JP4057558B2 - 筋肉トレーニング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＭＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍｕｓｃｌｅ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ、電気的筋肉刺激）を利用した筋肉トレーニング装置に関するものである。

一般に、筋力アップやダイエットを目的として、ＥＭＳを利用した筋肉トレーニング装置が使用されることがある。ＥＭＳを利用した筋肉トレーニング装置は導子を経由して利用者の体内に電流を搬送し、利用者の筋肉に刺激を与える。この際に、搬送される電流が大きいほど利用者の筋肉は大きな刺激を受けるため、トレーニング効果も高まることが期待される。しかし、単純に電流を大きくすると利用者の皮膚にも大きな刺激を与えることとなり、利用者が痛みを感じることがある問題点がある。

特許文献１はコンピュータやゲーム機の利用者が使用するマン・マシンインターフェイスのための力触覚グローブ等に用いられる技術であり、利用者の低温火傷などを抑止するためのものである。しかし、この技術は利用者の安全のために電流を低下させ、あるいは電流を停止するものであり、筋肉トレーニング装置へ適用する場合にはトレーニング効果が減少する問題がある。
特開２００１−０２５５１０号公報

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的は、利用者に過度の痛みを感じさせること無く大きな電流を利用者の体内に搬送することができる筋肉トレーニング装置を提供することにある。

この発明は前述の課題を解決するためになされたもので、請求項１の発明は、電気刺激信号の大きさと周波数との指定を入力し、前記指定に基づいて電気刺激信号を生成し、複数の導子を経由して利用者の体に前記電気刺激信号を搬送して干渉波を発生させる電気刺激出力部と、電気刺激信号の大きさと、周波数との関係を表す電流周波数相関データを格納する記憶部と、前記利用者からの指示を受け付ける操作部と、前記電気刺激信号の大きさと周波数とを前記電気刺激出力部へ出力する制御手段とを具備し、前記電流周波数相関データは、電気刺激信号の大きさと周波数とを正比例させたものであり、前記制御手段は、前記操作部から入力された利用者からの指示が前記電気刺激信号の大きさである場合には、前記指示された値に至るまで前記電気刺激信号の大きさを所定時間内に徐々に変更し、前記指示された前記電気刺激信号の大きさから前記電流周波数相関データに基づいて求めた周波数に至るまで、前記電気刺激信号の周波数を所定時間内に徐々に変更し、また、前記操作部から入力された利用者からの指示が前記電気刺激信号の周波数の変更指示である場合には、前記電気刺激信号の周波数の変更指示を前記電気刺激出力部へ出力し、前記電気刺激信号の周波数を変更することを特徴とする筋肉トレーニング装置である。

請求項１の発明によれば、電気刺激信号の大きさに合わせて周波数も変化させるため、筋肉トレーニング装置を使用する際の痛みを抑止することができる効果がある。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態における筋肉トレーニング装置１の構成を表している。制御部３は筋肉トレーニング装置１の制御機能であり、詳細は後述する。電気刺激出力部２は制御部３の指示に基づいて電気刺激信号を生成し、導子７ａと、導子７ｃとの間に電気刺激信号を印加し、また、導子７ｂと、導子７ｄとの間に電気刺激信号を印加する。

導子７ａ〜導子７ｄは電気刺激出力部２の生成した電流を利用者の体に搬送するためのパッドであり、図６に示す様に利用者のトレーニング部位に貼り付けられて使用される。利用者が図６のように導子７ａ〜導子７ｄをトレーニング部位に貼り付け、トレーニングを行う場合、例えば導子７ａと、導子７ｃとの間に１０００Ｈｚの電流が印加され、かつ、導子７ｂと、導子７ｄとの間に９９０Ｈｚの電流が印加されるときには、図７の斜線部分に１０Ｈｚの干渉波が発生し、当該箇所の筋肉が鍛えられる。

操作部４は筋肉トレーニング装置１の利用者からの指示を受け、この指示の内容を制御部３へ出力する。利用者は操作部４に１０ｍＡ〜８０ｍＡまでの電気刺激信号の出力を指定する。記憶部５は図２に示すように、電気刺激信号の大きさと、周波数との関係を表す電流周波数相関データを格納する。電流周波数相関データの表す周波数は搬送周波数であり、電気刺激出力部２が実際に発生させる電気刺激信号の周波数である。表示部６は制御部３の出力に基づき、筋肉トレーニング装置１が出力している電気刺激の大きさなどを表示する。

次に、図を参照して本実施の形態における筋肉トレーニング装置１の動作について説明する。図３は筋肉トレーニング装置１の処理の流れを表している。いま、筋肉トレーニング装置１の利用者は自身のトレーニング部位に導子７ａ〜導子７ｄを貼り、操作部４にトレーニングの開始を指示する。

筋肉トレーニング装置１の制御部３は操作部４を経由して利用者からの指示を受け、記憶部５から図２に示す内容の電流周波数相関データを読み出す。そして、制御部３はトレーニングの開始時点であることから、最も弱いレベルの電流を利用者の体内に搬送すべきであると判断し、電流周波数相関データに基づいて最も弱いレベルである“１０ｍＡ”と、電流周波数相関データに示される“１０ｍＡ”に対応する搬送周波数である“６００Ｈｚ”と、実際に利用者の筋肉に作用する干渉波の周波数の最小値として“０Ｈｚ”とを電気刺激出力部２へ出力して電流の搬送開始を指示し（図３のステップＳ０１）、表示部６に“出力：１０ｍＡ”と、“周波数：０Ｈｚ”とを出力して現在の稼動状況を表示させ、利用者の次の指示を待つ。

電気刺激出力部２は制御部３からデータを入力し、“１０ｍＡ”と、“６００Ｈｚ”との電気刺激信号を発生させて導子７ａ〜導子７ｄに送信する。この時、電気刺激出力部２は導子７ａ〜導子７ｄに送信する電気刺激信号の周波数は同じであるため、干渉波は発生しない。また、電気刺激出力部２は最初から“１０ｍＡ”と、“６００Ｈｚ”との電気刺激信号を発生させることはせず、０ｍＡ、０Ｈｚから所定の時間内に徐々に電流と周波数とを上昇させる。

次に、利用者は操作部４に干渉波の周波数の“１０Ｈｚ”への上昇を指示したとする。筋肉トレーニング装置１の制御部３は操作部４を経由して利用者からの指示を受け、周波数の“１０Ｈｚ”への上昇であるため搬送周波数の上昇は必要ないと判断し、“１０Ｈｚ”を電気刺激出力部２へ出力して干渉波の周波数の上昇を指示し（図３のステップＳ０２）、表示部６に“出力：１０ｍＡ”と、“周波数：１０Ｈｚ”とを出力して現在の稼動状況を表示させ、利用者の次の指示を待つ。

電気刺激出力部２は制御部３からデータを入力し、発生させている電気刺激信号を所定の時間内に徐々に変化させ、導子７ａと、導子７ｃとに６００Ｈｚの電気刺激信号を送信し、導子７ｂと、導子７ｄとに５９０Ｈｚの電気刺激信号を送信する。導子７ａ〜導子７ｄは受信した信号を利用者のトレーニング部位へ搬送する。これにより、利用者は干渉波の発生を検知し、トレーニングが行われる。

次に、利用者は操作部４に３０ｍＡへの出力の上昇を指示したとする。筋肉トレーニング装置１の制御部３は操作部４を経由して利用者からの指示を受け（図３のステップＳ０３）、図２に示す内容の電流周波数相関データを参照し（図３のステップＳ０４）、“３０ｍＡ”と、２０００Ｈｚとを電気刺激出力部２へ出力して出力の上昇を指示し、表示部６に“３０ｍＡ”と、“１０Ｈｚ”とを出力して現在の稼動状況を表示させ、利用者の次の指示を待つ。

ここで、人間の皮膚抵抗はＴを導子７ａ〜導子７ｄの大きさ、Ｃを搬送周波数として、“１／（２πＴＣ）”で表される。このため、電気刺激信号の出力の上昇に伴って周波数も上げることにより、皮膚抵抗は低減される。また、例えば搬送周波数を１０Ｈｚから１００Ｈｚに上昇させる場合よりも、１００Ｈｚから１０００Ｈｚへ上昇させるほうが、同じ１０倍の上昇でも実際の皮膚への刺激感は格段にやわらかくなることが知られている。この処理において、制御部３は６００Ｈｚを２０００Ｈｚに上昇させているため、十分な効果が得られる。

電気刺激出力部２は制御部３からデータを入力し、発生させる電気刺激信号の出力と、周波数とを所定の時間内に徐々に上昇させながら導子７ａ〜導子７ｄとに送信する（図３のステップＳ０５）。この時、電気刺激出力部２は電気刺激信号の周波数に、前述と同様に差分を持たせる。以降、制御部３は利用者の要求に応じて干渉波の周波数や出力の変更を行う。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、筋肉の緊張緩和や鎮痛などのための治療器具に利用しても良い。患者の皮膚に強い痛みを感じさせること無く大きな電流を体内に搬送するため、より高い治療効果が期待できる。

また、本実施の形態においては導子７ａ〜導子７ｄの４つの導子を備える４極干渉方式でＥＭＳを発生させているが、導子の数を６個以上としても良い。導子の数を増やすことによって干渉波をより広い場所で発生させるため、一層のトレーニング効果が期待できる。

また、本実施の形態においては電気刺激出力部２が発生させる電気刺激信号の周波数は図２に示すように出力と比例関係にあるが、この周波数について利用者による指定を可能としても良い。例えば、利用者が図４に示す操作部４から使用感を上下させることとしても良い。利用者は皮膚に痛みを感じたとき、図４に示す操作部４の使用感の下矢印ボタンを押下する。これを制御部３が受け、電気刺激出力部２に搬送周波数の増加を指示する。これにより、搬送周波数が増加され、利用者の痛みが緩和される。同じ周波数と、出力とであっても痛みを感じる人と、感じない人とがいるため、知覚神経の敏感な利用者などは周波数を高めに設定して使用することができ、有効である。また、利用者の直感的な理解のため、搬送周波数をそのまま表示部６に表示せずに、「ハード」や「マイルド」等の言葉やフェイスマーク等のシンボルで置き換えても良い。

また、本実施の形態においてはウォームアプやクールダウンといった過程は含まれていないが、これらの過程を行っても良い。利用者が筋肉トレーニング装置１を使用する際に急激な運動によって筋肉を傷めないためには有効である。

また、本実施の形態においては電気刺激出力部２が発生させる電気刺激信号の周波数は図２に示すように出力と比例関係にあるが、これを図５に示すように電気刺激信号の出力の所定の範囲で切り替えても良い。装置の構造が単純になり、筋肉トレーニング装置１を小型化し、あるいは価格を抑えることができ、有効である。

本発明の実施の形態における筋肉トレーニング装置の構成を表すブロック図である。 本発明の実施の形態における筋肉トレーニング装置の出力する電気刺激信号の大きさと周波数の関連を表す図である。 本発明の実施の形態における筋肉トレーニング装置の処理の流れを表すフローチャートである。 本発明の実施の形態における筋肉トレーニング装置の操作部の例を表す図である。 本発明の実施の形態における筋肉トレーニング装置の出力する電気刺激信号の大きさと周波数の関連を表す図である。 本発明の実施の形態における筋肉トレーニング装置の導子を利用者がトレーニング部位に貼り付けた様子を表す図である。 本発明の実施の形態における筋肉トレーニング装置による干渉波の発生箇所を表す図である。

符号の説明

１…筋肉トレーニング装置
２…電気刺激出力部
３…制御部
４…操作部
５…記憶部
６…表示部
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｂ…導子

Claims (1)

1. 電気刺激信号の大きさと周波数との指定を入力し、前記指定に基づいて電気刺激信号を生成し、複数の導子を経由して利用者の体に前記電気刺激信号を搬送して干渉波を発生させる電気刺激出力部と、
   電気刺激信号の大きさと、周波数との関係を表す電流周波数相関データを格納する記憶部と、
   前記利用者からの指示を受け付ける操作部と、
   前記電気刺激信号の大きさと周波数とを前記電気刺激出力部へ出力する制御手段と
   を具備し、
   前記電流周波数相関データは、電気刺激信号の大きさと周波数とを正比例させたものであり、
   前記制御手段は、
   前記操作部から入力された利用者からの指示が前記電気刺激信号の大きさである場合には、前記指示された値に至るまで前記電気刺激信号の大きさを所定時間内に徐々に変更し、前記指示された前記電気刺激信号の大きさから前記電流周波数相関データに基づいて求めた周波数に至るまで、前記電気刺激信号の周波数を所定時間内に徐々に変更し、
   また、前記操作部から入力された利用者からの指示が前記電気刺激信号の周波数の変更指示である場合には、前記電気刺激信号の周波数の変更指示を前記電気刺激出力部へ出力し、前記電気刺激信号の周波数を変更することを特徴とする筋肉トレーニング装置。

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