JP4199134B2 - トレーニング装置 - Google Patents

Description

本発明は、個人が体力向上のために運動を行うトレーニング機器に関する。

従来、個人が適切な負荷で運動するためのさまざまなトレーニング機器が提案されている。例えば特許文献１には、トレーニング者に負荷を与えるための負荷量可変式付加装置を有するトレーニング機制御装置が開示されている。この制御装置は、トレーニング者の運動量を検出し、検出した運動量を所要の過疲労判別用基準値と比較する。検出運動量が前記基準値より小さい状態が所定時間以上継続すると、整理運動モードに切り替わって負荷装置の負荷量が徐々に低減される。従って、トレーニング者は、疲労した場合には無理な運動を行うことなくスムーズに整理運動に移行でき、安全にトレーニングを中断することができると記載されている。

また特許文献２には、負荷としてトルクモータを使用し、負荷をプログラム制御する筋力トレーニング装置が記載されている。この装置は、運動者が操作するレバーの位置及びレバーに作用する負荷を検出し、トルクモータの出力を制御する。以下の出力制御が例示されている。（ａ）常にレバーの位置が一定となるようにトルクモータの出力を制御する。（ｂ）常にトルクモータの出力を一定とする。（ｃ）レバーの位置に応じてトルクモータの出力を制御する。（ｄ）時間とレバーの位置とを関連づけ、レバーの位置、すなわち時間に応じてトルクの出力を制御する。このようにウェイトではなくトルクモータにより負荷制御するため、負荷の調整が容易であると共に任意の特性に適合させた負荷のプログラム制御が可能となると記載されている。
特許第２８５８８５２号公報 実公昭６１−２２６０９号公報

ところで、トレーニング者が実際にトレーニング機器を用いて負荷をかけて運動を行う場合、途中で疲労しても、少し負荷を軽減した後は再び元の負荷で運動を続行することができる。しかし、前記特許文献１に記載のトレーニング機制御装置は、一旦疲労すると整理運動モードに入ってしまう。そのため、トレーニング者にまだ運動を続行する気力と体力とが残っていても、負荷はどんどん軽くなり、ついには運動が終わってしまうことになる。

前記特許文献２に記載の筋力トレーニング装置は、トルクモータの出力がレバーの位置とレバーに作用する負荷とで決まるため、トレーニング者が疲労した場合とそうでない場合とでトルクモータの出力が同じになってしまうおそれがある。
つまり、トレーニング者が疲労した場合に運動をやめてしまうのではなく、目標とする運動を完遂できるよう支援しながら無理なく運動できるトレーニング機器は未だ提案されていない。

本発明は、トレーニング者が疲労した場合でも、運動の目標値を完遂できるようトレーニング者を支援するトレーニング機器を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、発明１は、運運動用に供される可動部にかける負荷の値を電気的な負荷発生器により軽減させる機能を備えたトレーニング装置を提供する。この装置は、前記可動部の移動状態を監視する可動部監視手段と、負荷調整手段とを備えている。
前記負荷調整手段は、
前記可動部監視手段の監視によって前記可動部が停滞している状態が検出された場合、前記可動部にかけている負荷の値を所定量軽減して、前記可動部が再度動き始めた状態が検出されたか否かを判断し、
前記可動部にかける負荷の値の軽減後に前記可動部が再度動き始めた状態が検出された場合には、前記軽減後の負荷の値を維持し、
前記可動部にかける負荷の値の軽減後に前記可動部が停滞している状態が検出された場合には、前記可動部が再度動き始めるまで、前記所定量の負荷の軽減と前記可動部が再度動き始めたか否かの判断とを繰り返し行う。

トレーニング装置が例えばトレーニング者が仰臥状態でバーベルを上げ下げするベンチプレスタイプのものである場合、トレーニング者が把持して上げ下げするバーベル（本願発明の実施形態ではハンドルバー、以下ハンドルバーで説明する）が可動部に相当する。ハンドルバーには、ウエイトに代えてサーボモータ、ステッピングモータ、トルクモータ、電磁ブレーキなどにより負荷が加えられる。

本発明に係るトレーニング装置は、可動部監視手段によって可動部の可動状態を継続的に監視することでトレーニング者のトレーニング時における体力の余裕度・疲労度に応じて負荷を軽減させ、適切な運動の継続を支援する。ここで、負荷の軽減の契機となるのは、上記の通り可動部の可動状態であって、単純にある一定値を下回った、あるいは上回った時に低減させるというものではなく、トレーニング状態に応じて変化させるものである。例えば、可動部の移動が瞬間的に停止（トレーニング者が持上げられない状態）しても、それによって直ちに負荷を低減させるものではなく、その停止が所定時間継続しているか等の条件によって負荷変化の判断を行う。

トレーニング装置が、例えばトレーニング者が仰臥状態でハンドルバーを上げ下げするベンチプレスタイプのものである場合を例に取る。トレーニング者がハンドルバーを上げている途中でハンドルバーが止まってしまうと、負荷が重すぎて運動が停止したと見なされる。この場合、トレーニング者が再びハンドルバーを押し上げ始めるまで、負荷が徐々に減らされる。ハンドルバーが再び上がり始めると、その時の負荷が、例えばハンドルバーが上がりきるまで維持される。軽減された負荷の値を、そのまま維持しても良いし、所定のタイミングで戻しても良い。停滞とは、所定の動作時間中において可動部、例えばハンドルバーが所定位置に留まり移動していない状態を言い、トレーニング中にハンドルバーが完全に停止する場合だけでなく、さらにその速さが所定値以下になる場合を含んでいても良い。所定の動作時間とは、ハンドルバーが往復運動すべきトレーニング時間である。

ここで、停滞とは以下の状態も含む。即ち、可動部監視手段が、ハンドルバーのスタート位置から所定の到達ポイントまでの到達時間のみを監視する場合を想定する。例えばスタートしてから上端の基準位置（後述）までハンドルバーが１０秒以内で到達するかどうかを監視するような場合である。到達ポイントに到達するまでの間に一旦速度が低下しても、途中で速度が盛り返して到達ポイントに所定時間内に到達すれば、停滞しなかったと見なす。逆に、所定時間内に到達しなければ停滞したと見なし、負荷を軽減し、到達ポイントへの可動部の到達を支援する。つまり、１０秒かかっても上端の基準位置まで到達していない場合には負荷を軽減するものである。この場合、所定の動作時間中での停滞とは、ハンドルバーがスタート位置から到達ポイントに到達する時間が所定時間（例えば１０秒）を超えている場合である。所定の動作時間とは、ハンドルバーがスタート位置と到達ポイントとの間を往復すべきトレーニング時間である。

本発明に係るトレーニング装置は、トレーニング者が疲労により運動を継続できなくなったときに、負荷を徐々に軽減することにより運動の再開を支援する。そのため、トレーニング者は、途中で負荷が少し軽くなったとはいえ、目標とする回数の運動をすることができたという達成感を得ることができる。
発明２は、発明１において、前記可動部の可動領域に少なくとも1つの基準位置を設定する設定手段をさらに備えるトレーニング装置を提供する。前記負荷調整手段は、前記基準位置に対して予め定められた前記可動部の可動方向に沿って、前記可動部が前記基準位置を越えた場合に前記可動部を停止させるまたは運動に対する負荷をゼロにする。

再びベンチプレスを例に取る。トレーニング装置は、運動を始めるに先立ち、トレーニング者が動かせるハンドルバーの可動範囲を定める基準位置を測定する。一例であるが例えば、運動を始めるに先立ち、トレーニング者が自分で無理なく動かせる範囲でハンドルバーを一旦、下端から上端まで移動させる過程を設けておくようにし、その際に検出された下端及び上端の位置を基準位置として設定する。従ってこの場合であれば基準位置は下端と上端の２箇所が設定されることになるが、例えば下端のみの基準位置を設定するようにしてもよい。このように可動範囲は、ハンドルバーが動くことのできる最大領域である可動領域中の領域であり、基準位置により定まる領域である。以下の説明では主に可動範囲を用いて説明する。
可動範囲はトレーニング者の体格、性別、トレーニング経験や運動の種類など様々な要因により異なる。

本発明によるトレーニング装置は、可動範囲外でハンドルバーの重さを実質的にゼロに調整することにより、ハンドルバーが可動範囲外に位置した場合のトレーニング者の安全性を担保する。即ち、従来であれば、一人で重量物を持上げるトレーニングを行っていて、途中で急に体調を崩したような場合には非常に危険な状態になることがあるが、本発明によれば、仮にハンドルバーが降下してきても可動範囲外にまで移動すれば実質的な負荷がゼロとなるかまたは停止するので、トレーニング者の安全性は確実に確保される。一方、これにより、トレーニング者にとっては、運動を止めたい場合には、単にハンドルバーを可動範囲外に移動させるだけでいつでも運動を中止することができるので、運動中に何か急用が生じた場合にも直ちに対応ができ、優れた操作性を有している。また、上記の機能を有していることによってトレーニング者は精神的にも安定した状態でトレーニングを行うことができる。

また、可動範囲を外れた際に負荷をゼロとするのは可動範囲の上下の両方とすることができるが、可動範囲を越えてさらに上方に押し上げるケースが少ないと判断される場合には、下方のみ負荷をゼロとするようにしてもよい（即ち、基準位置を下端のみに設定する場合である）。なお、上記において、運動に対する負荷がゼロの状態とは、ハンドルバーの重量分の負荷をモータによりハンドルバーに対して上方にかけている状態である。従って、みかけ上、ハンドルバーは同じ位置に停止しており、例えば手で軽く触れるだけで上方にも下方にも容易に動く状態となっている。

負荷発生器として電磁ブレーキを使用する場合には、可動部の移動を停止させるように負荷をかけることが可能なだけであり、上記のような逆方向への駆動ができないため、可動部が基準位置を越えた時点でそれ以上負荷がかからないよう固定状態で停止するようにしてもよい。そして所定時間後に固定状態を解除し、トレーニングを継続可能とするといった方法が考えられる。

発明３は、発明１において、前記可動部の可動方向が、第１方向及びこれと逆方向の第２方向とされているトレーニング装置を提供する。この装置において、前記可動部監視手段は、前記可動部の移動方向をさらに監視する。また、前記負荷調整手段は、前記可動部がいずれかの方向に沿って移動しているときに前記可動部にかける負荷の値を第１の値から第２の値に軽減させた場合、前記可動部監視手段の監視によって前記可動部の移動方向が他方向に切り替わる際に、前記可動部にかける負荷の値を第３の値に増加させる。

第１の負荷から第２の負荷に変化した後に可動部の移動方向が切り替わると、負荷は第３の負荷に調整される。再びベンチプレスを例に取れば、ハンドルバーが上昇しているときに第１の負荷から第２の負荷に変化した場合、ハンドルバーの移動方向が上向きから下向きに切り替わる際に負荷を第３の負荷にすることが挙げられる。また例えば、後述するロウイングのようにハンドルバーを引き下げる運動であれば、ハンドルバーが下降しているときに第１の負荷から第２の負荷に変化した場合、ハンドルバーが下降から上昇に転じた際に負荷を第３の負荷にすることが挙げられる。第１の負荷よりも第２の負荷が軽い場合（第１の負荷＞第２の負荷）には、第３の負荷を第１の負荷以下の重さであって第２の負荷以上の重さとすると（第１の負荷≧第３の負荷≧第２の負荷）、トレーニング者が必要としているときのみ負荷を軽くすることで運動の続行を支援することができる。また、トレーニング者の筋肉に対する刺激が大きすぎないので好ましい。

なお、ハンドルバーを上方に押し上げる際に大きな荷重を要するベンチプレスの場合には、上方へ押し上げようとする運動の際に本発明による負荷軽減機能が働くようにし、この運動とは逆に、下方に引き下げる際に大きな荷重を要するトレーニング装置の場合には、下方に引き下げようとする運動の際に負荷軽減機能が働くようにすれば良い。
また、ここで、第１方向及び第２方向とは直線状の移動のみならず、互いに逆の方向を示すものであればよく、例えば円弧を描くような曲線状の移動方向も含むものである。上記ベンチプレスの場合であれば主に上下方向の直線的な動作となるが、トレーニング者が椅子に腰掛け足の脛部を動かすようなトレーニング装置にも本願発明３は適用が可能である。

発明４は、発明３において、前記負荷調整手段は、前記可動部にかける負荷の値を前記第１の値から前記第２の値に軽減させた後、前記可動部監視手段により前記可動部の移動方向が切り替わるのを検出するまで、前記可動部にかけている負荷の値を軽減後の値である前記第２の値に維持することを特徴とするトレーニング装置を提供する。
例えば発明３のベンチプレスにおいて、ハンドルバーが上昇しているときに第１の負荷から第２の負荷に変化した場合、ハンドルバーの移動方向が上向きから下向きに切り替わるまで第２の負荷を維持し、切り替わった際に負荷を第３の負荷にすることが挙げられる。また例えば、ロウイングのようにハンドルバーを引き下げる運動であれば、ハンドルバーが下降しているときに第１の負荷から第２の負荷に変化した場合、ハンドルバーが下降から上昇に転じるまで第２の負荷を維持し、切り替わった際に負荷を第３の負荷にすることが挙げられる。この場合、ハンドルバーが上昇しきるまで、あるいは下降しきるまで軽減後の負荷の値を維持することにより、運動の再開を支援することができる。

発明５は、発明４において、前記負荷調整手段は、前記可動部にかける負荷の値を前記第１の値から前記第２の値に軽減させた後に前記可動部監視手段により前記可動部の移動方向が切り替わる際に、軽減前の値である第１の値以下で軽減後の値である前記第２の値以上の範囲になるよう、前記可動部にかける負荷の値を調整することを特徴とするトレーニング装置を提供する。

前述のベンチプレスを再び例に取る。負荷を軽減したことによりトレーニング者が運動を再開してハンドルバーを一番上まで押し上げた後に下げるときは、負荷を重くしてもよい。なぜなら、ハンドルバーを下げるときのトレーニング者の耐荷重は、ハンドルバーを上げるときのトレーニング者の耐荷重よりも高いのが通常だからである。ただし、軽減後の負荷とそこから戻す負荷との差が大きすぎると筋肉への刺激が強すぎるため、本発明においては負荷の差に制限を設けることによってトレーニング者の運動の安全性をより確実にしている。具体的には、戻した後の第３の負荷Ｗ３は、軽減前の第１の負荷Ｗ１を超えず（Ｗ３≦Ｗ１）、かつ軽減後の第２の負荷Ｗ２の１３０％〜１４０％を上限とすることで筋肉に無理な負荷がかかることを回避できる（Ｗ２≦Ｗ３≦Ｗ２×1.3〜1.4）。

発明６は、発明１〜５において、前記可動部の可動方向は、第１方向及びこれと逆方向の第２方向とされているトレーニング装置を提供する。この装置において、前記可動部監視手段は、前記可動部の移動方向をさらに監視する。また、前記負荷調整手段は、前記可動部が前記第１方向に沿って移動しているときにのみ前記可動部にかける負荷の値を前記第１の値から前記第２の値に軽減する。

再びベンチプレスを例に取れば、ハンドルバーが上昇する方向（これを第１方向とする）に動いている場合にのみ第１の負荷から第２の負荷への減量調整を行い、ハンドルバーが下降する方向（これを第２方向とする）では第３の負荷を第１の負荷と同じにすると良い。ハンドルバーを下げるときのトレーニング者の耐荷重は、ハンドルバーを上げるときのトレーニング者の耐荷重よりも高いからである。言い換えれば、ハンドルバーを下げるトレーニング者は、下方へ向かってくる荷重を支えるだけであるので、上方へハンドルバーを押し上げる場合に比べて肉体的に負荷に耐えやすいからである。従って、ハンドルバーを下げるときには負荷を軽減する必要性が少ない。このように負荷軽減の対象となる運動の方向を、トレーニング上必要と考えられる一方向のみとすることで、装置の設計の簡易化に寄与できる。

なお、ハンドルバーを上方に押し上げる際に大きな荷重を要するベンチプレスの場合には、上方へ押し上げようとする運動の際に本発明による負荷軽減機能が働くようにし、この運動とは逆に、下方に引き下げる際に大きな荷重を要するトレーニング装置の場合には、下方に引き下げようとする運動の際に負荷軽減機能が働くようにすれば良い。
また、ここで、第１方向及び第２方向とは直線状の移動のみならず、互いに逆の方向を示すものであればよく、例えば円弧を描くような曲線状の移動方向も含むものである。上記ベンチプレスの場合であれば主に上下方向の直線的な動作となるが、トレーニング者が椅子に腰掛け足の脛部を動かすようなトレーニング装置にも本願第３発明は適用が可能である。

発明７は、発明１〜６において、前記可動部監視手段は、前記可動部の移動の速さを監視し、前記速さが所定値以下に低下した状態が所定時間継続したか否かを判断するトレーニング装置を提供する。この装置において、前記負荷調整手段は、前記速さが所定値以下に低下した状態が所定時間継続した場合、前記可動部が停滞している状態が検出されたと判断する。

可動状態として、可動部の移動速度を監視することが挙げられる。移動速度は、モータの回転数を監視することにより検出できるので、可動部の可動状態を容易かつ正確に把握することができる。
発明８は、発明１〜７において、表示部と、前記可動部を動かす移動タイミングに関する指示を前記表示部に出力する指示手段と、をさらに備えることを特徴とするトレーニング装置を提供する。

再びベンチプレスを例に取る。可動タイミングとは、例えばトレーニング者がハンドルバーを動かすテンポである。さらにスピーカを設け、テンポに合うかけ声や音楽などを出力しても良い。コーチに代えてトレーニング装置がテンポを指定することで、トレーニング者は適切な速度でハンドルバーを動かすよう努力するようになる。
なお、年齢や性別、筋力などの個人データや負荷の重さに応じ、指示する可動タイミングを変更することが好ましい。また、トレーニング者が運動を途中で停止した場合、実際のハンドルバーの動きに関わらず指示する可動タイミングを変えなくても良いし、実際のハンドルバーの動きに応じて指示する可動タイミングを変えても良い。

発明９は、発明８において、前記指示手段は、前記可動部を動かす移動タイミングの指標を図表によって前記表示部に示すことにより、前記移動タイミングに関する指示を出力することを特徴とするトレーニング装置を提供する。
再びベンチプレスを例に取る。ディスプレイには、例えばウインドウと、そのウインドウの中で上下する模擬バーと、リズムを指示する数字と、が表示される。ウインドウの高さ（床面に対して垂直方向の高さ）は擬似的に可動部の可動範囲に相当するものとしている。模擬バーの上下とリズムを示す数字との組み合わせは、トレーニング者がハンドルバーを動かすテンポを指定する。上記のように可動タイミングの指標を画像で表すことにより、トレーニング者は直感的に目標となる運動のタイミングを知ることができる。なお、ここで指標とは、可動部を変動すべき速度や、開始、移動、停止等のタイミングをトレーニング者が視認して、その運動に反映し易いように図表等によって表示されるものである。上記例では模擬バーと数字の組合せを指標としているが、これに限らず、模擬バーのみであってもよいし、模擬バーに限らず円グラフの円弧を光点が移動するようなものであってもよい。また、上記指標の動きとタイミングを合わせるＢＧＭを流すようにしてもよい。

発明１０は、発明８または９において、前記可動部監視手段は前記可動部の移動の速さを監視するトレーニング装置を提供する。この装置において、前記指示手段は、前記可動部の速さの変化に応じ、指示する移動タイミングを変化させる。
例えばベンチプレスにおいて、トレーニング者がハンドルバーを押し上げる速度が遅くなってきたり運動を停止した場合、指定するテンポを遅くしたりテンポの指定を止めたりすることができる。トレーニング者は、遅くした指定テンポに追随できれば、負荷を変えずに目標回数を達成できたという満足感を得ることができる。

負荷の軽減と指定テンポの変化とを組み合わせるとさらに好ましい場合がある。例えば、ハンドルバーを押し上げる速度が鈍ってきたときに、負荷を減量しつつ指定テンポを遅くすることが挙げられる。トレーニング者の疲労度が高い場合には、負荷の軽減に加えて指定テンポも遅くする方が運動を再開しやすく好ましい。
発明１１は、発明８〜１０において、前記可動部が停滞している状態が検出されたときに前記負荷調整手段により前記可動部にかける負荷の値を軽減し、軽減後に前記可動部が再度動き始めた場合、前記指示手段は、軽減された負荷の値に応じた移動タイミングを指示することを特徴とするトレーニング装置を提供する。

例えばベンチプレスにおいて、負荷を軽減したことにより運動が再開されると、指定テンポを速くしてもよい。負荷が軽減した分の運動量をテンポアップにより補填することができる。トレーニング者は、負荷が軽減したものの運動速度を速めたことにより、ある程度の達成感を得ることができる。負荷軽減後のテンポは、年齢や性別、筋力などの個人データや負荷の重さに加え、軽減前の負荷や軽減前後における負荷の差に基づいて決定することが好ましい。

なお、発明９や１０において、例えば速度低減や負荷軽減に応じてテンポを遅くするような仕様を採用する場合には、BGMは流さないようにするのが望ましい。この理由は、本来、BGMは運動のリズムをとるために上記テンポに同期していることから、そのテンポを遅くするとその音楽もゆっくり流れることになりトレーニング者にとっては自らの疲労状態を認識してしまうことにもなり、むしろ運動の達成感を減少させてしまう恐れがあるためである。

発明１２は、前記発明２において、第１位置と第２位置とを切り替え可能なシートユニットをさらに有するトレーニング装置を提供する。この装置において、前記設定手段は、前記シートユニットの前記第１位置と第２位置とについて、それぞれ異なる基準位置を設定する。
トレーニング者は、１つのハンドルバーを有するトレーニング装置を用い、異なる種類の運動を行うことができる。例えば、シートが座位位置（第１位置）のときは、ショルダープレス及びプルダウンを行う。また、シートが仰臥位置（第２位置）のときは、チェストプレス及びロウイングを行う。トレーニング者が運動途中で座位位置と仰臥位置とを切替える場合には、ハンドルバーを可動範囲の上方または下方に移動させておいてシート位置を切り替えればよい。なお、ここで上記運動の内、ショルダープレス及びチェストプレスとは、ハンドルバーを上昇させるために押し上げの力を要する運動である。これらの運動では、上下動させるハンドルバーの下降の際には、降下してくるハンドルバーをトレーニング者が支えるように力を入れながら徐々に下方に下げる運動である。従って、これらの運動の場合にはトレーニング者にとってハンドルバーを上昇させる方に大きな負荷がかかる。プルダウン及びロウイングとはハンドルバーを下降させるために引き下げの力を要する運動である。これらの運動では、上下動させるハンドルバーが上昇する際には、勝手に上方に上がろうとするハンドルバーを、トレーニング者が手元に引き戻す力を入れながら徐々に上に戻していく。従って、これらの運動の場合にはトレーニング者にとってハンドルバーを下降させる方に大きな負荷がかかる。

本発明を用いれば、トレーニングの負荷を必要に応じて軽減するので、トレーニング者はトレーニングの目標を達成することができる。従って、トレーニング者を充実感で満たし、やる気を継続させることができる。

＜発明の概要＞
本発明に係るトレーニング装置は、トレーニング者の運動により駆動されるハンドルバー（可動部に相当）にモータにより負荷をかける。ハンドルバーを動かすトレーニング者の動きが止まったら、或いはほとんど止まりそうになったら、負荷を徐々に軽減する。負荷を軽減したことによりハンドルバーが再び動き始めたら、トレーニング者が運動を再開したと見なし、そのときの負荷を少なくとも一時的に維持する。

トレーニング者の疲労の限界において負荷を徐々に軽減することにより、運動の再開・継続を促進することができる。従って、トレーニング者は当初運動を始めるにあたり目標としていた運動量を達成できたという充実感を得ることができる。
＜第１実施形態＞
［ハードウェア構成］
１．全体構成
図１は、本発明の第１実施形態に係るトレーニング装置１００の構成図である。トレーニング装置１００は、例えば店舗に設置され、店舗内のサーバ２００と接続される。サーバ２００は、トレーニング者の個人データを蓄積しており、トレーニング装置１００からの要求に応じてこれを送信する。なお、本実施例においては、サーバ２００を店舗内にのみ設置しているが、全国または全世界の店舗内サーバを繋ぐ店舗外サーバを設けてもよい。このような店舗外サーバに会員データを蓄積し、各店舗のサーバがそれにアクセスするようにしてもよい。

トレーニング装置１００は、本体１０（シートユニットに相当）、制御部３０、入力部５０、モニタ７０、及びスピーカ９０ａ，ｂを有している。本体１０及び制御部３０については、詳細を後述する。制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどを備えたコンピュータである。入力部５０は、データの入力を受け付ける機能を有し、例えばトランスポンダの受信部やテンキーユニット、カードリーダで実現することができる。モニタ７０及びスピーカ９０は、制御部３０に記憶されているプログラムに従った画像や音声を出力する。

２．本体
図２及び図３に示すトレーニング装置１００の一例を参照し、本体１０についてさらに具体的に説明する。図２及び図３は、トレーニング装置１００の一例を示す。トレーニング装置１００は、この例では、シートに着座したトレーニング者がハンドルバー（可動部に相当）１１をガイドレール１２に沿って上下に動かすことにより、背中や肩、胸の筋肉を鍛えることのできる構造を有している。

ハンドルバー１１は、本体１０の設置面と垂直なガイドレール１２に沿ってスライド可能に取り付けられている。また、ハンドルバー１１はベルト１３に固定されている。ベルト１３はガイドレール１２の上下端に設けられた２つの滑車１４ａ，１４ｂにかけられている。滑車１４ｂは、負荷発生器となるトルクモータ１５と回転軸を共有している。トルクモータ１５の回転方向、回転速度、回転回数などは、モータ信号処理部２３を介して制御部３０に制御される。トレーニング者によりハンドルバー１１が上下動すると、ベルト１３が動き、それにより滑車１４ａ，１４ｂが回転しようとする。このとき、滑車１４ｂにはトルクモータ１５がトルクをかけ、ハンドルバー１１に負荷を与える。なお、モータとしては、サーボモータ、ステッピングモータなどをトルクモータに代えて用いることもできる。また、モータに代え、電磁ブレーキなどを用いてハンドルバー１１に負荷をかけても良い。

本体１０のシート１６は、本体１０の設置面に平行なシートレール１７に沿ってスライド可能である。背もたれ１８は、シート１６の位置によって起きたり寝たりする。図２及び図３は、シート１６及び背もたれ１８の位置変化を示す。図２は、シート１６が最後方位置にあるときを示し、背もたれ１８はシート１６に対してほぼ直立していることを示す（第１位置）。上記図２の状態でトレーニング者が行える運動は、座位位置で行うショルダープレスとプルダウンである。図３は、シート１６が最前方位置にあるときを示し、背もたれ１８はシート１６とほぼ同一面をなす（第２位置）ことを示す。背もたれ１８には油圧ダンパー１９が取り付けられており、シート１６及び背もたれ１８の位置変化を容易にしている。上記図３の状態でトレーニング者が行える運動は、仰臥位置で行うチェストプレスとロウイングである。トレーニング者が運動途中で図２の座位位置と図３の仰臥位置とを切替える場合には、ハンドルバー１１を後述する可動範囲の上方または下方に移動させることでハンドルバー１１を無負荷状態にしておいてシート位置を切り替えればよい。

なお、ここで上記各運動の内、ショルダープレス（図２）及びチェストプレス（図３）とは、ハンドルバー１１を上昇させるために押し上げの力を要する運動である。これらの運動では、後述する可動範囲の上端に向かってトレーニング者がハンドルバー１１を押し上げた後にこれを下降させる際に、ハンドルバー１１を支えられるだけの力を入れながら徐々に下方に下げる。従って、これらの運動の場合には、ハンドルバーを上昇させる方が下降させるよりもトレーニング者に大きな荷重がかかる。

プルダウン（図２）及びロウイング（図３）とは、ハンドルバーを下降させるために引き下げの力を要する運動である。これらの運動では、後述する可動範囲の下端に向かってトレーニング者がハンドルバー１１を押し下げた後にこれを上昇させる際に、勝手に上方に上がろうとするハンドルバーを手元に引き戻すように力を入れながら徐々に上に戻していく。従って、これらの運動の場合には、ハンドルバーを上昇させるよりも下降させる方がトレーニング者に大きな荷重がかかる。

側面がＬ字形のフレーム２０には、ガイドレール１２、ベルト１３、滑車１４ａ，１４ｂ、トルクモータ１５、及びシートレール１７が取り付けられている。また、フレーム２０には、バースイッチ２１ａ，ｂと、シートスイッチ２２ａ，ｂとが設けられている。バースイッチ２１ａ，ｂは、ハンドルバー１１が上限位置または下限位置に来るとオン／オフし、制御部３０に信号を送る。シートスイッチ２２ａ，ｂは、シート１６が最前方位置または最後方位置に来るとオン／オフし、制御部３０に信号を送る。

［機能構成］
次に、トレーニング装置１００が有する機能について説明する。トレーニング装置１００は、大別してトレーニング機能と運動量調整機能とを有している。各機能は、制御部３０により実現される。
１．制御部
再び図１を参照し、制御部３０について詳細に説明する。制御部３０は、下記（ａ）〜（ｆ）に示す機能を有している。
(a) 本体１０からの検出信号を処理する検出処理部３１。検出信号は、モータ信号処理部２３、バースイッチ２１ａ，ｂ、シートスイッチ２２ａ，ｂからの信号である。
(b) 入力部５０からの入力信号を受信し、演算部３６に渡す受信部３２、
(c) サーバ２００との間で個人データの送受信を行う通信制御部３３、
(d) モニタ７０への表示データを生成する画像生成部３４、
(e) スピーカ９０ａ，ｂへの音声データを生成する音声制御部３５、
(f) 図示しない半導体メモリに記憶されたプログラムを実行し、制御部３０の各部を制御する演算部３６。

２．演算部
演算部３６は、（Ａ）トレーニング機能及び（Ｂ）運動量調整機能を実現するためのプログラムを実行する。演算部３６は、可動部監視部３６ａ、負荷調整部３６ｂ、再開支援部３６ｃ、テンポ指示部３６ｄ、トレーニング部３６ｅを有し、これらにより前記２つの機能を実現する。

（Ａ）トレーニング機能
トレーニング機能は、図示しない半導体メモリに記憶されたトレーニングプログラムを演算部３６のトレーニング部３６ｅが実行することにより実現する。トレーニングプログラムは、トレーニング者の個人データの入力受付、トレーニング者の最大筋力１ＲＭ（repetition maximum）の測定、モード選択受付、モード毎の処理、シート位置の指定、トレーニング方法の説明などを行う。

図４は、演算部３６がモニタ７０に出力する個人データの入力受付画面である。トレーニング者は、不足している個人データを、入力部５０から入力する。個人データとは、例えば年齢、性別、体重、身長である。また、個人データは、測定により得られるものもある。例えば、最大筋力１ＲＭや、後述するトレーニング種類毎のハンドルバー１１の可動範囲は、測定により得られる個人データである。図５は、最大筋力１ＲＭの測定結果を示す画面例である。

図６は、演算部３６がモニタ７０に出力するモード選択画面である。トレーニング者は、この画面において、各種モードのいずれかを選択することができる。この実施形態例では、“測定モード”、“プログラムモード”、“マニュアルモード”を選択することができる。“測定モード”においては、演算部３６はトレーニング者が可動部であるハンドルバー１１を動かし得る領域、すなわち可動範囲を、トレーニング種別毎に測定する。可動範囲とは、ハンドルバー１１が動きうる最大領域である可動領域の一部の領域であり、上記の通りトレーニング者がハンドルバー１１を動かし得る領域である。可動範囲は、測定モードで測定される基準位置により定められる。本実施形態においては、トレーニング者が“測定モード”において移動させたハンドルバーの下端位置（基準位置に相当）から上端位置（基準位置に相当）までの領域が可動範囲に相当する。ただし、対象となるトレーニング装置が変わればもちろんこれに限定されるものではない。例えば、トレーニング者が椅子に腰掛け、脚の脛部のみを円弧状に上下させるトレーニング装置であれば、トレーニング者が動かし得るその円弧状の領域が可動範囲となる。

また、可動範囲はトレーニング者が可動部を動かし得るその一端のみを設定する場合も含む。例えばハンドルバーを上下方向に移動させる場合に、下端（基準位置に相当）のみを設定しておき、上端については設定しないようにすることもできる。下端の設定については、ハンドルバーが下がってくる方向でありトレーニング者の安全を確保するためには必須の条件となるが、上端については省略することも可能であるためである。但し、上端についての設定は、トレーニング者にとって、あと少し持上げれば負荷から解放されるというトレーニング継続の動機付けの効果が得られるものであり、この効果も機能として持たせる場合には可動範囲として上端及び下端の両方を設定するようにしておくのが望ましい。

“測定モード”においてはさらに、個々のトレーニング者に最適の最大筋力１RMの設定を行う。具体的には、トレーニング者の個人データ（体重、性別、年齢、体脂肪等）がフィットネスクラブ等に蓄積されている場合、その個人データに基づいて暫定的な負荷重量である推定負荷重量が算出される。トレーニング者はこの推定負荷重量によって設定された負荷がかけられたハンドルバーの上げ下げを何回行えるかが測定され、この回数に応じて所定の算出式に基づきこのトレーニング者の最大１RMが決定される。

“プログラムモード”では、演算部３６が負荷や目標回数を設定し、設定した数値に基づいて画面や音声の出力を制御する。“マニュアルモード”では、トレーニング者から負荷を受け付け、設定された負荷従い画面や音声の出力を制御する。このマニュアルモードはトレーニング者が自らが望むだけトレーニングを行えるよう準備したモードである。もちろん、これに限らず、目標回数の設定を受け付けるようにしてもよい。

図７、図８は、これから開始しようとするトレーニングの種別に適したシート位置や姿勢、トレーニング方法を指示する画面例である。トレーニング者は、指示に従い、シート位置を調整してトレーニングの姿勢を取り、トレーニング方法を実行する。
図９は、プログラムモードにおける表示画面例を示す。演算部３６は、負荷重量、目標回数、実行した回数、トレーニングの見本などを、画面に出力する。

図１０は、トレーニングを終了したときの表示画面例を示す。この画面は、トレーニングが終了か否かの選択を受け付ける。
（Ｂ）運動量調整機能
演算部３６は、可動部監視部３６ａ、負荷調整部３６ｂ、再開支援部３６ｃ、テンポ指示部３６ｄを有している。運動調整機能は、図示しない半導体メモリに記憶された運動調整プログラムを前記各部３６ａ〜ｄが実行することにより実現する。運動調整プログラムは、ハンドルバー１１に加える負荷の調整や、ハンドルバー１１を上下させる指定テンポの調整を行う。以下に、（１）負荷調整機能と（２）指定テンポ調整機能とに分け、運動調整プログラムの機能ついて、さらに説明する。

（１）負荷調整機能
（１−１）負荷軽減機能
可動部監視部３６ａ（可動部監視手段に相当）は、ハンドルバー１１の可動状態（移動している状態）、を継続的に監視する。この例では、ハンドルバー１１が動く速さを可動状態として監視する。ハンドルバー１１が動く速さは、トルクモータ１５の回転速度を検出信号処理部３１で検出することにより監視されている。ハンドルバー１１の速さが所定の動作時間中に所定値以下になった場合、負荷調整部３６ｂ（負荷調整手段に相当）はハンドルバー１１が停滞したと見なし、ハンドルバー１１に加える負荷を徐々に軽減する。例えば所定値ΔＷずつ負荷を軽減し、軽減する毎にハンドルバー１１の速さが所定の値以上になるかどうかを判定する。所定の動作時間とは、ハンドルバー１１が往復運動すべきトレーニング時間である。負荷の軽減によりハンドルバー１１の速さが所定値を超えた場合、再開支援部３６ｃ（再開支援手段に相当）はトレーニング者が運動を再開したと見なし、そのときの負荷を少なくとも一時的に維持する。なお、この場合、ハンドルバー１１の停滞とは、ハンドルバー１１が完全に停止する場合を含み、さらにその速さが所定値以下になる場合を含んでいても良い。

例えば、トレーニング者がハンドルバー１１を上げている途中で動きが止まってしまうと、負荷Ｗ１が重すぎて運動を継続できないと見なされる。そしてトレーニング者が再びハンドルバー１１を押し上げ始めるまで、負荷が徐々に減らされる。ハンドルバー１１が再び上がり始めると、その時の負荷Ｗ２が例えばハンドルバー１１が上がりきるまで維持される。演算部３６は、負荷を軽減した後、そのままの負荷Ｗ２でトレーニングを継続させても良いし、一定時間の後に負荷Ｗ２から負荷Ｗ１に戻しても良い。

また、ハンドルバー１１の可動状態を監視する方法は、これに限定されない。例えば、ハンドルバー１１の可動状態として、ハンドルバー１１の所定のスタート位置から所定の到達ポイントまでの到達時間を、演算部３６により監視するようにしてもよい。到達ポイントに到達するまでの間に一旦速度が低下しても、途中で速度が盛り返して到達ポイントに所定時間内に到達すれば、演算部３６はハンドルバー１１が停滞しなかったと見なす。逆に、所定時間内に到達しなければ停滞したと見なし、負荷を軽減し、到達ポイントへの可動部の到達を支援する。この場合、ハンドルバー１１の停滞とは、所定時間内にハンドルバー１１がスタート位置から到達ポイントに到達しない場合である。また、所定の動作時間とは、ハンドルバーがスタート位置と到達ポイントとの間を往復すべきトレーニング時間である。

このような負荷軽減機能を有するトレーニング装置は、トレーニング者が疲労により運動を継続できなくなったときに、負荷を徐々に軽減することにより運動の再開・継続を支援する。そのため、トレーニング者は、途中で負荷が少し軽くなったとはいえ、目標とする回数の運動をすることができたという達成感を得ることができる。
（１−２）負荷復活機能
演算部３６の負荷調整部３６ｂは、負荷Ｗ１から負荷Ｗ２に負荷を軽減した後、所定のタイミングで負荷を戻す（負荷調整手段に相当）。具体的には、運動の再開によりハンドルバー１１が所定の位置に到達した後、軽減前の負荷Ｗ１を超えない範囲で負荷を重くする。

例えば本装置をチェストプレスとして使用している場合を考える。負荷を軽減したことによりトレーニング者が運動を再開してハンドルバー１１を一番上まで押し上げた後、ハンドルバー１１を下げ始める場合に、元の重さＷ１を限度として負荷を戻しても良い。なぜなら、ハンドルバー１１を下げるときのトレーニング者の耐荷重は、ハンドルバー１１を上げるときのトレーニング者の耐荷重よりも高いのが通常だからである。つまり、トレーニング者は下方へ向かってくる荷重を支えるだけであるので、上方へ荷重を押し上げる場合に比べて肉体的に耐えやすいのである。ただし、軽減後の負荷Ｗ２とそこから戻す負荷Ｗ３との差（Ｗ３−Ｗ２）が大きすぎないことが好ましい。負荷の差が大きいと、たとえ荷重を支えながら降下させる運動であるとはいえ、筋肉への刺激が強すぎるからである。具体的には、戻した後の負荷Ｗ３は、軽減前の負荷Ｗ１を超えず（Ｗ３≦Ｗ１）、かつ軽減後の負荷Ｗ２の１３０％〜１４０％を上限とするとよい（Ｗ３≦Ｗ２×1.3〜1.4）。

（１−３）運動方向に応じた負荷軽減
負荷の軽減は、上記と同様、チェストプレスを例とすれば、ハンドルバー１１が上昇する場合にのみ行い、下降する場合には行わなくてもよい。すなわち、演算部３６は、ハンドルバー１１の運動方向を監視し、ハンドルバー１１が上昇している場合にのみ、負荷の調整を行う。この理由は、上述のようにハンドルバー１１を下げるときのトレーニング者の耐荷重は、ハンドルバー１１を上げるときのトレーニング者の耐荷重よりも高いため、ハンドルバー１１を下げるときには負荷を軽減する必要性に乏しいからである。言い換えれば、トレーニング者は下方へ向かってくる荷重を支えるだけであるので、上方へ荷重を押し上げる場合に比べて肉体的に耐えやすいからである。なお、ハンドルバー１１が動く方向の監視は、トルクモータ１５の回転方向を検出信号処理部３１で検出することにより行っている。なお、上記の負荷軽減は、チェストプレスのようにハンドルバー１１を上方に押し上げるときにトレーニング者に負荷がかかる運動を例にとって説明している。逆に、ロウイングなどハンドルバー１１を下方に下げるときにトレーニング者に負荷が係る運動の場合には、これとは逆にハンドルバー１１を引き下げる場合に負荷の軽減を行う。

（１−４）可動範囲に応じた負荷の調整
演算部３６の負荷調整部３６ｂは、トレーニング者がハンドルバー１１を動すことのできる可動範囲を測定することが好ましい。可動範囲は、トレーニング者によって個人差がある。また、トレーニングの部位により、可動範囲が異なる。従って、可動範囲は、トレーニング者毎に、かつトレーニングの種類毎に測定する。さらに、同じトレーニング者の同じ部位であっても、違うときに測定した可動範囲はそれぞれ少しずつ異なるのが一般的である。従って、測定した可動範囲には適当な遊び幅やデータの有効期限を設定しておくことが好ましい。なお、ハンドルバー１１の位置の検出は、トルクモータ１５の初期位置からの回転数及び回転方向により求めることができる。

可動範囲の測定に当たり、演算部３６は、トレーニングの種類に応じた適切な姿勢をトレーニング者が取るよう指示を出力する。さらに、演算部３６は、トレーニング者が動かせる最大範囲内でハンドルバー１１を動かすように指示を出力し、ハンドルバー１１の最高位置と最低位置とを検出する。指示は、画面及び音声により出力すると良い。図７及び図８は、トレーニングの種類に応じた姿勢を指示する画面例である。図９は、トレーニング者に所定の動きを指示する画面例である。トレーニングが開始すると、演算部３６は、測定した可動範囲外にハンドルバー１１が位置した場合、負荷をゼロに調整する。

ここで、可動範囲の上限及び下限には、所定の幅、例えばプラスマイナス５％の遊びを設定しておくとよい。例えば測定した最高位置が８０ｃｍ、最低位置が３０ｃｍであれば、７６〜８４ｃｍであれば最高位置、２８．５〜３１．５ｃｍであれば最低位置とみなすことができる。そして、ハンドルバー１１の高さが８４ｃｍを超えた場合または２８．５ｃｍ未満になった場合、負荷をゼロに調整する。

可動範囲外でハンドルバー１１の重さをゼロに調整することにより、ハンドルバー１１が可動範囲外に位置した場合の安全性を担保することができる。即ち、従来であれば、一人で重量物を持上げるトレーニングを行っている途中で急に体調を崩したような場合には危険な状態になることがある。しかし、本発明によれば、仮にハンドルバー１１が降下してきても可動範囲外にまで移動すれば負荷がゼロとなるので、トレーニング者の安全性は確実に確保される。なお、可動範囲外で急激に負荷をゼロにするのではなく、可動範囲外に近づくに従って負荷を順次低減させるようにしてもよい。一方、これによりトレーニング者は、運動を止めたい場合には、単にハンドルバー１１を可動範囲外に移動させるだけでいつでも運動を中止することができる。従って、トレーニング者に運動中に何か急用が生じた場合にも直ちに対応しやすく、トレーニング装置に優れた操作性をもたせることができる。また、上記の機能を有していることによって、トレーニング者は例えばハンドルバー１１が落ちてくるのではないかという不安感から解放される他、精神的に安定した状態でトレーニングを行うことができる。

さらに、演算部３６は、測定した可動範囲を、トレーニング者を特定するＩＤやトレーニングの種類と対応付けてサーバ３００に送信する。この値は、例えば測定日から一月以内は有効な値としてサーバ３００内に記憶される。可動範囲は、測定時のトレーニング者の動き方やトレーニング者の身体の変化により、刻々と変化する可能性があるからである。

（１−５）ハンドルバーの上下回数のカウント
可動部監視部３６ａは、ハンドルバー１１の上下回数をカウントする。カウント方法として、表示可動範囲の上部１０％または下部１０％の幅にハンドルバー１１を移動させた場合に、カウントを行う方法が挙げられる。ここで、表示可動範囲とは、可動範囲のうち、モニタ７０に表示される範囲である。

（１−６）その他
演算部３６は、ハンドルバー１１の負荷を軽くするだけでなく、重くしても良い。例えば、ハンドルバー１１の動きが後述する指定テンポよりも早すぎる場合、負荷がトレーニング者にとっては軽すぎると考えられる。その場合には、演算部３６は、徐々に、例えばΔＷずつ負荷を重くし、重くする毎にハンドルバー１１の速度を監視する。また、重くする毎に新たな指定テンポを算出し、指定テンポとハンドルバー１１の速度とを比較する。両者の差が所定範囲以下になるまで、負荷を徐々に重くし、トレーニング者にとって適度な負荷となる様に負荷を調整することもできる。なお、指定テンポは、個人データや負荷の重さに応じて算出される。

（２）テンポ調整機能
（２−１）指定テンポの出力
トレーニング装置１００は、ハンドルバー１１を上下動すべき可動タイミングの指標を図表によって出力しても良い。例えば、演算部３６のテンポ指示部３６ｄ（指示手段に相当）は、リズム及び速度の組み合わせで決まるテンポを指示するための画面データや音声データを生成し、モニタ７０やスピーカ９０に出力する。指定テンポは、年齢や性別、筋力などの個人データや負荷の重さに応じて演算すると良い。トレーニング装置１００が指定テンポを出力することで、トレーニング者は適切な速度でハンドルバー１１を動かすよう努力し、運動効果が高まると期待できる。なお、テンポ指示部３６ｄは、画面に合わせてテンポに合うかけ声や音楽などを、スピーカ９０から出力しても良い。トレーニング者は、遊び感覚で楽しみながら運動するので、運動の苦痛が緩和される。

図９は、指定テンポを指示する画面例である。この画面は、可動域ウインドウ７１、リズムマーク７２、模擬バー７３、方向マーク７４、方向指示マーク７５を表示している。可動域ウインドウ７１は、トレーニング者の可動範囲を表す。可動域ウインドウ７１の上端はトレーニング者の可動範囲の最高位置に、可動域ウインドウ７１の下端はトレーニング者の可動範囲の最低位置に、それぞれ相当する。リズムマーク７２は、ハンドルバー１１を上下させるリズムを指示し、この例では４拍子でハンドルバー１１を上昇及び下降させることを指示している。リズムマーク７２の数字（１，２，３，４）は移動の順番を示す連番である。模擬バー７３は、可動域ウインドウ７１内を指定の速度で上下する。トレーニング者は、模擬バー７３の上下動に合わせて自分もハンドルバー１１を上げ下げするよう努力すればよい。

方向マーク７４及び方向指示マーク７５は、模擬バー７３と共にハンドルバー１１の移動方向を指定する。方向指示マーク７５が上向きを指示する方向マーク７４ａに沿って動いていれば、ハンドルバー１１を上昇させる指示である。逆に方向指示マーク７５が下向きを指示する方向マーク７４ｂに沿って動いていれば、ハンドルバー１１を下降させる指示である。なお、方向指示マーク７５は、模擬バー７３と同期して可動域ウインドウ７１内を上下し、上端及び下端に到達するたびに方向マーク７４ａ、７４ｂの指定を切り替える。

（２−２）テンポの調整
演算部３６は、トレーニング者が運動を途中で停止した場合、実際のハンドルバー１１の動きに関わらず指定テンポを出力しても良いが、実際のハンドルバー１１の動きに応じて出力するテンポを緩くしても良い。例えば、演算部３６は、ハンドルバー１１の速さが所定値以下になった場合、ハンドルバー１１の速さに応じて指定テンポを緩くしてもよい。トレーニング者は、遅くしたテンポに追随できれば、負荷を変えずに運動を継続できたという満足感を得ることができる。

また、ハンドルバー１１の動きと指定テンポとのずれが所定の範囲を超えたとき、指定テンポを緩くまたは早くしてもよい。ずれが大きすぎ、指定テンポを出力することが無意味になるのを防止することができる。
（２−３）負荷の調整とテンポの調整との組み合わせ
テンポの調整と負荷の調整とを組み合わせて行うとさらに好ましい場合がある。

例えば、ハンドルバー１１を押し上げる速度が鈍ってきたときに、負荷を減量しつつ指定テンポを遅くすることが挙げられる。トレーニング者の疲労度が高い場合には、負荷の軽減に加えて指定テンポも遅くする方が運動を再開しやすく好ましい。このとき、負荷の減量はトレーニングが再開できる程度に最小限に抑え、指定テンポはハンドルバー１１と指定テンポとのずれが所定範囲内に収まる程度に遅くすると良い。

また例えば、軽減された負荷Ｗ２で運動が再開された場合、軽減された負荷Ｗ２に応じて指定テンポを早くすることが挙げられる。こうすることで、負荷が軽減した分の運動量をテンポアップにより補填することができる。トレーニング者は、負荷が軽減したものの運動速度を速めたことにより、達成感を得ることができる。例えば、負荷軽減前及び軽減後の指定テンポに相当する速度をそれぞれＶ１，Ｖ２とすると、（Ｗ２・Ｖ２）／（Ｗ１・Ｖ１）が所定の範囲内の値となるように、指定テンポを決めても良い。

指定テンポの調整は、年齢や性別、筋力などの個人データや負荷の重さに加え、負荷の値や軽減前後における負荷の差に基づいて行うことが好ましい。
なお、速度低減や負荷軽減に応じてテンポを遅くするような仕様を採用する場合には、BGMの音楽は流さないようにするのが望ましい。この理由は、本来、BGMは運動のリズムをとるために上記テンポに同期していることから、そのテンポを遅くするとその音楽もゆっくり流れることになりトレーニング者にとっては自らの疲労状態を認識してしまうことにもなり、むしろ運動の達成感を減少させてしまう恐れがあるためである。

（２−４）表示する可動範囲（表示可動範囲）
演算部３６のテンポ指示部３６ｄは、モニタ７０上の可動域ウインドウ７１に表示する表示可動範囲を、測定された可動範囲の幅よりも狭い範囲とすることが好ましい。例えば、表示可動範囲を、実際の可動範囲から上下１０％を削除した範囲とするとよい。こうすることで、モニタ７０を見ているトレーニング者にとって、例えばハンドルバー１１が可動範囲の下端に到達したと思った地点においても、さらに１０％分下げないと本当の可動範囲からは外れない。逆に、ハンドルバー１１を上げる場合には、本当の可動範囲の下端から１０％分だけハンドルバー１１を上げた状態になって初めて、モニタ７０上の可動域ウインドウ７０の下端に模擬バー７３が表示される。

このように本当の可動範囲よりも狭い範囲である表示可動範囲をモニタ７０に表示する理由は次の通りである。即ち、例えばハンドルバー１１を上に押し上げる場合、モニタ７０上でハンドルバー１１の動きが表示されるより前にハンドルバー１１が既に可動範囲に入っていることになるので、トレーニング者は力を加える必要がある。模擬バー７３が表示される前にトレーニング者に要求される動作が、トレーニング者にとって予備動作のような役割を果たす。人間は瞬間的に所定の力を出すことは困難であるため、このような予備動作を行うことで、モニタ７０上の模擬バー７３が可動域ウインドウ７１の下端から上昇する動きに合わせ、トレーニング者はハンドルバー１１を加速させてスムーズに負荷に抗する力を出すことができる。仮にモニタ７０上の可動域ウインドウ７１と測定された可動範囲の全範囲とを対応させると、例えばハンドルバー１１を上げる場合には、トレーニング者は可動域ウインドウ７１の下端から一気に所定の力を出さなければならない。これでは、トレーニング装置の使い勝手が低下してしまう。これを防ぐため、可動域ウインドウ７１には、可動範囲よりも狭い表示可動範囲を対応させて模擬バー７３の表示を行うことが望ましい。

［処理の流れ］
次に、トレーニング装置１００の演算部３６が実行する処理について、具体例を挙げて説明する。説明を容易にするために、運動量の調整として負荷の調整を行う場合を例に取る。演算部３６は、大別して（１）メインルーチン、（２）負荷調整ルーチンを実行する。負荷調整ルーチンは、メインルーチンとは独立に実行される。

（１）メインルーチン
図１１は、演算部３６が実行するメインルーチンの流れの一例を示すフローチャートである。メインルーチンでは、個人データの取得、トレーニング者の可動範囲測定の必要性の判断、各モード毎の処理などを行う。
ステップＳ１：演算部３６は、トレーニング装置１００が起動すると、トレーニング方法の概要を示すデモンストレーションを開始する。

ステップＳ２：演算部３６は、デモンストレーションを実行しながら、決定ボタンまたはクイックスタートボタンの入力を待機する。決定ボタン及びクイックスタートボタンは、入力部５０に設けられている。
ステップＳ３〜Ｓ６：演算部３６は、個人データをサーバ２００から取得するか、トレーニング者から入力してもらう。具体的には、演算部３６は、デモンストレーション中にトランスポンダによりユーザＩＤが入力された場合（Ｓ３）、入力されたユーザＩＤに対応する個人データを店舗内サーバ２００から取得する。取得した個人データに欠落がなければ（Ｓ４）、ステップＳ７に移行する。トランスポンダからの入力がない場合（Ｓ３）、演算部３６はトレーニング者を認証できない旨の通知を出力し、処理の続行の意思を問い合わせる（Ｓ５）。続行の意志がある場合には、データ入力画面（前記図４参照）を表示し、個人データの入力を受け付ける（Ｓ６）。また、店舗内サーバ３００から取得した個人データに欠落がある場合にも、データ入力画面からの個人データの入力を受け付ける（Ｓ４，Ｓ６）。

ステップＳ７〜Ｓ８：演算部３６は、デモンストレーション中に決定ボタンが押された場合（Ｓ７）、モード及び部位の選択をトレーニング者から受け付ける。
ステップＳ９〜Ｓ１０：演算部３６は、クイックスタートボタンが押された場合（Ｓ９）、“マニュアルモード”を設定し、部位の選択をトレーニング者から受け付ける（Ｓ１０）。また、演算部３６は、負荷や目標回数等の設定を受け付けても良い。

ステップＳ１１：演算部３６は、後述するシート位置確認サブルーチンを実行する。この処理により、今から行おうとするトレーニングの部位に応じたシート位置が定まる。
ステップＳ１２：前記ステップＳ８、Ｓ１０、Ｓ１１で、トレーニングの部位及びそれに応じたシート位置が定まると、演算部３６は、そのトレーニング部位についてトレーニング者の可動範囲を個人データから抽出する。

ステップＳ１３：演算部３６は、設定されているモードやトレーニングの部位に応じた負荷を、ハンドルバー１１に印加する。後述するように、ハンドルバー１１の負荷は、トレーニング中のハンドルバー１１の可動状態に応じて変化する。
ステップＳ１４：演算部３６は、設定されているモードや選択された部位に応じたトレーニング処理を開始させる。例えば“マニュアルモード”が設定されていれば、演算部３６は、トレーニング者が選択したトレーニングの部位や負荷、目標回数の設定に従い、画面や音声の出力を制御するプログラムを開始させる。また“プログラムモード”が設定されていれば、演算部３６は、選択された部位に対応する予め記憶されたトレーニングプログラムに従い、画面や音声出力を行うプログラムを開始させる。このプログラムは、トレーニング者の最大筋力１ＲＭや性別、年齢などの個人データに基づいて、負荷や目標回数を設定する。トレーニング処理中、このメインルーチンとは独立に実行される負荷調整ルーチン（詳細は後述する）により、指示テンポや現在の負荷の値などがモニタ７０に出力される。トレーニング処理終了後、演算部３６は運動結果を店舗内サーバ３００に保存し、ステップＳ１に戻る。なお、トレーニング処理が終了する条件は、トレーニングの完了により終了する場合と、後述する負荷調整ルーチンから終了を指示された場合である。

図１２は、演算部３６が実行するシート位置確認サブルーチンの処理の流れの一例を示すフローチャートである。前記メインルーチンにおいてステップＳ１１に移行すると、以下の処理が開始される。
ステップＳ２０１、Ｓ２０２：演算部３６は、これから行おうとするトレーニングの部位に基づき、シート位置の変更が必要か否かを判断する（Ｓ２０１）。変更が必要な場合にはステップＳ２０２に移行し、シート位置の変更を指示する画面をモニタ７０に出力する。変更不要な場合には、メインルーチンに戻る。

ステップＳ２０３、Ｓ２０４：演算部３６は、シート位置が変更されるのを待機し（Ｓ２０３）、シート位置が変更されるとトレーニング者に着座を指示する画面をモニタ７０に出力する（Ｓ２０４）。シート位置の変更は、前述のバースイッチ２１ａ，ｂ及びシートスイッチ２２ａ，ｂからの信号を検出することにより判断する。
ステップＳ２０５：演算部３６は、トレーニング者により決定ボタンが押下されるのを待機し（Ｓ２０５）、メインルーチンに戻る。

（２）負荷調整ルーチン
図１３（ａ），（ｂ）は、演算部３６が実行する負荷調整ルーチンの流れの一例を示すフローチャートである。演算部３６は、この例では、プログラムモードまたはマニュアルモードにおける処理が実行されているときに、負荷調整ルーチンを実行する。この処理は、次の流れで行う。

フロー初期：トレーニング者がハンドルバー１１を持ち上げる動きが実質止まっている場合に（Ｓ１００〜Ｓ１０４）、負荷を徐々に軽減し（Ｓ１０５〜Ｓ１０７）、動きが再開した負荷の値をハンドルバー１１が上がりきるまで維持する（Ｓ１０９）。
フロー中期：ハンドルバー１１が上がりきると、負荷を所定の制限内で戻す（Ｓ１１０〜Ｓ１１５）。

フロー終期：ハンドルバー１１が下がりきると、あと何回負荷を軽減できるかを判断し、それ以上負荷を軽減できない場合は運動を終了させる（Ｓ１１６〜Ｓ１１８）。
（２−１）フロー初期
ステップＳ１００：演算部３６は、プログラムモードまたはマニュアルモードが設定されているか否かを判断する。測定モードでバーを動かしているときや最大筋力を測定しているときに負荷を軽減しないためである。

ステップＳ１０１〜Ｓ１０２：演算部３６は、ハンドルバー１１の動く速さが所定の速さ以下になるのを監視し（Ｓ１０１）、所定の速度以下になるとトレーニング者の動きが停止したと見なして激励メッセージを出力する（Ｓ１０２）。
ステップＳ１０３〜Ｓ１０４：所定時間Ｔ２を経過してもハンドルバー１１の速さが所定の速さ以下の場合（Ｓ１０３）、演算部３６はハンドルバー１１の動く方向が上向き（ポジティブレップという）か下向き（ネガティブレップという）かを判断する（Ｓ１０４）。

ステップＳ１０５：演算部３６は、ハンドルバー１１が上向きに動いている場合、負荷を一定量軽減する（（軽減前の負荷Ｗ１）＝Ｗ１−ΔＷ）。
ステップＳ１０６：演算部３６は、軽減した結果、ハンドルバー１１が所定の速さ以上で動き出すか否かを判断する（Ｓ１０６）。例えば所定時間以上経過してもハンドルバー１１の速さが所定値以下であれば、ハンドルバー１１は動いていないと判断する（Ｓ１０６）。

ステップＳ１０７：演算部３６は、負荷を軽減してもハンドルバー１１の速さが所定値以上にならない場合、負荷をさらに軽減できるかどうかを判断する。つまり、演算部３６は、負荷がゼロを超えているかどうかを判断する。負荷がゼロになっていなければ、再びステップＳ１０５に戻る。このようにして、負荷がゼロになるまで、負荷をΔＷずつ軽減し、ハンドルバー１１が動き出すのを待機する。

ステップＳ１０８：演算部３６は、軽減した負荷がゼロになった場合、運動終了をメインルーチンに指示し、処理を終了する。負荷がゼロになってもハンドルバー１１が動き出さないので、トレーニング者はトレーニングを続行する気がないと見なすことができるからである。
ステップＳ１０９：負荷を軽減した結果ハンドルバー１１が動き始めたら、演算部３６は、それ以上負荷を軽減することを停止し、軽減後の負荷の値Ｗ２を維持する。

（２−２）フロー中期
ステップＳ１１０：演算部３６は、負荷の値Ｗ２を維持したまま、ハンドルバー１１が可動範囲の上端に到達するまで負荷Ｗ２を維持する。上端に到達したか否かの判断は、若干の遊びを許容するように行うことが好ましい。
例えば、可動範囲を示す最高位置がＬｔとすると、０．９５×Ｌｔ〜１．１×Ｌｔの高さ範囲にハンドルバー１１が入れば、可動範囲の上端に到達したと見なすことが挙げられる。同様に、可動範囲の最低位置がＬｂとすると、０．９５×Ｌｂ〜１．１×Ｌｔの高さ範囲にハンドルバー１１が入れば、可動範囲の下端に到達したと見なすことが挙げられる。トレーニング者がハンドルバー１１を動かす範囲は、毎回可動範囲と正確に一致するわけではなく、実際には可動範囲と若干ずれるからである。

ステップＳ１１１〜Ｓ１１２：演算部３６は、ハンドルバー１１が可動範囲の上端を超えたセーフティゾーンに入ると（Ｓ１１１）、負荷をゼロにする（Ｓ１１２）。つまり、ハンドルバー１１が上昇して高さが１．０５×Ｌｔを超えると、ハンドルバー１１が可動範囲外に入ったと見なし、負荷をゼロにする。
なお、本実施例においては、上端に達したか否かの判断を、ハンドルバー１１が可動範囲の最高位置に達したか否かによって行っているが、必ずしもこの判断に限定されるものではなく、可動範囲内であっても所定の高さに達すれば上端に達したとしてモニタ７０にその旨の表示を行い、トレーニング者に対して逆方向へ移動させる指示を行う一方、上記の通りの負荷設定を行うようにしてもよい。
例えば、可動範囲については、装置によってはハンドルバーが下がった場合の下端位置のみを設定しておき、上方については可動範囲を設定しないようにしてもよく、この場合、上記の通りの負荷設定を行えばよい。

ステップＳ１１３：演算部３６は、ハンドルバー１１が可動範囲の上端に到達すると、負荷を元に戻しても良いか否かを判断する。この判断は、減量前の負荷Ｗ１と減量後の負荷Ｗ２との差が所定の上限を超えているか否かにより行う。例えば、減量前の負荷Ｗ２が、減量後の負荷Ｗ１の１３０％以下であれば、負荷の値を元の値Ｗ１に戻しても良いと判断する。

ステップＳ１１４：演算部３６は、減量前の負荷Ｗ１と減量後の負荷Ｗ２との差が所定の上限を超えていなければ、負荷をＷ１に戻す。例えば、Ｗ１≦Ｗ２×１．３であれば、負荷をＷ１に戻す。
ステップＳ１１５：演算部３６は、減量前の負荷Ｗ１と減量後の負荷Ｗ２との差が所定の上限を超えていれば、その上限まで負荷を重くする。例えば、Ｗ１＞Ｗ２×１．３であれば、負荷をＷ２×１．３に戻す。

（２−３）フロー終期
ステップＳ１１６〜Ｓ１１８：演算部３６は、ハンドルバー１１が可動範囲の下端に到達すると（Ｓ１１６）、支援回数Ｎｓを（Ｎｓ＋１）とし、更新した支援回数Ｎｓと所定の支援回数Ｎmaxとを比較する（Ｓ１１７）。Ｎｓ＜Ｎmaxであれば、再びステップＳ１０１に戻り、トレーニング者の動きが止まったときには負荷を軽減することによりトレーニングの継続を支援する。逆にＮｓ≧Ｎmaxであれば、運動終了をメインルーチンに指示し、処理を終了する（Ｓ１１８）。

ステップＳ１１９：演算部３６は、ハンドルバー１１が可動範囲の上端から下端に到達するまでの時間が所定時間Ｔ４を超えている場合、運動終了をメインルーチンに指示し、処理を終了する（Ｓ１１８）。例えば、トレーニング者がハンドルバー１１を下げる速さが遅すぎる場合、トレーニングは終了したと見なされる。負荷調整ルーチンは終了し、メインルーチンはデモンストレーションの表示に戻る（Ｓ１）。

ステップＳ１２０〜Ｓ１２１：なお、演算部３６は、ハンドルバー１１が下向きに動いて状態で実質的に停止し（Ｓ１２０）、所定時間Ｔ３過ぎても動かない場合には、本処理を終了する（Ｓ１２１）。例えば、トレーニング者がハンドルバー１１を下げている途中でトレーニングを放棄した場合、トレーニングは終了したと見なされる。
なお、上記負荷調整ルーチンでは、プログラムモードとマニュアルモードの時に負荷の調整を行っているが、どのようなモードをトレーニング装置１００に設定し、その中のどのモードに置いて負荷の調整を行うかは適宜変更可能である。また、上記ルーチンでは負荷調整回数が上限まで実行されるとトレーニングが終了するが、必ずしもその必要はない。さらに、負荷Ｗ１を負荷Ｗ２に軽減してハンドルバー１１が上がりきった後、負荷を再び重くしているが、これは必ずしも必要ではない。例えば、軽減した負荷Ｗ２をそのまま維持して最後までトレーニングさせても良い。加えて、ハンドルバー１１を上げるときにのみ負荷の調整を行っているが、他の種類のトレーニングを行う装置においては、トレーニング者が駆動する部分がいかなる方向に動くときでも負荷の調整を行うようにすることもできる。

［効果］
以上述べたように、本発明に係るトレーニング装置は、トレーニング者の疲労を検知したときに、トレーニングを継続できるようにトレーニング者を支援する。支援は、トレーニングを再開するのに必要最小限な程度に行うので、トレーニング者はトレーニング後に適度な達成感を得ることができる。負荷の軽減は、筋肉に強い刺激を与えない程度に徐々に行い、また好ましくは支援回数に上限を設けるので、負荷の軽減によりトレーニング者に負担をかけることを防止できる。また、負荷の調整をトレーニング者の耐荷重が少ないような運動方向において行えば、支援を必要最小限に抑える上でさらに好ましい。

＜その他の実施形態＞
（Ａ）前記第１実施形態では、トレーニング者の疲労を検出した場合に負荷の調整のみを行ったが、ハンドルバー１１を上げ下げするための指定テンポの調整を、負荷の調整と共に行っても良い。例えば、負荷を軽減する代わりに指定テンポを速くすること、トレーニング者の疲労を検出した場合に指定テンポを緩くすること、が挙げられる。

（Ｂ）前述の方法をコンピュータ上で実行するためのプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明に含まれる。ここで、プログラムはダウンロード可能なものであってもよい。記録媒体としては、コンピュータが読み書き可能なフレキシブルディスク、ハードディスク、半導体メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光磁気ディスク（ＭＯ）、その他のものが挙げられる。

本発明は、個人が自己に最適な運動負荷で運動するためのトレーニング装置に適用可能である。

本発明の第１実施形態に係るトレーニング装置 図１のトレーニング装置の一例（シートが起きている状態） 図１のトレーニング装置の一例（シートが寝ている状態） 個人データの入力受付画面の一例 最大筋力１ＲＭの測定結果を示す画面例 モード選択画面の一例 これから開始しようとするトレーニングの種別に適したシート位置を指示する画面例 これから開始しようとするトレーニングの種別に適した姿勢やトレーニング方法を指示する画面例 プログラムモードにおける表示画面例 トレーニングが終了したときの表示画面例 図１の演算部が行うメインルーチンの流れの一例を示すフローチャート 図１１のメインルーチンのステップＳ１１において実行される、シート位置確認サブルーチンの流れの一例を示すフローチャート 図１の演算部が行う負荷調整ルーチンの流れの一例を示すフローチャート(a) 図１の演算部が行う負荷調整ルーチンの流れの一例を示すフローチャート(b)

符号の説明

１００：トレーニング装置
１０：本体
２０：制御部
１１：ハンドルバー
１５：トルクモータ
３６：演算部
３６ａ：可動部監視部
３６ｂ：負荷調整部
３６ｃ：再開支援部
３６ｄ：テンポ指示部
３６ｅ：トレーニング部

Claims (12)

1. 運動用に供される可動部にかける負荷の値を電気的な負荷発生器により軽減させる機能を備えたトレーニング装置であって、
   前記可動部の移動状態を監視する可動部監視手段と、負荷調整手段とを備え、
   前記負荷調整手段は、
   前記可動部監視手段の監視によって前記可動部が停滞している状態が検出された場合、前記可動部にかけている負荷の値を所定量軽減して、前記可動部が再度動き始めた状態が検出されたか否かを判断し、
   前記可動部にかける負荷の値の軽減後に前記可動部が再度動き始めた状態が検出された場合には、前記軽減後の負荷の値を維持し、
   前記可動部にかける負荷の値の軽減後に前記可動部が停滞している状態が検出された場合には、前記可動部が再度動き始めるまで、前記所定量の負荷の軽減と前記可動部が再度動き始めたか否かの判断とを繰り返し行うことを特徴とするトレーニング装置。
2. 前記可動部の可動領域に少なくとも1つの基準位置を設定する設定手段をさらに備え、
   前記負荷調整手段は、前記基準位置に対して予め定められた前記可動部の可動方向に沿って、前記可動部が前記基準位置を越えた場合に前記可動部を停止させる、または運動に対する負荷をゼロにすることを特徴とする請求項１に記載のトレーニング装置。
3. 前記可動部の可動方向は、第１方向及びこれと逆方向の第２方向であり、
   前記可動部監視手段は、前記可動部の移動方向をさらに監視し、
   前記負荷調整手段は、前記可動部がいずれかの方向に沿って移動しているときに前記可動部にかける負荷の値を第１の値から第２の値に軽減させた場合、前記可動部監視手段の監視によって前記可動部の移動方向が他方向に切り替わる際に、前記可動部にかける負荷の値を第３の値に増加させることを特徴とする、請求項１に記載のトレーニング装置。
4. 前記負荷調整手段は、前記可動部にかける負荷の値を前記第１の値から前記第２の値に軽減させた後、前記可動部監視手段により前記可動部の移動方向が切り替わるのを検出するまで、前記可動部にかけている負荷の値を軽減後の値である前記第２の値に維持することを特徴とする、請求項３に記載のトレーニング装置。
5. 前記負荷調整手段は、前記可動部にかける負荷の値を前記第１の値から前記第２の値に軽減させた後に前記可動部監視手段により前記可動部の移動方向が切り替わる際に、軽減前の値である第１の値以下で軽減後の値である前記第２の値以上の範囲になるよう、前記可動部にかける負荷の値を調整することを特徴とする、請求項４に記載のトレーニング装置。
6. 前記可動部の可動方向は、第１方向及びこれと逆方向の第２方向であり、
   前記可動部監視手段は、前記可動部の移動方向をさらに監視し、
   前記負荷調整手段は、前記可動部が前記第１方向に沿って移動しているときにのみ前記可動部にかける負荷の値を前記第１の値から前記第２の値に軽減することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のトレーニング装置。
7. 前記可動部監視手段は、前記可動部の移動の速さを監視し、前記速さが所定値以下に低下した状態が所定時間継続したか否かを判断し、
   前記負荷調整手段は、前記速さが所定値以下に低下した状態が所定時間継続した場合、前記可動部が停滞している状態が検出されたと判断することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のトレーニング装置。
8. 表示部と、
   前記可動部を動かす移動タイミングに関する指示を前記表示部に出力する指示手段と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のトレーニング装置。
9. 前記指示手段は、前記可動部を動かす移動タイミングの指標を図表によって前記表示部に示すことにより、前記移動タイミングに関する指示を出力することを特徴とする、請求項８に記載のトレーニング装置。
10. 前記可動部監視手段は前記可動部の移動の速さを監視し、
    前記指示手段は、前記可動部の速さの変化に応じ、指示する移動タイミングを変化させることを特徴とする、請求項８または９に記載のトレーニング装置。
11. 前記可動部が停滞している状態が検出されたときに前記負荷調整手段により前記可動部にかける負荷の値を軽減し、軽減後に前記可動部が再度動き始めた場合、前記指示手段は、軽減された負荷の値に応じた移動タイミングを指示することを特徴とする、請求項８，９または１０に記載のトレーニング装置。
12. 前記トレーニング装置は、第１位置と第２位置とを切り替え可能なシートユニットをさらに有し、
    前記設定手段は、前記シートユニットの前記第１位置と第２位置とについて、それぞれ異なる基準位置を設定することを特徴とする、請求項２に記載のトレーニング装置。

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