(57)【要約】【課題】  日常生活を営む上で重要な複数部位の筋肉を作用させて行う運動における「複合筋力」を的確に測定することができる複合筋力測定装置を提供すること。【解決手段】  電磁トルクモータ１の回転軸11にはプーリ２を配設する一方、このプーリ２に連結され伝動機構により連動回転する第一シャフト３を設けて、かつ、回転自在な第二シャフト４をベースＢ上に支承し、四節リンク機構を構成して、駆動アーム５Ｂの先端部52Ｂに配設されたレバー部材53の運動軌道を直線軌道にするとともに、複数部位の筋肉運動に連動させてこのレバー部材53を駆動することによって、前記第一シャフト３およびこれに連結されたプーリ２を介して前記電磁トルクモータ１を連動回転して、この電磁トルクモータ１の電磁誘導による電流が発生して、この誘導電流量を測定手段６によって測定して運動負荷量を演算可能にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数部位の筋肉運動に連動させて電磁トルクモータ１を回転させることにより、当該複数部位の筋肉による運動負荷量を電磁的に測定可能な装置であって、
前記電磁トルクモータ１の回転軸11にはプーリ２が配設されている一方、
このプーリ２に連結され伝動機構により連動回転する第一シャフト３が設けられ、かつ、回転自在な第二シャフト４がベースＢ上に支承されており、
これら第一シャフト３および第二シャフト４において、第一シャフト３のシャフト軸部31には、直棒状の揺動アーム５Ａの基端部51Ａが回転自在に連結され、かつ、この揺動アーム５Ａの先端部52Ａには棒状の駆動アーム５Ｂの基端部51Ｂが回転自在に連結されている一方、
第二シャフト４のシャフト軸部41は、前記第一シャフト３のシャフト軸部31近傍に設けられており、第二シャフト４のシャフト軸部41には、前記揺動アーム５Ａよりも長い直棒状の支持アーム５Ｃの基端部51Ｃが回転自在に連結されており、かつ、当該支持アーム５Ｃの先端部52Ｃが前記駆動アーム５Ｂの中央部近傍に回転自在に連結されることによって、四節リンク機構が構成されており、
前記駆動アーム５Ｂの先端部52Ｂに配設されたレバー部材53の運動軌道を直線軌道にするとともに、
複数部位の筋肉運動に連動させてこのレバー部材53を駆動することによって、前記第一シャフト３およびこれに連結されたプーリ２を介して前記電磁トルクモータ１が連動回転して、この電磁トルクモータ１の電磁誘導による電流が発生して、この誘導電流量を測定手段６によって測定して運動負荷量を演算可能であることを特徴とする複合筋力測定装置。
【請求項２】
付加板部材８の板本体の上方には上側枢支部81が設けられ、かつ、下方にはアーム状の下側枢支部82が設けられており、この上側枢支部81を駆動アーム５Ｂの先端部52Ｂの近傍に回転自在に連結する一方、前記下側枢支部82を揺動アーム５Ａからベルクランク状に持ち出した連結杆部53Ａの先端部に回転自在に連結することによって、当該付加板部材８を略鉛直方向の起立姿勢に維持しつゝ前後に移動可能に構成したことを特徴とする請求項１記載の複合筋力測定装置。
【請求項３】
アームのレバー部材53の可動領域が複数の領域に分割区分されており、これら各領域の区分ごとの負荷量を測定手段６によってそれぞれ測定可能であることを特徴とする請求項１または２記載の複合筋力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筋力測定装置の改良、更に詳しくは、複数部位の筋肉を作用させて行う運動における複合筋力を測定可能であるとともに、複数部位の筋肉を作用させて行う運動における複合筋力を的確に測定可能であるとともに、コンパクトな構造により省スペースで設置することができる複合筋力測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康維持に対する意識の高まりから、自己鍛練のために肉体トレーニングを行う者が増加しており、トレーニングマシン等を使用することによって、筋肉に負荷をかけることにより、筋力を増強したり、筋持久力を向上させたりしている。
【０００３】
また、生活習慣病等を予防するために日常的な健康管理を行う必要性も高まっており、各人が自身の身体能力を把握しておくことが重要になってきている。
【０００４】
ところで、人間が日常生活を営むにあたって、何らかの動作を行う場合には、通常は複数部位の筋肉を作用させている。
【０００５】
例えば、上半身を使う動作を行う際には、上腕二頭筋や前腕筋群と共に、三角筋や前鋸筋、大胸筋、腹直筋、後背筋などの複数の筋肉を同時に複合的に使用している。
【０００６】
また、下半身を使う動作を行う際には、大腿四頭筋や腓腹筋、前脛骨筋などの複数の筋肉を同時に複合的に使用している。
【０００７】
したがって、トレーニーの総合的な運動能力を的確に評価するためには、このような複数の筋肉を複合的に使用した運動による筋力の総量（複合筋力）を測定する必要があることが、最近の研究等で明らかになってきている。
【０００８】
ここで、人間（トレーニー）が動作するために筋肉を動かす場合、大きく分けて、コンセントリック（筋収縮）、エキセントリック（筋拡大）、アイソメトリック（筋静止）の３種類の力量の基準があり、従来、これらの各力量を測定するための装置（筋力測定装置）が開発され、開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
しかしながら、このような従来の筋力測定装置では、関節を回転軸とした円弧運動の負荷を測定することしかできなかったため、特定部位の単独筋肉による運動での筋力しか測定することができず、前記のような複合筋力を測定することができないという問題があった。
【００１０】
また、従来のトレーニングマシンは、筋肉に負荷をかけるためにウェイトを積層配置したり、運動軌道に沿ったレールの配置などが必要であり、設置スペースが不可避的に必要であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５７２２９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来の筋力測定装置に上記問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、日常生活を営む上で重要な複数部位の筋肉を作用させて行う運動における「複合筋力」を的確に測定することができる複合筋力測定装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明は、コンパクトな構造により省スペースで設置することができる複合筋力測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者が上記技術的課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。
【００１５】
即ち、本発明は、複数部位の筋肉運動に連動させて電磁トルクモータ１を回転させることにより、当該複数部位の筋肉による運動負荷量を測定可能な装置であって、
前記電磁トルクモータ１の回転軸11にはプーリ２を配設する一方、
このプーリ２に連結され伝動機構により連動回転する第一シャフト３を設けて、かつ、回転自在な第二シャフト４をベースＢ上に支承し、
これら第一シャフト３および第二シャフト４において、第一シャフト３のシャフト軸部31には、直棒状の揺動アーム５Ａの基端部51Ａを回転自在に連結して、かつ、この揺動アーム５Ａの先端部52Ａには棒状の駆動アーム５Ｂの基端部51Ｂを回転自在に連結する一方、
第二シャフト４のシャフト軸部41を、前記第一シャフト３のシャフト軸部31近傍に設け、第二シャフト４のシャフト軸部41には、前記揺動アーム５Ａよりも長い直棒状の支持アーム５Ｃの基端部51Ｃを回転自在に連結して、かつ、当該支持アーム５Ｃの先端部52Ｃを前記駆動アーム５Ｂの中央部近傍に回転自在に連結することによって、四節リンク機構を構成して、
前記駆動アーム５Ｂの先端部52Ｂに配設されたレバー部材53の運動軌道を直線軌道にするとともに、
複数部位の筋肉運動に連動させてこのレバー部材53を駆動することによって、前記第一シャフト３およびこれに連結されたプーリ２を介して前記電磁トルクモータ１を連動回転して、この電磁トルクモータ１の電磁誘導による電流が発生して、この誘導電流量を測定手段６によって測定して運動負荷量を演算可能にするという技術的手段を採用したことによって、複合筋力測定装置を完成させた。
【００１６】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、付加板部材８の板本体の上方には上側枢支部81を設けて、かつ、下方にはアーム状の下側枢支部82を設け、この上側枢支部81を駆動アーム５Ｂの先端部52Ｂの近傍に回転自在に連結する一方、前記下側枢支部82を揺動アーム５Ａからベルクランク状に持ち出した連結杆部53Ａの先端部に回転自在に連結することによって、当該付加板部材８を略鉛直方向の起立姿勢に維持しつゝ前後に移動可能に構成するという技術的手段を採用することができる。
【００１７】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、アームのレバー部材53の可動領域を複数の領域に分割区分して、これら各領域の区分ごとの負荷量を測定手段６によってそれぞれ測定可能にするという技術的手段を採用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にあっては、電磁トルクモータの回転軸にプーリを配設する一方、このプーリに連結され伝動機構により連動回転する第一シャフトを設けて、かつ、回転自在な第二シャフトをベース上に支承し、これら第一シャフトおよび第二シャフトの各シャフト軸部にはそれぞれ棒状のアームを固定して、四節リンク機構を構成して、駆動アームの先端部に配設されたレバー部材の運動軌道を直線軌道にすることができる。
【００１９】
そして、複数部位の筋肉運動（複合筋力運動）に連動させてこのレバー部材を駆動することにより、前記第一シャフトおよびこれに連結されたプーリを介して前記電磁トルクモータを連動回転せしめて、この電磁トルクモータの電磁誘導による電流を発生せしめて、この誘導電流量を測定手段によって測定して運動負荷量を演算することができる。
【００２０】
また、必要に応じて、付加板部材をレッグプレスボードとしてアタッチメント式に取り付けることもできるので、一台の装置で上半身と下半身との両方の筋力を測定することができる。
【００２１】
更にまた、本発明の複合筋力測定装置によれば、複数部位の筋肉を作用させて行う運動における複合筋力を測定可能であることから、日常生活を営む上での動作に使用している複数部位の筋肉運動を緻密に測定することができ、身体能力管理および健康管理ができ、しかも、電磁的計測手段を採用しているため、運動履歴等のデータ管理もできることから、産業上の利用価値は頗る大きいと云える。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態の複合筋力測定装置の使用態様を表わす説明側面図である。
【図２】本発明の実施形態の複合筋力測定装置の使用態様を表わす説明側面図である。
【図３】本発明の実施形態の複合筋力測定装置の使用態様を表わす説明正面図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例の複合筋力測定装置の使用態様を表わす説明側面図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例の複合筋力測定装置の使用態様を表わす説明側面図である。
【図６】本発明の実施形態の変形例の複合筋力測定装置の使用態様を表わす説明正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明を実施するための形態を具体的に図示した図面に基づいて更に詳細に説明すると次のとおりである。
【００２４】
本発明の実施形態を図１から図６に基づいて説明する。図中、符号１で指示するものは電磁トルクモータであり、この電磁トルクモータ１は、磁石とコイルとを備えた公知のモータであって、回転させることによって誘導電流を発生させることができる。
【００２５】
また、符号２で指示するものはプーリであり、このプーリ２は、ワイヤーやベルトなどを掛架可能な板状の車部材である。
【００２６】
更にまた、符号３で指示するものは第一シャフトであり、また、符号４で指示するものは第二シャフトであり、これら第一シャフト３および第二シャフト４は、棒状の回転軸部材である。
【００２７】
更にまた、符号５Ａ・５Ｂ・５Ｃで指示するものはアームであり、これらのアームは、鉄製の棒部材である。本実施形態では、複数のアーム（揺動アーム５Ａ・駆動アーム５Ｂ・支持アーム５Ｃ）を使用する。また、アーム（本実施形態では駆動アーム５Ｂ）の先端にはレバー部材53を配設することができ、このレバー部材53はマシン使用者が握持できるグリップハンドルなどの棒状部材であっても良いし、または、マシン使用者が手や足などで押し付けて付勢可能なバーであっても良く、この場合、バーにクッション等の緩衝材を巻回することが望ましい。
【００２８】
更にまた、符号６で指示するものは測定手段であり、この測定手段は、電流量を計ることができるとともに、この電流量から負荷量を算出することができる。
【００２９】
しかして、本実施形態における装置は、日常生活を営む上での動作に使用している複数部位の筋肉運動に連動させて電磁トルクモータ１を回転させることによって、当該複数部位の筋肉による運動負荷量（複合筋力）を測定可能な装置である。
【００３０】
まず、前記電磁トルクモータ１の回転軸11にプーリ２を配設する。本実施形態では、略円板状のプーリ２を採用するとともに、このプーリ２の外周縁にはワイヤー７やベルトを掛架することができる。
【００３１】
次いで、このプーリ２に連結され伝動機構により連動回転する第一シャフト３を設け、かつ、回転自在な第二シャフト４をベースＢ上に設けた突起の先端部に支承する。この第一シャフト３には、前記ワイヤー７やベルトを掛架することができ、この第一シャフト３の回転を前記プーリ２に伝達することができる。
【００３２】
そして、これらの第一シャフト３および第二シャフト４の各シャフト軸部（胴部もしくは先端）には、棒状の前記アームを固定する。本実施形態では、第一シャフト３および第二シャフト４の配置を水平方向に並列させることによって、アームのレバー部材53の運動を水平方向の直線軌道に構成することができる。
【００３３】
本実施形態の装置を用いて複合筋力を測定する場合の構成について、図１から図６に基づいて説明する。本実施形態の測定方法においては、複数のアーム（揺動アーム５Ａ・駆動アーム５Ｂ・支持アーム５Ｃ）を使用する。具体的には、第一シャフト３のシャフト軸部31（の胴部）には、直棒状の揺動アーム５Ａの基端部51Ａを連結して、かつ、この揺動アーム５Ａの先端部52Ａには棒状（屈曲部分含む）の駆動アーム５Ｂの基端部51Ｂを連結する。
【００３４】
また、第二シャフト４を、前記第一シャフト３近傍（ここでは略水平側方）に設け、この第二シャフト４のシャフト軸部41には、前記揺動アーム５Ａよりも長い直棒状の支持アーム５Ｃの基端部51Ｃを連結して、かつ、当該支持アーム５Ｃの先端部52Ｃを前記駆動アーム５Ｂの中央部近傍に連結する。このようにして、四節リンク機構を構成する（図１ないし図３参照）。
【００３５】
なお、この際、各アームの具体的な設計寸法としては、
（揺動アーム５Ａの基端部51Ａと支持アーム５Ｃの基端部51Ｃとの長さ）＝２×（揺動アーム５Ａの全長）
かつ、
（駆動アーム５Ｂの基端部51Ｂと支持アーム５Ｃの先端部52Ｃとの長さ）＝（支持アーム５Ｃの全長）＝（駆動アーム５Ｂの先端部52Ｂと支持アーム５Ｃの先端部52Ｃとの長さ）＝２．５×（揺動アーム５Ａの全長）
の関係が成立するように組み立てることによって、駆動アーム５Ｂの先端部52Ｂに配設されたレバー部材53の運動軌道を直線軌道にすることができる。
【００３６】
この際、本実施形態では、揺動アーム５Ａに偏心形状に形成したカムを固定することもでき、このカムの周縁に巻回したワイヤーの張力を変化させることによって、レバー部材53に与えた運動負荷に比例する負荷を電磁トルクモータ１の回転に伝えるように補正することができる。
【００３７】
即ち、四節リンク機構の影響により、描かれる直線軌道の端部と中央部とでは、レバー部材53に与えた負荷が、電磁トルクモータ１の負荷に対して比例関係にならないことがあるため、当該補正により、レバー部材53がどの位置にあっても正確な負荷を測定できるようにすることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、アームのレバー部材53の可動領域を複数の領域に分割区分し、これら各領域の区分ごとの負荷量を測定手段６によってそれぞれ測定することができる。具体的には、可動範囲を１００ｃｍとした場合に、１０ｃｍごとの領域に区切り、各領域におけるトルク、位置、関節速度、速度などを算出することができ、更に、それらの各データから加速時、等速時、減速時などの分析を行うこともできる。
【００３９】
このようして、複数部位の筋肉運動に連動させてこのレバー部材53を直線軌道上に駆動することによって、前記シャフト３およびこれに連結されたプーリ２を介して前記電磁トルクモータ１を回転せしめて、この電磁トルクモータ１の電磁誘導による電流を発生せしめて、この誘導電流量を測定手段６によって測定して運動負荷量（複合筋力）を演算することができる。
【００４０】
本実施形態では、測定手段６として、電流計を具備するとともに演算用のコンピュータを具備しており、更に、ここで演算した結果をモニターディスプレイ等の表示手段に表示することができる。また、図示しないメモリ装置に運動履歴等を記憶させておくこともできる。
【００４１】
この際、アームは直棒状であっても良いし、図示したアーム５Ｂのような屈曲部分を設けたものであっても良く、剛性を有する棒材であれば、トレーニーのポジションのレイアウトに応じて設計変更することができる。
【００４２】
以上のように、アームのレバー部材53の運動を水平方向の直線軌道になるように構成した場合には、例えば、ローリアデルトやチェストプレスのように、腕、肩、胸の筋肉（三角筋、上腕三頭筋、大胸筋、広背筋など）などを用いて前後に移動させる運動を行うことができ、主に上半身全体の筋肉を複合的に用いた場合の複合筋力を測定することが可能である。
【００４３】
「変形例」
本実施形態の変形例を図４から図６に基づいて以下に説明する。ここでは、下半身の複合筋力を測定するために、板体を脚で押す「レッグプレス」を構成する。
【００４４】
まず、脚で押し付けるための略矩形に形成した付加板部材８と形成し、この付加板部材８の板本体の上方に上側枢支部81を設ける。この上側枢支部81は、フック状に形成して、左右一対に設ける。
【００４５】
次いで、前記付加板部材８の板本体の下方にアーム状の下側枢支部82を設け、このアームの基端部を板本体に枢支するとともに、先端部をフック状に形成する。なお、このアームも左右一対に設ける。
【００４６】
そして、前記上側枢支部81を駆動アーム５Ｂの先端部52Ｂの近傍に設けた突起に掛合して回転自在に連結する。
【００４７】
更に、前記下側枢支部82の先端部に設けたフックを揺動アーム５Ａからベルクランク状に持ち出した連結杆部53Ａの先端部に回転自在に連結する。
【００４８】
こうすることによって、当該箇所にリンク機構を構成し、前記付加板部材８を略鉛直方向の起立姿勢に維持しつゝ前後に移動させることができる。
【００４９】
本発明は、概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、第一シャフト３および第二シャフト４の配置を鉛直方向に並列させることによって、アームのレバー部材53の運動を鉛直方向の直線軌道に構成することも可能であり、例えば、スクワットのような屈伸運動ができるようにすることができ、太股、ふくらはぎの筋肉などを用いて主に下半身全体の筋肉を複合的に用いた場合の筋力を測定することができる。
【００５０】
更にまた、この鉛直方向の直線軌道は、オーバーヘッドプレスやプルダウンのように、腕、肩、胸の筋肉（三角筋、上腕三頭筋、大胸筋など）などを用いて上下に移動させる運動を行うこともでき、主に上半身全体の筋肉を複合的に用いた場合の筋力を測定することが可能になる。
【００５１】
このように、アームのレバー部材53の直線の運動軌道は、水平方向に限らず、鉛直方向や斜め方向のものであっても、複合筋力を測定できるものであれば良く、これら何れのものも本発明の技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００５２】
１    電磁トルクモータ
11    回転軸
２    プーリ
３    第一シャフト
31    シャフト軸部
４    第二シャフト
41    シャフト軸部
５Ａ  揺動アーム
51Ａ  基端部
52Ａ  先端部
53Ａ  連結杆部
５Ｂ  駆動アーム
51Ｂ  基端部
52Ｂ  先端部
５Ｃ  支持アーム
51Ｃ  基端部
52Ｃ  先端部
53    レバー部材
６    測定手段
７    ワイヤー
８    付加板部材
81    上側枢支部
82    下側枢支部
Ｂ    ベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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