JP2017522085A - フィットネスマシン - Google Patents

Abstract

本発明は、使用者がマシンを操作しながら、使用者の手をマシンのエクササイズハンドルから離すことなく使用者に合わせることができる幅広い様々な調整器を有するエクササイズマシンに関する。エクササイズマシンは、少なくとも１つの空気圧式シリンダ内の圧縮ガスによって抵抗を生み出し、その抵抗は、マシンのエクササイズハンドルに組み込まれた無線または有線の制御装置によって操作されるバルブによって調整されるので、使用者は、抵抗を調整するためにエクササイズハンドルから手を離す必要がない。

Description

著作権表示
本特許文書の開示の一部には、著作権保護の対象となる資料が含まれている。著作権者は、特許商標庁の特許ファイルまたは記録に表示されている態様で、何人かによって特許文書または特許開示が複製されることに対しては異論を唱えないが、それ以外の場合はすべての著作権を留保する。

本発明は、エクササイズ設備およびその使用方法に関する。

エクササイズ施設の目標の１つは、与えられた空間で実行できる様々な種類の練習を最大限に発揮しながら、できるだけ多くの顧客に対応できることである。残念なことに、大部分のエクササイズ器具は特定の筋肉群を目的とする傾向がある。したがって、様々なエクササイズ器具が必要である。ジムまたはスタジオにおいて与えられた限られたスペースでは、このことは、各顧客に限られた数の特定の種類のエクササイズ器具しか残さない。したがって、特定の種類のジム機器よりも多くの顧客がいる場合、顧客は、他の使用者がジム機器を終えるまで、並んで待たなければならない。いくつかの環境では、インストラクターは、生徒のグループが、クラスの間、同じ相対的な位置にとどまりながら、同じ練習を同時に行うことを望むが、これは、ジムが特定のエクササイズに使用するマシンを１つまたは２つしか持たない場合は不可能である。

さらに、様々なジム設備は、ジムの床に大きな設置面積を占める傾向があり、ジムに設置できる設備の数がさらに減少する。加えて、様々なジム設備がある場合、どこから始めるべきか、およびどのように設備を使用するのかということに関して、一部の顧客にとって困難となり得る。

したがって、単純であり、効率的であり、多様な種類のエクササイズを提供し、グループ環境において同時に使用することができるエクササイズシステムの必要性はまだある。

本発明は、使用者がマシンを操作しながら、使用者の手をマシンのエクササイズハンドルから離すことなく使用者に合わせることができる幅広い様々な調整器を有するエクササイズマシンに関する。好適な具体例では、エクササイズマシンは、少なくとも１つの空気圧式シリンダ内の圧縮ガスによって抵抗を生み出し、その抵抗は、マシンのエクササイズハンドルに組み込まれた無線または有線の制御装置によって操作されるバルブによって調整されるので、使用者は、抵抗を調整するためにエクササイズハンドルから手を離す必要がない。抵抗は、自動的に計算され、および空気圧式シリンダを固定し、使用者がハンドルを引き寄せることにより設定され、およびその力は、エクササイズに適した抵抗を決定するためにひずみゲージにより測定される。マイクロプロセッサは、使用者が操作するハンドルからの入力を処理し、および空気圧シリンダの圧力を適当なレベルに調整するためにシステム中のバルブを制御する。電池を備えたハンドルは、好適には、ブルートゥース（登録商標）を通じてマイクロプロセッサに信号を送信し、このマイクロプロセッサは、マイクロプロセッサへの追加の入力および選択が完全なトレーニング、個々のエクササイズ、抵抗値、時間、および他の様々なエクササイズのパラメータを選択することを可能にするタッチスクリーンであってもよいエクササイズマシンのビデオスクリーンによって、代替的にまたは排他的に制御および／または監視されてもよい。

ハンドルは、空気圧式シリンダに配線されたケーブルに接続される。エクササイズの間、空気圧式シリンダは、要望の圧力で維持されたより大きなタンクへガスを放出することにより、一定の圧力レベル、すなわちケーブルおよびハンドルへの一定の抵抗を維持する。いくつかの具体例では、空気圧式シリンダとタンクとの間の空気接続は、連続的でありおよび妨げられない。タンクは、その圧縮および伸張中にシリンダ内に比較的一定の圧力を維持するために、より大きなリザーバとして機能する。好適な具体例では、「タンク」は、エクササイズマシンの構造的な構成要素であり、エクササイズマシンの架構式構造（例えばヘッダ）として使用され、シリンダがエクササイズ中に伸張または圧縮されている時に空気圧式シリンダ内の圧力を均一にする「タンク」として使用される少なくとも１つの室を有してもよいＴスロット押し出しアルミニウムを含む。代わりに、別個のタンクを使用することができる。

本デバイスの１つの目的は、使用者がエクササイズハンドルから手を離さずに、機械の張力（抵抗）を個別に制御できるようにすることである。本デバイスの他の目的は、重りまたはその他の抵抗生成装置ではなく、ガス圧縮器をエクササイズ領域の外側に配置すること、およびかさばる重りまたはケーブルと重りとの長い接続のためのスペースを必要とせず、むしろ圧縮器からエクササイズマシンへガスラインを簡単に伸ばすことによって場所を節約することができるガス圧を使用するエクササイズマシンを創作することである。１つのガス圧縮器は、圧縮ガスを複数の機械に供給することができ、各マシンが個々の空気圧シリンダを有し、すべてのマシンが個々に対する抵抗を調整する省スペースのグループエクササイズマシンを可能にする。複数のマシンが使用されるグループ環境では、１つのマイクロプロセッサを各マシンに使用することができ、または１つの中央マイクロプロセッサは、マシンすべてを制御することができる。本デバイスの他の目的は、使用者が、重さに耐えながら使用者の手足を十分に伸びきるまで伸ばすことを許容し、次いでハンドルのボタンによって抵抗を解放し、およびエクササイズをさらに繰り返して開始することによって、重りを使用して達成することが困難である特殊なエクササイズを可能にすることであり、これは、重りを使用してする場合は、使用者が各繰り返しを始めることを可能にするためには、通常、第二の人に重りを持ち上げさせることにより達成される（これらは、負の抵抗を使用するから、しばしば「ネガティブ（negatives）」と呼ばれる）。本デバイスの他の目的は、使用者が、エクササイズマシンの様々な態様およびパラメータを制御するマイクロプロセッサから情報を得るためおよびマイクロプロセッサに情報を入力するために、ビデオスクリーンを見ることを可能にすることである。

本発明の具体例の斜視図である。 明瞭にするためにマシンの一部を除去した本発明の具体例の上面斜視図である。 水平フレームの具体例の斜視図である。 水平フレームの空洞を示すために構成要素を除去した水平フレームの斜視図である。 垂直フレームの具体例の斜視図である。 抵抗マシンの具体例の斜視図である。 圧縮器の具体例の上面図、斜視図、および正面図である。 ハンドルの具体例の斜視図である。 内部構造を示すために一部を除去したハンドルの具体例の斜視図である。 複数のエクササイズステーションを伴った本発明の具体例の斜視図である。 ひずみゲージを示す本発明の具体例の部分図である。

添付の図面と関連して以下に記載される詳細な説明は、本発明の現在の好適な具体例の説明として意図されており、本発明を構成しまたは利用することができる唯一の形態を表すことを意図するものではない。本説明は、図示された具体例に関連して本発明を構成および動作させるための機能および一連の工程を説明する。しかしながら、本発明の精神および範囲に包含されることを意図した様々な具体例によって、同一または同等の機能および手順が達成されてもよいことが理解されるべきである。

本発明は、エクササイズシステム１００、および特に、エクササイズを行うために所与のステーションで利用可能なスペースの量を最大にしつつ、エクササイズシステムに必要な構成要素の数を最小にするグループエクササイズシステムに関する。特に、エクササイズシステム１００は、フロアのスペースを解放するために構成要素の多くを持ち上げる。さらに、比較的単純なフレーム設計のため、エクササイズシステム１００は、エクササイズ施設がエクササイズシステム１００に簡単に追加ステーションを追加することを可能にする、モジュール式組立品である。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本発明のエクササイズシステム１００は、フレーム１０２と、フレーム１０２の上に取り付けられた抵抗マシン２００（好適には空気圧式シリンダ）と、フレームに取り付けられた滑車システム３００と、および抵抗マシン２００により提供される抵抗力の大きさを制御するコントローラ４００とを含む。エクササイズシステムは、両側を均等に鍛えることができるように左右対称性を有することが知られている。明瞭にするため、ハンドル３５０、３５２、空気圧式シリンダ２０２、２０４、垂直フレーム１０６、１０８などの対または複数で述べられてもよい構成要素は１つずつ説明されるが、その説明は、一対の構成要素の両方に等しく当てはまる。

フレーム１０２は、水平フレーム１０４（またはステーションヘッダ）と、一対のコーナープレート１１０、１１２（またはクラウンプレート）により水平フレーム１０４の両端に取り付けられた一対の垂直フレーム１０６、１０８（またはスライド棒）とを含み、１つのコーナープレートは、水平フレーム１０４の各端を垂直フレーム１０６、１０８の１つに取り付ける。フレーム１０２は、各垂直フレーム１０６、１０８をフロアに固定するための一対のベースプレート１１４、１１６、１つのベースプレート１１４、１１６をさらに含んでもよい。

図２および図３に示すように、水平フレーム１０４は、第一側面１２０と、第一側面１２０の反対側の第二側面１２２と、第一側面１２０および第二側面１２２に隣接する上面１２４と、上面１２４の反対側にあり、第一側面１２０および第二側面１２２に隣接する底面１２６と、第一側面１２０、第二側面１２２、上面１２４および底面１２６に隣接する第一端部１２８と、第一端部の反対側にあり、第一側面１２０、第二側面１２２、上面１２４および底面１２６に隣接する第二端部１３０とを含む。水平フレーム１０４は、垂直フレーム１０６、１０８によって、天井に、壁に、または地面に取り付けられてもよく、各垂直フレーム１０６、１０８は、上端部１３２、１３４および底端部１３６、１３８を有する。

好適な具体例では、水平フレーム１０４の第一端部１２８は、第一垂直フレーム１０６の上端部１３２に隣接してもよく、水平フレームの第二端部１３０は、第二垂直フレーム１０８の上端部１３４に隣接してもよい。水平フレーム１０４の第一側面１２０は、第一トラックセット１４０を含んでもよく、第二側面１２２は、第二トラックセット１４２を含んでもよい。第一側面１２０、第二側面１２２、上面１２４、および底面１２６は、水平フレーム１０４の第一端部１２８から水平フレーム１０４の第二端部１３０までほぼ延びている、１つ以上の空洞１４４、１４６、１４８、１５０を画定する。いくつかの具体例では、水平フレーム１０４は、２つの大きな空洞１４４、１４６と、２つの大きな空洞１４４、１４６に隣接する２つの小さな空洞１４８、１５０とを画定する。

水平フレーム１０４の空洞は、ガス供給ラインおよび電気コードなどの、エクササイズシステム１００の様々な構成要素を格納するように構成される。構成要素のより良い管理のために、様々な構成要素を別々の空洞内に保持することができる。例えば、ガス供給ラインおよび電気コードは、水平フレーム１０４の別々の小さな空洞１４８、１５０に格納されてもよいし、または同じ空洞に格納されてもよい。以下により詳細に説明するように、抵抗マシンが空気圧式シリンダである具体例では、空洞１４４、１４６のうちの１つは、空気圧式シリンダ内で圧縮ガスをイコライザタンク内に解放して、空気圧式シリンダの一定の圧力をエクササイズの間維持することができるイコライザタンクとして機能してもよい。

図４に示すように、垂直フレーム１０６、１０８は、トラック１１５をも含んでもよく、ハンドルの高さを調整するためにそれに沿ってハンドルを上下にスライドさせることができる。垂直フレーム１０６、１０８は、ベースプレート１１４、１１６によってフロアに固定することができる。ベースプレート１１４、１１６は、垂直フレームを挟む一対の対向するウォールプレート１１８、および垂直フレームをフロアに固定するための杭１２１を有する底部プレート１１９をそれぞれ含んでもよい。

好適な具体例では、エクササイズ中の使用者に提供される抵抗は、空気圧式シリンダ２０２、２０４により作り出される。フロアのスペースを最大化するために、空気圧式シリンダ２０２、２０４は、好適には水平フレーム１０４の上に取り付ける。図５に示すように、各空気圧式シリンダ２０２、２０４は、ガス管２０６と、ガス管２０６内をスライドすることができるピストン２０８と、アクセスポート２１２に取り付けられ、シリンダ２０２内の圧縮空気がそこを通ってタンクに流入および流出するガスホース２１０とを含む。ガス圧縮器２１４（図６に示す）は、圧縮ガスを空気圧式シリンダ２０２に供給するために、水平フレーム１０４のタンク（例えば、空洞１４４または１４６）に取り付けられる。アクセスポート２１２は、エクササイズ中に使用者によってピストン２０８がガス管２０６内に押し込まれている時にピストン２０８が一定の抵抗力を受けるように、空気圧式シリンダ２０２内の圧縮ガスがイコライザタンク（例えば、空洞１４４または１４６）内に漏出することを可能にする。このように、図２に示す通り、空洞１４４、１４６は、イコライザタンクからの望ましくないガス漏れを防止するために、圧力プレート１５２によって閉じられてもよい。抵抗力を監視するため、および抵抗力を要望するレベルで維持するようにシリンダ２０２内の圧縮空気の量を調整するために、圧力センサ１５４が提供されてもよい。バルブシステム２２０は、空気圧式シリンダ２０２、２０４内の一定の圧力を維持するようにガスの吸気量および排気量を制御するために、作動的（operatively）にアクセスポート２１２に接続されてもよい。好適な具体例では、バルブシステム２２０は、サーボモータ２２２およびギア２２４により制御されるニードルバルブを少なくとも１つ含む。いくつかの具体例では、使用者および／またはマイクロプロセッサは、吸気バルブ又は排気バルブがどの程度開いているかを調整することによって、ガスがタンクから排気される割合またはタンクに吸気される割合を変更することができ、これは、エクササイズの途中で、動作中に抵抗を変更するのに役立つ。

ピストン２０８は、エクササイズ中の使用者によって、滑車システムにより、ガス管２０６の中に押し込まれる。滑車システム３００は、一組の滑車３０２および駆動機構（図示せず）を含む。好適には、ピストン２０８は、例えばトラック１４０のうちの１つを用いて、水平フレーム１０４上にスライド可能なように取り付けられたピストンスライドプレート２１６に、作動的に接続される。好適には、スライド部材２１８は、トラック１４０に挿入することができる。ピストンスライドプレート２１６は、標準的な留め具によりスライド部材２１８に取り付けることができる。スライド部材２１８は、最小の抵抗でトラック１４０に沿ってスライドできるどのようなタイプの機構であってもよい。例えば、スライド部材２１８は、滑らかで平らな表面、ボールベアリングなどを含んでもよい。スライド部材２１８とトラック１４０との間の摩擦を最小にすることにより、ピストン２０８がガス管２０６内に押し込まれることによって生じる抵抗力のより正確な測定が可能になる。

再び図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、各ガス管２０６は、水平フレーム１０４に取り付けられたコーナープレート１１０、１１２のうちの１つに作動的に取り付けられる。好適には、コーナープレート１１０、１１２は、水平フレーム１０４の第一端部１２８を第一垂直フレーム１０６の上端部１３２に接続するため、および水平フレーム１０４の第二端部１３０を第二垂直フレーム１０８の上端部１３４に接続するために使用されてもよい。ガス管２０６は、コーナープレート１１０、１１２のうちの１つに固定されてもよく、ピストン２０８は、ピストンスライドプレート２１６に取り付けられ、水平フレーム１０４に沿ってスライドすることができる。水平フレーム１０４に沿ったピストンスライドプレート２１６の動作により、ピストン２０８は、ガス管２０６へ出入りすることができる。滑車３０２ａ〜ｄは、ピストンスライドプレート２１６およびコーナープレート１１０、１１２に取り付けられる。駆動機構（図示せず）は、滑車３０２に作動的に取り付けられる。当技術分野で周知のように、駆動機構は、ケーブル、鎖、ロープ、ベルトなどであってもよい。駆動機構は、滑車３０２を通して巻かれ、２つの自由端で終わってもよい。各自由端は、ハンドル３５０に取り付けられてもよい。いくつかの具体例では、駆動機構は、滑車３０２を通して巻かれ、ハンドル３５０に取り付けられた自由端およびフレーム１０２に取り付けられた接続端で終わってもよい。滑車システム３０２は、使用者がハンドル３５０を動かす（例えば、ハンドルを引くまたは押す）ことによって駆動機構３０４に引っ張り力を与えた場合、スライドプレート２１６がコーナープレート（例えば１１０）に向かって移動するので、ピストン２０８がガス管２０６内に押し込まれ、ガス管２０６内の圧縮ガスが抵抗力を提供するように構成される。抵抗力は、圧縮ガスをイコライザタンク（例えば、水平フレーム１０４の１つ以上の大きな空洞１４４、１４６）に放散することにより一定のままである。空気圧式シリンダと比較して大きな容積のタンクにより、ピストン２０８が圧縮される場合、シリンダ内の圧力は比較的一定に保たれる。引っ張り力が取り除かれると、ピストン２０８は、元の位置に戻る。空気圧式シリンダ２０２が各駆動機構に供給され、およびエクササイズステーションに各腕または脚に１個ずつの２個の駆動機構があるシステムでは、各空気圧式シリンダ２０２は、各シリンダの圧力が等しくなるように、共通タンクに接続されてもよい。複数のステーションが同時に使用される具体例では、個々のタンクは、個々の使用者に対する抵抗を調整するために各ステーションに使用されてもよい。

好適な具体例では、ガス管２０６の長さは、約２フィート（０．６１メートル）である。したがって、ピストン２０８は約２フィートの距離を移動することができる。好適な具体例では、使用者がエクササイズをするために十分な駆動機構の長さを有することを保証するために、４個の機械的利点を与えるように、４個の滑車３０２ａ〜ｄは、空気圧式シリンダ２０２にまたはその近くに取り付けられる。これは、駆動機構３０４がガス管２０６の４倍の長さを移動することを可能にする。したがって、２フィートのガス管２０６により、使用者は、駆動機構に取り付けられたハンドル３５０を８フィート（２．４４メートル）移動させることができ、通常、これはどのようなタイプのエクササイズに対しても十分である。さらに、４滑車の具体例は、空気圧式シリンダ２０２に比べて４：１の割合でハンドル３５０における抵抗を減少させる。例えば、空気圧式シリンダ２０２における抵抗が１００ニュートンである場合、ハンドル３５０における抵抗は、２５ニュートンである。このハンドル３５０における抵抗の減少は、ハンドル３５０における抵抗のより細かな調整を可能にする。速度比および機械的利点を変えるために、滑車の他の組み合わせを使用することができる。

図１Ｂに関して、好適には、滑車のうち３０２ａ、３０２ｃの２個は、ピストンスライドプレート２１６に、ピストン２０８の周りの左右に取り付けられ、３０２ｂ、３０２ｄの２個は、コーナープレート１１２に、ガス管２０６の周りの左右に取り付けられる。第五滑車３０２ｅは、コーナープレート１１２に取り付けられた滑車の１つの３０２ｂのすぐ下に、およびガス管２０６に隣接して、コーナープレート１１２に配置されてもよい。ハンドルスライドブラケット３６６には、ハンドル３５０に関連する一対のハンドル滑車３０２ｆ、３０２ｇが取り付けられる。ハンドル３５０は、一対のハンドル滑車３０２ｆ、３０２ｇの間に供給される駆動機構に取り付けられる。したがって、ハンドル３５０は、駆動機構が完全に一対のハンドル滑車３０２ｆ、３０２ｇを通り抜けるのを防ぐための止め具として機能する。駆動機構３０４は、ハンドル滑車３０２ｆ、３０２ｇから第五滑車３０２ｅまで上昇し、駆動機構がピストンスライドプレート２１６上の滑車の１つの３０２ａへ向けて方向を変更することができる。駆動機構は、ピストンスライドプレート２１６上の第一滑車３０２ａの周囲を巻き、方向を変えて、コーナープレート１１２に位置する第二滑車３０２ｂに向かって延びる。駆動機構は、第二滑車３０２ｂの周囲を巻き、ピストンスライドプレート２１６の方へ引き返して、第三滑車３０２ｃの周囲を巻く。次いで、駆動機構は、コーナープレート１１２上の第４滑車３０２ｄの方へ引き返す。追加の方向滑車が駆動装置の端部をフレーム１０２の要望の位置に固定するために使用されてもよい。このセットアップは、反対側の第二ハンドルにおいて繰り返すことができる。

いくつかの具体例では、各空気圧式シリンダ２０２、２０４は、それに関連する赤外線（ＩＲ）センサ２０７を有してもよい。ＩＲセンサ２０７は、ガス管２０６の反対側にあるピストン２０８とインラインであってもよく、ガス管２０６は、ＩＲセンサ２０７とインラインであるピストン２０８を格納する。このＩＲセンサ２０７は、ピストン２０８の動作または位置を計算することができ、ＩＲセンサ２０７とピストン２０８との間の距離を測定することによってもよい。時間の関数としてピストン２０８の動作を検出することによって、ピストンの動作の変化量または速度を測定することができる。タンクは、空気圧式シリンダ２０２、２０４内の圧力の大きさを測定する圧力センサ１５４を有してもよい。ピストン２０８の速度およびガス管２０６内の圧力を知ることにより、エクササイズ中に使用者によって加えられる力を計算することができる。このデータは、使用者のエクササイズを最適化およびカスタマイズするために使用でき、これは高レベルのアスリートにとって重要なものとなり得る。このようなデータは、完了したトレーニングを要約／分析し、その後のトレーニングを計画するためにも使用できる。

いくつかの具体例では、１つの空気圧式シリンダ２０２は、両方のハンドル３５０への抵抗力として使用されてもよい。このような具体例では、駆動機構は、両方のハンドル３５０を同じ空気圧式シリンダ２０２に接続する。使用者が１つのハンドル３５０のみの使用を望んだ場合、第二ハンドルをフレームに対して固定することができる。いくつかの具体例では、各ハンドル３５０は、共通タンクまたは個々のタンクに接続された各自の空気圧式シリンダ２０２、２０４に取り付けてもよい。したがって、各ハンドル３５０は、各自の個別の滑車システム、駆動機構、および空気圧式シリンダに取り付けてもよい。これにより、特に空気圧式シリンダが別個のタンクに接続されている場合、各ハンドルを他から独立させることができる。

一対のハンドル３５０は、駆動機構に作動的に結合され、およびしたがって、抵抗マシンに作動的に接続される。抵抗マシンは、ハンドルを動かしている使用者による駆動機構の引っ張り力に対抗する抵抗力を供給する。

図７および図８に示すように、好適な具体例では、各ハンドル３５０は、第一端部３５４と第一端部の反対側の第二端部とを有する円筒形である。第一端部３５４は、ガス入力アクチュエータ３５８を有し、第二端部３５６は、ガス放出アクチュエータ３６０を有する。ハンドル３５０は、コントローラ４００に作動的に接続され、ガス入力アクチュエータ３５８の作動により、ガス圧縮器２１４は、圧縮ガスをガス管２０６およびタンクに加え、およびガス放出アクチュエータ３６０の作動により、バルブシステム２２０は、ピストン２０８に対する要望の抵抗力を調整するために、ガス管２０６およびタンクから圧縮ガスを放出するために開く。ガス入力アクチュエータは、圧縮器が空気圧縮をガス管２０６およびタンクに加えることができるようにバルブを開く、バルブシステム２２０を動作させてもよい。ハンドル３５０は、ほぼ円筒形であってもよいから、ハンドル３５０における自然な握りにより、使用者の親指はハンドル３５０の端部３５４、３５６のうちの１つに置かれる。したがって、１つの構成では、使用者は、親指がガス入力アクチュエータ３５８に隣接するようにハンドル３５０を握ることができる。第二ハンドルは、使用者の他の親指がガス放出アクチュエータ３６０に隣接する第二構成で握ることができる。この握り構成により、使用者は、一方の手のガス入力アクチュエータ３５８を、または他方の手のガス放出アクチュエータ３６０を、押しおよび放すことができるから、使用者は、ハンドル３５０を放したり、またはハンドル３５０上の使用者の手の位置を調整したりすることなく、抵抗力の大きさを制御することができる。

他のハンドル構成も使用できる。例えば、ガス入力アクチュエータ３５８およびガス放出アクチュエータ３６０は、互いに隣接するハンドルの同じ端部に配置されてもよい。使用者は、使用者の親指がアクチュエータに隣接するようにハンドルを握ることができる。そして、使用者は、ガス入力アクチュエータまたはガス放出アクチュエータのどちらかを同じ親指で作動させることができる。

親指に隣接するアクチュエータ３５８、３６０によって、使用者は、エクササイズ中に抵抗を変更することができる。言い換えれば、使用者は、エクササイズ中に、瞬時に圧力を加えまたは解放することができる。例えば、使用者は、短縮性収縮（concentric contraction）を含むエクササイズを行っている可能性がある。使用者が完全な収縮のためのエクササイズを完了することができない場合、使用者は、ガス放出アクチュエータ３６０を押すことにより、空気圧式シリンダから圧力をゆっくりと解放させ始めることができる。空気圧式シリンダ２０２、２０４内の抵抗が減少するので、使用者は収縮を完了させることができる。前記のように、使用者は、ボタンを強く押すことにより調整できるガス流の変化量を制御することができる。または、変化量は、特定のエクササイズのために、コントローラによってあらかじめ調整されてもよいし、または、空気圧、シリンダの動作の割合、ハンドルの加速度、ハンドルの位置などの様々な入力パラメータに基づき、コントローラによって計算されてもよい。

同様に、使用者は、空気圧式シリンダ２０２、２０４から圧縮ガスを解放し、ピストン２０８が完全にガス管２０６の中に挿入されるまでハンドル３５０を引っ張り、次いで、ガス入力アクチュエータ３５８を押すことにより空気圧式シリンダ２０２、２０４の中の圧縮ガスをゆっくりと増加させ、使用者がこの力に抵抗しながらピストン２０８をガス管から出て行かせることにより、伸張性収縮（eccentric contraction）エクササイズを行うことができる。

ハンドル３５０は、加速度計３６２をさらに含んでもよい。加速度計３６２は、ハンドル３５０内で複数の機能を実行することができる。第一に、ハンドル３５０は、電池３６４を有してもよい。したがって、電池の電力を節約するため、加速度計がいかなる動作も検出しない場合、ハンドルの電子的機能は、スリープモードに入ることができる。

ハンドル３５０の動作の方向の単純な変化を検出するために加速度計を使用することにより、エクササイズの１回の繰り返し（ｒｅｐ）の完了を示すことができる。したがって、ハンドル３５０は、特定のエクササイズ中の繰り返しの回数を記録するために使用することができる。ハンドル３５０の全体的な動作および方向、ハンドルの速度に基づいて実行される正確なエクササイズを測定するために、またはエクササイズが正確に実行されているかどうかを測定するために、より複雑なアルゴリズムを記述することができる。動作のシミュレーションは、モニタ４０２に複製して表示することができる。使用者が彼の動きが正しいか否かを見ることができるように、エクササイズの正確な動きは、シミュレーションの上に重ね合わされてもよい。加速度計に加えてまたは加速度計の代わりに、局所的もしくは屋内の測位システム、またはハンドルの位置および動作を追跡することができる他の適切なシステムにより働くようにハンドルを装備することができる。

本発明のエクササイズシステム１００において行うことができるエクササイズの種類を変更するために、ハンドル３５０をフレームに調節可能に接続することができる。例えば、垂直フレーム１０６、１０８は、水平フレーム１０４と同様に、トラック１１５を含んでもよい。ハンドル３５０は、１つの垂直フレーム１０６に取り付けられた１つのハンドル３５０を持つスライドブラケット３６６、３６７によって、垂直フレーム１０６、１０８に取り付けられてもよいので、ハンドルを垂直に調整することができる。ハンドル３５０を要望の高さの位置に固定することができるように、ロック３６８がスライドブラケットに供給されてもよい。

電子機器３７０、電池３６４、ボタン３５８、３６０、および加速度計３６２などのハンドルの構成要素は、電池交換のように、モジュールをハンドル３５０、３５２から容易に取り除き、異なる種類のエクササイズ棒に挿入できるように、ハンドルケージ内の円筒形モジュールとしてコンパクトに配置されてもよい。

コントローラ４００は、ガス入力アクチュエータ３５８と、ガス放出アクチュエータ３６０と、バルブシステム２２０と、およびガス圧縮器２１４とに作動的に接続されてもよく、その結果、ガス入力アクチュエータ３５８の作動により、コントローラ４００は、ガス圧縮器２１４をオンにして空気圧式シリンダ２０２、２０４のガス圧を増加させ、ガス放出アクチュエータ３６０の作動により、空気圧式シリンダ２０２、２０４は、バルブシステム２２０を通して圧力を放出する。

いくつかの具体例では、空気圧式シリンダ２０２、２０４内の圧力情報を視覚的に表示するために、モニタ４０２が供給されてもよい。いくつかの具体例では、モニタ４０２は、コントローラ４００の一部であってもよい。モニタ４０２およびコントローラ４００は、使用者が見るために便利な場所に配置することができる。例えば、モニタ４０２およびコントローラ４００は、フレームに取り付けられてもよい。好適な具体例では、モニタ４０２およびコントローラ４００は、水平フレーム１０４が垂直フレーム１０６、１０８のうちの１つと接触する接合部の１つにおいてフレームに取り付けられる。これは、エクササイズを妨害することを避けるために、コントローラ４００およびモニタ４０２を使用者から離した状態に保つ。コントローラ４００は、空気圧式シリンダ２０２、２０４内の抵抗力を調整する（すなわち、上げ下げする）ためのアクチュエータを有してもよい。

好適な具体例では、コントローラ４００は、同期モードおよび独立モードを有してもよい。同期モードでは、両ハンドル３５０上のアクチュエータ３５８、３６０は、最も簡単には両シリンダを共通タンクに接続することによって、両空気圧式シリンダ２０２、２０４を制御し、したがって、両空気圧式シリンダ２０２、２０４は、シリンダ２０２、２０４内の圧力の大きさに関して互いに同期される。したがって、どちらかのハンドル３５０上のガス入力アクチュエータ３５８またはガス放出アクチュエータ３６０の作動により、両空気圧式シリンダ２０２、２０４がそれに応じて調整される。独立モードでは、各ハンドル３５０は、それぞれのハンドル３５０に関連する空気圧式シリンダ２０２、２０４を制御するのみであり、これは、各シリンダのための別個のタンクを使用することにより達成することができる。したがって、使用者の利き手でない方の手が利き手よりも少ない抵抗力を要求する場合、エクササイズシステム１００は、そのような特徴を提供することができる。これは、負傷した片方の腕の理学療法に役立てられてもよい。

いくつかの具体例では、エクササイズシステム１００は、ひずみゲージ１５６（またはロードセル）を含んでもよい。ひずみゲージ１５６は、空気圧式シリンダ２０２、２０４が適当な位置に固定されている間に使用者によって与えられる引っ張り力を計測するために使用されてもよい。この情報は、特定のエクササイズに望まれる抵抗力の大きさを使用者が決定するのを助けるために使用することができる。例えば、使用者は、左方に伸ばした左手に１つのハンドルを持ち、および右方に伸ばした右手に１つのハンドルを持って、フレームの前に立ってもよい。適当な位置に固定された空気圧式シリンダ２０２、２０４により、使用者は、２つのハンドル３５０を一緒に胸の前に持ってくるために必要な大きさの力を使用することができる。空気圧式シリンダ２０２、２０４は適当な位置に固定されているから、ストレインゲージは、このエクササイズ中に使用者によって与えられる引っ張り力を計測する。使用者が力を全部使った場合、この力はこの種類のエクササイズのための彼の最大の引っ張り力となる。この最大の引っ張り力は、自動的にコントローラに入力されてもよい。次いで、使用者は、空気圧式シリンダの抵抗力として、例えば７０パーセントのような特定の割合を提供するようにコントローラを設定することができる。次いで、使用者は、使用者の最大の引っ張り力の約７０パーセントに等しい抵抗力を使用してこのエクササイズを行うことができる。

好適な具体例では、使用者は、ガス入力アクチュエータ３５８およびガス放出アクチュエータ３６０の両方を同時に押すことにより、ひずみゲージ１５６を作動させ、および空気圧式シリンダ２０２、２０４を固定することができる。様々な他の起動モードを用いてもよい。図１０に示すように、好適な具体例では、ひずみゲージ１５６の１つの側面は、ボルト１５８またはいくつかの他の締結機構によりコーナープレート１１２に固定される。ひずみゲージの他の側面は、スライドプレート１６０に取り付けられた滑車３０２ｈに取り付けられる。空気圧式シリンダが固定されている場合、ハンドル３５０を動かすときに使用者によって加えられる力がひずみゲージ１５６に与えられる。その力は、ひずみゲージ１５６に加えられる力の大きさとして記録することができる電気信号に変換される。

フレームにおいて実行できるさまざまなエクササイズを提供するために、さまざまな付属品をフレームに取り付けることができる。例えば、フレームは、懸垂用の棒５００、ディップステーション、ストラップ、ロープ、バンドなどをさらに含んでもよい。ストラップ、ロープ、およびバンドなどのサスペンション器具は、通常ぶら下がったままであり、ステーションの周りの使用者の操作を妨げる可能性がある。したがって、サスペンション器具は、ハウジングの中に格納されてもよい。例えば、サスペンション器具は、ハウジング内部の杭の周りに巻き付けられたバネに取り付けられてもよい。サスペンション器具が使用のために引っ張られると、バネは杭の周りで締め付けられる。使用者がエクササイズを完了し、サスペンション器具を解放した場合、バネは、サスペンション器具を巻き戻して、ハウジング内に戻す。

使用時に、使用者が、第一ハンドル３５０の使用者の握りを調整することなく第一指で第一抵抗調整器を作動させることができるように、使用者の第一指（例えば親指）が第一抵抗調整器（例えばガス入力アクチュエータ３５８）の近くに置かれるように、使用者は、第一抵抗調整器を有する第一ハンドル３５０を握る。第一ハンドル３５０および第一抵抗調整器は、抵抗マシン２００に作動的に接続される。使用者が、第二ハンドルの使用者の握りを調整することなく第二指で第二抵抗調整器を作動させることができるように、使用者の第二指（例えば使用者の他の親指）が第二抵抗調整器（例えばガス放出アクチュエータ３６０）の近くに置かれるように、使用者は、第二抵抗調整器を有する第二ハンドルを握る。第二ハンドルおよび第二抵抗調整器は、抵抗マシン２００に作動的に接続される。使用者は、抵抗マシン２００がそのような動きに対して抵抗力を与えるまで、第一および第二ハンドル３５０を動かす（例えば、押す動きまたは引っ張る動き）。第一および第二ハンドル３５０をより大きな力で動かすことによって、使用者は、抵抗力を克服することができる。使用者が抵抗力の大きさの変更を望む場合、使用者は、コントローラ４００を使用して、第一指または第二指で第一抵抗調整器または第二抵抗調整器をそれぞれ作動させることによって、第一および第二ハンドル３５０の握りを変更する必要なく、抵抗マシン２００の抵抗力を調整することができる。単なる一例として、第一抵抗調整器を作動させることにより、抵抗マシン２００の抵抗力を増加させてもよいし、第二抵抗調整器を作動させることにより、抵抗マシン２００の抵抗力を減少させてもよい。

いくつかの具体例では、ガス入力アクチュエータ３５８およびガス放出アクチュエータ３６０を同時に作動させることにより、抵抗マシン２００を固定し、ひずみゲージを作動させて、使用者によって抵抗マシン２００に加えられる引っ張り力の大きさを計測する。ひずみゲージによって記録された力の大きさは、抵抗力またはそのいくらかの割合を決定するために使用してもよい。

ここまでは、エクササイズシステム１００の単一のステーションのみについて説明している。単一のジム環境内に複数のステーション１００ａ、１００ｂを作成するために、前記の構造的特徴を複製することができる。各ステーションは、共通タンクまたは別個のタンク、別個の滑車システム３００、および別個のハンドル３５０、３５２を有する別個の空気圧式シリンダ２０２、２０４の組を含んでもよい。いくつかの具体例では、各ステーション１００ａ、１００ｂは、独自のガス圧縮器２１４を有してもよい。いくつかの具体例では、単一のガス圧縮器２１４は、複数のステーションのために圧縮ガスを供給してもよい。

追加ステーションを素早くかつ簡単に追加できるように、および一連のステーションを同時に、個人的にまたはグループエクササイズクラスにおいて使用することができるように、エクササイズシステム１００は、図９に示すように、モジュール式組立品になるように設計されている。第一ステーション１００ａに隣接した第二ステーション１００ｂを追加した場合、第二垂直フレーム１０８は、第二ステーション１００ｂの第一垂直フレームとして機能してもよい。第二水平フレーム１０５は、第一ステーション１００ａの第二コーナープレート１１２に取り付けることができる。第三垂直フレーム１０７は、第三コーナープレート１１３によって、第二水平フレーム１０５の第二端部１３１に取り付けられる。したがって、第一および第二ステーション１００ａ、１００ｂは、共通の垂直フレームおよび共通のコーナープレートを共有する。抵抗マシン２００、滑車システム３００、およびコントローラ４００は、複製され、前記の説明と同じ方法により、第二ステーション１００ｂに取り付けられる。追加ステーションは、同様の方法により追加することができる。

本発明の好適な具体例に関する前述の説明は、例示および説明の目的で述べられたものである。それは、完全に網羅的であることを意図するものでも、開示されたそのままの形態に本発明を限定するものでもない。前記教示に照らして、多くの改良および変化が可能である。本発明の範囲は、詳細な説明に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲および特許請求の範囲に同等なものによって限定されるものであることが意図される。

滑車システムを取り付けたフレーム、滑車システムに取り付けられた駆動機構、および好適には駆動機構に取り付けられた空気圧式シリンダ２０２、２０４の形態の抵抗マシン、およびハンドルの様々な方向の動きが駆動機構に引っ張り力を生じさせ、空気圧式シリンダ２０２、２０４のピストンが空気圧式シリンダのガス管内に押し込まれ、ガス管内の圧縮ガスがエクササイズ中に使用者のためにピストンが定めた抵抗に対して抵抗力を与えるように駆動機構に取り付けられた一対のハンドルによって、本発明は、エクササイズフロアのスペースを最大化する小型かつ効率的なエクササイズシステムの開発、製造、および使用に産業的に適用することができる。

Claims (19)

1. ａ．フレームであって、
   ｉ．各垂直フレームが上端部および底端部を有する第一垂直フレームおよび第二垂直フレームと、
   ii．第一側面と、前記第一側面の反対側の第二側面と、前記第一側面および前記第二側面に隣接する上面と、前記上面の反対側にあり、前記第一側面および前記第二側面に隣接する底面と、前記第一側面、前記第二側面、前記上面および前記底面に隣接する第一端部と、前記第一端部の反対側にあり、前記第一側面、前記第二側面、前記上面および前記底面に隣接する第二端部とを有する水平フレームであって、前記第一端部は、前記第一垂直フレームの上端部に隣接し、前記第二端部は、前記第二垂直フレームの上端部に隣接し、前記第一側面は、第一トラックセットを含み、前記第二側面は、第二トラックセットを含み、前記第一側面、前記第二側面、前記上面、および前記底面は、前記水平フレームの前記第一端部から前記第二端部まで延びる複数の空洞を画定する水平フレームと、
   を含むフレームと、
   ｂ．前記フレームに作動的に結合された滑車システムであって、前記滑車システムは、
   ｉ．複数の車輪と、
   ii．前記車輪に作動的に結合された駆動機構と、
   iii．前記駆動機構に作動的に結合された一対のハンドルと、
   を含む前記滑車システムと、
   ｃ．前記駆動機構によって一対のハンドルに作動的に結合された抵抗マシンであって、いずれかの前記ハンドルを動かす使用者による前記駆動機構の引っ張り力に対抗する抵抗力を有する前記抵抗マシンと、
   ｄ．前記抵抗力を調整するために前記抵抗マシンに作動的に接続されるコントローラと、
   を含むエクササイズシステム。
2. 前記抵抗マシンは、
   ａ．第一ガス管と、前記第一ガス管内をスライドすることができる第一ピストンと、第一アクセスポートと、第一バルブシステムとを含む第一空気圧式シリンダであって、前記第一ピストンは、前記水平フレームにスライドすることができるように取り付けられた第一ピストンスライドプレートに作動的に接続され、および前記第一ガス管は、前記水平フレームに取り付けられた第一コーナープレートに作動的に接続される、第一空気圧式シリンダと、
   ｂ．前記第一アクセスポートを通って圧縮ガスを前記第一空気圧式シリンダへ導くために、前記第一空気圧式シリンダに作動的に接続された圧縮器と、
   を含む請求項１に記載のエクササイズシステム。
3. 使用者が第一ハンドルを動かすことによってケーブルに引っ張り力を与えた場合、前記第一ピストンスライドプレートが前記第一コーナープレートに向かって移動するため、前記第一ピストンは、前記第一ガス管内に押し込まれ、前記第一ガス管内の圧縮ガスは、抵抗力を供給し、前記抵抗力は、前記圧縮ガスを前記水平フレームの前記複数の空洞のうちの１つに格納されたイコライザタンクに放散することにより一定のままである、請求項２に記載のエクササイズシステム。
4. ガスホースおよび電線は、前記水平フレームの前記複数の空洞のうちの少なくとも１つに格納され、前記ガスホースは、前記第一空気圧式シリンダに圧縮ガスを供給し、および前記電線は、前記コントローラに電力を供給する請求項３に記載のエクササイズシステム。
5. 第一ハンドルは、第一端部と前記第一端部の反対側の第二端部とを有する円筒形であり、前記第一端部は、第一ガス入力アクチュエータを有し、および前記第二端部は、第一ガス放出アクチュエータを有する請求項４に記載のエクササイズシステム。
6. 前記コントローラは、前記第一ガス入力アクチュエータと、前記第一ガス放出アクチュエータと、前記第一バルブシステムと、ガス圧縮器とに作動的に接続され、前記第一ガス入力アクチュエータの作動により、前記コントローラは、前記ガス圧縮器をオンにして前記第一空気圧式シリンダのガス圧を増加させ、および前記第一ガス放出アクチュエータの作動により、前記第一空気圧式シリンダは、前記第一バルブシステムを通して圧力を放出する請求項５に記載のエクササイズシステム。
7. 第一バルブシステムは、サーボモータにより制御される請求項６に記載のエクササイズシステム。
8. 前記第一空気圧式シリンダ内の圧力情報を視覚的に表示するためのモニタをさらに含む請求項７に記載のエクササイズシステム。
9. ガス入力アクチュエータおよびガス放出アクチュエータを同時に作動することにより、前記抵抗マシンを固定し、およびひずみゲージが使用者によるケーブルシステムの引っ張り力を計測することを可能にするひずみゲージをさらに含む請求項８に記載のエクササイズシステム。
10. 各ステーションは、別個の空気圧式シリンダの組と、別個の滑車システムと、それぞれの滑車システムに取り付けられた別個のケーブルシステムと、別個のハンドルと、を含み、前記ガス圧縮器は、複数のステーションに対して圧縮ガスを供給する複数のエクササイズステーションを更に含む請求項９に記載のエクササイズシステム。
11. 前記各ハンドルは、加速度計を含む請求項１に記載のエクササイズシステム。
12. 各ハンドルの内部の構成要素は、前記ハンドルから取り除き、および異なるエクササイズデバイスに挿入することができるハンドルケージに含まれる請求項１１に記載のエクササイズシステム。
13. 空気圧式シリンダは、ピストンの動作の速度を計測するための赤外線センサを含む請求項１に記載のエクササイズシステム。
14. ａ．使用者が、前記使用者の第一ハンドルの握りを調整することなく第一指で第一抵抗調整器を作動させることができるように、前記使用者の前記第一指が前記第一抵抗調整器に近接するように、前記第一抵抗調整器を有する前記第一ハンドルを握る工程であり、前記第一ハンドルおよび前記第一抵抗調整器は、抵抗マシンに作動的に接続されている工程と、
    ｂ．前記使用者が、前記使用者の第二ハンドルの握りを調整することなく第二指で第二抵抗調整器を作動させることができるように、前記使用者の前記第二指が前記第二抵抗調整器に近接するように、前記第二抵抗調整器を有する前記第二ハンドルを握る工程であり、前記第二ハンドルおよび前記第二抵抗調整器は、抵抗マシンに作動的に接続されている工程と、
    ｃ．前記抵抗マシンが、動かす工程に抵抗力を与えるまで前記第一ハンドルおよび前記第二ハンドルを動かす工程と、
    ｄ．前記第一ハンドルおよび前記第二ハンドルをより大きな力で動かすことにより前記抵抗力を克服する工程と、
    ｅ．コントローラを使用して、前記第一指または前記第二指で前記第一抵抗調整器または前記第二抵抗調整器をそれぞれ作動させることによって、前記第一ハンドルおよび前記第二ハンドルの握りを変更する必要なく、前記抵抗マシンの前記抵抗力を調整する工程であって、前記第一抵抗調整器を作動させることは、前記抵抗マシンの前記抵抗力を増加させ、および前記第二抵抗調整器を作動させることは、前記抵抗マシンの前記抵抗力を減少させる前記抵抗マシンの前記抵抗力を調整する工程と、
    を含むエクササイズ方法。
15. 前記抵抗マシンは、空気圧式シリンダである請求項１４に記載の方法。
16. 各ハンドルの内部の加速度計により前記ハンドルの動作を検出する工程をさらに含む請求項１４に記載の方法。
17. ピストン動作の速度および前記抵抗力を計測することによって空気圧式シリンダの引っ張り力を計測する工程をさらに含む請求項１４に記載の方法。
18. 前記第一抵抗調整器および前記第二抵抗調整器を同時に作動させることにより、前記抵抗マシンを固定し、および使用者によって前記抵抗マシンに加えられる力の大きさを計測するためのひずみゲージを作動させる請求項１４に記載の方法。
19. 前記ひずみゲージに記録された力の大きさは、前記抵抗力を決定するために使用される請求項１８に記載の方法。

Images