JP2011167411A - トレーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
使用者の上肢に他動的に運動を与えて体幹、特に、胸郭周りの筋肉を効率よく鍛えることのできるレーニング装置の提供。
【解決手段】
肩幅に両下肢を開いて直立した使用者の足裏をその上の載置位置に配置させるべき床部と、床部を挟んで対向配置された左右一対の上肢運動ユニットと、上肢ユニットのそれぞれから対向内側に向けて水平に伸び床部の載置位置の上方空間を挟んで対向する左右一対の把持棒と、把持棒のそれぞれを水平を維持したまま載置位置の側方に沿って前後方向に移動せしめる少なくとも駆動機構を含む左右一対の駆動ユニットと、を含む。ここで、左右の前記駆動ユニットはそれぞれ左右の前記上肢運動ユニットに設けられ、左右一対の前記上肢運動ユニットと前記床部とは独立してそれぞれ床部に設置される。
【選択図】図９

Description

本発明は、使用者の上肢に他動的に運動を与えて体幹を鍛えるトレーニング装置に関し、特に、一対の大胸筋をバランスよく鍛えるトレーニング装置に関する。

使用者の各部の筋肉を鍛えるトレーニング装置が数多く知られている。その中で、特に、使用者の上肢の筋肉を鍛えるトレーニング装置がある。

例えば、特許文献１では、三角筋前部、大胸筋及び上腕三頭筋のトレーニングを行うトレーニング装置が開示されている。詳細には、使用者は腰部及び背中をそれぞれ腰当てパッド及び背当てパッドに当てがってシートに腰掛け、両足を足置き台に掛ける。一対の共動する操作アームの回動開始位置をアシストバーによって任意に調節し、使用者は一対の操作アームのそれぞれの先端にあるグリップを握って、操作アームを回動させる。操作アームの回動には反作用を生じるように荷重負荷が掛けられており、使用者の三角筋前部、大胸筋及び上腕三頭筋に荷重負荷が与えられる。一方、操作アームを回動開始位置に戻すには、回動をアシストするように荷重負荷が働くため、使用者はこれら筋肉を使って急激に回動しないようブレーキを掛けながら操作アームを戻していく。この動作でも使用者の三角筋前部、大胸筋及び上腕三頭筋に荷重負荷が与えられる。かかる１セットを繰り返し行ってトレーニングを行うのである。

特許文献１のように、荷重負荷の与えられている操作部を特定の筋肉を使って積極的に移動せしめ、該筋肉の収縮と弛緩とを繰り返すトレーニング装置では、姿勢などを正確に決めなければならず、特定の筋肉へ効率よく荷重負荷を与えることが難しい。また、関節などの筋肉以外の他の部位への負担が大きく、トレーニングが長続きしづらいといった問題があった。

例えば、特許文献２では、把持部を積極的に利用して他動運動を行わせる揺動型他動トレーニング装置が開示されている。詳細には、床面に対して揺動自在な座部を備え、使用者が座部に着座したときに腕を前に伸ばした状態で手で把持できる位置に上腕鍛錬用把持部が設けられている。使用者は座部の揺動に対して、崩れようとする体勢を上腕で維持しようとする。これにより上腕に負荷を生じ、上腕の筋肉を鍛えることができるのである。ここで使用者は体勢を上腕で維持しようとするだけで、関節などを屈伸する運動を必要としない。故に、筋肉以外の他の部位への負担が小さく、結果として効率よくトレーニングを行うことができる。

一方、特許文献３では使用者の上肢に他動的に運動を与えて体幹を鍛えるトレーニング装置が開示されている。かかるトレーニング装置は、使用者の上肢の左右を体幹側部に沿ってそれぞれ移動せしめるように往復動させて、胸郭を開いた状態からより開いた状態との間で運動を付与出来るようになっている。詳細には、使用者によりその体幹側部にて把持される一対の取っ手を有し、これを使用者が胸郭を開いた状態で把持する前方位置から、胸郭をより開いた状態とする後方位置との間で、体幹側部に沿って往復動させるようになっている。ここでも使用者は他動的に与えられる運動を体勢を維持したまま受動的に受けるだけであるから、関節などを屈伸する運動を必要としない。故に、筋肉以外の他の部位への負担が小さく、結果として効率よく胸郭周りの筋肉、特に、大胸筋のトレーニングを行うことができるのである。

特開２００９−２１３５１４号公報 特開２００９−１６０１７３号公報 特開２００９−１４２５５４号公報

胸郭周りの筋肉のうち、大胸筋などは上肢の左右に一対あるが、ヒトには右利き、左利きなどの利き手があるように、一対の筋肉も完全な左右対称ではない。また、生活習慣や生活環境などによっても一対の筋肉は完全な左右対称ではなくなってくる。つまり、上肢の左右を対称に運動させる特許文献１のようなトレーニング装置では、使用にあたって、違和感を与え、場合によっては一対の筋肉のアンバランスを助長させてしまう。一方、特許文献２や３のような、他動的に運動を与えて体幹を鍛えるトレーニング装置では、使用者自身が体幹を移動させてこの補正を行い得るから、違和感を感じることも少ない。

ここで、特許文献３のようなトレーニング装置では、一対の取っ手の移動方向延長線をよぎるように装置本体と使用者が並ぶため、使用者からの反作用が装置本体に直接伝達し、装置本体の振動が使用者に伝達しやすい。故に、上記したような一対の筋肉のアンバランスを有するような微妙な筋肉の状態にある使用者にあっては、効率よく胸郭周りの筋肉をトレーニングできなかった。

本発明は上記した状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、使用者の上肢に他動的に運動を与えて体幹を鍛えるトレーニング装置に関し、胸郭周りの筋肉、例えば、一対の大胸筋を効率よく鍛えることができるトレーニング装置の提供にある。

本発明によるトレーニング装置は、使用者の上肢を体幹に対して他動的に前後方向に移動せしめて該体幹を鍛えるトレーニング装置であって、肩幅に両下肢を開いて直立した使用者の足裏をその上の載置位置に配置させるべき床ユニットと、前記床ユニットを挟んで対向配置された左右一対の上肢運動ユニットと、前記上肢ユニットのそれぞれから対向内側に向けて略水平に伸び前記載置位置の上方空間を挟んで対向する左右一対の把持棒と、前記把持棒のそれぞれを水平を維持したまま前記載置位置の側方に沿って前後方向に移動せしめる少なくとも駆動機構を含む左右一対の駆動ユニットと、を含み、左右の前記駆動ユニットはそれぞれ左右の前記上肢運動ユニットに設けられ、左右一対の前記上肢運動ユニットと前記床ユニットとは独立してそれぞれ床に設置されることを特徴とする。

かかる発明によれば、上肢運動ユニットは一対の把持棒の移動方向の延長線上に無いから、使用者からの反作用が上肢運動ユニットに伝達しづらく、把持棒の前後方向の移動が安定する。また、左右一対の上肢運動ユニットと床ユニットとは独立してそれぞれ床に設置され、床ユニットを通じて上肢運動ユニットの振動が使用者に伝達しづらく、直立した使用者の立位が安定する。また、左右の上肢運動ユニットのそれぞれで把持棒のストローク量及びストローク周波数を変えても、互いに干渉しない。つまり、一対の大胸筋を効率よく鍛えることができ、更に、一対の筋肉のアンバランスを有するような微妙な筋肉の状態にある使用者であっても効率よく胸郭周りの筋肉のトレーニングをできるのである。

上記した発明において、左右一対の前記上肢運動ユニットと前記床ユニットとの間には緩衝機構が設けられて一体化していることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、左右一対の上肢運動ユニットと床ユニットとが独立してそれぞれ床に設置される特徴を損なうことなく、トレーニング装置を一体化できるので、設置などがしやすくなるのである。

上記した発明において、前記緩衝機構はゴム弾性体からなることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、トレーニング装置の一体化を容易に達成し得るのである。

左右一対の前記駆動ユニットは左右一対の前記把持棒のストローク長さをそれぞれ独立して可変とし、前記ストローク長さを最大１５ｃｍ以内とすることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、使用者が胸郭を開いた状態から胸郭をより開いた状態となるよう把持棒を体幹の厚さ程度以下で移動できて、一対の大胸筋を効率よく鍛えることができ、更に、一対の筋肉のアンバランスを有するような微妙な筋肉の状態にある使用者であっても効率よく胸郭周りの筋肉のトレーニングをできるのである。

本発明によるトレーニング装置の斜視図である。 本発明によるトレーニング装置の正面図である。 本発明によるトレーニング装置の断面図である。 本発明によるトレーニング装置の要部の正面図及び側面図である。 本発明によるトレーニング装置の要部の正面図である。 本発明によるトレーニング装置の要部の正面図である。 図６のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明によるトレーニング装置の要部の動作図である。 本発明によるトレーニング装置の概念図である。

本発明の１つの実施例であるトレーニング装置について、図１乃至図９を参照しつつ詳細を説明する。

図１に示すように、トレーニング装置１は、床ユニット６と、これを挟んで対峙する右上肢運動ユニット２及び左上肢運動ユニット３と、の独立した３つのユニットを備える。

床ユニット６は、トレーニング装置１の中央にあって、床面４０（図９参照）上に設置される。その上面には、使用者が下肢を載置できるよう、略水平の略方形平板状の踏み板７が上下に昇降調節可能に与えられている。さらに、床ユニット６の前方には略鉛直上方に向けて延びる支柱４１が固定されている。支柱４１の上端部には、操作ユニット９が固定されている。操作ユニット９は、使用者にトレーニング装置１に関する情報を与える表示装置や、使用者の所望とする動作を入力するための操作パネルなどの入出力インターフェースからなる。操作ユニット９を操作して、後述する制御部に指示を与え、トレーニング装置１の各動作の制御が可能である。ここで、以下では、図１に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定める。

図２を併せて参照すると、床ユニット６を左右から挟みこむようにして、右上肢運動ユニット２及び左上肢運動ユニット３（上肢運動ユニット２及び３）がそれぞれ床ユニット６とは独立して床面４０に設置される。右上肢運動ユニット２及び左上肢運動ユニット３は、各々略直方体の筐体を有し、後述する右駆動機構２０（図８参照）及び左駆動機構（図示せず）をそれぞれ内部に含み、モータ等の図示しない駆動装置が設けられている。つまり、右上肢運動ユニット２及び左上肢運動ユニット３は、それぞれ独立した駆動ユニットを備えている。

右上肢運動ユニット２及び左上肢運動ユニット３は、それぞれ右把持棒４及び左把持棒５を有し、右駆動機構２０及び図示しない左駆動機構によってそれぞれ独立して往復運動させるようになっている。詳細には、右把持棒４及び左把持棒５は、上肢運動ユニット２及び３の各々の筐体において対向する面（−Ｘ側及び＋Ｘ側面）に設けられた小窓１３から、踏み板７の上方空間に向けて略水平に突出している。小窓１３は、把持棒４及び５の後述する前後方向の往復運動の妨げにならないよう、前後（Ｙ軸）方向に長いスリット状の開口である。小窓１３には、把持棒４及び５の往復運動に合わせて前後に移動可能なシャッター１４が備えられ、把持棒４及び５の往復運動中、使用者Ｐ（図３参照）が誤って小窓１３内に手などを入れられないようにこれを閉塞している。

また、上肢運動ユニット２及び３の筐体には、それぞれの対向する面（−Ｘ側及び＋Ｘ側面）の下部に大窓１１が設けられ、床ユニット６の＋Ｘ側及び−Ｘ側端部をそれぞれ大窓１１の内部に位置させている。すなわち、上肢運動ユニット２及び３の筐体が床ユニット６の両端部を前後に跨いでいる。大窓１１には、踏み板７の昇降に合わせて上下に移動可能なシャッター１２が備えられ、上記した小窓１３のように、踏み板７の上下昇降の調整によって使用者Ｐ（図３参照）が誤って大窓１１内に足などを入れられないようにこれを閉塞している。

ところで、図３を併せて参照すると、使用者Ｐは、足裏面を踏み板７上に載置し、両上肢で把持棒４及び５を把持できるよう、踏み板７を上下に昇降調整することができる。つまり、床ユニット６には図示しないモータ等の駆動装置を含む高さ調整機構を備えることで、踏み板７から把持棒４及び５までの高さを使用者Ｐの体格に合わせて調整できるようになっている。また、踏み板７には、使用者Ｐの足裏面を載置すべき載置位置を示すマーク等が示されている。

次に、図３乃至図８を参照しつつ、右上肢運動ユニット２及び左上肢運動ユニット３に共通して備えられる駆動機構について説明する。ここでは右駆動機構２０についてのみ説明する。

図３及び図４に示すように、右上肢運動ユニット２は、回転軸体２２の周囲で回転する回転円板２１を有し、これを回転させることでクランク運動により把持棒１３を右上肢運動ユニット２に固定されたレール３４（図６及び図８参照）に沿って往復動させ得る。回転円板２１の回転速度によって把持棒１３の往復動の速度が変化するが、これをストローク周波数調整部５１によって調整できるようになっている。

詳細には、略円板形状の回転円板２１は回転軸体２２を中心として右上肢運動ユニット２に回転可能に軸支されている。回転円板２１には、半径方向に沿って伸びる貫通穴２３が設けられ、この内部には、やはり半径方向に沿って伸びるピン位置調整軸２４が回転自在に取り付けられている。ピン位置調整軸２４の表面にはねじ溝が螺刻されており、ピン位置調整片２５のねじ穴２５ａと噛合するように取り付けれている。つまり、ピン位置調整軸２４を回転させると、ピン位置調整片２５は、ピン位置調整軸２４に沿ってスライド穴２３内を移動自在である。ピン位置調整軸２４は図示しないモーターやギアなどにより回転駆動され、その回転量がストローク量調整部５２で調整可能である。これによりピン位置調整片２５の回転軸体２２からの半径方向距離が決定される。

図５に図８を併せて参照すると、連接棒３１は、角棒であって、両端部にピン穴３２及び接続穴３３を設けられている。ピン穴３２には、ピン位置調整片２５の突出部であるピン２６が挿入されて、連接棒３１がピン２６を中心に回転自在である。一方、接続穴３３には、後述する右把持棒４の一端部が挿入される。

図６及び図７を参照すると、右把持棒４は、スライド部３６を備え、右上肢運動ユニット２に固定されたレール３４の溝３５に沿って摺動移動自在に係合している。また、レール３４の溝３５の外側において、右把持棒４は連接棒３１の接続穴３３を貫挿して伸びている。これにより、ストローク周波数調整部５１によって回転円板２１が図示しないモーターなどを含む駆動機構により所定速度で回転せしめられると、連接棒３１をクランク動させて、右把持棒４をレール３４に沿って往復動させ得るのである。なお、ストローク周波数調整部５１により、右把持棒４の往復運動の周波数を調整可能であるが、その周波数の最大値は５Ｈｚ程度である。

図８を参照すると、右把持棒４の往復運動のストロークは、ピン２６の回転軸体２２からの距離の２倍である。つまり、右把持棒４の往復運動のストロークは、ストローク量調整部５２によってピン位置調整軸２４を回転させ、ピン位置調整片２５を移動させることで調整可能である。かかるストロークの最大値は使用者の体幹厚さよりも小さい１５ｃｍ程度であればよい。

なお、右上肢運動ユニット２及び左上肢運動ユニット３は、それぞれ独立した駆動ユニットとなっているため、把持棒４及び５の往復運動についての周波数及びストロークは左右で個別に設定し得る。

さらに、図９を参照すると、上肢運動ユニット２及び３は、それぞれ床ユニット６と、緩衝部８を介して接続され、各々独立して床面４０に設置されている。緩衝部８は、防振ゴムなどのゴム弾性体からなる。また、ダンパなどの公知の緩衝装置によって構成してもよい。かかる緩衝部８により、床ユニット６、上肢運動ユニット２及び３は、互いの振動の影響を受けることなく、その一方で、トレーニング装置１を一体化できて設置などが行いやすい。

次に、トレーニング装置１の使用方法及び動作について詳細を説明する。

図３に示すように、使用者Ｐはその両下肢の足裏面を略肩幅に開いて踏み板７に載置して、＋Ｙ方向を向いて床ユニット６の上に直立する。使用者Ｐは前方（＋Ｙ方向）の操作ユニット９を操作して、踏み板７の高さを調整する。この踏み板７の高さと、踏み板７に載置する足裏面のＹ軸方向の位置を適宜調整することで、使用者Pは、自らのトレーニングに適した姿勢をとることができる。

さらに、使用者Ｐは操作ユニット９を操作して、把持棒４及び５の往復運動のストローク及び周波数を設定する。上記したように、右上肢運動ユニット２と左上肢運動ユニット３とはそれぞれ独立した駆動ユニットを備えている。そのため、ストローク及び周波数は、使用者Ｐの体調や左右の大胸筋のバランスに従い、左右別々に設定することができる。なお、周波数は最大で５Ｈｚ程度とし、ストロークは最大で１５ｃｍ程度である。

次に、使用者Ｐは、操作ユニット９を操作して、右把持棒４及び左把持棒５の動作を開始させ、それぞれを右手及び左手で把持する。把持棒４及び５の動作の開始時には、一定時間に亘って動作をゆっくり行わせたり、動作の開始を遅らせたり、把持棒４及び５を把持しやすくしてもよい。把持棒４及び５を把持した使用者Ｐの上肢は把持棒４及び５の動作であるY軸方向の往復運動により、各々前後方向（Ｙ軸方向）の往復運動を与えられる。なお、把持棒４及び５を把持するにあたり、使用者Ｐの手関節は、掌を上方且つ親指を外側に向けた回外位、または掌を下方且つ親指を内側に向けた回内位のいずれとすることもできる。

ここで、把持棒４及び５の動作の詳細について、右把持棒４を例に説明する。なお、左把持棒５については、右把持棒４と同様に動作するので説明は省略する。

図４を参照すると、ストローク周波数調整部５１によって所定の周波数で回転円板２１が回転運動を開始する。ここで、図８（ａ）に示すように、右把持棒４が最も前方（＋Ｙ方向）に位置する状態を初期状態とする。図８（ｂ）に示すように、回転円板２１が初期状態から時計方向に９０°回転すると、右把持棒４はＹ軸方向の中間点付近に位置する。続いて、図８（ｃ）に示すように、回転円板２１がさらに時計方向に９０°回転すると、右把持棒４は最も後方（−Ｙ方向）に位置する。図８（ｄ）に示すように、回転円板２１がさらに時計方向に９０°回転すると、右把持棒４は再び中間点付近に到達し、その後初期状態に戻る。このように、右把持棒４はＹ軸に沿った平行移動による往復運動を繰り返す。

把持棒４及び５を把持する使用者Ｐは、両上肢の前腕にＹ軸方向（前後方向）の繰り返しの往復運動を他動的に与えられ、これにより体幹で上肢を支える大胸筋などの胸郭周りの筋肉に繰り返し負荷が与えられて、大胸筋などのトレーニングができる。

使用者Ｐは、図３に示すように、肘を後方（−Ｙ方向）に引くとともに前腕を前方（＋Ｙ方向）に向けて略水平にし、拳を体幹側部に配置することで、胸を張った姿勢、すなわち胸郭を開いた状態となる。かかる姿勢で体幹側部において把持棒４及び５を把持すると、把持棒４及び５の上記したような移動により、胸郭を開いた状態から胸郭をより開いた状態となるよう、上肢に他動的に繰り返し往復運動を与えることができる。すなわち、把持棒４及び５から使用者Ｐの左右の前腕に前後方向の往復運動を与えられると、肘関節ではかかる運動を吸収できず、肩関節を介して胸郭周りの筋肉に効率よく負荷を与えることができる。このような負荷によって、大胸筋などの胸郭周りの筋肉を鍛えることができる。

なお、上記したような胸郭を開いた状態からさらに開いた状態との間でトレーニング装置１を使用するには、そのストロークを少なくとも体幹の厚さ以下、８ｃｍ以内程度とすると、使用者Ｐにかかる負荷を適度に抑えることができる。なお、使用者Ｐの手関節を回外位とすると、肘関節が体幹から離れる方向に逃げることができないため、回内位とした場合と比較して、効率よく負荷を与えることができる。

ここで、図２を参照すると、把持棒４及び５は上肢運動ユニット２及び３の筐体からそれぞれ−Ｘ方向及び＋Ｘ方向に向けて突出している。つまり、上肢運動ユニット２及び３は、把持棒４及び５の移動方向であるＹ軸方向（図２の紙面垂直方向）の延長線上にはない。よって、把持棒４及び５を把持する使用者Ｐからの反作用は上肢運動ユニット２及び３に伝達しづらく、把持棒４及び５のＹ軸方向の前後方向の移動（往復運動）が安定するのである。

また、上肢運動ユニット２及び３はそれぞれ床ユニット６から独立して床面４０に立設されている。よって、上肢運動ユニット２及び３の振動は床ユニット６を通じて使用者Ｐに伝達しづらく、直立した使用者Ｐの立位が安定する。また、左右の把持棒４及び５を互いに異なるストロークや異なる周波数で動作させても、上肢運動ユニット２及び３の振動は互いに干渉しない。そのため、左右の胸郭周りの筋肉にアンバランスを有する使用者においても、その使用者の左右の上肢にそれぞれ適したストローク及び周波数の往復運動を与えることができて、効率よく胸郭周りの筋肉をトレーニングすることが可能となるのである。

なお、本実施例においては、把持棒４及び５は略水平に踏み板７上の空間に突出しているが、使用者Ｐの好みに合わせてその向きを変更できるようにしてもよい。例えば、使用者Ｐの手関節は、回内位や回外位にすること限定されず、中間位やその他の配置にすることができる。また、右把持棒４と左把持棒５との間隔を使用者Ｐの好みに合わせて変更できるようにしてもよい。

以上、本発明による代表的実施例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した請求項の範囲を逸脱することなく種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるだろう。

１ トレーニング装置
２ 右上肢運動ユニット
３ 左上肢運動ユニット
４ 右把持棒
５ 左把持棒
６ 床ユニット
８ 緩衝部
２１ 回転円板
３１ 連接棒
３４ レール

Claims (4)

1. 使用者の上肢を体幹に対して他動的に前後方向に移動せしめて該体幹を鍛えるトレーニング装置であって、
   肩幅に両下肢を開いて直立した使用者の足裏をその上の載置位置に配置させるべき床ユニットと、
   前記床ユニットを挟んで対向配置された左右一対の上肢運動ユニットと、
   前記上肢運動ユニットのそれぞれから対向内側に向けて略水平に伸び前記載置位置の上方空間を挟んで対向する左右一対の把持棒と、
   前記把持棒のそれぞれを水平を維持したまま前記載置位置の側方に沿って前後方向に移動せしめる少なくとも駆動機構を含む左右一対の駆動ユニットと、を含み、
   左右の前記駆動ユニットはそれぞれ左右の前記上肢運動ユニットに設けられ、左右一対の前記上肢運動ユニットと前記床ユニットとは独立してそれぞれ床に設置されることを特徴とするトレーニング装置。
2. 左右一対の前記上肢運動ユニットと前記床ユニットとの間には緩衝機構が設けられて一体化していることを特徴とする請求項１記載のトレーニング装置。
3. 前記緩衝機構はゴム弾性体からなることを特徴とする請求項２記載のトレーニング装置。
4. 左右一対の前記駆動ユニットは左右一対の前記把持棒のストローク長さをそれぞれ独立して可変とし、前記ストローク長さを最大１５ｃｍ以内とすることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載のトレーニング装置。