CN101980683A - 运动辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种被动式的运动辅助装置，其能够防止使用者由于失去平衡而跌倒，还能立即进行对被动运动的开始、停止、种类的切换等操作。其具备被动运动发生机构和防止使用者跌倒的把持棒，并且在该把持棒上设置进行被动运动的开始、停止或切换的开关，上述被动运动发生机构具有左右一对的脚踏板和脚踏板转动驱动部，其中上述左右一对的脚踏板供分别载置使用者的左右脚，上述脚踏板转动驱动部伴随上述往复滑动移动，使上述两脚踏板的前端侧与后端侧的高度位置关系变化。

Description

运动辅助装置

技术领域

本发明涉及促进使用者的脚部运动的运动辅助装置，特别是一种对脚部施加被动运动的运动辅助装置。

背景技术

已提出通过被动运动来获得运动效果的各种运动辅助装置，这种被动运动不是使用者自发地发挥肌肉力量，而是向使用者的身体施加外力来使使用者的肌肉群伸缩，作为以脚部为对象且供使用者以直立状态下使用的装置，提出了以变形性膝关节症的预防、步行训练为目的的模拟步行运动的装置(例如参照专利文献1)。

专利文献1所记载的步行体验装置，是通过步行板水平驱动装置来驱动左右一对的步行板，同时还具备使步行板在前后方向转动以改变脚的高度位置、脚掌的倾斜角度的结构，这种结构还能进行左右旋转以改变脚的朝向，通过这些能够进行被动运动。

专利文献1：日本特开平10-55131号公报

但是，上述专利文献1所记载的装置中，没有设置防止使用者因失去平衡而跌倒的把持棒，同时还存在不能直接容易地进行被动运动的开始、停止、种类、强弱等的切换这样的操作的问题。

发明内容

本发明是鉴于这种问题而作出的，其解决的课题在于提供一种被动式的运动辅助装置，能够防止使用者由于失去平衡而跌倒，还能进行被动运动的开始、停止、种类、强弱的切换等操作。

本发明的运动辅助装置，其特征在于，具备被动运动发生机构和防止使用者跌倒的把持棒，并且在上述把持棒上设置进行被动运动的开始、停止或切换的开关，上述被动运动发生机构具备左右一对的脚踏板、和脚踏板转动驱动部，其中上述左右一对的脚踏板分别载置使用者的左右脚，上述脚踏板转动驱动部伴随上述往复滑动移动，使上述两脚踏板的前端侧与后端侧的高度位置关系变化。

此外，可以具备在上表面设置左右一对的脚踏板的基台，从左右的脚踏板起或从基台的左右两侧起分别突出设置能用左右双手把持的左右的把持棒，在上述左右两侧的把持棒上设置开关。

此外，可以通过使把持棒相对基台自如移动地进行被动运动的方式设置。

此外，可以通过对设在左右两侧的把持棒上的开关进行操作，来开始进行被动运动。

此外，可以通过对设在把持棒上的开关进行操作，来使被动运动中的脚踏板的往复滑动移动或转动的行程变化。

此外，设在左右两侧的把持棒上的开关是进行不同种类的被动运动的开关。

此外，在把持棒的与基台或脚踏板的连接部分、或在把持棒的中途部分设置弹性体或粘性体。

本发明的运动辅助装置具备把持棒，通过使用者抓取把持棒，能够防止由于失去平衡而跌倒，还能通过抓取的把持棒，进行被动运动的开始、停止、被动运动的种类、强弱的切换，从而能够容易地、直接地且可靠地进行这些操作。

此外，从左右一对的脚踏板被配置在上表面的基台或从左右脚踏板，突出设置能分别用左右双手把持的左右把持棒，并在该左右两侧的把持棒上设置开关，从而能用双手分别抓取左右把持棒，使稳定感增加，同时使开关操作的自由度增加。

此外，通过操作设在左右两侧的把持棒上的开关，开始进行被动运动，所以能够防止因误操作而使被动运动开始。

此外，通过操作设在把持棒上的开关，使被动运动的脚踏板的往复滑动移动或转动的行程变化，所以在抓取把持棒的状态下，能够根据开关的操作，调节被动运动的强弱。

此外，可以使把持棒相对基台自如移动，从而不仅进行基于脚踏板的被动运动，还进行基于把持棒的被动运动、将这些组合的被动运动。

此外，可以为了进行不同种类的被动运动，在抓取把持棒的状态下，使设在左右两侧的把持棒上的开关切换被动运动的种类。

此外，可以在把持棒的与基台或与脚踏板的连接部分、或在把持棒的中途部分设置弹性体或粘性体，所以在使把持棒移动时产生反力、阻力，朝向使用者发生负荷，从而能进行锻炼。

附图说明

图1为表示本发明实施方式的一个例子的外观的立体图。

图2为表示上一图的脚踏板和脚踏板驱动机构的透视俯视图。

图3为表示上一图的脚踏板驱动机构的动作的说明图。

图4为表示其他例子的外观的立体图。

图5为表示另一其他例子，(a)为表示外观的立体图，(b)为主要部分侧视图。

图6为把持棒驱动机构的一个例子的说明图。

图7为把持棒驱动机构的其他例子的说明图。

图8为把持棒驱动机构的另一其他例子的说明图。

图9为把持棒驱动机构的另一其他例子的说明图。

图10(a)(b)为说明把持棒和脚踏板的动作的时序图。

附图标记说明：1 脚踏板；2 脚踏板驱动机构；3 基台；4 把持棒；41 把手；5 开关；62 粘性体。

具体实施方式

下面，基于附图所表示的实施方式对本发明进行说明，图示例所涉及的运动辅助装置具备：基台3，其在上表面设有左右一对的脚踏板1、1；脚踏板驱动机构2，其作为被动运动发生机构配设在上述基台3内，承担对上述脚踏板1、1的驱动；以及防止使用者跌倒的把持棒4，使用者将左右脚放到上述脚踏板1、1后站立，在该状态下运行脚踏板驱动机构2，使脚踏板1、1动作，从而对使用者的脚部进行被动运动。

上述脚踏板1、1具有能够载置使用者整个脚掌的尺寸，其上表面使用增大摩擦系数的材料或形状，伴随脚踏板驱动机构2向前后左右方向的往复滑动动作，使脚踏板1的前端侧和后端侧的位置关系变化，从而针对载置于脚踏板1的使用者的脚，反复进行使其脚尖侧下降的跖屈(plantar flexion)动作和使脚尖侧上升的背屈(dorsi flexion)动作。使脚踏板1、1进行该动作的脚踏板驱动机构2示于图2及图3。

这里表示的脚踏板驱动机构2，是包含使脚踏板1的前端侧和后端侧的高度位置关系变化的脚踏板转动驱动部的机构，在底板20(或基台3的底板)的左右上表面分别固定有导轨21、21，各导轨21、21上分别安装有底部具备沿着导轨21自如滑动的滑触头部的滑块22。另外，在各滑块22的上表面侧设有旋转轴23，通过该旋转轴23平板状的脚踏板1绕着旋转轴23自如转动地被支承。此外，这些脚踏板1、1是其一端(后端)侧和底板20通过连杆20而连结的。另外，连杆24的一端和底板20的连结部及连杆24的另一端和脚踏板1的连结部分别设有万向接头30、30。

底板20上的左右的滑块22、22之间，设置有驱动用的马达25，其输出轴60a上设有蜗杆26，一对蜗轮27、27配设在蜗杆26的左右。均与上述蜗轮26啮合的蜗轮27、27分别具备偏心轴28、28，该偏心轮28通过连接杆29与上述连杆24连结。另外，具备偏心轴28的蜗轮27和上述连杆24，在上述导轨21的长度方向位于分离的位置，连接这两者的连接杆29的一端和偏心轴28的连结部及连接杆29的另一端与连杆24的连结部也设有万向接头30、30。

脚踏板驱动装置2是通过用于控制被动运动发生装置的控制电路(未图示)来进行控制。

此时，通过马达25经由蜗杆26及涡轮27使偏心轴28旋转时，与偏心轴28一起构成曲柄机构的连接杆29使连杆24进行以其底板20侧的万向接头30为中心的摆动动作。在该摆动动作中，通过与导轨21的长度方向一致的成分的移动，滑块22、22及脚踏板1进行沿着导轨21方向的往复滑动动作。

这里，在图示例子中不是将左右导轨21、21平行地设置，而是使前端侧(脚踏板1上载置脚时脚尖侧所处的位置)的导轨21、21之间的间隔宽于后端侧的间隔而设在底板20上，在由此构成V字形配置的导轨21、21上分别安装的滑块22及脚踏板1在向前方侧移动时以向侧方扩展的方式移动。

顺便提一下，图示例中的构成V字形配置的两导轨21、21的张开角α设定为大致90°。这是为了在脚踏板1上载置脚的状态下移动脚踏板1时，使作用于膝部的剪切力不会变得太大，优选的是使上述底板20能够相对基台3移动，以使上述张开角α可变。

此外，由于连杆24的摆动动作，连杆24和脚踏板1的连结部还在上下方向移动，与此同时，脚踏板1还进行以旋转轴23为中心的转动，用连接杆29连结偏心轴28和连杆24，以在上述滑动动作的行程的中程使脚踏板1成为水平状态，而在上述行程的一端使连接有连杆24的脚踏板1的后端侧被顶起，在上述行程的另一端使脚踏板1的后端侧被拉下。

因此，脚踏板1在沿着导轨21进行滑动动作的同时，还进行向前方侧移动时脚尖侧下降，向后方侧移动时脚后跟侧下降的转动动作。也就是说，在本例子中，脚踏板驱动机构2构成兼备脚踏板转动驱动部的机构。

此外，从图2也可以明确，构成脚踏板1的转动中心的旋转轴23被设在与脚踏板1的长度方向正交的方向且相比脚踏板1的长度方向中央靠后端的位置，同时旋转轴23的轴向不与导轨21的长度方向正交，而是位于脚踏板1的前端侧(脚尖侧)相比导轨21向内侧摆动的方向。

这里，两脚踏板1、1的间隔是其前端侧相比后端侧宽，该张开角β被设定在10～30°的范围。因此，使用者在直立时能使脚部的肌肉群弛缓的状态(放松的状态)将脚载置到脚踏板1、1上。

此外，利用脚踏板驱动机构2驱动左右脚踏板1、1，被设定为使与蜗杆26啮合的一对蜗轮27、27上设置的偏心轴28的位置偏离，以在右脚侧的脚踏板1前进时，左脚侧的脚踏板1后退，而左脚侧的脚踏板1前进时，右脚侧的脚踏板1后退，即彼此以相反相位动作。这两个脚踏板1、1的移动，由于与蜗杆26啮合的两个蜗轮27、27而向左右分摊动力摆动，所以总是同步进行。

除此之外，可以在脚踏板1上设置用于固定脚的带子之类的脚固定机构，来防止脚的位置偏离。

在使用如上述那样构成的运动辅助装置来进行运动时，只要在抓取把持棒4的状态下，在左右脚踏板1、1上载置左脚和右脚后站立，投入在操作面板4上设置的动作开关5，使上述脚踏板驱动机构2工作，左右脚踏板1、1就能如上述那样以相反相位进行朝向前后左右的移动，同时进行脚踏板1前进时前端侧下降，而后退时后端侧下降的转动动作。

因此，在脚踏板1、1上载置脚的使用者，对照脚踏板1的移动向前后且左右移动脚，同时通过脚踏板1的转动，在脚关节上施加跖屈和背屈的动作。在该情况下，由于左右脚踏板1、1持180°的相位差沿前后左右移动，所以在脚踏板1、1上站立的使用者沿前后方向的重心移动较少，因此即使是平衡感不好的使用者，也不会因脚踏板1的移动而失去平衡。

与上述脚踏板1、1沿前后左右方向的相反相位的移动相伴的脚位置的变化，成为与步行运动接近的位置变化，所以至少能使小腿部的肌肉群与步行时相同地伸缩。此外，在前后移动时的后端位置，脚位置相比使用者的重心成为后方，所以能在端位置使臀部的肌肉从大腿部的后侧起绷紧。

通常的步行运动，主要是使脚位置沿前后方向移动，但是还合成朝向左右方向的移动的动作的情况下，与只在前后移动或只在左右移动的情况相比，使用者的躯干扭曲，其结果是，能给内脏带来刺激，同时能给小腿部和大腿部的更多的肌肉群(内收肌、股直肌、股内侧肌、股外侧肌、股二头肌、半腱肌、半膜肌等)带来刺激，所以虽然是被动运动且为轻负荷，但是肌肉所摄取的糖量变多，所以能够期待2型糖尿病的改善效果。

另外，在上述背屈时由于阿基里斯腱伸长，所以能够扩大脚踝的可动范围，跖屈时通过在脚尖施加力而能减轻拇外翻。此外，通过反复进行跖屈和背屈，能使使以腓肠肌、比目鱼肌为主的小腿部的肌肉群进行伸缩，这些肌肉群的伸缩能使脚部的静脉环流增加，消除脚部的浮肿。

对于由上述动作开关5的投入而产生的脚踏板驱动机构2的动作，除通过动作开关5的再次投入来进行停止之外，可以经过预先设定的时间时停止，还可以将动作时间设为使用者能够对其调节。

左右脚踏板1、1在前后左右的滑动动作的相位差，从上述脚踏板驱动机构2的结构可知，由于通过设在蜗轮27上的偏心轴28的位置来决定，也就是说对应蜗轮27和蜗杆26的啮合位置来决定，所以通过该啮合位置的变更，能够设定任意的相位差，还能容易地使两脚踏板1、1以相同相位移动。在以相同相位移动的情况下，使用者产生前后的重心移动，所以不仅仅单纯地使脚部的肌肉群运动，还能使保持平衡的腰背部等的肌肉群运动。

把持棒4用于防止使用者跌倒，并从基台3或脚踏板1朝向上方突出设置。在图1所示例子中，从基台3的前部的左右方向中央部朝向上方以能用左右双手把持的方式突出设置，在把持棒4的上端部设有用于把持的把手41。

在该把持棒4上，设有对被动运动的开始、停止、被动运动的种类、强弱进行切换的开关5。开关5可以构成为，如图1所示从把持棒4的上端朝向上方突出设置向下方按压的按压扣，或如图4所示朝向侧方突出设置按压扣。此外，开关5可以使用各种部件，如薄片状的操作部、具备静电电容检测机构的操作部等等。

通过具备上述的把持棒4，能够使使用者抓取把持棒4，防止因失去平衡而跌倒，并且，能够通过抓取着的把持棒4来对被动运动的开始、停止、被动运动的种类、强弱进行切换，从而能够容易地、直接地且可靠地进行这些操作。

此外，可以在把持棒4的与基台3或与脚踏板1的连接部分、或在把持棒4的中途部分设置弹性体61或粘性体62。作为弹性体61，例如举出图4所示那样的螺旋弹簧，作为粘性体62举出图1所示那样的油减震器，但不做特别的限定。由此，在使把持棒4移动时产生反力、阻力，向使用者发生负荷，从而能进行锻炼。

此外，对于把持棒4，可以从左右脚踏板1、1或从基台3的前部的左右两侧分别突出设置左右把持棒4，在图5所示例子中，从左右脚踏板1分别进行了突出设置。在该例子中，由于能够分别抓取左右把持棒4，所以稳定感增加。而且，由于可以在左右两侧的把持棒4上设置开关5，所以开关操作的自由度增加。

此外，在该情况下，对在左右两侧的把持棒4上设置的开关5进行操作，使被动运动开始时，能够防止因误操作引起被动运动开始。

下面，对将把持棒4相对基台3移动自如地构成的情况进行说明。

在将把持棒4从脚踏板1突出设置的情况下，如图10(a)所示那样脚踏板1相对基台3转动时，把持棒4也与脚踏板1同步地移动。

此外，如图10(b)所示那样脚踏板1相对基台3转动时，也可想到把持棒4与脚踏板1以相反相位移动的情况。

在将把持棒4设在基台3的情况下，通过把持棒驱动机构6来使把持棒4驱动，为此对使把持棒4转动的情况、向上下方向移动的情况、向前后方向或左右方向移动的情况进行说明。

在使把持棒4转动的情况下，如图6所示，使把持棒驱动机构6的马达(未图示)驱动并经由减速器(未图示)向曲轴61传递旋转力，从而使曲柄臂62旋转。在曲柄臂62的前端的曲柄销63上连结有连杆64的一端，并且连杆64的另一端与把持棒4的中途部分连结。把持棒4的下端部被枢支承在基台3上，通过曲柄臂62的旋转而经由连杆64转动。

在使把持棒4向上下方向移动的情况下，如图7所示，使把持棒驱动机构6的马达60驱动并经由减速器(符号G表示齿轮箱)使曲轴61及曲柄臂62旋转。曲柄臂62的前端被枢支承在把持棒4的下端部，伴随曲柄臂62的旋转，把持棒4上下移动。符号62a为结合曲柄臂62的前端和把持棒4的下端部的结合部件。

作为使把持棒4向前后方向或左右方向移动的情况的一个例子，有如图8所示那样，使设在马达60的输出轴60a上的齿轮与小齿轮65啮合，通过小齿轮65的旋转来使齿条66向移动方向移动。然后，在该齿条66固定把持棒4的下端部，从而伴随马达60的旋转，使把持棒4向前后方向或左右方向移动。

此外，作为使把持棒4向前后方向或左右方向移动的情况的其他例子，有如图9所示，使把持棒驱动机构6的马达60驱动并经由减速器使曲轴61及曲柄臂62旋转。曲柄臂62的前端被枢支承在沿着前后方向或左右方向配置的导向件67自如移动的移动部件68上，在该移动部件68上固定把持棒4的下端部。伴随曲柄臂62的旋转，使把持棒4向前后方向或左右方向移动。

按照以上的结构，通过将把持棒4相对基台3自如移动地设置，不仅能够进行基于上述脚踏板1的被动运动，还能进行基于把持棒4的被动运动、将这些组合的被动运动。

此外，可以以改变脚踏板1的往复滑动移动或转动的行程的方式进行调节，或改变把持棒4的转动、上下方向的移动、前后方向或左右方向的移动。由此，能在抓取把持棒4的状态下，根据开关5的操作，对被动运动的强弱进行调节。

此外，可以通过根据开关5的操作来对基于脚踏板1的被动运动、基于把持棒4的被动运动、将这些组合的被动运动的种类进行切换。由此，能在抓取把持棒4的状态下，切换被动运动的种类。

Claims (7)

1.一种运动辅助装置，其特征在于，

具备被动运动发生机构和防止使用者跌倒的把持棒，并且在所述把持棒上设置进行被动运动的开始、停止或切换的开关，

所述被动运动发生机构具备左右一对的脚踏板、和脚踏板转动驱动部，其中所述左右一对的脚踏板分别载置使用者的左右脚，所述脚踏板转动驱动部伴随所述往复滑动移动，使所述两脚踏板的前端侧与后端侧的高度位置关系变化。

2.根据权利要求1所述的运动辅助装置，其特征在于，

具备在上表面设置左右一对的脚踏板的基台，

从左右的脚踏板起或从基台的左右两侧起分别突出设置能用左右双手把持的左右的把持棒，

在所述左右两侧的把持棒上设置开关。

3.根据权利要求1或2所述的运动辅助装置，其特征在于，

通过使把持棒相对基台自如移动地进行被动运动的方式设置。

4.根据权利要求2或3所述的运动辅助装置，其特征在于，

通过对设在左右两侧的把持棒上的开关进行操作，来开始进行被动运动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的运动辅助装置，其特征在于，

通过对设在把持棒上的开关进行操作，来使被动运动中的脚踏板的往复滑动移动或转动的行程变化。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的运动辅助装置，其特征在于，

设在左右两侧的把持棒上的开关是进行不同种类的被动运动的开关。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的运动辅助装置，其特征在于，

在把持棒的与基台或脚踏板的连接部分、或在把持棒的中途部分设置弹性体或粘性体。

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