Training effect display device for isotonic exercise machine

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上腕部、胸部、腹部、腰部、大腿部、ふくらはぎなどの筋肉に機械的な抵抗を与えてこれらの筋肉を強化するトレーニング種目毎に個別に用意されたウエイトマシンに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】健康づくりのためのマシンによる運動としては、心肺機能の向上や体脂肪の燃焼を目的としたトレッドミルによるウォーキングやランニング運動、自転車エルゴメータによる自転車こぎ運動、ステアクライマによる階段上り運動、ローイングマシンによるボートこぎ運動など、有酸素運動が中心に行われてきた。 しかし、日常生活の中でのさまざまな動作を生み出す基本となるのは筋肉であり、活動的で人間らしい生活をできるだけ長く持続するためには、ウエイトマシンや、ダンベルなどのフリーウエイトを使って抵抗を与え、筋肉を強化するレジスタンストレーニングを行って身体の土台となる筋肉の機能を維持することが重要である。

【０００３】ウエイトマシンに用いられる負荷方法には、ウエイトを滑車やてこなどを使って持ち上げるウエイトスタック式の他、油圧や空気圧あるいは電磁石の抵抗を利用した油圧式、空気圧式あるいは電磁式などがある。

【０００４】筋肉は使わなければ萎縮し、それに伴って機能も低下する。 従って、トレーニングによって得られた効果を維持するには、その後も継続的なトレーニングが必要である。 また、短期間のレジスタンストレーニングによって得られる効果は、神経系の適応によるところが大きく、肥大化など筋肉の形態的な変化によってもたらされる効果が出るまでには、長期間のトレーニングの積み重ねが必要である。

【０００５】また、レジスタンストレーニングは局所的な部位のみに偏らず、全身をバランスよくトレーニングすることが大切である。 拮抗筋や左右の筋力のバランスが崩れると、肉離れや捻挫などの整形外科的な障害を招くことがあるので、このような障害を予防するためにも、全身をバランスよくトレーニングする必要がある。

【０００６】さらに、レジスタンストレーニングは基礎的な筋力を養うことから始めるのが望ましい。 基礎的な筋力として大筋群は、大きな筋パワーを生み出して動作の基本となる筋肉なので、大筋群を優先してトレーニングする方がより効果的である。

【０００７】このように、ウエイトマシンによって局所的な部位のみに偏らず基礎的な大筋群を中心に全身の筋肉にバランスよく負荷を与えると、生理的な適応によって全身の筋肉が肥大し、神経系を活性化して筋機能が向上する。 また、筋肉が肥大すると筋肉を支える骨も密度が高くなって丈夫になり、重量も重くなる。 このため、
レジスタンストレーニングを行うと筋肉や骨などの組織が発達し、体重から体脂肪量を除いた除脂肪体重が増加する。 従って、除脂肪体重は長期間にわたるレジスタンストレーニングの効果を見る指標として好適であり、除脂肪体重の変化が見れるとトレーニングの効果が分かってトレーニングの励みになる。

【０００８】また、従来のウエイトマシンは、長期的なトレーニングン効果を表示するものはなかった。 このため、トレーニングンを続けていても効果が分からないので目標が定まらず、興味が薄れてしまうという問題があった。

【０００９】そこで本発明は、除脂肪体重の時系列変化を一つの指標として長期間なトレーニングの積み重ねが必要なウエイトマシンのトレーニング効果を客観的に把握できるようにすることを目的になされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。

【００１１】すなわち、筋肉に負荷を与えて筋力トレーニングを行うウエイトマシンにおいて、電極を介して人体インピーダンスを測定する人体インピーダンス測定手段と、性別、年齢、身長および体重の個人データを入力するデータ入力手段と、前記人体インピーダンスと個人データから体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段と、前記体脂肪率と体重から除脂肪体重を算出する除脂肪体重算出手段と、前記除脂肪体重を測定毎に記憶する記憶手段と、前記除脂肪体重を時系列に表示する表示手段と、
を備え、筋力トレーニングの効果を前記除脂肪体重の時系列変化によって表示することを特徴とするトレーニング効果表示装置である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

【００１３】図１〜図３に、本発明を実施したウエイトマシンの一例を示す。 図１はアームカールＡ１で、上腕部を反復してねじ曲げることにより上腕二頭筋などの筋肉を強化する。 図２はレッグカールＡ２で、大腿部を反復してねじ曲げることによりハムストリングなどの筋肉を強化する。 図３はアブドミナルＡ３で、腹部を反復して屈伸することにより腹筋などの筋肉を強化する。

【００１４】ウエイトマシンＡ１、Ａ２、Ａ３には、それぞれ図示しないタッチ式のカラー液晶パネルを設置し、負荷の調節や各種データの入力および表示を行う。
人体インピーダンスの測定は、ウエイトマシンＡ１、Ａ
２、Ａ３にそれぞれ設けたグリップハンドルＨを握って行う。

【００１５】図４に、本発明を実施したウエイトマシンのトレーニングン効果表示装置のブロック図を示す。 トレーニングン効果表示装置１は、グリップハンドルＨの電極を介して人体インピーダンスを測定する人体インピーダンス測定手段１１と、カラー液晶パネルを介して性別、年齢、身長および体重の個人データを入力するデータ入力手段１２と、前記人体インピーダンスと個人データから体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段１３と、前記体脂肪率と体重から除脂肪体重を算出する除脂肪体重算出手段１４と、前記除脂肪体重を測定毎に記憶する記憶手段１５と、前記除脂肪体重を時系列に表示する表示手段１６で構成する。 なお、体重については歪ゲージなどをウエイトマシンに設けて自動的に測定してもよい。

【００１６】図５に、電極を装着したグリップハンドルＨの斜視図を示す。 グリップハンドルＨは、ウエイトマシンに取り付けた左右のグリップハンドルＨＬ、ＨＲに一対の給電側電極Ｈ１、Ｈ１と検出側電極Ｈ２、Ｈ２を巻着して４端子電極を構成する。 左右のグリップハンドルＨＬ、ＨＲは、絶縁体で構成し、給電側電極Ｈ１、Ｈ
１と検出側電極Ｈ２、Ｈ２の間は接触しないように間隔を設ける。

【００１７】図６に、人体インピーダンス測定手段１１
の測定回路のブロック図を示す。 測定回路２は、発振器２１が生成する５０ｋＨｚの正弦波交流電圧を駆動回路２２、トランスＴ１、切換スイッチ２３Ａを介して給電側電極Ｈ１、Ｈ１に供給する。

【００１８】左右のグリップハンドルＨＬ、ＨＲを両手で握ると、検出側電極Ｈ２、Ｈ２に交流電圧が発生する。 検出側電極Ｈ２、Ｈ２に発生した交流電圧を切換スイッチ２３Ａ、トランスＴ２、帯域フィルタ２４、整流回路２５、増幅器２６を介して直流電圧に変換し、波形整形、レベル調整、オフセット調整した後、Ａ／Ｄ変換器２７、Ｉ／Ｏインタフェース６を介してＣＰＵ４に入力する。

【００１９】測定回路２を構成する要素の経時変化や温度特性による測定誤差を修正するため、人体インピーダンスを測定する前に、検出側回路の出力特性をあらかじめ校正する。 すなわち、２つの変量である人体インピーダンスＺと検出側回路が検出する交流電圧Ｖの関係を回帰直線Ｚ＝ｋ・Ｖ＋Ｃ０ にあてはめる。 そして、抵抗値が既知の２つの抵抗Ｒ１とＲ２の両端に、人体インピーダンスＺを測定するときと同じ所定の交流電圧を印加し、抵抗Ｒ１とＲ２の両端に発生する交流電圧Ｖを検出して回帰直線の比例定数ｋと固定定数Ｃ０ を求める。

【００２０】このため、ＣＰＵ４から制御信号を出力してＩ／Ｏインタフェース６、切換ユニット２８、および切換制御回路２９Ａを介して切換スイッチ２３Ａを切換え、トランスＴ１の二次側とトランスＴ２の一次側との間に２つの抵抗Ｒ１とＲ２を接続する。 次に、ＣＰＵ４
から制御信号を出力してＩ／Ｏインタフェース６、切換ユニット２８、および切換制御回路２９Ｂを介して切換スイッチ２３Ｂを切換え、測定対象を抵抗Ｒ１あるいは抵抗Ｒ２に切換える。

【００２１】人体インピーダンス測定手段１１が計算する人体インピーダンスの計算方法を数式１に示す。

【数１】

【数２】

【００２２】図７に、表示手段１６がカラー液晶パネルに表示する除脂肪体重の推移グラフを示す。 除脂肪体重の推移グラフは、縦軸と横軸にそれぞれ体脂肪量（ｋ
ｇ）ならびに除脂肪体重（ｋｇ）とトレーニングン回数をスケーリングし、棒グラフによって体脂肪量ならびに除脂肪体重の時系列変化を表示する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のウエイトマシンのトレーニングン効果表示装置は、性別、年齢、
身長および体重の個人データを入力し、人体インピーダンスを測定して体脂肪率と除脂肪体重を算出し、除脂肪体重を測定毎に記憶して時系列に表示する。 従って、本発明によれば、筋肉や骨などの組織の発達状況を示す除脂肪体重の変化を一つの指標としてウエイトマシンのトレーニングン効果が目に見えるので、興味を長く持続させる効果がある。 また、除脂肪体重の変化が目に見えるので目標が定まり、取組みが意欲的になって集中力が増すので、短期間で十分な効果を上げることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施したウエイトマシンのアームカールの概略図である。

【図２】本発明を実施したウエイトマシンのレッグカールの概略図である。

【図３】本発明を実施したウエイトマシンのアブドミナルの概略図である。

【図４】本発明を実施したトレーニングン効果表示装置のブロック図である。

【図５】本発明を実施したグリップハンドルの斜視図である。

【図６】本発明を実施した人体インピーダンス測定回路のブロック図である。

【図７】表示手段が表示する除脂肪体重の推移グラフである。

【符号の説明】

１ トレーニングン効果表示装置 １１ 人体インピーダンス測定手段 １２ データ入力手段 １３ 体脂肪率算出手段 １４ 除脂肪体重算出手段 １５ 記憶手段 １６ 表示手段 ２ 人体インピーダンス測定回路 ２１ 発振器 ２２ 駆動回路 ２３ 切換スイッチ ２４ 帯域フィルタ ２５ 整流回路 ２６ 増幅器 ２７ Ａ／Ｄ変換器 ２８ 切換ユニット２８ ２９ 切換制御回路 ４ ＣＰＵ ５ メモリ ６ Ｉ／Ｏインタフェース Ａ１ アームカール Ａ２ レッグカール Ａ３ アブドミナル Ｈ グリップハンドル Ｒ１、Ｒ２ 抵抗 Ｔ１〜Ｔ４ トランス