JPH11313911A - ウエイトマシンのトレーニングプログラム提示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】体型を基準に目標を設定できるようにし、必要
なトレーニングプログラムを提示することによってウエ
イトマシンの使用効果を高める。 【解決手段】人体インピーダンス測定手段１１と、個人
データを入力するデータ入力手段１２と、体脂肪率算出
手段１３と、体重と体脂肪率のバランスを評価して９分
類２９種の体型区分のいずれかに体型を分類する体型分
類手段１４と、筋肉と骨など体重から体脂肪を除いた除
脂肪組織と、トレーニング能力推計手段１５と、目標の
体型区分を設定する目標設定手段１６と、トレーニング
回数を設定するトレーニング回数設定手段１７と、目標
体型区分と現在の体型区分を比較してトレーニング量を
設定するトレーニング量設定手段１８と、トレーニング
回数毎の目標体型区分と現在の体型区分を比較してその
差に応じてトレーニング量を修正するトレーニング量修
正手段１９で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上腕部、胸部、腹
部、腰部、大腿部、ふくらはぎなどの筋肉に機械的な抵
抗を与えてこれらの筋肉を強化するトレーニング種目毎
に個別に用意されたウエイトマシンに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】健康づくりのためのマ
シンによる運動としては、心肺機能の向上や体脂肪の燃
焼を目的としたトレッドミルによるウォーキングやラン
ニング運動、自転車エルゴメータによる自転車こぎ運
動、ステアクライマによる階段上り運動、ローイングマ
シンによるボートこぎ運動など、有酸素運動が中心に行
われてきた。しかし、日常生活の中でのさまざまな動作
を生み出す基本となるのは筋肉であり、活動的で人間ら
しい生活をできるだけ長く持続するためには、ウエイト
マシンや、ダンベルなどのフリーウエイトを使って抵抗
を与え、筋肉を強化するレジスタンストレーニングを行
って身体の土台となる筋肉の機能を維持することが重要
である。

【０００３】ウエイトマシンに用いられる負荷方法に
は、ウエイトを滑車やてこなどを使って持ち上げるウエ
イトスタック式の他、油圧や空気圧あるいは電磁石の抵
抗を利用した油圧式、空気圧式あるいは電磁式などがあ
る。

【０００４】筋肉は使わなければ萎縮し、それに伴って
機能も低下する。従って、トレーニングによって得られ
た効果を維持するには、その後も継続的なトレーニング
が必要である。また、短期間のレジスタンストレーニン
グによって得られる効果は、神経系の適応によるところ
が大きく、肥大化など筋肉の形態的な変化によってもた
らされる効果が出るまでには、長期間のトレーニングの
積み重ねが必要である。

【０００５】また、レジスタンストレーニングは局所的
な部位のみに偏らず、全身をバランスよくトレーニング
することが大切である。拮抗筋や左右の筋力のバランス
が崩れると、肉離れや捻挫などの整形外科的な障害を招
くことがあるので、このような障害を予防するために
も、全身をバランスよくトレーニングする必要がある。

【０００６】さらに、レジスタンストレーニングは基礎
的な筋力を養うことから始めるのが望ましい。基礎的な
筋力として大筋群は、大きな筋パワーを生み出して動作
の基本となる筋肉なので、大筋群を優先してトレーニン
グする方がより効果的である。

【０００７】このように、ウエイトマシンによって局所
的な部位のみに偏らず基礎的な大筋群を中心に全身の筋
肉にバランスよく負荷を与えると、生理的な適応によっ
て全身の筋肉が肥大し、神経系を活性化して筋機能が向
上する。また、筋肉が肥大すると筋肉を支える骨も密度
が高くなって丈夫になり、重量も重くなる。

【０００８】身体組成は体脂肪と筋肉や骨などの除脂肪
組織からなり、体脂肪量と除脂肪体重の合計が体重とな
る。体型は体脂肪量と除脂肪体重のバランスによって形
成され、体脂肪量が多いと肥満になり、除脂肪体重が多
いと筋肉質になる。肥満と筋肉質では、運動のパフォー
マンスや健康状態が大きく異なり、見た目も違うので、
体重が同じでも体型が同じとはいえない。このように、
体型はその人の運動能力や健康状態、外見などを表すバ
ロメータであるが、ウエイトマシンを使用して筋力レー
ニングを行うと、筋肉や骨などの組織が発達して、体型
を大きく変化させることができる。

【０００９】ウエイトマシンを使用して筋力レーニング
を行う目的は、身体の土台となる筋肉の機能を維持する
ことの他に、除脂肪体重を増やして体型を変化させるこ
とも大きな狙いである。そのためには、目標となる体型
を頭に描くことが大切で、それによって、どの程度のト
レーニングを、どのくらいの頻度で、どのくらいの期間
続ければそのような体型になるかを知ると、目標が定ま
って、目標を達成しやすくなる。また、目標設定の手段
として体型を基準にした方が、除脂肪体重など単なる数
字を基準にするよりもイメージが掴めて分かりやすい。

【００１０】そこで本発明は、ウエイトマシンを使用し
て筋力トレーニングを行うに当たって、体型を基準に目
標を設定できるようにし、さらに、この目標を達成する
ために必要なトレーニングプログラムを提示することに
よってウエイトマシンの使用効果をより一層高めること
を目的になされたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は以下のように構成した。

【００１２】すなわち、筋肉に負荷を与えて筋力トレー
ニングを行うウエイトマシンにおいて、電極を介して人
体インピーダンスを測定する人体インピーダンス測定手
段と、性別、年齢、身長および体重の個人データを入力
するデータ入力手段と、前記人体インピーダンスと個人
データから体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段と、体
重と体脂肪率のバランスを評価して体型を分類する体型
分類手段と、目標の体型を設定する目標設定手段と、ト
レーニング回数を設定するトレーニング回数設定手段
と、目標の体型と現在の体型を比較して、その差の解消
に必要なトレーニング量を設定するトレーニング量設定
手段と、前記必要トレーニング量と前記設定トレーニン
グ回数にもとづき、ウエイトマシンの負荷および使用時
間を定めたトレーニングプログラムを設定するトレーニ
ングプログラム設定手段と、前記設定トレーニングプロ
グラムを表示するトレーニングプログラム表示手段と、
を備え、目標体型達成のために必要なトレーニングプロ
グラムを提示することを特徴とするトレーニングプログ
ラム提示装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１４】図１〜図３に、本発明を実施したウエイト
マシンの一例を示す。図１はアームカールＡ１で、上腕
部を反復してねじ曲げることにより上腕二頭筋などの筋
肉を強化する。図２はレッグカールＡ２で、大腿部を反
復してねじ曲げることによりハムストリングなどの筋肉
を強化する。図３はアブドミナルＡ３で、腹部を反復し
て屈伸することにより腹筋などの筋肉を強化する。

【００１５】ウエイトマシンＡ１、Ａ２、Ａ３には、そ
れぞれ図示しないタッチ式のカラー液晶パネルを設置
し、負荷の調節や各種データの入力および表示を行う。
人体インピーダンスの測定は、ウエイトマシンＡ１、Ａ
２、Ａ３にそれぞれ設けたグリップハンドルＨを握って
行う。

【００１６】図４に、本発明を実施したウエイトマシン
のトレーニングプログラム提示装置のブロック図を示
す。トレーニングプログラム提示装置１は、グリップハ
ンドルＨの電極を介して人体インピーダンスを測定する
人体インピーダンス測定手段１１と、カラー液晶パネル
を介して性別、年齢、身長および体重の個人データを入
力するデータ入力手段１２と、前記人体インピーダンス
と個人データから体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段
１３と、体重と体脂肪率のバランスを評価して９分類２
９種の体型区分のいずれかに体型を分類する体型分類手
段１４と、筋肉と骨など体重から体脂肪を除いた除脂肪
組織と、性別、年齢を評価してトレーニング能力を推計
するトレーニング能力推計手段１５と、目標の体型区分
を設定する目標設定手段１６と、トレーニング回数を設
定するトレーニング回数設定手段１７と、目標体型区分
と現在の体型区分を比較して、その差の解消に必要なト
レーニング量を設定するトレーニング量設定手段１８
と、トレーニング回数毎の目標体型区分と現在の体型区
分を比較してその差に応じてトレーニング量を修正する
トレーニング量修正手段１９で構成する。なお、体重に
ついては歪ゲージなどをウエイトマシンに設けて自動的
に測定してもよい。

【００１７】図５に、電極を装着したグリップハンドル
Ｈの斜視図を示す。グリップハンドルＨは、ウエイトマ
シンに取り付けた左右のグリップハンドルＨＬ、ＨＲに
一対の給電側電極Ｈ１、Ｈ１と検出側電極Ｈ２、Ｈ２を
巻着して４端子電極を構成する。左右のグリップハンド
ルＨＬ、ＨＲは、絶縁体で構成し、給電側電極Ｈ１、Ｈ
１と検出側電極Ｈ２、Ｈ２の間は接触しないように間隔
を設ける。

【００１８】図６に、人体インピーダンス測定手段１１
の測定回路のブロック図を示す。測定回路２は、発振器
２１が生成する５０ｋＨｚの正弦波交流電圧を駆動回路
２２、トランスＴ１、切換スイッチ２３Ａを介して給電
側電極Ｈ１、Ｈ１に供給する。

【００１９】左右のグリップハンドルＨＬ、ＨＲを両手
で握ると、検出側電極Ｈ２、Ｈ２に交流電圧が発生す
る。検出側電極Ｈ２、Ｈ２に発生した交流電圧を切換ス
イッチ２３Ａ、トランスＴ２、帯域フィルタ２４、整流
回路２５、増幅器２６を介して直流電圧に変換し、波形
整形、レベル調整、オフセット調整した後、Ａ／Ｄ変換
器２７、Ｉ／Ｏインタフェース６を介してＣＰＵ４に入
力する。

【００２０】測定回路２を構成する要素の経時変化や温
度特性による測定誤差を修正するため、人体インピーダ
ンスを測定する前に、検出側回路の出力特性をあらかじ
め校正する。すなわち、２つの変量である人体インピー
ダンスＺと検出側回路が検出する交流電圧Ｖの関係を回
帰直線Ｚ＝ｋ・Ｖ＋Ｃ０ にあてはめる。そして、抵抗
値が既知の２つの抵抗Ｒ１とＲ２の両端に、人体インピ
ーダンスＺを測定するときと同じ所定の交流電圧を印加
し、抵抗Ｒ１とＲ２の両端に発生する交流電圧Ｖを検出
して回帰直線の比例定数ｋと固定定数Ｃ０ を求める。

【００２１】このため、ＣＰＵ４から制御信号を出力し
てＩ／Ｏインタフェース６、切換ユニット２８、および
切換制御回路２９Ａを介して切換スイッチ２３Ａを切換
え、トランスＴ１の二次側とトランスＴ２の一次側との
間に２つの抵抗Ｒ１とＲ２を接続する。次に、ＣＰＵ４
から制御信号を出力してＩ／Ｏインタフェース６、切換
ユニット２８、および切換制御回路２９Ｂを介して切換
スイッチ２３Ｂを切換え、測定対象を抵抗Ｒ１あるいは
抵抗Ｒ２に切換える。

【００２２】人体インピーダンス測定手段１１が計算す
る人体インピーダンスの計算方法を数式１に示す。

【数１】 また、体脂肪率算出手段１３が計算する体脂肪率の計算
方法を数式２に示す。

【数２】

【００２３】図７に、体型分類手段１４が体重と体脂肪
率のバランスを評価してカラー液晶パネルに表示する体
型分類図を示す。体型分類図は、体重と体脂肪率で縦横
を構成するマトリックスを作成し、体重と体脂肪率をそ
れぞれ健康範囲、それ以上、それ以下の３段階に区分し
て全体を９分類に分割する。体重の健康範囲は、理想体
重×０．９〜理想体重×１．１とし、体脂肪率の健康範
囲は、女性の場合１０〜２０％、男性の場合８〜１８％
とする。９分類は、それぞれ超スポーツマン型、スポー
ツマン型、肥満型、スポーツマン理想型、健康理想型、
過脂肪型、超やせ型、やせ型、超過脂肪型と定義し、さ
らにクロス方向に細分化して全体を２９種の体型区分に
分類する。ここで、理想体重＝（身長−１００）×０．
９×０．９１とする。そして、図９に示すように、現在
の体型がいずれの体型区分に属するかを示すために、該
当する体型区分の領域の明るさを変えたり、あるいは点
滅させたりする。

【００２４】トレーニング能力推計手段１５は、トレー
ニングを安全に行うのと、トレーニング効果を最大限に
高めるために、体力に応じたトレーニング強度を設定す
る前提となるトレーニング能力を推計する。トレーニン
グ能力は、一般的には最大酸素摂取量を基準に推計する
が、ここでは筋肉や骨など体重から体脂肪を除いた除脂
肪組織をパフォーマンスのバロメータとしてトレーニン
グ能力を推計する。また、トレーニング強度は心拍数の
レベルで最高心拍数に比例するので、最高心拍数＝２２
０−年齢とされることから、年齢もトレーニング能力の
評価に加える。また、性別も同様に評価に加える。

【００２５】目標設定手段１６は、タッチ式のカラー液
晶パネルを介して体型分類図に表示される９分類２９種
の体型区分の中から目標とする体型区分を選択する。体
型区分を選択すると目標設定手段１６は、図８に示すよ
うに、その領域の明るさを変えたり、あるいは点滅させ
たりする。目標とする体型区分は、好みに応じて選択す
ることができるが、選択されない場合は体型分類図の上
段中央に位置するスポーツマン型が設定される。

【００２６】トレーニング回数設定手段１７は、例えば
３か月、半年、１年などの期間と、週１回、週３回、毎
日などの頻度がメニューに表示され、その中から選択す
る。期間と頻度が選択されない場合は、目標除脂肪体重
と現在の除脂肪体重の差に応じて適当な期間と頻度が設
定される。

【００２７】トレーニング量設定手段１８は、目標体型
区分と現在の体型区分を比較してトレーニング回数毎に
必要なトレーニング量と目標体型区分を設定する。必要
なトレーニング量は、実験によるトレーニング量と体重
および体脂肪率の相関関係から目標体型区分と現在の体
型区分の差に応じた値を設定する。トレーニング量は、
トレーニングの強度と時間の積として、次のように表す
ことができる。トレーニング量（ｋｃａｌ）＝トレーニ
ング強度（ｋｃａｌ／分）×トレーニング時間（分）従
って、トレーニング量を上げるには、ウエイトマシンの
抵抗を大きくしてトレーニング強度をきつくするか、ト
レーニング時間を長くする必要がある。トレーニング強
度は、オーバロード（過負荷）の原則から最低でも日常
生活で使用する筋力以上の抵抗を筋肉に与えるように設
定する。また、トレーニング強度は、効果に伴って増加
させないとトレーニング効果が停滞するので、筋肉の増
加に伴ってトレーニング強度を上げていく。

【００２８】トレーニング強度は、数段階のレベルの中
から、トレーニング能力推計手段１５が推計したトレー
ニング能力に応じたレベルがメニューに表示され、その
中から選択する。レベルが選択されない場合は、トレー
ニング能力に応じて適当なレベルが設定される。

【００２９】レベルが設定されたら、先に設定したトレ
ーニング強度をもとに必要なトレーニング時間を計算す
る。

【００３０】トレーニング量修正手段１９は、トレーニ
ング回数毎の目標体型区分と現在の体型区分の差から修
正量を求め、この修正量から必要なトレーニング量を求
めてトレーニング強度とトレーニング時間を再設定す
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のウエイト
マシンのトレーニングプログラム提示装置は、体脂肪の
測定手段を有して体型を基準に目標を設定し、トレーニ
ング回数と、目標体型と現在の体型を比較して、その差
の解消に必要なトレーニング量と、ウエイトマシンの負
荷および使用時間を定めたトレーニングプログラムを設
定して表示する。従って、本発明によれば、スポーツマ
ン型、健康型、やせ型など、分かりやすいイメージを目
標に設定してトレーニング効果を体型の変化で確認でき
るので、筋肉や骨などの組織が発達して体型を大きく変
化させる筋力トレーニングに好適である。また、操作パ
ネルを介してどの程度のトレーニングを、どのくらいの
頻度で、どのくらいの期間続ければよいかなど、目標の
体型になるために必要なトレーニングプログラムが提示
されるので、トレーニングの都度グプログラムを組立て
る手間がなくなり、必要なトレーニングが効率的に集中
してできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施したウエイトマシンのアームカー
ルの概略図である。

【図２】本発明を実施したウエイトマシンのレッグカー
ルの概略図である。

【図３】本発明を実施したウエイトマシンのアブドミナ
ルの概略図である。

【図４】本発明を実施したトレーニングプログラム提示
装置のブロック図である。

【図５】本発明を実施したグリップハンドルの斜視図で
ある。

【図６】本発明を実施した人体インピーダンス測定回路
のブロック図である。

【図７】体型分類手段が表示する体型分類図である。

【図８】体型分類図において現在の体型と目標体型の表
示方法を示す図である。

【符号の説明】

１ トレーニングプログラム提示装置 １１ 人体インピーダンス測定手段 １２ データ入力手段 １３ 体脂肪率算出手段 １４ 体型分類手段 １５ トレーニング能力推計手段 １６ 目標設定手段 １７ トレーニング回数設定手段 １８ トレーニング量設定手段 １９ トレーニング量修正手段 ２ 人体インピーダンス測定回路 ２１ 発振器 ２２ 駆動回路 ２３ 切換スイッチ ２４ 帯域フィルタ ２５ 整流回路 ２６ 増幅器 ２７ Ａ／Ｄ変換器 ２８ 切換ユニット２８ ２９ 切換制御回路 ４ ＣＰＵ ５ メモリ ６ Ｉ／Ｏインタフェース Ａ１ アームカール Ａ２ レッグカール Ａ３ アブドミナル Ｈ グリップハンドル Ｒ１、Ｒ２ 抵抗 Ｔ１〜Ｔ４ トランス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筋肉に負荷を与えて筋力トレーニングを
   行うウエイトマシンにおいて、 電極を介して人体インピーダンスを測定する人体インピ
   ーダンス測定手段と、 性別、年齢、身長および体重の個人データを入力するデ
   ータ入力手段と、 前記人体インピーダンスと個人データから体脂肪率を算
   出する体脂肪率算出手段と、 体重と体脂肪率のバランスを評価して体型を分類する体
   型分類手段と、 目標の体型を設定する目標設定手段と、 トレーニング回数を設定するトレーニング回数設定手段
   と、 目標の体型と現在の体型を比較して、その差の解消に必
   要なトレーニング量を設定するトレーニング量設定手段
   と、 前記必要トレーニング量と前記設定トレーニング回数に
   もとづき、ウエイトマシンの負荷および使用時間を定め
   たトレーニングプログラムを設定するトレーニングプロ
   グラム設定手段と、 前記設定トレーニングプログラムを表示するトレーニン
   グプログラム表示手段と、を備え、 目標体型達成のために必要なトレーニングプログラムを
   提示することを特徴とするトレーニングプログラム提示
   装置。