JP2003116822A - 筋活動解析装置およびトレーニング装置 - Google Patents
筋活動解析装置およびトレーニング装置Info
- Publication number
- JP2003116822A JP2003116822A JP2002184892A JP2002184892A JP2003116822A JP 2003116822 A JP2003116822 A JP 2003116822A JP 2002184892 A JP2002184892 A JP 2002184892A JP 2002184892 A JP2002184892 A JP 2002184892A JP 2003116822 A JP2003116822 A JP 2003116822A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- muscle
- pedal
- exercise
- user
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】運動補助装置の使用中において活動している筋
肉の種類や活動の程度を簡便に計測することを可能とし
た筋活動解析装置を提供する。 【解決手段】自転車漕ぎ運動を模擬する運動補助装置１
を用い、運動中におけるサドル１ａの高さ位置とペダル
１ｂの位置とを姿勢位置検出手段３により検出する。ま
た、運動中にペダル１ｂに作用する力を動作力検出手段
４により検出する。解析手段５は、姿勢位置検出手段３
と動作力検出手段４とにより与えられる情報を入力操作
手段２から入力された使用者の身長、体重、足のサイズ
とともに用いることによって、使用者の運動中の各筋の
活動を推定し、推定結果を表示手段８に表示する。
肉の種類や活動の程度を簡便に計測することを可能とし
た筋活動解析装置を提供する。 【解決手段】自転車漕ぎ運動を模擬する運動補助装置１
を用い、運動中におけるサドル１ａの高さ位置とペダル
１ｂの位置とを姿勢位置検出手段３により検出する。ま
た、運動中にペダル１ｂに作用する力を動作力検出手段
４により検出する。解析手段５は、姿勢位置検出手段３
と動作力検出手段４とにより与えられる情報を入力操作
手段２から入力された使用者の身長、体重、足のサイズ
とともに用いることによって、使用者の運動中の各筋の
活動を推定し、推定結果を表示手段８に表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、運動補助装置の使
用中に使用者の筋肉の活動状態を計測する筋活動解析装
置およびトレーニング装置に関するものである。
用中に使用者の筋肉の活動状態を計測する筋活動解析装
置およびトレーニング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、運動補助装置として各種の運
動を模擬する機械装置が提案されており、たとえば自転
車漕ぎ運動を模擬する装置では、心拍数を計測すること
によって運動の負荷量や消費カロリーを推定するものが
提供されている。簡易的な装置では、ペダルの回転数と
負荷の大きさとから自転車の走行速度に相当する量を求
め、この量に心拍数を加味することによって、運動の負
荷量および消費カロリーを推定するものがある。
動を模擬する機械装置が提案されており、たとえば自転
車漕ぎ運動を模擬する装置では、心拍数を計測すること
によって運動の負荷量や消費カロリーを推定するものが
提供されている。簡易的な装置では、ペダルの回転数と
負荷の大きさとから自転車の走行速度に相当する量を求
め、この量に心拍数を加味することによって、運動の負
荷量および消費カロリーを推定するものがある。
【０００３】上述のように、走行速度と心拍数とがわか
れば運動量を推定することができるが、どの筋肉に対し
て運動効果が得られているのかを知ることはできない。
筋肉の活動状態を知る技術としては、筋電を測定するこ
とが考えられるが、筋収縮時に発生する電位差を計測す
るために、運動補助装置の使用者にセンサとなる電極を
取り付ける必要があり、手軽に使用することができない
という問題がある。とくに、筋電を正確に測定するには
電極を貼り付ける位置などに専門知識が必要であり、一
般的な運動補助装置に採用することはできない。
れば運動量を推定することができるが、どの筋肉に対し
て運動効果が得られているのかを知ることはできない。
筋肉の活動状態を知る技術としては、筋電を測定するこ
とが考えられるが、筋収縮時に発生する電位差を計測す
るために、運動補助装置の使用者にセンサとなる電極を
取り付ける必要があり、手軽に使用することができない
という問題がある。とくに、筋電を正確に測定するには
電極を貼り付ける位置などに専門知識が必要であり、一
般的な運動補助装置に採用することはできない。
【０００４】筋肉の活動状態を知る技術には、身体姿勢
と発揮している力（自転車漕ぎ運動であれば、ペダル反
力など）との関係に基づいて、どの筋肉がどの程度の力
を発生しているかを推定する筋力シミュレーションとい
う技術も知られている。この技術では、発揮している力
については圧力センサなどを用いて比較的簡単に計測す
ることができる。一方、この技術においては運動中の姿
勢を計測することが重要であって、一般的には、使用者
の身体の特定場所にマーカを貼着し、複数台のＴＶカメ
ラによって撮像した画像に画像処理を施すことによりマ
ーカの座標を抽出し、マーカの座標に基づいて使用者の
身体姿勢を求めることが多い。
と発揮している力（自転車漕ぎ運動であれば、ペダル反
力など）との関係に基づいて、どの筋肉がどの程度の力
を発生しているかを推定する筋力シミュレーションとい
う技術も知られている。この技術では、発揮している力
については圧力センサなどを用いて比較的簡単に計測す
ることができる。一方、この技術においては運動中の姿
勢を計測することが重要であって、一般的には、使用者
の身体の特定場所にマーカを貼着し、複数台のＴＶカメ
ラによって撮像した画像に画像処理を施すことによりマ
ーカの座標を抽出し、マーカの座標に基づいて使用者の
身体姿勢を求めることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用者
の身体姿勢を求めるために複数台のＴＶカメラで使用者
を撮像する必要があるから広い空間を必要とし、しかも
ＴＶカメラで撮像した画像に画像処理を施すことが必要
であるから、手軽に利用することができず、この技術も
一般的な運動補助装置には採用することができない。
の身体姿勢を求めるために複数台のＴＶカメラで使用者
を撮像する必要があるから広い空間を必要とし、しかも
ＴＶカメラで撮像した画像に画像処理を施すことが必要
であるから、手軽に利用することができず、この技術も
一般的な運動補助装置には採用することができない。
【０００６】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、運動補助装置の使用中において活動
している筋肉の種類や活動の程度を簡便に計測すること
を可能とした筋活動解析装置およびトレーニング装置を
提供することにある。
あり、その目的は、運動補助装置の使用中において活動
している筋肉の種類や活動の程度を簡便に計測すること
を可能とした筋活動解析装置およびトレーニング装置を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、自転
車漕ぎ運動を模擬する運動補助装置と、使用者の運動中
の各部の姿勢を運動補助装置の特定部位の動きにより検
出する姿勢位置検出手段と、使用者が自転車漕ぎ運動に
おいて発揮している特定部位の力を検出する動作力検出
手段と、少なくとも使用者の身体計測値を入力する入力
操作手段と、前記姿勢位置検出手段と前記動作力検出手
段と前記入力操作手段とにより与えられる情報を用いて
使用者の筋活動を解析する解析手段と、前記解析手段に
より得られた結果を表示可能な表示手段とを備えること
を特徴とする。この構成によれば、運動補助装置の特定
部位の動きから使用者の運動中の各部の姿勢を検出する
とともに、使用者が発揮している特定部位の力を検出
し、これらの情報と使用者の身体計測値とを用いること
によって使用者の筋活動を解析するから、従来構成のよ
うに使用者にマーカを取り付ける必要がなく、ＴＶカメ
ラのような大がかりな装置を用いることなく、位置検出
や力検出のための簡単な装置を運動補助装置に付設する
だけで使用者の各部の筋活動を解析することが可能にな
る。つまり、運動補助装置の使用中において活動してい
る筋肉の種類や活動の程度を簡便に計測することができ
る。
車漕ぎ運動を模擬する運動補助装置と、使用者の運動中
の各部の姿勢を運動補助装置の特定部位の動きにより検
出する姿勢位置検出手段と、使用者が自転車漕ぎ運動に
おいて発揮している特定部位の力を検出する動作力検出
手段と、少なくとも使用者の身体計測値を入力する入力
操作手段と、前記姿勢位置検出手段と前記動作力検出手
段と前記入力操作手段とにより与えられる情報を用いて
使用者の筋活動を解析する解析手段と、前記解析手段に
より得られた結果を表示可能な表示手段とを備えること
を特徴とする。この構成によれば、運動補助装置の特定
部位の動きから使用者の運動中の各部の姿勢を検出する
とともに、使用者が発揮している特定部位の力を検出
し、これらの情報と使用者の身体計測値とを用いること
によって使用者の筋活動を解析するから、従来構成のよ
うに使用者にマーカを取り付ける必要がなく、ＴＶカメ
ラのような大がかりな装置を用いることなく、位置検出
や力検出のための簡単な装置を運動補助装置に付設する
だけで使用者の各部の筋活動を解析することが可能にな
る。つまり、運動補助装置の使用中において活動してい
る筋肉の種類や活動の程度を簡便に計測することができ
る。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記姿勢位置検出手段が、前記運動補助装置に設け
たペダルの位置および傾きを検出するペダル位置検出部
と、前記運動補助装置に設けたサドルの高さ位置を検出
するサドル位置検出部とを備え、前記動作力検出手段
が、前記ペダルの反力を検出するペダル力検出部を備え
ることを特徴とする。この構成によれば、サドルの位置
とペダルの位置とペダルに作用する力のみを計測するだ
けで、活動している筋肉の種類は活動の程度を簡便に計
測することができる。
て、前記姿勢位置検出手段が、前記運動補助装置に設け
たペダルの位置および傾きを検出するペダル位置検出部
と、前記運動補助装置に設けたサドルの高さ位置を検出
するサドル位置検出部とを備え、前記動作力検出手段
が、前記ペダルの反力を検出するペダル力検出部を備え
ることを特徴とする。この構成によれば、サドルの位置
とペダルの位置とペダルに作用する力のみを計測するだ
けで、活動している筋肉の種類は活動の程度を簡便に計
測することができる。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記解析手段は、前記姿勢位置検出手段と前記動作
力検出手段と前記入力操作手段とにより与えられる情報
を用いて下肢の力学系モデルと下肢の各筋の筋・骨格モ
デルを定めるとともに、各関節の回りの関節モーメン
ト、各筋の消費エネルギー、各筋の活動量、各筋の活動
タイミングを少なくとも求めることを特徴とする。この
構成によれば、下肢の力学系モデルと各筋の筋・骨格モ
デルとを用いるから、各関節の回りの関節モーメント、
各筋の消費エネルギー、各筋の活動量、各筋の活動タイ
ミングの目安を得ることができる。
て、前記解析手段は、前記姿勢位置検出手段と前記動作
力検出手段と前記入力操作手段とにより与えられる情報
を用いて下肢の力学系モデルと下肢の各筋の筋・骨格モ
デルを定めるとともに、各関節の回りの関節モーメン
ト、各筋の消費エネルギー、各筋の活動量、各筋の活動
タイミングを少なくとも求めることを特徴とする。この
構成によれば、下肢の力学系モデルと各筋の筋・骨格モ
デルとを用いるから、各関節の回りの関節モーメント、
各筋の消費エネルギー、各筋の活動量、各筋の活動タイ
ミングの目安を得ることができる。
【００１０】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記表示手段は、前記解析手段において求めた数値
情報を少なくとも表示するとともに、運動中の各筋の活
動量と活動タイミングとを人体を模擬した画像における
各筋の部位に対応付けて表示することを特徴とする。こ
の構成によれば、数値情報だけではなく人体を模擬した
画像を示して運動中の各筋の部位に対応付けて筋の活動
状況を示すことになるから、使用者はどの筋が使われて
いるかを意識することになり、トレーニングの意欲の向
上やトレーニングの効果の向上につながる。
て、前記表示手段は、前記解析手段において求めた数値
情報を少なくとも表示するとともに、運動中の各筋の活
動量と活動タイミングとを人体を模擬した画像における
各筋の部位に対応付けて表示することを特徴とする。こ
の構成によれば、数値情報だけではなく人体を模擬した
画像を示して運動中の各筋の部位に対応付けて筋の活動
状況を示すことになるから、使用者はどの筋が使われて
いるかを意識することになり、トレーニングの意欲の向
上やトレーニングの効果の向上につながる。
【００１１】請求項５の発明は、請求項１の発明は、前
記入力操作手段が運動の目標を入力可能であって、前記
解析手段では目標に応じて設定した運動量の推奨値を表
示することを特徴とする。この構成によれば、運動量の
推奨値を示すことによって運動の効果を高めることがで
きる。
記入力操作手段が運動の目標を入力可能であって、前記
解析手段では目標に応じて設定した運動量の推奨値を表
示することを特徴とする。この構成によれば、運動量の
推奨値を示すことによって運動の効果を高めることがで
きる。
【００１２】請求項６の発明は、請求項１の発明は、前
記入力操作手段と前記表示手段とを共通の筐体に備え、
前記表示手段により前記運動補助装置を使用する際の操
作手順が表示されることを特徴とする。この構成によれ
ば、操作手順を示すことによって、身体計測値のような
情報の入力忘れを防止することができる。
記入力操作手段と前記表示手段とを共通の筐体に備え、
前記表示手段により前記運動補助装置を使用する際の操
作手順が表示されることを特徴とする。この構成によれ
ば、操作手順を示すことによって、身体計測値のような
情報の入力忘れを防止することができる。
【００１３】請求項７の発明は、請求項１の発明は、運
動の日時を設定するスケジュール設定手段と、設定され
た日時に報知するアラーム手段とが付加されていること
を特徴とする。この構成によれば、トレーニングを行う
日時が報知されるから、トレーニングを促すことにな
り、トレーニングを計画的に行うように習慣付けること
が可能でありトレーニングの効果を高めることができ
る。
動の日時を設定するスケジュール設定手段と、設定され
た日時に報知するアラーム手段とが付加されていること
を特徴とする。この構成によれば、トレーニングを行う
日時が報知されるから、トレーニングを促すことにな
り、トレーニングを計画的に行うように習慣付けること
が可能でありトレーニングの効果を高めることができ
る。
【００１４】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、前記運動補助装置におけるペダルの負荷をペダルの
位置ごとに変化させることが可能な負荷調整手段が付加
されていることを特徴とする。この構成によれば、ペダ
ルの各位置において活動量が大きくなっている特定の筋
に対して負荷を大きくすることが可能になり、特定の筋
を効率よく鍛えることができる。
て、前記運動補助装置におけるペダルの負荷をペダルの
位置ごとに変化させることが可能な負荷調整手段が付加
されていることを特徴とする。この構成によれば、ペダ
ルの各位置において活動量が大きくなっている特定の筋
に対して負荷を大きくすることが可能になり、特定の筋
を効率よく鍛えることができる。
【００１５】請求項９の発明は、使用者の着座するサド
ルおよび自転車漕ぎ運動を模擬するペダルを備える運動
補助装置と、使用者の運動中におけるペダルの回転位置
を検出するペダル位置検出部と、ペダルの負荷をペダル
の位置に応じて変化させることが可能な負荷調整手段
と、使用者が運動の目的を入力する入力操作手段と、入
力操作手段を通して要求された運動の目的別にペダルの
回転位置と負荷の大きさとの関係としてあらかじめ設定
されているプログラムに従ってペダル位置検出部で検出
されたペダルの回転位置に応じて負荷調整手段を通して
ペダルの負荷の大きさを制御する負荷パターン設定手段
とを備え、負荷パターン設定手段では、前記プログラム
ではペダルの回転位置を８等分に分割した各区間に負荷
の大きさを対応付けていることを特徴とする。この構成
によれば、ペダルの回転位置を８等分した区間に負荷の
大きさを対応付けているから、各区間において活動レベ
ルが高くなる筋肉を選択的に強化することが可能にな
る。しかも、ペダルの１回転を８区間に分割しているか
ら、左右のペダルの対称性によって負荷の大きさの対応
付けは４区間について行えばよく、比較的少数のデータ
で目的別に各種の筋肉に負荷をかけることが可能にな
る。
ルおよび自転車漕ぎ運動を模擬するペダルを備える運動
補助装置と、使用者の運動中におけるペダルの回転位置
を検出するペダル位置検出部と、ペダルの負荷をペダル
の位置に応じて変化させることが可能な負荷調整手段
と、使用者が運動の目的を入力する入力操作手段と、入
力操作手段を通して要求された運動の目的別にペダルの
回転位置と負荷の大きさとの関係としてあらかじめ設定
されているプログラムに従ってペダル位置検出部で検出
されたペダルの回転位置に応じて負荷調整手段を通して
ペダルの負荷の大きさを制御する負荷パターン設定手段
とを備え、負荷パターン設定手段では、前記プログラム
ではペダルの回転位置を８等分に分割した各区間に負荷
の大きさを対応付けていることを特徴とする。この構成
によれば、ペダルの回転位置を８等分した区間に負荷の
大きさを対応付けているから、各区間において活動レベ
ルが高くなる筋肉を選択的に強化することが可能にな
る。しかも、ペダルの１回転を８区間に分割しているか
ら、左右のペダルの対称性によって負荷の大きさの対応
付けは４区間について行えばよく、比較的少数のデータ
で目的別に各種の筋肉に負荷をかけることが可能にな
る。
【００１６】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記プログラムでは連続した複数個の区間に負荷
の大きさを対応付けていることを特徴とする。この構成
によれば、比較的長い期間に亘って負荷を与えることに
なるから、１区間単位で負荷を大きくする場合よりも筋
肉の強化に高い効果が期待できる。
いて、前記プログラムでは連続した複数個の区間に負荷
の大きさを対応付けていることを特徴とする。この構成
によれば、比較的長い期間に亘って負荷を与えることに
なるから、１区間単位で負荷を大きくする場合よりも筋
肉の強化に高い効果が期待できる。
【００１７】請求項１１の発明は、請求項９または請求
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を前記区間よりも延長することを特徴とする。この
構成によれば、比較的長い期間に亘って筋肉に負荷を与
えることが可能になり、筋肉の強化に高い効果が期待で
きる。
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を前記区間よりも延長することを特徴とする。この
構成によれば、比較的長い期間に亘って筋肉に負荷を与
えることが可能になり、筋肉の強化に高い効果が期待で
きる。
【００１８】請求項１２の発明は、請求項９または請求
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を前記区間よりも短縮することを特徴とする。この
構成によれば、負荷を大きくする期間を比較的短くする
ことになるから、結果的に筋肉への負荷を軽減して負担
の少ない運動が可能になる。
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を前記区間よりも短縮することを特徴とする。この
構成によれば、負荷を大きくする期間を比較的短くする
ことになるから、結果的に筋肉への負荷を軽減して負担
の少ない運動が可能になる。
【００１９】請求項１３の発明は、請求項９または請求
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を特定の筋肉の活動レベルが高まる期間よりも短く
するように短縮することを特徴とする。この構成によれ
ば、特定の筋肉に対して負荷を大きくする期間を比較的
短くすることになるから、筋肉への負荷を軽減して負担
の少ない運動が可能になる。
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を特定の筋肉の活動レベルが高まる期間よりも短く
するように短縮することを特徴とする。この構成によれ
ば、特定の筋肉に対して負荷を大きくする期間を比較的
短くすることになるから、筋肉への負荷を軽減して負担
の少ない運動が可能になる。
【００２０】請求項１４の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記負荷パターン設定手段では、前記区間のうち
の各１区間に負荷の大きさを対応付けたプログラムによ
る関係と、前記区間のうちの連続した複数個の区間に負
荷の大きさを対応付けたプログラムとによる関係と、プ
ログラムにより設定された負荷を大きくする期間を前記
区間よりも延長する関係と、プログラムにより設定され
た負荷を大きくする期間を前記区間よりも短縮する関係
と、プログラムにより設定された負荷を大きくする期間
を特定の筋肉の活動レベルが高まる期間よりも短くする
ように短縮する関係とを組み合わせて負荷の大きさを制
御することを特徴とする。この構成によれば、ペダルに
与える負荷を増減させることが可能であり、目的に応じ
て目的に応じた負荷を筋肉に与えることができ、筋力ト
レーニング、持久力トレーニング、シェイプアップトレ
ーニングなどの各種の目的に合わせた運動が可能にな
る。
いて、前記負荷パターン設定手段では、前記区間のうち
の各１区間に負荷の大きさを対応付けたプログラムによ
る関係と、前記区間のうちの連続した複数個の区間に負
荷の大きさを対応付けたプログラムとによる関係と、プ
ログラムにより設定された負荷を大きくする期間を前記
区間よりも延長する関係と、プログラムにより設定され
た負荷を大きくする期間を前記区間よりも短縮する関係
と、プログラムにより設定された負荷を大きくする期間
を特定の筋肉の活動レベルが高まる期間よりも短くする
ように短縮する関係とを組み合わせて負荷の大きさを制
御することを特徴とする。この構成によれば、ペダルに
与える負荷を増減させることが可能であり、目的に応じ
て目的に応じた負荷を筋肉に与えることができ、筋力ト
レーニング、持久力トレーニング、シェイプアップトレ
ーニングなどの各種の目的に合わせた運動が可能にな
る。
【００２１】請求項１５の発明は、請求項１４の発明に
おいて、前記負荷パターン設定手段では、前記入力操作
手段により要求された運動の目的に応じて負荷の大きさ
を制御する周期を変化させるスケジュールが設定されて
いることを特徴とする。この構成によれば、運動の目的
に応じて負荷強度に強弱をつけることができ、筋力トレ
ーニング、持久力トレーニング、シェイプアップトレー
ニングなどの各種の目的に合わせた運動が可能になる。
また、運動中に負荷強度が適宜周期で変化することによ
って、運動に対する慣れを防止する効果も期待できる。
おいて、前記負荷パターン設定手段では、前記入力操作
手段により要求された運動の目的に応じて負荷の大きさ
を制御する周期を変化させるスケジュールが設定されて
いることを特徴とする。この構成によれば、運動の目的
に応じて負荷強度に強弱をつけることができ、筋力トレ
ーニング、持久力トレーニング、シェイプアップトレー
ニングなどの各種の目的に合わせた運動が可能になる。
また、運動中に負荷強度が適宜周期で変化することによ
って、運動に対する慣れを防止する効果も期待できる。
【００２２】請求項１６の発明は、請求項１５の発明に
おいて、前記負荷パターン設定手段は、前記スケジュー
ルと使用される筋肉とを対応付けたテーブルが設けら
れ、前記入力操作手段を通して運動の目的が指示され強
化する筋肉が選択されるとテーブルを用いてスケジュー
ルが選択されることを特徴とする。この構成によれば、
運動の目的に応じて負荷をかける筋肉が決まれば、テー
ブルを参照するだけでスケジュールを決定することがで
きるから、スケジュールを設定する処理が簡単になる。
おいて、前記負荷パターン設定手段は、前記スケジュー
ルと使用される筋肉とを対応付けたテーブルが設けら
れ、前記入力操作手段を通して運動の目的が指示され強
化する筋肉が選択されるとテーブルを用いてスケジュー
ルが選択されることを特徴とする。この構成によれば、
運動の目的に応じて負荷をかける筋肉が決まれば、テー
ブルを参照するだけでスケジュールを決定することがで
きるから、スケジュールを設定する処理が簡単になる。
【００２３】請求項１７の発明は、請求項９ないし請求
項１６の発明において、前記入力操作手段には、使用者
による運動補助装置の使用開始後に使用者による負荷の
強さの変更要求を受け付ける主観強度入力部が設けられ
ていることを特徴とする。この構成によれば、使用者の
使用感に応じて負荷の強弱を調節することになり、使用
者が要求する強度に調節した負荷を与えることができ
る。
項１６の発明において、前記入力操作手段には、使用者
による運動補助装置の使用開始後に使用者による負荷の
強さの変更要求を受け付ける主観強度入力部が設けられ
ていることを特徴とする。この構成によれば、使用者の
使用感に応じて負荷の強弱を調節することになり、使用
者が要求する強度に調節した負荷を与えることができ
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本実施形態
に示す運動補助装置１は自転車漕ぎ運動を模擬するもの
である。図１に示すように、運動補助装置１は、使用者
Ｍが着座するサドル１ａと、使用者Ｍが自転車漕ぎ運動
によって回転させるペダル１ｂと、運動中に使用者Ｍが
握るハンドル１ｃとを備える。サドル１ａの高さは調節
可能であり、サドル１ａの高さ位置はサドル位置検出部
３ａにより検出される。また、ペダル１ｂに関しては、
ペダル１ｂが連結されているクランク１ｄの回転位置と
クランク１ｄに対するペダル１ｂの回転位置（ペダル１
ｂの傾き）とがポテンショメータからなるペダル位置検
出部３ｂにより検出される。サドル位置検出部３ａおよ
びペダル位置検出部３ｂは使用者の姿勢を検出する姿勢
位置検出手段３を構成する。さらに、ペダル１ｂを踏み
込む力の大きさがロードセルからなるペダル力検出部４
ａにより検出される。ペダル力検出部４ａは動作力検出
手段４を構成する。ペダル１ｂに対する負荷は、フライ
ホイールおよび電磁ブレーキを用いた負荷調節手段７に
より調節可能になっている。ところで、ハンドル１ｃに
は入力操作手段２として、運動の目的を入力する目標入
力部２ａと、使用者の身長、体重、足のサイズを使用者
の身体計測値として入力する身体値入力部２ｂとが設け
られる。ここに、運動の目標は、運動補助装置１を用い
る目的を意味し、健康増進、登山、サッカーなどを入力
することが可能になっている。運動の目標は、あらかじ
め登録されている選択肢から選択するようにしてもよ
い。目標入力部２ａおよび身体値入力部２ｂから入力さ
れる情報は、図示しないデータ記憶部に格納し、運動補
助装置１の次回の使用時にはデータ記憶部から呼び出す
ようにしてもよい。姿勢位置検出手段３および動作力検
出手段４による計測は、使用者Ｍが運動補助装置１によ
る運動を開始すると自動的に開始される。
に示す運動補助装置１は自転車漕ぎ運動を模擬するもの
である。図１に示すように、運動補助装置１は、使用者
Ｍが着座するサドル１ａと、使用者Ｍが自転車漕ぎ運動
によって回転させるペダル１ｂと、運動中に使用者Ｍが
握るハンドル１ｃとを備える。サドル１ａの高さは調節
可能であり、サドル１ａの高さ位置はサドル位置検出部
３ａにより検出される。また、ペダル１ｂに関しては、
ペダル１ｂが連結されているクランク１ｄの回転位置と
クランク１ｄに対するペダル１ｂの回転位置（ペダル１
ｂの傾き）とがポテンショメータからなるペダル位置検
出部３ｂにより検出される。サドル位置検出部３ａおよ
びペダル位置検出部３ｂは使用者の姿勢を検出する姿勢
位置検出手段３を構成する。さらに、ペダル１ｂを踏み
込む力の大きさがロードセルからなるペダル力検出部４
ａにより検出される。ペダル力検出部４ａは動作力検出
手段４を構成する。ペダル１ｂに対する負荷は、フライ
ホイールおよび電磁ブレーキを用いた負荷調節手段７に
より調節可能になっている。ところで、ハンドル１ｃに
は入力操作手段２として、運動の目的を入力する目標入
力部２ａと、使用者の身長、体重、足のサイズを使用者
の身体計測値として入力する身体値入力部２ｂとが設け
られる。ここに、運動の目標は、運動補助装置１を用い
る目的を意味し、健康増進、登山、サッカーなどを入力
することが可能になっている。運動の目標は、あらかじ
め登録されている選択肢から選択するようにしてもよ
い。目標入力部２ａおよび身体値入力部２ｂから入力さ
れる情報は、図示しないデータ記憶部に格納し、運動補
助装置１の次回の使用時にはデータ記憶部から呼び出す
ようにしてもよい。姿勢位置検出手段３および動作力検
出手段４による計測は、使用者Ｍが運動補助装置１によ
る運動を開始すると自動的に開始される。
【００２５】本実施形態では、上述した入力操作手段
２、姿勢位置検出手段３、動作力検出手段４から得られ
る情報を入力とする解析手段５によって筋肉の活動状態
などを求め、求めた結果を他の情報とともに液晶表示器
のような表示手段６に表示する。解析手段５では後述す
るように、筋の活動量や活動のタイミング、関節モーメ
ント、消費エネルギを推定する。また、解析手段５では
使用者の運動による消費エネルギを求め、目標との関係
に基づいて負荷調整手段７を調整する機能を有してい
る。表示手段６は入力操作手段２とともに１つの筐体に
設けて、運動補助装置１のハンドル１ｃに取り付ければ
よい。また、表示手段２において運動補助装置１の操作
手順を示すようにすれば、身体計測値の入力忘れなどを
防止することができる。
２、姿勢位置検出手段３、動作力検出手段４から得られ
る情報を入力とする解析手段５によって筋肉の活動状態
などを求め、求めた結果を他の情報とともに液晶表示器
のような表示手段６に表示する。解析手段５では後述す
るように、筋の活動量や活動のタイミング、関節モーメ
ント、消費エネルギを推定する。また、解析手段５では
使用者の運動による消費エネルギを求め、目標との関係
に基づいて負荷調整手段７を調整する機能を有してい
る。表示手段６は入力操作手段２とともに１つの筐体に
設けて、運動補助装置１のハンドル１ｃに取り付ければ
よい。また、表示手段２において運動補助装置１の操作
手順を示すようにすれば、身体計測値の入力忘れなどを
防止することができる。
【００２６】以下では解析手段５における解析手順につ
いて説明する。本実施形態では、筋活動を解析する対象
として、図６に示す大殿筋８１ 、大腿二頭筋長頭８
２ 、腓腹筋８３ 、ヒラメ筋８４ 、腸腰筋８５ 、
大腿直筋８６ 、広筋８７ 、前脛骨筋８８ 、大腿二
頭筋短頭８９ の下肢における９個の筋群を想定してお
り、したがって、図２に示すように、足関節ｘ１と膝関
節ｘ２と股関節ｘ３とペダル１ｂの回転中心ｘ０とクラ
ンク１ｄの回転中心Ｏとを節とし、節間をそれぞれリン
クとするリンクモデルによって運動補助装置１と下肢と
の関係を表す。ここに、力学系モデルとしてのリンクモ
デルは、クランク１ｄの回転中心Ｏを原点とする鉛直平
面内（全体座標系）について考える。
いて説明する。本実施形態では、筋活動を解析する対象
として、図６に示す大殿筋８１ 、大腿二頭筋長頭８
２ 、腓腹筋８３ 、ヒラメ筋８４ 、腸腰筋８５ 、
大腿直筋８６ 、広筋８７ 、前脛骨筋８８ 、大腿二
頭筋短頭８９ の下肢における９個の筋群を想定してお
り、したがって、図２に示すように、足関節ｘ１と膝関
節ｘ２と股関節ｘ３とペダル１ｂの回転中心ｘ０とクラ
ンク１ｄの回転中心Ｏとを節とし、節間をそれぞれリン
クとするリンクモデルによって運動補助装置１と下肢と
の関係を表す。ここに、力学系モデルとしてのリンクモ
デルは、クランク１ｄの回転中心Ｏを原点とする鉛直平
面内（全体座標系）について考える。
【００２７】上述したリンクモデルによって、以下のよ
うな値と関係式とが得られる。固定的に決定されている
リンクの長さはクランク１ｄの回転中心Ｏからペダル１
ｂの回転中心ｘ０までの長さＲ１ であって、その他の
リンクの長さは以下のようにして決定される。
うな値と関係式とが得られる。固定的に決定されている
リンクの長さはクランク１ｄの回転中心Ｏからペダル１
ｂの回転中心ｘ０までの長さＲ１ であって、その他の
リンクの長さは以下のようにして決定される。
【００２８】クランク１ｄの回転中心Ｏから股関節ｘ３
までの寸法は、サドル１ａに設けたサドル位置検出部３
ａにより検出されるペダル１ｂの回転中心からサドル１
ａの上面までの距離Ｒ２ と、サドル１ａの上面から股
関節ｘ３までの距離と、クランク１ｄの回転中心Ｏと股
関節ｘ３とを結ぶ方向が鉛直方向に対してなす角度θｓ
とを用いて決定される。距離Ｒ２ と角度θｓとは、サ
ドル１ａに設けたサドル位置検出部３ａによって求めら
れる。また、サドル１ａの上面から股関節ｘ３までの距
離は、身体値入力部２ｂから入力された身長ｂｈに基づ
いて０．０４ｂｈと仮定している。したがって、回転中
心Ｏから股関節ｘ３までの寸法は、Ｒ２ ＋０．０４ｂｈ
／ｃｏｓ（θｓ）と表される。ただし、角度θｓは比較
的小さいからｃｏｓ（θｓ）≒１とみなしてもよく、本
実施形態では回転中心Ｏから股関節ｘ３までの寸法とし
て、Ｒ２ ＋０．０４ｂｈを用いる。したがって、全体
座標系において股関節ｘ３のｘ座標とｙ座標とをそれぞ
れｘ３（１），ｘ３（２ ）とすれば、次式で表される。 ｘ３（１）＝−（Ｒ２＋０．０４ｂｈ）ｓｉｎθｓ ｘ３（２）＝ （Ｒ２＋０．０４ｂｈ）ｃｏｓθｓ さらに、図３に示す外踝高さ（足裏から外側のくるぶし
までの寸法）Ｌ１ と、足関節ｘ１と膝関節ｘ２との間
のリンクの寸法Ｌ２ と、膝関節ｘ２と股関節ｘ３との
間のリンクの寸法Ｌ３ とが、以下の形で身長ｂｈに基
づいて推定される。これらの関係は、「小原ら；「人体
を測る」，日本出版サービス参照」に記載されている。 Ｌ１ ＝０．０４ｂｈ Ｌ２ ＝０．２９ｂｈ Ｌ３ ＝０．３０ｂｈ ここに、寸法Ｌ１ はペダル１ｂの回転中心ｘ０と足関
節ｘ１との間のリンクの寸法を求めるために用いる。ペ
ダル１ｂの回転中心ｘ０と足関節ｘ１との間のリンクの
寸法を求めるには、図３に示すように、ペダル１ｂの回
転中心ｘ０を原点とする座標系（ペダル座標系）を設定
する。ペダル座標系は、ペダル１ｂの回転軸に直交する
面内でペダル１ｂに足を載せる面の延長方向をｘ方向と
し、ペダル１ｂの上面に直交する方向をｙ方向としてい
る。ｘ方向の正の向きは足先の向きであり、ｙ方向の正
の向きは上向きになる。ｘ方向におけるペダル１ｂの幅
寸法をｐｗとし、ｙ軸方向におけるペダル１ｂの厚み寸
法をｐｈとし、さらにペダル座標系のｘ軸が全体座標系
の水平方向に対してなす角度をθｃとする。また、つま
先から足関節ｘ１の中心までの水平距離は、身体値入力
部２ｂから入力された足のサイズＬｆに基づいて２Ｌｆ
／３と仮定する。
までの寸法は、サドル１ａに設けたサドル位置検出部３
ａにより検出されるペダル１ｂの回転中心からサドル１
ａの上面までの距離Ｒ２ と、サドル１ａの上面から股
関節ｘ３までの距離と、クランク１ｄの回転中心Ｏと股
関節ｘ３とを結ぶ方向が鉛直方向に対してなす角度θｓ
とを用いて決定される。距離Ｒ２ と角度θｓとは、サ
ドル１ａに設けたサドル位置検出部３ａによって求めら
れる。また、サドル１ａの上面から股関節ｘ３までの距
離は、身体値入力部２ｂから入力された身長ｂｈに基づ
いて０．０４ｂｈと仮定している。したがって、回転中
心Ｏから股関節ｘ３までの寸法は、Ｒ２ ＋０．０４ｂｈ
／ｃｏｓ（θｓ）と表される。ただし、角度θｓは比較
的小さいからｃｏｓ（θｓ）≒１とみなしてもよく、本
実施形態では回転中心Ｏから股関節ｘ３までの寸法とし
て、Ｒ２ ＋０．０４ｂｈを用いる。したがって、全体
座標系において股関節ｘ３のｘ座標とｙ座標とをそれぞ
れｘ３（１），ｘ３（２ ）とすれば、次式で表される。 ｘ３（１）＝−（Ｒ２＋０．０４ｂｈ）ｓｉｎθｓ ｘ３（２）＝ （Ｒ２＋０．０４ｂｈ）ｃｏｓθｓ さらに、図３に示す外踝高さ（足裏から外側のくるぶし
までの寸法）Ｌ１ と、足関節ｘ１と膝関節ｘ２との間
のリンクの寸法Ｌ２ と、膝関節ｘ２と股関節ｘ３との
間のリンクの寸法Ｌ３ とが、以下の形で身長ｂｈに基
づいて推定される。これらの関係は、「小原ら；「人体
を測る」，日本出版サービス参照」に記載されている。 Ｌ１ ＝０．０４ｂｈ Ｌ２ ＝０．２９ｂｈ Ｌ３ ＝０．３０ｂｈ ここに、寸法Ｌ１ はペダル１ｂの回転中心ｘ０と足関
節ｘ１との間のリンクの寸法を求めるために用いる。ペ
ダル１ｂの回転中心ｘ０と足関節ｘ１との間のリンクの
寸法を求めるには、図３に示すように、ペダル１ｂの回
転中心ｘ０を原点とする座標系（ペダル座標系）を設定
する。ペダル座標系は、ペダル１ｂの回転軸に直交する
面内でペダル１ｂに足を載せる面の延長方向をｘ方向と
し、ペダル１ｂの上面に直交する方向をｙ方向としてい
る。ｘ方向の正の向きは足先の向きであり、ｙ方向の正
の向きは上向きになる。ｘ方向におけるペダル１ｂの幅
寸法をｐｗとし、ｙ軸方向におけるペダル１ｂの厚み寸
法をｐｈとし、さらにペダル座標系のｘ軸が全体座標系
の水平方向に対してなす角度をθｃとする。また、つま
先から足関節ｘ１の中心までの水平距離は、身体値入力
部２ｂから入力された足のサイズＬｆに基づいて２Ｌｆ
／３と仮定する。
【００２９】ペダル座標系では、原点ｘ０（ペダル１ｂ
の回転中心）に対する足関節ｘ１の位置は次式で表すこ
とができる。つまり、ペダル１ａの先端に足先を揃える
とすれば、足関節ｘ１のｘ方向の座標位置ｘｐ １（１）
と、ｙ方向の座標位置ｘｐ １ （２）とはそれぞれ、 ｘｐ １（１）＝２Ｌｆ／３−ｐｗ／２ ｘｐ １（２）＝ｐｈ／２＋Ｌ１ になる。また、クランク１ｄの回転角度を図２のように
θａとし、クランク１ｄの回転中心Ｏとペダル１ｂの回
転中心ｘ０とを結ぶ直線に対して、クランク１ｄのｘ
（１）方向がなす角度をθｂとすれば、θｃ＝θｂ−θ
ａと表すことができる。ここに、角度θａ、θｂはペダ
ル位置検出部３ｂにより検出されるのであって、角度θ
ａはクランク１ｄの回転中心Ｏに設けたポテンショメー
タにより検出され、角度θｂはペダル１ｂの回転中心に
設けたポテンショメータにより検出される。
の回転中心）に対する足関節ｘ１の位置は次式で表すこ
とができる。つまり、ペダル１ａの先端に足先を揃える
とすれば、足関節ｘ１のｘ方向の座標位置ｘｐ １（１）
と、ｙ方向の座標位置ｘｐ １ （２）とはそれぞれ、 ｘｐ １（１）＝２Ｌｆ／３−ｐｗ／２ ｘｐ １（２）＝ｐｈ／２＋Ｌ１ になる。また、クランク１ｄの回転角度を図２のように
θａとし、クランク１ｄの回転中心Ｏとペダル１ｂの回
転中心ｘ０とを結ぶ直線に対して、クランク１ｄのｘ
（１）方向がなす角度をθｂとすれば、θｃ＝θｂ−θ
ａと表すことができる。ここに、角度θａ、θｂはペダ
ル位置検出部３ｂにより検出されるのであって、角度θ
ａはクランク１ｄの回転中心Ｏに設けたポテンショメー
タにより検出され、角度θｂはペダル１ｂの回転中心に
設けたポテンショメータにより検出される。
【００３０】クランク１ｄの回転中心Ｏを原点とする全
体座標系では、ペダル１ｂはθｃ（＝θｂ−θａ）だけ
傾いているので、足関節ｘ１のｘ座標ｘ１（１）および
ｙ座標ｘ１（２）は、次式で表される。 ｘ１（１）＝ｘｐ １（１）・ｓｉｎθｃ−ｘｐ １（２）
・ｃｏｓθｃ＋ｘ０（１ ） ｘ１（２）＝ｘｐ １（１）・ｃｏｓθｃ＋ｘｐ １（２）
・ｓｉｎθｃ＋ｘ０（２ ） ただし、ｘ０（１）とｘ０（２）とは、全体座標系にお
けるペダル１ｂの回転中心ｘ０のｘ座標およびｙ座標で
あって、以下のように表される。 ｘ０（１）＝−Ｒ１ ・ｓｉｎθａ ｘ０（２）＝−Ｒ１ ・ｃｏｓθａ ところで、膝関節ｘ２は、足関節ｘ１からは距離Ｌ２だ
け離れるとともに股関節ｘ３からは距離Ｌ３だけ離れて
いるから、膝関節ｘ２のｘ座標およびｙ座標をそれぞれ
ｘ２（１）とｘ２（２）とすれば、次の関係式が成立す
る。 （ｘ２（１）−ｘ１（１））２ ＋（ｘ２（２）−ｘ
１（２））２ ＝Ｌ２ ２ （ｘ２（１）−ｘ３（１））２ ＋（ｘ２（２）−ｘ
３（２））２ ＝Ｌ３ ２ この式を満たす解（ｘ２（１），ｘ２（２））は２組求
められるが、身体の動作範囲を考慮して図２に示すθｅ
が小さいほうの解を股関節ｘ２の座標値として用いる。
体座標系では、ペダル１ｂはθｃ（＝θｂ−θａ）だけ
傾いているので、足関節ｘ１のｘ座標ｘ１（１）および
ｙ座標ｘ１（２）は、次式で表される。 ｘ１（１）＝ｘｐ １（１）・ｓｉｎθｃ−ｘｐ １（２）
・ｃｏｓθｃ＋ｘ０（１ ） ｘ１（２）＝ｘｐ １（１）・ｃｏｓθｃ＋ｘｐ １（２）
・ｓｉｎθｃ＋ｘ０（２ ） ただし、ｘ０（１）とｘ０（２）とは、全体座標系にお
けるペダル１ｂの回転中心ｘ０のｘ座標およびｙ座標で
あって、以下のように表される。 ｘ０（１）＝−Ｒ１ ・ｓｉｎθａ ｘ０（２）＝−Ｒ１ ・ｃｏｓθａ ところで、膝関節ｘ２は、足関節ｘ１からは距離Ｌ２だ
け離れるとともに股関節ｘ３からは距離Ｌ３だけ離れて
いるから、膝関節ｘ２のｘ座標およびｙ座標をそれぞれ
ｘ２（１）とｘ２（２）とすれば、次の関係式が成立す
る。 （ｘ２（１）−ｘ１（１））２ ＋（ｘ２（２）−ｘ
１（２））２ ＝Ｌ２ ２ （ｘ２（１）−ｘ３（１））２ ＋（ｘ２（２）−ｘ
３（２））２ ＝Ｌ３ ２ この式を満たす解（ｘ２（１），ｘ２（２））は２組求
められるが、身体の動作範囲を考慮して図２に示すθｅ
が小さいほうの解を股関節ｘ２の座標値として用いる。
【００３１】上述の手順によって、使用者Ｍの動作の解
析に必要な各節の座標とリンク角度が求められる。とこ
ろで、動作力検出手段４は、図４に示すように、ペダル
力検出部４ａとしてのロードセルＬＣ１〜ＬＣ６をペダ
ル１ｂの両面にそれぞれ３個ずつ備える。各ロードセル
ＬＣ１〜ＬＣ６はぺダル１ｂに作用するｙ方向の力を計
測する。ここに、ペダル１ｂの各面においてロードセル
ＬＣ１〜ＬＣ６は、前端部に１個、後端部に２個配置さ
れる。ロードセルＬＣ１〜ＬＣ６により検出される力Ｆ
０およびペダル１ｂに作用するモーメントＭ０は、次式
で表すことができる。 Ｆ０＝−Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３＋Ｆ４＋Ｆ５＋Ｆ６ Ｍ０＝−０．０２２Ｆ１＋０．０３７（Ｆ２＋Ｆ３）−
０．０２７（Ｆ５＋Ｆ６）＋０．０３２Ｆ４ ただし、Ｆ１〜Ｆ６は各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ６によ
って検出される力である。なお、各力Ｆ１〜Ｆ６に乗じ
た係数は、図４からわかるように、ペダル座標系でのｘ
軸方向におけるペダル１ｂの回転中心ｘ０からのロード
セルＬＣ１〜ＬＣ６までの距離により決定される係数で
ある。
析に必要な各節の座標とリンク角度が求められる。とこ
ろで、動作力検出手段４は、図４に示すように、ペダル
力検出部４ａとしてのロードセルＬＣ１〜ＬＣ６をペダ
ル１ｂの両面にそれぞれ３個ずつ備える。各ロードセル
ＬＣ１〜ＬＣ６はぺダル１ｂに作用するｙ方向の力を計
測する。ここに、ペダル１ｂの各面においてロードセル
ＬＣ１〜ＬＣ６は、前端部に１個、後端部に２個配置さ
れる。ロードセルＬＣ１〜ＬＣ６により検出される力Ｆ
０およびペダル１ｂに作用するモーメントＭ０は、次式
で表すことができる。 Ｆ０＝−Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３＋Ｆ４＋Ｆ５＋Ｆ６ Ｍ０＝−０．０２２Ｆ１＋０．０３７（Ｆ２＋Ｆ３）−
０．０２７（Ｆ５＋Ｆ６）＋０．０３２Ｆ４ ただし、Ｆ１〜Ｆ６は各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ６によ
って検出される力である。なお、各力Ｆ１〜Ｆ６に乗じ
た係数は、図４からわかるように、ペダル座標系でのｘ
軸方向におけるペダル１ｂの回転中心ｘ０からのロード
セルＬＣ１〜ＬＣ６までの距離により決定される係数で
ある。
【００３２】上述のようにして求めた各値および各関係
式を用いて下肢の力学系モデルを設定し、下肢の各関節
（足関節ｘ１、膝関節ｘ２、股関節ｘ３）の回りのモー
メントである関節モーメントを推定する。各リンクのパ
ラメータは、以下のように決める。ここに、質量ｍｉ、
質量中心比ｒｉ、慣性モーメントｌｉは、それぞれ以下
のように表される。なお、ｉ＝１，２，３であって、１
はペダル１ｂの回転中心ｘ０と足関節ｘ１との間、２は
足関節ｘ１と膝関節ｘ２との間、３は膝関節ｘ２と股関
節ｘ３との間の各リンクに対応する。これらの関係は、
「岡田ら；「日本人高齢者の身体部分慣性特性」，バイ
オメカニズム１３」に記載されている。 ｍ１＝０．０１７ｂｗ ｍ２＝０．０４７ｂｗ ｍ３＝０．０９２ｂｗ ｒ１＝５８．１％ ｒ２＝４２．３％ ｒ３＝４８．１％ ｌ１＝３２．６［ｋｇ・ｃｍ２ ］ ｌ２＝２３７．４［ｋｇ・ｃｍ２ ］ ｌ３＝４９５．１［ｋｇ・ｃｍ２ ］ 一方、リンクモデルにおいて図５のように力の釣り合い
を考えると、各関節（足関節ｘ１、膝関節ｘ２、股関節
ｘ３）における、全体座標系での力のｘ方向成分Ｆｘｉ
とｙ方向成分Ｆｙｉと関節モーメントＭｉ とには次式
の関係が成立する。なお、ｉ＝１，２，３であって、１
は足関節、２は膝関節、３は股関節３に対応する。 Ｆｘｉ＝Ｆｘ（ｉ−１）＋mｉｘ"ｇｉ Ｆｙｉ＝Ｆｙ（ｉ−１）＋mｉ(ｙ"ｇｉ−Ｇ) Ｍｉ＝−Ｍｉ−１＋(−1)（ｉ−１）[lｉθ"ｉ＋mｉ(1
−rｉ)｛(y"ｇｉ−G)dxｉ−ｘ"ｇｉdyｉ｝−Ｆｙｉdxｉ
＋Ｆｘｉdyｉ] 上述のようにして求めた関節モーメントに基づいて筋・
骨格モデルを設定し、下肢の各筋が発生している力の大
きさを計算する。ここに、筋の種類は上述したように、
大殿筋、大腿二頭筋長頭、腓腹筋、ヒラメ筋、腸腰筋、
大腿直筋、広筋、前脛骨筋、大腿二頭筋短頭の９つの筋
群を対象とする。
式を用いて下肢の力学系モデルを設定し、下肢の各関節
（足関節ｘ１、膝関節ｘ２、股関節ｘ３）の回りのモー
メントである関節モーメントを推定する。各リンクのパ
ラメータは、以下のように決める。ここに、質量ｍｉ、
質量中心比ｒｉ、慣性モーメントｌｉは、それぞれ以下
のように表される。なお、ｉ＝１，２，３であって、１
はペダル１ｂの回転中心ｘ０と足関節ｘ１との間、２は
足関節ｘ１と膝関節ｘ２との間、３は膝関節ｘ２と股関
節ｘ３との間の各リンクに対応する。これらの関係は、
「岡田ら；「日本人高齢者の身体部分慣性特性」，バイ
オメカニズム１３」に記載されている。 ｍ１＝０．０１７ｂｗ ｍ２＝０．０４７ｂｗ ｍ３＝０．０９２ｂｗ ｒ１＝５８．１％ ｒ２＝４２．３％ ｒ３＝４８．１％ ｌ１＝３２．６［ｋｇ・ｃｍ２ ］ ｌ２＝２３７．４［ｋｇ・ｃｍ２ ］ ｌ３＝４９５．１［ｋｇ・ｃｍ２ ］ 一方、リンクモデルにおいて図５のように力の釣り合い
を考えると、各関節（足関節ｘ１、膝関節ｘ２、股関節
ｘ３）における、全体座標系での力のｘ方向成分Ｆｘｉ
とｙ方向成分Ｆｙｉと関節モーメントＭｉ とには次式
の関係が成立する。なお、ｉ＝１，２，３であって、１
は足関節、２は膝関節、３は股関節３に対応する。 Ｆｘｉ＝Ｆｘ（ｉ−１）＋mｉｘ"ｇｉ Ｆｙｉ＝Ｆｙ（ｉ−１）＋mｉ(ｙ"ｇｉ−Ｇ) Ｍｉ＝−Ｍｉ−１＋(−1)（ｉ−１）[lｉθ"ｉ＋mｉ(1
−rｉ)｛(y"ｇｉ−G)dxｉ−ｘ"ｇｉdyｉ｝−Ｆｙｉdxｉ
＋Ｆｘｉdyｉ] 上述のようにして求めた関節モーメントに基づいて筋・
骨格モデルを設定し、下肢の各筋が発生している力の大
きさを計算する。ここに、筋の種類は上述したように、
大殿筋、大腿二頭筋長頭、腓腹筋、ヒラメ筋、腸腰筋、
大腿直筋、広筋、前脛骨筋、大腿二頭筋短頭の９つの筋
群を対象とする。
【００３３】いま、筋ｉの生理断面積をＳｉ 、関節ｊ
の回りの腕の長さ（モーメントアーム）をａｊｉとして
表１に示す値を用いる。
の回りの腕の長さ（モーメントアーム）をａｊｉとして
表１に示す値を用いる。
【００３４】
【表１】
【００３５】ただし、モーメントアームは筋の収縮によ
って関節モーメントが図７に示す方向に働くものを正、
反対の方向に働くものを負としている。筋の収縮力をＭ
Ｆｉとすると、各関節ｘｊについて数１に示すモーメン
トの釣り合いの式が成り立つ。
って関節モーメントが図７に示す方向に働くものを正、
反対の方向に働くものを負としている。筋の収縮力をＭ
Ｆｉとすると、各関節ｘｊについて数１に示すモーメン
トの釣り合いの式が成り立つ。
【００３６】
【数１】
【００３７】また、筋の収縮速度ｖｉ は、モーメント
アームａｊｉと関節の角速度ｗｊとを用いて数２で表さ
れる。
アームａｊｉと関節の角速度ｗｊとを用いて数２で表さ
れる。
【００３８】
【数２】
【００３９】ところで、筋が発揮できる力は生理断面積
Ｓｉ と収縮速度ｖｉ と長さｂとによって変化するこ
とが知られており、本実施形態では、次式によって各時
刻における最大筋力ＭＦｍａｘｊを定義している。すな
わち、 ＭＦｍａｘｉ＝ （ｂ・ＭＦａ−０．３ＭＦａ・ｖｉ ）／（ｂ＋ｖｉ ） （ｖｉ ＜０．０） （−１．３ｖｉ ／ｂ＋１）ＭＦａ （０．０＜ｖｉ ＜ｂ／３） （１．３／３＋１）ＭＦａ （ｖｉ ＞ｂ／３） ただし、ＭＦａ＝Ｓｉ ・αで表される等尺性最大収縮
力であって、本実施形態ではα＝６０００００Ｎ／ｍｍ
２ としている。
Ｓｉ と収縮速度ｖｉ と長さｂとによって変化するこ
とが知られており、本実施形態では、次式によって各時
刻における最大筋力ＭＦｍａｘｊを定義している。すな
わち、 ＭＦｍａｘｉ＝ （ｂ・ＭＦａ−０．３ＭＦａ・ｖｉ ）／（ｂ＋ｖｉ ） （ｖｉ ＜０．０） （−１．３ｖｉ ／ｂ＋１）ＭＦａ （０．０＜ｖｉ ＜ｂ／３） （１．３／３＋１）ＭＦａ （ｖｉ ＞ｂ／３） ただし、ＭＦａ＝Ｓｉ ・αで表される等尺性最大収縮
力であって、本実施形態ではα＝６０００００Ｎ／ｍｍ
２ としている。
【００４０】以上説明したデータを用いることにより、
関節モーメントを発揮させるための各筋の力を計算する
ことができる。ここでは、未知数が筋の数すなわち９個
であるのに対して、満たすべき釣合い式は関節の数すな
わち３個であるため、解を得ることができない。そこ
で、最適化の手法を用いて各筋の発揮筋力／最大筋力の
総和が最小となるような解を求める。 設計変数 ｘｉ ＝ＭＦｉ ／ＭＦｍａｘｉ 目的関数 ｆ＝Σｘｉ ２ を最小値にする 制約条件： 等式制約： Ｍｉ ＝Σａｉｊ・ＭＦｊ・ｘｊ 不等式制約：０≦ｘｊ≦１ 上述した制約条件の下で解ＭＦｉ を求めることによっ
て、各時刻において発揮されている筋力を推定すること
ができ、筋の活動量および活動のタイミングを知ること
ができる。
関節モーメントを発揮させるための各筋の力を計算する
ことができる。ここでは、未知数が筋の数すなわち９個
であるのに対して、満たすべき釣合い式は関節の数すな
わち３個であるため、解を得ることができない。そこ
で、最適化の手法を用いて各筋の発揮筋力／最大筋力の
総和が最小となるような解を求める。 設計変数 ｘｉ ＝ＭＦｉ ／ＭＦｍａｘｉ 目的関数 ｆ＝Σｘｉ ２ を最小値にする 制約条件： 等式制約： Ｍｉ ＝Σａｉｊ・ＭＦｊ・ｘｊ 不等式制約：０≦ｘｊ≦１ 上述した制約条件の下で解ＭＦｉ を求めることによっ
て、各時刻において発揮されている筋力を推定すること
ができ、筋の活動量および活動のタイミングを知ること
ができる。
【００４１】上述した筋の活動量（筋力）、消費エネル
ギ、筋活動のタイミングを求める手順を簡単にまとめる
と、図８のようになる。すなわち、身体値入力部２ｂか
ら入力された身長、体重、足のサイズと、姿勢位置検出
手段３および動作力検出手段４により検出したサドル１
ａの高さ位置、ペダル１ｂに関する位置、ペダルが受け
る反力とを入力とし、さらに人体に関する一般的関係式
として得られる筋断面積およびモーメントアーム、質量
比、質量中心比、身体寸法比とを入力情報とする。身
長、足のサイズ、身体寸法比はリンクモデルのリンク長
を求めるために用いられ、リンク長とサドル１ａの高さ
位置およびペダル１ｂに関する位置を用いることによっ
て、姿勢を推定することができる。姿勢を推定すること
ができれば、リンクモデルにおける姿勢（つまり、全体
座標系での位置関係）が決定され、関節の角度、角速
度、角加速度を求めることができる。一方、質量比、質
量中心比、体重からはリンクの質量や質量中心を求める
ことができるから、リンクモデルにおける姿勢、関節の
角度、角速度、角加速度、リンクの質量、質量中心の情
報をペダル反力と併せて用いることにより、各関節の回
りのモーメントを推定することができる。
ギ、筋活動のタイミングを求める手順を簡単にまとめる
と、図８のようになる。すなわち、身体値入力部２ｂか
ら入力された身長、体重、足のサイズと、姿勢位置検出
手段３および動作力検出手段４により検出したサドル１
ａの高さ位置、ペダル１ｂに関する位置、ペダルが受け
る反力とを入力とし、さらに人体に関する一般的関係式
として得られる筋断面積およびモーメントアーム、質量
比、質量中心比、身体寸法比とを入力情報とする。身
長、足のサイズ、身体寸法比はリンクモデルのリンク長
を求めるために用いられ、リンク長とサドル１ａの高さ
位置およびペダル１ｂに関する位置を用いることによっ
て、姿勢を推定することができる。姿勢を推定すること
ができれば、リンクモデルにおける姿勢（つまり、全体
座標系での位置関係）が決定され、関節の角度、角速
度、角加速度を求めることができる。一方、質量比、質
量中心比、体重からはリンクの質量や質量中心を求める
ことができるから、リンクモデルにおける姿勢、関節の
角度、角速度、角加速度、リンクの質量、質量中心の情
報をペダル反力と併せて用いることにより、各関節の回
りのモーメントを推定することができる。
【００４２】各関節の回りのモーメントは関節モーメン
トとして表され、筋断面積、モーメントアーム、角速
度、角加速度、関節モーメントによって部分別に各時刻
の筋力を推定することができる。つまり、筋力と筋活動
タイミングとを求めることができ、これらから消費エネ
ルギを演算することができる。
トとして表され、筋断面積、モーメントアーム、角速
度、角加速度、関節モーメントによって部分別に各時刻
の筋力を推定することができる。つまり、筋力と筋活動
タイミングとを求めることができ、これらから消費エネ
ルギを演算することができる。
【００４３】ところで、関節モーメントおよび筋力、筋
活動タイミング、消費エネルギは表示手段６に表示され
る。表示手段６の画面１０では図１０に示すように解析
手段５において解析された筋力、消費エネルギ、筋活動
タイミング、目標入力部２ａから入力された目標に応じ
て設定した負荷や運動ピッチの推奨値などを表示する。
活動タイミング、消費エネルギは表示手段６に表示され
る。表示手段６の画面１０では図１０に示すように解析
手段５において解析された筋力、消費エネルギ、筋活動
タイミング、目標入力部２ａから入力された目標に応じ
て設定した負荷や運動ピッチの推奨値などを表示する。
【００４４】筋力、筋活動タイミングは、たとえば図９
のような形式で表示する。図において筋８は線によって
表示されており（実際には９種類の筋８１ 〜８９ を
表す９本の線が表示される：図７参照）、各筋８の活動
の程度に応じて線の太さを変化させるようにしてある。
図９では自転車漕ぎ運動における筋８の活動を左から右
に時系列に並べて示しているが、表示手段６においては
使用者の運動の動作に合わせてリアルタイムで筋の活動
が表示されることになる。表示手段６にこのような表示
を行うことにより、使用者は下肢の各筋の活動状況を認
識することが可能になり、トレーニング中に筋の活動を
意識することによりトレーニングへの意欲を高めること
ができる。
のような形式で表示する。図において筋８は線によって
表示されており（実際には９種類の筋８１ 〜８９ を
表す９本の線が表示される：図７参照）、各筋８の活動
の程度に応じて線の太さを変化させるようにしてある。
図９では自転車漕ぎ運動における筋８の活動を左から右
に時系列に並べて示しているが、表示手段６においては
使用者の運動の動作に合わせてリアルタイムで筋の活動
が表示されることになる。表示手段６にこのような表示
を行うことにより、使用者は下肢の各筋の活動状況を認
識することが可能になり、トレーニング中に筋の活動を
意識することによりトレーニングへの意欲を高めること
ができる。
【００４５】また、目標入力部２ａによってトレーニン
グの目標が入力されている場合には負荷調節手段７にお
いて目標に対応した筋活動レベルを各筋について算出
し、解析手段５において解析された各筋の活動レベルと
目標の筋活動レベルとを比較する。ここで、解析された
筋活動レベルが目標レベルよりも下回っている筋につい
ては、その筋が最も活動する位置にペダル１ｂが位置し
たときに電磁ブレーキを駆動することによって負荷を高
め、目的とする筋の活動レベルが高めるように調整する
ことが可能になる。このような調整は自動的に行うこと
ができるが、調整方法を表示手段６に表示するようにし
てもよい。すなわち、自転車漕ぎ運動を模擬する運動補
助装置は一般に健康維持を目的とするから、負荷の大き
さを一定に保つ構成を採用していることが多く、結果的
に同じ筋肉ばかりが使用されることになり、総合的にい
ろいろな筋肉のトレーニングを行うことにならないもの
であるが、本実施形態の構成ではトレーニングの目的に
応じた筋を強化することが可能になる。
グの目標が入力されている場合には負荷調節手段７にお
いて目標に対応した筋活動レベルを各筋について算出
し、解析手段５において解析された各筋の活動レベルと
目標の筋活動レベルとを比較する。ここで、解析された
筋活動レベルが目標レベルよりも下回っている筋につい
ては、その筋が最も活動する位置にペダル１ｂが位置し
たときに電磁ブレーキを駆動することによって負荷を高
め、目的とする筋の活動レベルが高めるように調整する
ことが可能になる。このような調整は自動的に行うこと
ができるが、調整方法を表示手段６に表示するようにし
てもよい。すなわち、自転車漕ぎ運動を模擬する運動補
助装置は一般に健康維持を目的とするから、負荷の大き
さを一定に保つ構成を採用していることが多く、結果的
に同じ筋肉ばかりが使用されることになり、総合的にい
ろいろな筋肉のトレーニングを行うことにならないもの
であるが、本実施形態の構成ではトレーニングの目的に
応じた筋を強化することが可能になる。
【００４６】さらに、入力操作手段２と表示手段６とを
用いてトレーニングの予定を入力可能とし、図示しない
スケジュール設定手段にトレーニングの予定を登録して
おけば、予定日時にアラームによってトレーニングを促
すように報知したり、表示手段６にメッセージを表示し
たりすることが可能になり、効率のよいトレーニングを
行うように管理することが可能になる。
用いてトレーニングの予定を入力可能とし、図示しない
スケジュール設定手段にトレーニングの予定を登録して
おけば、予定日時にアラームによってトレーニングを促
すように報知したり、表示手段６にメッセージを表示し
たりすることが可能になり、効率のよいトレーニングを
行うように管理することが可能になる。
【００４７】（第２の実施の形態）第１の実施の形態は
各筋肉の活動の程度を計測することを主な目的とするも
のであったが、本実施形態は第１の実施の形態に示した
運動補助装置を用い使用者の目的に応じて各筋肉への負
荷の程度を調節することにより、使用者の目的に応じた
種類の筋肉を強化するトレーニング装置に関するもので
ある。
各筋肉の活動の程度を計測することを主な目的とするも
のであったが、本実施形態は第１の実施の形態に示した
運動補助装置を用い使用者の目的に応じて各筋肉への負
荷の程度を調節することにより、使用者の目的に応じた
種類の筋肉を強化するトレーニング装置に関するもので
ある。
【００４８】一般に歩行やジョギングのような運動は場
所や時間を選ばずに実施でき、軽負荷の有酸素運動であ
るから持久力を向上させたり体脂肪を燃焼させたりする
効果が高いと言われている。しかしながら、関節付近の
筋力が低下したり関節が摩耗している高齢者や自身の体
重によって関節に大きな負荷がかかる過体重の人にとっ
ては、関節に過大な負担が生じるから、この種の運動は
必ずしも適切とは言えない。一方、自転車漕ぎ運動では
使用者の体重の大部分をサドルで受けているから膝関節
への負担が少なく、しかも負荷の程度を調節可能である
から軽負荷の有酸素運動を実施することができ、歩行や
ジョギングと同様に持久力の向上や体脂肪の燃焼に効果
がある。
所や時間を選ばずに実施でき、軽負荷の有酸素運動であ
るから持久力を向上させたり体脂肪を燃焼させたりする
効果が高いと言われている。しかしながら、関節付近の
筋力が低下したり関節が摩耗している高齢者や自身の体
重によって関節に大きな負荷がかかる過体重の人にとっ
ては、関節に過大な負担が生じるから、この種の運動は
必ずしも適切とは言えない。一方、自転車漕ぎ運動では
使用者の体重の大部分をサドルで受けているから膝関節
への負担が少なく、しかも負荷の程度を調節可能である
から軽負荷の有酸素運動を実施することができ、歩行や
ジョギングと同様に持久力の向上や体脂肪の燃焼に効果
がある。
【００４９】今日の日本は高齢化社会に移行しつつあ
り、いわゆる寝たきりを予防し、高齢者の健康を維持す
るために、高齢者の体力を向上させることへの要求が高
まってきている。向上の目標とされる体力は、とくに全
身持久力と筋力とであって、筋力としては行動の基本で
ある歩行に必要な下肢および体幹の筋力を向上させるこ
とが要求されており、厚生労働省の指針である「新健康
日本２１」においては、体力向上の必要性と目標値とが
明確にされている。ここで、歩行に必要とされる筋肉
は、足先から順に、足背屈筋群、足底屈筋群、膝伸展筋
群、膝屈曲筋群、股関節屈曲筋群、股関節伸展筋群であ
る。
り、いわゆる寝たきりを予防し、高齢者の健康を維持す
るために、高齢者の体力を向上させることへの要求が高
まってきている。向上の目標とされる体力は、とくに全
身持久力と筋力とであって、筋力としては行動の基本で
ある歩行に必要な下肢および体幹の筋力を向上させるこ
とが要求されており、厚生労働省の指針である「新健康
日本２１」においては、体力向上の必要性と目標値とが
明確にされている。ここで、歩行に必要とされる筋肉
は、足先から順に、足背屈筋群、足底屈筋群、膝伸展筋
群、膝屈曲筋群、股関節屈曲筋群、股関節伸展筋群であ
る。
【００５０】定位置に固定して自転車漕ぎ運動を模擬す
る運動補助装置は従来から各種市販されており、全身持
久力、ダイエット、下肢の筋力向上などの各種のトレー
ニングメニュー（運動目標）を用意しているものもあ
る。ところで、この種の運動補助装置では、実用自転車
のペダル漕ぎ運動を模擬しており、スポーツ用自転車の
ようにいわゆる引き脚を用いるペダル漕ぎ運動ではない
から、この種の運動補助装置を用いた運動において主と
して使用している筋肉は、大腿前部付近の膝伸展筋群
（一部の股関節屈曲筋群を含む）と向う脛付近の足背屈
筋群とに過ぎないものである。つまり、従来から提供さ
れている運動補助装置では、歩行に必要とされる筋肉の
うち、腰部や下肢部の筋肉を十分に強化することができ
ないものである。
る運動補助装置は従来から各種市販されており、全身持
久力、ダイエット、下肢の筋力向上などの各種のトレー
ニングメニュー（運動目標）を用意しているものもあ
る。ところで、この種の運動補助装置では、実用自転車
のペダル漕ぎ運動を模擬しており、スポーツ用自転車の
ようにいわゆる引き脚を用いるペダル漕ぎ運動ではない
から、この種の運動補助装置を用いた運動において主と
して使用している筋肉は、大腿前部付近の膝伸展筋群
（一部の股関節屈曲筋群を含む）と向う脛付近の足背屈
筋群とに過ぎないものである。つまり、従来から提供さ
れている運動補助装置では、歩行に必要とされる筋肉の
うち、腰部や下肢部の筋肉を十分に強化することができ
ないものである。
【００５１】一方、ペダルの回転位置に応じて負荷を変
化させるものが特開平４−２６４１３号公報に記載され
ている。この公報は、最大酸素摂取量の測定を目的とす
るものであって、ペダルの回転位置に応じて使用する筋
肉部位が変化することが説明されており、図によりペダ
ルの回転位置に応じて股関節伸展筋群、膝伸展筋群（股
関節屈曲筋群）、膝伸展筋群および足底屈筋群、膝屈曲
筋群が順に働くことが示されている。このようにペダル
の回転位置に応じて主に活動する筋肉が変化すること
は、筋バイオメカニクスの理論から明らかでありまた実
験によっても確認されている。ただし、この公報に記載
された運動補助装置では左右のペダルがクランク軸の回
りで１８０°の位置関係に配置されており、しかも左右
のペダルに同時に負荷を変化させるから、たとえば右の
ペダルがクランク軸の前方に位置しているときに左のペ
ダルはクランク軸の後方に位置することになり、左右の
下肢では異なる筋肉が使用されているにもかかわらず左
右の下肢に同じ大きさの負荷がかかるものであって、各
筋肉にそれぞれ適正な負荷を与えることができるものと
は言えない。また、この種の運動補助装置では左右均等
に負荷がかからずに一方の足に負荷が集中することがあ
り、左右の筋肉が均等に使用されているという仮定のも
とで筋力の計測を行うと計測の精度が低下することにな
り、筋肉の強化の目的で使用する場合には左右の筋力が
均等に強化されないことになる。
化させるものが特開平４−２６４１３号公報に記載され
ている。この公報は、最大酸素摂取量の測定を目的とす
るものであって、ペダルの回転位置に応じて使用する筋
肉部位が変化することが説明されており、図によりペダ
ルの回転位置に応じて股関節伸展筋群、膝伸展筋群（股
関節屈曲筋群）、膝伸展筋群および足底屈筋群、膝屈曲
筋群が順に働くことが示されている。このようにペダル
の回転位置に応じて主に活動する筋肉が変化すること
は、筋バイオメカニクスの理論から明らかでありまた実
験によっても確認されている。ただし、この公報に記載
された運動補助装置では左右のペダルがクランク軸の回
りで１８０°の位置関係に配置されており、しかも左右
のペダルに同時に負荷を変化させるから、たとえば右の
ペダルがクランク軸の前方に位置しているときに左のペ
ダルはクランク軸の後方に位置することになり、左右の
下肢では異なる筋肉が使用されているにもかかわらず左
右の下肢に同じ大きさの負荷がかかるものであって、各
筋肉にそれぞれ適正な負荷を与えることができるものと
は言えない。また、この種の運動補助装置では左右均等
に負荷がかからずに一方の足に負荷が集中することがあ
り、左右の筋肉が均等に使用されているという仮定のも
とで筋力の計測を行うと計測の精度が低下することにな
り、筋肉の強化の目的で使用する場合には左右の筋力が
均等に強化されないことになる。
【００５２】また、特開２００１−２７６２７５には、
リハビリテーションを目的として、ペダルの位置と発揮
された筋力とをペダルに与えた負荷とともに検出し、検
出内容に応じて目的箇所の筋力を強化するように負荷を
設定する技術が記載されている。ただし、リハビリテー
ションが目的であるから、特定部位の筋力を強化するこ
とはできるものの、上述したような歩行に必要な多種類
の筋肉の全体について所要の筋力を得る目的には使用で
きないものである。
リハビリテーションを目的として、ペダルの位置と発揮
された筋力とをペダルに与えた負荷とともに検出し、検
出内容に応じて目的箇所の筋力を強化するように負荷を
設定する技術が記載されている。ただし、リハビリテー
ションが目的であるから、特定部位の筋力を強化するこ
とはできるものの、上述したような歩行に必要な多種類
の筋肉の全体について所要の筋力を得る目的には使用で
きないものである。
【００５３】上述した運動補助装置は、歩行のための筋
力の強化だけではなく体脂肪の燃焼にも高い効果が得ら
れることからダイエットの目的で使用され、また筋力の
強化によるシェイプアップの効果も期待できる。とく
に、腹部、臀部、顔部などは体脂肪が蓄積されやすくま
た消費されやすい部位であるが、下肢は体脂肪が蓄積さ
れにくいものの蓄積されると消費されにくいから、下肢
の体脂肪を消費できる運動補助装置として自転車漕ぎ運
動を模擬する装置は高い効果が期待できる。さらに、体
脂肪の燃焼には使用者の心拍数または脈拍数が最大心拍
数の５０〜８０％になる程度の負荷で運動を２０〜３０
分程度継続するのがよいと言われており、このため各種
の運動補助装置では、心拍数や脈拍数を検出し負荷の大
きさをフィードバック制御する構成のものが多い。
力の強化だけではなく体脂肪の燃焼にも高い効果が得ら
れることからダイエットの目的で使用され、また筋力の
強化によるシェイプアップの効果も期待できる。とく
に、腹部、臀部、顔部などは体脂肪が蓄積されやすくま
た消費されやすい部位であるが、下肢は体脂肪が蓄積さ
れにくいものの蓄積されると消費されにくいから、下肢
の体脂肪を消費できる運動補助装置として自転車漕ぎ運
動を模擬する装置は高い効果が期待できる。さらに、体
脂肪の燃焼には使用者の心拍数または脈拍数が最大心拍
数の５０〜８０％になる程度の負荷で運動を２０〜３０
分程度継続するのがよいと言われており、このため各種
の運動補助装置では、心拍数や脈拍数を検出し負荷の大
きさをフィードバック制御する構成のものが多い。
【００５４】上述したように、自転車漕ぎ運動を模擬す
るときには、ペダルの回転位置に応じて複数種類の筋肉
が異なるタイミングで使用されるから、特定の筋肉を強
化しようとすればペダルの回転位置に応じて負荷量を調
節すればよいと言える。つまり、登山やサッカーのよう
にスポーツの種目ごとに異なる筋肉を強化したり、ふく
らはぎあるいは臀部を引き締めるというように目的部位
を中心としたシェイプアップが期待できる。
るときには、ペダルの回転位置に応じて複数種類の筋肉
が異なるタイミングで使用されるから、特定の筋肉を強
化しようとすればペダルの回転位置に応じて負荷量を調
節すればよいと言える。つまり、登山やサッカーのよう
にスポーツの種目ごとに異なる筋肉を強化したり、ふく
らはぎあるいは臀部を引き締めるというように目的部位
を中心としたシェイプアップが期待できる。
【００５５】本実施形態では、上述した各種目的を達成
するために、ペダルの回転位置に応じた負荷の調整を可
能としたものである。すなわち、本実施形態において用
いる運動補助装置１は、基本的には第１の実施の形態と
同様に自転車漕ぎ運動を模擬するものであり、図１１に
示すように、使用者Ｍが着座するサドル１ａと、使用者
Ｍが自転車漕ぎ運動によって回転させるペダル１ｂと、
運動中に使用者Ｍが握るハンドル１ｃとを備える。図１
２に示すように、ペダル１ｂはクランク軸（図示せず）
を介してフライホイール７ａに連結され、運動補助装置
１の筐体Ｂの定位置に固定したプーリ７ｂとフライホイ
ール７ａとの間にベルト７ｃが掛けられている。さら
に、プーリ７ｂにはベルト７ｄを介して電磁ブレーキ７
ｅが結合されており、したがって、フライホイール７ａ
の回転に電磁ブレーキ７ｅによる制動を与えることでペ
ダル１ｂの負荷を調節可能にしてある。要するに、フラ
イホイール７ａとプーリ７ｂとベルト７ｃ，７ｄと電磁
ブレーキ７ｅとにより負荷調整手段７が構成される。電
磁ブレーキ７ｄは直流電源装置７ｆから印加される電圧
に応じて制動力が変化するものであって、直流電源装置
７ｆの出力電圧は後述する負荷パターン設定手段１１に
設けた制御部１１ａにより制御される。つまり、制御部
１１ａからの指示によって電磁ブレーキ７ｄの制動力が
調節されることによりペダル１ｂの負荷の大きさが調節
される。フライホイール７ａの外周にはペダル位置検出
部３ａとしてのロータリエンコーダ３ｃが転接してお
り、フライホイール７ａの回転位置および回転速度がロ
ータリエンコーダ３ｃにより検出される。すなわち、ペ
ダル１ｂの回転に応じてロータリエンコーダ３ｃから出
力されるパルスはパルスカウンタ３ｄにより計数され、
パルスカウンタ３ｄの出力値をペダル１ｂの絶対位置に
換算するテーブルを有した記憶部３ｅを通してペダル１
ｂの回転位置が出力される。
するために、ペダルの回転位置に応じた負荷の調整を可
能としたものである。すなわち、本実施形態において用
いる運動補助装置１は、基本的には第１の実施の形態と
同様に自転車漕ぎ運動を模擬するものであり、図１１に
示すように、使用者Ｍが着座するサドル１ａと、使用者
Ｍが自転車漕ぎ運動によって回転させるペダル１ｂと、
運動中に使用者Ｍが握るハンドル１ｃとを備える。図１
２に示すように、ペダル１ｂはクランク軸（図示せず）
を介してフライホイール７ａに連結され、運動補助装置
１の筐体Ｂの定位置に固定したプーリ７ｂとフライホイ
ール７ａとの間にベルト７ｃが掛けられている。さら
に、プーリ７ｂにはベルト７ｄを介して電磁ブレーキ７
ｅが結合されており、したがって、フライホイール７ａ
の回転に電磁ブレーキ７ｅによる制動を与えることでペ
ダル１ｂの負荷を調節可能にしてある。要するに、フラ
イホイール７ａとプーリ７ｂとベルト７ｃ，７ｄと電磁
ブレーキ７ｅとにより負荷調整手段７が構成される。電
磁ブレーキ７ｄは直流電源装置７ｆから印加される電圧
に応じて制動力が変化するものであって、直流電源装置
７ｆの出力電圧は後述する負荷パターン設定手段１１に
設けた制御部１１ａにより制御される。つまり、制御部
１１ａからの指示によって電磁ブレーキ７ｄの制動力が
調節されることによりペダル１ｂの負荷の大きさが調節
される。フライホイール７ａの外周にはペダル位置検出
部３ａとしてのロータリエンコーダ３ｃが転接してお
り、フライホイール７ａの回転位置および回転速度がロ
ータリエンコーダ３ｃにより検出される。すなわち、ペ
ダル１ｂの回転に応じてロータリエンコーダ３ｃから出
力されるパルスはパルスカウンタ３ｄにより計数され、
パルスカウンタ３ｄの出力値をペダル１ｂの絶対位置に
換算するテーブルを有した記憶部３ｅを通してペダル１
ｂの回転位置が出力される。
【００５６】ところで、ハンドル１ｃには液晶表示装置
とタッチパネルとからなる入力操作手段２が取り付けら
れており、入力操作手段２には、運動の目的を入力する
目標入力部２ａと、使用者Ｍの伸長、体重、年齢、性別
を身体計測値として入力する身体値入力部２ｂとが設け
られている。また、身体値入力部２ｂは負荷の大きさを
フィードバック制御するために使用者Mの心拍数または
脈拍数をセンサによって取り込む機能も備える。目標入
力部２ａはメニュー形式であって、筋力強化やシェイプ
アップの目的別にプログラムを選択することが可能にな
っている。筋力強化の目的であれば、たとえばスポーツ
の種目別に登山、サッカーなどのメニューを選択するこ
とができ、シェイプアップが目的であれば、筋肉を強化
する部位や体脂肪を減少させようとする部位を選択する
ことが可能になっている。
とタッチパネルとからなる入力操作手段２が取り付けら
れており、入力操作手段２には、運動の目的を入力する
目標入力部２ａと、使用者Ｍの伸長、体重、年齢、性別
を身体計測値として入力する身体値入力部２ｂとが設け
られている。また、身体値入力部２ｂは負荷の大きさを
フィードバック制御するために使用者Mの心拍数または
脈拍数をセンサによって取り込む機能も備える。目標入
力部２ａはメニュー形式であって、筋力強化やシェイプ
アップの目的別にプログラムを選択することが可能にな
っている。筋力強化の目的であれば、たとえばスポーツ
の種目別に登山、サッカーなどのメニューを選択するこ
とができ、シェイプアップが目的であれば、筋肉を強化
する部位や体脂肪を減少させようとする部位を選択する
ことが可能になっている。
【００５７】本実施形態では、ペダル１ｂの回転位置を
４５°ずつ８区間に分割してあり、入力操作手段２およ
びペダル位置検出部３ｂからの情報を負荷パターン設定
手段１１に入力し、負荷パターン設定手段１１ではペダ
ル１ｂに与える負荷の大きさを求めて負荷調整手段７に
指示する。すなわち、負荷パターン設定手段１１では、
入力操作手段２から入力された身体計測値および選択さ
れたプログラムと、ペダル位置検出部３ｂにより検出さ
れたペダル１ｂの回転位置とに応じて、各区間ごとにペ
ダル１ｂに与える負荷の大きさ、つまり電磁ブレーキ７
ｅによる制動力を調節する。さらに具体的に説明する
と、ペダル１ｂの回転位置は４５°ずつ８区間に分割さ
れているが、左右のペダル１ｂはクランク軸の回りで１
８０°の位置関係になっているから、左右対称と考える
とペダル１ｂの回転位置は図１３のような４種類のパタ
ーンになる。図１３に示す各円の中心はクランク軸の位
置であって、円周はペダル１ｂの通る軌跡、円周上の太
線は他の部位よりも負荷を大きくする期間を表してい
る。
４５°ずつ８区間に分割してあり、入力操作手段２およ
びペダル位置検出部３ｂからの情報を負荷パターン設定
手段１１に入力し、負荷パターン設定手段１１ではペダ
ル１ｂに与える負荷の大きさを求めて負荷調整手段７に
指示する。すなわち、負荷パターン設定手段１１では、
入力操作手段２から入力された身体計測値および選択さ
れたプログラムと、ペダル位置検出部３ｂにより検出さ
れたペダル１ｂの回転位置とに応じて、各区間ごとにペ
ダル１ｂに与える負荷の大きさ、つまり電磁ブレーキ７
ｅによる制動力を調節する。さらに具体的に説明する
と、ペダル１ｂの回転位置は４５°ずつ８区間に分割さ
れているが、左右のペダル１ｂはクランク軸の回りで１
８０°の位置関係になっているから、左右対称と考える
とペダル１ｂの回転位置は図１３のような４種類のパタ
ーンになる。図１３に示す各円の中心はクランク軸の位
置であって、円周はペダル１ｂの通る軌跡、円周上の太
線は他の部位よりも負荷を大きくする期間を表してい
る。
【００５８】図１３（ａ）〜（ｄ）に示す位置でペダル
１ｂの負荷を大きくすると、各パターン（図１３（ａ）
〜（ｄ）の各パターンをパターン１ａ〜１ｄと呼ぶ）で
使用される筋肉は表２の関係になる。表２において「負
荷区間」は負荷を大きくする区間を示し、図１３に示し
ているパターン１ａ〜１ｄで表す。また、各Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄは筋肉の活動レベルを示し、Ａは筋肉の活動レベ
ルが高い状態、Ｄは筋肉の活動レベルが低い状態を示
す。
１ｂの負荷を大きくすると、各パターン（図１３（ａ）
〜（ｄ）の各パターンをパターン１ａ〜１ｄと呼ぶ）で
使用される筋肉は表２の関係になる。表２において「負
荷区間」は負荷を大きくする区間を示し、図１３に示し
ているパターン１ａ〜１ｄで表す。また、各Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄは筋肉の活動レベルを示し、Ａは筋肉の活動レベ
ルが高い状態、Ｄは筋肉の活動レベルが低い状態を示
す。
【００５９】
【表２】
【００６０】したがって、負荷パターン設定手段１１で
は入力操作手段２における目標入力部２ａで選択された
内容に応じてパターン１ａ〜４ａのうちのどれを用いる
かを選択し、身体値入力部２ｂから入力された身体値に
応じて負荷の大きさを決定し、ペダル位置検出部３ｂで
検出されたペダル１ｂの位置に対応付けて負荷の大きさ
を制御するのである。
は入力操作手段２における目標入力部２ａで選択された
内容に応じてパターン１ａ〜４ａのうちのどれを用いる
かを選択し、身体値入力部２ｂから入力された身体値に
応じて負荷の大きさを決定し、ペダル位置検出部３ｂで
検出されたペダル１ｂの位置に対応付けて負荷の大きさ
を制御するのである。
【００６１】上述した例では、ペダル１ｂの回転位置を
４５°ずつ８区間に分割した１区間を１単位として負荷
の大きさを制御する例を示したが、ペダル１ｂの回転方
向において連続する２区間を１単位として負荷の大きさ
を制御したり、ペダル１ｂの回転方向において連続する
３区間を１単位として負荷の大きさを制御してもよい。
２区間を１単位として負荷を制御する場合は、図１４
（ａ）〜（ｄ）に示す４パターン２ａ〜２ｄになり、こ
の場合の各筋肉の活動レベルは表３のようになる。ま
た、３区間を１単位として負荷を制御する場合は、図１
５（ａ）〜（ｄ）に示す４パターン３ａ〜３ｄになり、
この場合の各筋肉の活動レベルは表４のようになる。な
お、表４における「△」はＢとＣとの間の活動レベルを
示す。
４５°ずつ８区間に分割した１区間を１単位として負荷
の大きさを制御する例を示したが、ペダル１ｂの回転方
向において連続する２区間を１単位として負荷の大きさ
を制御したり、ペダル１ｂの回転方向において連続する
３区間を１単位として負荷の大きさを制御してもよい。
２区間を１単位として負荷を制御する場合は、図１４
（ａ）〜（ｄ）に示す４パターン２ａ〜２ｄになり、こ
の場合の各筋肉の活動レベルは表３のようになる。ま
た、３区間を１単位として負荷を制御する場合は、図１
５（ａ）〜（ｄ）に示す４パターン３ａ〜３ｄになり、
この場合の各筋肉の活動レベルは表４のようになる。な
お、表４における「△」はＢとＣとの間の活動レベルを
示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
【表４】
【００６４】なお、ペダル１ｂの回転位置に応じた各筋
肉の活動レベル（筋活動度）を測定した結果を図１６に
示す。図１６は前脛骨筋、ヒラメ筋、腓腹筋、内側広
筋、大腿直筋、大腿二頭筋、大臀筋、中臀筋、腹直筋、
傍背柱筋、上腕二頭筋、上腕三頭筋に関する５人ずつの
測定結果を示す。この測定は第１の実施の形態を用いる
ことによって行うことが可能である。各図の横軸におけ
る１〜８の数値は、ペダル１ｂの回転位置を示す区間で
あって、ペダル１ｂが回転する向きにおいて、上端から
前方４５°までの区間に「１」を割り当て、前方４５°
から前方９０°までの区間に「２」を割り当てるように
して、１〜８までの数値を割り当てているのである。ま
た、各区間１〜８において５本ずつ表記した縦棒は各人
の測定結果の平均値であり、縦棒の上に延びるＴ字状の
棒は各人の測定結果の最大値を示している。図１６から
も明らかなように各筋肉の活動レベルが増加する期間は
８個の区間に完全に一致するわけではないが、各区間と
は比較的よく対応している。
肉の活動レベル（筋活動度）を測定した結果を図１６に
示す。図１６は前脛骨筋、ヒラメ筋、腓腹筋、内側広
筋、大腿直筋、大腿二頭筋、大臀筋、中臀筋、腹直筋、
傍背柱筋、上腕二頭筋、上腕三頭筋に関する５人ずつの
測定結果を示す。この測定は第１の実施の形態を用いる
ことによって行うことが可能である。各図の横軸におけ
る１〜８の数値は、ペダル１ｂの回転位置を示す区間で
あって、ペダル１ｂが回転する向きにおいて、上端から
前方４５°までの区間に「１」を割り当て、前方４５°
から前方９０°までの区間に「２」を割り当てるように
して、１〜８までの数値を割り当てているのである。ま
た、各区間１〜８において５本ずつ表記した縦棒は各人
の測定結果の平均値であり、縦棒の上に延びるＴ字状の
棒は各人の測定結果の最大値を示している。図１６から
も明らかなように各筋肉の活動レベルが増加する期間は
８個の区間に完全に一致するわけではないが、各区間と
は比較的よく対応している。
【００６５】すなわち、上述した例では、負荷を制御す
るタイミングがペダル１ｂの回転位置を４５°ずつ８等
分した各区間に一致していたが、実際には各筋肉の活動
レベルの変化と各区間とが完全に一致しているわけでは
ないから、上述した負荷区間を基準として負荷を制御す
る期間を負荷区間に対して増減させるようにしてもよ
い。たとえば、特定の筋肉の活動レベルが高くなる負荷
区間において負荷を増加させる場合に、当該負荷区間よ
りも負荷を増加させる期間を延長すれば、目的としてい
る筋肉に負荷を与える期間を延長したことになり、筋肉
の強化においてはより高い効果が期待できる。また、特
定の筋肉の活動レベルが高くなる負荷区間において負荷
を増加させる期間を当該負荷区間よりも短く設定すれ
ば、使用者Ｍにとって負担を軽減させることが可能にな
る。負荷を増加させる期間を負荷区間よりも短縮して負
担を軽減するには、特定の筋肉の活動レベルが高まる期
間よりも当該筋肉への負荷を大きくする期間が短くなる
ように設定してもよい。
るタイミングがペダル１ｂの回転位置を４５°ずつ８等
分した各区間に一致していたが、実際には各筋肉の活動
レベルの変化と各区間とが完全に一致しているわけでは
ないから、上述した負荷区間を基準として負荷を制御す
る期間を負荷区間に対して増減させるようにしてもよ
い。たとえば、特定の筋肉の活動レベルが高くなる負荷
区間において負荷を増加させる場合に、当該負荷区間よ
りも負荷を増加させる期間を延長すれば、目的としてい
る筋肉に負荷を与える期間を延長したことになり、筋肉
の強化においてはより高い効果が期待できる。また、特
定の筋肉の活動レベルが高くなる負荷区間において負荷
を増加させる期間を当該負荷区間よりも短く設定すれ
ば、使用者Ｍにとって負担を軽減させることが可能にな
る。負荷を増加させる期間を負荷区間よりも短縮して負
担を軽減するには、特定の筋肉の活動レベルが高まる期
間よりも当該筋肉への負荷を大きくする期間が短くなる
ように設定してもよい。
【００６６】上述のようにして、入力操作手段２を用い
て使用者Ｍが選択した目的に応じて負荷を増加させる期
間が適宜に設定されるのであって、当該目的に応じて、
負荷を増加させる期間を負荷区間に一致させる制御や負
荷区間に対して増減させる制御を選択し、これらの制御
を適宜に組み合わせることによって使用者Ｍの目的に応
じた適正な負荷を与えることが可能になる。
て使用者Ｍが選択した目的に応じて負荷を増加させる期
間が適宜に設定されるのであって、当該目的に応じて、
負荷を増加させる期間を負荷区間に一致させる制御や負
荷区間に対して増減させる制御を選択し、これらの制御
を適宜に組み合わせることによって使用者Ｍの目的に応
じた適正な負荷を与えることが可能になる。
【００６７】ところで、目標入力部２ａにおける運動の
目的の選択肢として、「筋力トレーニング」、「持久力
トレーニング」、「１日トレーニング」が選択可能にな
っている。また、各選択肢に対してそれぞれ１０秒〜５
分、５分〜３時間、３〜２４時間の範囲で負荷を変化さ
せる周期が設定される。つまり、負荷を増加させる期間
は運動の目的に応じて周期的に変更されるのであって、
負荷を増加させる期間を負荷区間に一致させたり負荷区
間に対して増減させたりするタイミングが適宜スケジュ
ールで周期的に変更される。たとえば、瞬発力の大きい
筋肉を強化するには比較的短い時間において比較的大き
い負荷を与えることが有効であるから、筋力トレーニン
グでは１０秒〜５分という比較的短い周期で周期的に高
負荷を与えるのである。また、筋肉の持久力を強化する
には、たとえば負荷を増加させる期間を負荷区間よりも
延長して特定の筋肉に対する負荷を大きくする期間と、
負荷を増加させる期間を負荷区間よりも短縮して特定の
筋肉に対する負荷を小さくする期間とを繰り返すように
スケジュールを設定すれば、一種のインターバルトレー
ニングを行うことができ、また低負荷を５分〜３時間の
長周期で変化させることによっても持久力を強化するこ
とが可能である。１日トレーニングでは、筋力トレーニ
ングと持久力トレーニングとがともに可能になるよう
に、３〜２４時間の周期で負荷を変化させるスケジュー
ルが設定される。このように運動の目的に応じて、ペダ
ル１ｂの１回転の間のみではなく上述のような周期で負
荷の大きさを適宜に変化させるから、筋肉に対する負荷
の大きさに強弱が与えられ、結果的にトレーニングの効
果を高めることが可能になる。なお、負荷を変化させる
スケジュールの中には、負荷を増加させる期間だけでは
なく負荷をほとんど与えない休止期間も含まれる。ま
た、負荷パターン設定手段１１には、上述したスケジュ
ールと使用される筋肉とを対応付けたテーブルが設けら
れ、運動の目的に応じて強化する筋肉が選択されるとテ
ーブルを用いてスケジュールが選択されることになる。
目的の選択肢として、「筋力トレーニング」、「持久力
トレーニング」、「１日トレーニング」が選択可能にな
っている。また、各選択肢に対してそれぞれ１０秒〜５
分、５分〜３時間、３〜２４時間の範囲で負荷を変化さ
せる周期が設定される。つまり、負荷を増加させる期間
は運動の目的に応じて周期的に変更されるのであって、
負荷を増加させる期間を負荷区間に一致させたり負荷区
間に対して増減させたりするタイミングが適宜スケジュ
ールで周期的に変更される。たとえば、瞬発力の大きい
筋肉を強化するには比較的短い時間において比較的大き
い負荷を与えることが有効であるから、筋力トレーニン
グでは１０秒〜５分という比較的短い周期で周期的に高
負荷を与えるのである。また、筋肉の持久力を強化する
には、たとえば負荷を増加させる期間を負荷区間よりも
延長して特定の筋肉に対する負荷を大きくする期間と、
負荷を増加させる期間を負荷区間よりも短縮して特定の
筋肉に対する負荷を小さくする期間とを繰り返すように
スケジュールを設定すれば、一種のインターバルトレー
ニングを行うことができ、また低負荷を５分〜３時間の
長周期で変化させることによっても持久力を強化するこ
とが可能である。１日トレーニングでは、筋力トレーニ
ングと持久力トレーニングとがともに可能になるよう
に、３〜２４時間の周期で負荷を変化させるスケジュー
ルが設定される。このように運動の目的に応じて、ペダ
ル１ｂの１回転の間のみではなく上述のような周期で負
荷の大きさを適宜に変化させるから、筋肉に対する負荷
の大きさに強弱が与えられ、結果的にトレーニングの効
果を高めることが可能になる。なお、負荷を変化させる
スケジュールの中には、負荷を増加させる期間だけでは
なく負荷をほとんど与えない休止期間も含まれる。ま
た、負荷パターン設定手段１１には、上述したスケジュ
ールと使用される筋肉とを対応付けたテーブルが設けら
れ、運動の目的に応じて強化する筋肉が選択されるとテ
ーブルを用いてスケジュールが選択されることになる。
【００６８】上述した実施形態では入力操作手段２にお
いて、運動の目的を選択する目標入力部２ａと身体計測
値を入力する身体値入力部２ｂとを備える例を示した
が、図１７に示すように、運動後に使用者Ｍにとって運
動が適切であったか否かを主観的に入力するための主観
強度入力部２ｃを設けるのが望ましい。主観強度入力部
２ｃでは、使用者Ｍが運動の強度が強すぎたか・弱すぎ
たか・適切であったかの段階を使用者Ｍが選択する選択
肢として、主観選択項目が表５のような形で設定されて
いる。使用者Ｍが主観選択項目から所望のものを選択す
れば、負荷パターン設定手段１１ではこの選択を考慮し
て負荷の大きさを調節する。なお、この機能を用いる場
合には、入力操作手段２において使用者Ｍを識別する情
報を入力するとともに、使用者Ｍごとのプログラムを負
荷パターン設定手段１１に記憶させることが必要であ
る。
いて、運動の目的を選択する目標入力部２ａと身体計測
値を入力する身体値入力部２ｂとを備える例を示した
が、図１７に示すように、運動後に使用者Ｍにとって運
動が適切であったか否かを主観的に入力するための主観
強度入力部２ｃを設けるのが望ましい。主観強度入力部
２ｃでは、使用者Ｍが運動の強度が強すぎたか・弱すぎ
たか・適切であったかの段階を使用者Ｍが選択する選択
肢として、主観選択項目が表５のような形で設定されて
いる。使用者Ｍが主観選択項目から所望のものを選択す
れば、負荷パターン設定手段１１ではこの選択を考慮し
て負荷の大きさを調節する。なお、この機能を用いる場
合には、入力操作手段２において使用者Ｍを識別する情
報を入力するとともに、使用者Ｍごとのプログラムを負
荷パターン設定手段１１に記憶させることが必要であ
る。
【００６９】
【表５】
【００７０】表５における対応強度は使用者Ｍにとって
の主観的な強度であるから、入力された主観選択項目に
対して強度３になるように負荷の大きさが補正される。
つまり、負荷パターン設定手段１１には、図１８に示す
ように、あらかじめ年齢ごとの負荷強度の標準値Ｌａが
設定されており、標準値Ｌａに対して所定幅（上下の一
点鎖線の間の幅）の強度範囲が設定され、この強度範囲
が５段階に分割されるとともに、強度３を標準値Ｌａに
一致させてある。たとえば、設定した負荷に対して主観
選択項目として選択された対応強度が強度５であれば、
当該負荷を強度５とする年齢が求められ、この年齢にお
ける強度３が次回の負荷の強度として選択される。この
ような手順で処理することによって、使用者Ｍの体力年
齢を求めることができ、かつ使用者Ｍの現状の体力で標
準的と考えられる強度の負荷を与えることが可能にな
る。なお、ここでは使用者Ｍが運動補助装置１を使用し
た後に主観選択項目を入力する例を示したが、使用者Ｍ
が運動補助装置１を使用している途中において主観選択
項目を入力することによって、運動中において負荷を調
節するようにしてもよい。
の主観的な強度であるから、入力された主観選択項目に
対して強度３になるように負荷の大きさが補正される。
つまり、負荷パターン設定手段１１には、図１８に示す
ように、あらかじめ年齢ごとの負荷強度の標準値Ｌａが
設定されており、標準値Ｌａに対して所定幅（上下の一
点鎖線の間の幅）の強度範囲が設定され、この強度範囲
が５段階に分割されるとともに、強度３を標準値Ｌａに
一致させてある。たとえば、設定した負荷に対して主観
選択項目として選択された対応強度が強度５であれば、
当該負荷を強度５とする年齢が求められ、この年齢にお
ける強度３が次回の負荷の強度として選択される。この
ような手順で処理することによって、使用者Ｍの体力年
齢を求めることができ、かつ使用者Ｍの現状の体力で標
準的と考えられる強度の負荷を与えることが可能にな
る。なお、ここでは使用者Ｍが運動補助装置１を使用し
た後に主観選択項目を入力する例を示したが、使用者Ｍ
が運動補助装置１を使用している途中において主観選択
項目を入力することによって、運動中において負荷を調
節するようにしてもよい。
【００７１】
【発明の効果】請求項１の発明は、自転車漕ぎ運動を模
擬する運動補助装置と、使用者の運動中の各部の姿勢を
運動補助装置の特定部位の動きにより検出する姿勢位置
検出手段と、使用者が自転車漕ぎ運動において発揮して
いる特定部位の力を検出する動作力検出手段と、少なく
とも使用者の身体計測値を入力する入力操作手段と、前
記姿勢位置検出手段と前記動作力検出手段と前記入力操
作手段とにより与えられる情報を用いて使用者の筋活動
を解析する解析手段と、前記解析手段により得られた結
果を表示可能な表示手段とを備えるものであり、運動補
助装置の特定部位の動きから使用者の運動中の各部の姿
勢を検出するとともに、使用者が発揮している特定部位
の力を検出し、これらの情報と使用者の身体計測値とを
用いることによって使用者の筋活動を解析するから、従
来構成のように使用者にマーカを取り付ける必要がな
く、ＴＶカメラのような大がかりな装置を用いることな
く、位置検出や力検出のための簡単な装置を運動補助装
置に付設するだけで使用者の各部の筋活動を解析するこ
とが可能になる。つまり、運動補助装置の使用中におい
て活動している筋肉の種類や活動の程度を簡便に計測す
ることができる。
擬する運動補助装置と、使用者の運動中の各部の姿勢を
運動補助装置の特定部位の動きにより検出する姿勢位置
検出手段と、使用者が自転車漕ぎ運動において発揮して
いる特定部位の力を検出する動作力検出手段と、少なく
とも使用者の身体計測値を入力する入力操作手段と、前
記姿勢位置検出手段と前記動作力検出手段と前記入力操
作手段とにより与えられる情報を用いて使用者の筋活動
を解析する解析手段と、前記解析手段により得られた結
果を表示可能な表示手段とを備えるものであり、運動補
助装置の特定部位の動きから使用者の運動中の各部の姿
勢を検出するとともに、使用者が発揮している特定部位
の力を検出し、これらの情報と使用者の身体計測値とを
用いることによって使用者の筋活動を解析するから、従
来構成のように使用者にマーカを取り付ける必要がな
く、ＴＶカメラのような大がかりな装置を用いることな
く、位置検出や力検出のための簡単な装置を運動補助装
置に付設するだけで使用者の各部の筋活動を解析するこ
とが可能になる。つまり、運動補助装置の使用中におい
て活動している筋肉の種類や活動の程度を簡便に計測す
ることができる。
【００７２】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記姿勢位置検出手段が、前記運動補助装置に設け
たペダルの位置および傾きを検出するペダル位置検出部
と、前記運動補助装置に設けたサドルの高さ位置を検出
するサドル位置検出部とを備え、前記動作力検出手段
が、前記ペダルの反力を検出するペダル力検出部を備え
るものであり、サドルの位置とペダルの位置とペダルに
作用する力のみを計測するだけで、活動している筋肉の
種類は活動の程度を簡便に計測することができる。
て、前記姿勢位置検出手段が、前記運動補助装置に設け
たペダルの位置および傾きを検出するペダル位置検出部
と、前記運動補助装置に設けたサドルの高さ位置を検出
するサドル位置検出部とを備え、前記動作力検出手段
が、前記ペダルの反力を検出するペダル力検出部を備え
るものであり、サドルの位置とペダルの位置とペダルに
作用する力のみを計測するだけで、活動している筋肉の
種類は活動の程度を簡便に計測することができる。
【００７３】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記解析手段は、前記姿勢位置検出手段と前記動作
力検出手段と前記入力操作手段とにより与えられる情報
を用いて下肢の力学系モデルと下肢の各筋の筋・骨格モ
デルを定めるとともに、各関節の回りの関節モーメン
ト、各筋の消費エネルギー、各筋の活動量、各筋の活動
タイミングを少なくとも求めるものであり、下肢の力学
系モデルと各筋の筋・骨格モデルとを用いるから、各関
節の回りの関節モーメント、各筋の消費エネルギー、各
筋の活動量、各筋の活動タイミングの目安を得ることが
できる。
て、前記解析手段は、前記姿勢位置検出手段と前記動作
力検出手段と前記入力操作手段とにより与えられる情報
を用いて下肢の力学系モデルと下肢の各筋の筋・骨格モ
デルを定めるとともに、各関節の回りの関節モーメン
ト、各筋の消費エネルギー、各筋の活動量、各筋の活動
タイミングを少なくとも求めるものであり、下肢の力学
系モデルと各筋の筋・骨格モデルとを用いるから、各関
節の回りの関節モーメント、各筋の消費エネルギー、各
筋の活動量、各筋の活動タイミングの目安を得ることが
できる。
【００７４】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記表示手段は、前記解析手段において求めた数値
情報を少なくとも表示するとともに、運動中の各筋の活
動量と活動タイミングとを人体を模擬した画像における
各筋の部位に対応付けて表示するものであり、数値情報
だけではなく人体を模擬した画像を示して運動中の各筋
の部位に対応付けて筋の活動状況を示すことになるか
ら、使用者はどの筋が使われているかを意識することに
なり、トレーニングの意欲の向上やトレーニングの効果
の向上につながる。
て、前記表示手段は、前記解析手段において求めた数値
情報を少なくとも表示するとともに、運動中の各筋の活
動量と活動タイミングとを人体を模擬した画像における
各筋の部位に対応付けて表示するものであり、数値情報
だけではなく人体を模擬した画像を示して運動中の各筋
の部位に対応付けて筋の活動状況を示すことになるか
ら、使用者はどの筋が使われているかを意識することに
なり、トレーニングの意欲の向上やトレーニングの効果
の向上につながる。
【００７５】請求項５の発明は、請求項１の発明は、前
記入力操作手段が運動の目標を入力可能であって、前記
解析手段では目標に応じて設定した運動量の推奨値を表
示するものであり、運動量の推奨値を示すことによって
運動の効果を高めることができる。
記入力操作手段が運動の目標を入力可能であって、前記
解析手段では目標に応じて設定した運動量の推奨値を表
示するものであり、運動量の推奨値を示すことによって
運動の効果を高めることができる。
【００７６】請求項６の発明は、請求項１の発明は、前
記入力操作手段と前記表示手段とを共通の筐体に備え、
前記表示手段により前記運動補助装置を使用する際の操
作手順が表示されるものであり、操作手順を示すことに
よって、身体計測値のような情報の入力忘れを防止する
ことができる。
記入力操作手段と前記表示手段とを共通の筐体に備え、
前記表示手段により前記運動補助装置を使用する際の操
作手順が表示されるものであり、操作手順を示すことに
よって、身体計測値のような情報の入力忘れを防止する
ことができる。
【００７７】請求項７の発明は、請求項１の発明は、運
動の日時を設定するスケジュール設定手段と、設定され
た日時に報知するアラーム手段とが付加されているもの
であり、トレーニングを行う日時が報知されるから、ト
レーニングを促すことになり、トレーニングを計画的に
行うように習慣付けることが可能でありトレーニングの
効果を高めることができる。
動の日時を設定するスケジュール設定手段と、設定され
た日時に報知するアラーム手段とが付加されているもの
であり、トレーニングを行う日時が報知されるから、ト
レーニングを促すことになり、トレーニングを計画的に
行うように習慣付けることが可能でありトレーニングの
効果を高めることができる。
【００７８】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、前記運動補助装置におけるペダルの負荷をペダルの
位置ごとに変化させることが可能な負荷調整手段が付加
されているものであり、ペダルの各位置において活動量
が大きくなっている特定の筋に対して負荷を大きくする
ことが可能になり、特定の筋を効率よく鍛えることがで
きる。
て、前記運動補助装置におけるペダルの負荷をペダルの
位置ごとに変化させることが可能な負荷調整手段が付加
されているものであり、ペダルの各位置において活動量
が大きくなっている特定の筋に対して負荷を大きくする
ことが可能になり、特定の筋を効率よく鍛えることがで
きる。
【００７９】請求項９の発明は、使用者の着座するサド
ルおよび自転車漕ぎ運動を模擬するペダルを備える運動
補助装置と、使用者の運動中におけるペダルの回転位置
を検出するペダル位置検出部と、ペダルの負荷をペダル
の位置に応じて変化させることが可能な負荷調整手段
と、使用者が運動の目的を入力する入力操作手段と、入
力操作手段を通して要求された運動の目的別にペダルの
回転位置と負荷の大きさとの関係としてあらかじめ設定
されているプログラムに従ってペダル位置検出部で検出
されたペダルの回転位置に応じて負荷調整手段を通して
ペダルの負荷の大きさを制御する負荷パターン設定手段
とを備え、負荷パターン設定手段では、前記プログラム
ではペダルの回転位置を８等分に分割した各区間に負荷
の大きさを対応付けているものであり、ペダルの回転位
置を８等分した区間に負荷の大きさを対応付けているか
ら、各区間において活動レベルが高くなる筋肉を選択的
に強化することが可能になる。しかも、ペダルの１回転
を８区間に分割しているから、左右のペダルの対称性に
よって負荷の大きさの対応付けは４区間について行えば
よく、比較的少数のデータで目的別に各種の筋肉に負荷
をかけることが可能になる。
ルおよび自転車漕ぎ運動を模擬するペダルを備える運動
補助装置と、使用者の運動中におけるペダルの回転位置
を検出するペダル位置検出部と、ペダルの負荷をペダル
の位置に応じて変化させることが可能な負荷調整手段
と、使用者が運動の目的を入力する入力操作手段と、入
力操作手段を通して要求された運動の目的別にペダルの
回転位置と負荷の大きさとの関係としてあらかじめ設定
されているプログラムに従ってペダル位置検出部で検出
されたペダルの回転位置に応じて負荷調整手段を通して
ペダルの負荷の大きさを制御する負荷パターン設定手段
とを備え、負荷パターン設定手段では、前記プログラム
ではペダルの回転位置を８等分に分割した各区間に負荷
の大きさを対応付けているものであり、ペダルの回転位
置を８等分した区間に負荷の大きさを対応付けているか
ら、各区間において活動レベルが高くなる筋肉を選択的
に強化することが可能になる。しかも、ペダルの１回転
を８区間に分割しているから、左右のペダルの対称性に
よって負荷の大きさの対応付けは４区間について行えば
よく、比較的少数のデータで目的別に各種の筋肉に負荷
をかけることが可能になる。
【００８０】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記プログラムでは連続した複数個の区間に負荷
の大きさを対応付けているものであり、比較的長い期間
に亘って負荷を与えることになるから、１区間単位で負
荷を大きくする場合よりも筋肉の強化に高い効果が期待
できる。
いて、前記プログラムでは連続した複数個の区間に負荷
の大きさを対応付けているものであり、比較的長い期間
に亘って負荷を与えることになるから、１区間単位で負
荷を大きくする場合よりも筋肉の強化に高い効果が期待
できる。
【００８１】請求項１１の発明は、請求項９または請求
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を前記区間よりも延長するものであり、比較的長い
期間に亘って筋肉に負荷を与えることが可能になり、筋
肉の強化に高い効果が期待できる。
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を前記区間よりも延長するものであり、比較的長い
期間に亘って筋肉に負荷を与えることが可能になり、筋
肉の強化に高い効果が期待できる。
【００８２】請求項１２の発明は、請求項９または請求
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を前記区間よりも短縮するものであり、負荷を大き
くする期間を比較的短くすることになるから、結果的に
筋肉への負荷を軽減して負担の少ない運動が可能にな
る。
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を前記区間よりも短縮するものであり、負荷を大き
くする期間を比較的短くすることになるから、結果的に
筋肉への負荷を軽減して負担の少ない運動が可能にな
る。
【００８３】請求項１３の発明は、請求項９または請求
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を特定の筋肉の活動レベルが高まる期間よりも短く
するように短縮するものであり、特定の筋肉に対して負
荷を大きくする期間を比較的短くすることになるから、
筋肉への負荷を軽減して負担の少ない運動が可能にな
る。
項１０の発明において、前記負荷パターン設定手段で
は、前記プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を特定の筋肉の活動レベルが高まる期間よりも短く
するように短縮するものであり、特定の筋肉に対して負
荷を大きくする期間を比較的短くすることになるから、
筋肉への負荷を軽減して負担の少ない運動が可能にな
る。
【００８４】請求項１４の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記負荷パターン設定手段では、前記区間のうち
の各１区間に負荷の大きさを対応付けたプログラムによ
る関係と、前記区間のうちの連続した複数個の区間に負
荷の大きさを対応付けたプログラムとによる関係と、プ
ログラムにより設定された負荷を大きくする期間を前記
区間よりも延長する関係と、プログラムにより設定され
た負荷を大きくする期間を前記区間よりも短縮する関係
と、プログラムにより設定された負荷を大きくする期間
を特定の筋肉の活動レベルが高まる期間よりも短くする
ように短縮する関係とを組み合わせて負荷の大きさを制
御するものであり、ペダルに与える負荷を増減させるこ
とが可能であり、目的に応じて目的に応じた負荷を筋肉
に与えることができ、筋力トレーニング、持久力トレー
ニング、シェイプアップトレーニングなどの各種の目的
に合わせた運動が可能になる。
いて、前記負荷パターン設定手段では、前記区間のうち
の各１区間に負荷の大きさを対応付けたプログラムによ
る関係と、前記区間のうちの連続した複数個の区間に負
荷の大きさを対応付けたプログラムとによる関係と、プ
ログラムにより設定された負荷を大きくする期間を前記
区間よりも延長する関係と、プログラムにより設定され
た負荷を大きくする期間を前記区間よりも短縮する関係
と、プログラムにより設定された負荷を大きくする期間
を特定の筋肉の活動レベルが高まる期間よりも短くする
ように短縮する関係とを組み合わせて負荷の大きさを制
御するものであり、ペダルに与える負荷を増減させるこ
とが可能であり、目的に応じて目的に応じた負荷を筋肉
に与えることができ、筋力トレーニング、持久力トレー
ニング、シェイプアップトレーニングなどの各種の目的
に合わせた運動が可能になる。
【００８５】請求項１５の発明は、請求項１４の発明に
おいて、前記負荷パターン設定手段では、前記入力操作
手段により要求された運動の目的に応じて負荷の大きさ
を制御する周期を変化させるスケジュールが設定されて
いるものであり、運動の目的に応じて負荷強度に強弱を
つけることができ、筋力トレーニング、持久力トレーニ
ング、シェイプアップトレーニングなどの各種の目的に
合わせた運動が可能になる。また、運動中に負荷強度が
適宜周期で変化することによって、運動に対する慣れを
防止する効果も期待できる。
おいて、前記負荷パターン設定手段では、前記入力操作
手段により要求された運動の目的に応じて負荷の大きさ
を制御する周期を変化させるスケジュールが設定されて
いるものであり、運動の目的に応じて負荷強度に強弱を
つけることができ、筋力トレーニング、持久力トレーニ
ング、シェイプアップトレーニングなどの各種の目的に
合わせた運動が可能になる。また、運動中に負荷強度が
適宜周期で変化することによって、運動に対する慣れを
防止する効果も期待できる。
【００８６】請求項１６の発明は、請求項１５の発明に
おいて、前記負荷パターン設定手段は、前記スケジュー
ルと使用される筋肉とを対応付けたテーブルが設けら
れ、前記入力操作手段を通して運動の目的が指示され強
化する筋肉が選択されるとテーブルを用いてスケジュー
ルが選択されるものであり、運動の目的に応じて負荷を
かける筋肉が決まれば、テーブルを参照するだけでスケ
ジュールを決定することができるから、スケジュールを
設定する処理が簡単になる。
おいて、前記負荷パターン設定手段は、前記スケジュー
ルと使用される筋肉とを対応付けたテーブルが設けら
れ、前記入力操作手段を通して運動の目的が指示され強
化する筋肉が選択されるとテーブルを用いてスケジュー
ルが選択されるものであり、運動の目的に応じて負荷を
かける筋肉が決まれば、テーブルを参照するだけでスケ
ジュールを決定することができるから、スケジュールを
設定する処理が簡単になる。
【００８７】請求項１７の発明は、請求項９ないし請求
項１６の発明において、前記入力操作手段には、使用者
による運動補助装置の使用開始後に使用者による負荷の
強さの変更要求を受け付ける主観強度入力部が設けられ
ているものであり、使用者の使用感に応じて負荷の強弱
を調節することになり、使用者が要求する強度に調節し
た負荷を与えることができる。
項１６の発明において、前記入力操作手段には、使用者
による運動補助装置の使用開始後に使用者による負荷の
強さの変更要求を受け付ける主観強度入力部が設けられ
ているものであり、使用者の使用感に応じて負荷の強弱
を調節することになり、使用者が要求する強度に調節し
た負荷を与えることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】同上において使用者の姿勢の推定に用いるリン
クモデルを示す説明図である。
クモデルを示す説明図である。
【図３】同上に用いるペダル座標系の説明図である。
【図４】同上に用いるペダル力検出部の配置例を示す図
である。
である。
【図５】同上において関節モーメントを求めるために用
いる力学系モデルを示す説明図である。
いる力学系モデルを示す説明図である。
【図６】同上において筋力推定の対象となる筋群を示す
図である。
図である。
【図７】同上において筋力推定を求めるために用いる筋
・骨格モデルを示す説明図である。
・骨格モデルを示す説明図である。
【図８】同上に用いる解析手段において入力情報から出
力情報を求める手順を示す説明図である。
力情報を求める手順を示す説明図である。
【図９】同上における筋活動の表示例を示す図である。
【図１０】同上に用いる表示手段の表示例を示す図であ
る。
る。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図
である。
である。
【図１２】同上の要部ブロック図である。
【図１３】同上の動作説明図である。
【図１４】同上の動作説明図である。
【図１５】同上の動作説明図である。
【図１６】同上においてペダルの回転位置と筋活動度と
の計測結果を示す図である。
の計測結果を示す図である。
【図１７】同上の他の態様を示す要部ブロック図であ
る。
る。
【図１８】同上の動作説明図である。
１ 運動補助装置
２ 入力操作手段
３ 姿勢位置検出手段
３ａ サドル位置検出部
３ｂ ペダル位置検出部
４ 動作力検出手段
４ａ ペダル力検出部
５ 解析手段
６ 表示手段
７ 負荷調整手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ａ６１Ｈ 1/02 Ａ６３Ｂ 24/00
Ａ６３Ｂ 22/06 69/00 Ｃ
24/00 Ａ６１Ｂ 5/10 ３１０Ｇ
69/00 ３００Ｄ
(72)発明者 中務 亜紀
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
(72)発明者 実松 渉
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
(72)発明者 湯川 隆志
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
(72)発明者 岡田 あき子
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
Ｆターム(参考） 4C038 VA03 VA04 VB14 VC09 VC20
Claims (17)
- 【請求項１】 使用者の着座するサドルおよび自転車漕
ぎ運動を模擬するペダルを備える運動補助装置と、使用
者の運動中の各部の姿勢を運動補助装置の特定部位の動
きにより検出する姿勢位置検出手段と、使用者が自転車
漕ぎ運動において発揮している特定部位の力を検出する
動作力検出手段と、少なくとも使用者の身体計測値を入
力する入力操作手段と、前記姿勢位置検出手段と前記動
作力検出手段と前記入力操作手段とにより与えられる情
報を用いて使用者の筋活動を解析する解析手段と、前記
解析手段により得られた結果を表示可能な表示手段とを
備えることを特徴とする筋活動解析装置。 - 【請求項２】 前記姿勢位置検出手段が、前記運動補助
装置に設けたペダルの位置および傾きを検出するペダル
位置検出部と、前記運動補助装置に設けたサドルの高さ
位置を検出するサドル位置検出部とを備え、前記動作力
検出手段が、前記ペダルの反力を検出するペダル力検出
部を備えることを特徴とする請求項１記載の筋活動解析
装置。 - 【請求項３】 前記解析手段は、前記姿勢位置検出手段
と前記動作力検出手段と前記入力操作手段とにより与え
られる情報を用いて下肢の力学系モデルと下肢の各筋の
筋・骨格モデルを定めるとともに、各関節の回りの関節
モーメント、各筋の消費エネルギー、各筋の活動量、各
筋の活動タイミングを少なくとも求めることを特徴とす
る請求項１記載の筋活動解析装置。 - 【請求項４】 前記表示手段は、前記解析手段において
求めた数値情報を少なくとも表示するとともに、運動中
の各筋の活動量と活動タイミングとを人体を模擬した画
像における各筋の部位に対応付けて表示することを特徴
とする請求項３記載の筋活動解析装置。 - 【請求項５】 前記入力操作手段が運動の目標を入力可
能であって、前記解析手段では目標に応じて設定した運
動量の推奨値を表示することを特徴とする請求項１記載
の筋活動解析装置。 - 【請求項６】 前記入力操作手段と前記表示手段とを共
通の筐体に備え、前記表示手段により前記運動補助装置
を使用する際の操作手順が表示されることを特徴とする
請求項１記載の筋活動解析装置。 - 【請求項７】 運動の日時を設定するスケジュール設定
手段と、設定された日時に報知するアラーム手段とが付
加されていることを特徴とする請求項１記載の筋活動解
析装置。 - 【請求項８】 前記運動補助装置におけるペダルの負荷
をペダルの位置ごとに変化させることが可能な負荷調整
手段が付加されていることを特徴とする請求項１記載の
筋活動解析装置。 - 【請求項９】 使用者の着座するサドルおよび自転車漕
ぎ運動を模擬するペダルを備える運動補助装置と、使用
者の運動中におけるペダルの回転位置を検出するペダル
位置検出部と、ペダルの負荷をペダルの位置に応じて変
化させることが可能な負荷調整手段と、使用者が運動の
目的を入力する入力操作手段と、入力操作手段を通して
要求された運動の目的別にペダルの回転位置と負荷の大
きさとの関係としてあらかじめ設定されているプログラ
ムに従ってペダル位置検出部で検出されたペダルの回転
位置に応じて負荷調整手段を通してペダルの負荷の大き
さを制御する負荷パターン設定手段とを備え、負荷パタ
ーン設定手段では、前記プログラムではペダルの回転位
置を８等分に分割した各区間に負荷の大きさを対応付け
ていることを特徴とするトレーニング装置。 - 【請求項１０】 前記プログラムでは連続した複数個の
区間に負荷の大きさを対応付けていることを特徴とする
請求項９記載のトレーニング装置。 - 【請求項１１】 前記負荷パターン設定手段では、前記
プログラムにより設定された負荷を大きくする期間を前
記区間よりも延長することを特徴とする請求項９または
請求項１０記載のトレーニング装置。 - 【請求項１２】 前記負荷パターン設定手段では、前記
プログラムにより設定された負荷を大きくする期間を前
記区間よりも短縮することを特徴とする請求項９または
請求項１０記載のトレーニング装置。 - 【請求項１３】 前記負荷パターン設定手段では、前記
プログラムにより設定された負荷を大きくする期間を特
定の筋肉の活動レベルが高まる期間よりも短くするよう
に短縮することを特徴とする請求項９または請求項１０
記載のトレーニング装置。 - 【請求項１４】 前記負荷パターン設定手段では、前記
区間のうちの各１区間に負荷の大きさを対応付けたプロ
グラムによる関係と、前記区間のうちの連続した複数個
の区間に負荷の大きさを対応付けたプログラムとによる
関係と、プログラムにより設定された負荷を大きくする
期間を前記区間よりも延長する関係と、プログラムによ
り設定された負荷を大きくする期間を前記区間よりも短
縮する関係と、プログラムにより設定された負荷を大き
くする期間を特定の筋肉の活動レベルが高まる期間より
も短くするように短縮する関係とを組み合わせて負荷の
大きさを制御することを特徴とする請求項９記載のトレ
ーニング装置。 - 【請求項１５】 前記負荷パターン設定手段では、前記
入力操作手段により要求された運動の目的に応じて負荷
の大きさを制御する周期を変化させるスケジュールが設
定されていることを特徴とする請求項１４記載のトレー
ニング装置。 - 【請求項１６】 前記負荷パターン設定手段は、前記ス
ケジュールと使用される筋肉とを対応付けたテーブルが
設けられ、前記入力操作手段を通して運動の目的が指示
され強化する筋肉が選択されるとテーブルを用いてスケ
ジュールが選択されることを特徴とする請求項１５記載
のトレーニング装置。 - 【請求項１７】 前記入力操作手段には、使用者による
運動補助装置の使用開始後に使用者による負荷の強さの
変更要求を受け付ける主観強度入力部が設けられている
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１６のいずれか
１項に記載のトレーニング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002184892A JP2003116822A (ja) | 2001-06-26 | 2002-06-25 | 筋活動解析装置およびトレーニング装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-193789 | 2001-06-26 | ||
| JP2001193789 | 2001-06-26 | ||
| JP2002184892A JP2003116822A (ja) | 2001-06-26 | 2002-06-25 | 筋活動解析装置およびトレーニング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003116822A true JP2003116822A (ja) | 2003-04-22 |
Family
ID=26617611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002184892A Pending JP2003116822A (ja) | 2001-06-26 | 2002-06-25 | 筋活動解析装置およびトレーニング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003116822A (ja) |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004057514A (ja) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Suzuken Co Ltd | 運動指導支援システム |
| JP2006345990A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Tama Tlo Kk | 筋活動推定システム |
| JP2007501640A (ja) * | 2003-08-07 | 2007-02-01 | テック・ソリューションズ・プロプライエタリー・リミテッド | 生理学的試験方法及び装置 |
| JP2008237553A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | エルゴメータの表示制御装置 |
| KR100883194B1 (ko) * | 2007-03-30 | 2009-02-13 | (주)더힘스 | 사용자 신체의 좌우측 운동 정보를 측정하기 위한 운동장치 및 방법 |
| JP2009072536A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 揺動型運動装置 |
| JP2009285186A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Xing Inc | 運動支援システム、運動支援装置、及びコンピュータプログラム |
| KR100933180B1 (ko) | 2008-02-22 | 2009-12-21 | 박승훈 | 악근 및 각근을 이용하여 측정 대상 근육의 근력을측정하기 위한 방법 및 장치 |
| JP2010201066A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Tokai Rubber Ind Ltd | 代謝量算出装置 |
| JP2012161700A (ja) * | 2012-06-08 | 2012-08-30 | Seiko Epson Corp | インターバル運動支援装置 |
| KR101246874B1 (ko) | 2008-09-29 | 2013-03-25 | 경희대학교 산학협력단 | 사용자 신체의 좌우측 운동 정보를 측정하기 위한 운동 장치 및 방법 |
| JP2013523194A (ja) * | 2010-09-03 | 2013-06-17 | ドン ソン インダストリー マシーン カンパニー リミテッド | フィットネス器具、これを用いた運動管理システム及び運動管理方法 |
| KR101377571B1 (ko) | 2012-09-25 | 2014-03-25 | 건국대학교 산학협력단 | 카메라 기반의 사이클 페달링 하지정렬 평가 시스템 및 그 방법 |
| US8781690B2 (en) | 2011-11-28 | 2014-07-15 | Shimano Inc. | Bicycle seat position indicator |
| WO2016072029A1 (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | パイオニア株式会社 | 運転姿勢出力装置 |
| JP2017064120A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社リコー | 情報処理装置およびシステム |
| JP2018038656A (ja) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 株式会社ブリヂストン | 関節トルク演算システム、サイクルコンピュータ及び関節トルクの測定方法 |
| JP2018051138A (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | オムロン株式会社 | 運動インストラクション装置、システム、方法およびプログラム |
| JP2018102579A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 株式会社ブリヂストン | 関節トルク演算装置、関節トルク演算方法及び関節トルク演算プログラム |
| JP2020057082A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社リモハブ | リハビリ支援システム、ユーザ機器および情報端末装置 |
| JP2021010464A (ja) * | 2019-07-04 | 2021-02-04 | 日本電信電話株式会社 | 運動支援装置、運動支援方法および運動支援プログラム |
| KR102244687B1 (ko) * | 2019-12-04 | 2021-04-26 | (주)로임시스템 | 목표지향형 근력운동 가이드 ui를 제공하는 운동 지원 장치, 운동 지원 방법, 그 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체 및 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램 |
| JP2021164644A (ja) * | 2017-03-06 | 2021-10-14 | ジョセフ・ケヴィン・ルセロ・デゴドイ | 自転車用靴ベースおよびクリート位置決め装置、システム、および使用のための方法 |
| WO2022024899A1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 株式会社村田製作所 | 行動状態推定装置、行動状態推定方法、行動状態学習装置、および、行動状態学習方法 |
| US20230149776A1 (en) * | 2021-11-12 | 2023-05-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Processing system, processing method, and non-transitory storage medium |
| WO2023169465A1 (zh) * | 2022-03-11 | 2023-09-14 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 基于多源信息融合的人体运动监测方法、装置 |
-
2002
- 2002-06-25 JP JP2002184892A patent/JP2003116822A/ja active Pending
Cited By (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004057514A (ja) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Suzuken Co Ltd | 運動指導支援システム |
| JP2007501640A (ja) * | 2003-08-07 | 2007-02-01 | テック・ソリューションズ・プロプライエタリー・リミテッド | 生理学的試験方法及び装置 |
| JP2006345990A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Tama Tlo Kk | 筋活動推定システム |
| JP2008237553A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | エルゴメータの表示制御装置 |
| KR100883194B1 (ko) * | 2007-03-30 | 2009-02-13 | (주)더힘스 | 사용자 신체의 좌우측 운동 정보를 측정하기 위한 운동장치 및 방법 |
| JP4492659B2 (ja) * | 2007-08-31 | 2010-06-30 | パナソニック電工株式会社 | 揺動型運動装置 |
| JP2009072536A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 揺動型運動装置 |
| KR100933180B1 (ko) | 2008-02-22 | 2009-12-21 | 박승훈 | 악근 및 각근을 이용하여 측정 대상 근육의 근력을측정하기 위한 방법 및 장치 |
| JP2009285186A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Xing Inc | 運動支援システム、運動支援装置、及びコンピュータプログラム |
| KR101246874B1 (ko) | 2008-09-29 | 2013-03-25 | 경희대학교 산학협력단 | 사용자 신체의 좌우측 운동 정보를 측정하기 위한 운동 장치 및 방법 |
| JP2010201066A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Tokai Rubber Ind Ltd | 代謝量算出装置 |
| JP2013523194A (ja) * | 2010-09-03 | 2013-06-17 | ドン ソン インダストリー マシーン カンパニー リミテッド | フィットネス器具、これを用いた運動管理システム及び運動管理方法 |
| US8781690B2 (en) | 2011-11-28 | 2014-07-15 | Shimano Inc. | Bicycle seat position indicator |
| JP2012161700A (ja) * | 2012-06-08 | 2012-08-30 | Seiko Epson Corp | インターバル運動支援装置 |
| KR101377571B1 (ko) | 2012-09-25 | 2014-03-25 | 건국대학교 산학협력단 | 카메라 기반의 사이클 페달링 하지정렬 평가 시스템 및 그 방법 |
| WO2016072029A1 (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | パイオニア株式会社 | 運転姿勢出力装置 |
| JPWO2016072029A1 (ja) * | 2014-11-07 | 2017-08-10 | パイオニア株式会社 | 運転姿勢出力装置 |
| US10828532B2 (en) | 2014-11-07 | 2020-11-10 | Shimano Inc. | Riding posture outputting device |
| JP2017064120A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社リコー | 情報処理装置およびシステム |
| JP2018038656A (ja) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 株式会社ブリヂストン | 関節トルク演算システム、サイクルコンピュータ及び関節トルクの測定方法 |
| JP2018051138A (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | オムロン株式会社 | 運動インストラクション装置、システム、方法およびプログラム |
| WO2018123548A1 (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 株式会社ブリヂストン | 関節トルク演算装置、関節トルク演算方法及び関節トルク演算プログラム |
| CN110114262A (zh) * | 2016-12-26 | 2019-08-09 | 株式会社普利司通 | 关节力矩运算装置、关节力矩运算方法以及关节力矩运算程序 |
| JP2018102579A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 株式会社ブリヂストン | 関節トルク演算装置、関節トルク演算方法及び関節トルク演算プログラム |
| JP7210639B2 (ja) | 2017-03-06 | 2023-01-23 | ジョセフ・ケヴィン・ルセロ・デゴドイ | 自転車用靴クリート測定システム、自転車用靴クリート測定ペダル、および、自転車用靴のクリートの位置決めを決定する方法 |
| JP2021164644A (ja) * | 2017-03-06 | 2021-10-14 | ジョセフ・ケヴィン・ルセロ・デゴドイ | 自転車用靴ベースおよびクリート位置決め装置、システム、および使用のための方法 |
| JP2020057082A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社リモハブ | リハビリ支援システム、ユーザ機器および情報端末装置 |
| JP7471771B2 (ja) | 2018-09-28 | 2024-04-22 | 株式会社リモハブ | リハビリ支援システム |
| JP2021010464A (ja) * | 2019-07-04 | 2021-02-04 | 日本電信電話株式会社 | 運動支援装置、運動支援方法および運動支援プログラム |
| JP7263949B2 (ja) | 2019-07-04 | 2023-04-25 | 日本電信電話株式会社 | 運動支援装置、運動支援方法および運動支援プログラム |
| KR102244687B1 (ko) * | 2019-12-04 | 2021-04-26 | (주)로임시스템 | 목표지향형 근력운동 가이드 ui를 제공하는 운동 지원 장치, 운동 지원 방법, 그 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체 및 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램 |
| WO2022024899A1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 株式会社村田製作所 | 行動状態推定装置、行動状態推定方法、行動状態学習装置、および、行動状態学習方法 |
| WO2022024900A1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 株式会社村田製作所 | 行動状態推定装置、行動状態推定方法、行動状態学習装置、および、行動状態学習方法 |
| JP7047991B1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-04-05 | 株式会社村田製作所 | 行動状態推定装置、行動状態推定方法、行動状態学習装置、および、行動状態学習方法 |
| JP7047990B1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-04-05 | 株式会社村田製作所 | 行動状態推定装置、行動状態推定方法、行動状態学習装置、および、行動状態学習方法 |
| US20230149776A1 (en) * | 2021-11-12 | 2023-05-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Processing system, processing method, and non-transitory storage medium |
| WO2023169465A1 (zh) * | 2022-03-11 | 2023-09-14 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 基于多源信息融合的人体运动监测方法、装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003116822A (ja) | 筋活動解析装置およびトレーニング装置 | |
| Duc et al. | Muscular activity during uphill cycling: effect of slope, posture, hand grip position and constrained bicycle lateral sways | |
| US10194837B2 (en) | Devices for measuring human gait and related methods of use | |
| US9795337B2 (en) | System, apparatus, and method for promoting usage of core muscles and other applications | |
| Bini et al. | Biomechanics of cycling | |
| KR101738678B1 (ko) | 운동성 평가 시스템 | |
| US20110105962A1 (en) | Method and system of simulation and measurement related to optimum operating condition for support base of passive exercise machine | |
| JP2006345990A (ja) | 筋活動推定システム | |
| JP4390129B2 (ja) | 足底圧を用いた下肢関節モーメント及び下肢筋張力の推定システム | |
| Faupin et al. | Effects of type and mode of propulsion on hand-cycling biomechanics in nondisabled subjects. | |
| Gauthier et al. | Human movement quantification using Kinect for in-home physical exercise monitoring | |
| Holliday et al. | Performance variables associated with bicycle configuration and flexibility | |
| Bini et al. | Effects of workload and pedalling cadence on knee forces in competitive cyclists | |
| JP5263799B2 (ja) | 体性感覚運動統合評価訓練システム | |
| Elmer et al. | Joint-specific power absorption during eccentric cycling | |
| WO2021186709A1 (ja) | 運動支援装置、運動支援システム、運動支援方法および運動支援プログラム | |
| Garner et al. | Using motion sensor technology to manage risk of injury in a strength and conditioning program for female collegiate athletes | |
| Bini | Effects of saddle position on pedalling technique and methods to assess pedalling kinetics and kinematics of cyclists and triathletes | |
| Williams et al. | Effects of athlete-dependent traits on joint and system countermovement-jump power | |
| Suomi et al. | Effects of hydraulic resistance strength training on isokinetic measures of leg strength in men with mental retardation | |
| JP4735951B2 (ja) | 体性感覚運動統合評価訓練システム | |
| WO2022018938A1 (ja) | 運動支援装置、および、運動支援方法 | |
| TW201019906A (en) | System and method for evaluation and rehabilitation of ankle proprioception | |
| Leong et al. | Noncircular Chainrings Do Not Influence Physiological Responses During Submaximal Cycling | |
| Kivi | A kinematic comparison of the running A and B drills with sprinting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050112 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061121 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070410 |