JP2006320417A - 音楽演奏機能付き筋力トレーニング用具 - Google Patents

Abstract

【課題】
加力運動具に音楽機能を付加することにより、楽しみながら単純動作の筋力トレーニングをすることができるトレーニング用具を提供する。
【解決手段】
加力運動具にセンサを取り付け、運動具に対する引っ張り、捻り、圧縮などの加力状態を検出し、加力検出信号を無線により音楽演奏装置へ送る。音楽演奏装置は、楽曲を構成する各音のタイミングと音高の組を順次配列した演奏データを記憶しており、その演奏データを読み出して、各音をそれぞれのタイミングにその音高で自動演奏を行い、その際、自動演奏のテンポを、前記加力検出信号の立上りの時間間隔に合わせて徐々に修正する。
【選択図】図１

Description

この発明は、加力運動具に対する加力動作に呼応して音楽演奏を進行させる筋力トレーニング用具に関し、より詳しくは、高齢者や回復中の負傷者等におけるリハビリテーション（以下、「リハビリ」と略称）の一環として筋力トレーニングを行う際に、音楽を演奏する感覚で楽しみながら筋力トレーニングが行えるように工夫した筋力トレーニング用具に関するものである。

従来、高齢者やリハビリ患者等、比較的弱い範囲で筋力をトレーニングする人を対象にした専用の筋力トレーニング用具はなく、一般的には、強い筋力を鍛えるために使用される普通の筋力トレーニング用具の負荷を軽くして、リハビリ等に利用している。しかし、筋力トレーニングは、単調な繰り返し動作が多く、楽しみながら遊び感覚で行えないと、リハビリ動作を継続させることはなかなかむずかしい。

そこで、発明者らは、先般、音楽を演奏する感覚で若干複雑な指の曲げ伸ばし運動のトレーニングができる装置を発明し、出願した（特許文献１を参照）。
特開２００５−９９５６５号公報

この発明は、上記のような背景に鑑みてなされたものであり、主に高齢者やリハビリ患者等で筋力トレーニングを必要とする者が、簡単な動作の筋力トレーニングを行いながら、同時に音楽演奏楽しむことができるトレーニング用具を提供することを目的とする。

この発明による筋力トレーニング用具は、使用者が加える外力に応じて変形し、その変形に応じた反力を使用者に対して与えるとともに、その変形が所定の度合いを超えているときに加力検出信号を発し、超えていないときには加力検出信号を発しない加力検出信号発生手段を有する加力運動具と、演奏させるべき楽曲を構成する各音の発音タイミングデータと音高データの組が配列されてなる演奏データを楽曲の進行に対応させて記憶する演奏データ記憶手段と、楽曲を自動演奏させる自動演奏テンポを表す自動演奏テンポデータを提供する自動演奏テンポデータ提供手段と、前記演奏データ記憶手段から前記演奏データを読み出して、前記自動演奏テンポデータが表す自動演奏テンポで前記各音の発音タイミングと音高を指示する自動演奏指示データを出力する自動演奏指示データ出力手段と、前記加力信号を受信し、その加力信号を受信するごとに前の加力信号の受信からの時間間隔を計時して、その加力時間間隔を表す加力周期信号を出力する加力周期信号出力手段と、前記加力時間間隔と前記自動演奏テンポとを比較して、前記自動演奏テンポを前記加力時間間隔に一致するように修正して、前記自動演奏指示データの出力されるテンポを修正するテンポ修正手段と、前記自動演奏指示データにより指示されたタイミングでその音高の楽音を発生させる楽音発生手段とを備えてなるものである。

さらに、上記加力運動具は、弾性を有する棒状体が環状に閉じて形成された運動具本体と、前記運動具本体の環状の少なくとも一箇所にその棒状体を外側から取り囲んで設けられた所定長さの取っ手部と、前記取っ手部近傍において前記棒状体に接触しないで前記棒状体を取り囲んで設けられた所定長さの筒体と、前記筒体の内面及びそれに対向する前記棒状体の外面にそれぞれ導電片を設け、それら導電片同士の接触を電気的に検出して接触検出信号を発生させる接触検出信号発生手段とを備えてなり、前記運動具本体の変形に応じて前記導電片同士が接触することにより、前記加力検出信号を発するように構成してなることを特徴とするものである。

さらにまた、上記加力運動具は、弾性を有し加力により長さ方向に伸長可能な紐状体で形成された運動具本体と、前記運動具本体の紐状体の両端に取り付けられた握り部と、前記握り部近傍に前記紐状体に対する加力を検出するスイッチを設け、前記スイッチの作動を電気的に検出してスイッチ作動検出信号を発生させるスイッチ作動検出信号発生手段とを備えてなり、前記運動具本体の伸長に応じて前記スイッチが作動することにより、前記加力検出信号を発するように構成してなることを特徴とするものである。

この発明によれば、使用者が加力運動具に対して力を加えたり力を抜いたり繰り返す筋力トレーニング動作に応じて、その繰り返し周期（＝時間間隔）（逆にいえば、繰り返し速さ）に合わせて、楽曲の自動演奏を進行させるので、恰も使用者が自分で音楽演奏の指揮を取っているような感覚を楽しみながら、筋力のトレーニングをすることができる。その場合、自動演奏のテンポは、使用者の動作に呼応するので、使用者の訓練度合いに応じた速さでトレーニングができるという利点がある。

以下、この発明の実施態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、この発明の筋力トレーニング用具の全体的な構成を示すブロック線図である。この発明による筋力トレーニング用具は、大きくは、加力運動具１の部分と楽音演奏装置２の部分を備えて構成されている。

加力運動具１の部分は、使用者が加える外力に応じて変形し、その変形に応じた反力を使用者に対して与える運動具本体（後に説明する）に対して取り付けられ、運動具本体の変形が所定の度合いを超えているときに加力検出信号を発し、超えていないときには加力検出信号を発しない加力検出信号発生部１１と、それに接続されて加力検出信号を無線周波の電波で送信する無線送信部１０を含んでいる。なお、運動具本体の具体的な実施の形態については、図２及び図３を参照しながら、後に説明する。

楽音演奏装置２の部分は、演奏させるべき楽曲を構成する各音の発音タイミングデータと音高データの組が配列されてなる演奏データを楽曲の進行に対応させて記憶する演奏データ記憶部２１と、楽曲を自動演奏させる自動演奏テンポを表す自動演奏テンポデータを提供する自動演奏テンポデータ提供部２８と、前記演奏データ記憶部２１から前記演奏データを読み出して、前記自動演奏テンポデータが表す自動演奏テンポで前記各音の発音タイミングと音高を指示する自動演奏指示データを出力する自動演奏指示データ出力部２２と、上記無線送信された加力検出信号を受信する無線受信部２０と、その受信した加力検出信号の立上りと前に受信した加力検出信号の立上りとの時間間隔を計時して、その加力時間間隔を表す加力間隔信号を出力する加力間隔信号出力部２９と、前記加力時間間隔と前記自動演奏テンポとを比較して、前記自動演奏テンポを前記加力時間間隔に一致するように徐々に修正して、前記自動演奏指示データの出力されるテンポを修正するテンポ修正部３０と、修正されたテンポで出力される自動演奏指示データにより指示されたタイミングでその音高の楽音を発生させる音源２３と、音源からの楽音信号を増幅するアンプ２４と、増幅された楽音信号を音として空中に放射するスピーカ２５とを備えてなっている。制御回路２６は、使用者によるパネルスイッチ２７の操作に応じて上記各部２０〜２５などを制御する回路である。上記において、自動テンポデータ提供部２８は、デフォルトテンポとして、標準的なトレーニング用のテンポ（その楽曲の標準的な演奏テンポより若干遅めのテンポが好ましい）を予め設定内蔵していてもよいし、パネルスイッチ２７の操作に応じて制御回路２６を介して初期テンポを設定する方式でもよいし、あるいは、演奏データ記憶部２１に記憶された演奏データの中にその楽曲の標準的な演奏テンポを表すテンポデータを含ませておいて、そのテンポデータを読み出して、その値に自動演奏開始時のテンポを設定する方式でもよい。いずれにしても、自動演奏が開始した後で、使用者が行う筋力トレーニングの速さ（加力時間間隔）に追従して自動演奏のテンポが修正され、その修正されたテンポで自動演奏が進行する。もし、使用者がこの装置をスタートさせたのに運動を開始しなかった場合は、自動演奏はこの初期のテンポで進行を続ける。また、使用者が運動を途中で止めてしまった場合は、自動演奏はその直前までのテンポで進行を続ける。さらに、使用者が一旦運動を中止した後で間をおいて運動を再開した場合は、自動演奏のテンポはその中止期間に相当する周期の非常に遅いテンポに修正されかけるが、逐次運動を続けていくことにより、その運動のテンポに漸次修正されていく。

なお、上記に説明した図示の実施例では、加力運動具１と音楽演奏装置２の間を、使用の便のため無線による信号伝達としたが、もちろん有線による信号伝達としてもよい。

図２は、加力運動具１の運動具本体が、弾性を有する棒状体３１を二点鎖線３１ａで延長部分を示すように環状（好ましくは、円形）に繋いで圧縮型運動具として形成されており、この環状の形は加力により変形するもので、それに対して、運動具本体の環状の少なくとも一箇所にその棒状体３１を外側から取り囲んで所定長さの取っ手３２を取り付け、その取っ手３２の近傍において棒状体３１に直接接触しないように棒状体３１を取り囲んで所定長さの筒体３３を設け、その筒体３３の内面及びそれに対向する棒状体３１の外面にそれぞれ導電片３４ａ、３４ｂを設け、それら導電片同士の接触を電気的に検出して接触検出信号を発生させる接触検出信号発生回路（図示せず）が設けられていて、運動具本体の変形に応じて前記導電片同士が接触することにより、接触検出信号発生回路から前述の加力検出信号を発するように構成されている。使用に際しては、環状体の取っ手３２とその直径方向反対側（そこにも取っ手を設けてもよい）とを左右の手で把持し、左右の手を使って環状体を空中で開いたり閉じたり、または捻ったりして、筋力トレーニングを行う。なお、加力検出信号を発生させる手段としては、図２に示す導電片と接触検出信号発生回路の組合せに代えて、機械的な変形によりマイクロスイッチなどを駆動して、スイッチの閉成を検出して加力検出信号を発生させる回路構成としてもよい。

図３は、加力運動具１の運動具本体が、弾性を有し加力により長さ方向に伸長可能な紐状体４１を二点鎖線４１ａで延長部分を示すように所定長さ用意して伸長型運動具として形成されており、それに対して、運動具本体の紐状体４１の両端に握り部４２を取り付け、その握り部４２の近傍に紐状体４１に対する加力をワイヤ固定栓４３、ワイヤ４４及びバネ４５を介して検出するスイッチ４６を設け、スイッチ４６の作動を電気的に検出してスイッチ作動検出信号を発生させるスイッチ作動検出信号発生回路（図示せず）が設けられていて、運動具本体の伸長に応じてスイッチ４６が作動することにより、加力検出信号を発するように構成されている。使用に際しては、紐状体の中央部４１ｂを足で踏みつけておいて、左右の手でそれぞれの握り部４２を握り、左右の腕の肘から先を交互に上向きに引き上げて、筋力トレーニングを行う。なお、図３に示す実施例では、左右それぞれの握り部４２にスイッチ４６を設けて、左右それぞれの手の加力を検出する構成としたが、いずれか一方の握り部４２にスイッチ４６を設けて、その一方の手の加力のみを検出する構成とすることもできる。

次に、図４ａ及び図４ｂを参照しながら、この発明のトレーニング用具のデータ処理プロセスについて説明する。図４ａのフローは、メインルーチンであり、図４ｂのフローは、割込みルーチンである。装置の電源が投入されると、ステップＳ１でトレーニング用具の初期設定が行われる。次いで、ステップＳ２でパネルスイッチによる設定が読み込まれ、この発明を利用したトレーニング用具の動作モードが設定される。なお、上記の説明では、この発明の動作モードとして、自動演奏データに基づく自動演奏で、その楽曲進行のテンポを加力検出信号の入力時間間隔に追従させる演奏モードを説明したが、この発明を利用するトレーニング用具としては、このモード以外の別の演奏モード（例えば、加力検出信号に応答して新たな加力検出信号ごとに次の音高の楽音を演奏するモード）も併せて用意すると筋力トレーニングに多様性がもたらされて便利であるので、このフローチャートでは、そのような別の演奏モードにも対応できる処理として図解されている。その場合、上記で説明したこの発明の演奏モードを「モード１」と称し、別の演奏モードを「モード２」と称する。なお、モード２のための回路構成は、別途可能であるものとし、ここでは具体的な説明は省略する。

次に、上記で説明した演奏すべき楽曲の演奏データは、複数の楽曲について演奏データ記憶手段に記憶されており、予め番号が付けられていて、パネルスイッチから入力することにより選曲することができ、ステップＳ３はその選曲のステップである。演奏開始ボタンを押すと、ステップＳ４がＹＥＳ（Ｙ）と判断して、下のステップＳ５に進み、パネルスイッチによる選定が「モード１」であると判断されれば、この発明のトレーニング用具は、上記で説明したような動作をする。すなわち、加力運動具からの各加力検出信号の立上りの時間間隔に追従して、楽曲の自動演奏のテンポが時々刻々修正されていく。この場合、加力検出信号の立上りを検出する処理は、次の要領で行われる。すなわち、加力検出信号の受信を定期的（例えば１ミリ秒ごと）にチェックし、「加力検出信号なし」を検出した後の最初の「加力検出信号あり」が新たな加力検出信号の立上り時点を意味する。「加力検出信号あり」のみが続いている間や、「加力信号なし」のみが続いている間は、加力検出信号の立上りは存在しない。このような処理により、筋力トレーニングをしている使用者は、力を加えた瞬間ごとに曲のリズムの拍打ちを実感するので、恰も自分が音楽演奏の指揮を取っているかのような感覚で、筋力トレーニングをすることができる。

ここで、上記において説明を省略した割込みルーチンについて、説明する。割込みルーチンは、割込みが生じる度に実行される処理である。ステップＳ１１は、いずれかのスイッチにおいて入力があった場合に、対応するメインルーチン内での処理の実行を促す。モード設定に関連する入力であれば、ステップＳ２のサブルーチンの中で、対応する処理が実行される。選曲に関する入力であれば、ステップＳ３のサブルーチンの中で、対応する処理が実行される。開始ボタンの入力であれば、ステップＳ４の判断で「Ｙ」の方に進む。開始ボタンの入力がない間は、ステップＳ４の判断で「Ｎ」の方に進み、開始ボタンの入力を待ち続ける。ステップＳ１２は、無線入力があった場合に、加力検出信号の入力として、ステップＳ６またはＳ７のサブルーチンの中で、データ処理に利用される。ステップＳ１３は、上述したステップＳ６における自動演奏のテンポ追従に利用される加力間隔信号を作成するステップである。

上記の説明では、一つの加力運動具１を用いて一人の使用者が筋力トレーニングを行う場合について説明したが、異なる無線送信周波数を割り当てた複数の加力運動具または有線で個別に接続する複数の加力運動具を用いて複数人の使用者が筋力トレーニングを行うようにすることもできる。その場合は、楽音演奏装置２の中を複数チャンネルの信号処理回路構成として、演奏データも複数の楽器パート構成のものを記憶させておき、複数の使用者が複数の楽器パートをそれぞれ分担するようにし、トレーニングに際しては、特定の一人をリーダとして、リーダの加力タイミングで演奏テンポを決め、他の使用者については、リーダのトレーニング動作とほぼ同じタイミングでトレーニング動作をしている者のみ、その者が分担している楽器パートの音を発音させるようにすると、演奏が滑らかに進行して具合がよい。

なお、この発明を実現する構成は、ＣＰＵを利用したコンビュータ処理であるので、このトレーニング用具の運用において収集したデータは、種々の目的に利用することができ、使用者別のトレーニング履歴の管理、リハビリの進展度合いの表示、運動量や消費カロリーの推定、ゲーム感覚での採点表示など、種々のデータ表示が可能である。

この発明による音楽演奏機能付き筋力トレーニング用具の構成を示すブロック線図である。 この発明に使用する環状にした棒状体の加力運動具を示す一部省略斜視図である。 この発明に使用する紐状体の加力運動具を示す一部省略側面図である。 この発明を利用したトレーニング用具におけるデータ処理プロセスのメインルーチンの流れを示すフローチャートである。 この発明を利用したトレーニング用具におけるデータ処理プロセスの割込みルーチンの流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１…加力運動具、１０…無線送信部、１１…加力検出信号発生部、２…楽音演奏装置、２０…無線受信部、２１…演奏データ記憶部、２２…自動演奏指示データ出力部、２３…音源、２８…自動演奏テンポデータ提供部、２９…加力間隔信号出力部、３０…テンポ修正部、３１…棒状体、３２…取っ手、３３…筒体、３４ａ、３４ｂ…導電片、４１…紐状体、４２…握り部、４３…ワイヤ固定栓、４４…ワイヤ、４５…バネ、４６５…スイッチ。

Claims (3)

1. 使用者が加える外力に応じて変形し、その変形に応じた反力を使用者に対して与える加力運動具であって、その変形が所定の度合いを超えているときに加力検出信号を発し、超えていないときには加力検出信号を発しない加力検出信号発生手段を有する加力運動具と、
   演奏させるべき楽曲を構成する各音の発音タイミングデータと音高データの組が配列されてなる演奏データを楽曲の進行に対応させて記憶する演奏データ記憶手段と、
   楽曲を自動演奏させる自動演奏テンポを表す自動演奏テンポデータを提供する自動演奏テンポデータ提供手段と、
   前記演奏データ記憶手段から前記演奏データを読み出して、前記自動演奏テンポデータが表す自動演奏テンポで前記各音の発音タイミングと音高を指示する自動演奏指示データを出力する自動演奏指示データ出力手段と、
   前記加力信号を受信し、その加力信号を受信するごとに前の加力信号の受信からの時間間隔を計時して、その加力時間間隔を表す加力間隔信号を出力する加力間隔信号出力手段と、
   前記加力時間間隔と前記自動演奏テンポとを比較して、前記自動演奏テンポを前記加力時間間隔に一致するように修正して、前記自動演奏指示データの出力されるテンポを修正するテンポ修正手段と、
   前記自動演奏指示データにより指示されたタイミングでその音高の楽音を発生させる楽音発生手段と
   を備えてなる音楽演奏機能付き筋力トレーニング用具。
2. 請求項１に記載の音楽演奏機能付き筋力トレーニング用具において、
   前記加力運動具が、
   弾性を有する棒状体が環状に閉じて形成された運動具本体と、
   前記運動具本体の環状の少なくとも一箇所にその棒状体を外側から取り囲んで設けられた所定長さの取っ手部と、
   前記取っ手部近傍において前記棒状体に接触しないで前記棒状体を取り囲んで設けられた所定長さの筒体と、
   前記筒体の内面及びそれに対向する前記棒状体の外面にそれぞれ導電片を設け、それら導電片同士の接触を電気的に検出して接触検出信号を発生させる接触検出信号発生手段とを備えてなり、
   前記運動具本体の変形に応じて前記導電片同士が接触することにより、前記加力検出信号を発するように構成してなる
   ことを特徴とする筋力トレーニング用具。
3. 請求項１に記載の音楽演奏機能付き筋力トレーニング用具において、
   前記加力運動具が、
   弾性を有し加力により長さ方向に伸長可能な紐状体で形成された運動具本体と、
   前記運動具本体の紐状体の両端に取り付けられた握り部と、
   前記握り部近傍に前記紐状体に対する加力を検出するスイッチを設け、前記スイッチの作動を電気的に検出してスイッチ作動検出信号を発生させるスイッチ作動検出信号発生手段とを備えてなり、
   前記運動具本体の伸長に応じて前記スイッチが作動することにより、前記加力検出信号を発するように構成してなる
   ことを特徴とする装置。

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