JP2020130269A - トレーニングシート - Google Patents

Abstract

【課題】トレーニング時に身体にセンサを装着することなく、ユーザの生体情報を取得してトレーニングに活用することが可能なトレーニングシートを提供する。【解決手段】トレーニングシート１は、シート本体Ｓと、シート本体Ｓに設けられたシート本体Ｓに座っているユーザの生体情報を取得するセンサ（圧力センサＰＳ）と、シート本体Ｓと一体または別体に設けられ、ユーザが運動をするための運動器具１０と、センサと接続された制御部３０と、を備える。制御部３０は、センサから生体情報を取得し、生体情報に基づいて、ユーザの運動状況に関連する情報をユーザに報知する。【選択図】図１

Description

本発明は、センサを有するトレーニング用のシートに関する。

従来、リハビリや筋力トレーニング等に用いられるトレーニング装置として、ユーザの身体状況に応じて負荷を制御する装置が知られている。例えば、特許文献１には、複数の測定電極を身体に装着し、取得した心電図の波形データのパターンに応じて負荷を調整する装置が開示されている（特許文献１）。

特開２０１７−６５５０４号公報

しかし、従来のトレーニング装置においては、ユーザの身体の状況を検出するのに、身体にセンサを取り付ける必要があり、リラックスして運動できなかったり、衛生面が気になったりなど、不便に感じることがあった。

そこで、本発明は、トレーニング時に身体にセンサを装着することなく、ユーザの生体情報を取得してトレーニングに活用することが可能なトレーニングシートを提供することを目的とする。

また、ユーザの運動姿勢を評価することができるトレーニングシートを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するためのトレーニングシートは、シート本体と、シート本体に設けられ、シート本体に座っているユーザの生体情報を取得するセンサと、シート本体と一体または別体に設けられ、ユーザが運動をするための運動器具と、センサと接続された制御部と、を備える。
制御部は、センサから生体情報を取得し、生体情報に基づいて、ユーザの運動状況に関連する情報をユーザに報知するように構成される。

このような構成によれば、制御部は、センサから取得した生体情報に基づいて、運動状況に関する情報をユーザに報知するので、トレーニングをしているユーザは、運動状況を知ることができる。そして、ユーザの生体情報を取得するセンサは、シート本体に設けられているので、ユーザは、身体にセンサを装着する必要がない。このため、ユーザは、センサを気にせずにリラックスした状態でトレーニングをすることができる。また、身体にセンサを装着する必要がないため、衛生面も気にならない。

前記したトレーニングシートにおいて、センサは、圧力センサを含み、制御部は、圧力値を所定の基準と比較してユーザの運動姿勢を評価するように構成してもよい。

このような構成によれば、所定の基準値と比較してユーザの運動姿勢を評価し、報知することができる。このため、ユーザは、適切な姿勢でトレーニングを試みることができる。

前記した課題を解決するトレーニングシートは、シート本体と、シート本体に設けられ、シート本体に座っているユーザの生体情報を取得するセンサと、シート本体と一体または別体に設けられ、ユーザが運動をするための運動器具と、センサと接続されるとともに、運動器具の負荷を制御可能に運動器具と接続された制御部と、を備える。
制御部は、センサから生体情報を取得し、生体情報に基づいて、運動器具の負荷を制御する構成とすることができる。

このような構成によれば、制御部は、センサから取得した生体情報に基づいて、運動器具の負荷を制御するので、ユーザは、適切な負荷で効果的なトレーニングをすることができる。そして、ユーザの生体情報を取得するセンサは、シート本体に設けられているので、ユーザは、身体にセンサを装着する必要がない。このため、ユーザは、センサを気にせずにリラックスした状態でトレーニングをすることができる。また、身体にセンサを装着する必要がないため、衛生面も気にならない。

前記したトレーニングシートにおいて、制御部は、生体情報に基づいて、ユーザの運動の負荷が所定の基準値より大きいと判定したときは、運動器具の負荷を減少させることが望ましい。

また、制御部は、生体情報に基づいて、ユーザの運動の負荷が所定の基準値より小さいと判定したときは、運動器具の負荷を増大させることが望ましい。

前記したトレーニングシートにおいて、生体情報は、ユーザからの圧力、温度、湿度、脈拍、汗およびユーザの心拍数の少なくとも１つを含むことができる。

制御部が、センサから取得した生体情報に基づいて、運動状況に関する情報をユーザに報知することで、トレーニングをしているユーザは、運動状況を知ることができる。そして、ユーザの生体情報を取得するセンサは、シート本体に設けられているので、ユーザは、身体にセンサを装着する必要がない。このため、ユーザは、センサを気にせずにリラックスした状態でトレーニングをすることができる。また、身体にセンサを装着する必要がないため、衛生面も気にならない。

また、所定の基準値と比較してユーザの運動姿勢を評価し、報知することで、ユーザは、適切な姿勢でトレーニングを試みることができる。

また、制御部が、センサから取得した生体情報に基づいて、運動器具の負荷を制御することで、ユーザは、適切な負荷で効果的なトレーニングをすることができる。そして、ユーザの生体情報を取得するセンサは、シート本体に設けられているので、ユーザは、身体にセンサを装着する必要がない。このため、ユーザは、センサを気にせずにリラックスした状態でトレーニングをすることができる。また、身体にセンサを装着する必要がないため、衛生面も気にならない。

一実施形態に係るトレーニングシートの側面図である。 シート本体の斜視図である。 制御部の処理の一例を示すフローチャートである。 圧力の状態とメッセージを表示する画面を示す図である。 変形例に係るトレーニングシートの斜視図である。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のトレーニングシート１は、シート本体Ｓと、シート本体Ｓと別体に設けられた、ユーザＰが運動するための運動器具１０と、制御部３０とを備えてなる。

なお、本明細書にいうトレーニングとは、健常者が筋力を増強するための筋力トレーニングと、病気や事故などにより身体が不自由になった者が運動能力を回復させるためのリハビリの両方を含むものとする。

シート本体Ｓは、図２に示すように、シートクッションＳ１と、シートバックＳ２と、ヘッドレストＳ３とを含む。ヘッドレストＳ３は、備えなくてもよいし、シートバックＳ２と一体のものでもよい。

シートクッションＳ１、シートバックＳ２およびヘッドレストＳ３は、図示しないフレームにウレタンフォームなどからなるパッドが被せられ、パッドをさらにファブリックや皮革、人工皮革等からなる表皮を被せることで構成されている。

シートクッションＳ１およびシートバックＳ２には、シート本体Ｓに座っているユーザの生体情報を取得するセンサの一例である圧力センサＰＳ（ＰＳ１〜ＰＳ１２）が設けられている。圧力センサＰＳは、例えば、表皮とパッドの間に配置されている。

圧力センサＰＳは、一例として、シートクッションＳ１とシートバックＳ２に６つずつ設けられている。具体的には、シートバックＳ２には、右の肩に対応する部分に圧力センサＰＳ１、右の背中に対応する部分に圧力センサＰＳ２、右の腰に対応する部分に圧力センサＰＳ３が設けられている。圧力センサＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３は、上から下へこの順に配置されている。また、シートバックＳ２には、圧力センサＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３と左右対称に圧力センサＰＳ４，ＰＳ５，ＰＳ６が設けられている。

一方、シートクッションＳ１には、右の臀部に対応する部分に圧力センサＰＳ７、右の大腿部に対応する部分に圧力センサＰＳ８，ＰＳ９が設けられている。圧力センサＰＳ７，ＰＳ８，ＰＳ９は、後から前へこの順に配置されている。また、シートクッションＳ１には、圧力センサＰＳ７，ＰＳ８，ＰＳ９と左右対称に圧力センサＰＳ１０，ＰＳ１１，ＰＳ１２が設けられている。

図１に戻り、運動器具１０は、例えば、大胸筋を主に鍛えるバタフライマシンである。運動器具１０は、フレーム１１と、可動部１２と、ワイヤ１３と、ウエイト１４と、負荷発生器２１とを備える。フレーム１１の前部には、シート本体Ｓが固定されている。

可動部１２は、フレーム１１の上部に、鉛直軸を中心に回動可能に設けられている。可動部１２は、左右に２つ設けられ、ユーザＰが左右の上腕を使って開いたり閉じたりする運動をするのに適した配置で設けられている。各可動部１２には、ワイヤ１３が固定されたプーリ１５Ａが設けられ、可動部１２の回動とともにプーリ１５Ａが回動するようになっている。

ワイヤ１３は、一端がプーリ１５Ａに接続されるとともに、他端がウエイト１４と負荷発生器２１とに固定されている。
具体的には、フレーム１１には、プーリ１５Ａの後方に、プーリ１５Ｂが設けられている。そして、ワイヤ１３は、プーリ１５Ａとプーリ１５Ｂに巻き掛けられ、プーリ１５Ｂにより下向きに向きを変えられている。そして、ワイヤ１３の上下に延びる部分には、ウエイト１４が通され、固定具１４Ａによってワイヤ１３とウエイト１４が固定されている。

負荷発生器２１は、例えばモータからなり、モータの出力軸に相当する部分にプーリ２１Ａが設けられている。ワイヤ１３の端部は、プーリ２１Ａに固定されている。

フレーム１１の上部の前端には、ブラケット１９が取り付けられ、ブラケット１９にはディスプレイＤＳＰが固定されている。
トレーニングシート１は、適宜な位置、例えばディスプレイＤＳＰの付近に制御部３０を起動するための図示しないスイッチが設けられている。

制御部３０は、各圧力センサＰＳと接続されている。そして、制御部３０は、運動器具１０の負荷を制御可能にするため運動器具１０の負荷発生器２１と接続されている。また、制御部３０は、ディスプレイＤＳＰと接続され、ユーザＰに運動状況やアドバイス等を報知可能となっている。

制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有し、予め記憶されたプログラムを実行することで各種の処理を実行可能に構成されている。

制御部３０は、圧力センサＰＳから生体情報を取得し、生体情報に基づいてユーザの運動状況に関連する情報をユーザＰに報知するように構成されている。
具体的には、制御部３０は、圧力センサＰＳの、特にユーザＰの背中に対応する圧力センサＰＳ２，ＰＳ５の圧力変化から、生体情報の一つとしての心拍の信号を取得可能である。

そして、制御部３０は、心拍数Ｎに基づいてトレーニング中のユーザＰの運動の負荷を制御する。例えば、制御部３０は、心拍数Ｎに基づいてユーザＰの運動の負荷が所定の基準値Ｎ１より小さいと判定したときは、運動器具１０の負荷を増大させる。一方、制御部３０は、心拍数Ｎに基づいてユーザＰの運動の負荷が所定の基準値Ｎ２より大きいと判定したときは、運動器具１０の負荷を減少させる。基準値Ｎ２は、基準値Ｎ１よりも大きな値である。運動の負荷は、負荷発生器２１により調整することができる。負荷発生器２１は、モータと同様の構成を有するので、いわゆる回生ブレーキと同様に、プーリ２１Ａからワイヤ１３を繰り出すときに抵抗を発生することができる。
なお、制御部３０は、トレーニングを始めるときにおいて、負荷発生器２１により負荷を発生する。このため、ユーザＰは、トレーニングを始めたときには、ウエイト１４による負荷と負荷発生器２１による負荷を合わせた負荷でトレーニングを行うことになる。

また、制御部３０は、ユーザＰの運動状況として、各圧力センサＰＳで取得した圧力値を、画像によってディスプレイＤＳＰに出力する。このとき、圧力値が高い部分と低い部分とを、色や濃さ（明るさ）を異ならせて表示する。

また、制御部３０は、圧力値を所定の基準と比較してユーザＰの運動姿勢を評価するように構成されている。例えば、各圧力センサＰＳ１〜ＰＳ１２から取得された圧力値Ｐ１〜Ｐ１２の大きさのバランスを、理想的な運動姿勢でバタフライマシンのトレーニングを行うときの圧力値Ｌ１〜Ｌ１２のバランスと比較することで運動姿勢を評価することができる。

この評価の一例を説明すると、まず、圧力値Ｐ１〜Ｐ１２は、ユーザＰの体重によって大きく変わるので、圧力値Ｐ１〜Ｐ１２を、総合計が所定値となるように規格化する。
そして、理想的な圧力値Ｌ１〜Ｌ１２と、規格化された圧力値Ｐ１〜Ｐ１２とのバランスのずれ量Ｍを算出する。ずれ量Ｍは、例えば、
Ｍ＝（Ｐ１−Ｌ１）^２＋（Ｐ２−Ｌ２）^２＋・・・＋（Ｐ１２−Ｌ１２）^２
により計算することができる。

制御部３０は、ずれ量Ｍがしきい値Ｍｔｈよりも大きいと判断した場合には、ディスプレイＤＳＰに、姿勢がよくないことと、どの部分のバランスが悪いかをメッセージとして表示する。どの部分のバランスが悪いかは、ずれ量Ｍを計算するときの各項（例えば、Ｐ１−Ｌ１）^２など）の大きさにより判定することが可能である。

次に、制御部３０による処理の一例について、図３を参照して説明する。
図３に示すように、制御部３０は、ユーザＰのスイッチ操作などによりトレーニングが開始されると、まず、圧力センサＰＳ１〜ＰＳ１２から圧力値Ｐ１〜Ｐ１２を取得する（Ｓ１０１）。そして、制御部３０は、圧力センサＰＳ２，ＰＳ５の圧力変化から心拍数Ｎを計算する（Ｓ１０２）。そして、制御部３０は、圧力値の画像をディスプレイＤＳＰに出力する（Ｓ１０３）。例えば、図４に示すように、ディスプレイＤＳＰに、シート本体Ｓの画像を出力し、圧力値の大きさに応じた濃さで塗りつぶした四角形を各圧力センサＰＳに対応する位置に表示する。
なお、図３には図示していないが、制御部３０は、トレーニング中において、設定した負荷値によって負荷発生器２１を制御する。

次に、制御部３０は心拍数Ｎが基準値Ｎ１より小さいか否かを判定し（Ｓ１１０）、小さい場合には（Ｓ１１０，Ｙｅｓ）、負荷発生器２１を制御するときの負荷値を増加させる（Ｓ１１１）。制御部３０は、心拍数Ｎが基準値Ｎ１より小さくない場合には（Ｓ１１０，Ｎｏ）、負荷値を増加させない。

次に、制御部３０は心拍数Ｎが基準値Ｎ２より大きいか否かを判定し（Ｓ１２０）、大きい場合には（Ｓ１２０，Ｙｅｓ）、負荷発生器２１を制御するときの負荷値を減少させる（Ｓ１２１）。制御部３０は、心拍数Ｎが基準値Ｎ２より大きくない場合には（Ｓ１２０，Ｎｏ）、負荷値を減少させない。

次に、制御部３０は、圧力値Ｐ１〜Ｐ１２を規格化する（Ｓ１３０）。そして、バランスのずれ量Ｍを計算し（Ｓ１３１）、ずれ量Ｍがしきい値Ｍｔｈより大きいか否か判定する（Ｓ１４０）。制御部３０は、ずれ量Ｍがしきい値Ｍｔｈよりも大きいと判定した場合（Ｓ１４０，Ｙｅｓ）、ディスプレイＤＳＰにメッセージを表示する（Ｓ１４１）。例えば、図４に示すシート本体Ｓの画像のように、圧力値のバランスが右半身ばかり強くなっている場合には、メッセージＭＳＧのように「姿勢が右に傾いています」「上体をしっかり伸ばしましょう」などと表示することができる。

制御部３０は、メッセージＭＳＧを表示した後、または、ずれ量Ｍがしきい値Ｍｔｈよりも大きくないと判定した場合（Ｓ１４０，Ｎｏ）、ステップＳ１５０でトレーニングが終了したか否か判定し（Ｓ１５０）、終了しないと判定した場合（Ｓ１５０，Ｎｏ）、ステップＳ１０１からの処理を繰り返し、終了すると判定した場合（Ｓ１５０，Ｙｅｓ）、処理を終了する。

以上のようなトレーニングシート１によれば、次のような効果を奏することができる。
制御部３０は、圧力センサＰＳから取得した生体情報に基づいて、運動状況に関する情報として、圧力値の分布を画像化してをディスプレイＤＳＰに表示し、ユーザＰに報知するので、トレーニングをしているユーザＰは、運動状況を知ることができる。

また、制御部３０は、圧力センサＰＳから取得した生体情報に基づいて、運動器具１０の負荷を制御するので、ユーザＰは、適切な負荷で効果的なトレーニングをすることができる。

そして、ユーザＰの生体情報を取得する圧力センサは、シート本体Ｓに設けられているので、ユーザＰは、身体にセンサを装着する必要がない。このため、ユーザＰは、センサを気にせずにリラックスした状態でトレーニングをすることができる。また、身体にセンサを装着する必要がないため、衛生面も気にならない。

また、制御部３０は、所定の基準値Ｍｔｈと比較してユーザＰの運動姿勢を評価し、ディスプレイＤＳＰにメッセージＭＳＧとして報知するので、ユーザＰは、適切な姿勢でトレーニングを試みることができる。

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以下の他の形態に示すように、適宜変形して実施することが可能である。なお、以下の説明において、前記実施形態と略同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略する。
例えば、前記実施形態において、トレーニングシート１は、シート本体Ｓとは別体の運動器具１０が設けられていたが、図５に示すトレーニングシート１Ｂのように、シート本体Ｓと一体に運動器具が設けられていてもよい。トレーニングシート１Ｂは、シートバックＳ２の左右に運動器具の一例としてのアームレスト４０を有し、シートクッションＳ１の前端に運動器具の一例としてのオットマン５０を有している。

アームレスト４０は、シートバックＳ２に回動可能に支持されている。アームレスト４０の回動軸には、モータからなる負荷発生器４１が設けられている。

オットマン５０は、シートクッションＳ１に回動可能に支持されている。オットマン５０の回動軸には、モータからなる負荷発生器５１が設けられている。

制御部３０は、負荷発生器４１および負荷発生器５１が発生する負荷を制御するように構成されている。

このようなトレーニングシート１Ｂは、例えば、負荷発生器４１によりアームレスト４０を上に付勢するように負荷を発生し、ユーザＰが前腕でアームレスト４０を下げる運動をすることができる。

また、トレーニングシート１Ｂは、例えば、負荷発生器５１によりオットマン５０を上に付勢するように負荷を発生し、ユーザＰが下腿によりオットマン５０を下げる運動をすることができる。ユーザＰがリハビリをする場合には、逆に、ユーザＰが下腿を持ち上げる運動をする際に、オットマン５０によりサポートしてもらうように使用してもよい。

また、前記実施形態においては、生体情報を取得するための信号として、圧力を取得していたが、温度や、湿度であってもよい。また、圧力以外の物理量、例えば赤外線等の光により、ユーザＰの心拍数を取得してもよい。

前記実施形態において、制御部３０とディスプレイＤＳＰが別体の場合を示したが、制御部３０とディスプレイＤＳＰとは一体でもよい。例えば、制御部３０とディスプレイＤＳＰを合わせたものとして、スマートフォンやタブレットを用いることもできる。

前記実施形態においては、運動状況として、圧力値のみをディスプレイＤＳＰに表示したが、心拍数や、体温等他の運動状況を報知してもよい。

前記実施形態においては、圧力センサとして、個別の箇所の圧力を取得するセンサを例示したが、圧力センサとして、圧力の分布を測定する圧力分布センサを用いることもできる。

また、実施形態において、センサは、シートの表皮の下に設けられ、いわばシートに内蔵される形で設けられていたが、シートの外側に設けることもできる。この場合、ユーザの体格に合わせてセンサの位置を調整できるように設けることができる。例えば、最初に使うときに、ユーザが、自分の体格に合ったシートの適切な位置に接着してもよい。また、面ファスナ等でシートの表面にセンサを着脱可能に取り付けてもよい。

前記実施形態においては、運動器具としてバタフライマシンを例示したが、運動器具の種類は限定されない。例えば、運動器具は、エアバイクであってもよいし、車椅子にエアバイクのような足こぎペダルが設けられたようなものであってもよい。

前記実施形態においては、心拍数によって、ユーザの運動の負荷を判定したが、姿勢の乱れによって負荷を判定してもよい。例えば、姿勢の乱れが小さい場合には負荷が小さいと判定し、姿勢の乱れが大きい場合には負荷が大きいと判定することができる。
また、生体情報として温度を取得する場合には、温度、すなわち体温が高い場合に負荷が大きく、低い場合に負荷が小さいと判定することができる。
また、生体情報として湿度を取得する場合には、湿度、すなわち発汗状態が高い場合に負荷が大きく、低い場合に負荷が小さいと判定することができる。

トレーニングシートで取得した運動状況のデータは、サーバや、ユーザの所有する端末に蓄積してもよい。この運動状況のデータにより、ユーザの運動能力を判定することができる。例えば、他のトレーニングシートでトレーニングをする場合に、トレーニングシートの制御部が、この蓄積された運動状況を読込み、負荷発生器で付与する負荷をユーザに適した大きさに設定することもできる。

前記実施形態においては、トレーニングシートは、シートバックを備えていたが、シートバックを備えていなくてもよい。

前記実施形態において、ユーザへの運動状況等の報知は、ディスプレイへの表示により行ったが、音や点字等、他の手段によって報知することもできる。

前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。

１ トレーニングシート
１０ 運動器具
３０ 制御部
ＤＳＰ ディスプレイ
Ｐ ユーザ
Ｓ シート本体

Claims (6)

1. シート本体と、
   前記シート本体に設けられ、前記シート本体に座っているユーザの生体情報を取得するセンサと、
   前記シート本体と一体または別体に設けられ、ユーザが運動をするための運動器具と、
   前記センサと接続された制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記センサから生体情報を取得し、
   前記生体情報に基づいて、ユーザの運動状況に関連する情報をユーザに報知することを特徴とするトレーニングシート。
2. 前記センサは、圧力センサを含み、
   前記制御部は、圧力値を所定の基準と比較してユーザの運動姿勢を評価することを特徴とする請求項１に記載のトレーニングシート。
3. シート本体と、
   前記シート本体に設けられ、前記シート本体に座っているユーザの生体情報を取得するセンサと、
   前記シート本体と一体または別体に設けられ、ユーザが運動をするための運動器具と、
   前記センサと接続されるとともに、前記運動器具の負荷を制御可能に前記運動器具と接続された制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記センサから生体情報を取得し、
   前記生体情報に基づいて、前記運動器具の負荷を制御することを特徴とするトレーニングシート。
4. 前記制御部は、前記生体情報に基づいて、ユーザの運動の負荷が所定の基準値より大きいと判定したときは、前記運動器具の負荷を減少させることを特徴とする請求項３に記載のトレーニングシート。
5. 前記制御部は、前記生体情報に基づいて、ユーザの運動の負荷が所定の基準値より小さいと判定したときは、前記運動器具の負荷を増大させることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のトレーニングシート。
6. 前記生体情報は、ユーザからの圧力、温度、湿度、脈拍、汗およびユーザの心拍数の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の記載のトレーニングシート。

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