JP2006296703A - 筋肉訓練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全で取扱い易い筋肉訓練装置を提供する。
【解決手段】椅子１００、左右一対のペダル４０、一対のペダル４０を各々前後方向Ｘに往復動させる駆動機構、駆動機構を制御する制御手段を備え、駆動機構として、一対のペダル４０をそれぞれ移動させるべくそのナット部４３に螺合されて前後方向に伸長する一対のリードスクリュー３０、一対のリードスクリュー３０に回転駆動力を及ぼす一対のモータ２０、一対のモータ２０の回転量をそれぞれ検出する回転センサ２１、一対のペダル４０が踏力により受ける荷重をそれぞれ検出する荷重センサ５０を採用する。これにより、下肢の運動を行う際の速度と負荷を随時自由に制御でき、訓練者が途中で力を抜いても、自動的に停止あるいは負荷を低減することができるため安全性が高く、個々の訓練者の筋力に応じた負荷及び速度による運動が可能になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、下肢の屈曲運動及び伸展運動又は腰の捩りあるいは揺動運動等を行う筋肉訓練装置に関し、特に、訓練者の筋力に応じた負荷設定が可能な筋肉訓練装置に関する。

下肢（脚）、腹部、腕部等の筋力を増強あるいは回復させるために訓練する従来の筋肉訓練装置としては、負荷として鉄等の錘を使用する装置が知られている。
この装置では、訓練者が負荷を変更するとき錘を取り替える必要があり、その変更に時間及び手間を要し、又、動作中での負荷特性の変更や調整を行うことはできないため途中で力を緩めることができず慎重な動作を要し、さらに、錘を着地させる際に衝撃音あるいは振動等が発生する。

また、他の筋力訓練装置としては、着座用の椅子、下肢を曲げた位置から伸ばした位置までの領域で椅子から前方に延びた移動自在なロッド、ロッドの前端に固定された一つのペダル、下肢から印加される力の前後方向及び垂直方向の成分をそれぞれ検出する水平力センサ及び垂直力センサ、ロッドを予め設定される速度一定の条件で前後方向に移動又は停止させる駆動機構としてエアーシリンダ（あるいは油圧シリンダ）等を備えたものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

しかしながら、この装置では、エアーシリンダ（あるいは油圧シリンダ）が限定された負荷と一定速度の条件下で筋力の訓練あるいは測定を行うものであるため、ペダルの押し方向及び戻し方向での負荷（トルク）の変更、左右各々の脚での負荷（トルク）の変更等を自在に行えるものではない。すなわち、個々の訓練者（被験者）に対応した設定又は個々の訓練者（被験者）の動作中の状態に対応した設定を容易に行うことができず、使い易さあるいは安全性等の考慮に欠けるものである。

また、駆動機構としてエアーシリンダを用いると、空気が弾性流体であるが故に等速性収縮の制御は困難であり違和感を生じ、又、応答遅れがあるため高精度な制御あるいは測定が困難である。一方、駆動機構として油圧シリンダを用いると、作動油の粘性や通路抵抗のため、軽負荷で速い動作には抵抗感を生じる。
さらに、エアーシリンダ及び油圧シリンダによる駆動では、ポンプや排気による騒音、作動油の漏れ等を招く虞がある。

特許第２７７９９６７号公報 特許第２８７３０５４号公報

本発明は、上記従来の装置の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡略化、小型化等を図りつつ、下肢（片脚あるいは両脚）の屈曲及び伸展運動、腰の捩りあるいは揺動運動等を含めた総合的な訓練を行うことができ、しかも、個々の訓練者に応じて、又、訓練者の両脚毎に、さらには、訓練者の運動中の体調に応じて、運動の際の速度と負荷の増減を随時自由に制御でき、安全性、取扱い性に優れた筋肉訓練装置を提供することにある。

本発明の筋肉訓練装置は、着座用の椅子と、左右一対のペダルと、一対のペダルを各々前後方向に往復動させる駆動機構と、駆動機構を制御する制御手段と、を備えた筋肉訓練装置であって、上記駆動機構は、一対のペダルにそれぞれ連結されて前後方向に移動させる一対の連結駆動部材と、一対の連結駆動部材に回転駆動力を及ぼす一対のモータと、一対のモータ又は連結駆動部材の回転量をそれぞれ検出する回転センサと、一対のペダルが踏力により受ける荷重をそれぞれ検出する荷重センサとを含む、構成となっている。
この構成によれば、訓練者が、椅子に座って左右一対のペダルに足を固定し、伸展運動及び屈曲運動を行うと、荷重センサによりその踏力による荷重が検出され、制御手段により回転センサで検出される回転量をフィードバックしつつ左右の荷重センサの検出信号に応じて制御信号が出力されて、一対のモータが適宜対応する速度で回転して一対の連結駆動部材を回動させて、ペダルは訓練者の脚に適宜負荷を及ぼしながら両脚の伸展及び屈曲運動に追随する。
このように、運動を行う際の速度と負荷を随時自由に制御でき、訓練者が途中で力を抜いても、自動的に停止あるいは負荷を低減することができるため安全性が高く、個々の訓練者の筋力に応じた負荷及び速度による運動が可能になる。また、駆動機構がモータ及び連結駆動部材等によるため、従来のようなエアーシリンダあるいは油圧シリンダを用いる場合に比べて、構造が簡略化され、騒音、振動、油漏れ等が発生せず、取扱い性、メインテナンス性に優れた筋肉訓練装置を得ることができる。

上記構成において、一対の連結駆動部材は、前後方向に伸長すると共にペダルの一部に螺合された一対のリードスクリューである、構成を採用することができる。
この構成によれば、リードスクリューが回動することで、ペダルが前後方向に移動し、モータによりリードスクリューの回転速度を制御することにより、訓練者に及ぼす負荷が適宜制御される。

また、上記構成において、一対の連結駆動部材は、前後方向に張設されると共にペダルの一部に固定された一対のベルトである、構成を採用することができる。
この構成によれば、ベルトが前後方向に移動することで、ペダルが前後方向に移動し、モータによりベルトの回転（移動）速度を制御することにより、訓練者に及ぼす負荷が適宜制御される。

上記構成において、駆動機構は、一対の連結駆動部材の回転又は移動に対して抵抗力を及ぼす抵抗手段を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、抵抗手段により連結駆動部材の回転又は移動に対する抵抗力（負荷トルク）を適宜調整することにより、ペダルの移動速度を適宜調整でき、訓練者に加わる負荷をより迅速かつ高精度に調整することができる。

上記構成において、椅子を左右方向に移動させる移動機構をさらに含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、移動機構を設けたことにより、ペダルが往復動する前後方向に対して略直交する水平左右方向に椅子が移動できるため、訓練者は下肢（片脚あるいは両脚）の伸展及び屈曲運動に加えて、腰の捩りあるいは揺動運動を行うことができ、総合的な運動が可能になる。

上記構成において、移動機構は、所定の鉛直軸回りに揺動自在に連結されたロッドと、ロッドの自由端側に連結されて椅子を回動自在に支持する支軸とを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、移動機構が、水平面内にて揺動するロッド、ロッドの自由端側において椅子を回動自在に支持する支軸により形成されるため、簡略な構造を採用しつつ、訓練者は椅子に対して滑ることなく確実に着座した状態で、腰を容易に捩りあるいは揺動させることができる。

上記構成において、移動機構は、椅子の移動に対して抵抗力を及ぼす第２の抵抗手段を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、第２の抵抗手段により椅子の移動（揺動）に対する抵抗力を適宜調整することにより、椅子の移動速度又は負荷トルクを適宜調整でき、訓練者に加わる負荷をより迅速かつ高精度に調整することができる。

上記構成において、抵抗手段は、パウダーブレーキ、渦電流ブレーキ、又は回生ブレーキである、構成を採用することができる。
この構成によれば、抵抗手段の構造を簡略化でき、全体として装置を小型化できる。

上記構成において、制御手段は、ペダルを押す方向と戻す方向とで別々の負荷を設定する制御情報に基づいて駆動機構を制御する、構成を採用することができる。
この構成によれば、脚の伸展運動（ペダルを押す方向）と屈曲運動（ペダルを戻す方向）とで異なる負荷が適宜設定されるため、例えば、伸展運動を高負荷で屈曲運動を低負荷で行うように、訓練者が要望する筋力増強あるいは回復運動を適宜行うことができ、又、屈曲運動を低負荷で行う場合、脚の力を抜いても関節等を痛めるのを防止できる。

上記構成において、制御手段は、ペダルを押す方向と戻す方向とで左右のペダル毎に各々の負荷を設定する制御情報に基づいて駆動機構を制御する、構成を採用することができる。
この構成によれば、右脚と左脚とで異なる負荷が適宜設定されるため、例えば、訓練者の利き脚、あるいは一方の脚をけがした場合等に応じて、訓練者が要望する筋力増強あるいは無理のない回復運動を行うことができる。

上記構成において、制御手段は、ペダルを押す方向と戻す方向との切り替り点を設定する制御情報に基づいて駆動機構を制御する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ペダルの前方（押す方向）への往路と後方（戻す方向）への復路の切り替り点が適宜設定されるため、訓練者の体格（脚の長さ）あるいは所望される伸展及び屈曲運動のストロークに応じて、訓練者が要望する筋力増強あるいは回復運動を行うことができる。

上記構成において、制御手段は、制御情報を記憶する記憶部を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、記憶部により制御情報が記憶されるため、訓練者は一度入力した制御情報に基づいて、同一の訓練あるいは回復運動を行うことができる。

上記構成において、制御情報又は運動に関する情報を表示する表示器を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、負荷や運動特性等の情報が表示器で表示されるため、訓練効果を数値化でき、又、訓練効果を客観的に評価できる。また、訓練開始からの経緯を表示することにより、効果の確認や予測を行うことができ、訓練を継続的に行う動機付けとなる。

上記構成をなす本発明の筋肉訓練装置によれば、構造の簡略化、小型化等を達成しつつ、下肢（片脚あるいは両脚）の屈曲及び伸展運動、腰の捩りあるいは揺動運動等を含めた総合的な訓練を行うことができ、又、個々の訓練者に応じてあるいは訓練者の両脚毎にさらには訓練者の運動中の体調に応じて、運動の際の速度と負荷の増減を随時自由に制御でき、安全性、取扱い性に優れた筋肉訓練装置が得られる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を採用しつつ説明する。
図１ないし図４は、本発明に係る筋肉訓練装置の一実施形態を示すものであり、図１は装置の概略構成斜視図、図２は装置のカバーを取り外した状態を示す概略構成斜視図、図３は装置の一部を示した部分斜視図、図４は装置の一部をなす駆動機構及びペダル等を示した側面図である。

この装置は、図１ないし図４に示すように、略Ｈ字形状をなす基台１０、基台１０の後述する中央フレーム１２の左右両側面にそれぞれ固定された一対のモータ２０、モータ２０の回転量を検出する左右一対の回転センサ２１、一対のモータ２０にそれぞれ連結されて前後方向Ｘに伸長する連結駆動部材としての一対のリードスクリュー３０、リードスクリュー３０に連結されて前後方向Ｘに移動させられる左右一対のペダル４０、ペダル４０が踏力による受ける荷重を検出する左右一対の荷重センサ５０、リードスクリュー３０の回転に対して抵抗力を及ぼす抵抗手段としての回転抵抗器６０、基台１０の後述する鉛直軸１３に対して揺動自在に連結されたロッド７０、ロッド７０が鉛直軸１３回りに回動する際に抵抗力を及ぼす第２の抵抗手段としての回転抵抗器８０、ロッド７０の自由端側に設けられた支軸９０、支軸９０に対して回動自在に支持された着座用の椅子１００、基台１０の後述する垂直フレーム１４に対して上下の傾斜角度を調整自在に連結されたハンドルバー１１０、垂直フレーム１４に保持された制御手段としての各種の制御回路及び電子部品並びに表示部を含む表示器１２０、モータ２０及びリードスクリュー３０等を覆うカバー１３０等を備えている。

ここでは、一対のモータ２０、一対のリードスクリュー３０、一対の回転センサ２１、一対の荷重センサ５０等により、左右一対のペダル４０を各々前後方向Ｘに往復動させる駆動機構が構成されている。また、鉛直軸１３回りに揺動自在なロッド７０、ロッド７０の自由端側に連結された支軸９０等により、椅子１００を左右方向Ｙに移動（揺動）及び鉛直軸（支軸９０）回りに回動させる移動機構が構成されている。

基台１０は、図２及び図３に示すように、左右方向Ｙに伸長する前後２つの脚部フレーム１１、脚部フレーム１１に固定されて前後方向Ｘに伸長する中央フレーム１２、中央フレーム１２と脚部フレーム１１の連結部に設けられた鉛直軸１３、脚部フレーム１１に設けられた門型の直立フレーム１４等を備えており、金属材料等を用いて略Ｈ字形状に形成されている。

一対のモータ２０は、図３に示すように、中央フレーム１２の左右両側面に固定されており、又、その後方にモータ２０の回転量（回転角度）を検出する回転センサ２１がそれぞれ一体的に設けられている。一対のモータ２０としては、ＤＣモータ、ステッピングモータ、その他の回転駆動力を発生するアクチュエータを採用することができ、又、回転センサ２１としては、エンコーダ等を採用することができる。

一対のリードスクリュー３０は、図３に示すように、中央フレーム１２の左右両側面において回動自在に支持され、その後端がモータ２０にそれぞれ直結され、その前端に回転抵抗器６０が連結されている。一対のリードスクリュー３０としては、螺旋状の溝に転動するボールを挿入したリードボールスクリュー等を採用することができる。

左右一対のペダル４０は、図２ないし図４に示すように、足載せ部４１、足載せ部４１を支持する支持部４２、支持部４２と一体的に固定されリードスクリュー３０に螺合するナット部４３等を備えている。
足載せ部４１は、足を載せて固定（又は締め付ける）固定部４１ａを有し、足首の角度を調整するべく支持部４２に対して多段的に角度調整を行えるようになっている。
ナット部４３は、リードスクリュー３０に螺合すると共に、中央フレーム１２に設けられた前後方向Ｘに伸長する凸状のガイド１２ａにより、前後方向Ｘに往復動自在に案内されている。

一対の荷重センサ５０は、図３及び図４に示すように、左右一対のペダル４０にそれぞれ取り付けられており、訓練者が左右の脚を伸展あるいは屈曲させたときに、ペダル４０が踏力により受ける荷重、すなわち、荷重の大きさと方向を検出するものである。
荷重センサ５０としては、例えば、前後方向Ｘ、左右方向Ｙ、鉛直方向Ｚにおいて、三次元的に検出できるものが好ましい。

一対の回転抵抗器６０は、図２ないし図４に示すように、リードスクリュー３０にそれぞれ連結されており、リードスクリュー３０の回転に対して抵抗力（負荷トルク）を可変的に及ぼすものである。すなわち、回転抵抗器６０が発生する抵抗力を適宜調整することにより、ペダル４０の移動速度を迅速に調整でき、訓練者に加わる負荷を適宜調整することができる。
回転抵抗器６０としては、パウダーブレーキ、あるいはコストを低減するべく過電流ブレーキ、回生ブレーキ等を採用することができる。

ロッド７０は、図２及び図３に示すように、基台１０の鉛直軸１３に対して回動自在に連結されており、その自由端側には支軸９０が鉛直方向に突出して設けられている。
すなわち、ロッド７０は、鉛直軸１３を支点として、水平面内で左右方向Ｙに揺動自在に支持されている。
支軸９０は、図１及び図２に示すように、椅子１００を鉛直軸回りに回動自在に支持している。

回転抵抗器８０は、図１ないし図３に示すように、ロッド７０が支持される鉛直軸１３の回りに配置されて、ロッド７０の揺動に対して抵抗力（負荷トルク）を可変的に及ぼすものである。すなわち、回転抵抗器８０が発生する抵抗力（負荷トルク）を適宜調整することにより、椅子１００が左右に移動する速度を調整でき、訓練者に加わる負荷を適宜調整することができる。
回転抵抗器８０としては、パウダーブレーキ、あるいはコストを低減するべく過電流ブレーキ、回生ブレーキ、その他の回転負荷発生機構を採用することができる。

着座用の椅子１００は、訓練者が着座する着座部１０１、着座部１０１に連なる背もたれ部１０２等を一体的に備えている。尚、ここでは、椅子１００に背もたれ部１０２を一体的に形成したが、背もたれ部１０２を廃止した構成でもよい。

ハンドルバー１１０は、図１及び図２に示すように、訓練者が両手で把持する把持部１１１、把持部１１１の中央から延出して基台１０の直立フレーム１４に連結された連結部１１２等を備えている。
そして、ハンドルバー１１０は、訓練者の体格に応じて又は訓練者が椅子１００に対して乗り降りする際の利便性のために、上下方向の傾斜角度を多段的に調整できるようになっている。

表示器１２０は、図１及び図２に示すように、基台１０の直立フレーム１４に対して、伸縮自在なリンク１２１を介して保持されており、その内部には、制御手段としての各種の制御回路及び電子部品、種々の制御情報を記憶する記憶部が収容され、又、その表面には制御情報又は訓練者が運動を行っている際の運動に関する情報を表示する表示部としてのモニターが設けられている。尚、モニターは種々の制御情報を入力するためのタッチパネルを兼ねている。

すなわち、モニターで負荷や運動特性等の情報を表示することにより、訓練効果を数値化でき、又、訓練効果を客観的に評価でき、さらには、訓練開始からの経緯を表示することにより、効果の確認や予測を行うことができ、訓練を継続的に行う動機付けとなる。
また、表示器１２０に制御情報を記憶する記憶部を設けたことにより、この記憶部で種々の制御情報が記憶されるため、例えば、訓練者は一度入力した制御情報に基づいて、同一の訓練あるいは回復運動を行うことができる。

さらに、表示器１２０（タッチパネル）で種々の制御情報を入力して、訓練者に応じた負荷及び速度を生じるように、一対のモータ２０を駆動制御することができる。
具体的には、ペダル４０を押す方向（Ｆｘ方向）と戻す方向（Ｒｘ方向）とで、別々の負荷を設定する制御情報を入力することにより、脚の伸展運動（押す方向）と屈曲運動（戻す方向）とで異なる負荷が適宜設定され、例えば、伸展運動を高負荷で屈曲運動を低負荷で行うように、訓練者が要望する筋力増強あるいは回復運動を適宜行うことができ、又、屈曲運動を低負荷で行う場合脚の力を抜いても関節等を痛めるのを防止できる。

また、ペダル４０を押す方向（Ｆｘ方向）と戻す方向（Ｒｘ方向）とで、左右のペダル４０毎に各々の負荷を設定する制御情報を入力することにより、右脚と左脚とで異なる負荷が適宜設定され、例えば、訓練者の利き脚に応じてあるいは一方の脚をけがした場合等に応じて、訓練者が要望する筋力増強あるいは無理のない回復運動を行うことができる。

さらに、ペダル４０を押す方向（Ｆｘ方向）と戻す方向（Ｒｘ方向）との切り替り点を設定する制御情報を入力することにより、ペダル４０の前方Ｆｘ（押す方向）への往路と後方Ｒｘ（戻す方向）への復路の切り替り点が適宜設定され、例えば、訓練者の体格（脚の長さ）あるいは所望される伸展及び屈曲運動のストロークに応じて、訓練者が要望する筋力増強あるいは回復運動を行うことができる。

カバー１３０は、図１に示すように、一対のモータ２０、一対のリードスクリュー３０、一対のペダル４０の下方部分（ナット部４３）、一対の荷重センサ５０、一対の回転抵抗器６０等を収容して覆うと共に、一対のペダル４０の上方部分（支持部４２の一部及び足載せ部４１）を露出させる長孔１３１を備え、訓練者が接触しても衝撃を吸収あるいは緩和するように柔軟性をもつ樹脂材料等により形成されている。

次に、この筋肉訓練装置を用いて訓練者Ｍが、下肢の伸展及び屈曲運動を行う場合と、体幹（腰）の左右揺動運動を行う場合について、図５ないし図８を参照しつつ説明する。
先ず、訓練者Ｍが下肢（両脚）の伸展及び屈曲運動を行う場合、椅子１００に着座して、右足Ｍｒを右側のペダル４０に載せて固定し、左足Ｍｌを左側のペダル４０に載せて固定する。そして、図５に示すように、左右のペダル４０を交互に押して引き戻すように、両脚を伸展及び屈曲させる。このとき、荷重センサ５０は左右の足Ｍｒ，Ｍｌの踏力による荷重をそれぞれ検出し、荷重が大きければ負荷を大きく一方荷重が小さければ負荷を小さくするように、負荷の強弱及び速さをそのときの訓練者Ｍの運動状態に応じて適宜変化させるように、一対のモータ２０及び回転抵抗器６０が適宜駆動制御される。
この下肢伸展及び屈曲による筋肉訓練運動において、ペダル４０の位置（屈曲位置〜伸展位置）に対するペダル４０の速度、負荷、筋力、及び仕事量の関係は、例えば図６に示す結果となる。

このように、訓練者の踏力による荷重を検出して負荷を適宜変化させることができるため、運動の途中で力を抜いても停止あるいは負荷が減少して錘のように負荷が加わり続けることはなく、又、徐々に停止させ又は勢いがつかないように速度制御することにより関節等を痛めるのを防止でき、無理なく安全に筋肉訓練あるいは回復運動を行うことができる。また、右足Ｍｒ及び左足Ｍｌに別々の負荷を設定することにより、利き脚に応じてあるいは一方の脚をけがした場合等に応じて、訓練者Ｍが要望する筋力増強あるいは無理のない回復運動を行うことができ、又、押し方向と戻り方向との境界点を訓練者Ｍに応じて任意に設定することにより、同様に訓練者Ｍが要望する筋力増強あるいは無理のない回復運動を行うことができる。さらに、速度と負荷をフィードバック制御することにより、アミューズメント性の強い訓練内容で臨場感がより高まり、訓練意欲を向上させることができる。

次に、訓練者Ｍが体幹（腰）の揺動運動を行う場合、椅子１００に着座して、右足Ｍｒを右側のペダル４０に載せて固定し、左足Ｍｌを左側のペダル４０に載せて固定する。そして、図７に示すように、左右のペダル４０を同時に押すようにして、体幹（腰）Ｍωを左右に往復動（揺動）させる。このとき、椅子１００は支軸９０回りに回動自在でかつロッド７０は鉛直軸１３回りに回動自在であるため、訓練者Ｍは椅子１００に対して滑ることなく、体幹（腰）Ｍωを左右に移動させることができる。
この運動において、荷重センサ５０は左右の足Ｍｒ，Ｍｌの踏力による荷重をそれぞれ検出してフィードバックし、又、ロッド７０の回転に対する負荷トルクを適宜変化させるべく回転抵抗器８０が適宜駆動制御される。
この体幹（腰）揺動による筋肉訓練運動において、ペダル４０の位置（屈曲位置〜伸展位置）に対するペダル４０の速度、負荷、筋力、及び仕事量の関係は、例えば図８に示す結果となる。
このように、椅子１００の位置が移動することにより、体幹（腰、腹部）Ｍｗの捩りあるいは揺動運動に下肢の伸展及び屈曲運動を含めた総合的な筋肉訓練運動を行うことができる。

図９は、本発明に係る筋肉訓練装置の他の実施形態を示すものであり、連結駆動部材として一対のベルト３０´等を採用した以外は、前述の実施形態と同一であるため同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
この装置においては、図９に示すように、左右各々の側において、モータ２０により回転駆動されるプーリ３１´、中央フレーム１２の前方側部に回転自在に支持されたプーリ３２´が設けられ、両プーリ３１´，３２´に巻回するようにベルト３０´が前後方向Ｘに張設されている。

ここで、ベルト３０´としては、平ベルト、Ｖベルト、歯付きベルト等、確実に駆動力を伝えるものであれば、各種のベルトを採用することができ、プーリ３１´，３２´も、ベルトのタイプに応じて、円筒型、Ｖ溝型、歯付き型等各種のプーリを採用することができる。尚、ベルト３０´の張力は、一方のプーリ３１´，３２´の前後方向Ｘの位置を調整することにより、最適な値に設定されるようになっている。
一対のペダル４０の連結部４３´（一部）は、ベルト３０´の一部に固定されており、ベルト３０´と一体となって前後方向Ｘに移動するようになっている。

一対の回転抵抗器６０´は、ベルト３０´の外れを規制した状態で、プーリ３２´の回転に対して抵抗力（負荷トルク）を可変的に及ぼすものである。すなわち、回転抵抗器６０´が発生する抵抗力を適宜調整することにより、ペダル４０の移動速度を迅速に調整でき、訓練者に加わる負荷を適宜調整することができる。

この実施形態においても、前述同様に、構造の簡略化、小型化等を達成しつつ、下肢（片脚あるいは両脚）の屈曲及び伸展運動、腰の捩りあるいは揺動運動等を含めた総合的な訓練を行うことができ、又、個々の訓練者に応じてあるいは訓練者の両脚毎にさらには訓練者の運動中の体調に応じて、運動の際の速度と負荷の増減を随時自由に制御でき、安全性、取扱い性に優れた筋肉訓練装置が得られる。

上記実施形態においては、椅子１００を左右方向Ｙに移動させる移動機構として、基台１０の鉛直軸１３に揺動自在に支持したロッド７０及び支軸９０等を採用したが、これに限定されるものではなく、単に左右方向に直線的に往復動する機構でもよく、又、第２の抵抗手段として回転抵抗器８０を採用したが、これに限定されるものではなく、抵抗力を発生するものであれば鉛直軸１３回りにおいて回転方向に作用するものではなく、それ以外の場所に設定されて回転方向以外の向きに作用するものでもよい。

上記実施形態においては、モータにより回転駆動される連結駆動部材として、一対のリードスクリュー３０、一対のベルト３０´を示したが、これに限定されるものではなく、一対のモータに連結されたスプロケットによりそれぞれ回転駆動される一対のチェーンを採用してもよい。

以上述べたように、本発明の筋肉訓練装置は、構造の簡略化、小型化等を達成しつつ、下肢（片脚あるいは両脚）の屈曲及び伸展運動、あるいは腰の捩りあるいは揺動運動等を含めた総合的な訓練を行うことができるため、筋力増強のための通常の筋肉訓練用装置として適用できるのは勿論のこと、特に、個々の訓練者に応じてあるいは訓練者の両脚毎にさらには訓練者の運動中の体調に応じて、運動の際の速度と負荷の増減を随時自由に制御でき、安全性、取扱い性に優れているため、病院等での患者（訓練者）の下肢機能回復のための回復訓練用装置としても有用である。

本発明に係る筋肉訓練装置の一実施形態を示す概略構成斜視図である。 図１に示す装置においてカバーを取り除いた状態を示す斜視図である。 図１に示す装置の一部を省いた状態を示す部分斜視図である。 図１に示す装置の一部を示す拡大側面図である。 訓練者が下肢の伸展及び屈曲運動を行う場合の状態を示す斜視図である。 この装置により下肢の筋肉訓練を行った場合のペダル位置に対する速度、負荷、筋力、仕事量を表すグラフである。 訓練者が体幹（腰）の揺動運動を行う場合の状態を示す斜視図である。 この装置により体幹（腰）の筋肉訓練を行った場合のペダル位置に対する速度、負荷、筋力、仕事量を表すグラフである。 本発明に係る筋肉訓練装置の他の実施形態を示す部分斜視図である。

符号の説明

１０ 基台
１１ 脚部フレーム
１２ 中央フレーム
１３ 鉛直軸
１４ 直立フレーム
２０ 一対のモータ（駆動機構）
２１ 回転センサ（駆動機構）
３０ 一対のリードスクリュー（一対の連結駆動部材、駆動機構）
３０´ 一対のベルト（一対の連結駆動部材、駆動機構）
３１´，３２´ プーリ
４０ 一対のペダル
４１ 足載せ部
４２ 支持部
４３ ナット部
４３´ 連結部
５０ 荷重センサ（駆動機構）
６０，６０´ 回転抵抗器（抵抗手段）
７０ ロッド（移動機構）
８０ 回転抵抗器（第２の抵抗手段）
９０ 支軸（移動手段）
１００ 着座用の椅子
１０１ 着座部
１０２ 背もたれ部
１１０ ハンドルバー
１２０ 表示器（制御手段、記憶部）
１３０ カバー
Ｘ 前後方向
Ｙ 左右方向

Claims (13)

1. 着座用の椅子と、左右一対のペダルと、前記一対のペダルを各々前後方向に往復動させる駆動機構と、前記駆動機構を制御する制御手段と、を備えた筋肉訓練装置であって、
   前記駆動機構は、前記一対のペダルにそれぞれ連結されて前後方向に移動させる一対の連結駆動部材と、前記一対の連結駆動部材に回転駆動力を及ぼす一対のモータと、前記一対のモータ又は連結駆動部材の回転量をそれぞれ検出する回転センサと、前記一対のペダルが踏力により受ける荷重をそれぞれ検出する荷重センサと、を含む、
   ことを特徴とする筋肉訓練装置。
2. 前記一対の連結駆動部材は、前後方向に伸長すると共に前記ペダルの一部に螺合された一対のリードスクリューである、
   ことを特徴とする請求項１記載の筋肉訓練装置。
3. 前記一対の連結駆動部材は、前後方向に張設されると共に前記ペダルの一部に固定された一対のベルトである、
   ことを特徴とする請求項１記載の筋肉訓練装置。
4. 前記駆動機構は、前記一対の連結駆動部材の回転又は移動に対して抵抗力を及ぼす抵抗手段を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の筋肉訓練装置。
5. 前記椅子を左右方向に移動させる移動機構を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の筋肉訓練装置。
6. 前記移動機構は、所定の鉛直軸回りに揺動自在に連結されたロッドと、前記ロッドの自由端側に連結されて前記椅子を回動自在に支持する支軸と、を含む、
   ことを特徴とする請求項５記載の筋肉訓練装置。
7. 前記移動機構は、前記椅子の移動に対して抵抗力を及ぼす第２の抵抗手段、を含む、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の筋肉訓練装置。
8. 前記抵抗手段は、パウダーブレーキ、渦電流ブレーキ、又は回生ブレーキである、
   ことを特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載の筋肉訓練装置。
9. 前記制御手段は、前記ペダルを押す方向と戻す方向とで別々の負荷を設定する制御情報に基づいて、前記駆動機構を制御する、
   ことを特徴とする請求項１ないし８いずれかに記載の筋肉訓練装置。
10. 前記制御手段は、前記ペダルを押す方向と戻す方向とで左右のペダル毎に各々の負荷を設定する制御情報に基づいて、前記駆動機構を制御する、
    ことを特徴とする請求項１ないし９いずれかに記載の筋肉訓練装置。
11. 前記制御手段は、前記ペダルを押す方向と戻す方向との切り替り点を設定する制御情報に基づいて、前記駆動機構を制御する、
    ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれかに記載の筋肉訓練装置。
12. 前記制御手段は、前記制御情報を記憶する記憶部を含む、
    ことを特徴とする請求項９ないし１１いずれかに記載の筋肉訓練装置。
13. 前記制御情報又は運動に関する情報を表示する表示器を含む、
    ことを特徴とする請求項１ないし１２いずれかに記載の筋肉訓練装置。
    
    

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