(57)【要約】【課題】トレーニング効果を向上させる。【解決手段】アーム１４は、利用者Ｈによる肘関節の屈曲を阻止する方向に回転しようとする。利用者Ｈは、クッション１６Ｌ（Ｒ）の抵抗に逆らって、肘関節を屈曲させる。異なる複数の角度θにおいて、アーム１４は、利用者Ｈが発揮する筋力より大きな力で利用者Ｈの肘関節を所定の角度まで伸展させる。これにより、利用者Ｈは、異なる筋長において、プライオメトリックトレーニングを行うことができる。本発明は、例えば、業務用または家庭用のトレーニング装置に適用することができる。【選択図】図２
2006212120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の主動筋に、短縮性収縮、および直前の前記短縮性収縮による筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を連続して交互に繰り返させる抵抗を負荷する負荷手段を備える
ことを特徴とするトレーニング装置。
【請求項２】
トレーニング装置のトレーニング方法において、
主動筋に、短縮性収縮を行わせる抵抗を負荷する第１の負荷ステップと、
同一の前記主動筋に、直前に行なわれた前記短縮性収縮の筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を行わせる抵抗を負荷する第２の負荷ステップと
を含み、
前記第１の負荷ステップおよび前記第２の負荷ステップを連続して交互に繰り返す
ことを特徴とするトレーニング方法。
【請求項３】
トレーニング装置の動作を制御する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
主動筋に、短縮性収縮を行わせる抵抗を負荷する第１の負荷ステップと、
同一の前記主動筋に、直前に行なわれた前記短縮性収縮の筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を行わせる抵抗を負荷する第２の負荷ステップと
を含み、
前記第１の負荷ステップおよび前記第２の負荷ステップを連続して交互に繰り返す
ことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項４】
トレーニング装置の動作を制御するコンピュータに、
主動筋に、短縮性収縮を行わせる抵抗を負荷する第１の負荷ステップと、
同一の前記主動筋に、直前に行なわれた前記短縮性収縮の筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を行わせる抵抗を負荷する第２の負荷ステップと
を連続して交互に繰り返し実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレーニング装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、様々な筋長において満遍なくプライオメトリックトレーニングすることを可能としたトレーニング装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レジスタンストレーニングは、筋の長さ（以下、筋の長さを筋長とも称する）の変化を伴わない静的なトレーニング（アイソメトリックトレーニング）、および筋長の変化を伴う動的なトレーニングに分類することができる。
【０００３】
動的なトレーニングはさらに、筋が短くなりながら力を発揮するコンセントリック（短縮性）トレーニング、および筋が引き伸ばされながら力を発揮するエキセントリック（伸張性）トレーニングに分類される。コンセントリックトレーニングやエキセントリックトレーニングを行うための様々なトレーニング装置や方法が発明、考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、伸張性および短縮性の筋活動を含む複合的なトレーニングとして、プライオメトリックトレーニングが知られている（「からだと運動の科学」玉木伸和編、学術図書出版社、145頁乃至161頁参照）。プライオメトリックトレーニングは、筋の伸張反射の強化と弾性エネルギーの利用能力の向上に着目したトレーニングであり、瞬間的な反動動作を用いる運動からなる。プライオメトリックトレーニングにおいて重要なポイントは、瞬間的な反動動作により筋を伸張させて伸張反射を引き起こすこと、および伸張反射と同時にその筋に随意的な筋活動を行わせることである。
【０００５】
プライオメトリックトレーニングの代表的な運動例として、デプスジャンプが知られている。デプスジャンプとは、台の上などから床に飛び降り、着地と同時にすばやくジャンプするトレーニングである。着地する際、筋が瞬間的に伸張されることにより、伸張反射が引き起こされる。この伸張反射による筋収縮と同じタイミングでジャンプすることにより、より大きな力発揮を期待することができる。
【特許文献１】特開平１１−３１３９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来、複数の異なる筋長（関節角度）において、満遍なくプライオメトリックトレーニングを行うことは困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のトレーニング装置は、同一の主動筋に、短縮性収縮、および直前の短縮性収縮による筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を連続して交互に繰り返させる抵抗を負荷する負荷手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明のトレーニング方法は、主動筋に、短縮性収縮を行わせる抵抗を負荷する第１の負荷ステップと、同一の主動筋に、直前に行なわれた短縮性収縮の筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を行わせる抵抗を負荷する第２の負荷ステップとを含み、第１の負荷ステップおよび第２の負荷ステップを連続して交互に繰り返すことを特徴とする。
【０００９】
本発明の記録媒体のプログラムは、主動筋に、短縮性収縮を行わせる抵抗を負荷する第１の負荷ステップと、同一の主動筋に、直前に行なわれた短縮性収縮の筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を行わせる抵抗を負荷する第２の負荷ステップとを含み、第１の負荷ステップおよび第２の負荷ステップを連続して交互に繰り返すことを特徴とする。
【００１０】
本発明のプログラムは、トレーニング装置の動作を制御するコンピュータに、主動筋に、短縮性収縮を行わせる抵抗を負荷する第１の負荷ステップと、主動筋に、直前に行なわれた短縮性収縮の筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を行わせる抵抗を負荷する第２の負荷ステップとを連続して交互に繰り返し実行させることを特徴とする。
【００１１】
本発明のトレーニング装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、短縮性収縮、および直前の短縮性収縮による筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を交互に繰り返させる抵抗が、主動筋に負荷される。
【００１２】
本発明は、例えば、業務用、または家庭用のトレーニング装置に適用可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、利用者は、様々な筋長（関節角度）において、まんべんなく容易にプライオメトリックトレーニングを行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の最良の形態を説明するが、開示される発明と実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。明細書中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００１５】
さらに、この記載は、明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出現し、追加される発明の存在を否定するものではない。
【００１６】
本発明によればトレーニング装置が提供される。このトレーニング装置（例えば、図１のトレーニング装置１）は、同一の主動筋に、短縮性収縮、および直前の短縮性収縮による筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を連続して交互に繰り返させる抵抗を負荷する負荷手段（例えば、図１のモータ１９、シャフト１７、アーム１４、柄１５、並びにクッション１６Ｌおよび１６Ｒ）を備える。
【００１７】
本発明によればトレーニング方法が提供される。このトレーニング方法は、主動筋に、短縮性収縮を行わせる抵抗を負荷する第１の負荷ステップ（例えば、図４のステップＳ５）と、同一の主動筋に、直前に行なわれた短縮性収縮の筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を行なわせる抵抗を負荷する第２の負荷ステップ（例えば、図５のステップＳ７）とを含み、第１の負荷ステップおよび第２の負荷ステップを連続して交互に繰り返す。
【００１８】
本発明によれば、トレーニング方法と同様のプログラムが提供される。
【００１９】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明を適用したトレーニング装置の構成例を示している。
【００２１】
図１において、利用者が座る座面１０下方の四隅には、脚１１Ａ乃至１１Ｄ（以下、脚１１Ａ乃至１１Ｄのそれぞれを個々に区別する必要がない場合、まとめて脚１１と称する。他の部位についても同様とする）が取り付けられており、座面１０は、脚１１Ａ乃至１１Ｄにより、床から所定の高さ位置に支持されている。座面１０の上側の面には、肘掛保持部材１２が固定されており、肘掛保持部材１２にはさらに、肘掛１３Ｌおよび肘掛１３Ｒが固定されている。
【００２２】
利用者は、肘掛１３Ｌ上に左腕を置き、肘掛１３Ｒ上に右腕を置いて、肘関節の屈筋群のトレーニングをする。そのため、肘掛保持部材１２並びに肘掛１３Ｌおよび１３Ｒは、利用者が発揮する力により破損しないだけの耐久性を有している。
【００２３】
肘掛１３Ｌおよび１３Ｒの間には、アーム１４が備えられており、アーム１４の一方の端部はシャフト１７に取り付けられている。なお、アーム１４は、アーム１４の長手方向がシャフト１７の回転軸に対して略直角となるように取り付けられている。アーム１４の他方の端部には柄１５が取り付けられている。なお、柄１５は、その長手方向がシャフト１７の回転軸と平行になるように取り付けられている。柄１５は、クッション１６Ｌおよび１６Ｒにより包まれており、これにより、利用者の手首が柄１５から受ける衝撃を緩和することが可能となる。
【００２４】
クッション１６Ｌおよび１６Ｒは、衝撃を吸収可能な材質（例えばスポンジ等）とされている。利用者の左手首はクッション１６Ｌに接触し、右手首はクッション１６Ｒに接触する。柄１５およびクッション１６は、シャフト１７の回転に従って、シャフト１７を回転の中心軸とし、アーム１４の長手方向の長さを半径として回転する。
【００２５】
一方の端部にアーム１４が取り付けられたシャフト１７の他端は、筐体１８内に備えられたモータ１９に接続されている。モータ１９は、モータ駆動制御部６３（図４）の制御に従って、シャフト１７を回転させる。
【００２６】
筐体１８の上部には、操作パネル２０が備え付けられており、利用者からの操作入力の受け付けや、トレーニングメニュの表示等がなされる。
【００２７】
次に、図２および図３を参照して、トレーニング装置１によるトレーニング方法について説明する。なお、図２は、トレーニング装置１を側面（図１の矢印Ｐの方向）から見た場合の図であり、図２においては、トレーニング装置１の各部位のうち、説明に必要のない部位の記載を省略してある。
【００２８】
図２において、利用者Ｈは、座面１０に座り、肘掛１３Ｌ（Ｒ）上に腕（上肢）をのせている。当初、利用者Ｈの肘関節は伸びた状態（伸展位）とされ、手首がクッション１６の下に位置するようになされている。この状態から、利用者Ｈは、肘関節の屈曲を開始する。このとき、モータ１９は、肘関節の屈曲を妨害する方向（図中反時計回りの方向）のトルクをシャフト１７に生じさせる。従って、クッション１６は図中反時計回りに回転しようとする。ただし、このときモータ１９によりシャフト１７に生じる反時計回りのトルクは、利用者Hの力発揮によりシャフト１７に生じる時計回りのトルクより小さいものとする。従って、利用者Ｈは、柄１５（クッション１６）による抵抗に逆らって、肘関節を屈曲させることができる。
【００２９】
なお、以下の説明においては、シャフト１７の回転方向のうち、肘関節を屈曲させる回転方向（図２中、矢印ａで示された回転方向）を屈曲方向と称し、肘関節を伸展させる回転方向（図２中、矢印ｂで示された回転方向）を伸展方向と称する。また、利用者Ｈの肘関節が伸びきった状態（伸展位）で、手首がクッション１６の下に接しているときのアーム１４（シャフト１７の回転軸）の角度を初期位置（θ＝０°）とし、この初期位置から屈曲方向へのアーム１４の角度をアーム角と称する。なお、アーム角をθとする。
【００３０】
図３のグラフは、トレーニング実行中におけるアーム角θの変化を概念的に示している。図３のグラフにおいて、横軸は時間変化を表し、縦軸はアーム角θを表している。
【００３１】
図３の時刻ｔ０において、利用者Ｈは力発揮（肘関節の屈曲）を開始する。このとき、モータ１９は、肘関節の屈曲を阻止する方向、即ち伸展方向にトルクを発生させる。なお、このときのトルクの大きさは、利用者Ｈが肘関節を屈曲可能な範囲内とする。従って、利用者Ｈは、柄１５の抵抗に逆らって、肘関節を屈曲させてゆく。このときの主動筋の筋活動様式は、短縮性収縮である。
【００３２】
そして、時刻ｔ１において、アーム角θがθ＝３０°に達したとき、モータ１９は、伸展方向へのトルクを増大させる。このときモータ１９によりシャフト１７に生じる伸展方向のトルクは、利用者Hの力発揮によりシャフト１７に生じる屈曲方向のトルクより十分大きいものとする。従って、アーム１４（シャフト１７の回転軸）は伸展方向に回転する。アーム角θはθ＝１０°まで引き戻される。これに伴い、利用者Ｈの肘関節も伸展させられる。このときの主動筋の筋活動様式は、伸張性収縮である。なお、アーム１４（シャフト１７の回転軸）を伸展方向に回転させる際のアーム１４（シャフト１７の回転軸）の角速度は、利用者Ｈの主動筋に伸張反射を引き起こすのに十分な大きさとする。
【００３３】
アーム角θがθ＝１０°まで引き戻された後、モータ１９は、利用者Ｈが肘関節を屈曲できる程度に、伸展方向へのトルクを減少させる。即ち、このときモータ１９によりシャフト１７に生じる伸展方向のトルクは、利用者Hの力発揮によりシャフト１７に生じる屈曲方向のトルクより小さいものとする。これにより、利用者Ｈは、柄１５の抵抗に逆らって、再び肘関節を屈曲させてゆく。このようにして、利用者Hは伸張反射と同時に力発揮を行うこと（プライオメトリックトレーニング）ができる。
【００３４】
利用者Hは、引き続き肘関節の屈曲を続ける。そして、時刻ｔ２において、アーム角θがθ＝４０°に達したとき、モータ１９は、再び伸展方向へのトルクを増大させる。このときモータ１９によりシャフト１７に生じる伸展方向のトルクは、利用者Hの力発揮によりシャフト１７に生じる屈曲方向のトルクより十分大きいものとする。従って、アーム１４（シャフト１７の回転軸）は伸展方向に回転する。アーム角θは、θ＝２０°まで引き戻される。これに伴い、利用者Ｈの肘関節も伸展させられる。このときの主動筋の筋活動様式は、伸張性収縮である。なお、アーム１４（シャフト１７の回転軸）を伸展方向に回転させる際のアーム１４（シャフト１７の回転軸）の角速度は、利用者Ｈの主動筋に伸張反射を引き起こすのに十分な大きさとする。
【００３５】
アーム１４の角度θがθ＝２０°まで引き戻された後、モータ１９は、利用者Ｈが肘関節を屈曲できる程度に、伸展方向へのトルクを減少させる。即ち、このときモータ１９によりシャフト１７に生じる伸展方向のトルクは、利用者Hの力発揮によりシャフト１７に生じる屈曲方向のトルクより小さいものとする。これにより、利用者Ｈは、柄１５の抵抗に逆らって、再び肘関節を屈曲させてゆく。このようにして、利用者Hは、先程とは異なる角度において、伸張反射と同時に力発揮を行うこと（プライオメトリックトレーニング）ができる。
【００３６】
以下も同様にして、アーム角θがθ＝５０°に達したとき（ｔ３）、θ＝６０°に達したとき（ｔ４）、θ＝７０°に達したとき（ｔ５）、θ＝８０°に達したとき（ｔ６）、θ＝９０°に達したとき（ｔ７）、θ＝１００°に達したとき（ｔ８）、θ＝１１０°に達したとき（ｔ９）、およびθ＝１２０°に達したとき（ｔ１０）、モータ１９は、伸展方向へのトルクを瞬時に増大させ、アーム１４（シャフト１７の回転軸）を伸展方向に２０°だけ回転させ、アーム１４（シャフト１７の回転軸）が２０°引き戻された後、伸展方向へのトルクを減少させる。結果的に、利用者Ｈの肘関節は、様々な角度において伸展（伸張反射）および屈曲を繰り返しながら、全体としては、徐々に屈曲してゆく。なお、シャフト１７（アーム１４）を伸展方向に回転させる際のアーム１４の角速度は、ｔ１乃至ｔ１０のいずれのタイミングにおいても、利用者Ｈの主動筋に伸張反射を引き起こすのに十分な大きさとする。また、以下の説明において、アーム１４の回転方向を屈曲方向から伸張方向に切り替える基準となる角度を基準角とも称し、基準角をΦとする。
【００３７】
図３のグラフにおいて、アーム角θがθ＝１３０°に達したとき（ｔ１１）、１セット分のトレーニングが終了する。なお、以下の説明において、１セット分のトレーニングが終了されるときの角度を最大回転角度Φmaxとも称する。
【００３８】
なお、利用者Ｈは、時刻ｔ１乃至ｔ１１の間、常に肘関節を屈曲させようとし続けるものとする（力発揮を維持する）。利用者Ｈは、図３に示されるアーム角θ＝０°からθ＝１３０°までの一連の動作を１セットとして、任意のトレーニング回数をトレーニング装置１に設定し、トレーニングを行うことができる。
【００３９】
以上のトレーニングにより、利用者Ｈは、様々な関節角度において、満遍なくプライオメトリックトレーニングを行うことが可能となる。
【００４０】
次に、図４は、図１の筐体１８の内部の構成例を示している。
【００４１】
図４において、筐体１８内には、操作パネル２０、音声出力部４１、記憶部４２、バッテリユニット４３、トレーニング制御部４４、ゴニオメータ４５、およびモータ１９が備えられている。
【００４２】
操作パネル２０は、タッチパネル５１およびLCD（Liquid Crystal Display）５２により構成されている。なお、タッチパネル５１は、実際には、LCD５２上に積層されている。LCD５２は、メニュ実行部６１からの指令に従って、トレーニングメニュ等の案内を表示する。タッチパネル５１は、利用者によりタップされた場合、その接触位置を検出し、検出信号をメニュ実行部６１に送信する。
【００４３】
音声出力部４１は、スピーカ等により構成され、メニュ実行部６１からの指令に従って、操作案内等の音声を出力する。
【００４４】
記憶部４２は、ハードディスクドライブや半導体メモリ等により構成され、LCD５２に表示させる画像データ、音声出力部４１から出力する音声の音声データ、およびトレーニングプログラム等を記憶し、適宜、メニュ実行部６１により読み出される。なお、トレーニングプログラムには、基準角Φのデータテーブル（図７を参照して後述する）等の情報が含まれている。
【００４５】
バッテリユニット４３は、図示せぬAC（Alternating Current）電源等から充電し、適宜、トレーニング装置１の各部に電力を供給する。
【００４６】
トレーニング制御部４４は、メニュ実行部６１、出力管理部６２、モータ駆動制御部６３、および角速度算出部６４により構成される。
【００４７】
メニュ実行部６１は、トレーニング実行中の各タイミングにおいて、アーム１４に実行させるべき動作を出力管理部６２に通知する。すなわち、上述したように、トレーニング装置１は、様々な基準角において、アーム１４の回転方向を切り替える必要がある。そこで、メニュ実行部６１は、記憶部４２に記憶されたトレーニングプログラムを参照して、基準角のテーブルの中から、適宜、基準角を選択し、出力管理部６２に通知する。
【００４８】
また、メニュ実行部６１は、記憶部４２に記憶された画像データを読み出し、LCD５２に表示させたり、記憶部４２に記憶された音声データを読み出し、音声データに対応する音声を音声出力部４１から出力させる。
【００４９】
出力管理部６２は、メニュ実行部６１から通知された基準角に基づき、ゴニオメータ４５および角速度算出部６４から供給される情報を参照して、モータ１９の駆動力を増加（または減少）させるようにモータ駆動制御部６３に指令する。
【００５０】
例えば、メニュ実行部６１から基準角Φが通知された場合、出力管理部６２は、ゴニオメータ４５からの角度情報を監視し続ける。そして、アーム角θが基準角Φに達した場合、出力管理部６２は、モータ駆動制御部６３に、モータ１９の駆動力を増大させるように指令する。その後、出力管理部６２は、ゴニオメータ４５からの角度情報を監視し続け、アーム１４が所定の角度分だけ伸展方向に回転した場合、モータ１９の駆動力を減少させるように、モータ駆動制御部６３に指令する。
【００５１】
モータ駆動制御部６３は、出力管理部６２からの指令に従って、モータ１９の駆動力の増減や回転方向を制御する。
【００５２】
角速度算出部６４は、ゴニオメータ４５から供給される角度情報に基づいて、シャフト１７が回転する角速度を算出し、算出した角速度を含む角速度情報を出力管理部６２に通知する。
【００５３】
ゴニオメータ４５は、例えばシャフト１７の近傍に取り付けられており、アーム角θを検出し、検出したアーム角θを含む角度情報を出力管理部６２および角速度算出部６４に通知する。
【００５４】
電源が投入された場合、トレーニング装置１のメニュ実行部６１は、記憶部４２より案内画面の画像データを読み出し、LCD５２に表示させる。利用者Ｈは、LCD５２に表示された案内画面に基づいて、タッチパネル５１からトレーニング回数を入力したり、トレーニング開始の指示を入力することができる。メニュ実行部６１は、タッチパネル５１からの位置情報に基づいて、トレーニング回数を設定したり、トレーニング処理、すなわち利用者Ｈにトレーニングを行わせる処理を実行する。
【００５５】
次に、図５および図６のフローチャートを参照して、トレーニング装置１のトレーニング処理について説明する。なお、利用者Ｈは、図２に示されるように、座面１０に座り、肘掛１３にトレーニングしたい側の腕をのせている（左右両方の腕をトレーニングする場合、両方の腕を肘掛１３にのせている）。
【００５６】
図４のステップＳ１において、メニュ実行部６１は、トレーニング回数ｍをｍ＝０に初期化する。
【００５７】
ステップＳ２において、メニュ実行部６１は、出力管理部６２に、アーム１４を初期位置（θ＝０）に移動させるように指令する。メニュ実行部６１から指令を受けた出力管理部６２は、ゴニオメータ４５からの角度情報に基づいて、モータ駆動制御部６３を介してモータ１９を駆動し、アーム１４を初期位置に移動させる。
【００５８】
ステップＳ２の後、処理はステップＳ３に進み、メニュ実行部６１は、基準角Φ(n)をΦ(1)に初期化する。すなわち、記憶部４２には、図７に示されるような基準角Φ(n)のテーブルが記憶されており、メニュ実行部６１は、ステップＳ３において、ｎ＝１に対応する角度３０°を読み出し、出力管理部６２に供給する。
【００５９】
ここで、図７のテーブルについて説明する。図７のテーブルの上から１行目には、ｎが記されている。また、上から２行目には、ｎに対応するΦ(n)の値が記されている。すなわち、図７の例においては、ｎの各値に対して、Φ(n)は、Φ(1)＝３０°、Φ(2)＝４０°、Φ(3)＝５０°、Φ(4)＝６０°、Φ(5)＝７０°、Φ(6)＝８０°、Φ(7)＝９０°、Φ(8)＝１００°、Φ(9)＝１１０°、Φ(10)＝１２０°のように対応している。
【００６０】
図５に戻って、ステップＳ４において、メニュ実行部６１は、利用者Ｈに力発揮を指示する案内画面の画像データを記憶部４２より読み出し、LCD５２に供給する。LCD５２は、メニュ実行部６１から供給された案内画面（例えば、「力を発揮してください」のような案内）の画像を表示する。また、メニュ実行部６１は、利用者Ｈに力発揮を指示する音声案内用の音声データを記憶部４２より読み出し、音声出力部４１に供給する。音声出力部４１は、メニュ実行部６１から供給された音声データに基づいて、力発揮を指示する内容の音声（例えば、「力を発揮して下さい」のような音声）を出力する。LCD５２に表示された案内画面、および音声出力部４１から出力された音声により、利用者Ｈは力発揮を開始する。
【００６１】
ステップＳ５において、出力管理部６２は、モータ駆動制御部６３に、利用者Ｈによる肘関節の屈曲を阻止する方向、即ち伸展方向にトルクを発生させるように指令する。モータ駆動制御部６３は、出力管理部６２からの指令に従って、モータ１９に伸展方向のトルクを発生させる。ステップＳ５の後、出力管理部６２は、角速度算出部６４からの角速度情報に基づいて、アーム１４の角速度があらかじめ設定された所定の角速度を保つように、モータ駆動制御部６３を介してモータ１９の駆動力の増減を制御する。
【００６２】
モータ１９の駆動力による伸展方向へのトルクは、利用者Ｈによる屈曲方向へのトルクより小さくなるように制御されるため、アーム１４は、屈曲方向に回転してゆく。
【００６３】
ステップＳ５の後、処理は図６のステップＳ６に進む。
【００６４】
ステップＳ６において、出力管理部６２は、ゴニオメータ４５から供給された角度情報に基づいて、アーム角θが基準角Φ(n)より小さいか否かを判定し、アーム角θが基準角Φ(n)より小さい場合、ステップＳ６の処理を繰り返し実行して待機する。なお、この間も、出力管理部６２は、角速度算出部６４からの角速度情報に基づいた、アーム１４の角速度の制御は実行し続けている。そして、ステップＳ６において、出力管理部６２が、アーム角θは基準角Φ(n)以上であると判定した場合、処理はステップＳ７に進む。
【００６５】
ステップＳ７において、出力管理部６２は、モータ駆動制御部６３に対して、モータ１９の駆動力を増大させるように指令する。モータ駆動制御部６３は、出力管理部６２からの指令に従って、モータ１９の駆動力を瞬時に増大させる。なお、このときのモータ１９の駆動力は、利用者が最大の筋力を発揮しても、伸展方向に回転可能な大きさとされる。また、アーム１４が回転する角速度は、主導筋に伸張反射を引き起こすために十分な大きさとする。これにより、アーム１４は、伸展方向に回転し、利用者Ｈの主動筋に伸張反射が引き起こされる。出力管理部６２は、ゴニオメータ４５からの角度情報を監視し続け、アーム角θがΦ(n)−αの位置に移動するまで待機する。なお、αは例えばα＝２０°に設定されている。そして、アーム角θがΦ(n)−αの位置に移動した場合、処理はステップＳ８に進む。
【００６６】
ステップＳ８において、出力管理部６２は、モータ駆動制御部６３に対して、モータ１９の駆動力を減少させるように指令する。出力管理部６２からの指令に従い、モータ駆動制御部６３は、モータ１９の駆動力を減少させる。このときのモータ１９の駆動力は、利用者Ｈが肘関節を屈曲可能な大きさとされる。また、出力管理部６２は、基準角Φ(n)におけるプライオメトリックトレーニングが終了したことをメニュ実行部６１に通知する。
【００６７】
出力管理部６２からの通知を受けたメニュ実行部６１は、ステップＳ９において、ｎを１だけインクリメントする。
【００６８】
ステップＳ１０において、メニュ実行部６１は、ｎが基準角の個数Ｎ以下か否かを判定し、ｎがＮ以下である場合、メニュ実行部６１は、インクリメント後のｎに対応するΦ(n)を記憶部４２から読み出し、出力管理部６２に通知する。その後、処理はステップＳ６に戻り、上述したステップＳ６以降の処理が繰り返し実行される。なお、基準角の個数Ｎは、図７の例の場合、Ｎ＝１０である。
【００６９】
以上のステップＳ６乃至ステップＳ１０の処理が繰り返されることにより、アーム１４の角度θは、例えば図３に示されるグラフのように、屈曲方向への３０°の回転、および伸展方向への２０°の回転を交互に繰り返し、全体として徐々に屈曲方向に変位してゆく。
【００７０】
このようにして、短縮性収縮による角度の変化量（図３の例では３０°）、および伸張性収縮による角度の変化量（図３の例では２０°）が異なるようにすることにより、異なる様々な関節角度において、主動筋にプライオメトリックトレーニングを行わせることが可能となる。なお、短縮性収縮による角度の変化量、および伸張性収縮による角度の変化量が異なるということは、短縮性収縮による筋長の変化量、および伸張性収縮による筋長の変化量が異なることと言い換えることができる。即ち、本発明を適用したトレーニング装置１によれば、短縮性収縮による筋長の変化量および伸張性収縮による筋長の変化量が異なるようにすることができるため、異なる様々な筋長において、主動筋にプライオメトリックトレーニングを行わせることが可能となる。
【００７１】
図５に戻り、ステップＳ１０において、メニュ実行部６１が、ｎは基準角の個数Ｎより大きいと判定した場合、メニュ実行部６１は、出力管理部６２に、アーム１４の最大回転角度Φmaxを通知し、処理はステップＳ１１に進む。
【００７２】
ステップＳ１１において、出力管理部６２は、アーム１４の角度θがアーム１４の最大回転角度Φmax（図３の例の場合、Φmax＝１３０°）より小さいか否かを判定し、角度θが最大回転角度Φmaxより小さい場合、ステップＳ１１の処理を繰り返して待機する。そして、ステップＳ１１において、角度比較部６３が、アーム１４の角度は最大回転角度Φmax以上であると判定した場合、処理はステップＳ１２に進む。
【００７３】
ステップＳ１２において、出力管理部６２は、メニュ実行部６１に、アーム１４が最大回転角度Φmaxに達したことを通知する。通知を受けたメニュ実行部６１は、利用者Ｈに、力発揮を終了するように案内する。すなわち、メニュ実行部６１は、力発揮を終了させる案内画面の画像データを記憶部４２より読み出し、LCD５２に供給する。LCD５２は、メニュ実行部６１から供給された案内画面（例えば、「力を抜いてください」のような案内）の画像を表示する。また、メニュ実行部６１は、力発揮を終了させる案内の音声データを記憶部４２より読み出し、音声出力部４１に供給する。音声出力部４１は、メニュ実行部６１より供給された音声データに基づいて音声（例えば、「力を抜いてください」のような音声）を出力する。
【００７４】
利用者Ｈは、案内に従って、力発揮を終了する。
【００７５】
ステップＳ１３において、出力管理部６２は、モータ駆動制御部６３に、モータ１９の駆動を停止するように指令する。モータ駆動制御部６３は、出力管理部６２からの指令に従って、モータ１９の駆動を停止する。
【００７６】
ステップＳ１４において、メニュ実行部６１は、トレーニング回数ｍを１だけインクリメントする。
【００７７】
ステップＳ１５において、メニュ実行部６１は、トレーニング回数ｍが、あらかじめ設定された設定回数Ｍ以下であるか否かを判定し、トレーニング回数ｍが設定回数Ｍ以下である場合、処理は図４のステップＳ２に戻り、上述したステップＳ２以降の処理が繰り返し実行される。
【００７８】
ステップＳ１５において、メニュ実行部６１が、トレーニング回数ｍは設定回数Ｍより大きいと判定した場合、トレーニング処理が終了する。
【００７９】
以上のようにして、トレーニング装置１によるトレーニング処理が実行される。
【００８０】
以上に説明したように、本発明によれば、トレーニングする筋に対して、伸張性収縮および短縮性収縮を交互に行わせ、しかも伸張性収縮による筋長の変化量を、直前に行われた短縮性収縮による筋長の変化量とは異なるようにすることにより、様々な筋長において、満遍なくプライオメトリックトレーニングを行うことが可能となる。
【００８１】
なお、上述においては、屈曲方向に３０°回転したら、伸展方向に２０°回転するように設定した場合を例として説明したが、これらの角度設定は一例であり、伸展方向に１回に回転する角度、および屈曲方向に１回に回転する角度が異なりさえすれば、上記以外の角度に設定することも勿論可能である。さらに、伸張性収縮による筋長の変化量を、短縮性収縮による筋長の変化量とは異なるようにすれば、１回ごとに異なる角度に設定するようにしても良い。
【００８２】
なお、以上においては、肘関節を屈曲する屈筋群に対するトレーニングを例として説明したが、勿論、肘関節を伸展する伸筋群のトレーニングに適用することも可能である。さらに、肘関節を動かす筋以外の筋に、本発明を適用することも勿論可能である。
【００８３】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、記録媒体等からインストールされる。
【００８４】
図８は、このような処理を実行するパーソナルコンピュータ５００の内部構成例を示す図である。パーソナルコンピュータ５００のCPU（Central Processing Unit）５０１は、ROM（Read Only Memory）５０２に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM（Random Access Memory）５０３には、CPU５０１が各種の処理を実行する上において必要なデータやプログラムなどが適宜記憶される。CPU５０１、ROM５０２、およびRAM５０３は、バス５０４を介して、相互に接続されている。このバス５０４にはまた、入出力インタフェース５０５も接続されている。入出力インタフェース５０５には、マウス、キーボード、マイクロフォン、AD変換器などから構成される入力部５０６が接続され、入力部５０６に入力された信号をCPU５０１に出力する。また、入出力インタフェース５０５は、ディスプレイ、スピーカ、およびDA変換器などから構成される出力部５０７も接続されている。
【００８５】
さらに、入出力インタフェース５０５には、ハードディスクなどから構成される記憶部５０８、および、インターネットなどのネットワークを介して他の装置とデータの通信を行う通信部５０９も接続されている。ドライブ５１０は、磁気ディスク５２１、光ディスク５２２、光磁気ディスク５２３、半導体メモリ５３４などの記録媒体からデータを読み出したり、データを書き込んだりするときに用いられる。
【００８６】
コンピュータにインストールされ、コンピュータによって実行可能な状態とされるプログラムを格納するプログラム格納媒体は、図８に示すように、磁気ディスク５２１（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク５２２（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク５２３（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリ５２４などよりなるパッケージメディア、または、プログラムが一時的もしくは永続的に格納されるROM５０２や、記憶部５０８を構成するハードディスクなどにより構成される。プログラム格納媒体へのプログラムの格納は、必要に応じてルータ、モデムなどのインタフェースを介して、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を利用して行われる。
【００８７】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【００８８】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明を適用したトレーニング装置の構成例を示す図である。
【図２】図１のトレーニング装置によるトレーニング方法を説明する図である。
【図３】トレーニング中のアームの角度の変化を説明する図である。
【図４】図１の筐体の内部の構成例を示すブロック図である。
【図５】トレーニング処理を説明するフローチャートである。
【図６】トレーニング処理を説明する図４に続くフローチャートである。
【図７】基準角のテーブルの例を説明する図である。
【図８】本発明を適用したパーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  トレーニング装置
１０  座面
１１Ａ乃至１１Ｄ  脚
１２  肘掛保持部材
１３Ｌ，１３Ｒ  肘掛
１４  アーム
１５  柄
１６Ｌ，１６Ｒ  クッション
１７  シャフト
１８  筐体
１９  モータ
２０  操作パネル
４１  音声出力部
４２  記憶部
４３  バッテリユニット
４４  トレーニング制御部
４５  ゴニオメータ
５１  タッチパネル
５２  LCD
６１  メニュ実行部
６２  出力管理部
６３  モータ駆動制御部
６４  角速度算出部
【図１】
2006212120.tif 000003
【図２】
2006212120.tif 000004
【図３】
2006212120.tif 000005
【図４】
2006212120.tif 000006
【図５】
2006212120.tif 000007
【図６】
2006212120.tif 000008
【図７】
2006212120.tif 000009
【図８】
2006212120.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月31日(2005.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の主動筋に、短縮性収縮、および直前の前記短縮性収縮による筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を連続して交互に繰り返させる抵抗を負荷する負荷手段を備える
ことを特徴とするトレーニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のトレーニング装置を使用したトレーニング方法であって、
主動筋に、短縮性収縮を行わせる抵抗を負荷する第１の負荷ステップと、
同一の前記主動筋に、直前に行なわれた前記短縮性収縮の筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を行わせる抵抗を負荷する第２の負荷ステップと
を含み、
前記第１の負荷ステップおよび前記第２の負荷ステップを連続して交互に繰り返す
ことを特徴とするトレーニング方法。
【請求項３】
トレーニング装置の動作を制御する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
主動筋に、短縮性収縮を行わせる抵抗を負荷する第１の負荷ステップと、
同一の前記主動筋に、直前に行なわれた前記短縮性収縮の筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を行わせる抵抗を負荷する第２の負荷ステップと
を含み、
前記第１の負荷ステップおよび前記第２の負荷ステップを連続して交互に繰り返す
ことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項４】
トレーニング装置の動作を制御するコンピュータに、
主動筋に、短縮性収縮を行わせる抵抗を負荷する第１の負荷ステップと、
同一の前記主動筋に、直前に行なわれた前記短縮性収縮の筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を行わせる抵抗を負荷する第２の負荷ステップと
を連続して交互に繰り返し実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項５】
関節を動かす主動筋に伸張性収縮および短縮性収縮を交互に繰り返させる抵抗を負荷する負荷手段を備え、
前記負荷手段は、複数の異なる関節角度において、前記主動筋の筋収縮様式を前記伸張性収縮から前記短縮性収縮に切り替える
ことを特徴とするトレーニング装置。
【請求項６】
前記関節角度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記関節角度に基づいて、前記伸張性収縮から前記短縮性収縮に切り替えるタイミングを制御する制御手段と
をさらに備え、
前記負荷手段は、前記制御手段による制御に従って前記主動筋の前記筋収縮様式を前記伸張性収縮から前記短縮性収縮に切り替える
ことを特徴とする請求項５に記載のトレーニング装置。
【請求項７】
前記伸張性収縮から前記短縮性収縮に切り替える関節の基準角度を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記関節角度を前記記憶手段により記憶された前記基準角度と比較することにより、前記伸張性収縮から前記短縮性収縮に切り替えるタイミングを制御する
ことを特徴とする請求項６に記載のトレーニング装置。
【請求項８】
前記負荷手段は、前記主動筋に伸張反射を引き起こさせるのに十分な速さで、前記主動筋に前記伸張性収縮を引き起こす
ことを特徴とする請求項５に記載のトレーニング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第１のトレーニング装置は、同一の主動筋に、短縮性収縮、および直前の短縮性収縮による筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を連続して交互に繰り返させる抵抗を負荷する負荷手段を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第１のトレーニング装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、短縮性収縮、および直前の短縮性収縮による筋長変化量とは異なる筋長変化量の伸張性収縮を交互に繰り返させる抵抗が、主動筋に負荷される。
本発明の第２のトレーニング装置は、関節を動かす主動筋に伸張性収縮および短縮性収縮を交互に繰り返させる抵抗を負荷する負荷手段を備え、負荷手段は、複数の異なる関節角度において、主動筋の筋収縮様式を伸張性収縮から短縮性収縮に切り替えることを特徴とする。
前記関節角度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記関節角度に基づいて、前記伸張性収縮から前記短縮性収縮に切り替えるタイミングを制御する制御手段とをさらに設けるようにし、前記負荷手段には、前記制御手段による制御に従って前記主動筋の前記筋収縮様式を前記伸張性収縮から前記短縮性収縮に切り替えるようにさせることができる。
前記伸張性収縮から前記短縮性収縮に切り替える関節の基準角度を記憶する記憶手段をさらに設けるようにし、前記制御手段には、前記検出手段により検出された前記関節角度を前記記憶手段により記憶された前記基準角度と比較することにより、前記伸張性収縮から前記短縮性収縮に切り替えるタイミングを制御するようにさせることができる。
前記負荷手段には、前記主動筋に伸張反射を引き起こさせるのに十分な速さで、前記主動筋に前記伸張性収縮を引き起こすようにさせることができる。
本発明の第２のトレーニング装置においては、関節を動かす主動筋に伸張性収縮および短縮性収縮を交互に繰り返させる抵抗が負荷され、複数の異なる関節角度において、主動筋の筋収縮様式が伸張性収縮から短縮性収縮に切り替えられる。