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2011.10.21

【アポロとカイザー】 振り返ってみたら30年 《5》

Da Vinci 人体図.jpg地球上で質量(ごく大雑把に「重さのあるもの」と考えてよいでしょう)を動かすには、F=maというニュートンの呪縛から逃れることができないという話を前回ダラダラと話した挙句、デニス・カイザーにはまだもう一つ頭を悩ませることがあった、と書きました。それは、今度は人間の体の側にある「課題」でした。

筋肉というのは発揮できる「力」が動きの角度によっていやでも変わってくるし、スピードによっても変わる。その力を繰り返し発揮する時間の長さによっても変化する、という事実です。たとえばレッグエクステンション、椅子に腰をかけた状態で90°に曲げた膝を伸ばしていく動作ですね。太腿の筋肉(主に大腿四頭筋)が収縮して、膝関節をまたいでつながった脛の骨を引っ張り下腿を持ち上げてきます。その膝の角度の変化に対応して作り出せる「力」が変わるのです。

一番弱いポジションで抵抗が設定され、そのかかってくる負荷が変化しないとすると、もっと強い力を発揮できるポイントでは充分な負荷をかけられない・・・すなわちトレーニング効果が効率よく得られないということになります。反対に一番強いポジションに合わせて負荷を設定すれば、弱いポイントではコントロール可能な負荷以上の負荷をかけることになり、ゲガをしてしまうことになりかねません。

人間の動きは、テコや軸受けのような構造(関節)でつながった骨を筋肉が収縮して動かすことによって作られるわけですが、その収縮力は収縮の仕方や関与する関節のタイプによって変わってくるのです。それに対応できるように「マシン」が作られていないと、望んだトレーニング効果が得られないということになります。

ここに4つのグラフがあります。カイザーのレッグエクステンションマシンを作り変え、片方は従来のウエイトスタックで、もう一方はカイザーのエアシリンダーを使って負荷を与えた動作が実際にはどんな「力」をだしているのか(フォースカーブ)をコンピュータ上で見られるようにしたものです。4秒で伸展(膝を伸ばす)、4秒で屈曲(膝を曲げる)動作をしたときにウエイトスタックでもエアシリンダーでも同じように負荷がかかるようにセットしてあります。横軸は膝の屈曲の角度、縦軸が発揮された力です。赤いグラフがウエイトスタック、青はエアシリンダーの動作の記録になります。

5 Keiser graph 001.JPG

《グラフ1》 4秒で伸展、4秒で屈曲
 
ゆっくり動かす時は両方ともほぼ似たようなカーブを描いています。このカーブが、エクステンションで膝が発揮するもともとのフォースカーブと考えてよいでしょう。

5 Keiser graph 002.JPG

《グラフ2》 2秒で伸展、2秒で屈曲
少し早く動作をしています。動作の始めにウエイトスタックの方がより力を出さないとウエイトスタックを動かすことができません。

5 Keiser graph 003.JPG

《グラフ3》 1秒で伸展、1秒で屈曲
動作の始めにより大きな力を必要とする一方、膝を伸ばしていくにつれてゆっくりの時より小さい力でウエイトスタックを動かせています。筋肉に与えたい負荷がかかっていないことになります。

5 Keiser graph 004.JPG

《グラフ4》 0.5秒で伸展、0.5秒で屈曲
動作の始めではゆっくりの時の倍の力が膝にかかっていますが膝を伸ばす動作は、実際に膝が発揮できる力のパターンとは似ても似つかぬ力を出しています(むしろ、出せないでいる、と言った方が正しいですね)

青のラインは動作のスピードにかかわらず、同じパターンを描いています。カイザーマシンは、他の機種も、自然なフォースカーブを維持しながら、スピードの変化にも対応して負荷がコントロールできているのです。その理由は、負荷に「重さ頼み」のウエイトではなく「質量」をほとんど無視できる【空気】を使っているからなのです。

(文責:栢野由紀子)
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