(57)【要約】運動処方を提供できる歩行運動器具及び歩行運動器具を利用した運動処方システムが提供される。該歩行運動器具は、ユーザーの足が載置されるペダルと、ペダルが動く間にユーザーの身体の状態についての生体情報を受信し、受信された生体情報に基づいてユーザーに適した運動処方を決定し、決定された運動処方をディスプレイに表示する制御部と、を備える。特に、制御部は、所定のネットワークを通じて健康関連機関に備えられたサーバに接続し、サーバから受信された専門的な健康知識をさらに利用して運動処方を決定する。これにより、ユーザーの状態に適した運動処方を提供することによって、運動効率を最大限高めることができ、運動中に発生しうる危険な状況を未然に防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイを備える歩行運動器具において、
ユーザーの足が載置されるペダルと、
前記ペダルが動く間に前記ユーザーの身体の状態についての生体情報を受信し、受信された生体情報に基づいて前記ユーザーに適した運動処方を決定し、決定された運動処方を前記ディスプレイに表示する制御部と、を備えることを特徴とする運動処方機能を含む歩行運動器具。
【請求項２】
前記制御部は、
所定のネットワークを通じて医療機関や健康に関する情報を提供する専門機関に設けられたサーバに接続し、前記サーバから受信された専門的な健康知識を利用して前記運動処方を決定することを特徴とする請求項１に記載の運動処方機能を含む歩行運動器具。
【請求項３】
前記歩行運動器具は、
前記ペダルを駆動し、前記制御部によって駆動速度及び負荷のうち、少なくとも一つが制御されるペダル駆動部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の運動処方機能を含む歩行運動器具。
【請求項４】
前記ペダル駆動部は、
前記ユーザーの両足にかかる圧力を測定するための圧力測定センサーを備え、前記制御部は、
前記圧力測定センサーから得られた圧力測定データを利用して、前記運動処方を提供することを特徴とする請求項３に記載の運動処方機能を含む歩行運動器具。
【請求項５】
前記歩行運動器具は、
前記ユーザーの運動履歴についての情報を保存する保存部をさらに備え、前記制御部は、
前記保存部から読み出された運動履歴についての情報を利用して前記運動処方を提供することを特徴とする請求項１または２に記載の運動処方機能を含む歩行運動器具。
【請求項６】
前記歩行運動器具は、
前記ユーザーの両足にかかる圧力を軽減させるための荷重軽減部をさらに備え、前記荷重軽減部は、
前記ユーザーの身体の所定部位に取り付けられるホルダーと、
前記ホルダーを上昇及び下降させるためのホルダー駆動部と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の運動処方機能を含む歩行運動器具。
【請求項７】
前記ホルダー駆動部は、
少なくとも前記ホルダーの二つ以上の地点を差別的に上昇及び下降させることを特徴とする請求項６に記載の運動処方機能を含む歩行運動器具。
【請求項８】
前記歩行運動器具は、
車いすを安定的に固定させるための車いすドッキング部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の運動処方機能を含む歩行運動器具。
【請求項９】
前記歩行運動器具は、
スピーカーを通じて前記ユーザーの運動を助けるための音楽を再生することを特徴とする請求項１または２に記載の運動処方機能を含む歩行運動器具。
【請求項１０】
前記歩行運動器具は、
送風機を通じて前記ユーザーの運動を助けるための香りを前記ユーザーに提供することを特徴とする請求項１または２に記載の運動処方機能を含む歩行運動器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザーの健康増進のための歩行運動器具に係り、特に、ユーザーの身体の状態についての生体情報に基づいた運動処方を提供する歩行運動器具及び歩行運動器具を備える運動処方システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
忙しい日常に追われる現代人には運動量が足りない。特に、コンピュータ技術の発展につれて現代人はコンピュータの前で生活することが多いため、マウス操作やキーボード操作のような単純な反復動作以外、殆ど運動をしていないのが実情である。それだけではなく、インターネットの急速な普及につれ、現代人がコンピュータの前で過ごす時間はさらに増加しつつある。それゆえ、運動不足に起因した多様な成人病が現代人の健康を脅かしており、これに対する警戒心が高まっている。
【０００３】
特に、生活レベルの向上によって、単に衣食住を満たすだけの生活ではなく、健康な身体でよりよい生活の質を享受できるかが最も大きな関心事として取り上げられている。最近のウェルビーイング（ｗｅｌｌ−ｂｅｉｎｇ）ブームは、このような現代人の健康に対する関心がいかほど大きいかを表している。
【０００４】
ところが、あらゆる運動があらゆる人に同一に有益なものではないということも明らかになっている。例えば、健康な２０代男性に有益であると見なされる筋肉運動が、骨粗しょう症の症状を示す閉経期女性には致命的でありうるという点が広く認識されている。したがって、運動する人の身体の状態によって異なる運動方法が提供され、ユーザーは自分の身体の状態を理解して運動せねばならないのである。自分の身体の状態を考慮しない無理な運動はかえって筋肉損傷や、骨折のような深刻な損傷を招く恐れがある。
【０００５】
このような恐れは、運動しようとする人が身体を自在に動かせない場合にはさらに深刻である。例えば、脊椎に損傷を受けるか、関節が弱くなったユーザーの場合、運動をするときに多くの制約が存在する。身体を動かす度に脊椎や関節で深刻な痛みが発生するため、長時間運動を持続し難い。しかし、医者はそのような人の症状が悪化することを防止するためには、持続的な筋肉運動を通じて体重を減少させることが絶対的に必要であると言う。すなわち、関節炎患者の場合、運動をしなければ体重が増えてさらに関節に無理を与え、逆に運動をすれば、関節をさらに損傷させてしまう板狭みの状況にある場合が多いのである。
【０００６】
それゆえに、関節に無理を与えない範囲で筋肉運動とカロリー消耗とを行える水中歩行などを多くの人が薦める。水の中で身体を動かす場合、水の抵抗を利用して筋肉を鍛えることができ、さらに水の浮力により体重を減少させる効果を得ることもできるので、関節に無理を与えずに運動効果を得ることができる最も理想的な方法のうちの一つとして理解されている。しかし、運動をするために毎日プールに通わねばならないという不便さがあり、特に、忙しいスケジュールに追われる現代人の場合、毎日運動するためにプールに通うことはかなり面倒なものである。
【０００７】
したがって、ユーザーの関節に過多な負担をかけ、ユーザーの身体の状態についての生体情報に基づいてユーザーに最適化された運動処方を提供することはもとより、ユーザーの運動状況を持続的にモニタリングして、万が一発生しうる危険な状況に効率的に対処するための運動処方器具が切実に要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ユーザーの関節に過多な負担を与えず、ユーザーが運動できるよう助けるための歩行運動器具で、ユーザーの身体の状態についての生体情報に基づいてユーザーに最適化された運動処方を提供することはもとより、ユーザーの運動状況を持続的にモニタリングして、発生しうる危険な状況に効率的に対処するための運動処方システムを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、ユーザーの体重による下半身への負荷を軽減させる荷重軽減部を利用して、ユーザーの体重を減少させる効果を提供することにより、ユーザーが水の中で運動するような効果を提供する歩行運動器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記のような目的を達成するための本発明の一面として、ディスプレイを備える歩行運動器具において、ユーザーの足が載置されるペダルと、前記ペダルが動く間に前記ユーザーの身体の状態についての生体情報を受信し、受信された生体情報に基づいて前記ユーザーに適した運動処方を決定し、決定された運動処方を前記ディスプレイに表示する制御部と、を備える運動処方機能を含む歩行運動器具を提供する。
【００１１】
前記制御部は、所定のネットワークを通じて医療機関や健康に関する情報を提供する専門機関に設けられたサーバに接続し、前記サーバから受信された専門的な健康知識を利用して前記運動処方を決定する。
【００１２】
前記歩行運動器具は、前記ペダルを駆動し、前記制御部によって駆動速度及び負荷のうち、少なくとも一つが制御されるペダル駆動部をさらに備える。
【００１３】
望ましくは、前記ペダル駆動部は、前記ユーザーの両足にかかる圧力を測定するための圧力測定センサーを備え、前記制御部は、前記圧力測定センサーから得られた圧力測定データを利用して前記運動処方を提供する。
【００１４】
前記歩行運動器具は、前記ユーザーの運動履歴についての情報を保存する保存部をさらに備え、前記制御部は、前記保存部から読み出された運動履歴についての情報を利用して前記運動処方を提供する。
【００１５】
さらに、前記歩行運動器具は、前記ユーザーの両足にかかる圧力を軽減させるための荷重軽減部をさらに備え、前記荷重軽減部は、前記ユーザーの身体の所定部位に取り付けられるホルダーと、前記ホルダーを上昇及び下降させるためのホルダー駆動部と、を備える。
【００１６】
前記ホルダー駆動部は、少なくとも前記ホルダーの二つ以上の地点を差別的に上昇及び下降させる。
【００１７】
本発明の歩行運動器具によれば、ユーザーは関節に過多な負担をかけずに運動できる。ユーザーの体重による下半身への負荷を軽減させる荷重軽減部を利用して、ユーザーは水の中で運動するような効果を得ることができるのである。それだけでなく、本発明によって、ユーザーは自分の身体の状態についての生体情報を基づいて最適化された運動処方を提供されることはもとより、過多な運動に起因する予期せぬ危険な状況を予防できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ユーザーの関節に過多な負担を与えずにユーザーが運動できるよう助けるための歩行運動器具を利用して、ユーザーに適した運動処方を提供できる。
【００１９】
それだけでなく、ユーザーの体重を減少させる効果を提供することにより、ユーザーが水の中で運動するように、ユーザーの身体にかかる負荷を軽減できる。
【００２０】
また、本発明によって、ユーザーの身体の状態についての生体情報を基づいてユーザーに最適化された運動処方を提供することはもとより、ユーザーの運動状況を持続的にモニタリングして、発生しうる危険な状況に効率的に対処するための運動処方システムを提供できる。
【００２１】
本発明、本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照せねばならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明することで、本発明を詳細に説明する。各図面の同じ参照符号は同じ部材を表す。
【００２３】
図１は、本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具の一実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１に示した運動処方機能を含む歩行運動器具の側面図である。
【００２４】
図１及び図２に示した歩行運動器具１００は、下部フレーム１０５、支持フレーム１１０、荷重支持棒１１５、手すり１２０で構成される骨格を持つ。また、歩行運動器具１００は、ユーザーの両足が載置されるペダル１４０、ペダル１４０を駆動するペダル駆動部１３０、ディスプレイ１９０及び制御部１５０を備える。望ましくは、歩行運動器具１００は、ユーザーの体重による下半身への負荷を軽減させるための荷重軽減部１８０及びユーザーの身体を取り囲むように構成されたホルダー１７０を備える。
【００２５】
下部フレーム１０５、支持フレーム１１０、及び荷重支持棒１１５は、鋼鉄のような堅い物質で製造される。下部フレーム１０５にはペダル駆動部１３０が取り付けられる。以下、ペダル駆動部１３０の動作について詳細に説明する。
【００２６】
ユーザーがペダル１４０上に両足を載せると、ペダル駆動部１３０は、ペダル１４０を駆動してユーザーの両足を歩く動作と類似したパターンで動かす。ペダル駆動部１３０がペダル１４０を直接駆動するため、両足を直接動かせないユーザーも運動する効果を得ることができる。このようなユーザーの場合、直接ペダル１４０を踏まなくてもペダル駆動部１３０の動作によって足が動く。この時、ペダル１４０の動きによってユーザーの重心が左側及び右側に交互に移動するので、身体の中心を維持するために重心の移動と逆の方向に身体を動かすので運動効果がある。これを詳細に説明すれば、次の通りである。
【００２７】
ペダル１４０の動きによってユーザーの体では２種の反応が現れる。第一に、ペダル１４０の動きによる身体の均衡の乱れに対して均衡を維持しようとする本能的な反射作用で、姿勢維持に動員される各種筋肉の反復的な収縮及び弛緩が発生する。かかる反射的な収縮及び弛緩による筋肉の反復的な協調運動は、能動的に動く運動と類似した筋肉強化の運動効果を示すだけでなく、歩行に必要な各種関連筋肉等の協調性を強化する。運動強度は、体重により両側足に加えられる重量の増減を通じて制御できる。第二に、ユーザーの身体は歩行に必要な行為を受動的に反復する。かかる受動的反復運動を通じて歩行に必要な学習効果を得ることができる。特に、かかる学習効果は、脳や神経の障害により身体の姿勢維持機能が失われるか、弱くなったユーザーに有用である。身体の姿勢維持機能が弱くなったユーザーの場合、歩行動作を反復学習することによって、身体の姿勢維持を担当する脳や神経の機能を再生できる。
【００２８】
要約すれば、ペダルの動きは身体の均衡を乱す刺激として作用し、身体はこの刺激に対して反射作用を行う。したがって、かかる反復された反射作用を通じて必要な筋肉の強化はもとより、歩行に必要な筋肉の協調能力も強化され、反復学習を通じて歩行に必要な脳や神経の歩行機能を担当する組織の再生または機能の再構築が行われる。
【００２９】
もちろん、ペダル駆動部１３０は、必ずしもペダル１４０を直接駆動させねばならないものではなく、ユーザーが直接ペダル１４０上で足を踏みながら運動することもできる。したがって、歩行運動器具１００を利用するユーザーの身体の状態によって、ユーザーに最適な方式でペダル駆動部１３０を動作させることもできる。
【００３０】
ペダル駆動部１３０には、ペダル１４０を駆動させるためのモータのような装置を備えることができ、制御部１５０の制御下でペダル１４０の駆動速度またはペダルにかかる負荷などを変更できる。ペダル駆動部１３０がペダル１４０を速く動かすほど、ユーザーは体の姿勢及び平衡を維持し難いので、ユーザーはさらに大きい運動効果を得ることができるのは言うまでもない。また、歩行動作を反復し調節していくことで学習効果も増大される。
【００３１】
ペダル駆動部１３０は、ペダル１４０が人の歩く動作を再現するよう具現されたカム（図示せず）を備えることができる。この場合、カムにかかる荷重を制御するか、カムにかかる摩擦力を変更させることによって、ユーザーがペダル１４０を駆動するのに必要な力を調節できる。ペダル１４０に加わる荷重が大きくなるほど、ユーザーが同じ運動をしてもさらに大きい運動効果があるということは言うまでもない。
【００３２】
このように、ペダル駆動部１３０を利用してペダルが駆動される動作モードでは、ユーザーは受動的に運動できる。受動運動モード以外に、ユーザーが直接ペダルを駆動する能動運動モードもできるということは言うまでもない。能動運動モードでは、ペダル駆動部１３０は直接ペダルを駆動しない。ただし、ペダル駆動部１３０は、制動（ブレーキ）部（図示せず）を制御してユーザーに与える運動強度を調節できる。したがって、ユーザーがいかほど身体を動かせるかによって、ユーザーは直接ペダルを動かして大きい運動効果を得ることもできる。
【００３３】
または、運動を行う間、ユーザーは手すり１２０をつかむことによって中心を維持できる。さらに、上体の力が十分なユーザーの場合には、ユーザーは両手すり１２０を支えに自分の体を一定部分持ち上げることによって、上半身の筋肉運動と共に下半身にかかる体重を減少させる効果を得ることもできる。下半身にかかる体重が減少すれば、膝関節などの脆弱な部分の損傷を防止できる。
【００３４】
制御部１５０は、運動中のユーザーの身体の状態についての生体情報を収集し、ユーザーの生体情報に基づいて個別化された運動処方を提供する。
【００３５】
運動処方とは、個人の健康と体力レベルのような生体情報を分析し、分析結果によって個人に適した運動の種類と強度、時間、及び頻度などを決定して提供するサービスを意味する。また、運動の進行段階によって運動の強度及び量を適切に調節する科学的かつ体系的な健康増進サービスを意味する。このような運動処方は、医学的専門家により運動科学に基づいて体系的に行われる。
【００３６】
ユーザーの生体情報は、ユーザーの脈拍、体重、体脂肪、体格指数（ＢＭＩ、Ｂｏｄｙ Ｍａｓｓ Ｉｎｄｅｘ）、血圧、血糖、心拍数、体温、生体インピーダンスのような基礎的な生体情報及び脈拍、心電図（ＥＣＧ、ＥｌｅｃｔｒｏＣａｒｄｉｏＧｒａｐｈｙ）、運動時の血圧のような運動時の生体情報などを含む。基礎的な生体情報及び運動時の生体情報は例示的に提供されたものであり、必ずしも峻別されるものではなく、相互関連するということは言うまでもない。体格指数とは、医学的に低体重、正常体重、過剰体重、肥満に分ける重要な指標である。すなわち、体格指数は体重（ｋｇ）／（伸張（ｍ））２の公式によって計算される値であり、ユーザーの肥満度を測定するのに使われる。
【００３７】
以下、本発明による歩行運動器具１００に備えられる制御部１５０が運動処方を提供する過程について詳細に述べる。
【００３８】
まず、運動をしようとするユーザーについての基礎的な生体情報が収集される。ユーザーの基礎的な生体情報は、ボタン１５５を利用してユーザーによって直接入力されてもよい。この場合、ユーザーはタッチスクリーン方式のディスプレイを利用して、ボタンを利用せずに基礎的な生体情報を入力してもよい。または、ユーザーの生体情報及び運動履歴についての情報を保存している保存部（図示せず）からユーザーの生体情報を読み出してもよい。つまり、ユーザーがボタン１５５を利用して自分のＩＤまたは名前などを入力すれば、ユーザーに該当する基礎的な生体情報が読み出される。
【００３９】
それだけでなく、ユーザーの生体情報は、歩行運動器具１００に備えられた各種測定センサー（図示せず）によって直接収集されてもよい。例えば、ペダル１４０に体重センサーを取り付けると、ユーザーがペダル１４０上に上るとユーザーの体重が測定され、測定された体重が制御部１５０に伝達される。また、手すり１２０には、ユーザーのつかむ所定部位に脈拍計及び血圧計などを備えることもできる。それにより、ユーザーが手すり１２０をつかむだけで、該当ユーザーの脈拍及び血圧などが測定され制御部１５０に伝達される。また、荷重支持棒１１５や支持フレーム１１０に目盛りが記録され、ユーザーが直接自分の身長を測定してもよい。もちろん、荷重支持棒１１５や支持フレーム１１０に沿って昇降する身長測定機（図示せず）がさらに備えられ、ユーザーが直接自分の身長を測定してボタン１５５を利用して入力する代わりに、身長が自動的に測定及び入力されてもよい。
【００４０】
または、ユーザーの生体情報は、ユーザーの胸に着用された胸ベルトまたはユーザーが着用した帽子に取り付けられたセンサーから伝達されもする。また、ユーザーがさらに便利に運動出来るよう、かかるセンサーから得た生体情報は、無線通信を通じて制御部１５０に伝達されることが望ましい。
【００４１】
ユーザーの基礎的な生体情報が伝達されれば、制御部１５０は、伝達された生体情報に基づいてユーザーに適した運動処方を提供する。例えば、ユーザーの体格指数に基づいてユーザーが肥満であると判定されれば、制御部１５０は、ユーザーに低強度の歩行運動を長時間行わせる運動処方を提供する。一方、ユーザーが低体重であると判定されれば、制御部１５０は、ユーザーに高強度の運動を行わせる。それだけでなく、制御部１５０は、ユーザーが運動を行う時に筋肉の疲労度及び回復速度を考慮して、多様な強度の運動を適したパターンで行わせることができる。例えば、単純に低強度運動を持続することよりは、低強度運動及び高強度運動をユーザーの生体情報に基づいて適切に混合して提供することもできる。
【００４２】
ユーザーの運動強度を０ないし１０のランクで等級化すると仮定する。ユーザー運動強度はペダル１４０を動かすのに必要な力を表すこともあり、ペダル１４０の速度及び加えられた荷重の組み合わせを表すこともある。ユーザーの基礎的な生体情報を分析した結果、ユーザーが低体重であり筋力補強が必要であると仮定すると、制御部１５０は、強度０ないし強度４までの運動は行わず、強度５から強度９までの運動を各段階別に５分ずつ行った後、１分ずつ休憩させる運動処方を提供できる。そして、強度９の運動を３分行った後、休憩なくそのまま最大強度（強度１０）に入って、２分間全力で運動を行わせる。以上の制御部１５０が提供する運動処方によって運動をした後、ユーザーは約３分の休憩を取ることによって筋肉を十分に休めることができる。運動を行った後に必要に応じて以前に行った周期運動を反復できる。かかる運動処方を通じてユーザーは筋力を補強できる。
【００４３】
一方、ユーザーの基礎的な生体情報を分析した結果、ユーザーが肥満状態であると判断されて、基礎体力が非常に低い場合を仮定する。制御部１５０は前述した場合とは異なって、強度０ないし強度４までの運動を２分ずつ行った後、５分休憩させる運動処方を提供できる。かかる運動処方を通じて、ユーザーの骨に深刻な負担をかけない状態で、ユーザーは多くのカロリーの熱量を消耗できる。
【００４４】
ユーザーが運動をする間に、運動時の生体情報が収集されて制御部１５０に伝達される。運動時の生体情報は脈拍、心電図及び運動時の血圧などを含む。ユーザーが心臓疾患を病んでいる場合、心電図と心拍数の情報が特に重要である。したがって、制御部１５０は、ユーザーの心拍数を一定レベル以上に上昇させない範囲で、ユーザーが運動可能な運動処方を提供することが望ましい。運動時の生体情報がディスプレイ１９０に表示されることによって、自分の身体の状態をユーザーが直接確認可能にすることができる。ディスプレイ１９０に表示される生体情報の詳細は、図４Ａないし図４Ｅを用い後に述べる。
【００４５】
制御部１５０は、ユーザーの運動時の生体情報を分析して、血圧や脈拍が危険な範囲に入った場合に、ユーザーに警告することにより事故を未然に防止できる。ゆえに、本発明による歩行運動器具１００を利用して、ユーザーは安全に運動できる。
【００４６】
また、制御部１５０は、ユーザーの敏捷性、瞬発力、持久力、及びＶＯ２などを測定できる。
【００４７】
１）敏捷性：ディスプレイ１９０に表示された命令に反応して、ユーザーがボタン１５５を押さえるまでかかった時間を利用してユーザーの敏捷性を測定できる。
【００４８】
２）瞬発力：ディスプレイ１９０に表示された命令に反応して、ユーザーがいかほど早くペダル１４０を所定速度まで上げられるかを測定することによって、ユーザーの瞬発力が測定できる。
【００４９】
３）持久力：制御部１５０は、ペダル駆動部１３０に最大荷重をペダル１４０に加えるように制御する。ユーザーが与えられた負荷を克服していかほど長時間ペダル１４０を駆動できるかを測定することによって、ユーザーの筋持久力が測定できる。持久力を測定するための負荷は、瞬発力を測定するための負荷とは異なる。その理由は、瞬発力は短距離をいかほど速く進めるかを測定するのに対し、持久力は、比較的長距離を筋肉が疲労せずにいかほど進めるかを測定するからである。持久力は時間単位で測定できる。
【００５０】
４）最大酸素摂取量（ＶＯ２）：歩行運動器具１００は、ユーザーのＶＯ２を測定できるモジュール（例えば、マウスピース、図示せず）などを備えることができる。したがって、ユーザーは運動中にＶＯ２測定モジュールを口にくわえてＶＯ２を測定できる。あるいは、心電図や血中酸素飽和濃度（ＳＰＯ２）信号を処理して心拍数を抽出し、抽出した心拍数を利用してＶＯ２，ｍａｘを推定することもできる。
【００５１】
かかる生体情報は、前述したような能動及び受動運動モードによって異なって測定されることは言うまでもない。例えば、ペダル駆動部１３０がペダルを駆動する受動運動モードでは、瞬発力または持久力などの絶対値が測定され難い場合がありうる。しかし、かかる場合にも運動する度に変化する生体情報の相対的変化量は測定でき、制御部はかかる相対的変化量を利用して望ましい運動処方を決定できる。
【００５２】
生体情報が測定されれば、制御部１５０は、運動負荷による心拍数の変化、血圧の変化、特定負荷を加えた場合に行った運動量、この場合の心拍数変化などを測定してユーザーの健康情報を生成する。健康情報を生成するアルゴリズムには色々とあるが、これは本発明の技術的思想に含まれるものではなく、ユーザーの運動情報に基づいて健康情報を生成できるいかなるアルゴリズムも可能であるということは言うまでもない。それにより、制御部１５０は、かかる生体情報を基準にさらに精密な運動処方を下すことができる。運動処方には種目別処方及び段階別処方がありうる。種目別処方とは、平地で自転車に乗ることより山岳ハイキングの運動量が多いように、異なる種目を選択して運動処方に差をおくことであり、段階別処方とは、同じ種目の運動負荷を調節することである。
【００５３】
それ以外にも本発明による歩行運動器具１００は、公知の多様な生体情報を測定できることは言うまでもない。
【００５４】
以下、荷重軽減部１８０について詳細を述べる。
【００５５】
ホルダー１７０はユーザーの身体所定部位に取り付けられる。特に、ホルダー１７０は、ユーザーの上半身にしっかりと取り付けられることが望ましい。それにより、ホルダー１７０に連結されたワイヤー１７５が荷重軽減部１８０に連結される。荷重軽減部１８０は、ワイヤー１７５を巻き取るか解いて、ホルダー１７０を上昇及び下降させうるモータ（図示せず）を備える。
【００５６】
ユーザーは、ホルダー１７０を着用した後にボタン１５５を操作する。それにより、制御部１５０は、ユーザーの入力に応答して荷重軽減部１８０がホルダー１７０を牽引するように制御する。ホルダー１７０が牽引されることによって、ペダル１４０に加えられるユーザーの体重が減少する。それにより、ユーザーは骨に負担をかけずに運動することができる。
【００５７】
ユーザーの中には、身体の左側と右側で発達の程度が違うユーザーもいる。さらには、脳の一部を損傷しているユーザーの場合、身体の半分を制御できない半身不隨の状態もありうる。この場合、左足及び右足にかかる体重が均一に分布されない現象が発生する。ペダル１４０は、圧力センサーを備え、加えられる圧力を測定する。圧力センサーとしては、ＦＳＲ（Ｆｏｒｃｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔｏｒ）センサーが利用されることが望ましい。それにより、加えられる圧力に基づいて差別的に荷重軽減部１８０を制御できる。例えば、あるユーザーの場合、左足にかかる圧力が右足にかかる圧力より大きい場合、ユーザーの右足にかかる圧力の一部を軽減させねばならないということになる。したがって、制御部１５０は、ホルダー１７０の右側部を左側部に比べてさらに高く牽引するように荷重軽減部１８０を制御する。ホルダー１７０の右側部がさらに大きく牽引されれば、右足にかかる過剰な圧力を減少させることができるので、ユーザーの身体は平衡を維持できる。
【００５８】
また、ホルダー１７０は、ユーザーの心拍数を測定するための心拍計などを備えることができる。ホルダー１７０に直接心拍計を取り付けることによって、ユーザーの運動中の心拍数の変化が容易に測定される。心拍計のようなセンサーで測定された情報は、有線で制御部１５０に伝達されてもよいし、無線通信を利用して伝達されてもよいということは前述した通りである。
【００５９】
歩行運動器具１００はカメラ（図示せず）を備えて、ユーザーの運動の様子を直接撮影できる。撮影された映像情報は制御部１５０に伝達され、制御部１５０は、伝達された映像情報を処理してディスプレイ１９０に表示する。それにより、ユーザーは、自分が運動する様子を直接見つつ運動できる。ユーザーは自分が運動する様子を直接見ることができるので、ユーザーが望ましい運動姿勢を取れるようにするバイオフィードバックが具現される。
【００６０】
制御部１５０は、単にユーザーの現在の生体情報に基づいた運動処方を提供するだけではなく、ユーザーの運動の進行段階についての履歴を保存することによって、さらに体系的な運動処方を提供できる。また、制御部１５０は、ユーザーの運動結果を簡単な点数で表示することによって、ユーザーの達成欲を刺激することができる。
【００６１】
ユーザーが位置する側の下部フレーム１０５の末端部には、車いすを固定させうる車いすドッキング部（図示せず）が提供されうる。車いすドッキング部は、車いすを使用するユーザーが容易に自分の車いすを固定させるようにする。したがって、車いすを使用するユーザーの場合、自分で歩行運動器具１００に接近して車いすドッキング部に車いすを容易に固定させる。そして、手すり１２０を利用して自分で体を起こして運動できる。この場合、ユーザーの生体情報によって荷重軽減部１８０がユーザーの体重を減少させるのに使われうるということは前述した通りである。
【００６２】
また、歩行運動器具はスピーカー（図示せず）を備えることができる。スピーカーを利用して、ユーザーが運動する間に身体の状態を音声で指示することもでき、多様な付加情報を提供することもできる。例えば、ユーザーはラジオや音楽を聴取することによって、運動中の退屈さを軽減させることもできる。それだけでなく、歩行運動器具は、ユーザーをリラックスさせる所定音楽をスピーカーを通じて提供して、音楽療法を行うこともできる。この場合、国楽またはクラシックなどの音楽を提供することが望ましく、提供される音楽はデジタル疲労を防止するためにターンテーブルによって再生されうる。もちろん、高いビットレートでサンプリングされたデジタル音楽もユーザーに提供されうる。
【００６３】
また、歩行運動器具は香り発生器（図示せず）及び送風機（図示せず）をさらに備えることができる。香り発生器から再生された香りによってユーザーの嗅覚が刺激されて、ユーザーの身体の過度な緊張を和らげることができる。香り発生器はインクカートリッジタイプで具現されて、多様な種類の香りを容易に入れ替えるようにすることが望ましい。
【００６４】
図１及び図２に示した歩行運動器具１００を利用することによって、ユーザーはディスプレイ１９０に表示された自分の生体情報を常時参照できることはもとより、自分に適した運動処方に基づいて効率的に運動できる。
【００６５】
図３は、本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具に含まれる制御部を示すブロック図である。
【００６６】
制御部１５０は、生体情報受信部３１０、ユーザー操作部３２０、中央制御部３５０、歩行運動器具制御部３７０、保存部３８０、及びディスプレイ制御部３９０を備える。
【００６７】
まず、ユーザーの生体情報が生体情報受信部３１０で受信される。前述したように、生体情報受信部３１０は、有線または無線通信を利用して歩行運動器具に取り付けられた所定のセンサーから生体情報を得ることができる。また、センサーはユーザー身体の所定部位に直接取り付けられることもある。
【００６８】
ユーザーは、ユーザー操作部３２０を利用してユーザー命令を入力する。ユーザー操作部３２０を操作することによって、ユーザーは、自分の基礎的な生体情報を直接入力でき、自分に適した運動処方を選択できる。ユーザー命令が入力されれば、中央制御部３５０は受信されたユーザー命令に基づいて、歩行運動器具制御部３７０及びディスプレイ制御部３９０を制御する。
【００６９】
例えば、ユーザーが自分の運動履歴を確認したい場合は、中央制御部３５０は保存部３８０に保存された該当ユーザーの運動履歴を受信する。また、受信された履歴が見易く表示されるように加工してディスプレイ制御部３９０に提供する。それにより、ディスプレイ制御部３９０は、歩行運動器具に取り付けられたディスプレイを制御して該当運動履歴を表示する。
【００７０】
また、中央制御部３５０は、ユーザーの生体情報に基づいてユーザーに適した運動処方を生成する。生成された運動処方は、ディスプレイ制御部３９０に伝達されディスプレイに表示される。また、ユーザーは、生成された運動処方によって歩行運動器具制御部３７０を制御する。すなわち、生成された運動処方と一致するように、歩行運動器具制御部３７０がペダル駆動部（図１の１３０参照）を制御して、運動速度及び運動強度などを変更させる。
【００７１】
もちろん、中央制御部３５０は、ユーザーの生体情報、運動処方、及び運動履歴などの多様な情報をディスプレイ制御部３９０に伝達するだけでなく、所定用紙に直接出力してユーザーに提供するための出力部（図示せず）をさらに備えることができる。運動履歴が出力されれば、ユーザーは、常時自分の運動成果を能動的に管理できるという長所を持つ。
【００７２】
図４Ａないし図４Ｅは、本発明による歩行運動器具のディスプレイに表示される画面を例示する図面である。
【００７３】
図４Ａは、ユーザーに提供される運動処方の一実施形態を示す図面である。図４Ａに示した運動処方は、目標心拍数、運動時間、予想カロリー消耗量、運動強度、準備運動及び注意事項などを含む。目標心拍数は１２８ないし１５７であると例示される。もし、ユーザーが心臓疾患を持っている場合、目標心拍数以上の心拍数になると運動量を減らすようユーザーに警告できることは前述した通りである。それだけでなく、ユーザーが運動前に行わねばならない準備運動及び注意事項も提供することによって、運動を始める時に発生しうる危険要素は減少する。
【００７４】
図４Ｂ及び図４Ｃは、それぞれ体重及び体脂肪、脂肪率を表示する画面を例示する図面である。
【００７５】
図１に示したボタン１５５を操作することによって、ユーザーは、いつでも自分の生体情報を容易にモニタリングできる。特に、図４Ｂ及び図４Ｃに示した体重、体脂肪及び体脂肪率は、ユーザーの肥満度及び健康状態を決定するのに重要な要素であり、制御部１５０（図１）は、かかる情報を利用してユーザーに適した運動処方を提供することは前述した通りである。
【００７６】
図４Ｄは、運動中ディスプレイ１９０でユーザーに表示される運動時の生体情報を示す一実施形態である。図４Ｄに示した画面は、心拍数、血圧及び運動時間だけではなく、ユーザーの両足にかかる圧力を表示するための圧力表示部４１０を備える。
【００７７】
ユーザーは、図４Ｄに示した画面から、運動中に自分の心拍数及び血圧を常にモニタリングできる。特に、図４Ｄに含まれた血圧情報を利用して、低血圧または高血圧のユーザーは自分に適した血圧を維持できる。ユーザーの心拍数及び血圧のような生体情報のモニタリングは、制御部１５０（図１）によっても行われうる。したがって、制御部１５０は、ユーザーの健康状態及び提供された運動処方に基づいて、ユーザーが適切な運動量を維持するよう安全に管理できる。
【００７８】
圧力表示部４１０に例示されたところによれば、ユーザーの左足には７５ｋｇの圧力がかかり、右足には８５ｋｇの圧力がかかっていることが分かる。したがって、現ユーザーの場合には、右足にさらに多くの圧力をかけることによって、重心を左に移動させる必要がある。したがって、制御部１５０は、かかる情報に基づいて荷重軽減部１８０（図１）を制御して、ユーザー身体の右側部分を左側に比べてさらに高く上昇させる。または、ユーザーは、直接自分の足に加わる重さを調節することによって、さらに効率的かつ能動的に運動できる。
【００７９】
図４Ｅは、提供された運動処方及びユーザーの現在運動状況を例示する図面である。
【００８０】
図４Ｅに示すように、ユーザーには、５分間隔で運動強度を増加させていき、１５分後から再び最初の強度に戻す運動処方が提供されている。また、かかる運動処方によって、ユーザーが運動している運動状態が下部グラフに表示される。
【００８１】
図示したように、１０分まではユーザーが運動処方に従って運動したが、１０分が過ぎた後は強度を高められずに低い運動強度の運動をしているということが分かる。ゆえに、ユーザーは運動強度を高めねばならないということを容易に決定できる。
【００８２】
図４Ａないし図４Ｅに示した実施形態は、本発明による歩行運動器具に備えられるディスプレイに表示される多様な情報の一部を例示しただけであり、本発明はこれに限定されて理解されてはならないということは明らかである。
【００８３】
図５は、本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具の他の実施形態を示す図面である。
【００８４】
図５に示した運動処方システム５００は歩行運動器具５１０、信号伝達媒体５５０、及びサーバ５９０を含む。また、サーバ５９０は、中央処理部５６０、インターフェース５７０及び保存部５８０を備える。
【００８５】
図５に示した歩行運動器具５１０は、ユーザーから測定された生体情報を利用して、望ましい運動処方を決定するサーバ５９０が歩行運動器具５１０と別途設けられているという点で、図１に示した歩行運動器具１００と異なる。
【００８６】
すなわち、サーバ５９０は外部型コンピュータであるか、パソコンであるか、病院などの専門機関に設けられた健康情報サーバでありうる。図５に示した運動処方システム５００は、サーバ５９０を別途設けることによって、ユーザーの身体の状態についてさらに詳細かつ専門的な運動処方を決定できるという長所を持つ。
【００８７】
図５に示した歩行運動器具５１０は、制御部が運動処方を直接決定しないという点を除いては、実質的に、図１に示した歩行運動器具１００と同一である。したがって、類似した構成要素についての重複説明は省略する。
【００８８】
歩行運動器具５１０で生体情報が収集されれば、収集された生体情報は信号伝達媒体５５０を通じてサーバ５９０に伝達される。本発明による運動処方システム５００で信号伝達媒体５５０とは、有線または無線通信網はもとより、インターネットのような広域ネットワークでもありうるということは明らかである。したがって、単純に信号を伝達するための物理的な媒介体であると縮少解釈されてはならない。
【００８９】
以下、サーバ５９０がユーザーのパソコンである場合について説明する。
【００９０】
ユーザーは自分のコンピュータに自分が運動を始めることを知らせる。この場合、信号伝達媒体５５０は赤外線通信、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格を利用した直列通信、並列ポートを利用した並列通信、またはＩＥＥＥ１３９４ポートを利用した通信を利用して生体情報を伝達できる。また、ブルートゥース通信を利用して生体情報を伝達することもできる。生体情報が伝達されれば、パソコンのインターフェース５７０は、使用されている信号伝達媒体５５０に適するように変換して生体情報を受信する。受信された生体情報は中央処理部５６０に伝達され、中央処理部５６０は保存部５８０に保存されたユーザーの運動履歴についての情報及び受信された生体情報に基づいて、望ましい運動処方を決定する。決定された運動処方は、インターフェース５７０を通じて歩行運動器具５１０に伝達される。それにより、ユーザーは、歩行運動器具５１０に備えられたディスプレイに表示された運動処方に従って運動する。ユーザーの生体情報は、ユーザーから直接入力されるか、歩行運動器具５１０に取り付けられた各種センサーを利用して収集され、サーバ５９０に備えられた保存部に直接保存されうるということは言うまでもない。また、それにより、歩行運動器具５１０からは、ユーザーが運動する最中の運動時の生体情報のみ信号伝達媒体５５０を通じて保存部５８０に伝えられる。
【００９１】
以下、サーバ５９０が病院など専門機関に備えられた健康情報サーバである場合について説明する。
【００９２】
この場合、保存部５８０には、多様な疾病についての改善された治癒方法や最新かつ専門的な知識が継続的に更新されうる。したがって、中央処理部５６０は、最新の治療法や理論に基づいて最上の医療サービスをユーザーに提供できる。また、ユーザーの運動履歴についての情報は、医者などの専門家によって直ちに参照されうる。したがって、ユーザーが自分で運動するのとは異なって、自分の運動履歴についての専門家の助言を参照できるという長所を持つ。
【００９３】
本発明は図面に示した実施形態を参考に説明されたが、これらの実施形態は例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれまでの記載内容から本発明の多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。例えば、歩行運動器具１００に備えられうる各種センサーは、明細書に説明された以外にさらに多様な測定装置を備えることができる。また、歩行運動器具１００に備えられるペダルは、バネのような緩衝装置を備えることによって、ユーザーの骨にかかる圧力をさらに緩衝できる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、ユーザーの健康増進のための歩行運動器具に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した運動処方機能を含む歩行運動器具の側面図である。
【図３】本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具に含まれる制御部を示すブロック図である。
【図４Ａ】本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具のディスプレイに表示される画面を例示する図面である。
【図４Ｂ】本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具のディスプレイに表示される画面を例示する図面である。
【図４Ｃ】本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具のディスプレイに表示される画面を例示する図面である。
【図４Ｄ】本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具のディスプレイに表示される画面を例示する図面である。
【図４Ｅ】本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具のディスプレイに表示される画面を例示する図面である。
【図５】本発明による運動処方機能を含む歩行運動器具の他の実施形態を示す図面である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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