JP2533413B2

JP2533413B2 - 脚伸展力による瞬発力測定装置

Info

Publication number: JP2533413B2
Application number: JP3067321A
Authority: JP
Inventors: 屋邦正土; 藤正男伊
Original assignee: Combi Corp
Current assignee: Combi Corp
Priority date: 1991-03-30
Filing date: 1991-03-30
Publication date: 1996-09-11
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JPH05300951A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は人間の体力を測定する装
置に関する。特に、パワー理論に基づいて、被検者の脚
伸展力により動的に単発性脚筋力の瞬発力を測定する方
法に関し、動作的には垂直跳びのような動的な単発性多
関節運動の瞬発力を測定する測定装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来の体力診断テスト、たとえば垂直跳
び、反復跳び、背筋テストについてはつぎのような疑問
が提示されている。（１）各機能が分断されて評価されるため総合評価への
リンクが難しい。（２）評価基準があい昧である。たとえば垂直跳びでは
跳び上がった高さが評価基準であるが、これはパフォ−
マンスの指標であり、体力の指標としては間接的、代替
的なものである。（３）統一的な科学的裏付けがない。（４）非日常的な動作を伴い、負荷も大きく、傷害が発
生し易い。

【０００３】一方、近年体力への関心が高まり、簡易、
安全かつ正確に体力を測定する方法および装置が要望さ
れ、パワー理論による体力の指標づくりの検討が行われ
ている。パワー理論では体力をエネルギーの容量（パワ
ーの積算値）またはパワーを指標として測定する。パワ
ーの発現形態を生体内のエネルギー発現機構に応じて分
類し、それぞれのパワーの発現形態ごとに、対応するエ
ネルギー発現機構を維持させながらパワーの上限値を測
定し、エネルギー発現機構ごとの体力の指標にしてい
る。

【０００４】具体的にはつぎのように測定する。（ａ）有酸素性エネルギー機構持続時間：無限大上限値パワー評価：最高心拍数の７５％に達する心拍数
でのパワー等エネルギー発生の主要因：酸素（ｂ）乳酸系無酸素性エネルギー機構持続時間：３０秒程度上限値パワー評価：平均パワー、クリティカルパワー等エネルギー発生の主要因：グリコ−ゲン（ｃ）非乳酸系無酸素性エネルギー機構持続時間：７秒程度上限値パワー評価：５〜６秒前後のピ−クパワーのうち
スピ−ド、発現力で決まる最適値エネルギー発生の主要因：ＡＴＰ−ＣＰ系化学エネルギ
ー前記（ａ）および（ｃ）のエネルギー機構については、
当出願人により自転車エルゴメータを用いた測定装置が
実用化されており（特公平１−４２６９４号参照）、こ
の技術を応用した装置としてＡＥＲＯＢＩＫＥおよびＰ
ＯＷＥＲＭＡＸ（双方ともコンビ株式会社の登録商標及
び出願中の商標で、前者は登録第１８４０７７１号、後
者は商公昭６１−４２３４８号）が知られている。
（ｂ）のエネルギー機構についてはウィンゲ−ト・テス
トが知られている。

【０００５】このように自転車エルゴメ−タを主体とし
た被検者の瞬発パワー測定装置はペダル動作が日常的な
走運動に近いリズミカルな運動のため傷害が少ない、パ
ワー発揮の効率がよい等の特徴を有している。一方、自
転車のような連続性脚筋力運動、あるいはその他の同じ
ような多関節運動でも、日常生活で障害物を急によける
等の動作に於いては、動的で、しかも単発性脚筋力の瞬
発力も重要な要素となる。単発性脚筋力の瞬発力の測定
装置としては、従来、たとえば実開昭６３−１８１０３
号のように、脚伸展力を油圧シリンダー乃至空気シリン
ダーで受け、該シリンダーの変化データに基づいて被検
者の体力を測定するものが有る。

【０００６】しかし、前記脚伸展力測定装置はシリンダ
ー等のアジャストが非常に難しく、しかも負荷が速度に
より変化するため瞬発力の正確な測定が難しく、また油
圧シリンダーでは油圧の応答時間が遅いため正確な測定
結果が得られないという欠点を有していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情を
考慮してなされたものであり、パワー理論に基づいて、
測定系の不安定な箇所を極力少なくし、瞬発力の正確な
測定を行おうとするものである。そこで、慣性によるパ
ワー測定への影響をできるだけ少なくするためにパウダ
ーブレーキを用い、従来の非乳酸系無酸素エネルギー機
構のパワー測定装置に比べてフットプレートの蹴り出し
時間を可能な限り短くし、被験者の測定に対する負担を
軽減させ、単発性脚筋力の瞬発力を測定することのでき
る脚伸展力による瞬発力測定装置を提供することを目的
としている。

【０００８】また、負荷の印加形態としては、油圧方
式、あるいはダイナモ方式等のように踏力速度により負
荷の大きさを変える方式ではなく、定トルク負荷方式を
用いる。すなわち、パウダーブレーキによる負荷応答時
間が２００ｍｓ程であることを考えると０．３秒程の測
定では途中負荷を変えることは不可能である。そこで精
度を上げるために定トルクを採用する。これにより測定
中の負荷の変化を無くし、測定の安定化を図る脚伸展力
による瞬発力測定装置を提供することを目的としてい
る。

【０００９】さらにまた、脚伸展中は足裏の屈折角度が
変わるため、従来のようにフットプレートの角度を固定
的にすると踏力が不安定になるので、本発明ではフット
プレートの角度を脚伸展に追随させて自動的に対応する
脚伸展力による瞬発力測定装置を提供することを目的と
している。さらにまた、上記の目的を達成するため、図
１（ａ）、（ｂ）に示した垂直跳びで得るフットプレー
ト反力と人間の重心速度の関係が、そのまま図２
（ａ）、（ｂ）に示した脚伸展に移行できることに着目
し、かつ運動方程式の関係からパウダーブレーキ負荷
は、垂直跳び中下肢に掛かる体重重力相当分、又慣性質
量Ｗｏ／ｇは垂直跳び中下肢に慣性力として負担される
上肢質量相当分に当たる。特に脚伸展計は垂直跳び同様
下肢を動かすため、水平移動する上肢の慣性質量を考え
れば十分である。たとえば（人体は体重の約７０％分が
上肢質量といわれている。）６５Ｋｇの人は４６Ｋｇ相
当である重量で４０Ｋｇ〜５０Ｋｇを選んでフットプレ
ートの等価質量１Ｗｏ／ｇとし、フットプレートに上肢
質量相当分の等価質量を与えることで垂直跳びに近い脚
伸展パワーを測定する。

【００１０】つまり、負荷設定値を体重にフットプレー
ト等価質量を人体の上肢質量として選ぶことで、垂直跳
びに近い脚伸展パワーの測定を可能にした。さらにま
た、フットプレートに取り付けた力センサーを用いた測
定では構造が複雑になり操作が容易でない。さらにま
た、従来のパワー計算では、ブレーキ負荷に対して行っ
た仕事量から脚伸展力による瞬発パワーを計算するのが
普通であるが、係る計算では、全力で蹴る場合時間が非
常に短い（０，３秒程）ということで全力で蹴る力を受
けるためフットプレートの構造が重く作られ、しかもフ
ットプレートやブレーキ回転系が吸収する運動エネルギ
ーや、慣性エネルギーが考慮に入れられていなかったた
め、正確な脚伸展による瞬発パワーの測定が非常に困難
であった。

【００１１】さらにまた、その構造の重さからくる蹴り
終った際の足に掛かる衝撃を防ぐためのブレーキ手段が
何ら施されていなかったため、脚伸展力による瞬発パワ
ーの測定に誤差が生じることがあり、又フットプレート
が慣性で足を引き伸ばすこともあり安全とは言えない。
こうした問題を解決することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では以上の目的を
達成するために、長尺部材を平行に配置したベースフレ
ームと、該ベースフレームの後部上方に設けた箱体と、
該箱体の内部に組み込まれた駆動ユニットと、該駆動ユ
ニットの上方であって、箱体の上面に配置された被検者
が着座するためのシートと、前記箱体の前面上方を基端
としてベースフレームと同じ方向に延出させ、かつ前記
ベースフレームの先端に立設した垂直プレート間に設け
られるガイド部と、該ガイド部に沿って前後にスライド
する角度が変化するフット部と、該フット部のスライド
状況を計測する計測ユニットと、該計測ユニットで計測
した被検者の脚伸展による諸データを視覚的あるいは聴
覚的に表示する表示部と、被検者が測定に際し、必要と
する所定のデータを入力するための入力部とで構成す
る。

【００１３】

【作用】本発明は上記の測定装置を採用したので、フッ
トプレートに対し極めて短時間の全力キックによって瞬
発力を測定でき、しかもフットプレータのキックによる
ごく自然な運動方式によるから被験者の肉体的負担は少
なく、しかも被験者の脚伸展力測定が非常に簡単に行い
得、その瞬発力の測定精度も非常に高い。

【００１４】上記の全力キック運動により、動作的には
垂直跳びのような動的な単発性多関節運動の脚伸展力に
よる瞬発力を測定することができる。

【００１５】

【実施例】以下、図３、図４、図５、図６、図７、図８
および図９に基づいて本発明に係る脚伸展力による瞬発
力測定装置を詳細に説明する。図３は装置全体の斜視
図、図４は装置全体の側面から見た説明図、図５は装置
の駆動ユニットの要部平面図、図６は装置の全体を示す
ブロック図、図７は測定順序を説明するためのフローチ
ャート、図８は平均脚伸展パワーの算出グラフ、図９は
ドラム軸エンコーダパルスによるＬｐの測長を示すグラ
フである。

【００１６】同図中、１は本発明に係る脚伸展力による
瞬発力測定装置である。該脚伸展力による瞬発力測定装
置１は、二本の長尺部材（本実施例では金属製の角材を
使用した）２ａを平行に配置したベースフレーム２と、
該ベースフレーム２の後部に設けた箱体３と、該箱体３
の内部に組み込まれた駆動ユニット４と、該駆動ユニッ
ト４の上方であって、箱体３の上面に配置された被検者
Ｍが着座するためのシート５と、前記箱体３の前面上方
を基端としてベースフレーム２と同じ方向に延出させ、
かつ前記ベースフレーム２の先端に立設した垂直プレー
ト２ｂ間に設けられるガイド部６と、該ガイド部６に沿
って前後にスライドするフット部７と、該フット部７の
スライド状況を計測する計測ユニット８と、該計測ユニ
ット８で計測した被検者Ｍの脚伸展による諸データを視
覚的あるいは聴覚的に表示する表示部９と、被検者Ｍが
測定に際し、必要とする所定のデータを入力するための
入力部１０とにより主要部が構成されている。

【００１７】前記ベースフレーム２を構成した二本の長
尺部材２ａは左右一定の間隔をもって平行に配置され、
両長尺部材２ａの後端部左右には上下にアジャスト可能
な二個のアジャスター２ｃが配置され、また箱体３の前
面部下方位置と、ベースフレーム２の先端に立設した垂
直プレート２ｂの直下左右位置には、ベースフレーム２
を水平に保持し、かつ安定に固定するための固定アジャ
スタ２ｄが前後、左右に都合四個配置されている。

【００１８】前記箱体３は、ベースフレーム２の後方に
垂直に立設した四本の支柱３ａの周りにプレート３ｂを
配置して構成したものである。また、前記駆動ユニット
４は、箱体３の内部前方寄り左右に立設したブラケット
４ａ間に配置する回転軸４ｂに挿通した後述するロープ
１１を巻き回したロープドラム４ｃと、該ロープドラム
４ｃに併設したリターンスプリング４ｄ（該リターンス
プリング４ｄの構成は図に示ように筒状スプリングが採
用されている）と、該ロープドラム４ｃの片側に配置さ
れた第１スプロケット４ｅと、該第１スプロケット４ｅ
に巻き回したチェーン４ｆを介して一方向に回転される
中間軸機構４ｇ（該中間軸機構４ｇは箱体３の内部略中
央位置に立設した左右のブラケット４ｇ１に挿通した回
転軸４ｇ２と、該回転軸４ｇ２に装着したフリーホイル
４ｇ３を内蔵し、前記チェーン４ｆに巻き回したフリー
ホイルスプロケット４ｇ４と、同じく回転軸４ｇ２に固
定した第３スプロケット４ｇ５とで構成されている。）
と、前記第３スプロケット４ｇ５に巻き回したチェーン
４ｈを介して一方向に回転されるパウダーブレーキ機構
４ｉ、該パウダーブレーキ機構４ｉは、前記箱体３の内
部後方位置に立設したブラケット４ｉ１と、該ブラケッ
ト４ｉ１に挿通した回転軸４ｉ２と、該回転軸４ｉ２に
固定され前記チェーン４ｈにより一方向へ回転される第
４スプロケット４ｉ３と、前記回転軸４ｉ２により回転
するパウダーブレーキ４ｉ４とで構成されている。

【００１９】また、前記駆動ユニット４の上方であっ
て、箱体３の上面に配置された被検者Ｍが着座するため
のシート５は、シート５の下面の左右に配置した平行な
アジャストガイドシャフト５ａを箱体３の上面に突設し
た左右のシャフト受け部５ｂに挿通することにより前後
に所定幅でスライドさせて被検者Ｍの着座位置を最適な
位置にアジャストできるように構成されている。

【００２０】また、前記箱体３の前面上方を基端として
ベースフレーム２と同じ方向に延出させて構成したガイ
ド部６は、前記ベースフレーム２の先端に立設した垂直
プレート２ｂ間に水平に差し渡し架設する左右の上部ガ
イドシャフト６ａと、同じく前記箱体３の前面上方を基
端としてベースフレーム２と同じ方向に延出させ、かつ
前記ベースフレーム２の先端に立設した垂直プレート２
ｂ間に前方が低くなるように傾斜させて差し渡し架設し
た中央の下部ガイドシャフト６ｂとで構成されている。

【００２１】また、前記ガイド部６に沿って前後にスラ
イドするフット部７は、前記上部ガイドシャフト６ａに
左右に設けた挿通孔７ａを挿通させて前後、水平にスラ
イドするスライダー７ｂ（該スライダー７ｂの後部中央
には前述したロープドラム４ｃに巻き回したロープ１１
の一端が結束されている）と、該スライダー７ｂの前方
に立設したブラケット部で裏面を揺動自在にヒンジし、
表面に被検者Ｍが両足を揃えて載せる足受部７ｄを有し
たフットプレート７ｅで構成され、該フットプレート７
ｅは足受部７ｄの下方に突出させて設けた支持部７ｆを
スライダー７ｂの中央部に形成した穴７ｇを介して下方
に臨ませ、支持部７ｆの下端に設けた挿通孔７ｈに下部
ガイドシャフト６ｂを挿通させてガイドすることによ
り、前後に移動するフットプレート７ｅの足受部７ｄの
角度が被検者Ｍの脚伸展に応じて最適な角度にあるよう
に構成されている。

【００２２】また、フット部７のスライド状況を計測す
る計測ユニット８は、ロープドラム４ｃのスプロケット
４ｅに固定したドラム軸エンコーダ８ａと、該ドラム軸
エンコーダ８ａの回転数を検出するフォトセンサー８ｂ
を備えたロープドラム４ｃの正・逆転パルス検出カウン
ター８ｃと、パウダーブレーキ機構４ｉの回転軸４ｉ２
に固定した負荷軸エンコーダ８ｄと、該負荷軸エンコー
ダ８ｄの回転を検出するフォトセンサー８ｅを備えたパ
ウダーブレーキ４ｉ４の回転を検出する負荷軸回転パル
ス検出カウンター８ｆと、前記パウダーブレーキ４ｉ４
の電流を調整するための負荷電流調整器８ｇと、上記の
両パルス検出カウンター８ｃ、８ｆからのパルス信号、
モード切換スイッチ８ｈで選択したモード信号および後
述する入力部１０より入力するデータ信号に基づいて被
検者Ｍがフットプレート７ｅを適数回繰り返し蹴った場
合の脚伸展力を演算する演算処理装置８ｉ（以下、マイ
クロコンピュータと称する）とで構成され、該計測ユニ
ット８は、ドラム軸エンコーダ８ａと、該ドラム軸エン
コーダ８ａの回転数を検出するフォトセンサー８ｂおよ
び負荷軸エンコーダ８ｄと、該負荷軸エンコーダ８ｄの
回転を検出するフォトセンサー８ｅを除く構成部分は、
適宜な箇所にＩＣカード用のカードリーダ／ライター１
２を備え、かつ測定の結果を記録するためのプリンター
１３を備えたキャビネット１４の内部に組み込まれてい
る。なお、前記ＩＣカード用のカードリーダ／ライター
１２およびプリンター１３は、被検者Ｍの体重入力デー
タ、パワー出力データを上位コンピュータで管理し易く
するために採用した。

【００２３】また、前記キャビネット１４は、本実施例
では前述したベースフレーム２ａの側部に着脱可能に立
設したフレーム１５上に装備され、かつシート５に着座
した被検者Ｍが操作し易い位置に配置されている。ま
た、前記計測ユニット８で計測した所定のデータを視覚
的乃至聴覚的に表示するための、例えばステップ数カウ
ンター、被検者Ｍの体重数値（ｋｇ）、パワー値
（Ｗ）、所要時間（Ｓ）等を表示する表示部９は、前述
した計測ユニット８を組み込んだキャビネット１４の表
面上方に配列したＬＥＤ表示器９ａあるいはキャビネッ
ト１４内に組み込んだブザー９ｂ等で構成されている。

【００２４】また、前記マイクロコンピュータ８ｉに被
検者Ｍ自身が既に有する体重等の諸データを入力する入
力部１０は、同じく前述した計測ユニット８を組み込ん
だキャビネット１４の表面下方に配列したキー１０ｂ等
で構成されている。また、前述したマイクロコンピュー
タ８ｉの出力は、負荷電流調整器８ｇを介してパウダー
ブレーキ４ｉ４に入力され、被検者Ｍが蹴り出すフット
プレート７ｅの前方へのスライドを制動（被検者Ｍの脚
の測長を利用した簡易なブレーキであり、かつリアルタ
イムでフットプレート７ｅのＶｍａｘを検出することが
可能な所謂自動ブレーキ機構を採用した）するように構
成されたものであり、該フットプレート７ｅに対するブ
レーキ位置は、被検者Ｍが測定に先立ち予め測定する被
検者Ｍの自然な状態での脚伸展長の最長距離に設定さ
れ、フットプレート７ｅの蹴り終わりに発生する慣性衝
撃を防ぎ、安定した測定ができるように構成されてい
る。

【００２５】また、前記マイクロコンピュ−タ８ｉの各
データはインターフェース回路１６を介してホストコン
ピュ−タ（図では省略）に接続され、測定結果が外部装
置によっても管理されるように構成されている。ところ
で、前記マイクロコンピュータ８ｉによる被検者Ｍの脚
伸展力の演算は、被検者Ｍがフットプレート７ｅを蹴り
出すことにより発生する脚伸展力をロープ１１を介して
ロープドラム４ｃに伝達し、該ロープドラム４ｃの回転
に伴って回転するドラム軸エンコーダ８ａの回転数をフ
ォトセンサー８ｂで検出して正・逆転パルス検出カウン
ター８ｃを介してマイクロコンピュータ８ｉにロープド
ラム４ｃの回転数信号を入力すると共に、前記ロープド
ラム４ｃの回転を第１スプロケット４ｅ、中間軸機構４
ｇを介して最終的にパウダーブレーキ４ｉ４に伝達し、
パウダーブレーキ４ｉ４の回転軸４ｉ２に固定した負荷
軸エンコーダ８ｄの回転をフォトセンサー８ｅで検出
し、該検出信号を負荷軸回転パルス検出カウンター８ｆ
を介してマイクロコンピュータ８ｉに入力せしめて被検
者Ｍの脚伸展力を正確に演算する。

【００２６】上記の演算に当たって、本発明では精度良
く測定するためロープドラム４ｃの回転軸４ｂ、中間軸
機構４ｇを構成する回転軸４ｇ２およびパウダーブレー
キ４ｉ４等の回転系の等価質量を演算して求める。

【００２７】

【数１】

【００２８】そして、上記で求めた回転系の等価質量
に、さらに実際のフットプレート７ｅの質量を加え、被
検者Ｍの脚伸展の運動方程式を以下のように演算して求
める。

【００２９】

【数２】

【００３０】上記の脚伸展の運動方程式が求まると、前
述したドラム軸エンコーダ８ａおよび負荷軸エンコーダ
８ｄの回転より、フットプレート最大速度Ｖｍａｘ、及
びその出現時間Ｔｍａｘより脚伸展力を推定、即ち被検
者Ｍの脚伸展で発生したパワーを求め、これにパウダー
ブレーキ４ｉ４に対して成した仕事量にパウダーブレー
キ４ｉ４、中間軸機構４ｇの回転軸４ｇ２およびロープ
ドラム４ｃの回転軸４ｂから成る回転系が吸収する慣性
エネルギー分の仕事量、またフットプレート７ｅが得た
運動エネルギー分の仕事量を加え、これを本発明独自の
新しい脚伸展パワーと定義し、所定の演算を行って被検
者Ｍの平均脚伸展パワーを求める。

【００３１】

【数３】

【００３２】

【数４】

【００３３】

【数５】

【００３４】『負荷軸エンコーダ８ｄの回転パルスによ
るフットプレート７ｅの速度Ｖの測定』

【００３５】

【数６】

【００３６】『ドラム軸エンコーダ８ａの回転によるロ
ープ１１の移動量Ｌｐの測定』ドラム軸エンコーダ８ａ
の回転パルス当たりのロープ１１の移動距離をΔｘとす
る。また、正・逆転パルス検出カウンター８ｃで正転、
逆転パルスを検出（２相カウンター）すると共に、ドラ
ム軸エンコーダ８ａによるカウンターをＣ₂とし、フッ
トプレート７ｅの原点よりの移動距離をＬｐとすれば、
Ｃ₂のオフセット値はＣ_OFF（フットプレート７ｅが原
点に戻る場合のミスカウントを考慮している）となる。
Ｌｐの測定を行うため被検者Ｍは、フットプレート７ｅ
を軽く２回伸展させてＣ₂のカウンターを計数させる。
この時伸展中の足のブレによるミスカウントを防ぐため
アップカウントＣ_uの条件により、またダウンカウント
Ｃ_Dは、ダウンカウントＣ_Dの条件により区別させ適当
にヒステリシスを持たせる。

【００３７】

【数７】

【００３８】なお、上記の演算に当たっては、垂直跳び
の運動方程式上の類推から垂直跳びで発生するフットプ
レート反力が体重の重心が重力の影響の下で行われてい
る事を考慮して、本発明に係る脚伸展力による瞬発力測
定装置にでもパウダーブレーキ４ｉ４のブレーキ設定値
を定めるに当たって被検者Ｍの体重負荷を選んだ。以
下、上記の実施例に基づいて本発明に係る脚伸展力によ
る瞬発力測定装置の作用を説明する。

【００３９】

【装置の作動】脚伸展力による瞬発力測定装置１の作動
は、シート５に着座した被検者Ｍがフットプレート７ｅ
をおもいきり前方に蹴り出すことによりなされる。被検
者Ｍにより前方に蹴り出されるフットプレート７ｅは、
スライダー７ｂに対して揺動自在にヒンジし、かつスラ
イダー７ｂの穴７ｇを介して下方に突出する支持部７ｆ
の下端を前方に行くに従って漸次傾斜する下部ガイドシ
ャフト６ｂでガイドしたものであるから、脚を折り曲げ
た状態より前方へ伸展する被検者Ｍの足の角度は、フッ
トプレート７ｅの角度の変化、つまり図４に実線と仮想
線で示した如く、手前では前傾姿勢にあり前方に行くに
従って略垂直な状態に角度が変わるのに追随して変化す
る。従って、測定の際の被検者Ｍの脚の伸展動作は、無
理なくごく自然の状態でおもいきって脚を伸展させてフ
ットプレート７ｅを蹴り出し測定に入ることができる。

【００４０】ところで、被検者Ｍに蹴り出されたフット
プレート７ｅは、前方移動に伴いフットプレート７ｅの
後部中央に連結したロープ１１を勢いよく引き出す。そ
のため、ロープ１１を巻き回したロープドラム４ｃは、
リターンスプリング４ｄに抗して回転する。そして、こ
の回転は回転軸４ｂの片側に装備したドラム軸エンコー
ダ８ａ、フォトセンサー８ｂおよび正・逆パルス検出カ
ウンター８ｃを介してマイクロコンピュータ８ｉに入力
される。

【００４１】また、前記ロープドラム４ｃの回転は第１
スプロケット４ｅ→チェーン４ｆ→フリーホィル４ｇ３
→フリーホイルスプロケット４ｇ４→第３スプロケット
４ｇ５→チェーン４ｈ→第４スプロケット４ｉ３を介し
てパウダーブレーキ４ｉ４に伝達される。なお、前記パ
ウダーブレーキ４ｉ４の回転は回転軸４ｉ２の片側に装
備した負荷軸エンコーダ８ｄ、フォトセンサー８ｅおよ
びパルス検出カウンター８ｆを介してマイクロコンピュ
ータ８ｉに入力される。

【００４２】また、被検者Ｍが前方に蹴り出したフット
プレート７ｅの前方への移動は、被検者Ｍの脚が測長し
た位置に到達すると、足がフットプレート７ｅの重さで
引っ張られないようにパウダーブレーキ４ｉ４にブレー
キが掛かり停止する。これにより被検者Ｍは脚を折り曲
げ、フットプレート７ｅを元の位置へ引き戻す。このフ
ットプレート７ｅの戻しにはロープドラム４ｃに併設し
たリターンスプリング４ｄの順方向への弾発力が作用す
るため非常にスムースになされ、かつロープ１１は弛む
ことなくロープドラム４ｃに巻き回される。

【００４３】

【測定要領】

（１）先ず、被検者Ｍはシート５に着座し、そのままの
姿勢でシート５を前後にスライドさせて、測定に当たっ
てフットプレート７ｅを蹴り出すのに最適な状態にセッ
トする。このシート５のアジャストに際し、フットプレ
ート７ｅはブレーキを掛けた状態とし、被検者Ｍはフッ
トプレート７ｅの反力を利用してシート５の前後のアジ
ャストを行う。（２）次に、被検者Ｍはフットプレート７ｅの足受部７
ｄに両足を載せて足受部７ｄに装備したフットベルトを
締めて足をフットプレート７ｅに固定すると共に、シー
ト５に装備したシートベルトを腰に装着して下半身を安
定に保持して測定開始前の体勢を整える。（３）次に、被検者Ｍは表示部９の近傍に装備したモー
ド切換スイッチ８ｈを操作して測定モード、例えばフロ
ーチャート（図参照）に示した内の、Ａモード（被検
者Ｍが自ら自己の体重をキーで入力して測定に入るモー
ド）、Ｂモード（ＩＣカードをＩＣカード用のカードリ
ーダ／ライター１２に挿入し、ＩＣカードに記録してい
るデータに従って測定に入るモード）、Ｃモード（被検
者Ｍが自己の体力に合った負荷データをキーで入力して
測定に入るモード）の何れかのモードを選択する。

【００４４】なお、上記のモード選択は表示部９に設け
たＬＥＤ表示器９ａにより表示され、例えば被検者Ｍが
Ａモードを選択すると、表示部９の体重入力を意味する
表示が点灯する。この点灯を確認して被検者Ｍは自己の
体重である所定の数値をキーを操作することにより入力
する。この入力する数値は、前述したＬＥＤ表示器９ａ
により正確に表示され被検者Ｍに知らせる。（４）次に、被検者Ｍは測長キーを押す。測長キーが押
されると測長ＬＥＤ表示器９ａがフラッシュを開始して
測長キーが操作されたことを被検者Ｍに知らせる。これ
に従って被検者Ｍはスタートキーを操作してフットプレ
ート７ｅを２回蹴り出し、脚が伸展した場合の測長を行
う。この測長によりマイクロコンピュータ８ｉはパウダ
ーブレーキ４ｉ４に対してブレーキを掛けるタイミング
を記憶する。しかして、上記の測長が終了すると、測長
ＬＥＤ表示器９ａがフラッシュから静止した点灯に換わ
り測長が終了したことを被検者Ｍに知らせる。

【００４５】なお、上記の測長操作ステップは、自動ブ
レーキモードで測定を行う場合は、省略される。（自動
ブレーキは、Ｖｍａｘのピーク値をリアルタイムに検出
し、ブレーキを掛ける方式で、ピーク検出後にブレーキ
力が掛かるため測長によるブレーキに比べ遅れ時間が発
生するため簡単な方式として用いられる。）（５）上記の測長が終了すると、測定可能を意味する測
定ＬＥＤ表示器９ａがフラッシュして、測定が可能な状
態に入ったことを被検者Ｍに知らせる。これを確認した
被検者Ｍは、スタートキーを押して脚伸展力による瞬発
力測定を開始する。スタートキーが押されると、測定可
能な状態でフラッシュしていた測定ＬＥＤ表示器９ａが
静止した点灯に換わり測定が開始されたことを被検者Ｍ
に知らせる。

【００４６】なお、上記の状態は、外部表示器を使用す
る場合は、同時に当該外部表示器にもマイクロコンピュ
ータ８ａより所定の信号が送出され、上記と同様に表示
される。また、外部コンピュータ等が接続されている場
合は、同様にマイクロコンピュータ８ｉより所定の測定
シーケンスコードが送出され、外部コンピュータによっ
ても記録される。（６）測定ＬＥＤ表示器９ａが点灯すると同時にマイク
ロコンピュータ８ｉは測定前の１０秒タイマーダウンカ
ウントに入る。この１０秒カウントが終了すると、被検
者Ｍは、第１ステップの３秒間瞬発力測定に入る。この
場合のフットプレート７ｅの蹴り出しタイミングは、例
えばブザー９ｂの音に従ってなされ、被検者Ｍはブザー
音と同時にフットプレート７ｅをおもいきり蹴り出すこ
とによって測定を行う。

【００４７】第１ステップの終了は終了ＬＥＤ表示器９
ａにより表示され、同時に第１ステップで測定したパワ
ーは表示器９にて表示される。なお、蹴り出した後、被
検者Ｍは２０秒間の休みを持ち、この間に蹴り出したフ
ットプレート７ｅを元の位置に引き戻す。この時点での
パウダーブレーキ４ｉ４には、ブレーキが作動して静止
状態に戻る。（このブレーキにより被検者Ｍは足をフッ
トプレート７ｅに掛けたまま休むことができる。）（７）上記の第１ステップ後の２０秒間の休みが終了す
ると、第１ステップの時と同様、表示器９に測定可能を
意味する測定ＬＥＤ表示器９ａがフラッシュして第２ス
テップ（第３ステップ、第４ステップ、第５ステップも
同様である）の測定が可能な状態に入ったことを被検者
Ｍに知らせる。これを確認した被検者Ｍは、再度スター
トキーを押して脚伸展力による瞬発力測定を開始する。

【００４８】上記の第１ステップ〜第５ステップで測定
した結果は、各ステップ毎にマイクロコンピュータ８ｉ
で演算、即ちパウダーブレーキ４ｉ４に対して成した仕
事量に、パウダーブレーキ４ｉ４、中間軸機構４ｇ、ロ
ープドラム４ｃの回転軸４ｂから成る回転駆動系が吸収
する等価慣性エネルギー分の仕事量と、実際のフットプ
レート７ｅが得た運動エネルギー分の仕事量とを加え
て、フットプレート７ｅの最大速度Ｖｍａｘ及びその出
現時間Ｔｍａｘが求められ、該フットプレート７ｅの最
大速度Ｖｍａｘ及びその出現時間Ｔｍａｘより、被検者
Ｍの脚伸展により発生した平均パワーが測定される。（８）しかして、前述した第１ステップ〜第５ステップ
の各測定が終了すると、終了ＬＥＤ表示器９ａが点灯し
て測定の終了を被検者Ｍに知らせる。同時のこの測定終
了はブザー音にても確認され、測定パワーの結果は表示
器９にて表示される。

【００４９】なお、測定パワーの結果は、プリンター１
３にて印字され、またＩＣカード用のカードリーダ／ラ
イターにセットしたＩＣカードに記録されて全ての測定
は終了する。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明によれ
ば定トルク低慣性の負荷機構としてはパウダーブレーキ
を採用し、フットプレートに対し極めて短時間の全力キ
ックによって瞬発力を測定するので、キックによるごく
自然な運動方式のため被験者の肉体的負担は少なく、し
かも被験者の脚伸展力測定は簡単で、その瞬発力の測定
精度も非常に高い。上記の全力キック運動により、動作
的には垂直跳びのような動的な単発性多関節運動の瞬発
力を測定することができる等、種々の優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】は垂直跳びで得るフットプレート反力と人間の
重心の関係を示す図

【図２】は脚伸展で得るフットプレート反力および速度
の関係を示す図

【図３】は装置全体の斜視図

【図４】は装置全体の側面から見た説明図

【図５】は装置の駆動ユニットの要部平面図

【図６】は装置の全体を示すブロック図

【図７】は測定順序を説明するためのフローチャート

【図８】は平均脚伸展パワーの算出グラフ

【図９】はドラム軸エンコーダパルスによるＬｐの測長
を示すグラフ

【符号の説明】

１脚伸展力による瞬発力測定装置２ベースフレーム２ａ長尺部材２ｂ垂直プレート２ｃアジャスター２ｄ固定アジャスタ３箱体３ａ支柱３ｂプレート４駆動ユニット４ａブラケット４ｂ回転軸４ｃロープドラム４ｄリターンスプリング４ｅ第１スプロケット４ｆチェーン４ｇ中間軸機構４ｇ１ブラケット４ｇ２回転軸４ｇ３フリーホイル４ｇ４フリーホイルスプロケット４ｇ５第３スプロケット４ｈチェーン４ｉパウダーブレーキ機構４ｉ１ブラケット４ｉ２回転軸４ｉ３第４スプロケット４ｉ４パウダーブレーキ５シート５ａアジャストガイドシャフト５ｂシャフト受け部６ガイド部６ａ上部ガイドシャフト６ｂ下部ガイドシャフト７フット部７ａ挿通孔７ｂスライダー７ｃブラケット７ｄ足受部７ｅフットプレート７ｆ支持部７ｇ穴７ｈ挿通孔８計測ユニット８ａドラム軸エンコーダ８ｂフォトセンサー８ｃ正・逆転パルス検出カウンター８ｄ負荷軸エンコーダ８ｅフォトセンサー８ｆパルス検出カウンター８ｇ負荷電流調整器８ｈモード切換スイッチ８ｉ演算処理装置９表示部９ａＬＥＤ表示器９ｂブザー１０入力部１１ロープ１２ＩＣカード用のカードリーダ／ライター１３プリンター１４キャビネット１５フレーム１６インターフェース回路Ｍ被検者

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺部材を平行に配置したベースフレーム
と、該ベースフレームの後部に設けた箱体と、該箱体の
内部に組み込まれた駆動ユニットと、該駆動ユニットの
上方であって、箱体の上面に配置された被検者が着座す
るためのシートと、前記箱体の前面を基端としてベース
フレームと同じ方向に延出させ、かつ前記ベースフレー
ムの先端に立設した垂直プレート間に設けられるガイド
部と、該ガイド部に沿って前後にスライドする角度が可
変であるフット部と、ロープドラムの回転軸に固定した
ドラム軸エンコーダと、該ドラム軸エンコーダの回転数
を検出するフォトセンサーを備えたロープドラムの正・
逆転パルス検出カウンターと、パウダーブレーキ機構の
回転軸に固定した負荷軸エンコーダと、該負荷軸エンコ
ーダの回転を検出するフォトセンサーを備えたパウダー
ブレーキの回転を検出する負荷軸回転パルス検出カウン
ターと、前記パウダーブレーキの電流を調整するための
負荷電流調整器と、上記の両パルス検出カウンターから
のパルス信号、モード切換スイッチで選択したモード信
号およびキー入力部より入力するデータ信号に基づいて
被検者Ｍがフットプレートを適数回繰り返し蹴った場合
の脚伸展力を演算する演算処理装置とで構成した前記フ
ット部のスライド状況を計測する計測ユニットと、該計
測ユニットで計測した被検者の脚伸展による諸データを
視覚的あるいは聴覚的に表示する表示部と、被検者が測
定に際し、必要とする所定のデータを入力するための入
力部とで構成したことを特徴とする脚伸展力による瞬発
力測定装置。
【請求項２】前記ベースフレームを構成した二本の長尺
部材は左右一定の間隔をもって平行に配置され、両長尺
部材の後端部左右には上下にアジャスト可能な二個のア
ジャスターが配置され、また箱体の前面部下方位置と、
ベースフレームの先端に立設した垂直プレートの直下左
右位置には、ベースフレームを水平に保持し、かつ安定
に固定するための固定アジャスタが前後、左右に都合四
個配置されたことを特徴とする請求項１の脚伸展力によ
る瞬発力測定装置。
【請求項３】前記駆動ユニットは、箱体の内部前方寄り
左右に立設したブラケット間に配置する回転軸に挿通し
た後述するロープを巻き回したロープドラムと、該ロー
プドラムに併設したリターンスプリングと、該ロープド
ラムの片側に配置された第１スプロケットと、該第１ス
プロケットに巻き回したチェーンを介して一方向に回転
される中間軸機構と、前記中間軸機構に巻き回したチェ
ーンを介して一方向に回転されるパウダーブレーキ機構
とで構成したことを特徴とする請求項１の脚伸展力によ
る瞬発力測定装置。
【請求項４】前記箱体の上面に配置された被検者が着座
するためのシートは、シートの下面の左右に配置した平
行なアジャストガイドシャフトを箱体の上面に突設した
左右のシャフト受け部に挿通することにより前後に所定
幅でスライドさせて被検者の着座位置を最適な位置にア
ジャストできるように構成したことを特徴とする請求項
１の脚伸展力による瞬発力測定装置。
【請求項５】前記箱体の前面上方を基端としてベースフ
レームと同じ方向に延出させて構成したガイド部は、前
記ベースフレームの先端に立設した垂直プレート間に水
平に差し渡し架設する左右の上部ガイドシャフトと、同
じく前記箱体の前面上方を基端としてベースフレームと
同じ方向に延出させ、かつ前記ベースフレームの先端に
立設した垂直プレート間に前方が低くなるように傾斜さ
せて差し渡し架設した中央の下部ガイドシャフトとで構
成したことを特徴とする請求項１の脚伸展力による瞬発
力測定装置。
【請求項６】前記ガイド部に沿って前後にスライドする
フット部は、前記上部ガイドシャフトに左右に設けた挿
通孔を挿通させて前後、水平にスライドするスライダー
と、該スライダーの後部中央に一端を結束し、他端をロ
ープドラムに巻き回したロープと、スライダーの前方に
立設したブラケットで裏面を揺動自在にヒンジし、表面
に被検者が両足を揃えて載せる足受部を有したフットプ
レートとで構成し、該フットプレートは足受部の下方に
突出させて設けた支持部をスライダーの中央部に形成し
た穴を介して下方に臨ませ、支持部の下端に設けた挿通
孔に下部ガイドシャフトを挿通させてガイドすることに
より、前後に移動するフットプレートの足受部の角度が
被検者の脚伸展に応じて最適な角度に変位するように構
成したことを特徴とする請求項１の脚伸展力による瞬発
力測定装置。
【請求項７】前記計測ユニットには、適宜な箇所にＩＣ
カード用のカードリーダ／ライターと、測定の結果を記
録するためのプリンターとが装備され、かつこれらＩＣ
カード用のカードリーダ／ライターおよびプリンターの
出力データは外部の上位コンピュータに接続されて管理
されるように構成したことを特徴とする請求項１の脚伸
展力による瞬発力測定装置。
【請求項８】前記フットプレートの前方への移動は被検
者の脚の測長を利用し、フットプレートの蹴り終わ点て
パウダーブレーキを制動させて蹴り終わりに発生する慣
性衝撃を防ぐように構成したことを特徴とする請求項１
の脚伸展力による瞬発力測定装置。