JP2005296765A - 人体振動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
簡易且つ有効的に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることができる人体振動装置を提供する。
【解決手段】
人体Ｈの下半身に対して外部から振動を付与する振動付与手段１を具備し、当該人体Ｈの下半身と上半身との間にねじり振動を生じさせる人体振動装置であって、振動付与手段１は、人体Ｈの特性に基づき予め求められ、当該人体の上半身と下半身との位相差及び振幅が共に大となる近共振振動数にて振動を付与するものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、人体の下半身と上半身との間にねじり振動を生じさせるための人体振動装置に関するものである。

近時における健康志向により、種々形態の健康機器が提案されるに至っており、例えば棒状部材等にぶら下がって健康増進を図るもの、或いは脚や腰等に振動を付与して当該部位の血行を良くするもの等が提供されている。特に、脚や腰等に振動を付与するものにおいては、その多くは振動付与手段を有した人体振動装置から成り、ベルト等を介して人体に振動を付与するものであった。尚、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

しかしながら、上記従来の人体振動装置においては、付与される振動により血行をよくし健康増進を図るものであり、全身運動を図るものではなかった。ところで、全身運動として、下半身と上半身との間にねじりを生じさせる運動が健康によいことが知られており、本出願人は、かかる運動を人体振動装置にて行わせることを検討した。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡易且つ有効的に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることができる人体振動装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、人体の下半身に対して外部から振動を付与する振動付与手段を具備し、当該人体の下半身と上半身との間にねじり振動を生じさせる人体振動装置であって、前記振動付与手段は、人体の特性に基づき予め求められ、当該人体の上半身と下半身との位相差及び振幅が共に大となる近共振振動数にて振動を付与することを特徴とする。ここで、位相差が共振振動数より若干高い振動数で極大となり、且つ、振幅が共振振動数にて極大となることから、当該位相差及び振幅が共に大である近共振振動数とは、共振振動数より若干高い振動数をいう。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の人体振動装置において、前記振動付与手段は、直立した人体の足下に対して振動を付与するものであることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の人体振動装置において、前記振動付与手段は、着座した人体の着座部に対して振動を付与するものであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の人体振動装置において、前記近共振振動数は、直立した人体については略２〜７Ｈｚ、着座した人体については略１〜４Ｈｚとされたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の人体振動装置において、前記振動付与手段にて振動が付与された人体における下半身と上半身との位相差及び振幅を検知する検知手段を具備したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、人体の特性に基づき予め求められ、当該人体の上半身と下半身との位相差及び振幅が共に大となる近共振振動数にて振動を付与するので、簡易且つ有効的に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることができる。

請求項２の発明によれば、直立した人体の足下に対して振動を付与するので、振動付与手段の構成を簡素化することができる。

請求項３の発明によれば、着座した人体の着座部に対して振動を付与するので、自然で楽な姿勢にて上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることができる。また、着座して振動が付与されるので、直立したものに比べ、年齢や体力など人体の特性に関わらず安定してねじり運動を行わせることができる。

請求項４の発明によれば、近共振振動数が、直立した人体については略２〜７Ｈｚ、着座した人体については略１〜４Ｈｚとされているので、より幅広い人体に適用することができる。

請求項５の発明によれば、振動が付与された人体における下半身と上半身との位相差及び振幅を検知する検知手段を具備したので、該検知手段で検知された位相差及び振幅と振動付与手段で振動を付与するため予め求められた近共振振動数とを比較すれば、適正にねじり運動がなされているか否かが判定できるとともに、人体の柔らかさを判別することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
第１の実施形態に係る人体振動装置は、人体の下半身と上半身との間にねじり振動を生じさせるためのものであり、図１及び図２に示すように、振動付与手段１により主に構成されている。かかる振動付与手段１は、人を載置可能とされた円板状の載置台２と、モータ３と、減速機４と、レバー５と、ベアリング８（図３参照）とをベースＢ上に配設して構成されている。

載置台２は、その裏面における中心から下方に延びた軸部材２ａを中心に回転振動（揺動）可能とされたもので、人が載っても耐え得る強度とされている。また、載置台２の裏面には、互いに所定寸法離間しつつ側方に延びる一対のレバー５が固設されており、該レバー５に付与された駆動力により当該載置台２が回転振動するよう構成されている。尚、本実施形態における載置台２は、円板状とされているが、人を載置可能であれば他の形状（例えば矩形状）のものとしてもよい。

モータ３は、振動付与手段１の駆動源を成し、図示しない電源に接続されることにより、一定の回転数で出力軸３ａを回転可能とされたものである。かかる出力軸３ａの先端は、減速機４に接続されており、モータ３の駆動力が当該減速機４にて減速されつつ出力軸４ａに伝達されるよう構成されている。この減速機４の出力軸４ａは、上方に延設されており、ベアリング８を有したクランク４ｂが先端に形成されている。

ベアリング８は、クランク４ｂの中心から所定寸法オフセットして配設されており、図３に示すように、一対のレバー５により挟持された状態とされる。これにより、モータ３を駆動すると、その回転駆動力が減速機４を介してクランク４ｂに伝達され、ベアリング８の動作によりレバー５及び載置台２が所定の振動数で回転振動され得るようになっている。尚、載置台２の回転振動を振動ａと呼ぶこととする。

また、モータ３の回転数を図示しないダイヤル又はスイッチボタン等を操作することに設定できるようになっており、振動ａの振動数を近共振振動数に設定することができるよう構成されている。

更に、載置台２の軸部材２ａの下端には、レール６上を摺動し得るスライダ７が配設されており、載置台２を回転自在としつつクランク４ｂとの離間寸法を変更し得るようになっている。即ち、スライダ７を摺動させて、載置台２の回転中心（軸部材２ａ）とクランク４ｂの回転中心との間の長さｔ（図３参照）を変えることにより、ベアリング８のレバー５に対する当接位置を変更することができ、これにより載置台２の揺動角を変更可能としているのである。

かかる揺動角は、２〜８度程度が好ましく、本実施形態（第２の実施形態も同様）においては６度に設定されている。即ち、揺動角を２度以下に設定すると、人体の上半身と下半身とのねじり運動が不十分となり、８度以上に設定すると、ねじり運動が過大となって、却って人体に悪影響を及ぼす虞があるからである。

従って、モータ３の回転数を設定することにより任意に振動数を近共振振動数に設定することができるとともに、スライダ７を任意位置とすることにより、載置台２における回転振動の振幅を容易に設定することができる。ベアリング８は、ローラベアリングやニードルベアリング等種々のものを使用することができるとともに、レバー５と当接しつつ摺動して、相対的な当接位置を変更し得るものであれば単なる凸形状部等であってもよい。

ここで、本実施形態においては、載置台２上に直立した人体の足下に対して所定の振動ａ（回転振動）を付与することにより、人体の上半身と下半身との間にねじり振動を生じさせるよう構成されており、具体的には、振動付与手段１にて人体Ｈに付与される振動ａが、人体の特性に基づき予め求められ、当該人体の上半身と下半身との位相差及び振幅が共に大となる近共振振動数とされている。

即ち、図４に示すように、載置台２上の人体Ｈに対し振動ａを付与すると、人体Ｈの大腿部（下半身）の回転振動ｂ、腰部（下半身）の回転振動ｃ及び胸部（上半身）の回転振動ｄが生じることとなるので、回転振動ｂ及びｃに対して回転振動ｄが逆位相（位相差が極大）であって振幅が極大となれば、上半身と下半身との間に大きなねじりが加えられたこととなる。このように、位相差及び振幅を共に大とするべく載置台２に加えられる振動ａの振動数を近共振振動数と呼ぶこととし、当該近共振振動数を求めるための実験について以下に説明する。

まず、載置台２、人体Ｈの大腿部、腰部及び胸部のそれぞれに光学式ポジションセンサを取り付けるとともに、当該人体Ｈ（若年者）を直立した状態（腕は組んだ状態）にて載置台２上に載せ、載置台２の振動ａを任意変えつつモータ３を駆動した。その結果として、若年者における各部位の振幅特性（振動ａの振動数−各部位の振幅）を図５に、位相遅れ（振動ａの振動数−各部位の位相遅れ）を図６に示す。これら実験結果からも分かるように、若年の人体Ｈの上半身と下半身との位相差は３（Ｈｚ）から大となり、振幅は３．５（Ｈｚ）で極大となるので、これらが共に大となる近共振振動数は、３．５〜４（Ｈｚ）程度であることが分かる。尚、特に図５において、振動ａの振動数が０．８（Ｈｚ）でも振幅が極大となっているが、かかる振動数では、振動ａと他の振動ｂ〜ｄとの位相差であり、上半身と下半身との間の位相差でない（足下とそれより上の部位との位相差である）ことが明らかである。

一方、人体Ｈを高齢者として同様の実験をし、その結果を図７（振幅特性）及び図８（位相遅れ）に示す。かかる実験結果からも分かるように、老齢の人体Ｈの上半身と下半身との位相差及び振幅が共に大となる近共振振動数が５〜５．５（Ｈｚ）程度であることが分かる。

このように、人体の特性から予め近共振振動数が求められるため、かかる近共振振動数にて振動付与手段１から人体に回転振動を付与すれば、人体の上半身と下半身との位相差及び振幅が共に大となり、簡易且つ有効的に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることができる。また、本実施形態によれば、直立した人体の足下に対して振動を付与するので、振動付与手段１の構成を簡素化することができる。更に、近共振振動数を略２〜７（Ｈｚ）程度に設定すれば、若年者から高齢者までより幅広い人体に適用することができる。

次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る振動付与手段は、第１の実施形態とほぼ同様の構成とされているものの、図９に示すように、載置台２上に人体Ｈが着座し得る椅子９が配設されたものである。そして、載置台２を近共振振動数にて回転振動させ、着座した人体Ｈの着座部（尻下）に対して振動を付与することにより、図１０に示すように、振動ａにより着座した人体Ｈの胸部に振動ｄを生じさせるよう構成されている。

即ち、載置台２上において椅子９に着座した人体Ｈに振動ａを付与すると、人体Ｈの胸部（上半身）の回転振動ｄが生じることとなるので、回転振動ａに対して回転振動ｄが逆位相（位相差が極大）であり振幅が極大となれば、上半身と下半身との間に大きなねじりが加えられたこととなる。このときの近共振振動数を求めるための実験について以下に説明する。

まず、載置台２及び人体Ｈの胸部のそれぞれに光学式ポジションセンサを取り付けるとともに、当該人体Ｈを椅子に着座させ、載置台２の振動ａを任意変えつつモータ３を駆動した。その結果として、胸部の振幅特性（振動ａの振動数−各部位の振幅）を図１１に、位相遅れ（振動ａの振動数−各部位の位相遅れ）を図１２に示す。これら実験結果からも分かるように、着座した状態の人体Ｈの上半身と下半身との位相差は２．５Ｈｚ程度で最大となり、振幅は１．６（Ｈｚ）程度で極大となるので、共振振動数は１．６Ｈｚ近傍であることが分かる。

このように、人体の特性から予め近共振振動数が求められるため、第１の実施形態と同様、近共振振動数（本実験においては１．６〜２．５Ｈｚの間）にて振動付与手段１から人体に回転振動を付与すれば、人体の上半身と下半身との位相差及び振幅が共に大となり、簡易且つ有効的に上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることができる。また、本実施形態によれば、着座した人体の着座部に対して振動を付与するので、自然で楽な姿勢にて上半身と下半身との間のねじり運動を行わせることができる。更に、着座して振動が付与されるので、直立したものに比べ、年齢や体力など人体の特性に関わらず安定してねじり運動を行わせることができる。尚、近共振振動数を略１〜４（Ｈｚ）程度に設定すれば、第１の実施形態と同様、幅広い人体に適用することができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば振動付与手段１にて回転振動が付与された人体における下半身と上半身との位相差及び振幅を検知する検知手段を具備した人体振動装置としてもよい。例えば、上記実験にて行われたような光学式ポジションセンサを人体の各部に配設しておき、かかる光学式ポジションセンサで検知された位相差及び振幅と振動付与手段１で回転振動を付与するため予め求められた近共振振動数となるべき位相差及び振幅とを比較すれば、適正にねじり運動がなされているか否かが判定できる。

即ち、上記実施形態において上半身と下半身との位相差及び振幅が共に大となる近共振振動数が求められているため、当該近共振振動数が検知手段にて検知された位相差及び振幅に基づく近共振振動数に比べて高いと、人体が硬いといった特性が分かるのである。尚、高齢となれば近共振振動数が高くなることが、上記実験結果より分かっている。

更に、振動付与手段１は、本実施形態に係るものとは異なる機構を採用してもよい。例えば、図１３に示すように、載置台２の中心から延びるアーム１０と、該アーム１０の先端近傍に配設されたローラ１１と、円筒状に形成され、その側面に所定軌跡の溝９ａが形成された立体カム９と、該立体カム９を回転駆動させるためのモータ３及び減速機４とを具備した振動付与手段とし、ローラ１１を立体カム９の溝９ａ内に配設させるようにしてもよい。

かかる構成によれば、モータ３を駆動させると、その回転駆動力が減速機４を介して立体カム９に伝達されて回転するので、ローラ１１が溝９ａの軌跡に沿って移動し、アーム１１を介して載置台２を回転振動させることができる。これにより、より小型な振動付与手段とすることができ、人体振動装置全体を小型化することができる。尚、側面に溝が形成された立体カム９の他、同様の軌跡の凸条部を側面に形成した立体カムとするとともに、該凸条部を挟持させた一対のローラがアーム１１に形成されたものとしてもよい。

振動付与手段が、人体の特性に基づき予め求められ、当該人体の上半身と下半身との位相差及び振幅が共に大となる近共振振動数にて振動を付与する人体振動装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたものであっても適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る人体振動装置（振動付与手段）を示す上面図 同人体振動装置（振動付与手段）を示す側面図 同人体振動装置（振動付与手段）における載置台とクランク及びベアリングとの位置関係を示す模式図 同人体振動装置における人体に付与される振動を示す模式図 同人体振動装置を用いて行った実験結果（若年者に対し実験）であって、各部位の振幅特性を示すグラフ 同人体振動装置を用いて行った実験結果（若年者に対し実験）であって、各部位の位相遅れを示すグラフ 同人体振動装置を用いて行った実験結果（高齢者に対し実験）であって、各部位の振幅特性を示すグラフ 同人体振動装置を用いて行った実験結果（高齢者に対し実験）であって、各部位の位相遅れを示すグラフ 本発明の第２の実施形態に係る人体振動装置における載置台及び着座のための椅子を示す模式図 同人体振動装置における人体に付与される振動を示す模式図 同人体振動装置を用いて行った実験結果であって、胸部の振幅特性を示すグラフ 同人体振動装置を用いて行った実験結果であって、胸部の位相遅れを示すグラフ 本発明の他の実施形態に係る人体振動装置における振動付与手段を示す模式図

符号の説明

１ 振動付与手段
２ 載置台
３ モータ
４ 減速機
５ レバー
６ レール
７ スライダ
８ ベアリング
９ 立体カム
９ａ 溝
１０ アーム
１１ ローラ

Claims (5)

1. 人体の下半身に対して外部から振動を付与する振動付与手段を具備し、当該人体の下半身と上半身との間にねじり振動を生じさせる人体振動装置であって、
   前記振動付与手段は、人体の特性に基づき予め求められ、当該人体の上半身と下半身との位相差及び振幅が共に大となる近共振振動数にて振動を付与することを特徴とする人体振動装置。
2. 前記振動付与手段は、直立した人体の足下に対して振動を付与するものであることを特徴とする請求項１記載の人体振動装置。
3. 前記振動付与手段は、着座した人体の着座部に対して振動を付与するものであることを特徴とする請求項１記載の人体振動装置。
4. 前記近共振振動数は、直立した人体については略２〜７Ｈｚ、着座した人体については略１〜４Ｈｚとされたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の人体振動装置。
5. 前記振動付与手段にて振動が付与された人体における下半身と上半身との位相差及び振幅を検知する検知手段を具備したことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の人体振動装置。

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