、血中酸素濃度を検知するものであり、経皮的動脈血酸素飽和度（ＳＰＯ2）を測定するものである。
動作原理は公知の通りであり、光によって組織を透過する光を分析し、ヘモグロビンが酸素と結合している割合を求めるものである。
本実施形態で採用する生体信号センサー１０は、図３に示すように、検知部３５と制御部３６を有している。そして検知部３５が図３の様に使用者の指先に装着され、指先に光を当て、指先の組織を透過する光を分析してヘモグロビンが酸素と結合している割合を求め、血中酸素濃度を演算する。
また本実施形態では、生体信号センサー１０によって心拍数も測定される。本実施形態では制御部３６は、使用者の手首に装着される。
制御部３６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信機能を有し、制御装置７に信号を送信することができる。
【００３８】
制御装置７は、コンピュータであり、トレーナー用表示装置８は、コンピュータに外付けされた液晶その他の画面である。制御装置７は、例えば携帯端末（スマートフォン、タブレット）であってもよい。また、トレーナー用表示装置８を兼ねるものであってもよい。
【００３９】
使用者用表示装置５及びトレーナー用表示装置８に表示される生理データは、使用者の血中酸素濃度と、心拍数である。また他に消費カロリーと、運動の積算時間等が表示される。
【００４０】
制御装置７には、図４の様に温度センサー１１、湿度センサー１２、酸素濃度センサー１３、二酸化炭素濃度センサー１５、生体信号センサー１０及び設定値入力装置４０の信号が入力される。
ここで設定値入力装置４０は、トレーニングルーム２内の目標酸素濃度等を入力するものである。
本実施形態では、制御装置７の出力側には、酸素量調節装置２１、使用者用表示装置５及びトレーナー用表示装置８が接続されている。
【００４１】
図５の様に、使用者用表示装置５には、環境表示欄４２と生理データ表示欄４３がある。環境表示欄４２にはトレーニングルーム２内の環境が表示される。また生理データ表示欄４３には、使用者個人の生理データが表示される。
即ち環境表示欄４２には、トレーニングルーム２内の環境として、酸素濃度及び二酸化炭素濃度が表示される。なおこれに加えて、温度や湿度を表示してもよい。
またトレーニングルーム２の酸素濃度と同等の標高が表示される。例えば酸素濃度１８．６パーセントの場合は、対応する標高として１０００ｍが表示される。
さらに対応する標高をイメージする山道の画像等が表示される。
【００４２】
生理データ表示欄４３は、図５の様に６区画に分かれており、上から、生体信号センサー１０のＩＤ、使用者の名前、血中酸素濃度、心拍数、運動強度／消費カロリー、及び運動の積算時間が表示される。
【００４３】
一方、トレーナー用表示装置８には、図６の様に、現在トレーニング中の使用者の生理状態が一画面に表示される。
図６、図７、図８は、トレーナー用表示装置８の表示画面の例であり、表示画面には環境表示欄４２と生理データ表示欄４３がある。生理データ表示欄４３は、使用者別に５区画に分かれている。各区画には使用者用表示装置５の生理データ表示欄４３と同様の表示がなされる。
実施形態では、５人同時に運動補助装置１を使用することができるが、使用人数は限定されるものではない。例えば１０人同時に運動補助装置１を使用することができる様に設計することもできる。この場合には、一画面に全員の生理データを表示せず、複数の画面に渡って表示してもよい。
【００４４】
本実施形態では、村松氏と、早田氏及び嵐氏の３名がトレーニングルーム２内でトレーニングを行っている。
表示画面の第一区画には村松の名前と生理データが表示され、第二区画には早田の名前と生理データが表示され、第三区画には嵐の名前と生理データが表示される。他の２区画には何も表示されない。
トレーナー用表示装置８の環境表示欄４２にもトレーニングルーム２内の環境が表示される。
【００４５】
制御装置７は、前記した様にコンピュータであり、公知の通りＣＰＵと記憶装置を有している。また制御装置７は、通信手段を有している。
制御装置７の記憶装置には、所定の処理プログラムが格納されている。制御装置７は、ＣＰＵと記憶装置の働きにより、酸素濃度調整機能、酸素濃度／標高演算機能、比較機能及び消費カロリー演算機能が発揮される。
なおトレーニングルーム２内の温度及び湿度は、空調装置２０の制御装置によって調節される。
【００４６】
また無線通信によって複数の生体信号センサー１０の検知信号が制御装置７に入力される。制御装置７のプログラムには、２段階の閾値が設定されており、当該閾値と生体信号センサー１０が検出した血中酸素濃度が制御装置７の比較機能によって比較される。
ここで２段階の閾値の内の第一閾値は、注意喚起用閾値であり、例えば血中酸素濃度９５パーセントである。第二閾値は警告用閾値であり、例えば血中酸素濃度９０パーセントである。
【００４７】
そして生体信号センサー１０の検知信号が注意喚起用閾値たる第一閾値以下に低下すると、表示装置５、８の表示が変化し、注意喚起の報知がなされる。本実施形態では、画面の一部が黄色に変わる。
即ちトレーニング開始直後は、例えば図６の様に、バックが白地である。トレーニングを続け、ある程度の時間が経過すると、疲労して血中酸素濃度が低下する。そして血中酸素濃度が９４パーセントに低下して第一閾値以下に至ると、図７の様にトレーナー用表示装置８の血中酸素濃度の欄が白地から黄色地（薄い網かけで表示）に変わる。図示を省略するが、使用者用表示装置５の血中酸素濃度の欄についても、同様に変色する。
【００４８】
時間が経過して生体信号センサー１０が検知する血中酸素濃度がさらに８８パーセントに低下し、警告用閾値たる第二閾値以下に低下すると、警告報知がなされる。即ち図８の様に、表示装置８の血中酸素濃度の欄が黄色地から赤色地（濃い網かけで表示）に変化する。図示を省略するが、使用者用表示装置５の血中酸素濃度の欄についても、同様に変色する。
【００４９】
本実施形態の運動補助装置１では、トレーニング中の血中酸素濃度と心拍数が常時監視され、使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８に常時表示される。
ここで運動補助装置１に特有の制御として、生体信号センサー１０の検出値が突然あり得ない異常値となった場合、異常値を検知する直前の数値が一時的に記憶され、使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８に表示される。また一定時間内に検出値があり得る範囲に戻ると、生体信号センサー１０の検出値が使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８に表示される。
ただし数値の記憶は、過去に生体信号センサー１０が正常範囲の値を検出した履歴がある場合に限られ、生体信号センサー１０を装着直後に「０」や「エラー」等の異常値が出た場合には血中酸素濃度や心拍数の記憶は行われない。
【００５０】
表示装置５、８の警告報知についても同様であり、記憶された数値に基づいて警告報知等の表示を維持したり、変化させる。
【００５１】
上記の特有の制御をする理由について説明する。
本実施形態の運動補助装置１は、トレーニング中の血中酸素濃度と心拍数を生体信号センサー１０で検出する。ここで使用者は、例えばランニング中であるから、手を振る等の動きがある。そのため生体信号センサー１０が、使用者の指から外れてしまったり、ずれてしまうことがある。
生体信号センサー１０が、外れたりずれたりしてしまうと、心拍数が検知できず、心拍数がゼロ表示となる場合がある。血中酸素濃度も同様であり、例えば数パーセントという様な異常値を検出する場合がある。異常値はエラーを含む。
【００５２】
またトレーニング中に休憩をとる場合もあり、故意に生体信号センサー１０を外す場合もある。この場合にも、心拍数が検知できず、心拍数がゼロ表示となる場合がある。また血中酸素濃度も例えば数パーセントという様な異常値を検出する場合がある。
この様な異常値は、相当に低い数値であり、第二閾値以下の数値である。そのため表示装置５、８に警告報知がなされることとなる。
しかしながら、生体信号センサー１０が使用者の指から外れることは、トレーニング中に頻繁に起こり得ることであり、たびたび警告報知が出ると、使用者に不安感を与える。またトレーナーにとっても煩わしいこととなる。
【００５３】
そこで本実施形態では、生体信号センサー１０の検出値があり得ない異常値であった場合には、異常値を検知する直前の数値が一時的に記憶され、使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８に表示し続けることとした。また一定時間内に検出値が想定し得る範囲に戻ると、元の様に生体信号センサー１０の検出値を表示することとした。
元の生体信号センサー１０の検出値が、閾値以下でないならば、注意喚起の報知や警告報知が行われない。
既に注意喚起の報知や警告報知がなされている場合には、その状態が維持される。
【００５４】
次に運動補助装置１の一連の制御を、図９のフローチャートを参照しつつ説明する。
トレーニングに先立って、トレーナーは、制御装置７に使用者の氏名を入力する。またトレーニングルーム２の酸素濃度を設定する。これらの設定は、設定値入力装置４０を使用して行う。
その結果、酸素量調節装置２１が起動し、トレーニングルーム２内の酸素濃度が設定濃度に低下する。また空調装置２０を運転して、トレーニングルーム２内の温度及び湿度をトレーニングに適した値に調節する。
【００５５】
運動補助装置１を使用してトレーニングを行う場合には、図１の様に使用者はトレーニングルーム２に入る。一方トレーナーは、控室に入る。
トレーニングルーム２内の使用者は、生体信号センサー１０を指に装着する。そして生体信号センサー１０側のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信手段を起動し、制御装置７との通信を開始する。
制御装置７では、ステップ１で生体信号センサー１０からの信号入力を待つ。そしてステップ２で、生体信号が正常範囲であることを確認する。
ステップ２は、生体信号センサー１０が正常に装着されていることを確認する工程である。例えば心拍数が５０から１３０程度の通常範囲であり、血中酸素濃度が９８パーセント以上というような正常値を検知すればステップ３に移行する。
【００５６】
ステップ３以降は、使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８の双方に生体信号の測定値が表示される。
具体的には、心拍数と、血中酸素濃度が使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８の双方に表示される。
【００５７】
続くステップ４では、生体信号の測定値、具体的には血中酸素濃度が異常値であるか否かが判定される。低酸素環境下で運動をすると、血中酸素濃度は低下傾向となるが、低下速度は緩やかであり、急激に低下することは通常ないと考えられる。
そのためステップ２で、血中酸素濃度が正常範囲の値であったにもかかわらず、ステップ４で急に血中酸素濃度が異常値まで低下したと判断された場合は、生体信号センサー１０が外れたか、位置がずれたこと等が原因であると、通常考えられる。
【００５８】
ステップ４で、生体信号が異常値であると判定された場合には、ステップ５に移行し、直前の生体信号のデータが保持される。具体的には、正常時の血中酸素濃度と心拍数が記憶・保持され、その数値が使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８の双方に一定時間表示され続ける。
即ちステップ６で異常値が検出されてから一定時間が経過して、タイマが計時を終了するまで、正常時の血中酸素濃度と心拍数が使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８の双方に表示され続ける。データを記憶・保持する時間は任意であり、変更することができるが、概ね１０分から４０分程度である。
【００５９】
なお、一定時間が経過するまでの間、異常値でない生体信号が検出されるのを待ち、ステップ６とステップ７を繰り返す。
即ち生体信号センサー１０が正常に生体信号を検出できる状態になるのを待つ。
一定時間の間待ったにも係わらず、生体信号として異常値が検出され続ける場合は、生体信号を正確に検出できる状態に復活する見込みが薄いと判断し、生体信号センサー１０を付けなおすように促す旨の表示を行う。実際には、生体信号センサー１０を付け直す必要があることを、トレーナーが使用者に知らせることとなる。
【００６０】
一定時間が経過するまでに生体信号として異常値でない値を検出した場合は、記憶値に代わって、生体信号の実測値を使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８に表示する。また、ステップ７からステップ８に進み、生体信号が第一閾値以下であるかどうかを判断する。
【００６１】
前記したステップ４で、生体信号の値が異常値でない場合もステップ８に進み、生体信号が一定値以下かどうかを判断する。具体的には、血中酸素濃度が第一閾値以下となるか否かを判断する。
血中酸素濃度が第一閾値よりも高い濃度である場合には、制御はステップ４に戻り、トレーニングが続けられる。
血中酸素濃度が第一閾値以下の濃度である場合には、ステップ９に移行し、生体信号が第二閾値以下であるかを判断する。
要するに、ステップ４、ステップ８、ステップ９で、生体信号の値が、異常値であるか、第一閾値以下であって第二閾値よりも上か、第二閾値以下であるか、を判断する。
ステップ９がＮＯである場合には、生体信号は、第一閾値以下であって第二閾値よりも高い状態であり、ステップ１０に移行して注意喚起表示（注意喚起報知）を行う。ステップ９がＹＥＳである場合は、生体信号は、第二閾値以下であるから、ステップ１１に移行して警告表示（警告報知）を行う。
【００６２】
ステップ１０の後、ステップ１１の後は、ステップ１２に移行し、生体信号が第一閾値を上回るまで回復したか否かを判断する。即ちステップ１２で生体信号が健康な値に回復したか否かを判断する。
健康値に回復していない場合には、ステップ４に戻る。その後、生体信号が第一閾値以下であって第二閾値よりも高い状態である場合は、ステップ１０に移行して注意喚起表示（注意喚起報知）が維持されるか、注意喚起表示に変更される。また生体信号が第二閾値以下である場合は、ステップ１１に移行して警告表示（警告報知）が維持されるか、警告表示に変更されることとなる。
また注意喚起表示や、警告表示がなされている状態の際に、例えば生体信号センサー１０が指から外れ、異常値を検知した場合は、ステップ５で閾値以下のデータが保持され、その値が使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８に表示され続ける。また注意喚起表示や警告表示は、そのまま維持される。
【００６３】
ステップ１２で、生体信号が第一閾値を上回るまで回復したと判断された場合には、ステップ１３に移行し、警告表示を解除し、通常の表示を行う。そしてステップ４に戻る。なお、トレーニングは任意のタイミングで終了することができる。
【００６４】
以上説明した中で、第一閾値の値及び第二閾値の値は、固定値であっても良いが、手動で個別に設定できる構成としてもよい。
即ち健康な成人の血中酸素濃度は個人差が少ないので、第一閾値の値及び第二閾値の値を固定値としてもよいが、厳しく鍛えられた競技者の血中酸素濃度やその低下傾向は通常の成人とは異なる場合もある。またトレーニングルーム２内の酸素濃度によっても、使用者の血中酸素濃度やその低下傾向が異なる。そのため個人の身体的特徴や、競技経験の有無、トレーニングルーム２内の酸素濃度に応じて、第一閾値の値及び第二閾値の値を変更してもよい。
【００６５】
以上説明した実施形態では、閾値を２段階に規定したが、３段階以上に規定してもよい。例えば、負荷が軽すぎる状態を示す閾値を設けてもよい。閾値は一つでもよい。
【００６６】
以上説明した実施形態では、表示装置５、８の血中酸素濃度の地色を血中酸素濃度に応じて変えたが、閾値以下となった場合に、特別な図柄を表出させてもよい。また音声やブザーの様な聴覚に訴える報知を採用したり、視覚表示と聴覚表示を併用してもよい。
【００６７】
また血中酸素濃度が閾値以下となった場合に、トレーニングルーム２内の酸素濃度を上昇させてもよい。
例えば使用者の血中酸素濃度が第一閾値以下となった場合には、使用者の負担を軽減するために、酸素濃度をいくらか上げて、トレーニングを続けてもよい。
使用者の血中酸素濃度が第二閾値以下となった場合には、安全を確保するために、酸素量調節装置２１を停止し、トレーニングルーム２内の酸素濃度を大気状態に戻してもよい。
【００６８】
トレーニングルーム２内の酸素濃度の設定は、希望の割合をパーセントで指定してもよい。また本実施形態の運動補助装置１は、擬似的な高地トレーニングを行うものであるから、希望する標高を入力してもよい。例えば標高１０００ｍを入力すると、トレーニングルーム２内がこの標高に相当する酸素濃度たる１８．６パーセントに調節される。
【００６９】
使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８の表示値は、同じであることが原則であるが、故意に両者に差を付けることができる構成としてもよい。
即ち、トレーナー用表示装置８には、トレーニングルーム２内の温度、湿度、酸素濃度等の環境を正確に表示する。これに対して、使用者用表示装置５には、例えば温度や湿度を低めに表示し、あたかも涼しい環境で走っているかの様な認識を与える。また使用者用表示装置５には、酸素濃度を実際よりも高めに表示する。また、生理データ表示欄４３の項目を低めに表示したり、高めに表示したりしてもよい。
そうすることにより、使用者に楽なトレーニングであるかの様な認識を与え、がんばりを引き出す。
【００７０】
以上説明した実施形態では、使用者用表示装置５を使用者ごとに設置したが、例えばトレーニングルーム２内に大きな表示装置を設置して、全員の測定値を表示してもよい。またトレーニングルーム内の環境だけを別の大きな表示装置に表示してもよい。
また、トレーナー用表示装置８を控室ではなく、トレーニングルーム２内に設け、トレーナーがトレーニングルーム２内でトレーニング状況を監視するようにしてもよい。
使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８を一つの表示装置として構成してもよい。この場合は、トレーナー用表示装置８が使用者用表示装置５の機能を兼ねることとなる。
使用者用表示装置５とトレーナー用表示装置８の双方に生体信号の測定値を表示するのではなく、いずれか一方に測定値を表示するようにしてもよい。
【００７１】
以上説明した実施形態では、使用者の生理データとして、心拍数と、血中酸素濃度を測定したが、これに加えて、呼吸数、血圧、体温を測定してもよい。あるいは幾つかの項目を省略してもよい。
【００７２】
以上説明した実施形態では、トレーニングルーム２内に二酸化炭素濃度センサー１５が設けられている。二酸化炭素濃度センサー１５が高濃度の二酸化炭素を検知した場合には、換気を行うか、或いはトレーニングルーム２内の酸素濃度を上げることが望ましい。
トレーニング中の生理データは、保存されることが望ましい。生理データを保存することによって、後日のトレーニングメニュー作成の資料とすることができる。
【００７３】
以上説明した実施形態では、生体信号センサー１０を手の指に装着したが、足や胸等の部位に装着するものであってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１    運動補助装置
２    トレーニングルーム
３    運動器具
５    使用者用表示装置
７    制御装置
８    トレーナー用表示装置（報知手段）
１０  生体信号センサー
１３  酸素濃度センサー
２１  酸素量調節装置
２６  低酸素発生装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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