(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレーニングを行う者が手等で押圧力を加えることができる柔軟な材料で形成された弾性的に収縮可能な中空のボール状の圧力印加部と、
該圧力印加部に加えられた押圧力変化を検出して検出信号を出力する圧力検出部と、
該圧力検出部からのアナログ検出信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部と、
該デジタル信号を無線で送信する送信部と
を設けてなる信号作成装置と、
前記送信部からの無線信号を受信する受信部と、
トレーニングの程度に応じた複数の目標押圧力データを記憶したデータ記憶部と、
前記データ記憶部に記憶された目標押圧力データから所定の目標押圧力データを指定するデータ指定部と、
入力信号を視覚的に表示する表示部と、
前記データ指定部により指定された目標押圧力データを前記データ記憶部から取り出して、横軸及び縦軸のいずれか一方に時間をとり他方に押圧力をとることにより時系列で変化するグラフとして前記表示部に表示させると共に、前記受信部からの受信信号に基づく押圧力変化を前記グラフに時系列を合わせて同時に前記表示部に表示させるデータ制御部と
を設けてなり、前記信号作成装置とは分離されたデータ処理表示装置と
を備えたことを特徴とする視覚・脳・筋協働性トレーニング装置。
【請求項２】
前記表示部に入力される信号データを記憶する信号データ記憶部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の視覚・脳・筋協働性トレーニング装置。
【請求項３】
前記表示部を、別体のテレビジョン受像装置の映像表示部としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の視覚・脳・筋協働性トレーニング装置。
【請求項４】
前記データ処理表示装置が、前記受信部と、前記データ記憶部と前記データ指定部と前記表示部と前記データ制御部とを備えたコンピュータとに分けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の視覚・脳・筋協働性トレーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体における筋肉と脳と視覚の協働性の強化を図るトレーニングを行うための視覚・脳・筋協働性トレーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の運動能力は、身体的な不活性により簡単に低下するものであり、特に筋力は、日常生活以上の負荷を掛け続けなければ低下してしまうものである。さらに、筋肉の萎縮は、加齢によっても加速するものである。そのため、高齢者においては、簡単に転倒しやすく、その結果、骨折などにより寝たきりになるといった深刻な事態を引き起こす原因ともなっている。さらに、中高年以降になると、筋肉の萎縮以上に、視覚、脳、筋の三者の協働性が低下し、これら三者の連携が円滑に行われないことによる事故も増加してくる。例えば、目の前に障害物があることを視覚で捉えているにも拘らず、目から脳、脳から筋肉群への指令が迅速には伝達されず、これら三者の動作の連携プレーがうまくいかないために、わずかな障害につまずき、転倒，骨折等という結果につながり易くなっている。そのため、特に中高年以上では、単なる筋肉トレーニングではなく、視覚、脳、筋の三者の協働性を考慮したトレーニングが重要になってくる。
【０００３】
このような目的にかなう筋肉トレーニング装置として、例えば特許文献１に示すものが知られている。この筋肉トレーニング装置は、トレーニングを行う者が操作する操作部が移動不能状態でトレーニングが行われ、また、トレーニングの目標となるまとまった山状の曲線からなる目標負荷データと、負荷センサにより検出されたトレーニングを行う者の操作部の操作による負荷データとを、単一の視覚的な表示手段に同時に表示するようになっている。このトレーニング装置においては、トレーニング中にトレーニングを行う者の筋肉に負荷が加わるが筋肉自体の長さや関節の角度が変化することがない、いわゆる等尺性運動（アイソメトリック運動）が行われるため、運動に不慣れな中高年者がこの筋肉トレーニング装置を用いてトレーニングを行っても、筋肉や関節に急激な負担が加えられることがない。その結果、トレーニングを行う者が、身体的な障害が生じる不安を持つことなく筋肉のトレーニングを行うことができる。
【０００４】
さらに、このトレーニング装置によれば、トレーニングを行う者は、目標負荷データに対する負荷データの時々刻々の変化を認識することができ、表示手段に表示された目標負荷データに負荷データを合わせるように意識してレーニングを行うようになるため、目から脳、脳から筋肉群への指令が迅速に伝達されるようになり、そのため視覚、脳、筋の三者の協働性が高められる。このような協働性の向上により、特に中高年以上の者の単純な転倒による骨折等の事故を防止する効果が得られる。しかし、このトレーニング装置は、所定の重さの重りを上げ下げし、筋肉に加わる負荷は一定であり筋の長さが変化しながら筋力を発生する等張性運動（アイソトニック運動）を行うための従来の筋肉トレーニング装置を、上述した等尺性運動用の装置に変更しつつ視覚、脳、筋の三者の協働性が高められる構成を加えたものとなっている。そのため、トレーニング装置自体が非常に大掛かりな構造で高価なものになっており、個人が簡単に入手し難いと共に簡単に持ち運びができないという不便さもある。
【特許文献１】特許第３９９４０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような課題を解決しようとするものであり、筋力の強化の面での効果は小さいが、視覚と脳と筋の三者の協働性を高めるためのコンパクトな構成で簡単に持ち運びできると共に、個人でも購入可能なような安価な視覚・脳・筋協働性トレーニング装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の特徴は、トレーニングを行う者が手等で押圧力を加えることができる柔軟な材料で形成された弾性的に収縮可能な中空のボール状の圧力印加部と、圧力印加部に加えられた押圧力変化を検出して検出信号を出力する圧力検出部と、圧力検出部からのアナログ検出信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部と、デジタル信号を無線で送信する送信部とを設けてなる信号作成装置と、送信部からの無線信号を受信する受信部と、トレーニングの程度に応じた複数の目標押圧力データを記憶したデータ記憶部と、データ記憶部に記憶された目標押圧力データから所定の目標押圧力データを指定するデータ指定部と、入力信号を視覚的に表示する表示部と、データ指定部により指定された目標押圧力データをデータ記憶部から取り出して、横軸及び縦軸のいずれか一方に時間をとり他方に押圧力をとることにより時系列で変化するグラフとして表示部に表示させると共に、受信部からの受信信号に基づく押圧力変化をグラフに時系列を合わせて同時に表示部に表示させるデータ制御部とを設けてなり、信号作成装置とは分離されたデータ処理表示装置とを備えたことにある。なお、グラフとしては、正弦波のような波形、矩形波、鋸歯形等の種々の形が用いられる。
【０００７】
本発明においては、トレーニングを行う者（以下、トレーニーと記す）が、信号作成装置の圧力印加部に手等で力を加えることにより圧力印加部が収縮して内部の圧力変化が生じ、その圧力変化が圧力検出部によって検出される。圧力検出部からのアナログ検出信号がＡＤ変換部でデジタル信号に変換して出力され、送信部から無線で送信される。一方、データ指定部により指定された目標押圧力データが、データ制御部の制御に基づいてデータ記憶部から取り出されて、横軸及び縦軸のいずれか一方に時間をとり他方に押圧力をとることにより時系列で変化するグラフとして表示部に表示される。送信部からの無線信号が受信部で受信され、受信信号がデータ制御部で処理されて、受信信号に基づく押圧力変化が表示部において目標押圧力データのグラフに時系列を合わせて同時に表示される。そのため、トレーニーが、表示部を見ながら押圧力変化を目標押圧力データのグラフに合わせるように意識して圧力印加部に力を加えるようになるため、目から脳、脳から筋肉群への指令が迅速に伝達されるようになり、筋力の増強の効果は少ないが、視覚、脳、筋の三者の協働性が高められる。その結果、本発明においては、このような三者の協働性の向上により、筋肉のある程度の鍛錬を加味することを条件として、特に中高年以上の者の単純な転倒による骨折等の事故を防止する効果が得られる。
【０００８】
また、本発明によれば、視覚・脳・筋協働性トレーニング装置（以下、協働性トレーニング装置と記す）は、信号作成装置とデータ処理表示装置とに分離されており、トレーニーはコンパクトな信号作成装置を持って、圧力印加部を加圧するのみでトレーニングを行うことができるので非常に便利である。さらに、この協働性トレーニング装置は、簡易な構成であるため、個人でも十分に所有できる程度の安価な価格で提供されると共に、取り扱いも簡単であるため遊び感覚で視覚、脳、筋の三者の協働性が高められる。また、複数のトレーニーがそれぞれ信号作成装置のみを持ち、データ処理表示装置を共通に利用してトレーニングを競い合うこともできるので、その結果、協働性トレーニングの効果がさらに高められる。
【０００９】
また、本発明において、表示部に入力される信号データを記憶する信号データ記憶部を設けることができる。信号データ記憶部としては、取り外しが容易なＣＤＲＯＭ，ＦＤ，ＵＳＢメモリ等の記憶装置が好ましい。これにより、信号データ記憶部に記憶された多数の信号データを、別個に種々の方法で解析することができるため、協働性トレーニングの効果をさらに詳細に知ることができ、トレーニングの改善にも寄与させることが可能になる。
【００１０】
また、本発明において、表示部を、別体のテレビジョン受像装置の映像表示部とすることが可能である。これにより、トレーニーはテレビジョン受像装置の大きな映像表示部の画面を見ることにより、トレーニングの状態をわかりやすく認識することができると共に、広く普及しているテレビジョン受像装置の映像表示部を利用できることにより、協働性トレーニング装置のコスト低減も可能である。
【００１１】
また、本発明において、データ処理表示装置を、受信部と、データ記憶部とデータ指定部と表示部とデータ制御部とを備えたコンピュータとに分けることが可能である。このように、データ処理表示装置の主要部として、広く普及している汎用のパソコン等のコンピュータを用いることができることにより、データ処理表示装置の構成がコンパクトになり、パソコン所有者にとっては装置価格が低減する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、トレーニーが、装置を携帯して、表示部を見ながら押圧力検出結果をグラフに合わせるように意識して圧力印加部に力を加えることにより、目から脳、脳から筋肉群への指令が迅速に伝達されるようになり、その結果、視覚、脳、筋の三者の協働性が高められるため、筋肉のある程度の鍛錬を加味することを条件として、特に中高年以上の者の単純な転倒による骨折等の事故を防止する効果が得られる。また、本発明においては、協働性トレーニング装置が簡易な構成であるため、個人でも十分に所有できる程度の安価な価格で提供されると共に、取り扱いも簡単であるため遊び感覚で視覚、脳、筋の三者の協働性が高められ、特に複数のトレーニーが装置を持って集まり、互いにトレーニングを競い合うことができるので、協働性トレーニングの効果がさらに高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、実施例１であるトレーニングを行う者（以下、トレーニーと記す）が手で圧力印加部を握って、表示画面を見ながら表示データに自己の入力データを合わせるよう圧力印加部に力を加える運動である視覚と脳と筋との協働性のトレーニングに用いられる視覚・脳・筋協働性トレーニング装置（以下、協働性トレーニング装置と記す）の全体の概略構成をブロック図により模式的に示したものである。
【００１４】
協働性トレーニング装置１０は、信号作成装置１１と、データ処理表示装置２１とにより構成されている。信号作成装置１１は、柔軟な材料で形成された弾性的に収縮可能な中空のボール状であって手で把持可能な圧力印加部１２と、圧力印加部１２に手で加えられた押圧力変化を検出して検出信号を出力する圧力検出部である圧力センサ１４と、圧力センサ１４からの検出信号を増幅して出力するプリアンプ１５と、プリアンプ１５からのアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部（アナログデジタル変換部）１６と、ＡＤ変換部１６からの二進数のデジタル信号を十進数のデジタル信号に変換して出力する二進／十進変換部１７と、二進／十進変換部１７からの変換信号を無線信号として送信する送信部１８とにより構成されている。
【００１５】
圧力印加部１２は、ゴム製のラグビーボールのように中空の楕円球状であり、長手方向の一頂部から延びた中空部分と連通するチューブ１３を設けており、チューブ１３の先端に圧力検出部である圧力センサ１４が取り付けられている。プリアンプ１５は、圧力センサ１４からのｍＶ単位の検出信号をＶ単位まで増幅するものである。ＡＤ変換部１６は、プリアンプ１５からのアナログ信号を二進数のデジタル信号に変換して出力するものである。二進／十進変換部１７は、二進数のデジタル信号を例えばＲＳ２３２Ｃ型〜ＵＳＢ変換規格により十進数のデジタル信号に変換形成するものである。なお、実施例１では、プリアンプ１５、ＡＤ変換部１６、二進／十進変換部１７及び送信部１８は、ケースに収容された信号作成部１１ａとしてコンパクトにまとめられており、トレーニーは、信号作成部１１ａをポケット等に入れて、圧力引加部１２を手で簡単に操作することができるようになっている。
【００１６】
データ処理表示装置２１は、送信部１８からの無線信号を受信する受信部２２と、データ制御部２３と、データ指定部であるデータ入力部２４と、入力信号を視覚的に表示する表示部２５とを備えている。データ制御部２３は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ，Ｉ／Ｏ等を含むマイクロコンピュータにより構成されている。ＲＡＭには、各種の筋肉トレーニングの目標押圧力データＭ等が記憶されている。データ入力部２４は、トレーニングの目標値等を入力するキーボード形式等のものである。表示部２５は、入力信号を視覚的に表示する液晶、ＣＲＴ等の表示手段である。データ制御部２３の入力側には、受信部２２、データ入力部２４が接続されており、出力側には表示部２５と演算データを記憶するためのデータ記憶部であるＣＤＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等の外付けの記憶装置２６が接続されている。なお、実施例１では、受信部２２とデータ制御部２３が、ケースに収容されてまとめられており、データ入力部２４、表示部２５と共に机上に置かれて使用されるようになっている。
【００１７】
つぎに、協働性トレーニング装置１０の動作について説明する。トレーニーが、データ入力部２４により自己の協働性の程度に応じたトレーニングの種類を選択して入力し、データ制御部２３は、選択されたレベルに応じたトレーニングプログラムである目標押圧力データＭ（目標筋力データ）をＲＡＭから読み出して表示部２５の表示画面に表示させる。目標押圧力データＭは、図２に示すように、所定の押圧力に設定された例えば１分間に６個の矩形状のパルスからなるものである。なお、目標押圧力データのパルスの幅や周期については、規則的なものに限らず不規則なものであってもよい。また、目標押圧力データとしては、矩形パルスに限らず、三角波、鋸状波、正弦波等としてもよい。
【００１８】
トレーニーが、信号作成装置１１の圧力印加部１２を手で把持して力を加えることによりトレーニングが開始され、圧力印加部１２が収縮して内部の圧力変化が生じ、その圧力変化が圧力センサ１４によって検出される。圧力センサ１４からの検出信号がプリアンプ１５で増幅された後、ＡＤ変換部１６で二進数のデジタル信号に変換して出力され、二進／十進変換部１７において十進数のデジタル信号に変換され、送信部１８から無線で送信される。
【００１９】
送信部１８からの無線信号が、データ処理表示装置２１の受信部２２で受信され、データ制御部２３で処理されて、図２に示すように、表示部２５において実測押圧力データＣとして目標押圧力データＭのグラフに時系列を合わせて同時に表示される。そして、トレーニーが、表示部２５を見ながら押圧力検出結果Ｃを目標押圧力データＭに合わせるように意識して圧力印加部１２に力を加えることにより、目から脳、脳から筋肉群への指令が迅速に伝達されるようになり、そのため筋力の増強の効果は少ないが、視覚、脳、筋の三者の協働性が高められる。その結果、本実施例１においては、このような三者の協働性の向上により、筋肉のある程度の鍛錬を加味することを条件として、特に中高年以上の者の単純な転倒による骨折等の事故を防止する効果が得られる。
【００２０】
また、実施例１によれば、協働性トレーニング装置１０は、信号作成装置１１とデータ処理表示装置２１とに分離されており、トレーニーはコンパクトな信号作成装置１１を持って、圧力印加部１２を把持するのみでトレーニングを行うことができるので非常に便利である。さらに、この協働性トレーニング装置１０は、簡易な構成であるため、個人でも十分に所有できる程度の安価な価格で提供されると共に、取り扱いも簡単であるため遊び感覚で視覚、脳、筋の三者の協働性が高められる。また、複数のトレーニーが、それぞれ信号作成装置１１のみを持ち、データ処理表示装置２１を共通に利用してトレーニングを競い合うことにより、協働性トレーニングの効果がさらに高められる。また、表示部２５に入力される信号データを記憶する記憶装置２６を設けており、記憶装置２６に記憶された多数の信号データを、別個に種々の方法を用いて解析することが出来るため、協働性トレーニングの効果をさらに詳細に知ることができ、トレーニングの改善にも寄与させることが可能になる。
【００２１】
なお、表示部２５については、液晶等の表示手段であるが、別体のテレビジョン受像装置の映像表示部を用いることも可能である。これにより、トレーニーはテレビジョン受像装置の大きな映像表示部の画面を見ることにより、トレーニングの状態を一層わかりやすく認識することができると共に、広く普及しているテレビジョン受像装置の映像表示部を利用できることにより、協働性トレーニング装置のコスト低減も可能になる。
【００２２】
次に、実施例１の変形例について説明する。
変形例においては、データ処理表示装置２１Ａが、図３に示すように、受信部２２と、ＲＡＭ等を含むデータ制御部３２とデータ入力部３３と表示部３４とを備えた汎用のコンピュータであるパソコン３１とに分けられたものである。データ制御部３２の出力側には上記記憶装置２６が接続されている。このように、データ処理表示装置２１Ａの主要部として、広く普及している汎用のパソコン３１を用いることができることにより、協働性トレーニング装置１０Ａの構成がコンパクトになり、パソコン所有者にとっては装置価格の低減となる。
【００２３】
つぎに、参考例について図４により説明する。
参考例の協働性トレーニング装置４０は、実施例１のように信号作成装置１１とデータ処理表示装置２１とが分離されておらずケーブルで接続されて一体にされている。協働性トレーニング装置４０は、圧力印加部１２と、圧力センサ１４と、プリアンプ１５と、ＡＤ変換部１６と、二進／十進変換部１７と、データ制御部２３と、データ入力部２４と、入力信号を視覚的に表示する表示部２５とにより構成されており、データ制御部２３には記憶装置２６が接続されている。実施例１と同一部分については、同一符号を用いて表されている。なお、参考例では、プリアンプ１５、ＡＤ変換部１６、二進／十進変換部１７及びデータ制御部２３は、ケースに収容された信号作成処理部４１としてコンパクトにまとめられており、データ入力部２４、表示部２５と共に机上等に置かれて簡易に使用される。
【００２４】
参考例においても、実施例１と同様に、トレーニーが、協働性トレーニング装置４０の圧力印加部１２を手で把持して力を加えることにより圧力印加部１２が収縮して内部の圧力変化が生じ、その圧力変化が圧力センサ１４によって検出される。圧力センサ１４からの検出信号がプリアンプ１５で増幅された後にＡＤ変換部１６でデジタル信号に変換して出力され、さらに二進／十進変換部１７において十進数のデジタル信号に変換してデータ制御部２３に出力される。一方、データ入力部２４により入力指定され、データ制御部２３によりＲＡＭから読み出された目標押圧力データＭが、データ制御部２３の制御に基づいて、図２に示すように、横軸に時間をとり縦軸に筋力データをとることにより時系列で変化するグラフとして表示部２５に表示される。
【００２５】
また、データ制御部２３に入力された十進数のデジタル信号は、データ制御部２３で処理されて、図２に示すように、実測押圧力データＣとして目標押圧力データＭのグラフに時系列を合わせて同時に表示部２５に表示される。そのため、トレーニーが、表示部２５を見ながら押圧力検出結果Ｃをグラフに合わせるように意識してトレーニングを行うようになるため、目から脳、脳から筋肉群への指令が迅速に伝達されるようになり、視覚、脳、筋の三者の協働性が高められる。その結果、参考例においても実施例１と同様に、このような協働性の向上により、筋肉のある程度の鍛錬を加味することを条件として、特に中高年以上の者の単純な転倒による骨折等の事故を防止する等の効果が得られる。
【００２６】
また、協働性トレーニング装置４０は、圧力引加部１２、圧力センサ１４、プリアンプ１５、ＡＤ変換部１６、二進／十進変換部１７、ＲＡＭ等を含むデータ制御部２３、データ入力部２４、表示部２５等とにより簡易に構成されており、個人でも十分に所有できる程度の安価な価格で提供される。さらに、この協働性トレーニング装置４０は、簡易な構成で取り扱いも簡単であるため遊び感覚で視覚、脳、筋の三者の協働性が高められ、特に複数のトレーニーが装置を持って集まり、互いにトレーニングを競い合うこともできるので、協働性トレーニングの効果がさらに高められる。なお、参考例においても、表示部２５を、別体のテレビジョン受像装置の映像表示部を利用することが可能である。
【００２７】
参考例の変形例として、図５に示すように、協働性トレーニング装置４０Ａを、圧力印加部１２と圧力センサ１４とＡＤ変換部１６と二進／十進変換部１７からなる圧力検出部分と、ＲＡＭを含むデータ制御部３２とデータ入力部３３と表示部３４とを備えたパソコン３１とに分けることが可能である。このように、協働性トレーニング装置４０Ａの主要部として、広く普及している汎用のパソコン３１を用いることができることにより、協働性トレーニング装置４０Ａの構成がコンパクトになり、パソコン所有者にとっては装置価格の低減となる。変形例においては、さらにＡＤ変換部１６と二進／十進変換部１７もパソコンに含ませることも可能である。
【００２８】
なお、上記実施例１、参考例においては、圧力印加部１２を手で握って圧力を加えるようになっているが、これに代えて、腕で押したり足で踏んだりして圧力を加えるようにしてもよい。また、圧力印加部１２については、楕円球状に限らず球状等であってもよい。さらに、圧力センサ１４をプリアンプ１５に着脱可能に接続させることにより、圧力印加部１２と圧力センサ１４を一体化して消耗品とすることができる。また、装置の回路構成についても、実施例に示したものに限らず、例えば二進／十進変換部を設けないで二進信号で信号処理することも可能であり、それにより実施例と同様の作用が達成されるものであればよい。その他、上記実施例１に示したものは一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、簡単な構成で携帯可能な装置により、視覚、脳、筋の三者の協働性を高めるトレーニングを簡単に行うことができるので、筋力の増強の効果は少ないが、筋肉のある程度の鍛錬を加味することを条件として、特に中高年以上の者の単純な転倒による骨折等の事故を防止する効果が得られるので、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１である協働性トレーニング装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同協働性トレーニング装置の表示部に表示される目標押圧力データＭと実測押圧力データＣとの関係を説明する説明図である。
【図３】実施例１の変形例である協働性トレーニング装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】参考例である協働性トレーニング装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】参考例の変形例である協働性トレーニング装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０、１０Ａ、４０、４０Ａ…協働性トレーニング装置、１１…信号作成装置、１２…圧力印加部、１４…圧力センサ、１６…ＡＤ変換部、１７…二進／十進変換部、１８…送信部、２１，２１Ａ…データ処理表示装置、２２…受信部、２３，３２…データ制御部、２４，３３…データ入力部、２５，３４…表示部、２６…記憶装置、３１…パソコン。
【図１】
0005395402.tif 000002
【図２】
0005395402.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005395402.tif 000005
【図５】
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