(57)【要約】【課題】使用者の運動中に負荷を連続的に変化させることができ、柔軟性のトレーニングにも利用できるコンパクトなトレーニング装置を提供する。【解決手段】トレーニング装置１０は、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状のチューブを有する流体圧アクチュエータ２００と、流体圧アクチュエータ２００の長手方向の一端部と連結される第１装着部と、流体圧アクチュエータ２００の長手方向の他端部と連結される第２装着部とを備る。少なくとも第１装着部は、使用者２０の身体に装着される。【選択図】図１
2020062084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状のチューブを有する流体圧アクチュエータと、
前記流体圧アクチュエータの長手方向の一端部と連結される第１装着部と、
前記流体圧アクチュエータの長手方向の他端部と連結される第２装着部と
を備え、
少なくとも前記第１装着部は、使用者の身体に装着されるトレーニング装置。
【請求項２】
前記流体圧アクチュエータは、所定方向に配向されたコードを編み込んだ伸縮性を有する構造体であり、前記チューブの外周面を覆うスリーブを有する請求項１に記載のトレーニング装置。
【請求項３】
前記第２装着部は、前記使用者の身体に装着される請求項１または２に記載のトレーニング装置。
【請求項４】
前記第２装着部は、前記使用者の身体以外に装着される請求項１または２に記載のトレーニング装置。
【請求項５】
前記流体圧アクチュエータを制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、前記使用者の運動中において、前記流体圧アクチュエータに流入する流体量を変化させる請求項１乃至４の何れか一項に記載のトレーニング装置。
【請求項６】
前記流体圧アクチュエータに流入する流体は、空気である請求項１乃至５の何れか一項に記載のトレーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長手方向に伸縮する棒状の本体部と、本体部の伸縮方向に付勢するバネ部と、本体部の両端に設けられたグリップとを備えた筋力のトレーニング装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
使用者は、グリップを握って本体部の収縮させるように押圧することによって、上半身の筋力トレーニングをすることができる。このようなトレーニング装置は、ウエイトを利用したトレーニング装置と比較すると、コンパクトであり、軽量である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2001-000579号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したトレーニング装置では、本体部の収縮開始から終了まで、負荷は概ね一定である。
【０００６】
従って、このような従来のトレーニング装置では、使用者の運動中、つまり、トレーニング装置の作動中に負荷を連続的に変化させることは難しい。
【０００７】
また、上述した従来のトレーニング装置では、筋力のトレーニング専用であり、柔軟性のトレーニング（ストレッチ）には利用できない。
【０００８】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、使用者の運動中に負荷を連続的に変化させることができ、柔軟性のトレーニングにも利用できるコンパクトなトレーニング装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、トレーニング装置であって、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状のチューブを有する流体圧アクチュエータと、前記流体圧アクチュエータの長手方向の一端部と連結される第１装着部と、前記流体圧アクチュエータの長手方向の他端部と連結される第２装着部とを備え、少なくとも前記第１装着部は、使用者の身体に装着される。
【発明の効果】
【００１０】
上述したトレーニング装置によれば、使用者の運動中に負荷を連続的に変化させることができ、柔軟性のトレーニングにも利用できる。さらにコンパクトである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、トレーニング装置１０を用いたトレーニングの一例を示す図である。
【図２】図２は、流体圧アクチュエータ２００の側面図である。
【図３】図３は、トレーニング装置１０の機能ブロック構成図である。
【図４】図４は、トレーニング装置１０の動作フロー図である。
【図５】図５は、流体圧アクチュエータ２００が発生する力（Ｎ）のパターン例を示す図である。
【図６】図６は、変位量に応じて流体圧アクチュエータ２００が発生する力（Ｎ）を示すグラフである。
【図７】図７は、変更例に係るトレーニング装置１０Ａを用いたトレーニングの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。
【００１３】
（１）トレーニング装置の全体概略構成
図１は、本実施形態に係るトレーニング装置１０を用いたトレーニングの一例を示す。図１示すように、トレーニング装置１０は、使用者２０に装着される。
【００１４】
トレーニング装置１０では、流体の圧力によって膨張及び収縮する流体圧アクチュエータ２００が用いられる。また、トレーニング装置１０は、使用者２０の胸に装着される装着部１１０、及び使用者２０の足に装着される装着部１２０を含む。
【００１５】
図１に示すトレーニング例では、流体圧アクチュエータ２００の長手方向における一端は、上半身を起こして着座した状態の使用者２０の胸に装着された装着部１１０と連結され、流体圧アクチュエータ２００の長手方向における他端は、使用者２０の足に装着された装着部１２０に連結される。
【００１６】
流体圧アクチュエータ２００には、流体圧アクチュエータ２００に送り込まれる流体の量及びタイミングを制御するコントローラ３００が接続される。
【００１７】
図１に示すトレーニング例では、トレーニング装置１０は、流体圧アクチュエータ２００が収縮することによって、使用者２０の前屈ストレッチを補助することができる。或いは、使用者２０が、流体圧アクチュエータ２００が収縮して引っ張られることに抵抗することによって、背筋群のトレーニングをすることができる。
【００１８】
（２）流体圧アクチュエータの構成
図２は、本実施形態に係る流体圧アクチュエータ２００の側面図である。図２に示すように、流体圧アクチュエータ２００は、アクチュエータ本体部２１０、及び連結部２２１，連結部２２２を備える。
【００１９】
アクチュエータ本体部２１０は、チューブ２１１とスリーブ２１２とによって構成される。アクチュエータ本体部２１０は、後述するように、ゴム及び有機繊維などで構成可能なため、極めて軽量（１００ｇ程度）であり、コンパクトである。
【００２０】
アクチュエータ本体部２１０には、フィッティング２３０及び通過孔２４０を介して流体が流入する。流体圧アクチュエータ２００の両端には、具体的には、流体圧アクチュエータ２００の長手方向の端部には、連結部２２１及び連結部２２２がそれぞれ設けられる。
【００２１】
アクチュエータ本体部２１０は、チューブ２１１内への流体の流入によって、アクチュエータ本体部２１０の軸方向ＤＡＸにおいて収縮し、径方向ＤＲにおいて膨張する。また、アクチュエータ本体部２１０は、チューブ２１１から流体の流出によって、アクチュエータ本体部２１０の軸方向ＤＡＸにおいて膨張し、径方向ＤＲにおいて収縮する。
【００２２】
このようなアクチュエータ本体部２１０の形状変化によって、流体圧アクチュエータ２００は、アクチュエータとしての機能を発揮する。流体圧アクチュエータ２００は、いわゆるマッキベン型である。
【００２３】
流体圧アクチュエータ２００の駆動に用いられる流体は、空気などの気体、または水、鉱物油などの液体のどちらでもよいが、トレーニング装置１０に用いられることを考慮すると、大きな収縮力を発揮する油圧駆動までは必要ない。そこで、本実施形態では、上述したように、流体圧アクチュエータ２００の駆動に用いられる流体として空気が用いることが好ましい。つまり、流体圧アクチュエータ２００に流入する流体は、空気である。
【００２４】
フィッティング２３０は、流体圧アクチュエータ２００の駆動圧力源、具体的には、コントロール用バルブ３１０（図２において不図示、図３参照）と接続されたホース１８０（図３参照）を取り付けられるように突出している。
【００２５】
フィッティング２３０を介して流入した流体は、通過孔２４０を通過してアクチュエータ本体部２１０の内部、具体的には、チューブ２１１の内部に流入する。
【００２６】
チューブ２１１は、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状の筒状体である。チューブ２１１は、流体による収縮及び膨張を繰り返すため、ブチルゴムなど弾性材料によって構成される。つまり、チューブ２１１は、所定のゴム材料によって形成されることが好ましい。
【００２７】
なお、流体圧アクチュエータ２００を油圧駆動とする場合には、耐油性が高いＮＢＲ（ニトリルゴム）、または水素化ＮＢＲ、クロロプレンゴム、及びエピクロロヒドリンゴムからなる群より選択される少なくとも一種とすることが好ましい。
【００２８】
スリーブ２１２は、円筒状であり、チューブ２１１の外周面を覆う。スリーブ２１２は、チューブ２１１の所定量以上の膨張変形を拘束する繊維からなる拘束部材である。
【００２９】
具体的には、スリーブ２１２は、所定方向に配向されたコードを編み込んだ伸縮性を有する構造体であり、配向されたコードが交差することによって菱形の形状が繰り返されている。スリーブ２１２は、このような形状を有することによって、パンタグラフ変形し、チューブ２１１の収縮及び膨張を規制しつつ追従する。
【００３０】
スリーブ２１２を構成するコードとしては、芳香族ポリアミド（アラミド繊維）やポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）の繊維コードを用いることが好ましい。但し、このような種類の繊維コードに限定されるものではなく、例えば、ＰＢＯ繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）などの高強度繊維や、極細のフィラメントによって構成される金属製のコードでもよい。
【００３１】
なお、流体圧アクチュエータ２００の詳細については、例えば、国際公開第２０１７／０１０３０４号に記載されている構成と同様としてもよい。
【００３２】
（３）トレーニング装置の機能ブロック構成
図３は、トレーニング装置１０の機能ブロック構成図である。図３では、トレーニング装置１０の構成要素である装着部１１０、装着部１２０、流体圧アクチュエータ２００及びコントローラ３００が模式的に示されている。
【００３３】
装着部１１０は、流体圧アクチュエータ２００の長手方向に一端部と連結される。具体的には、装着部１１０は、流体圧アクチュエータ２００の連結部２２１と連結される。本実施形態において、装着部１１０は、第１装着部を構成する。
【００３４】
装着部１１０は、使用者２０（図１参照）の胸、つまり、使用者２０の身体に装着される。装着部１１０は、一対のショルダーベルトと、一対のショルダーベルトを連結するチェストベルトとを含む。一対のショルダーベルトは、背中側で連結されている。
【００３５】
なお、流体圧アクチュエータ２００と連結される装着部１１０の部分は、流体圧アクチュエータ２００との着脱を容易にする構造とすることが好ましい。
【００３６】
本実施形態では、装着部１２０は、使用者２０の足、つまり、使用者の身体に装着される。装着部１２０は、流体圧アクチュエータの長手方向の他端部と連結される。具体的には、装着部１２０は、流体圧アクチュエータ２００の連結部２２２と連結される。本実施形態において、装着部１２０は、第２装着部を構成する。
【００３７】
装着部１２０は、使用者２０の両脚を係止できるようなループ状のベルトによって構成される。
【００３８】
装着部１１０及び装着部１２０は、使用者２０のストレッチまたは筋力トレーニングによる負荷に耐えるものであれば、材料及び具体的な形状は特に問わない。
【００３９】
コントローラ３００は、コントロール用バルブ３１０、制御部３２０、エアコンプレッサ３３０及び圧力タンク３４０を含む。コントローラ３００は、流体圧アクチュエータ２００を制御する。コントローラ３００は、使用者２０がストレッチまたは筋力トレーニングの負荷（強度）、時間または回数などを選択できる入力デバイス（ボタンまたはタッチパネルなど）を備える。
【００４０】
コントロール用バルブ３１０は、圧力タンク３４０と連結される。圧力タンク３４０には、エアコンプレッサ３３０が連結される。エアコンプレッサ３３０は、圧力タンク３４０に空気を供給する。圧力タンク３４０は、エアコンプレッサ３３０によって送り込まれた空気を所定の圧力で維持する。
【００４１】
エアコンプレッサ３３０は、流体圧アクチュエータ２００の作動によって圧力タンク３４０内の圧力が所定値以下に低下すると、圧力タンク３４０に空気を供給する。
【００４２】
コントロール用バルブ３１０は、ホース１８０を介して流体圧アクチュエータ２００のフィッティング２３０と接続される。流体圧アクチュエータ２００には、コントロール用バルブ３１０を介して圧縮された空気が送り込まれる。
【００４３】
コントローラ３００は、ハードウェア要素として、プロセッサ、メモリ、入力デバイス及び外部インターフェースなどを備える。コントローラ３００によって提供される機能は、当該ハードウェア要素を用いてコンピュータプログラム（ソフトウェア）を実行することによって実現される。なお、コントローラ３００によって提供される機能の一部または全部は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）或いはＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）などによって実現されてもよい。
【００４４】
コントローラ３００は、コントロール用バルブ３１０を介して流体圧アクチュエータ２００を制御する。具体的には、コントローラ３００は、コントロール用バルブ３１０から流体圧アクチュエータ２００に送り込まれる空気量及びタイミングを制御する。同様に、コントローラ３００は、流体圧アクチュエータ２００から放出される空気量及びタイミングを制御する。
【００４５】
より具体的には、コントローラ３００は、使用者の運動中において、流体圧アクチュエータ２００に流入する流体量を変化させることができる。
【００４６】
つまり、使用者２０の身体の２点間に流体圧アクチュエータ２００を介在させ、使用者２０が流体圧アクチュエータ２００の長手方向（図２の軸方向ＤＡＸと同様）における収縮力によって、使用者２０の前屈ストレッチを補助する。或いは、流体圧アクチュエータ２００の収縮力に抵抗するように動作することによって、背筋群のトレーニングをすることができる。
【００４７】
（４）トレーニング装置の動作
次に、トレーニング装置１０の動作について説明する。具体的には、トレーニング装置１０による筋力トレーニングの動作例について説明する。
【００４８】
図４は、トレーニング装置１０の動作フロー図である。図４に示すように、トレーニング装置１０は、筋力トレーニングの負荷設定値を取得する（Ｓ１０）。負荷設定値は、負荷（重さ）のみでもよいし、負荷と回数との組合せでもよい。
【００４９】
なお、柔軟性のトレーニング（ストレッチ）の場合は、流体圧アクチュエータ２００が収縮する長さ（つまり、上半身を前屈の深さ）、収縮の速さなどを設定できる。
【００５０】
トレーニング装置１０は、取得した負荷設定値に基づいて、流体圧アクチュエータ２００に流入する空気量を制御することによって、負荷設定値に応じた力（Ｎ）で流体圧アクチュエータ２００を収縮させる。
【００５１】
なお、負荷設定値に応じた力（Ｎ）は、トレーニング時間中において一定でも構わないが、トレーニング効果を考慮すると、所定パターンに従って変化することが好ましい。
【００５２】
ここで、図５は、流体圧アクチュエータ２００が発生する力（Ｎ）のパターン例を示す。図５に示すパターンでは、流体圧アクチュエータ２００が発生する力（Ｎ）が周期的に変化する。
【００５３】
使用者２０は、トレーニング中、上半身を起こした上体で保持する。このような筋力トレーニングは、アイソメトリックスの一種である。
【００５４】
（５）作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、流体圧アクチュエータ２００には、装着部１１０及び装着部１２０が連結され、装着部１１０は使用者２０の胸、装着部１２０は使用者２０の足にそれぞれ装着される。
【００５５】
流体圧アクチュエータ２００は、送り込む流体（空気）の量及びタイミングを制御することによって、使用者２０の運動中に負荷を連続的に変化させることができる。また、トレーニング装置１０は、流体圧アクチュエータ２００の収縮力によって装着部１１０と装着部１２０との距離を縮めることができるため、使用者２０の柔軟性のトレーニング（ストレッチ）にも利用できる。
【００５６】
さらに、流体圧アクチュエータ２００は、チューブ２１１及びスリーブ２１２を含む簡易な構成であり、コンパクトで軽量である。
【００５７】
すなわち、本実施形態によれば、使用者２０の運動中に負荷を連続的に変化させることができ、柔軟性のトレーニングにも利用できるコンパクトなトレーニング装置１０を提供し得る。
【００５８】
上述した特許文献１に記載されているような付勢されたバネの反力を利用する従来のトレーニング装置では、コンパクトではあるものの、使用者２０が一旦筋力トレーニングを開始すると、使用者２０の運動中、つまり、トレーニング装置の作動中に負荷（重さ）を連続的に変化させることは難しく、押圧動作の開始から終了まで、負荷は概ね一定である。
【００５９】
図６は、変位量に応じて流体圧アクチュエータ２００が発生する力（Ｎ）を示すグラフである。図６に示すように、流体圧アクチュエータ２００は、軸方向ＤＡＸ（図２参照）に沿った変位量（収縮）が少ない変位初期段階においては大きな力を発生するが、変位量が一定以上になると、軸方向ＤＡＸにおける力が弱くなる非線形の特性を有する。
【００６０】
人間の筋肉は、その長さ（収縮量）に応じて発揮できる筋力が変化するため、使用者２０の筋肉の収縮量に応じて負荷を変化させることが好ましい。トレーニング装置１０によれば、このような筋肉の収縮量に応じて負荷を変化させ得る。
【００６１】
このように、トレーニング装置１０の作動中に負荷を連続的に変化させることによって、より効果的、かつ筋力に過度な負担を与えない安全な筋力トレーニングを実現し得る。
【００６２】
本実施形態では、装着部１２０は、使用者２０の身体に装着される。つまり、装着部１１０及び装着部１２０の両方が使用者２０の身体に装着される。これにより、特に、使用者２０単独でも、効果的な柔軟性のトレーニングを実現し得る。
【００６３】
本実施形態では、コントローラ３００は、使用者２０の運動中において、流体圧アクチュエータ２００に流入する流体量を変化させることができる。このため、筋肉の収縮量に応じた適切な負荷を連続的に発生できる。これにより、より効果的かつ安全な筋力トレーニングを実現し得る。
【００６４】
本実施形態では、流体圧アクチュエータ２００に流入する流体は、空気である。空気を用いることによって、流体圧アクチュエータ２００がバネ的な挙動を示すため、使用者２０の身体に急激に力が掛かることを回避できる。これにより、より安全な筋力トレーニングを実現し得る。 
【００６５】
（６）その他の実施形態
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
【００６６】
例えば、上述した実施形態では、装着部１１０及び装着部１２０の両方が使用者２０の身体に装着されていたが、何れか一方は、使用者２０の身体以外に装着されてもよい。
【００６７】
図７は、変更例に係るトレーニング装置１０Ａを用いたトレーニングの一例を示す。図７に示すように、トレーニング装置１０Ａは、装着部１３０、装着部１４０、流体圧アクチュエータ２００及びコントローラ３００を備える。
【００６８】
装着部１３０は、使用者２０の手に装着される。装着部１３０は、使用者２０が確実に把持できるように、ループ状のベルトによって構成される。
【００６９】
装着部１４０は、使用者２０の身体以外、具体的には、壁３０に形成されたフック３１に装着される。本変更例において、装着部１４０は、第２装着部を構成する。
【００７０】
装着部１４０は、フック３１などの被係止部に容易に係止できる構造とすることが好ましい。このように、少なくとも装着部１３０が使用者２０の身体に装着されていればよい。
【００７１】
また、上述した実施形態では、装着部１１０が使用者２０の胸に装着され、装着部１２０が使用者２０の足に装着されていたが、装着部１１０及び装着部１２０は、使用者２０の他の部位に装着されてもよい。例えば、使用者２０の首のトレーニングを目的して、装着部１１０が頭に装着され、装着部１２０が肩に装着されてもよい。つまり、トレーニングの対象部位に応じて、使用者２０の様々な部位に装着可能である。
【００７２】
上述した実施形態では、流体圧アクチュエータ２００は、チューブ２１１と、チューブ２１１の外周面を覆うスリーブ２１２を有していたが、スリーブ２１２は、必ずしもチューブ２１１の外周面を覆っていなくても構わない。例えば、スリーブがチューブでサンドイッチされるような構造、或いは、チューブとスリーブとが一体的に形成されているような構造でも構わない。
【００７３】
上述した実施形態では、使用者２０は人間を前提としていたが、当該使用者は、必ずしも人間に限定されず、筋力トレーニングを必要とする動物が含まれてよい。
【００７４】
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【符号の説明】
【００７５】
１０，１０Ａ  トレーニング装置
２０  使用者
３０  壁
３１  フック
１１０，１２０,１３０,１４０  装着部
１８０  ホース
２００  流体圧アクチュエータ
２１０  アクチュエータ本体部
２１１  チューブ
２１２  スリーブ
２２１,２２２  連結部
２３０  フィッティング
２４０  通過孔
３００  コントローラ
３１０  コントロール用バルブ
３２０  制御部
３３０  エアコンプレッサ
３４０  圧力タンク
【図１】
2020062084.tif 000003
【図２】
2020062084.tif 000004
【図３】
2020062084.tif 000005
【図４】
2020062084.tif 000006
【図５】
2020062084.tif 000007
【図６】
2020062084.tif 000008
【図７】
2020062084.tif 000009