JP7212524B2 - 筋肉電気刺激装置およびトレーニングシステム - Google Patents

Description

本発明は、トレーニング具およびトレーニングシステムに関する。

トレーニング具の一例として、筋肉電気刺激装置がある。筋肉電気刺激装置は、筋繊維に電流を流して筋肉を緊張および弛緩させる。これにより、筋肉が肥大することが期待される。従来では、例えば特許文献１に記載されるような筋肉電気刺激装置が提案されている。

特開２０１７－６６４４号公報

筋肉電気刺激装置のユーザの中には、楽して筋肉を増強したいユーザが少なからずいる。そういったユーザに筋肉電気刺激装置を継続利用してもらうには、筋肉増強の効果を実感させるのが効果的である。もちろん、すでに筋肉電気刺激装置を継続利用しているユーザにとっても、筋肉増強の効果を実感できれば、さらに継続利用するモチベーションとなる。そのため、手軽に筋肉の様子を確認できるようにしたい。

このような課題は筋肉電気刺激装置に限らず、任意のトレーニング具でも起こりうる。

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、手軽に筋肉の様子を確認できるトレーニング具を提供することにある。また、そのトレーニング具を備えるトレーニングシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のトレーニング具は、トレーニング具であって、筋肉に関する情報を検出するセンサと、センサが検出した情報を出力する出力部と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、手軽に筋肉の様子を確認できるトレーニング具を提供できる。また、そのトレーニング具を備えるトレーニングシステムを提供できる。

実施の形態に係るトレーニングシステムを示す模式図である。 図１の筋肉電気刺激装置の正面図である。 図１の筋肉電気刺激装置の背面図である。 図１の筋肉電気刺激装置の機能構成を示すブロック図である。 図１の情報処理装置の機能構成を示すブロック図である。 筋肉電気刺激装置の動作を示すフローチャートである。 変形例に係るトレーニングシステムを示す模式図である。 装着具の機能構成を示すブロック図である。 別の変形例に係るトレーニングシステムを示す模式図である。 さらに別の変形例に係るトレーニングシステムを示す模式図である。 ベンチプレス装置の機能構成を示すブロック図である。 変形例に係る筋肉電気刺激装置を示す背面図である。 変形例に係る運動制御システムを示す模式図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

図１は、実施の形態に係るトレーニングシステム１００を示す模式図である。トレーニングシステム１００は、トレーニング具としての筋肉電気刺激装置１０と、情報処理装置１２と、を備える。筋肉電気刺激装置１０は、ユーザに装着される。本実施の形態に係る筋肉電気刺激装置１０は、ユーザの腹部３に装着される。筋肉電気刺激装置１０は、ユーザの筋肉に電気刺激を与える。また、筋肉電気刺激装置１０は、ユーザの皮下脂肪や筋肉の厚さに関する情報を検出し、検出値を情報処理装置１２に出力する。筋肉電気刺激装置１０は、無線により検出値を情報処理装置１２に出力するが、有線で情報処理装置１２に接続されてもよい。

情報処理装置１２は、ユーザにより操作される種々の端末であり、例えばＰＣ、タブレット端末、スマートフォンである。情報処理装置１２は、筋肉電気刺激装置１０が出力した検出値に基づいて皮下脂肪および筋肉の断層像を生成し、所定の表示部に断層像を表示させる。

図２は、筋肉電気刺激装置１０の正面図である。図３は、筋肉電気刺激装置１０の背面図である。筋肉電気刺激装置１０は、筐体２０と、カバー２４と、基材２６と、第１電極３１～第６電極３６と、第１リード部４１～第３リード部４３と、７つのパッド４８と、超音波プローブ（超音波センサ）５０と、を備える。

筐体２０は、筋肉電気刺激装置１０の中央に設けられる。筐体２０は、樹脂により形成され、正面視で略円形である。筐体２０は、電池２２および制御部２８（いずれも図４で後述）を収容する。筐体２０の正面側には、操作部としてのプラスボタン２０ａとマイナスボタン２０ｂが形成されている。プラスボタン２０ａおよびマイナスボタン２０ｂは、筐体２０の一部をくり抜いて片持ち梁の状態に形成されている。

カバー２４は、例えばシリコンなどのエラストマーにより形成される。カバー２４は、基材２６および筐体の正面（表面）側を覆う。カバー２４と、基材２６および筐体２０とは、接着テープや接着剤により接合される。プラスボタン２０ａを覆うカバー２４の部分には、記号「＋」が突出形成されており、マイナスボタン２０ｂを覆うカバー２４の部分には、記号「－」が突出形成されている。

基材２６は、薄いシート状の部材であり、例えばポリエチレンテレフタレートなどの樹脂により形成される。

第１電極３１、第２電極３２、第３電極３３、第４電極３４、第５電極３５および第６電極３６（以下、これらを特に区別しないときやまとめていうときには単に「電極」とよぶ）は、基材２６の裏面すなわち腹部３と接触する面に配置されている。６つの電極は、本実施の形態では導電性インクにより構成され、基材２６の裏面に印刷されている。なお、６つの電極は、導電性部材を基材２６の裏面に埋設することにより形成されてもよい。

第１リード部４１、第２リード部４２および第３リード部４３（以下、これらを特に区別しないときやまとめていうときには単に「リード部」とよぶ）は、本実施の形態では電極と同様に導電性インクにより構成され、基材２６の裏面に印刷されている。なお、３つのリード部は、導電性部材を基材２６の裏面に埋設することにより形成されてもよい。

第１リード部４１は、第１電極３１、第２電極３２および第３電極３３を制御部２８に電気的に並列接続する。第２リード部４２は、第４電極３４、第５電極３５および第６電極３６を制御部２８に電気的に並列接続する。第３リード部４３は、超音波プローブ５０を制御部２８に電気的に接続する。

３つのリード部には、シリコンコーティングが施されている。また、６つの電極のリード部との接続部およびその近傍の領域Ｃ（図３で網掛により示される領域）にも、シリコンコーティングが施されている。これにより、各リード部および各電極の領域Ｃから腹部３に通電するのが抑止される。

超音波プローブ５０は、電極が配置された基材２６に固定される。なお、超音波プローブ５０は、着脱可能に基材２６に固定されてもよい。超音波プローブ５０は、図３の位置に限らず、他の位置に固定されてもよい。超音波プローブ５０は、制御部２８から供給される駆動電圧に応答して腹部に向けて超音波を発信し、その反射波を受信し、受信した反射波に応じた電気信号すなわち皮下脂肪および筋肉の厚さに関する情報（以下、「厚さ情報」とよぶ）を出力する。なお、超音波プローブ５０は、例えば特開２０１５－５４０６１号公報に記載されるような公知の技術を用いて構成されればよい。

パッド４８は、ゲル状のパッドである。パッド４８は、高い粘着性を有しており、各電極および超音波プローブ５０に貼り付けられる。筋肉電気刺激装置１０は、パッド４８の粘着性により、ユーザの腹部３に貼り付けられるすなわち装着される。パッド４８は、導電性および超音波透過性を有する。したがって、パッド４８を介して各電極からユーザの腹部３に通電される。また、パッド４８を介して超音波プローブ５０からユーザの腹部３に超音波が伝播する。パッド４８は、例えば使用に伴って粘着力が低下したり、破損したり、汚れが目立つようになったりした場合に交換される。

図４は、筋肉電気刺激装置１０の機能構成を示すブロック図である。筋肉電気刺激装置１０は、電源としての電池２２と、制御部２８と、を備える。制御部２８は、肌検知部５２と、電気刺激制御部５４と、超音波制御部５６と、出力部５８と、を含む。

制御部２８の各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（central processing unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。図５の各ブロックについても同様である。

肌検知部５２は、電極が肌に接しているか否かを検知する。肌検知部５２は、第１電極３１～第３電極３３と、第４電極３４～第６電極３６との間の抵抗値を検出し、検出した抵抗値が閾値未満のときに電極が肌に接していることを検知し、検出した抵抗値が閾値以上のときは電極が肌に接していることを検知しない。

電気刺激制御部５４は、肌検知部５２によって電極が肌に接していることが検知されると、所定の動作時間（例えば２０分）、所定の周期で、設定された出力電圧に応じた電力を電極に供給する、すなわちユーザの腹部３に電気刺激を与える。なお、出力電圧は、操作部を操作することにより変更でき、プラスボタン２０ａを押すごとに出力電圧が大きくなり、マイナスボタン２０ｂを押すごとに出力電圧が小さくなる。

超音波制御部５６は、肌検知部５２によって電極が肌に接していることが検知されると超音波プローブ５０に所定の周期で駆動電圧を供給し、電極が肌に接していることが検知されなくなると超音波プローブ５０への駆動電圧の供給を停止する。つまり、本実施の形態では、超音波制御部５６は、筋肉電気刺激装置１０の電源がオンになっている状態で電極が肌に接している間、所定の周期で超音波プローブ５０に駆動電圧を供給する。超音波プローブ５０は、駆動電圧が供給されている間、所定の周期で超音波を発信する。

出力部５８は、超音波プローブ５０が出力する厚さ情報を外部装置に出力する。出力部５８は、本実施の形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉ－Ｆｉ（登録商標）などの無線通信により、厚さ情報を情報処理装置１２に送信する。なお、出力部５８は、有線通信により厚さ情報を情報処理装置１２に送信してもよい。

電池２２は、交換可能に筐体２０内に収容される。電池２２は、一次電池であっても二次電池であってもよい。電池２２は、制御部２８に電気的に接続される。

図５は、情報処理装置１２の機能構成を示すブロック図である。情報処理装置１２は、受信部６２と、画像生成部６４と、表示制御部６６と、を含む。受信部６２は、出力部５８が送信した厚さ情報を受信する。

画像生成部６４は、受信部６２が受信した情報すなわち超音波プローブ５０から出力される厚さ情報に基づいて、ユーザの腹部３の皮下脂肪および筋肉に関するＢモード画像すなわち断層像を生成する。なお、画像生成部６４は、例えば特開２０１４－２３３６０１号公報に記載されるような公知の技術を用いて構成されればよい。

表示制御部６６は、画像生成部６４により生成されたＢモード画像を所定の表示部に表示させる。

以上のように構成された筋肉電気刺激装置１０の動作を説明する。図６は、筋肉電気刺激装置１０の動作を示すフローチャートである。ここでは、ユーザが筋肉電気刺激装置１０を腹部３に装着した状態で電源をオンにし、腹部３への電気刺激の出力が終わってから筋肉電気刺激装置１０を取り外す場合を例に説明する。

ユーザはプラスボタン２０ａを２秒間押下して筋肉電気刺激装置１０の電源をオンにする（Ｓ１０）。肌検知部５２は、電極が肌に接しているか否かを検知する（Ｓ１２）。電極が肌に接していることが検知されない場合（Ｓ１２のＮ）、所定の待機時間待機し、再度Ｓ１２の判定を行う。

電極が肌に接していることが検知された場合（Ｓ１２のＹ）、所定の周期で電極に電力が供給される、すなわちユーザに電気刺激が付与される。具体的には、電気刺激制御部５４は、電極に電力を供給する、すなわちユーザに電気刺激を付与する（Ｓ１４）。電気刺激制御部５４は、動作時間（例えば２０分間）の経過前で、電極が肌に接していることが検知されている場合（Ｓ１６のＮ，Ｓ１８のＹ）、所定の待機時間待機し、再度Ｓ１４の処理を行う。動作時間が経過しているか、電極が肌に接していることが検知されなくなった場合（Ｓ１６のＹまたはＳ１８のＮ）、電極への電力の供給は終了する、すなわちユーザへの電気刺激の付与は終了する。

電極が肌に接していることが検知された場合（Ｓ１２のＹ）、所定の周期で厚さ情報が検出される。具体的には、超音波制御部５６は、超音波プローブ５０に駆動電圧を供給する（Ｓ２０）。これにより、超音波プローブ５０は、駆動電圧に応じて超音波を発信し、その反射波を受信し、受信した反射波に応じた厚さ情報を出力する。出力部５８は、情報処理装置１２に厚さ情報を送信（出力）する（Ｓ２２）。情報処理装置１２は、筋肉電気刺激装置１０から送信される厚さ情報に基づきユーザの腹部３の皮下脂肪および筋肉に関するＢモード画像を生成し、所定の表示部に表示させる。これにより、ユーザは、筋肉の様子を確認できる。超音波制御部５６は、電極が肌に接していることが検知されている場合（Ｓ２４のＹ）、所定の待機時間待機し、再度Ｓ２０、Ｓ２２の処理を行う。電極が肌に接していることが検知されなくなると（Ｓ２４のＮ）、超音波プローブ５０への駆動電圧の供給は終了する。

以上説明した実施の形態に係る筋肉電気刺激装置１０によると、電極から筋肉に電気刺激が与えられるのに加え、超音波プローブ５０により厚さ情報が検出される。つまり、１つの装置により、筋肉に電気刺激を与えることができ、かつ、厚さ情報を検出できる。これにより、筋肉の状態を見るために筋肉電気刺激装置の使用前や使用後に専用の超音波診断装置を準備して厚さ情報を検出する、といった煩わしい作業が不要になる。特に、筋肉電気刺激装置を装着して筋肉に電気刺激を与えた状態で運動し、運動後に筋肉の様子を確認する場合、疲れ切った状態で筋肉電気刺激装置を取り外し、専用の超音波診断装置を準備して厚さ情報を検出する、といった煩わしい作業が不要になる。また、筋肉電気刺激装置１０によって厚さ情報を検出できるため、筋肉および皮下脂肪の様子を可視化できる。そのため、中長期間トレーニングを継続することにより筋肉量が増え、代謝が上がり、脂肪が燃焼して脂肪が減少した場合に、脂肪の減少を、逆にいうと体組成における筋肉量の増加を、目で見て実感できる。また、超音波プローブ５０が、電極が電気刺激を与えている筋肉と同一筋肉に関する厚さ情報を検出できるように設けられている場合、電気刺激による筋収縮を目で見ることができるためトレーニングの意識が高まる、あるいは、筋肉電気刺激装置による筋肥大の効果を目で見て実感できるため筋肉電気刺激装置１０を継続利用するモチベーションを維持できる。

また、実施の形態に係る筋肉電気刺激装置１０によると、超音波プローブ５０は、電極が配置された基材２６に固定される。したがって、超音波プローブ５０と電極との位置関係は常に同じになる。一般に、筋肉を鍛えている人は決まった部位を重点的に鍛える傾向があるため、いつも同じ位置に電極が接触するように筋肉電気刺激装置１０を装着する。そのため、超音波プローブ５０によりいつも同じ位置の筋肉の様子を確認でき、筋肉の日々の変化の様子を確認できる。

また、実施の形態に係る筋肉電気刺激装置によると、電気刺激を与えている状態で、厚さ情報を検出できる。

また、実施の形態に係る筋肉電気刺激装置１０によると、電極と超音波プローブの電源および制御部２８を共通にできる。これにより、超音波プローブを備えながらも比較的小型な筋肉電気刺激装置を実現できる。

以上、本発明について実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下変形例を示す。

（変形例１）
図７は、変形例に係るトレーニングシステム２００を示す模式図である。本変形例は、トレーニング具として、筋肉電気刺激装置１０の代わりに装着具２１０を備える点で上述の実施の形態と相違する。以下、トレーニングシステム２００について実施の形態に係るトレーニングシステム１００との相違点を中心に説明する。

トレーニングシステム２００は、トレーニング具としての装着具２１０と、情報処理装置１２と、を備える。

装着具２１０は、本体部２３０と、超音波プローブ５０と、を含む。本体部は、筒状体であり、ユーザの腹部に装着される。なお、本体部は、ユーザの腕や脚に装着されるものであってもよい。本体部は、伸縮性を有する生地を重ねて縫製される。本体部は、質感・伸縮性の異なる生地を重ねて縫製されてもよい。本体部は腹部に圧着し、腹部の筋肉に負荷をかける。

超音波プローブ５０は、本体部２３０に取り付けられている。超音波プローブ５０は、例えば、ユーザが本体部２３０を装着したときに、ゲル状のパッド、ジェルローション、または水を含んだ服などの水分を含んだ部材を介して超音波プローブ５０がユーザの腹筋に接触するような位置に取り付けられている。

図８は、装着具２１０の機能構成を示すブロック図である。装着具２１０は、電池２２と、超音波制御部５６と、出力部５８と、をさらに含む。電池２２、超音波制御部５６、および出力部５８は、超音波プローブ５０の筐体内に収容される。なお、電池２２、超音波制御部５６、および出力部５８は、超音波プローブ５０とは別の筐体に収容されてもよい。

超音波制御部５６は、本変形例では、任意の位置、例えば超音波プローブ５０の筐体に設けられるスイッチがオンにされると、超音波プローブ５０に所定の周期で駆動電圧を供給し、スイッチがオフにされると、超音波プローブ５０への駆動電圧の供給を停止する。超音波プローブ５０は、この駆動電圧に応答して腹部に向けて超音波を発信し、腕や脚の筋肉の厚さ情報を出力する。つまり、超音波プローブ５０は、スイッチがオンにされている任意のタイミングで、厚さ情報を検出できる。

本変形例によれば、本体部２３０により筋肉に負荷がかけられるのに加え、超音波プローブ５０により筋肉圧に関する情報が検出される。そのため、本変形例によれば、実施の形態と同様の効果を奏することができる。

（変形例２）
図９は、別の変形例に係るトレーニングシステム３００を示す模式図である。本変形例は、トレーニング具として、筋肉電気刺激装置１０の代わりに加圧トレーニング装置３１０を備える点で上述の実施の形態と相違する。以下、トレーニングシステム３００について実施の形態に係るトレーニングシステム１００との相違点を中心に説明する。

トレーニングシステム３００は、トレーニング具としての加圧トレーニング装置３１０と、情報処理装置１２と、を備える。

加圧トレーニング装置３１０は、加圧トレーニングに用いられる装置であり、加圧装置３３０と、少なくとも１つ（図９の例では４つ）の緊締具３４０と、加圧装置３３０と緊締具３４０とを接続する接続管３７０と、超音波プローブ５０と、超音波制御部５６と、出力部５８と、を含む。

緊締具３４０は、ベルト３４２と、ガス袋３４４と、固定部材３４６と、を含む。ベルト３４２は、例えば伸縮性を有する素材から形成され、ユーザの腕や脚に巻き付けられる。固定部材３４６は、ベルト３４２がユーザに巻き付けられた状態で、その状態を保つようにベルト３４２を固定する。ガス袋３４４は、本実施の形態では、ベルト３４２の一方側の面に取り付けられている。ガス袋３４４は、気密な袋であり、加圧装置３３０から送出されたガスを溜め込むことができる。

加圧装置３３０は、ポンプ３３２と、ポンプ制御部３３４と、を含む。ポンプ３３２は、周囲にあるガス（例えば空気）を取り込み、これを接続管３７０を介してガス袋３４４に送り出す。ポンプ３３２は、弁３３２ａを備えており、この弁３３２ａを開放することでポンプ３３２内のガスひいてはガス袋３４４内のガスを外部に排出できる。なお、ポンプ３３２は、ベルト３４２毎すなわちガス袋３４４毎に設けられてもよい。ポンプ制御部３３４は、ポンプ３３２による空気の送り出しと、ポンプ３３２の弁３３２ａの開閉を制御する。

ベルト３４２がユーザの腕や脚に巻き付けられた状態で、ポンプ制御部３３４の制御のもとポンプ３３２からガス袋３４４にガスが送り込まれると、ガス袋３４４に送り込まれたガス量に応じた圧力がユーザに加わる。

超音波プローブ５０は、ベルト３４２に取り付けられている。超音波プローブ５０は特に、ベルト３４２を腕や脚に巻き付けたときに、ゲル状のパッド、ジェルローション、または水を含んだ服などの水分を含んだ部材を介して超音波プローブ５０が肌に接触する位置に取り付けられている。超音波プローブ５０は、例えばケーブル（不図示）により超音波制御部５６と電気的に接続される。

超音波制御部５６および出力部５８は、加圧装置３３０の筐体内に設けられている。超音波制御部５６および出力部５８は、加圧装置３３０と電源を共有する。なお、超音波制御部５６および出力部５８は、例えば超音波プローブ５０の筐体内などの他の場所に設けられてもよい。

超音波制御部５６は、本変形例では、任意の位置、例えば超音波プローブ５０の筐体やトレーニングシステム３００の筐体に設けられるスイッチがオンにされると、超音波プローブ５０に所定の周期で駆動電圧を供給し、スイッチがオフにされると、超音波プローブ５０への駆動電圧の供給を停止する。超音波プローブ５０は、この駆動電圧に応答して腕や脚に向けて超音波を発信し、腕や脚の筋肉の厚さ情報を出力する。つまり、超音波プローブ５０は、スイッチがオンにされている任意のタイミングで、厚さ情報を検出できる。例えば、加圧トレーニングの前後だけスイッチをオンにしていれば、超音波プローブ５０は加圧トレーニングの前後だけ厚さ情報を検出できる。また例えば、加圧トレーニング中にスイッチをオンにしていれば、超音波プローブ５０は加圧トレーニング中の厚さ情報を検出できる。この場合、情報処理装置１２は、例えば天井に設置されたモニターや、ユーザのウェアラブルメガネ等に厚さ情報に基づくＢモードを表示させてもよい。

本変形例によれば、緊締具３４０により加圧されるのに加え、超音波プローブ５０により厚さ情報が検出される。そのため、本変形例によれば、実施の形態と同様の効果を奏することができ。

（変形例３）
図１０は、さらに別の変形例に係るトレーニングシステム４００を示す模式図である。本変形例は、トレーニング具として、筋肉電気刺激装置１０の代わりにベンチプレス装置４１０を備える点で上述の実施の形態と相違する。以下、トレーニングシステム４００について実施の形態に係るトレーニングシステム１００との相違点を中心に説明する。

トレーニングシステム４００は、トレーニング具としてのベンチプレス装置４１０と、情報処理装置１２と、を備える。

ベンチプレス装置４１０は、バーベル４３０と、バーベル４３０を支持する支持具４３２と、超音波プローブ５０と、ベルト４３４と、制御部４２８と、を備える。制御部４２８は、バーベル４３０のシャフト４３０ａに固定されている。

ベルト４３４は、ユーザの腕に巻き付けられる。ベルト４３４は、伸縮性を有する素材から形成されてもよい。超音波プローブ５０は、ベルト４３４に取り付けられている。超音波プローブ５０は特に、ベルト４３４を腕に巻き付けたときに、ゲル状のパッド、ジェルローション、または水を含んだ服などの水分を含んだ部材を介して超音波プローブ５０が肌に接触する位置に取り付けられている。超音波プローブ５０は、例えばケーブル（不図示）により超音波制御部５６と電気的に接続される。

図１１は、ベンチプレス装置４１０の機能構成を示すブロック図である。制御部４２８は、超音波制御部５６と、出力部５８と、を含む。また、制御部４２８の筐体には、電池２２が収容されている。

超音波制御部５６は、本変形例では、任意の位置に、例えば超音波プローブ５０の筐体や制御部の筐体に設けられるスイッチがオンにされると、超音波プローブ５０に所定の周期で駆動電圧を供給し、スイッチがオフにされると、超音波プローブ５０への駆動電圧の供給を停止する。超音波プローブ５０は、この駆動電圧に応答して腕に向けて超音波を発信し、腕の筋肉の厚さ情報を出力する。つまり、超音波プローブ５０は、スイッチがオンにされている任意のタイミングで、厚さ情報を検出できる。例えば、ベルト４３４を巻いて超音波プローブ５０を肌に接触させ、ベンチプレストレーニングを行い、ベンチプレストレーニング後にスイッチをオンにすれば、超音波プローブ５０はベンチプレス後の厚さ情報を検出できる。また例えば、ベルト４３４を巻いて超音波プローブ５０を肌に接触させ、スイッチをオンにし、ベンチプレストレーニングを行えば、超音波プローブ５０はベンチプレス後の厚さ情報を検出できる。

なお、バーベルが支持具に置かれると上述のスイッチがオンになるよう構成されてもよい。例えば、制御部が加速度センサをさらに備え、加速度がゼロになるとスイッチがオンになるよう構成することで、これが実現される。この場合、ベンチプレストレーニングの前後にスイッチがオンになるため、ベンチプレストレーニングの前後の厚さ情報を検出できる。

本変形例によれば、緊締具３４０により加圧されるのに加え、超音波プローブ５０により厚さ情報が検出される。そのため、本変形例によれば、実施の形態と同様の効果を奏することができ。

（変形例４）
実施の形態および上述の変形例では、各トレーニング具が１つの超音波プローブを備える場合について説明したが、これに限られず、各トレーニング具が複数の超音波プローブを備えていてもよい。

（変形例５）
実施の形態および上述の変形例では、各トレーニング具が超音波プローブ５０を備え、ユーザの厚さ情報を検出する場合について説明したが、これに限られない。各トレーニング具は、超音波プローブ５０に代えて、または超音波プローブ５０に加えて、他のセンサを備えていてもよい。また、他のセンサにより筋肉の厚さ以外の情報を検出してもよい。すなわち、各トレーニング具は、筋肉に関する情報を検出できるセンサを備えていればよい。

例えば、トレーニング具は、圧力センサや硬度センサを備えてもよい。筋肉は脂肪よりも硬いため、筋肉量が多いほど圧力センサや硬度センサの検出値は高くなる。そのため、圧力センサや硬度センサの検出値により筋肉の増減や皮下脂肪の増減を把握できる。

また例えば、トレーニング具は、電気抵抗式や電気容量式の水分計を備えてもよい。筋肉は脂肪よりも水分量が少ないため、水分計の検出値により筋肉の増減や皮下脂肪の増減を把握できる。

（変形例６）
実施の形態では、筋肉電気刺激装置１０が６つの電極を備える場合について説明したが、これに限られず、筋肉電気刺激装置１０は、任意の数の電極を備えることができる。また、実施の形態では、超音波プローブ５０には電極とは別個のパッド４８が貼り付けられる場合について説明したが、これに限られず、超音波プローブ５０に電極と共通のパッド４８が貼り付けられてもよい。

図１２は、変形例に係る筋肉電気刺激装置１１０を示す背面図である。図１２は図３に対応する。筋肉電気刺激装置１１０は、第１電極３１と第２電極３２の２つの電極を備える。また、２つの電極および超音波プローブ５０には、１つのパッド４８が２つの電極および超音波プローブ５０に跨るように貼り付けられている。変形例に係る筋肉電気刺激装置１１０によれば、実施の形態に係る筋肉電気刺激装置１０によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。加えて、筋肉電気刺激装置１１０によれば、パッド４８が貼り付けが楽になる。

（変形例７）
実施の形態では、超音波制御部５６は、筋肉電気刺激装置１０の電源がオンの状態で電極が肌に接している場合に、所定の周期で超音波プローブに駆動電圧を供給する場合について説明したが、これに限られない。超音波制御部５６は、任意のタイミングで超音波プローブに電力を供給してもよい。例えば、超音波制御部５６は、筋肉電気刺激装置１０の電源がオンの状態で電極が肌に接している場合で、かつ、電極に電力が供給される前および電極に電力が供給されなくなった後に、超音波プローブに電力を供給してもよい。この場合、超音波プローブは、電極が電力を供給する前後に超音波を発信するため、トレーニングの前後の筋肉の様子を確認できる。

（変形例８）
実施の形態および上述の変形例６では特に言及しなかったが、筋肉電気刺激装置１０において、超音波プローブ５０は、図３、７の位置に限らず、他の位置に固定されてもよい。例えば、超音波プローブ５０と電極がとが同一筋肉上に位置するように設けられてもよい。この場合、筋肉電気刺激装置による筋肥大の効果をより実感できる。

（変形例９）
図１３は、さらに別の変形例に係るトレーニングシステム５００を示す模式図である。本実施の形態においては、複数のユーザが同時に複数の筋肉電気刺激装置により電気刺激が与えられながら、その電気刺激のパターンに合わせた指示の通りに自ら身体を動かすことで、より短時間でより効率的に筋肉強化を図る運動プログラムの実行を前提とする。トレーニングシステム５００は、内側に複数の筋肉電気刺激装置（図１３では不図示）が装着された複数のフィットネスウェア５０２と、運動制御装置５０３と、表示制御装置５０４と、表示装置５０６と、を備える。運動制御装置５０３、表示制御装置５０４、表示装置５０６をセットとして、１セットまたは複数セットがフィットネスジムのスタジオに設置され、１セットにつき例えば７人までの複数ユーザのそれぞれに上下１セットおよび一対のアームバンドで構成されるフィットネスウェア５０２と図示しない上下１セットのインナーウェアが用意される。筋肉電気刺激装置は、例えばユーザの腹筋、脇腹、胸筋、背筋、腕、脚、臀部などの各身体部位を対象として電気刺激を与えられるようにフィットネスウェア５０２の各箇所に装着される。複数ユーザ分のフィットネスウェア５０２のそれぞれに複数の筋肉電気刺激装置が装着される。複数の筋肉電気刺激装置は、それぞれＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線通信により運動制御装置５０３と通信して情報を送受信する。運動制御装置５０３との通信で実行開始が指示される運動制御プログラムが、複数ユーザの複数の筋肉電気刺激装置のそれぞれにおいて電圧設定および動作を制御する。運動制御装置５０３はネットワークケーブル５０８を介したローカルエリアネットワークにて表示制御装置５０４との間で情報を送受信する。表示制御装置５０４は、運動制御装置５０３で実行される運動制御プログラムの指示にしたがい、表示装置５０６に運動の映像を表示するコンピュータである。

運動制御装置５０３は、フィットネスジムのトレーナーまたはユーザにより操作される情報端末である。運動制御装置５０３は、ユーザごと、および、筋肉電気刺激装置ごとの強度設定や操作を制御する。運動制御装置５０３は、複数ユーザ分の複数の筋肉電気刺激装置のハブとして機能するため、トレーナーまたはユーザは複数の筋肉電気刺激装置を個々に設定して操作するよりも運動制御装置５０３を操作して複数の筋肉電気刺激装置を一括制御する方が効率的である。また、複数ユーザ分の動作を同期させて一斉に同じプログラムで制御することができる。

運動制御装置５０３は、運動プログラムの解説や動きの手本となる映像を複数の筋肉電気刺激装置の制御と同期させる形で、表示制御装置５０４を介して表示装置５０６に表示させる。ただし、各筋肉電気刺激装置との無線通信の遅延等も考慮し、筋肉電気刺激装置の制御パルスと完全に同期するタイミングで動きの映像を表示するのではなく、所定周期分を遅らせたタイミングで映像を表示させてもよい。表示制御装置５０４は、ユーザの動きを撮影できるカメラを内蔵してもよく、運動プログラムに合わせて運動を実行中のユーザの映像を撮影するとともに、その映像もしくはユーザの動きの分析に基づく骨格の動きを再現した映像を表示装置５０６に表示してもよい。

運動制御装置５０３は、超音波プローブ５０を備え、ユーザの腹部などの脂肪や筋肉の厚みを測定できる。本実施の形態の超音波プローブ５０は、視野幅を大きくとることが可能なリニア型であるが、コンベックス型、セクタ型、シングル型などの他の形状の超音波プローブであってもよい。超音波プローブ５０は、２．５ＭＨｚ～１２ＭＨｚ程度の超音波を発信する。

フィットネスウェア５０２には、超音波プローブをユーザの身体に当てるための超音波プローブ用開口部５１７が設けられる。ユーザは、この開口部を通じて超音波プローブ５０の音響レンズ（不図示）を身体に押し当てることにより、フィットネスウェア５０２を着たまま脂肪と筋肉の厚みを測定することができる。超音波プローブ５０は、手で押し当てられてもよい。また、超音波プローブ５０は、超音波プローブ用開口部５１７から抜けないように、例えばスナップフィットなどの固定手段によりフィットネスウェア５０２に着脱可能に固定されてもよい。固定手段により超音波プローブ５０を固定する場合、断層像の見え方を一定にするために、ユーザの身体に対する接触圧を一定にする機構を用いてもよい。超音波プローブ５０は、運動制御装置５０３と有線で接続されているが、無線で接続されてもよい。この場合、ユーザは配線に煩わされることなく使用可能であり、動作中の計測も容易である。また、超音波プローブ５０をユーザの身体に直接あてず、薄い生地等を間に挟んでも計測は可能である。

超音波プローブからの出力に基づく断層像を、表示装置５０６または運動制御装置５０３に設けられた操作画面に表示してもよい。表示内容については、現在の断層像と過去の断層像を並べて表示してもよい。断層像が画面に表示されることにより、ユーザは、トレーニング効果を実感することができ、トレーニングを継続するモチベーションが向上する。また、トレーニング中に断層像を表示することにより、筋肉の動きを知覚でき、鍛えたい部位に意識を集中でき、トレーニング効果を高めることができる。

上述した前提技術と実施の形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

１０ 筋肉電気刺激装置、 １２ 情報処理装置、 ５０ 超音波プローブ、 ５８ 出力部、 ６４ 画像生成部、 １００ トレーニングシステム。

本発明は、トレーニング具およびトレーニングシステムに利用できる。

Claims (4)

1. 体表面から筋肉に電気刺激を与える筋肉電気刺激装置であって、
   筋肉の厚さに関する情報を検出するセンサと、
   前記センサが検出した情報を出力する出力部と、を備え、
   前記センサは、超音波を筋肉に発信し、その反射波を受信する超音波センサであり、
   本筋肉電気刺激装置はさらに、電気刺激を筋肉に与えるための電極と前記センサに共有されるパッドであって、超音波透過性および導電性を有し、前記電極と前記センサとに跨るように貼り付けられるパッドを備えることを特徴とする筋肉電気刺激装置。
2. 前記センサは、前記電極が配置される基材に固定されることを特徴とする請求項１に記載の筋肉電気刺激装置。
3. 前記センサは、電気刺激を筋肉に与えている状態で、筋肉の厚さに関する情報を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の筋肉電気刺激装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の筋肉電気刺激装置と、
   前記出力部の出力に基づき断層像を生成する情報処理装置と、を備えることを特徴とするトレーニングシステム。

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