(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脈拍数検出手段と、負荷が調節自在となっている負荷手段と、脈拍数検出手段で検出される脈拍数が予め設定された目標脈拍数となるように負荷手段による負荷を制御する負荷制御手段とを備えたトレーニング装置において、上記負荷制御手段は、検出脈拍数と目標脈拍数との差に応じた負荷調節を合目的的上限負荷値以下の範囲で行うものであり且つ該負荷制御手段は、ある検出脈拍数と目標脈拍数との差に応じた負荷を合目的的上限負荷値に抑える時、抑えたことによる運動量減少分に相当する時間だけ、予め設定されている運動継続時間を延長するものであることを特徴とするトレーニング装置。
【請求項２】
負荷制御手段は、抑えたことによる運動量減少分に相当する時間の算出を、目標脈拍数と負荷を合目的的上限負荷値に抑えた時の検出脈拍数との比によって行うものであることを特徴とする請求項１記載のトレーニング装置。
【請求項３】
負荷制御手段によって検出脈拍数と目標脈拍数との差に応じた負荷が合目的的上限負荷値に抑えられた時のトレーニング内容を記憶する記憶手段を備えており、負荷制御手段は記憶手段に記憶されたトレーニング内容を呼び出して次回トレーニング設定値とするものであることを特徴とする請求項１または２記載のトレーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はトレーニング装置、殊にシェイプアップを目的とするトレーニングを行うためのトレーニング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
運動負荷が可変であるトレーニング装置を用いてトレーニングを行う場合、予め目標脈拍数を設定してトレーニング中の脈拍数が目標脈拍数となるように負荷を増減させる脈拍数指標トレーニングがもっとも効果的であり、このようなトレーニングを行うことによって、心肺機能（循環器系と呼吸器系）を高めることができて持久力の向上及びスタミナの増強を図ることができる。日本人の死亡原因の約７０％を占める成人病の約６０％は循環器系の障害であることから、成人病予防にもつながる上に、トレーニング中は骨格筋や心筋のエネルギー源として体脂肪を消費することから、体全体の脂肪が減り、筋肉部分の脂肪も減って筋肉が引き締まるために、めり張りのある引き締まった体へのシェイプアップが可能である。
【０００３】
ところで、上記目標脈拍数は、予想最大心拍数と安静時心拍数と運動強度とから算出されるが、ある運動の強度がその人の最大運動能力のどれくらいにあたるかを示す運動強度には、健康を維持する点からは４０％〜７０％運動強度が通常用いられるとともに、安全性と効果とから５０％運動強度が最適であると言われているために、トレーニング装置では５０％運動強度が用いられることが多い。また、トレーニング目的の点からすれば、運動強度が低くて運動継続時間が長い（低負荷長時間運動）ほど体脂肪の消費率が多くなるために減量に適したものとなり、逆に運動強度が高くて運動継続時間が短いほど、筋力の増強や体力の増進につながると言われている。
【０００４】
このために、従来のトレーニング装置においても、運動目的に応じて、目標脈拍数や運動継続時間を変えてトレーニングを行えるようになっているものが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここにおいて、シェイプアップを目的とする場合は、脈拍数指標トレーニングにおいて低負荷長時間運動を行うことになるとともに、このトレーニングで引き締まって細くなる筋肉はトレーニングによく使う部位、たとえば自転車ペダリング運動では大腿、ボート漕ぎ運動では上腕が中心となる。しかし、低負荷長時間運動でも、負荷の値によっては上記中心部位が筋肥大によって却って太くなってしまうことがある。低負荷に設定するために、本来ならば脂肪が消費されて細くなるはずであるが、脈拍数指標トレーニングであることから、持久力が優れていたり心拍数があがりにくい人の場合には、脈拍数を目標脈拍数に近づけるために、トレーニング装置は負荷を増大させる。この結果、意図していた以上の負荷でのトレーニングとなり、特に主動筋部位において体脂肪消費より筋繊維の肥大の割合が大きくなって筋肉全体が太くなってしまうのである。
【０００６】
女性の多くはよりスリムに引き締まることを希望しているし、男性でも太い大腿や筋肉質な体を好まない人がおり、このためにシェイプアップを目的としてトレーニングを行っているにもかかわらず、大腿あるいは上腕が太くなってしまうという意に反したことが起こってしまうわけである。
本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、その目的とするところはシェイプアップを目的とするトレーニングを効果的に行うことができるトレーニング装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、脈拍数検出手段と、負荷が調節自在となっている負荷手段と、脈拍数検出手段で検出される脈拍数が予め設定された目標脈拍数となるように負荷手段による負荷を制御する負荷制御手段とを備えたトレーニング装置において、上記負荷制御手段は、検出脈拍数と目標脈拍数との差に応じた負荷調節を合目的的上限負荷値以下の範囲で行うものであり且つ該負荷制御手段は、ある検出脈拍数と目標脈拍数との差に応じた負荷を合目的的上限負荷値に抑える時、抑えたことによる運動量減少分に相当する時間だけ、予め設定されている運動継続時間を延長するものであることに特徴を有している。
【０００８】
この場合の延長時間は、目標脈拍数と負荷を合目的的上限負荷値に抑えた時の検出脈拍数との比によって行うものとするとよい。
【０００９】
負荷制御手段によって検出脈拍数と目標脈拍数との差に応じた負荷が合目的的上限負荷値に抑えられた時のトレーニング内容を記憶する記憶手段を設けて、負荷制御手段が記憶手段に記憶されたトレーニング内容を呼び出して次回トレーニング設定値とするものも好ましい。
【００１０】
【作用】
本発明においては、脈拍数が目標脈拍数に達していないために負荷を増大させるにあたり、運動目的に合致した合目的的上限負荷値以上に負荷を増大させないために、筋肥大を招くおそれのある高負荷状態となってしまうことがないものである。
【００１１】
すなわち、トレーニングを行うと、最初は筋肉や肝臓に貯蔵されている糖類をエネルギー源として筋運動が行われ、引き続き主に体内に貯蔵されている脂肪を分解してエネルギー源として筋運動が行われるわけであり、運動によるシェイプアップはこの脂肪消費と筋肉細胞の質的変化、そして体質の変化による基礎代謝量の増加を利用して実施される。一方、運動の形態としては様々なものがあるが、ジョギングやエアロビクス等に比して、自転車こぎやボート漕ぎを模した機器を使用すると、運動量の管理が容易になる反面、特定の筋肉を繰り返し使用する運動となるので、主動筋の肥大には十分な注意が必要である。
【００１２】
単純化すれば、脂肪消費量が筋肉肥大量より多ければ細くなり、脂肪消費量が筋肉肥大量より少なければ太くなることになるわけであるから、シェイプアップを目的とする場合は、脂肪消費効果が大きく且つ筋肥大が起こりにくい条件とすること、つまり低負荷長時間運動となる脈拍数指標トレーニングで且つ脈拍数が目標脈拍数に達しないからといって負荷を無闇に増大させないようにすることで、筋肥大を避けることができるわけである。
【００１３】
本発明者らは合目的的上限負荷値の設定の目安として、後述するような自転車エルゴメータによって５カ月間トレーニングした場合のペダル負荷（Ｗ）とトレーニング前後の大腿の周囲長の変化量（ｃｍ）との関係を調べたところ、図９に示すように、ペダル負荷が高くなればなるほど大腿が太くなってしまっており、８０Ｗ程度を上限値とし、これ以下の負荷条件で運動を行うことが筋肥大を防ぐ点において有効であり、また太くならなければよいとするのではなく、細くしたいという要望に対しては、６０Ｗ程度の負荷が有効であることがわかった。従ってこれらの負荷値を合目的的上限負荷値に設定し、負荷がこの値を越えないようにすることで、筋肥大を防ぐことができるものである。
【００１４】
なお、上記負荷値は小規模な実験結果に基づくものであり、トレーニング装置や主動筋によっても異なるために、上記数値に限定されるものではない。また個人差によっても変化する値であることから、合目的的上限負荷値の設定入力手段を備えたものとして、各個人に応じた値をセットできるようにしておくことで、効果的なシェイプアップを誰もが得られるものとなる。
【００１５】
そして、負荷制御手段が検出脈拍数と目標脈拍数との差に応じた負荷を合目的的上限負荷値に抑える時、つまり検出脈拍数が目標脈拍数に達していないにもかかわらず、上記差に応じて増大させる負荷値が合目的的上限負荷値となってしまった時には、そのトレーニングでの運動量が減ってしまうことになり、この運動量の減少は、主動筋の肥大はおこらないものの脂肪も消費しないという結果になりかねない。この点に対処するために、抑えたことによる運動量減少分に相当する時間だけ、予め設定されている運動継続時間を延長することで、所要の運動量を確保している。抑えたことによる運動量減少分に相当する時間の算出を、目標脈拍数と負荷を合目的的上限負荷値に抑えた時の検出脈拍数との比によって行うのが簡単である。
【００１６】
さらに、負荷制御手段によって検出脈拍数と目標脈拍数との差に応じた負荷が合目的的上限負荷値に抑えられた時のトレーニング内容を記憶する記憶手段を備えるものとし、負荷制御手段は記憶手段に記憶されたトレーニング内容を呼び出して次回トレーニング設定値とするものであれば、トレーニングを始めるにあたっての設定の手間を省くことができる。
【００１７】
【実施例】
以下本発明を実施例に基づいて詳述する。トレーニング装置の形態はどのようなものであってもよいが、図８に示すものは、ハンドル４とサドル３とペダル２と本体１とからなる自転車状で、ペダル２を踏む動作を行うことでトレーニングを行う自転車エルゴメータと称されているもので、ペダル２を踏む動作に対する負荷が可変となっており、このペダル負荷はマイクロコンピューターからなる負荷制御部において調節することができるようになっている。図中６は各種入力と表示のためのコントローラ部であり、負荷制御部はこのコントローラ部６に納められている。また、トレーニング者の耳たぶなどに装着されて脈拍数を測定する脈拍数センサー７が負荷制御部に接続されており、シェイプアップのための脈拍数指標トレーニングが指示された時、このトレーニング装置における負荷制御部は、ウオーミングアップのための軽負荷をしばしかけた後、検出される脈拍数が目標脈拍数となるように負荷を増減させることを所定時間行う。ただし、負荷を増大させることについては、検出脈拍数が目標脈拍数に達していなくとも所定の上限負荷値以上に増大させることはしない。
【００１８】
図２にこのトレーニング装置のトレーニングデータ入力・設定モード時の動作のフローチャートを、図１にトレーニング中の動作のフローチャートを示す。トレーニングの開始にあたり、トレーニング目的の中でシェイプアップを選択して、トレーニング者の個人データ（性別、年齢等）を入力すれば、脈拍数指標トレーニングモードとなって上記個人データから目標脈拍数の算出を行う。目標脈拍数の算出には
目標脈拍数＝運動強度×（予想最大心拍数−安静時心拍数）＋安静時心拍数
の式を用いる。予想最大心拍数及び安静時心拍数はトレーニング者の体力測定で得た数値を用いるのが最も好ましいが、男性の場合、
予想最大心拍数＝２１０−０．６５×年齢
安静時心拍数＝７０
の値を代用することができる。運動強度としては、通常０．５（５０％）を用いる。主動筋が大腿筋と大臀筋となるこのトレーニング装置は、持久的な運動に適しており、５０％運動強度程度のトレーニングを行えば、内臓脂肪を消費させ腹部のスリム化を期待することができる。なお、各人の体力や体調等に応じて目標脈拍数は機械的に算出した値に対して補正を行えるようにしてある。
【００１９】
このように運動目的と目標脈拍数とが決まるとともに、トレーニング時間やペダル回転数（ｒｐｍ）、ペダル負荷の上限値（たとえば８０Ｗ）の値が入力されれば、負荷制御部は、図１に示すように、トレーニング者の脈拍数を監視しつつペダル負荷を徐々に上げていく。トレーニング者の脈拍数はペダル負荷の増大に伴って高くなっていくが、脈拍数が目標脈拍数となるまで負荷を増大させ、以降は運動中の脈拍数が目標脈拍数近傍（目標脈拍数±５拍／分）を保つようにペダル負荷を増減させることがなされる。しかし、ペダル負荷が上記上限負荷値に達してもなお脈拍数が目標脈拍数に達しない場合、本来ならばペダル負荷を更に増大させるが、このトレーニング装置においては、ペダル負荷を上限負荷値以上に高くすることはせず、脈拍数が目標脈拍数＋５拍／分より高くなってペダル負荷を下げる場合まで、上限負荷値（８０Ｗ）を維持する。この動作は、設定したトレーニング時間が経過するまで繰り返す。脈拍数指標トレーニングではあるものの、負荷を無条件に増大させるのではなく、シェイプアップという目的にあった上限負価値で負荷を抑えるために、筋肥大を招くことがないものである。
【００２０】
図３及び図４に他の実施例を示す。これはペダル負荷をトルクによって制御するタイプの自転車エルゴメータであって、ここではペダル回転数を６０ｒｐｍ，ペダル負荷の上限値をたとえば１．３ｋｇｍに設定する。なお、
負荷（Ｗ）＝回転数（ｒｐｍ）×トルク（ｋｇｍ）×１．０２６９
としている。そして上記実施例の場合と同様に、脈拍数が常に目標脈拍数±５拍／分以内にあるようにペダル負荷を制御するとともに、ペダル負荷が上記上限値に達した場合は、それ以上ペダル負荷を高くせずに脈拍数が高くなってペダル負荷を下げるまで上限値を維持する。
【００２１】
また、脈拍数が目標脈拍数−５拍／分より低く且つペダル負荷が上限値となっている時には、トレーニング者が所要の回転数でペダルをこぐ時の指標となるようにトレーニング装置が発信しているペース音のピッチを徐々に速め、ペダル回転数が６０ｒｐｍ以上となるようにする。トルクを増大させることで脈拍数を上げるのではなく、ペダルをこぐペースを速くすることで脈拍数を上げて目標脈拍数±５拍／分内に納まるように、トルクは上限値としたまま、ペース音のピッチを６０ｒｐｍより速い範囲で変化させるわけである。そして、脈拍数が目標脈拍数＋５拍／分よりも高くなった時には、まずペース音のピッチを６０ｒｐｍ相当まで下げ、それでも脈拍数が目標脈拍数＋５拍／分を上回る時には、トルクを上限値より下げる。ペダル負荷が上限負荷値を越えることがない上に、脈拍数を目標脈拍数にまで高めることができるわけである。
【００２２】
図５〜図７に別の実施例を示す。これは脈拍数が目標脈拍数に達していないにもかかわらず負荷値を上限値で抑えてしまった場合の運動量の減少分を、予め設定しているトレーニング時間の延長で補うことで、運動量の減少がもたらす脂肪消費量の減少を生じないようにしたもので、目標脈拍数が１３０拍／分、トレーニング時間を２０分に設定した場合を示しており、２０分が経過するまでは、前記の第１の実施例の場合と同じ負荷制御を行っている。そして２０分が経過した時点で、最初のウオーミングアップ時間である３分を除く残り１７分間の検出脈拍数の平均値を求める。この平均脈拍数は、負荷値に上限を定めていない場合には当然１３０拍／分となるが、上限負荷値を定めているために１２０拍／分となった場合、安静時脈拍数を考慮に入れた上で予め設定した目標脈拍数との比を
（目標脈拍数−安静時脈拍数）／（運動時平均脈拍数−安静時脈拍数）
によって求める。安静時脈拍数を７０とすれば、上記の場合は
（１３０−７０）／（１２０−７０）＝６０／５０＝１．２
となる。この数値を前記トレーニング時間（２０分）に乗算して求めた２４分を最終的なトレーニング時間とし、後４分だけ上記トレーニングを継続させるのである。この場合、１３０拍／分、２０分で設定した脈拍数指標トレーニングに代えて、１２０拍／分、２４分のトレーニングを行ったことになる。
【００２３】
ここにおいて、トレーニング装置がメモリーカードのような記憶手段にトレーニング内容を記憶保存することができるものである時には、最初に設定したトレーニング内容ではなく、実行されたトレーニング内容を記憶手段に記憶保存し、次回には記憶手段に保存されているトレーニング内容を読み出して脈拍数指標トレーニングの設定値にセットするようになっていれば、トレーニング者にとって、入力の手間が省けるだけでなく、これから実際に行うトレーニングに即した設定値がコントローラ部６に表示されることになり、トレーニング内容の理解が容易となるほか、トレーニング効果による持久力の向上につれて、上述のように目標脈拍数が結果的に下げられるとともに運動時間が延長されていくことになるために、トレーニングによる持久力向上をトレーニング者は間接的に知ることができる。また、体脂肪消費には低負荷長時間運動が良いとされているので、上記傾向はこの点にとっても好ましいものとなる上に、上限負荷値を越えることがないような目標脈拍数になった時、目標脈拍数もトレーニング時間も固定されることになるが、これはトレーニング者にとって最適のシェイプアップトレーニングメニューとなる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、脈拍数が目標脈拍数に達していないために負荷を増大させるにあたり、運動目的に合致した合目的的上限負荷値以上に負荷を増大させないために、筋肥大を招くおそれのある高負荷状態となってしまうことがなく、このためにシェイプアップを目的とするトレーニングを筋肥大を招くことなく行えるものである。
【００２５】
そして負荷制御手段が検出脈拍数と目標脈拍数との差に応じた負荷を合目的的上限負荷値に抑える時、負荷値を抑えたことによる運動量減少分に相当する時間だけ、予め設定されている運動継続時間を延長するために、負荷を抑制するにもかかわらず所要の運動量を確保することができることになって体脂肪消費量が減少してしまうことがないものとなる。
【００２６】
さらに、負荷制御手段によって検出脈拍数と目標脈拍数との差に応じた負荷が合目的的上限負荷値に抑えられた時のトレーニング内容を記憶する記憶手段を備えるものとし、負荷制御手段は記憶手段に記憶されたトレーニング内容を呼び出して次回トレーニング設定値とするものであれば、トレーニングを始めるにあたっての設定の手間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例におけるトレーニング動作のフローチャートである。
【図２】同上のトレーニングデータの入力・設定動作のフローチャートである。
【図３】他の実施例におけるトレーニングデータの入力・設定動作のフローチャートである。
【図４】同上のトレーニング動作のフローチャートである。
【図５】別の実施例におけるトレーニングデータの入力・設定動作のフローチャートである。
【図６】同上のトレーニング動作のフローチャートである。
【図７】同上のトレーニング時間の補正及び補正後の動作のフローチャートである。
【図８】トレーニング装置の一例としての自転車エルゴメータの側面図である。
【図９】負荷値と筋肥大との関係を示す説明図である。
【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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