(57)【要約】【課題】被験者が腕を突っ張った状態で体を押し付けるための浮き上がり防止ハンドルを所定の位置に配設することによって、被験者の体を椅子の座面に押し付ける力を効果的に発揮し、筋力トレーニング及び筋力測定中に被験者の体が椅子から浮き上がることを確実に防止することができ、効果的に筋力トレーニングを実施することができ、かつ、筋力を正確に測定することができるようにする。【解決手段】座面部と背もたれ部とを備え、被験者が着座する椅子と、前記被験者が、前記椅子に着座した状態で手によって把持し、腕を突っ張った状態で体を前記椅子に押し付けるための浮き上がり防止ハンドルとを有し、該浮き上がり防止ハンドルは、被験者の肩の位置を通過する背もたれ部の面に垂直な直線よりも上方に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）座面部と背もたれ部とを備え、被験者が着座する椅子と、
（ｂ）前記被験者が、前記椅子に着座した状態で手によって把持し、腕を突っ張った状態で体を前記椅子に押し付けるための浮き上がり防止ハンドルとを有し、
（ｃ）該浮き上がり防止ハンドルは、被験者の肩の位置を通過する背もたれ部の面に垂直な直線よりも上方に位置することを特徴とする筋力トレーニング及び測定システム。
【請求項２】
前記座面部と背もたれ部との角度は９０〜１８０度である請求項１に記載の筋力トレーニング及び測定システム。
【請求項３】
前記被験者は、前記椅子に着座した状態で、脚の先端を上方に移動させるように脚の筋力を発揮する請求項１又は２に記載の筋力トレーニング及び測定システム。
【請求項４】
前記座面部上に配設された重量測定手段と、前記浮き上がり防止ハンドルを被験者の肩の位置を中心として回転させる駆動機構とを更に有し、
前記重量測定手段が測定した座面部にかかる被験者の重量の変化に応じた角度だけ、前記浮き上がり防止ハンドルを前記直線よりも上方に回転させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の筋力トレーニング及び測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筋力トレーニング及び測定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被験者が椅子（いす）に着座した状態で脚の筋の筋力トレーニングや筋力測定を実施する筋力トレーニング及び測定システムが提案されている（例えば、特許文献１〜４参照。）。しかし、筋力トレーニング又は筋力測定を実施する際に、脚の力を発揮する方向に依っては、被験者の体が椅子から浮き上がってしまうことがある。そして、被験者の体が椅子から浮き上がってしまうと効果的に筋力トレーニングを実施したり、筋力を正確に測定することができなくなってしまう。
【０００３】
そこで、従来の筋力トレーニング及び測定システムにおいては、被験者の体を椅子に固定して浮き上がりを防止するために、ベルト等の締付け具が椅子に取り付けられている。また、被験者が把持する取っ手を具備するシステムも提案されている。この場合、被験者は、自分の手で取っ手を把持し、該取っ手を引き寄せるように力を発揮することによって、体が椅子から浮き上がってしまうことを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９８０３５号公報
【特許文献２】特開２００６−２９６８６２号公報
【特許文献３】特開平０７−１７８１９７号公報
【特許文献４】特開２００７−３０１０７３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、前記従来の筋力トレーニング及び測定システムにおいては、被験者の体が椅子から浮き上がることを確実に防止することができず、効果的に筋力トレーニングを実施したり、筋力を正確に測定したりすることができなかった。ベルト等の締付け具を具備するシステムの場合、筋力トレーニングや筋力測定の動作を繰り返していると締付け具が緩むときがあり、このようなときには被験者の体が椅子から浮き上がってしまう。また、取っ手を具備するシステムの場合、被験者自身が、腕で取っ手を引き寄せる力よりも強い力を脚で発揮すると、体が椅子から浮き上がってしまう。
【０００６】
本発明は、前記従来の筋力トレーニング及び測定システムの問題点を解決して、被験者が腕を突っ張った状態で体を押し付けるための浮き上がり防止ハンドルを所定の位置に配設することによって、被験者の体を椅子の座面に押し付ける力を効果的に発揮し、筋力トレーニング及び筋力測定中に被験者の体が椅子から浮き上がることを確実に防止することができ、効果的に筋力トレーニングを実施することができ、かつ、筋力を正確に測定することができる筋力トレーニング及び測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の筋力トレーニング及び測定システムにおいては、座面部と背もたれ部とを備え、被験者が着座する椅子と、前記被験者が、前記椅子に着座した状態で手によって把持し、腕を突っ張った状態で体を前記椅子に押し付けるための浮き上がり防止ハンドルとを有し、該浮き上がり防止ハンドルは、被験者の肩の位置を通過する背もたれ部の面に垂直な直線よりも上方に位置する。
【０００８】
本発明の他の筋力トレーニング及び測定システムにおいては、さらに、前記座面部と背もたれ部との角度は９０〜１８０度である。
【０００９】
本発明の更に他の筋力トレーニング及び測定システムにおいては、さらに、前記被験者は、前記椅子に着座した状態で、脚の先端を上方に移動させるように脚の筋力を発揮する。
【００１０】
本発明の更に他の筋力トレーニング及び測定システムにおいては、さらに、前記座面部上に配設された重量測定手段と、前記浮き上がり防止ハンドルを被験者の肩の位置を中心として回転させる駆動機構とを更に有し、前記重量測定手段が測定した座面部にかかる被験者の重量の変化に応じた角度だけ、前記浮き上がり防止ハンドルを前記直線よりも上方に回転させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、筋力トレーニング及び測定システムにおいては、被験者が腕を突っ張った状態で体を椅子に押し付けるための浮き上がり防止ハンドルが所定の位置に配設されている。これにより、被験者の体を椅子の座面に押し付ける力を効果的に発揮し、筋力トレーニング及び筋力測定中に被験者の体が椅子から浮き上がることを確実に防止することができ、効果的に筋力トレーニングを実施することができ、かつ、筋力を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの椅子及び浮き上がり防止ハンドルの位置関係を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの椅子に着座している被験者と浮き上がり防止ハンドルとの位置関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの椅子及び浮き上がり防止ハンドルの位置関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における制御システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの椅子に着座している被験者と浮き上がり防止ハンドルとの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの椅子及び浮き上がり防止ハンドルの位置関係を示す図である。
【００１５】
図において、１０は本実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの椅子であり、後述される被験者３０が筋力トレーニング又は筋力測定を実施するために着座する部材である。前記椅子１０は、被験者３０が主としてその臀（でん）部を載置する座面部１１と、主としてその胴体部をもたせ掛ける背もたれ部１２とを有する。
【００１６】
なお、前記椅子１０は、トレーニングジム等の床面上に載置された支持フレームに取り付けられているが、該支持フレームの図示は省略されている。また、前記椅子１０の周囲には、被験者３０の上肢、下肢、腹部、背部、胸部等の各部の筋力トレーニング又は筋力測定を実施するために、各部の筋に負荷をかけるための可動アーム、ペダル等の各種負荷付与部材が配設されているが、これら負荷付与部材の図示も省略されている。さらに、本実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムは、負荷の大きさを設定するための押しボタン、ダイヤル、タッチパネル等の入力装置、筋力の大きさ、負荷の大きさ、被験者３０に対する指示、警告等を表示する表示装置、音声等を出力する音声出力装置等を有するものであるが、これら入力装置、表示装置、音声出力装置等の図示も省略されている。さらに、本実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムは、被験者３０の上肢、下肢、腹部、背部、胸部等の各部の筋力トレーニング又は筋力測定を実施することができるものであるが、ここでは、被験者３０の下肢、すなわち、後述される脚３１の筋力トレーニング又は筋力測定の例についてのみ説明し、その他の部分の筋力トレーニング又は筋力測定については説明を省略する。
【００１７】
そして、座面部１１と背もたれ部１２とは、図示されない調整機構によって任意の角度θ1 に調整して固定することができる。通常、角度θ1 は９０〜１８０度の範囲となるように調整される。
【００１８】
また、本実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムは、浮き上がり防止ハンドル１３を有する。該浮き上がり防止ハンドル１３は、被験者３０の体格及び姿勢に対応するように任意の場所に位置するように、図示されない調整機構によって移動して固定することができる。
【００１９】
図において、Ｐ点は、背もたれ部１２に胴体部をもたせ掛けた被験者３０の肩の位置を示し、直線αは前記Ｐ点と浮き上がり防止ハンドル１３の位置とを結ぶ直線であり、直線βは前記Ｐ点を通過する背もたれ部１２の面に垂直な垂線である。図に示される例において、浮き上がり防止ハンドル１３は、直線αが直線βよりも上方に位置し、かつ、直線αと直線βとのなす角度がθ2 となる位置に固定されている。なお、前記Ｐ点から浮き上がり防止ハンドル１３までの距離は、被験者３０の上肢、すなわち、後述される腕３２の長さに対応するように調整される。
【００２０】
次に、前記構成の筋力トレーニング及び測定システムを使用する被験者３０の姿勢と浮き上がり防止ハンドル１３との位置関係について説明する。
【００２１】
図２は本発明の第１の実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの椅子に着座している被験者と浮き上がり防止ハンドルとの位置関係を示す図である。
【００２２】
図には、被験者３０が脚３１の筋力トレーニング又は筋力測定を実施するために椅子１０に着座した状態が示されている。この場合、座面部１１と背もたれ部１２との角度θ1 は９０〜１８０度の範囲に設定され、被験者３０は臀部及び脚３１の大腿（たい）部の一部を座面部１１上に載置するとともに、胴体部を背もたれ部１２にもたせ掛けている。
【００２３】
また、被験者３０は、腕３２を突っ張った状態、すなわち、真っ直ぐに伸ばした状態で手３３によって浮き上がり防止ハンドル１３を把持している。なお、前述のように、Ｐ点から浮き上がり防止ハンドル１３までの距離が、被験者３０の腕３２の長さに対応するように調整されているので、被験者３０の肩は、浮き上がることなく、背もたれ部１２に当接した状態となっている。また、被験者３０の背中も、同様に、浮き上がることなく、背もたれ部１２に当接した状態となっている。さらに、被験者３０の臀部及び大腿部も、浮き上がることなく、座面部１１に当接した状態となっている。
【００２４】
ここで、被験者３０が脚３１の筋力トレーニング又は筋力測定のために、椅子１０に着座した状態で、脚３１の先端を上方に移動させるように脚３１の筋力を発揮したとする。すなわち、矢印Ｃの方向に力ＦL を発揮したとする。該力ＦL が大きくなると被験者３０の体を浮き上がらせる力として作用するので、被験者３０が浮き上がり防止ハンドル１３を把持していない場合、座面部１１から被験者３０の体が浮き上がってしまう。このように被験者３０の体が浮き上がった状態になると、脚３１の筋力トレーニングの効果が下がってしまう。また、筋力測定であれば、測定精度が低下してしまう。
【００２５】
しかし、図に示されるように、被験者３０は、浮き上がり防止ハンドル１３を把持し、腕３２を伸ばすようにすると、肩を背もたれ部１２に押し付けるような力Ｆが発揮される。該力Ｆは、前記直線αに沿って点Ｐの方向を向いた矢印で表されるから、背もたれ部１２の面に平行で下方向を向いた矢印で表される分力Ｆa と、背もたれ部１２の面に垂直で背もたれ部１２の方向を向いた矢印で表される分力Ｆb とに分解することができる。なお、分力Ｆa 及びＦb は、それぞれ、次の式（１）及び（２）によって表すことができる。
Ｆa ＝Ｆ×ｓｉｎθ2   ・・・式（１）
Ｆb ＝Ｆ×ｃｏｓθ2   ・・・式（２）
分力Ｆb は、背もたれ部１２の面に垂直で背もたれ部１２の方向を向いた力であるから、被験者３０の肩及び背中を背もたれ部１２に押し付ける方向の力である。したがって、分力Ｆb によって、被験者３０の体が背もたれ部１２から浮き上がることは、確実に防止される。
【００２６】
また、分力Ｆa は、下方向、すなわち、座面部１１の方向を向いた力であるから、被験者３０の臀部及び大腿部の一部を座面部１１に押し付ける方向の力である。したがって、分力Ｆa によって、被験者３０の体が座面部１１から浮き上がることは、確実に防止される。
【００２７】
さらに、角度θ2 を大きくすることによって、分力Ｆa を大きくすることができる。したがって、被験者３０の脚３１が発揮する力ＦL の大きさ及び方向によって、被験者３０の体を座面部１１から浮き上がらせるように作用する力が大きくなる場合であっても、浮き上がり防止ハンドル１３の位置を調整し、角度θ2 を大きくすることによって、被験者３０の体が座面部１１から浮き上がることを確実に防止することができる。
【００２８】
このように、本実施の形態においては、被験者３０が腕３２を突っ張った状態で体を押し付けるための浮き上がり防止ハンドル１３が被験者３０の肩の位置を通過する背もたれ部１２の面に垂直な直線βよりも上方の位置に配設される。
【００２９】
これにより、被験者３０が腕３２を伸ばすことによって発揮される力Ｆにより、被験者３０の体が椅子１０に押し付けられるので、被験者３０の体が椅子１０から浮き上がることが確実に防止される。したがって、筋力トレーニング及び筋力測定を効率的及び正確に実施することができる。
【００３０】
特に、前記力Ｆの分力Ｆa が座面部１１の方向を向いた力であるので、被験者３０の体が座面部１１から浮き上がることが確実に防止される。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００３２】
図３は本発明の第２の実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの椅子及び浮き上がり防止ハンドルの位置関係を示す図である。
【００３３】
本実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムは、椅子１０の座面部１１上に配設された重量測定手段としての圧力センサ１４を有する。該圧力センサ１４の測定する圧力に基づいて、座面部１１に着座した被験者３０の重量（体重）Ｗ0 を測定することができる。
【００３４】
また、浮き上がり防止ハンドル１３は、図示されない駆動機構によって、点Ｐを中心として回転可能に配設されている。図に示される例において、浮き上がり防止ハンドル１３は、Ｐ点を通過する背もたれ部１２の面に垂直な直線β上に位置するが、前記駆動機構によって、例えば、角度θ2 だけ回転運動を行わせることにより、直線α上に位置させることができる。
【００３５】
なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００３６】
次に、本実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの制御システムの構成について説明する。
【００３７】
図４は本発明の第２の実施の形態における制御システムの構成を示すブロック図である。
【００３８】
本実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの制御システムは、ＣＰＵ、ＭＰＵ等から成る演算手段２０と、ＲＯＭ等から成る第１記憶手段２１と、ＲＡＭ等から成る第２記憶手段２２と、前記駆動機構を駆動するためのモータ等から成るアクチュエータ２４と、該アクチュエータ２４の駆動回路としてのドライバ手段２３と、圧力センサ１４が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２５とを有する。
【００３９】
そして、前記ドライバ手段２３及びＡ／Ｄ変換器２５は演算手段２０に接続され、該演算手段２０は圧力センサ１４の出力に基づいて指令信号を出力し、ドライバ手段２３は演算手段２０の出力信号に基づいて、アクチュエータ２４を駆動する。
【００４０】
次に、本実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの動作について説明する。
【００４１】
図５は本発明の第２の実施の形態における筋力トレーニング及び測定システムの椅子に着座している被験者と浮き上がり防止ハンドルとの位置関係を示す図である。
【００４２】
まず、被験者３０は、図に示されるように、脚３１の筋力トレーニング又は筋力測定を実施するために椅子１０に着座する。この場合、椅子１０の座面部１１と背もたれ部１２との角度θ1 は９０〜１８０度の範囲に設定され、被験者３０は臀部及び脚３１の大腿部の一部を座面部１１に配設された圧力センサ１４上に載置するとともに、胴体部を背もたれ部１２にもたせ掛けている。
【００４３】
また、浮き上がり防止ハンドル１３の位置は、Ｐ点から浮き上がり防止ハンドル１３までの距離が、被験者３０の腕３２の長さに対応するように調整されている。そのため、被験者３０は、肩が背もたれ部１２から浮き上がることなく、腕３２を突っ張った状態、すなわち、真っ直ぐに伸ばした状態にして、手３３で浮き上がり防止ハンドル１３を把持することができる。
【００４４】
なお、初期状態における浮き上がり防止ハンドル１３の位置は、図３に示されるように、Ｐ点を通過する背もたれ部１２の面に垂直な直線β上に位置するように、すなわち、角度θ2 ＝０に調整されているものとする。
【００４５】
さらに、被験者３０の背中も、同様に、浮き上がることなく、背もたれ部１２に当接した状態となっている。さらに、被験者３０の臀部及び大腿部も、浮き上がることなく、座面部１１に当接した状態となっている。
【００４６】
そして、この状態において、筋力トレーニング及び測定システムは、被験者３０の重量Ｗ0 を圧力センサ１４によって測定する。
【００４７】
続いて、被験者３０が脚３１の筋力トレーニング又は筋力測定を開始する。そして、被験者３０は矢印Ｃの方向に力ＦL を発揮するものとする。該力ＦL が大きくなると被験者３０の体を浮き上がらせる力として作用するので、座面部１１にかかる被験者３０の重量が減少する。力ＦL を発揮したときに圧力センサ１４が測定した被験者３０の重量をＷ1 とすると、被験者３０の重量が減少した分、すなわち、重量の変化分ΔＷは次の式（３）で表される。
ΔＷ＝Ｗ0 −Ｗ1   ・・・式（３）
続いて、筋力トレーニング及び測定システムは、被験者３０が腕３２を伸ばすようにすることによって発揮される肩を背もたれ部１２に押し付けるような力Ｆの背もたれ部１２の面に平行で下方向を向いた分力Ｆa が、次の式（４）で表される大きさとなるように、アクチュエータ２４を駆動して浮き上がり防止ハンドル１３を角度θ2 だけ回転運動させる。
Ｆa ＝Ｆ×ｓｉｎθ2 ＝ΔＷ  ・・・式（４）
なお、前記式（４）から、角度θ2 の値は次の式（５）で表される。
θ2 ＝ｓｉｎ-1（ΔＷ／Ｆ）  ・・・式（５）
これにより、力ＦL を発揮したことによって被験者３０の重量が減少した分ΔＷと等しい大きさの分力Ｆa で、被験者３０の体を座面部１１に押し付けることができるので、被験者３０の体が座面部１１から浮き上がることを確実に防止することができる。したがって、筋力トレーニング及び筋力測定を効率的及び正確に実施することができる。
【００４８】
なお、角度θ2 の値を求めるためには、力Ｆの大きさをあらかじめ求める必要がある。力Ｆの大きさは、次のようにしてあらかじめ求めることができる。
【００４９】
まず、筋力トレーニング及び測定システムは、被験者３０が椅子１０に着座した際に、被験者３０の重量Ｗ0 を圧力センサ１４によって測定する。
【００５０】
続いて、筋力トレーニング及び測定システムは、角度θ2 の値があらかじめ設定された所定値となるように、アクチュエータ２４を駆動して浮き上がり防止ハンドル１３を回転運動させる。
【００５１】
続いて、筋力トレーニング及び測定システムは、表示装置に表示したり、音声出力装置から音声を出力したりすることによって、被験者３０に対し、浮き上がり防止ハンドル１３を腕３２を伸ばすようにして押し上げるように指示する。そして、このときに圧力センサ１４が測定した被験者３０の重量をＷ2 とすると、被験者３０が浮き上がり防止ハンドル１３を押し上げることによって被験者３０の重量が増加した分、すなわち、重量の変化分ΔＷ2 は次の式（６）で表される。
ΔＷ2 ＝Ｗ2 −Ｗ0   ・・・式（６）
そして、力Ｆの大きさは、次の式（７）によって求められる。
Ｆ＝ΔＷ2 ／ｓｉｎθ2   ・・・式（７）
このようにして、あらかじめ求めた力Ｆの大きさを用いることによって、前記式（５）から角度θ2 の値を得ることができる。
【００５２】
このように、本実施の形態においては、圧力センサ１４によって座面部１１にかかる被験者３０の重量を測定し、測定した重量の変化に応じた角度θ2 だけ、浮き上がり防止ハンドル１３を被験者３０の肩の位置を通過する背もたれ部１２の面に垂直な直線βよりも上方に回転させる。
【００５３】
これにより、被験者３０が腕３２を伸ばすことによって発揮される力Ｆの背もたれ部１２の面に平行で下方向を向いた分力Ｆa の大きさを最適化することができる。したがって、最適な大きさの分力Ｆa によって被験者３０の体が椅子１０に押し付けられるので、被験者３０の体が椅子１０から浮き上がることがより確実に防止され、筋力トレーニング及び筋力測定をより効率的及び正確に実施することができる。
【００５４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、筋力トレーニング及び測定システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    椅子
１１    座面部
１２    背もたれ部
１３    浮き上がり防止ハンドル
１４    圧力センサ
３０    被験者
３１    脚
３２    腕
３３    手
【図１】
2010252943.tif 000003
【図２】
2010252943.tif 000004
【図３】
2010252943.tif 000005
【図４】
2010252943.tif 000006
【図５】
2010252943.tif 000007