JP2007117307A - 運動補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者がシート部に腰部を着けた状態で該シート部を揺動することで、使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、使用者に運動を付与する運動補助装置において、使用者に効果的に運動を付与することができるようにする。
【解決手段】使用者がシート部に体重を掛け過ぎていると、所望とする運動効果が得られなくなってしまうので、脚台８Ｌ，８Ｒに所定の荷重（体重）が加わった、すなわちきっちりと踏めて運動が成功したか否かを検出するリミットスイッチ２６を設け、シート部を揺動する駆動装置５を制御する制御回路５１は、リミットスイッチ２６の検出結果から、総揺動回数に対する成功回数および成功率を求め、表示パネル１１に表示するとともに、モータ制御回路５２を介してモータ１４８の回転速度を制御する。したがって、装置側が自動的に使用者の習熟度を判断し、それに応じて効果的に運動を付与することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、使用者がシート部に腰を着けた状態で、該シート部を揺動することで、脚台に載せられている使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、運動を付与する運動補助装置に関する。

上記のように使用者がシート部に腰を着けた状態で、該シート部を揺動することで、使用者の脚部に体重が変化して加わるようにし、胴体および下肢に運動を付与するようにした運動補助装置が、本件出願人によって、特許文献１で提案されている。この運動補助装置を用いることで、たとえば糖尿病患者等の膝痛を持った使用者でも、大腿部の筋収縮を伴う運動を可能とし、前記筋収縮による糖代謝によって、生活習慣病などの改善に役立てられるようになっている。また、足腰の衰えた使用者では、筋力アップに役立てられるようになっている。
特開２００５−５８７３３号公報

ところが、使用者がシート部に体重を掛け過ぎたりして、脚部に上半身が上手く載れていないと、該脚部に体重が加わらず、所望とする運動効果が得られなくなってしまうという問題がある。したがって、規定の時間運動を行っても、期待するだけの効果を得られない可能性がある。

本発明の目的は、効果的に運動を付与することができる運動補助装置を提供することである。

本発明の運動補助装置は、使用者がシート部に腰部を着けた状態で、揺動手段が前記シート部を揺動することで、脚台に載せられている使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、使用者に運動を付与する運動補助装置において、前記脚台に予め定める値以上の荷重が加わったことを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果から、予め定める揺動回数に対して、検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された回数の割合、または予め定める時間内で、検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された時間の割合に応じて、前記揺動手段によるシート部の揺動の態様を変化させる制御手段とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、使用者がシート部に腰部を着けた状態で、揺動手段が前記シート部を揺動することで、脚台に載せられている使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、使用者に運動を付与する運動補助装置において、使用者がシート部に体重を掛け過ぎていると、所望とする運動効果が得られなくなってしまう。そこで、前記脚台に予め定める値以上の荷重が加わった、すなわち運動が成功したことを検出する検出手段を設け、前記揺動手段によるシート部の揺動を制御する制御手段は、前記検出手段の検出結果から、予め定める揺動回数に対して、検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された回数の割合、または予め定める時間内で、検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された時間の割合、すなわち成功率を算出し、その成功率に応じて、前記揺動手段によるシート部の揺動の態様を変化させる。

具体的には、成功率が高くなる程、脚部に体重を掛けられて、上手く載れており、揺動の速度を速くしたり、揺動のストロークを大きくして単位時間当りの運動量を増やしたりする。逆に、成功率が低くなる程、脚部に体重が掛けられず、したがって上手く載れておらず、揺動の速度を遅くしたり、揺動のストロークを小さくして、上手く載れるようにしたり、或いは所期の運動量を得るために運動時間を長くしたりする。

これによって、装置側が自動的に使用者の習熟度を判断し、それに応じて効果的に運動を付与することができる。

また、本発明の運動補助装置は、使用者がシート部に腰部を着けた状態で、揺動手段が前記シート部を揺動することで、脚台に載せられている使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、使用者に運動を付与する運動補助装置において、前記脚台に予め定める値以上の荷重が加わったことを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果を積算して表示する表示手段とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、使用者がシート部に腰部を着けた状態で、揺動手段が前記シート部を揺動することで、脚台に載せられている使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、使用者に運動を付与する運動補助装置において、使用者がシート部に体重を掛け過ぎていると、所望とする運動効果が得られなくなってしまう。そこで、前記脚台に予め定める値以上の荷重が加わった、すなわち運動が成功したことを検出する検出手段を設け、表示手段が、その検出手段の検出結果を積算した運動量を表示することで、使用者は、予想した通り、或いは目標通りの運動量が得られているか否かを認識することができ、体重の掛け方を変えるなど、上手く載れるように工夫したり、揺動の速度やストロークを大きくして運動量を増やしたりすることができる。

これによって、使用者に効果的に運動を付与することができる。

さらにまた、本発明の運動補助装置では、前記表示手段は、予め定める揺動回数に対して、前記検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された回数の割合、または予め定める時間内で、検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された時間の割合を表示することを特徴とする。

上記の構成によれば、前記表示手段は、揺動回数および使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された回数を積算し、それらの割合を求めることで、成功率、すなわち使用者が上手く載れているか否かを求めることができる。同様に、予め定める時間および使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された時間を積算し、それらの割合を求めることで、成功率を求めることができる。

したがって、使用者は前記運動量だけでなく、現在上手く載れているか否かを認識することができ、一層効果的に運動を付与することができる。

また、本発明の運動補助装置では、前記検出手段は、荷重センサであることを特徴とする。

上記の構成によれば、検出手段として、脚台に予め定める値以上の荷重が加わったことを検出するだけの構成であれば、たとえば成人に想定される最低体重である４０ｋｇの内、たとえば４０％の１６ｋｇが前記脚台に加わったとき、この運動補助装置で運動効果が得られていると判断でき、その１６ｋｇが加わったかどうかは、前記脚台にその１６ｋｇの荷重に耐えるばねに、検出手段としてリミットスイッチなどのＯＮ／ＯＦＦで検知する手段を設けるだけで、判定することができる。

しかしながら、前記検出手段として、スライド抵抗や歪みゲージのような荷重センサを用いることで、どれ位の体重が加わっているかを検知することができ、運動効果の判断基準である前記体重の４０％の値を、使用者に応じて切換えることができる。すなわち、操作パネルに体重を設定したり、運動前に脚台に全体重を掛けた状態で荷重を測定するなどして、使用者毎の体重のデータを予め入手しておき、そのデータに応じて、前記４０％の判断基準を適切に変化することができる。

さらにまた、本発明の運動補助装置は、前記脚台を有する基台と、前記基台に立設され、前記シート部と前記脚台とを予め定める間隔で保持するとともに、使用者の身長に合わせて伸縮変位することができる支柱と、前記支柱の上部に取付けられ、上部に前記シート部が取付けられる前記揺動手段とを備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、前述の使用者がシート部に腰部を着けた状態で、該シート部を揺動することで、使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、使用者に運動を付与する運動補助装置を実現するにあたって、前記シート部をポール先端に取付け、そのポールの基端側を揺動するような構成に比べて、各機構部品に加わるストレスは小さく、小型の部品を採用することができるとともに、身長に合わせた前記シート部の高さ調整が容易で、一層効果的に運動を付与することができ、本発明に好適な機構である。

また、本発明の運動補助装置では、前記揺動手段は、前記支柱の上部とシート部との間に設けられる駆動装置として実現され、前記支柱の上部に設けられる台座に対して前後方向の軸線回りに揺動自在であり、前後方向の揺動を発生する揺動機構と、前記揺動機構上で前後方向に揺動可能に支持される前リンクおよび後リンクと、前記前リンクおよび後リンク間に設けられ、前記シート部を支持する台座とを備えて構成されることを特徴とする。

上記の構成によれば、上記の構成から成る駆動装置によって、前後方向および左右方向の揺動を発生する前記揺動手段を実現することができる。

さらにまた、本発明の運動補助装置では、前記揺動機構は、前記台座上に立設される前後一対の軸支板と、前記軸支板に前記前後方向に延びるピンによって左右方向に揺動可能に支持される前板および後板ならびにそれらの前板および後板に左右両側から固定される側板を備えて成る筐体と、前記筐体内に縦据え置きされるモータと、前記両側板に枢支され、前記モータで駆動される第１および第２のシャフトと、前記第１のシャフトの両端部に相互に同位相となる角度でそれぞれ取付けられる偏心クランクと、前記偏心クランクに一端が取付けられるアームリンクと、前記第２のシャフトの少なくとも一端に偏心して立設されるピンと前記台座との間に設けられる偏心ロッドとを備えて構成され、前記前リンクは、前記前板の下部側で前後に揺動自在に支持されるとともに前記アームリンクの他端が取付けられることで前記前後方向に揺動可能となり、かつ前記偏心ロッドの駆動によって前記揺動機構が前記左右方向に揺動することを特徴とする。

上記の構成によれば、モータが駆動すると、第１のシャフト、偏心クランク、アームリンクおよび前リンクによってシート部を支持する台座は前後方向に揺動し、第２のシャフトおよび偏心ロッドによって前記シート部を支持する台座は左右方向に揺動する。こうして、揺動機構で、前記シート部を支持する台座を揺動させることができる。

本発明の運動補助装置は、以上のように、使用者がシート部に腰部を着けた状態で、揺動手段が前記シート部を揺動することで、脚台に載せられている使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、使用者に運動を付与する運動補助装置において、使用者がシート部に体重を掛け過ぎていると、所望とする運動効果が得られなくなってしまうので、前記脚台に予め定める値以上の荷重が加わった、すなわち運動が成功したことを検出する検出手段を設け、前記揺動手段によるシート部の揺動を制御する制御手段は、前記検出手段の検出結果から、予め定める揺動回数に対して、検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された回数の割合、または予め定める時間内で、検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された時間の割合、すなわち成功率を算出し、その成功率に応じて、前記揺動手段によるシート部の揺動の態様を変化させる。

それゆえ、装置側が自動的に使用者の習熟度を判断し、それに応じて効果的に運動を付与することができる。

また、本発明の運動補助装置は、以上のように、使用者がシート部に腰部を着けた状態で、揺動手段が前記シート部を揺動することで、脚台に載せられている使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、使用者に運動を付与する運動補助装置において、使用者がシート部に体重を掛け過ぎていると、所望とする運動効果が得られなくなってしまうので、前記脚台に予め定める値以上の荷重が加わった、すなわち運動が成功したことを検出する検出手段を設け、表示手段が、その検出手段の検出結果を積算した運動量を表示する。

それゆえ、使用者は、予想した通り、或いは目標通りの運動量が得られているか否かを認識することができ、体重の掛け方を変えるなど、上手く載れるように工夫したり、揺動の速度やストロークを大きくして運動量を増やしたりすることができ、使用者に効果的に運動を付与することができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の一形態に係る運動補助装置１の分解斜視図であり、図２（ａ）はその運動補助装置１の使用状態を説明するための模式的な横断面図であり、図３は図２（ａ）の上面図である。この運動補助装置１は、大略的に、使用者２が腰部３を着けるシート部４に、前記シート部４を揺動させる駆動装置５と、前記駆動装置５およびそれに搭載されるシート部４を支持して前記シート部４の高さを可変させられる脚部６と、使用者２の脚部７の接地面となり、その重量を支える左右の脚台８と、上半身９を支えるハンドル１０と、操作パネル１１と、前記ハンドル１０および操作パネル１１を支持する支柱１２と、前記脚部６、脚台８および支柱１２が取付けられる基台１３とを備えて構成される。そして、駆動装置５がシート部４を揺動することで、使用者２の脚部７に体重が変化して加わり、使用者２に運動を付与するようになっている。

前記シート部４は、使用者２の尻部を受ける受け部４ａと、大腿部が抜けるように形成された左右前方の切欠き部４ｂと、腰部を背面から受ける突起部４ｃとを備えて構成される。前記切欠き部４ｂは、使用者２の膝角度θが運動効果の高い角度である１４０°となるように、鉛直線から前記１４０°（水平面に対して５０°前傾）だけ傾斜して形成されている。

前記駆動装置５は、昇降ベース１２４上に搭載され、その昇降ベース１２４は前記脚部６の支柱１２５内を摺動可能に構成されており、その摺動によって、前記シート部４の床面および前記脚台８からの高さが変化可能であるとともに、前記支柱１２５が後方へ傾いているので、前記脚台８からの水平距離も合わせて変化するようになっている。このため、前記基台１３には、昇降機構１２７の下端１２７ａが取付けられ、上端１２７ｂが昇降ベース１２４の台座１２４ａの裏面から取付けられるとともに、前記昇降ベース１２４の外周面に設けられた案内ローラ１２４ｂが前記支柱１２５内に形成された案内軌条１２５ａ上を走行し、該昇降機構１２７が、伸長することで前記シート部４の床面および脚台８からの高さが高く、かつ脚台８からの水平距離が大きくなり、縮小することで前記高さが低く、かつ前記水平距離が小さくなる。

前記昇降機構１２７は、一対の柱片１２７ｃと、それらの間に収納される作動片１２７ｄと、柱片１２７ｃの上部に取付けられるギアボックス１２７ｅと、前記ギアボックス１２７ｅを駆動するモータ１２７ｆと、高さ検知ユニット１２７ｇとを備えて構成される。前記柱片１２７ｃの下端１２７ａが前記基台１３に取付けられ、上端には前記ギアボックス１２７ｅが取付けられる。前記作動片１２７ｄは、ボールねじなどから成り、その上端１２７ｂが昇降ベース１２４の台座１２４ａの取付け片１２４ｘ（後述の図５参照）に取付けられ、それよりも下方の部分が前記ギアボックス１２７ｅ内を通過可能になっており、前記ボールねじにはギアボックス１２７ｅ内の図示しない歯車の内周面に形成された内ねじが噛合し、その歯車がモータ１２７ｆの出力軸に固着されたウォームギアで駆動されることで、前記作動片１２７ｄが柱片１２７ｃ間から伸長／縮小し、シート部４の昇降が可能となる。

前記高さ検知ユニット１２７ｇは、連結片１２７ｈによって作動片１２７ｄに連結されたスリット板１２７ｉの変位を、センサ１２７ｊで読取ることで、前記シート部４の高さを検知する。

前記昇降ベース１２４の台座１２４ａには、昇降カバー１２８が取付けられて、前記昇降機構１２７が伸長しても、昇降ベース１２４が支柱１２５から露出しないようになっており、また前記台座１２４ａには、機構部カバー１２９が取付けられることで前記駆動装置５が露出しないように保護されている。さらにまた、前記昇降ベース１２４の台座１２４ａ上には、本体側回路基板１１０が搭載されており、支柱１２５内で基台１３上には、重量物の電源トランス１３２などが収納されている。

図４は前記駆動装置５の詳細な構成を示す分解斜視図であり、図５はその駆動装置５を組立てた状態での側面図である。なお、図５では、理解し易くするために、一部の部品を省略したりしている。この駆動装置５では、前記昇降ベース１２４の台座１２４ａは、前記昇降機構１２７による変位以外では動かず、揺動の基台となる。

前記図１も参照して、この台座１２４ａ上に前後一対の軸支板１３１，１３２が立設されており、その軸支板１３１，１３２の軸受け１３１ａ，１３２ａに挿通されるピン１３３，１３４によって揺動機構１３５が参照符号Ｎで示す左右方向に揺動可能になり、さらにその揺動機構１３５によって支持される前リンク１３６および後リンク１３７を介して、前記シート部４を搭載する台座１４０が参照符号Ｘで示す前後方向に揺動可能となる。そして、それらの台座１２４ａ、前リンク１３６、台座１４０および後リンク１３７で囲まれた空間内に、駆動部１３８が収納されている。

先ず、前側の軸支板１３１の軸受け１３１ａには、ピン１３３によって前板１４１が左右方向に揺動可能に支持され、同様に後側の軸支板１３２の軸受け１３２ａには、ピン１３４によって後板１４２が左右方向に揺動可能に支持される。それらの板１４１，１４２には、左右両側から側板１４３，１４４が、ビス１４５，１４６によってねじ止め固定される。こうして、可動架台となる前記揺動機構１３５の筐体が構成されている。

前記両側板１４３，１４４には、ビス１４７によって、モータ１４８がねじ止め固定される。前記モータ１４８は揺動機構１３５内に縦据え置きされ、出力回転軸の突出方向は上向きとされる。そのモータ１４８の出力回転軸に固着されたスクリュー歯車１４９は、第１シャフト１５０に設けられた第１ギア１５１に噛合し、その第１シャフト１５０に設けられた第２ギア１５２は、第２シャフト１５３に設けられたギア１５４に噛合している。モータ１４８にはまた、エンコーダ５０が取付けられており、前記出力回転軸の回転を検出する。前記シャフト１５０，１５３は、前記両側板１４３，１４４の軸受け１４３ａ，１４４ａ；１４３ｂ，１４４ｂに枢支されている。

前記第１シャフト１５０の両端部は、角柱状に形成されており、相互に同位相となる角度で、偏心クランク１５５，１５６がそれぞれ取付けられている。前記偏心クランク１５５，１５６には、それぞれアームリンク１５７，１５８の一端が取付けられている。前記アームリンク１５７，１５８の他端は、前記前リンク１３６の上部側で、左右に設けられる軸ピン１５９，１６０にそれぞれ連結されている。一方、前記前リンク１３６の下部側で、左右に設けられる軸ピン１６１，１６２は、前記両側板１４３，１４４の前方下部側に設けられる軸受け１４３ｃ，１４４ｃにそれぞれ軸着されている。また、前記前リンク１３６の上部側で左右に設けられる軸受け１６３，１６４は、前記台座１４０の前端側で左右に設けられる軸受け１６５，１６６と、シャフト１６７によって軸着される。したがって、前記モータ１４８が回転すると、第１シャフト１５０の回転力が偏心クランク１５５，１５６およびアームリンク１５７，１５８によって直線往復運動に変換され、台座１４０が前記参照符号Ｘで示す前後方向に揺動可能となる。

これに対して、前記第２シャフト１５３の一方の端部には、偏心してピン１５３ａが立設されており、このピン１５３ａには偏心ロッド１６８の一端が連結されている。この偏心ロッド１６８の他端は、前記台座１２４ａに取付けられた連結金具１６９に揺動自在に連結されている。前記ピン１５３ａおよび偏心ロッド１６８は、図４および図５では、揺動機構１３５の左側に設けられているけれども、右側に設けられてもよく、あるいはピン１５３ａが第２シャフト１５３の両端で相互に位相が１８０°異なる位置に設けられ、揺動機構１３５の両側に設けられてもよい。したがって、前記モータ１４８が回転すると、第２シャフト１５３の回転力がピン１５３ａおよび偏心ロッド１６８によって直線往復運動に変換され、台座１４０を搭載した揺動機構１３５が、参照符号Ｎで示す左右方向に揺動する。

また、後リンク１３７は、前記台座１４０の後部と前記両側板１４３，１４４の下部後端側とを、該台座１４０が前記参照符号Ｘで示す前後方向に揺動可能となるように支持する。このため、前記台座１４０の後部裏面には、Ｕ字状の連結片１７０が固着されており、その連結片１７０の両側の垂下部１７１，１７２に設けられた軸受け１７１ａ，１７２ａと、後リンク１３７のシャフト１７３の上端に取付けられたＵ字状の連結片１７４の両側の立上げ部１７５，１７６に設けられた軸受け１７５ａ，１７６ａとが、ピン１７７によって軸着される。また、前記両側板１４３，１４４の下部後端側には、それぞれ軸受け１４３ｄ，１４４ｄが設けられており、前記シャフト１７３の下端に取付けられた逆Ｕ字状の連結片１８０の左右一対の取付け片１８１，１８２の下端に設けられた軸受け１８１ａ，１８２ａと、ピン１８３によって軸着される。

このように構成された揺動機構１３５で、ギア１５２，１５４のギア比および偏心クランク１５５，１５６とピン１５３ａとの位相差を設定することで、シート部４に、Ｖ字型、Ｗ字型、横八の字型等の軌跡で揺動させることが可能になる。この揺動機構１３５が、図２（ｂ）で示すように前方に揺動すると、シート部４は、前記突起部４ｃおよび切欠き部４ｂにより滑ることなく、受け部４ａで使用者２の尻・腰部を前方に押し出すとともに、大腿部が受け部４ａに荷重を掛けにくくなるので、使用者２は、脚台８で突っ張ることとなる。こうして、使用者に運動を行わせることができる。

図６は前記脚台８の一部を切り欠いて示す平面図であり、図７はその脚台８の縦断面図である。この脚台８は、大略的に、前記基台１３上において、使用者２の身長に合わせて案内軌条２０上を摺動可能な基台２１と、前記基台２１内に収納される昇降機構２２と、パンタグラフ状に伸縮する前記昇降機構２２によって、基台２１と平行に昇降変位される架台２３と、前記架台２３上に取付けられる脚踏み台２４と、前記架台２３を上方に付勢するばね２５と、前記脚踏み台２４上に予め定める値以上の荷重が加わったことを検出するリミットスイッチ２６とを備えて構成される。

前記昇降機構２２は、平面視で大略的にコの字型に形成され、凹部が相互に対向配置されるレバー２７，２８と、前記コの字の上辺および下辺の中点で、前記レバー２７，２８を相互に交差する角度を変化可能に連結するピン２９と、基台２１に立設され、一方のレバー２８の遊端側を受ける一対のブラケット３０と、前記ブラケット３０に前記レバー２８の遊端を枢支するピン３１と、架台２３から垂下して形成され、前記レバー２８の基端側を受ける一対のブラケット３２と、前記ブラケット３２に前記レバー２８の基端を枢支するピン３３と、基台２１上を摺動し、他方のレバー２７の遊端側を受ける一対のブラケット３４を有する摺動部材３５と、前記ブラケット３４に前記レバー２７の遊端を枢支するピン３６と、架台２３から垂下して形成され、前記レバー２７の基端側を受ける一対のブラケット３７と、前記ブラケット３７に前記レバー２７の基端を枢支するピン３８とを備えて構成される。

前記ばね２５は、１または複数（図６および図７の例では前後の左右に１つずつの計４個）設けられ、複数設けられる場合には、その複数の合計で、前記予め定める値の荷重に対応する。ばね２５は、上方側になるにつれて小径に巻回される巻ばねから成り、基台２１に立設されたボス３９と架台２３に立設されたボス４０との間に嵌め込まれ、位置決めされている。

このばね２５によって、荷重の掛かっていない状態では、架台２３は上方に押し上げられ、該架台２３の基台２１からの浮き上がり量を規制するために、架台２３側にはピン４１が立設され、基台２１には案内筒４２が立設され、案内筒４２の先端に設けられた内向きフランジ４３に、前記ピン４１の先端に設けられた外向きフランジ４４が係止することで、前記浮き上がり量が規制されている。

前記脚踏み台２４は、足裏の親玉球を受ける凹部４５と、踵を受ける１段高い段差部４６とを備えて構成され、段差部４６の裏側には、前記架台２３との間に、高さ合せのスペーサ４７が介在されている。

このように構成することで、脚踏み台２４のどの部位が踏まれても、該脚踏み台２４は均等（略水平のまま）に沈んでゆくようになっている。左右の脚台８は、相互に等しく構成され、以下の説明で、それらを区別する必要のある場合には参照符号８Ｌ，８Ｒで示し、特に区別する必要のない場合には参照符号８のみで示す。

図８は、上述のように構成される運動補助装置１の電気的構成を示すブロック図である。前記操作パネル１１からの操作に応答して、前記本体側回路基板１１０の制御回路５１は、モータ制御回路５２，５３をそれぞれ介して、直流ブラシレスモータなどから成る揺動用のモータ１４８および直流モータなどから成る昇降用のモータ１２７ｆを駆動する。前記昇降用のモータ１２７ｆによるシート部４の高さはセンサ１２７ｊによって検知されており、その検知結果は前記本体側回路基板１１０に入力される。また、モータ１４８の回転に伴う前記エンコーダ５０からのパルスも、制御回路５１に入力される。

マイクロコンピュータおよびその周辺回路などを備えて構成され、制御手段である前記制御回路５１は、前記エンコーダ５０からのパルス数をカウント（積算）することで、運動開始時点からの累計の回転数、すなわち揺動回数を算出することができ、単位時間当りのパルス数をカウント（積算）することで、揺動速度を算出することができる。それら揺動回数は前記操作パネル１１の表示領域Ａ１に表示され、揺動速度および運動の経過時間は表示領域Ａ２に表示される。

そして、注目すべきは、本実施の形態では、左右の脚台８Ｌ，８Ｒのリミットスイッチ２６からの出力もこの制御回路５１に入力されており、予め定める値の荷重以上で脚踏み台２４が踏み込まれる、すなわち運動が成功すると、前記リミットスイッチ２６がＯＮし、その踏み込まれている間、前記制御回路５１は、左右の脚台８Ｌ，８Ｒにそれぞれ対応した表示ランプＡ３，Ａ４を点灯させることである（図８では、右足に載れていることを表わしている）。また、運動開始時点からの総揺動回数およびＯＮした累計回数をカウント（積算）し、前記表示領域Ａ１に、それぞれ総回数およびステップ数として表示するとともに、そのＯＮした累計回数の総揺動回数に対する割合、すなわち成功率も、前記表示領域Ａ１に表示する。前記操作パネル１１は、タッチパネルから成り、その表示結果に応答して、使用者２は、たとえば参照符号Ｂ１で示す現在の速度から、参照符号Ｂ２で示すように速度を速くしたり、参照符号Ｂ３で示すように遅くしたりして、前記成功率が高くなるように調整することができる。

ここで、使用者２がシート部４に体重を掛け過ぎていると、所望とする運動効果が得られなくなってしまう。これは、リミットスイッチ２６がＯＮしないことで判断することができ、したがって前記リミットスイッチ２６がＯＮする回数の割合が大きい成功率が高い程、脚部７に体重を掛けられて、上手く載れていることを表す。逆に、成功率が低くなる程、脚部７に体重が掛けられず、したがって上手く載れていないことを表す。

前記予め定める値の荷重は、本運動補助装置１の主な使用者が、前述のとおり生活習慣病患者や高齢者であることから、たとえば成人に想定される最低体重である４０ｋｇの内、運動が成功している（脚部７に充分に体重を掛けられている）レベルである、たとえば４０％の１６ｋｇに設定される。

さらにまた、注目すべきは、前記制御回路５１は、前記成功率に応じて、シート部４の揺動の態様を変化させることである。具体的には、モータ制御回路５２を介して、揺動手段である駆動装置５のモータ１４８の回転速度を変化することであり、成功率が高く、上手く載れている程、揺動の速度を速くして、単位時間当りの運動量を増加させ、成功率が低くなる程、揺動の速度を遅くして上手く載れるようにするとともに、所期の運動量を得るために運動時間を長くする。

図９は、上述の制御回路５１の動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１では、前記総揺動回数、ステップ数および成功率を求め、ステップＳ２で前記表示領域Ａ１に表示する。ステップＳ３では、操作パネル１１の操作が行われたか否かが判断され、操作が行われなかった場合はステップＳ４に移る。ステップＳ４では、成功率が予め定めるレベルであるか否かが判断され、そうであるときにはステップＳ５以降の速度上昇処理に移り、そうでないときにはステップＳ８以降の速度低下処理に移る。

ステップＳ５では、設定速度が既に上限値に達していないかどうかが判断され、達しているときには処理を終了し、達していないときにはステップＳ６に移る。ステップＳ６では、前回の速度切替えから所定時間が経過しているか否かが判断され、経過していないときには処理を終了し、経過しているときにはステップＳ７に移り、速度が前記操作パネル１１への設定値または現在の速度より１段高い速度に上昇されて処理を終了する。

同様に、ステップＳ８では、設定速度が既に下限値に達していないかどうかが判断され、達しているときには処理を終了し、達していないときにはステップＳ９に移る。ステップＳ９では、前回の速度切替えから所定時間が経過しているか否かが判断され、経過していないときには処理を終了し、経過しているときにはステップＳ１０に移り、速度が前記操作パネル１１への設定値または現在の速度より１段低い速度に低下されて処理を終了する。

一方、前記ステップＳ３で操作パネル１１の操作が行われたときにはステップＳ１１に移り、さらにそれが上昇操作か低下操作かが判断され、上昇操作であるときには前記ステップＳ５に移り、低下操作であるときには前記ステップＳ８に移る。

このように成功率に応じて制御回路５１がシート部４の揺動の速度を変化することで、該運動補助装置１側が、自動的に使用者２の習熟度を判断し、それに応じて効果的に運動を付与することができる。また、前記総揺動回数、ステップ数（運動量）を表示することで、使用者２は、予想した通り、或いは目標通りの運動量が得られているか否かを認識することができ、体重の掛け方を変えるなど、上手く載れるように工夫したり、揺動の速度や運動時間を大きくして運動量を増やしたりすることができる。さらにまた、成功率を表示することで、使用者２は、前記運動量だけでなく、現在上手く載れているか否かを認識することができ、一層効果的に運動を付与することができる。

上述の駆動装置５は、揺動速度を変化可能な構成であったけれども、ストロークを変化可能な構成であってもよく、或いは両方を変化可能な構成であってもよい。また、制御回路５１が累計回数を積算カウントするのは、運動開始時点からだけでなく、予め定める時間毎に適宜リセットして、その予め定める時間毎の累計回数を積算するようにしてもよく、またリミットスイッチ２６がＯＮした回数をカウントするのではなく、ＯＮした時間をカウントしてもよく、その場合、経過時間や単位時間当りで、リミットスイッチ２６がＯＮした時間の割合が成功率となる。

［実施の形態２］
図１０は、本発明の実施の他の形態に係る運動補助装置１’の電気的構成を示すブロック図である。この運動補助装置１’は、上述の運動補助装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、本実施の形態では、左右の脚台８Ｌ’，８Ｒ’には、前記リミットスイッチ２６に代えて、荷重センサ６０が設けられていることである。前記リミットスイッチ２６では、ＯＮ／ＯＦＦで検知するだけであり、前記予め定める値以上の加重が加わっているか否かしか判定できないのに対して、この荷重センサ６０は、スライド抵抗や歪みゲージなどから成り、どれ位の体重が加わっているかを検知することができる。

一方、操作パネル１１’には、前記図８で示すような表示画面から、画面切換えで、運動初期には、表示領域Ａ５で示すような体重入力画面を表示することができる。本体側回路基板１１０’の制御回路５１’は、体重入力画面を表示するとともに、この体重入力画面の入力から、運動効果の判断基準である前記体重の４０％の値を、使用者２に応じて切換える。その判断基準と、前記荷重センサ６０からの入力に応答して、制御回路５１’は、運動が成功しているか否を判断し、前記表示ランプＡ３，Ａ４の点灯や、カウント動作を行う。なお、体重入力画面は、図１０のような使用者２が直接体重を入力するものではなく、測定動作を指示する画面とし、測定動作が指示されると、使用者２が脚台８Ｌ’，８Ｒ’に全体重を掛けた状態で、前記荷重センサ６０によって荷重を測定するようにしてもよい。

このように構成することで、運動効果の判断基準である前記体重の４０％の値を、使用者２に応じて切換えることができ、前記４０％の判断基準を適切に変化することができる。

また、前記本体側回路基板１１０’には、ソフトプログラム６１が搭載されている。制御回路５１’は、このソフトプログラム６１に従って、表示パネル１１’への表示に応答した踏み込み動作を行わせ、敏捷性テストなどを行う。さらにまた、このソフトプログラム６１に従って、制御回路５１’は、揺動速度を変化させたり、成功率が低ければ励ますような画面を表示するなど、使用者２の運動意欲を向上させるような動作を行う。

本発明の運動補助装置１，１’は、基台１３に立設された伸縮自在の脚部６に揺動を発生する駆動装置５を搭載し、その駆動装置５上にシート部４を取付けている。これに対して、図１１で示すように、前記特許文献１の運動補助装置７１では、ポール７２の先端にシート部７３を取付け、そのポール７２の基端側を駆動装置７４によって揺動させるので、基端側に大きなストレスが加わる。

したがって、本発明の運動補助装置１，１’の方が、小型の部品を使用して、かつ省電力で駆動することができるとともに、シート部４の高さ調整も容易である。

本発明の実施の一形態に係る運動補助装置の分解斜視図である。 前記運動補助装置の使用状態を説明するための模式的な横断面図である。 図２の上面図である。 前記運動補助装置において、揺動を発生する駆動装置の詳細な構成を示す分解斜視図である。 前記駆動装置を組立てた状態での側面図である。 前記運動補助装置の脚台の一部を切り欠いて示す平面図である。 前記脚台の縦断面図である。 前記運動補助装置の電気的構成を示すブロック図である。 制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の他の形態に係る運動補助装置の電気的構成を示すブロック図である。 従来技術の運動補助装置の構成を示す正面図である。

符号の説明

１，１’ 運動補助装置
２ 使用者
３ 腰部
４ シート部
５ 駆動装置
６ 脚部
７ 脚部
８；８Ｌ，８Ｒ；８Ｌ’，８Ｒ’ 脚台
９ 上半身
１０ ハンドル
１１，１１’ 操作パネル
１２ 支柱
１３ 基台
２０ 案内軌条
２１ 基台
２２ 昇降機構
２３ 架台
２４ 脚踏み台
２５ ばね
２６ リミットスイッチ
５０ エンコーダ
５１，５１’ 制御回路
５２，５３ モータ制御回路
６０ 荷重センサ
６１ ソフトプログラム
１１０，１１０’ 本体側回路基板
１２０ 荷重センサ
１２１，１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ 操作回路基板
１２２，１２２ａ，１２２ｂ 釦
１２４ 昇降ベース
１２４ａ 台座
１２５ 支柱
１２６ 脚台
１２７ 昇降機構
１２７ｆ 昇降用のモータ
１２７ｊ センサ
１３１，１３２ 軸支板
１３５ 揺動機構
１３６ 前リンク
１３７ 後リンク
１３８ 駆動部
１４０ 台座
１４１ 前板
１４２ 後板
１４３，１４４ 側板
１４８ モータ
１５０ 第１シャフト
１５３ 第２シャフト
１５５，１５６ 偏心クランク
１５７，１５８ アームリンク
１６８ 偏心ロッド
Ａ３，Ａ４ 表示ランプ

Claims (8)

1. 使用者がシート部に腰部を着けた状態で、揺動手段が前記シート部を揺動することで、脚台に載せられている使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、使用者に運動を付与する運動補助装置において、
   前記脚台に予め定める値以上の荷重が加わったことを検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果から、予め定める揺動回数に対して、検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された回数の割合、または予め定める時間内で、検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された時間の割合に応じて、前記揺動手段によるシート部の揺動の態様を変化させる制御手段とを含むことを特徴とする運動補助装置。
2. 前記検出手段の検出結果を積算して表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の運動補助装置。
3. 使用者がシート部に腰部を着けた状態で、揺動手段が前記シート部を揺動することで、脚台に載せられている使用者の脚部に体重が変化して加わるようにして、使用者に運動を付与する運動補助装置において、
   前記脚台に予め定める値以上の荷重が加わったことを検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果を積算して表示する表示手段とを含むことを特徴とする運動補助装置。
4. 前記表示手段は、予め定める揺動回数に対して、前記検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された回数の割合、または予め定める時間内で、検出手段で使用者が脚部に前記予め定める値以上の体重を掛けたことが検出された時間の割合を表示することを特徴とする請求項２または３記載の運動補助装置。
5. 前記検出手段は、荷重センサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の運動補助装置。
6. 前記脚台を有する基台と、
   前記基台に立設され、前記シート部と前記脚台とを予め定める間隔で保持するとともに、使用者の身長に合わせて伸縮変位することができる支柱と、
   前記支柱の上部に取付けられ、上部に前記シート部が取付けられる前記揺動手段とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の運動補助装置。
7. 前記揺動手段は、前記支柱の上部とシート部との間に設けられる駆動装置として実現され、
   前記支柱の上部に設けられる台座に対して前後方向の軸線回りに揺動自在であり、前後方向の揺動を発生する揺動機構と、
   前記揺動機構上で前後方向に揺動可能に支持される前リンクおよび後リンクと、
   前記前リンクおよび後リンク間に設けられ、前記シート部を支持する台座とを備えて構成されることを特徴とする請求項６記載の運動補助装置。
8. 前記揺動機構は、
   前記台座上に立設される前後一対の軸支板と、
   前記軸支板に前記前後方向に延びるピンによって左右方向に揺動可能に支持される前板および後板ならびにそれらの前板および後板に左右両側から固定される側板を備えて成る筐体と、
   前記筐体内に縦据え置きされるモータと、
   前記両側板に枢支され、前記モータで駆動される第１および第２のシャフトと、
   前記第１のシャフトの両端部に相互に同位相となる角度でそれぞれ取付けられる偏心クランクと、
   前記偏心クランクに一端が取付けられるアームリンクと、
   前記第２のシャフトの少なくとも一端に偏心して立設されるピンと前記台座との間に設けられる偏心ロッドとを備えて構成され、
   前記前リンクは、前記前板の下部側で前後に揺動自在に支持されるとともに前記アームリンクの他端が取付けられることで前記前後方向に揺動可能となり、かつ前記偏心ロッドの駆動によって前記揺動機構が前記左右方向に揺動することを特徴とする請求項７記載の運動補助装置。

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