JP2008289869A - 運動補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】停止の際に使用者がバランスをとることができ、安全性が高い運動補助装置を提供することを目的とする。
【解決手段】使用者の左右の足をそれぞれ載せて反復移動する左足支持台および右足支持台と、左足支持台および右足支持台を反復移動させる駆動装置と、を備え、反復移動は、反復回動を含み、左足支持台および右足支持台は、使用者の足の長手方向、短手方向、長手方向および短手方向の両方向に直交する方向の少なくとも１つの軸を中心に反復回動し、略同一であり使用者がバランスを崩さない静止角度をもって、反復回動を停止するように制御されることを特徴とする。
【選択図】図１２

Description

本発明は、主として使用者が立位で使用し、脚部の筋肉を他動運動により伸縮させる他動式運動補助装置に関するものである。

従来から、使用者が自発的に筋力を発揮することなく使用者の身体に外力を与えて筋群を伸縮させることにより、運動効果を得られるようにした他動運動による他動式運動補助装置が種々提案されている。この種の他動式運動補助装置には、関節の屈伸によって当該関節に関連した筋群の伸縮を促す構成のものと、身体に刺激を与えることにより神経系の反射によって筋群を伸縮させる構成のものとが知られている。

また、伸縮させようとする筋群に応じて使用時の姿勢は様々であり、主として変形性膝関節症の予防や歩行訓練を目的として使用者が立位で使用するものでは、歩行運動を模擬する装置が提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１に記載された訓練装置は、左右の足をそれぞれ載せる一対のステップを有したものであり、各ステップを前後左右の直進反復運動を組み合わせた動きとして擬似的なスケート動作を使用者に行わせるものである。また、特許文献１に記載のものは、前後動における左右のステップの位相差と、左右動における左右のステップの位相差とを０度〜３６０度の範囲で設定できるものであって、始動直後には１８０度としその後、位相差を変化させて左右の足が同一の前後方向に動く期間を増やす動作が記載されている。各ステップは駆動装置により移動するから、使用者は自発的ないし能動的に運動を行う必要はなく、単にステップに足を載せているだけで、ステップの移動に伴い他動的に運動することが可能になる。

特許文献１に記載のものは、使用者の重心の位置を前後および左右にずらすことによってバランスを保つように神経系の反射を生じさせ、これによって筋群を伸縮させようとするものであるから、重心位置が前後および左右に同時に偏移するようにステップの移動軌跡をほぼ平行に設定している。

また、特許文献２に記載された歩行体験装置は、左右一対の歩行板を歩行板水平駆動装置により駆動する構成であって、歩行訓練や仮想現実体験に用いるものであるから、前後方向における足位置のほか足の向きを変化させるために左右の回転が可能であり、また足の高さ位置や足裏の傾斜角度を変化させる構成も備えている。
特開２００３−２９０３８６号公報 特開平１０−５５１３１号公報

ところで、特許文献１に記載の構成では、左右のステップの停止位置が定められていないため、停止の際に、使用者がバランスを崩し、転倒する恐れがある。

また、特許文献２に記載の構成では、左右の歩行板が停止する際の静止角度が定められていないため、同様に、停止の際に、使用者がバランスを崩し、転倒する恐れがある。

一方、停止の際に、使用者にバランスを崩させることにより、使用者にバランスを保たせる負荷をかけ、その結果、使用者の筋力を向上させることが望ましい。

本発明は、上記問題点に鑑みてなしたものであり、停止の際に、使用者がバランスを崩さず、安全性が高い運動補助装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、停止の際に、使用者にバランスを崩させることにより、使用者にバランスを保たせる負荷をかけ、その結果、使用者の筋力を向上させることができる運動補助装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の運動補助装置は、使用者の左右の足をそれぞれ載せて反復移動する左足支持台および右足支持台と、左足支持台および右足支持台を反復移動させる駆動装置と、を備え、反復移動は、反復回動を含み、左足支持台および右足支持台は、使用者の足の長手方向、短手方向、長手方向および短手方向の両方向に直交する方向の少なくとも１つの軸を中心に反復回動し、略同一であり使用者がバランスを崩さない静止角度をもって、反復回動を停止するように制御されることを特徴とする。

請求項２に記載の運動補助装置は、使用者の左右の足をそれぞれ載せて反復移動する左足支持台および右足支持台と、左足支持台および右足支持台を反復移動させる駆動装置と、を備え、反復移動は、反復回動を含み、左足支持台および右足支持台は、使用者の足の長手方向、短手方向、長手方向および短手方向の両方向に直交する方向の少なくとも１つの軸を中心に反復回動し、略同一であり使用者がバランスを崩す静止角度をもって、反復回動を停止するように制御されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の運動補助装置において、左足支持台および右足支持台の足の載置面が停止時に略水平になるように制御されることを特徴とする。

請求項４に記載の運動補助装置は、使用者の左右の足をそれぞれ足置面に載せて反復移動する左足支持台および右足支持台と、各支持台を反復移動させる駆動装置と、を備え、反復移動が反復回動を含み、各支持台は、使用者の各足の爪先側と踵側とをそれぞれ前方向と後方向としたときに、前後方向、左右方向、前後方向および左右方向の両方向に直交する方向の少なくとも一つの軸回りに反復回動し、各足置面の法線ベクトルの合成ベクトルが略鉛直の向きをもって、反復回動を停止するように制御されることを特徴とする。

請求項５に記載の運動補助装置は、使用者の左右の足をそれぞれ足置面に載せて反復移動する左足支持台および右足支持台と、各支持台を反復移動させる駆動装置と、を備え、反復移動が反復回動を含み、各支持台は、使用者の各足の爪先側と踵側とをそれぞれ前方向と後方向としたときに、前後方向、左右方向、前後方向および左右方向の両方向に直交する方向の少なくとも一つの軸回りに反復回動し、前後方向、左右方向の少なくとも一つの軸回りに略同一角度で同方向の傾斜をもって、反復回動を停止するように制御されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、上記請求項１〜５のいずれか１項に記載の運動補助装置において、左足支持台および右足支持台は、使用者の足裏が使用者の足裏の短手方向の軸回りに、水平面からそれぞれ背屈側に３０度以下、底屈側に５０度以下の範囲の角度変化をもって、回動することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、上記請求項１〜６のいずれか１項に記載の運動補助装置において、左足支持台および右足支持台は、使用者の足裏が使用者の足裏の長手方向の軸回りに、水平面からそれぞれ内傾側に２５度以下、外傾側に１５度以下の範囲の角度変化をもって、回動することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、上記請求項１〜７のいずれか１項に記載の運動補助装置において、左足支持台および右足支持台は、使用者の足裏が使用者の足裏の長手方向および短手方向の両方向に直交する方向の軸回りに、略平行である状態の各足裏の長手方向の軸からそれぞれ内傾側に１０度以下、外傾側に１０度以下の範囲の角度変化をもって、回動することを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、左足支持台および右足支持台が略同一であり使用者がバランスを崩さない静止角度をもって反復回動を停止するように制御されるので、使用者が停止の際に安定し、安全性が向上する。

請求項２に記載の発明においては、左足支持台および右足支持台が略同一であり使用者がバランスを崩す静止角度をもって反復回動を停止するように制御されるので、使用者が停止の際に安定せず、使用者にバランスを保たせる負荷がかかり、その結果、使用者は筋力をつけることができる。この場合、使用者は、安全のために、あらかじめ停止位置を認識しておくことが望ましい。

請求項３に記載の発明においては、左足支持台および右足支持台が停止時にそれらの足の載置面が略水平になるように制御されるので、使用者の足首にかかる負担を軽減することができる。

請求項４に記載の発明においては、左足支持台および右足支持台は、各足置面の法線ベクトルの合成ベクトルが略鉛直の向きをもって、反復回動を停止するように制御されるので、使用者が停止の際に安定し、安全性が向上する。

請求項５に記載の発明においては、左足支持台および右足支持台は、使用者の各足の爪先側と踵側とをそれぞれ前方向と後方向としたときに、前後方向、左右方向の少なくとも一つの軸回りに略同一角度で同方向の傾斜をもって、反復回動を停止するように制御されるので、使用者が停止の際に安定せず、使用者にバランスを保たせる負荷がかかり、その結果、使用者は筋力をつけることができる。この場合、使用者は、安全のために、あらかじめ停止位置を認識しておくことが望ましい。

請求項６〜８に記載の発明においては、左足支持台および右足支持台は、足関節の可動域に合った角度変化をもって、回動するので、足間接に負担を与えることがなく、使用者に安全である。

（実施形態１）
本発明の基本構成として図１に示す構成例を説明する。本実施形態では、床上に載置して使用する構成を例示するが、床に埋め込んで使用する構成を採用することもできる。定位置に固定する構成を採用するか、位置移動が可能な構成を採用するかは適宜に選択することができる。ここでは、上述のように床上に載置するから、床上に置くための架台としてのハウジング１を備える。ハウジング１は直方体状のものを想定しているが、内部に収納用の空間を備えるものであればハウジング１の外観形状として円筒状、多角筒状などを採用することもできる。以下では、説明を簡単にするために、ハウジング１を床上に載置した状態でハウジング１の上面が床面と平行になるものとする。

ハウジング１の上面には使用者の左右の足をそれぞれ載せる左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが配置される。一方、ハウジング１の内部の収納用の空間には左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂのハウジング１に対する位置移動を可能にする駆動装置３が収納される。ここで説明する装置は、使用者が座席に着座した状態で使用することが可能であるが、基本的には使用者が立った状態で使用することを想定している。したがって、以下では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に使用者が立って使用する場合を想定して説明する。

ここで、ハウジング１には固有のハウジング座標系を設定し、ハウジング１の上面に直交する方向を上下方向とする。また、上下方向に直交する面内であって、使用者が左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに左右の足を載せた状態での使用者の前方にほぼ一致する向きをハウジング１に設定したハウジング座標系における前方とする。上下方向に直交する面内であって、前後方向に直交する方向、つまり使用者の左右にほぼ一致する方向を左右方向とする。

左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上面は使用者の足全体を載せることができる寸法に形成される。左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上面には、摩擦係数を大きくする材料ないし形状を採用している。これは、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが動く際に、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに対して使用者の足の位置がずれるのを防止するためである。足の位置ずれを防止する構成として、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに対して足を固定する構成を採用してもよい。たとえば、スリッパのように足の甲を止める構成、サンダルのように足の甲と踵を止めるストラップを用いることができ、また靴を履いて使用することを想定している場合には靴を固定するビンディングを用いることが可能である。

左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに対して足を載せる位置を固定する構成を採用するとともに、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに対する足位置を調節可能にしてもよい（つまり、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに対して足位置を固定する部材の前後位置を調節可能にしてもよい）。ここで、左右の足について、固定位置を変えることができる。

左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂには、ハウジング１と同様にそれぞれ固有の支持台座標系が設定される。つまり、支持台座標系には左足系と右足系との２個の座標系が存在することになる。左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに設定される支持台座標系は、上面に直交する方向が上下方向であり、上下方向を直交する面内において踵から爪先に向かう向きにほぼ一致する向きが前方になる。上下方向に直交する面内であって、前後方向に直交する方向、つまり足の幅方向にほぼ一致する方向を左右方向とする。要するに、足の長手方向が前後方向になり、足の幅方向が左右方向になる。

駆動装置３は、回転モータのような駆動源３１（図２参照）と、駆動源３１の動力を用いて左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの代表点をハウジング１の上面に沿って移動させる伝達機構とを備える。左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上面は、後述するように、ハウジング１の上面に対する傾斜角度が変化可能である。そこで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの代表点としては、ハウジング１に対する傾斜角度が変化しても高さ位置が変化しない点を採用する。このような代表点は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの外に設定してもよい。

伝達機構としては、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂについて、ハウジング１に設定したハウジング座標系での前後方向の位置と左右方向の位置とを調節可能である構成を採用する。また、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとは個々に移動させることが可能であるが互いに関連付けて移動させる。伝達機構によって左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの動作を関連付けると、動きのパターンに関する自由度は少なくなるが駆動源３１の個数を少なくすることが可能である。一方、複数個の駆動源３１を設ける場合には、各駆動源３１の動作に関連付けを行うことで、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの動作を関連付けることができる。また、両者を複合した駆動装置３を構成してもよい。

左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、それぞれハウジング１の上面に対する傾斜角度が変化可能であり、駆動装置３は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの代表点を前後方向および左右方向に移動させるだけではなく傾斜角度も変化させるように構成されている。ハウジング１の上面に対する左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの傾斜角度は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂにそれぞれ設定した支持台座標系において、代表点を通る前後方向の軸、左右方向の軸の少なくとも１つの軸周りに変化可能とされる。さらに、ハウジング１の上面に対する傾斜角度ではないが、上下方向の軸周りにも角度を変化可能とすることもできる。

支持台座標系における左右方向の軸周りに傾斜角度を調節すれば、背屈時にはアキレス腱が伸びるから足首の可動範囲を広げることができ、底屈時には爪先に力がかかることによって外反母趾の軽減につながる。また、前後方向の軸周りに傾斜角度を時間経過に伴って変化させれば、腓腹筋やひらめ筋を主とする下腿部の筋群を伸縮させることができる。これらの筋群を伸縮させると、脚部における静脈環流を増加させることになり、脚部のむくみの解消につながる。

また、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとにそれぞれ設定した支持台座標系における前後方向の軸周りに傾斜角度を調節すれば、いわゆるオー脚、エックス脚である使用者が使用する際に脚の曲がりを矯正した状態で使用させることができる。さらに上下方向の軸回りで時間経過に伴って角度を変化させれば、股関節が回転するから股関節の柔軟性を高めることができ、あるいはまた上下方向の軸回りの角度を調節すれば、膝関節にせん断力が作用しない位置で使用することが可能になる。

以下では、装置の構成および左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの動きのパターンについて説明する。以下では、ハウジング座標系における前後方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。また、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとにそれぞれ設定した支持台座標系における前後方向をｘ方向、左右方向をｙ方向、上下方向をｚ方向とする。したがって、ハウジング１の上面はＸＹ平面に平行な面であって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの代表点はＸＹ平面に平行な面内で移動することになる。また、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは支持台座標系におけるｙ方向の軸Ａｙ（図１２参照）周りについてのみ角度が変化可能であるものとする。

本実施形態では、図２に示すように、床上に載置するための架台としてベース板１ａを備える。ベース板１ａは、外形が直方体状のものを図示しているが、ベース板１ａの外周形状にはとくに制限はない。以下では、説明を簡単にするために、ベース板１ａを床上に載置した状態でベース板１ａの上面が床面と平行になるものとする。

ベース板１ａの上方には上板１ｂが配設され、ベース板１ａと上板１ｂとを結合することによりハウジング１が形成される。ベース板１ａの上には、使用者の左右の足をそれぞれ載せる左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂと、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの位置をそれぞれ移動させる駆動装置３とが配置される。ここで、上板１ｂには左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂをそれぞれ突出させる２個の矩形状の開口窓１１ａ，１１ｂが厚み方向に貫設される。ただし、各開口窓１１ａ，１１ｂは、長手方向に沿った中心線間の距離がハウジング１の前端側で後端側よりも大きくなるように形成してある。

さらに、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの下面には、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの幅方向に離間した一対の軸受２１ｃが左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂと一体に設けられる。

軸受２１ｃは、後述する台車４１に取り付けられ上方に開放された断面コ字状の軸受板２３の各脚片２３ａの外側面に当接して、台車４１に固定される。

さらに、軸受板２３の両脚片２３ａおよび軸受２１ｃを通る軸Ａｙが設けられる。したがって、軸Ａｙは左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの幅方向に沿って配置され、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、長手方向の前後が上下するように軸Ａｙの周りに回動可能になる。

軸受板２３の下面には下面に開放された断面コ字状の台車４１が取り付けられている。台車４１の両脚片４１ａの外側面には各２個ずつの車輪４２が取り付けられる。ベース板１ａの上面には左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに対してそれぞれ２本ずつのレール４３が固定されており、レール４３の上面に設けたレール溝４３ａの中で車輪４２が転動するように、レール４３上に台車４１が載置される。また、レール４３の上面には車輪４２がレール溝４３ａから脱落するのを防止するために、脱輪防止板４４が固定される（図３参照）。

ところで、レール４３の長手方向はハウジング１に設けた開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向とは異なる方向としてある。具体的には、レール４３ではハウジング１の前後方向に対する角度が開口窓１１ａ，１１ｂよりもさらに大きくなっている。たとえば、ハウジング１の前後方向に対する角度が、開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向で３０度とすれば、レール４３の長手方向は４５度などに設定される。すなわち、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに足を載せ、開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向に足の中心線を一致させた状態において、レール４３に沿って左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを移動させることにより足の位置を変化させても膝に剪断力が作用しない方向に、レール４３の長手方向が設定される。なお、本実施形態では、望ましい動作として、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが前後方向と左右方向とを複合した移動経路で移動する例を示しているが、レール４３を配置する方向により左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを前後方向や左右方向に移動させることも可能である。

上述の構成によって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはレール４３の長手方向に沿って往復移動することが可能になる。すなわち、上述した台車４１と車輪４２とレール４３と脱輪防止板４４とは、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動経路を拘束する案内部４として機能する。

左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを移動させる駆動装置３は、図４に示すように、駆動力を発生させる駆動源３１と、駆動力を左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂにそれぞれ伝達するように２系統に分離する系統分離部３２と、駆動力を用いて台車４１をレール４３に沿って往復移動させる往復駆動部３３とを有する。本実施形態では、図４（ａ）のように系統分離部３２により駆動力を分離し、分離された駆動力を往復駆動部３３に伝達する構成を採用しているが、図４（ｂ）のように往復駆動部３３により得られる往復駆動の駆動力を系統分離部３２で２系統に分離することも可能である。

駆動装置３について、さらに具体的に説明する。駆動源３１には回転モータ（以下、単にモータと略称し、符号３１を用いる）を採用しており、モータ３１の出力軸３１ａには系統分離部３２が連結される。

系統分離部３２は、モータ３１の出力軸３１ａに連結されたウォーム（第１歯車）３２ａとウォーム３２ａに噛合する一対のウォームホイール（第２歯車）３２ｂとを備える。

ウォームホイール３２ｂには、回転軸３５が挿通され、ウォームホイール３２ｂの回転に伴って回転軸３５が回転するように、ウォームホイール３２ｂと回転軸３５とを結合してある。回転軸３５の上端部には断面が非円形状（たとえば、矩形状）に形成された結合部３５ａ（図５参照）が形成される。

図５に示すように、往復駆動部３３は、回転軸３５の結合部３５ａに一端部が結合されるクランク板３６と、クランク板３６にクランク軸３７を介して結合されたクランクロッド３８とを備える。クランク軸３７の一端部はクランク板３６に固定され、他端部はクランクロッド３８の一端部に保持された軸受３８ａに保持される。つまり、クランクロッド３８の一端部はクランク板３６に対して回動自在に結合される。クランクロッド３８の他端部は台車４１に対して軸体３８ｂを用いて結合され、クランクロッド３８の他端部は台車４１に対して回動自在に結合される。

上述の構成から明らかなように、クランクロッド３８は、ウォームホイール３２ｂの回転力を台車４１の往復移動に変換する変換機構として機能する。クランクロッド３８はウォームホイール３２ｂごとに設けられ、台車４１は左足支持台２ａと右足支持台２ｂとにおいて個別に設けられているから、クランクロッド３８は、ウォームホイール３２ｂの回転力をそれぞれ左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの往復移動に変換する変換機構として機能する。

台車４１は上述したように車輪４２とレール４３とにより移動経路が拘束されているから、ウォームホイール３２ｂの回転に伴って台車４１がレール４３の長手方向に沿って往復移動する。つまり、モータ３１の回転がウォーム３２ａおよびウォームホイール３２ｂを介してクランク板３６に伝達され、さらに、クランク板３６に結合されたクランクロッド３８により台車４１がレール４３に沿った直線上で往復移動を行うのである。その結果、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとがレール４３の長手方向において往復移動する。

本実施形態では、ウォーム３２ａと２個のウォームホイール３２ｂとにより駆動力を２系統に分離し、系統ごとに左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの駆動力として用いるから、駆動装置３により左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが関連付けて駆動される。ここで、各ウォームホイール３２ｂがウォーム３２ａに噛合する位置を１８０度異ならせてあり、したがって左足支持台２ａが移動範囲の後端に位置するときには、右足支持台２ｂは移動範囲の前端に位置する。左足支持台２ａの移動範囲における後端は左足支持台２ａの移動範囲の右端であって、右足支持台２ｂの移動範囲における前端は右足支持台２ｂの移動範囲の右端であるから、左右方向においては、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは同じ向きに移動することになる。

なお、上述の構成から明らかなように、ウォーム３２ａとウォームホイール３２ｂとを噛み合わせる位置に応じて、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動における位相差を適宜に付与することが可能である。左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの上に立って立位で使用する場合には、本実施形態のように１８０度の位相差を付与すれば、使用者の前後方向の重心移動が少なくなるからバランス機能が低下している使用者でも使用できる。あるいは、位相差を持たないようにすれば、使用者の前後方向の重心移動が生じるから、単に脚部の筋群の運動になるだけではなく、バランス機能を保つための腰背部などの筋群の運動にも役立つ。

ところで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、軸Ａｙの周りで回動可能であるから、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの前端部と後端部との高さ位置を変化させることが可能になっている。つまり、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に置いた足の爪先と踵との高さ位置を変化させることにより、足関節の底屈と背屈とが可能になっている。

ここで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、使用者が足を載せるための足置板２１と足置カバー（図示せず）とで構成されている。そして、軸Ａｙの周りでの足置板２１の回動をレール４３に沿った往復移動に連動させるために、ベース板１ａには、図６に示すように、足置板２１の移動経路に沿って少なくとも一部に傾斜面１４ａを有したガイド面１４が形成され、足置板２１の下面にはガイド面１４に当接する倣い突部２５が設けられている。図示例では、ガイド面１４の全長に亘ってベース板１ａの上面に対して一定角度で傾斜する傾斜面１４ａを形成しているが、ガイド面１４の形状はとくに限定されるものではなく、一部に傾斜面１４ａを含んでいればよい。倣い突部２５の先端部は、ガイド面１４に対する摩擦係数が小さくなるように材料および形状を選択しておけばよいが、本実施形態では、ガイド面１４の上で転動するローラ２５ａを倣い突部２５の先端部に設けている。

上述のように、ガイド面１４に当接する倣い突部２５を設けていることにより、モータ３１の回転に伴って左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが往復移動を行う際に、倣い突部２５がガイド面１４に設けた傾斜面１４ａに当接する際には、足置板２１が軸Ａｙの周りで回動することにより足置板２１のベース板１ａに対する角度が変化し、結果的に足関節の底屈および背屈が行われる。

なお、上述の例では、ガイド面１４をベース板１ａに設け、倣い突部２５を足置板２１に設けているが、図７のように、ガイド面１４を足置板２１に設け倣い突部２５をベース板１ａに設けるようにしても同様に動作する。

上述した構成例では、駆動装置３における系統分離部３２の構成として、ウォーム３２ａとウォームホイール３２ｂとを用いることにより、モータ３１の出力軸３１ａとウォームホイール３２ｂとともに回転する回転軸３５との直角軸間の伝達を可能にする構成例を示したが、モータ３１の出力軸３１ａと回転軸３５との直角軸間の伝達をベルトにより行う構成を採用してもよい。この場合、ウォームホイール３２ｂに代えてベルトを掛け回すプーリを用い、ウォーム３２ａを省略することができる。

また、上述の構成例では、モータ３１の出力軸３１ａがベース板１ａの上面に沿って配置されているが、出力軸３１ａがベース板１ａの上面に直交するように配置する場合には、ウォーム３２ａとウォームホイール３２ｂとの組み合わせではなく、平歯車の組み合わせによって回転力の伝達と系統の分離とを行うことが可能である。この構成において平歯車をプーリに置き換えたり、プーリ間で回転力をベルトで伝達するように構成したりすることが可能である。

往復駆動部３３の構成としては、クランク板３６とクランクロッド３８とを用いる代わりに、モータ３１の回転力を溝付きカムに伝達して溝付きカムを回転させ、溝付きカムのカム溝に従動するカムフォロワをクランクロッド３８に代えて用いる構成を採用することも可能である。この種の構成において、ウォームホイール３２ｂに代えてモータ３１の出力軸３１ａと平行な回転軸を有する溝付きカムを用いる構成を採用すれば、出力軸３１ａから溝付きカムにピニオンによって回転力を伝達することが可能である。

さらに、溝付きカムを１個だけ用い、モータ３１の出力軸３１ａの回転力を溝付きカムに伝達する構成を採用する場合には、溝付きカムのカム溝に２個のカムフォロワを配置することで、系統分離部３２と往復駆動部３３との機能を溝付きカムとカムフォロワとにより実現することも可能である。

ところで、装置の使用にあたり、立位で使用する場合には、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが停止位置している初期位置において、左右の足をそれぞれ左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに載せて左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に立ち、駆動装置３の運転を開始させる。図８に示すように、右足支持台２ｂの支持台座標系における前後方向（ｘ方向）はハウジング座標系における前後方向（Ｘ方向）に対して、たとえば９度程度の角度をなすように配置され、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に立ったときに、使用者の脚部に捻れを生じることがなく、自然な立ち位置になるようにしてある。

初期位置では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは前後方向において同位置に位置する。つまり、初期位置では左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが左右方向の一直線上に並ぶ。したがって、初期位置で使用者が左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に載ると、使用者の重心から鉛直方向に下ろした直線は左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの間でほぼ中央を通ることになる。

上述した構成から明らかなように、駆動装置３の運転を開始すると、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはそれぞれ前後方向に位置を変化させるとともに、前後方向の位置変化に伴って左右方向の位置も変化させる。ここで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはレール４３に沿った一直線上を往復移動し、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは足の前後方向とは異なる方向に移動する。たとえば、ハウジング１の前後方向に対して４５度をなす方向に移動する。この移動距離は、たとえば２０ｍｍなどに設定する。

また、上述したように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂがレール４３に沿って往復移動するのと同時に、足置板２１が軸Ａｙの周りに回動する。足置板２１が前方に移動する際には倣い突起２５がガイド面１４の傾斜面１４ａを昇るから、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの前端位置において足関節が背屈し、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの後端位置において足関節が底屈することになる。軸Ａｙの位置は足裏において踵付近に設定している。

なお、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの前後の位置と底屈および背屈との関係は上述の例とは逆にすることが可能であり、また基準面に対する底屈および背屈の角度は異ならせてもよい。これらの動作はガイド面１４の形状を適宜に設定することにより、容易に実現することができる。

装置の使用にあたっては、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが停止位置している初期位置において、左右の足をそれぞれ左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに載せて左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に立ち、駆動装置３の運転を開始させる。駆動装置３の運転開始を指示するスイッチは、手操作するものをハウジング１に設けたのでは操作時にかがまなければならず、使い勝手が悪くなる。そこで、赤外線を用いたワイヤレスリモコンやハウジング１から引き出した電線に接続されたワイヤードリモコンにスイッチを設けるのが望ましい。また、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの一方に足で操作するスイッチを設けるか、あるいは左足支持台２ａと右足支持台２ｂに人が載ったことを検知し一定時間後に運転を開始する自動スイッチを設けてもよい。

また、左足支持台２ａ、右足支持台２ｂの位置や駆動源３１の回転速度、角度、方向を検出するセンサ部を設け、駆動源３１の回転速度、角度、方向を制御することができる。そして、駆動時間を計測するタイマ部を設けておけば、たとえば、所定の時間での、駆動源３１の回転速度や回転角度の変化を制御することができる。左足支持台２ａ、右足支持台２ｂの位置を検出する場合には、センサ部として、たとえば、赤外線センサなどの光センサを用いることができるが、これに限定はされず、メカニカルセンサを用いてもよい。このとき、左足支持台２ａ、右足支持台２ｂの位置を直接検出してもよいし、上記の往復駆動部３３の位置を検出し、その検出結果から左足支持台２ａ、右足支持台２ｂの位置を検出してもよい。

上述した初期位置では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは前後方向において同位置に位置する。つまり、初期位置では左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの代表点が左右方向の一直線上に並ぶ。したがって、初期位置で使用者が左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に載ると、使用者の重心から鉛直方向に下ろした直線は左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの間でほぼ中央を通ることになる。図９に使用者の重心から鉛直方向に下ろした直線とハウジング１の上面との交点を点Ｇで表している。

駆動装置３は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂをそれぞれ前後方向に位置を変化させるとともに、前後方向の位置変化に伴って左右方向の位置も変化させる。また、駆動装置３は、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとを、前後方向と左右方向とにおいて設定した範囲内で周期動作させる。ここに、周期動作とは同じ位置を周期的に通ることを意味している。

本実施形態では、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの代表点の移動軌跡Ｌａ，Ｌｂが、それぞれＸＹ平面に平行な面内の直線上を反復移動する動作パターンを採用している。左足支持台２ａの移動軌跡Ｌａと右足支持台２ｂの移動軌跡Ｌｂとは、前端位置における左右方向の距離が後端位置における左右方向の距離よりも大きくなりＶ字状（逆八字状）をなすように設定される。前端位置は初期位置よりも前方に位置し、後端位置は初期位置よりも後方に位置するように移動軌跡Ｌａ，Ｌｂが設定される。

また、使用者の重心位置がハウジング座標系の前後方向（Ｘ方向）において定位置に保たれるように、つまり点Ｇの位置がＸ方向に移動しないように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを前後方向において互いに逆位相で移動させる。前後方向における逆位相とは、左足支持台２ａが前端位置のときに右足支持台２ｂが後端位置であり、左足支持台２ａが後端位置のときに右足支持台２ｂが前端位置であることを意味する。

左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動軌跡Ｌａ，Ｌｂが上述のようにＶ字状をなすように制御され、かつ前後方向において互いに逆位相で移動するから、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは左右方向においても逆位相で移動する。つまり、左足支持台２ａが左向きに移動する際に右足支持台２ｂが右向きに移動し、左足支持台２ａが右向きに移動する際に右足支持台２ｂが左向きに移動する。

したがって、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの代表点について、図９に示すように、初期位置をｇ１，ｄ１とし、前端位置をｇ２，ｄ２とし、後端位置をｇ３，ｄ３とすると、左足支持台２ａがｇ１→ｇ２→ｇ１→ｇ３→ｇ１という経路で反復移動するときに、右足支持台２ｂはｄ１→ｄ３→ｄ１→ｄ２→ｄ１という経路で反復移動することになる。

このとき、駆動源３１は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの反復移動の速度または振幅の少なくともいずれかが反復移動開始の際には徐々に大きくなるように制御され、反復移動停止の際には徐々に小さくなるように制御される。振幅は、前端位置と後端位置との間で変化する。振幅の制御は、特に、速度が大きいときに、有効となる。駆動源３１の制御の際には、上述のセンサ部やタイマ部が使用される。具体的には、反復移動停止の際に、速度を徐々に小さくする方法として、駆動源３１に電圧、電流を供給する時間間隔を徐々に大きくしたり、駆動源３１に供給する電圧、電流の値を徐々に小さくしたりする方法が挙げられる。速度の時間に対する変化率は、図１０においてＣで示すように、一定であってもよいが、図１０においてＶで示すように、徐々に小さくなることが望ましい。加速度も徐々に小さくなり、使用者に安全である。また、停止の際の期間は、使用者の安全を考慮して、３０秒程度とする。この期間は、タイマ部により計測される。反復移動開始の際に、速度を徐々に大きくする方法としては、停止の際と逆の構成を採用すればよい。ここで、速度や振幅の変化は、伝達機構により、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに分けて制御することもできるし、それぞれ関連付けて制御することもできる。

したがって、開始の際や停止の際において、使用者に安全な装置とすることができる。

上述のように、前端位置が初期位置よりも前方であり、かつ後端位置が初期位置よりも後方であって、しかも使用者の重心位置が定位置に保たれるように左足支持台２ａと右足支持台２ｂとを逆位相で移動させているから、足位置の変化は歩行運動に近い位置変化になり、少なくとも下腿部においては歩行時と同様の筋群を伸縮させることができる。また、後端位置が初期位置よりも後方に位置し、後端位置の足位置は使用者の重心よりも後方になるから、後端位置では大腿部の後側から臀部の筋肉を緊張させることができる。

一般に歩行運動では、足位置は前後方向を主として移動することになるが、本実施形態の装置を使用すれば、前後方向と左右方向とを複合した動きになるから、下腿部と大腿部との筋群が協調して伸縮し、多くの筋を関連付けて伸縮させることによって、他動運動かつ軽負荷ながらも筋に取り込む糖量が多くなり、２型糖尿病の改善効果が期待できる。

ところで、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが前後方向にのみ移動する場合は、使用者の身体には股関節と膝関節と足関節とを屈伸させる反射しか生じないから、主として下肢と臀部との筋刺激しか得られない。これに対して、本実施形態では、前後方向だけではなく左右方向の移動が付加され、Ｖ字状の移動軌跡Ｌａ，Ｌｂであって、かつ逆位相で移動するから、使用者の体幹が捻れる結果、内臓に刺激を与えることができる。しかも、前後方向と左右方向とを複合した動作によって、いずれか一方の動作のみを行う場合よりも多くの筋（内転筋、大腿直筋、内側広筋、外側広筋、大腿二頭筋、半腱様筋、半膜様筋など）に刺激を与えることができる。

使用者の体幹に捻れを生じさせるためには、上述したＶ字状の移動軌跡Ｌａ，Ｌｂとは逆に、逆Ｖ字状（八字状）の移動軌跡Ｌａ，Ｌｂを採用してもよい。つまり、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの代表点の移動軌跡Ｌａ，Ｌｂにおいて、前端位置における左右方向の距離が後端位置における左右方向の距離よりも小さくなるように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを移動させる構成を採用することもできる。この場合も、前後方向と左右方向とにおいて左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを互いに逆位相で移動させる。この動作でも、上述した構成と同様の効果が期待できる。

ところで、本実施形態は、上述したように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとを代表点を通るｙ方向の軸Ａｙ周りで回動可能にしているから、前後方向の傾斜角度が変化する。傾斜角度は、たとえば、足裏が水平である状態を０度として背屈側と底屈側とにそれぞれ３０度、５０度の範囲で角度変化を可能とする。当該角度変化の範囲は、足関節の可動域に合わしているため、足関節に負担を与えることがない。ここで、背屈側と底屈側とにそれぞれ２０度の範囲で角度変化を可能とした場合の例について説明する。この場合、前端位置と後端位置と初期位置とにおいて、傾斜角度をそれぞれ１０度単位で５段階に設定可能とする。つまり、前端位置と後端位置と初期位置とにおいて、背屈時の水平に対する角度を正、底屈時の水平に対する角度を負として、それぞれ−２０度、−１０度、０度、１０度、２０度の５段階の角度設定を可能とする。３位置で傾斜角度を設定すると、３位置の中間の位置での傾斜角度は自動的に補間される。ここで、傾斜角度の変化は、伝達機構により、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに分けて制御することもできるし、それぞれ関連付けて制御することもできる。

角度設定の一例を図１１に示す。図１１（ａ）は、前端位置で−２０度、後端位置で２０度、初期位置で０度に設定した例であり、図１１（ｂ）は、前端位置で２０度、後端位置で２０度、初期位置で１０度に設定した例である。図１１（ａ）に示す動作例では足関節の角度変化が歩行時と同様になり歩行時に用いる筋群が伸縮するから、他動式の歩行運動を実現することができる。

とくに、足関節の屈伸に伴って下腿部の筋群が伸縮するから、静脈環流が促進され、末梢部から心臓へ環流する血流を増加させて全身の血行促進を図ることができる。したがって、いわゆるエコノミークラス症候群を生じやすい体質の利用者にとっては静脈鬱血を改善する効果が期待できる。また、足関節を屈伸させることにより足関節の可動範囲を広げることができる。一方、図１１（ｂ）に示す動作例では足関節の角度変化は小さいがアキレス腱を伸長させているから、足関節に柔軟性を付与して足関節の可動範囲を大きくすることができる。また、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂからの反力が脛骨の方向に一致するように傾斜角度を変化させれば、膝に作用するせん断力が軽減され、膝痛の使用者でも苦痛を伴わずに使用することが可能になる。

また、図１１（ａ）とは逆に、前端位置で２０度、後端位置で−２０度というように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが、前端位置に近付くほど後傾し、後端位置に近付くほど前傾するように傾斜角度を変化させれば、使用者の重心位置が前後方向において移動しにくくなり、バランス機能の衰えている使用者でもバランスを保ちやすくなる。

ここで、上記反復移動は、軸Ａｙ周りでの反復回動を含む。したがって、反復移動の振幅には、反復回動の振幅もあり、これは反復回動の角度を意味する。

また、駆動源３１は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが略同一の静止角度θｙ（図１２参照）をもって反復回動を停止するように制御される。具体的には、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは図１２に示す位置で停止する。図１２において、軸Ａｙを含むハウジング座標系のＸＹ平面を平面Ｐｙとすると、左足支持台２ａと平面Ｐｙとの間の角度と右足支持台２ｂと平面Ｐｙとの角度はともにθｙとなる。θｙは、軸Ａｙ周りでの静止角度である。ここで、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとは、平面Ｐｙに対して、図１２（ａ）および（ｃ）においては、逆方向に傾斜しており、図１２（ｂ）および（ｄ）においては、同方向に傾斜している。つまり、図１２（ａ）および（ｃ）は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの静止角度θｙを、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの停止の際に、使用者がバランスを崩さないように設定した場合であり、図１２（ｂ）および（ｄ）は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの静止角度θｙを、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの停止の際に、使用者がバランスを崩すように設定した場合である。言い換えれば、図１２（ａ）および（ｃ）では、左足支持台および右足支持台が停止の際に使用者の重心について略対称になるように制御され、図１２（ｂ）および（ｄ）では、左足支持台および右足支持台が停止の際に使用者の重心について非対称になるように制御される。ここで、図１２（ａ）および（ｃ）においては、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの各足置面の法線ベクトルＶａ、Ｖｂの合成ベクトルが略鉛直の向きをもって、反復回動を停止するように制御されている。静止角度θｙを０度とすることもできる。なお、図１２では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、前後方向（Ｘ方向）については、同じ位置で停止しているが、前後方向に離間して停止してもよい。このようにすれば、使用者は、前後方向に安定する。

したがって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂについて、略同一であり使用者がバランスを崩さない静止角度θｙをもって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの反復回動を停止するように制御すれば、使用者が停止の際に安定するので、安全性が向上する。

一方、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂについて、略同一であり使用者がバランスを崩す静止角度θｙをもって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの反復回動を停止するように制御すれば、使用者が停止の際に安定しないため、使用者にバランスを保たせる負荷がかかり、その結果、使用者は筋力をつけることができる。この場合、使用者は、安全のために、あらかじめ停止位置を認識しておくことが望ましい。

そして、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを、停止時にそれらの足の載置面が略水平になるように制御すれば、使用者の足首にかかる負担を軽減することができる。

上述の動作は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂについて、ハウジング座標系のＸＹ平面内での位置移動に伴って支持台座標系のｙ方向の軸Ａｙ周りでの傾斜角度を変化させているが、傾斜角度を調節可能としておき、ＸＹ平面内での位置が移動しても傾斜角度が変化しないように調節した角度を保つようにしてもよい。この場合、駆動装置３には傾斜角度を変化させる構成を設けなくてもよい。このとき、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの傾斜角度は略同一である。アキレス腱を伸ばすように傾斜角度を固定して使用すれば、腓腹筋やひらめ筋の柔軟性を高めることができる。

上述した動作を行う駆動装置３として、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとをそれぞれ前後方向に移動させる２個の駆動源３１および左右方向に移動させる２個の駆動源３１と、ｙ方向の軸Ａｙ周りの回動を行う２個の駆動源３１とを備える構成を採用する場合には、各駆動源３１の連動関係をコンピュータからなる制御装置で制御する構成を採用することができる。また、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとは、前後方向と左右方向とについて逆位相で移動するから、前後方向と左右方向とについてそれぞれ１個ずつの駆動源３１を用いるとともに逆位相の関係を伝達機構によって実現する構成を採用することができる。上述した動作のうち、Ｖ字状の動作と、逆Ｖ字状の動作との一方のみを実現すればよい場合には、前後方向と左右方向との連動関係が一意に規定されるから、１個の駆動源３１のみを用いて伝達機構により連動関係を実現することができる。

ｙ方向の軸Ａｙ周りでの角度変化について、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの角度を対称（逆位相）に設定する場合には、１個の駆動源３１を用いればよく、前端位置と後端位置と初期位置とにおける角度設定が不要であれば、前後左右に移動させる駆動源３１と共用することも可能である。

図１３（ａ）に示すように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとについて、ｙ方向の軸Ａｙ周りにおける傾斜角度を変化させるにあたっては、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの内外の適宜の位置に回動中心を設定することができる。左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの前後方向（Ｘ方向）の中央位置に設定するほか、回動中心の位置を図１３（ｂ）に丸印を付した位置のいずれかに設定することも可能である。

前後方向の中央位置に回動中心を設定すれば、前端位置や後端位置に設定する場合に比較すると、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの荷重に抗して傾斜させるのに要する力が２分の１になる。したがって、回動中心に回動力を与える回動型の出力を持つ伝達機構を構成する場合は、この構成を採用すると出力の小さい駆動源３１を用いることができる。一方、回動中心を支点として回動中心以外の位置を押圧する直進型の出力を持つ伝達機構を構成する場合には、支点となる回動中心から押圧位置までの距離が大きいほうが梃子の原理によって出力を抑制できるから、前端位置または後端位置に回動中心を設けることによって出力の小さい駆動源３１を用いることが可能になる。

回動中心を左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの外に設定すれば、ＸＹ平面上での位置に対する傾斜角度の変化の関係が非線形になるから、前端位置付近や後端位置付近での角度変化の変化率を初期位置付近での角度変化の変化率と異ならせることが可能になる。このような動作によって、バランスを保ちやすくしたり、足関節の回動角度にリズムを付与して単調さを解消したりするのに役立つ。

なお、ｙ方向の軸Ａｙ周りの回動については、駆動装置３によって回動力を与えずに自由に回動させる構成を採用することも可能である。この構成を採用する場合、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの回動範囲を制御する手段を設け、回動範囲を調節可能にしておけば、駆動装置３を用いることなく、前端位置で後傾し後端位置で前傾する動作を実現することができる。

また、上述したように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに対して足を固定する位置を調節可能にしているから、回動中心から足位置までの距離を調節することにより、回動中心に近い位置に足を載せて使用するとバランスをとりやすくかつ筋群の伸縮が少ない軽負荷の運動ができ、回動中心から離れた位置に足を載せて使用すると重心の上下移動が大きくなりかつ筋群の伸縮が多い強負荷の運動が可能になる。

上述したように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとを一方が前端位置のときに他方を後端位置に位置させ、かつ一方が左向きに移動するときに他方を右向きに移動させることによって、体幹を捻って使用者の内蔵に刺激を与えることができるが、上述の構成では上体が自由に動くものであるから、使用者によっては体幹が捻れないように身体を動かす場合もある。

そこで、手摺を設け使用時には手摺を持たせることによって、上体の位置を固定させる構成を採用してもよい。手摺はハウジング１に一体に設けるほか、装置を使用する場所において造営物側に設けるようにしてもよい。手摺を設けておけば手摺によって使用者は身体を支えることができるからバランス機能が衰えている使用者でも利用しやすくなる。また、立位で使用することが基本であるが、リハビリ目的などであって、立位が困難な場合には座席を設けて着座姿勢で利用してもよい。

（実施形態２）
実施形態１は、使用者の重心位置が前後に移動しないように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとを前後方向において互いに逆位相になるように移動させる構成を採用したが、使用者の重心位置を前後に移動させると、前後に倒れないように反射神経系が機能するから、身体が倒れないように保つための筋群（たとえば、広背筋、大腰筋、腸腰筋）が刺激される。

本実施形態は、この効果をねらうものであって、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとを前後方向において逆位相で移動させるのではなく、１８０度ではない適宜の位相差で移動させる構成を採用している。位相差は０度であってもよく、この場合、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとは同時に前後移動することになる。位相差が１８０度ではない場合には前端位置と後端位置とにおいて加速度が生じ、重心位置が前後に移動するから、身体が倒れないように保つための筋群が刺激される。さらに、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動に伴って傾斜角度も変化させると、重心位置を保つのがより一層難しくなり、身体を倒れないように保つための筋群の強化が可能になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
実施形態１では、左足支持台２ａと右足支持台２ｂをｙ方向の軸Ａｙ周りに回動可能としているが、ｘ方向の軸Ａｘ周りに回動可能とした例を図１４および１５に示す。ここで、傾斜角度は、たとえば、足裏が水平である状態を０度として、内傾側と外傾側とにそれぞれ２５度、１５度の範囲で角度変化を可能とする。当該角度変化の範囲は、足関節の可動域に合わしているため、足関節に負担を与えることがない。

たとえば、図１４に示すように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを前端位置で内傾させ、初期位置では水平になり、後端位置で外傾させるように傾斜角度を設定すれば、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが前後左右に移動する間に内傾と外傾とを繰り返すから、使用者の上体には左右に倒そうとする加速度が作用する。この加速度に抗して身体を倒さないように反射が生じるから、脚側部の筋肉が刺激され、オー脚やエックス脚を矯正するための筋群を強化することが可能になる。

左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの傾斜角度は、実施形態１と同様に、前端位置と後端位置と初期位置とにおいて設定すれば、ＸＹ平面内での位置移動に伴って駆動装置３が角度を連続的に変化させる。

ここで、駆動源３１は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが略同一の静止角度θｘ（図１５参照）をもって反復回動を停止するように制御される。具体的には、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは図１５に示す位置で停止する。図１５において、軸Ａｘを含むハウジング座標系のＸＹ平面を平面Ｐｘとすると、左足支持台２ａと平面Ｐｘとの間の角度と右足支持台２ｂと平面Ｐｘとの角度はともにθｘとなる。θｘは、軸Ａｘ周りでの静止角度である。ここで、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとは、平面Ｐｘに対して、図１５（ａ）および（ｃ）においては、逆方向に傾斜しており、図１５（ｂ）および（ｄ）においては、同方向に傾斜している。つまり、図１５（ａ）および（ｃ）は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの静止角度θｘを、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの停止の際に、使用者がバランスを崩さないように設定した場合であり、図１５（ｂ）および（ｄ）は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの静止角度θｘを、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの停止の際に、使用者がバランスを崩すように設定した場合である。言い換えれば、図１５（ａ）および（ｃ）では、左足支持台および右足支持台が停止の際に使用者の重心について略対称になるように制御され、図１５（ｂ）および（ｄ）では、左足支持台および右足支持台が停止の際に使用者の重心について非対称になるように制御される。ここで、図１５（ａ）および（ｃ）においては、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの各足置面の法線ベクトルＶａ、Ｖｂの合成ベクトルが略鉛直の向きをもって、反復回動を停止するように制御されている。静止角度θｘを０度とすることもできる。なお、図１５では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、前後方向（Ｘ方向）については、同じ位置で停止しているが、前後方向に離間して停止してもよい。

ｘ方向の軸Ａｘ周りの回動中心は、支持台座標系でのｙ方向において、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの中心位置に設定するほか、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの内外の適宜の位置に設けることができる。回動中心の位置に応じた効果は実施形態１においてｙ方向の軸Ａｙ周りの回動中心の位置に応じた効果と同様である。さらに、支持台座標系のｙ方向において左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに足を載せる位置を調節する構成を採用すれば、足を載せる位置に応じて、左右方向における重心の移動量を変化させたり、負荷の大きさを変化させたりすることができる。

図１４では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの位置がハウジング座標系のＸＹ平面内において移動するのに伴って傾斜角度が変化する例を示しているが、使用状況に応じて傾斜角度を調節し、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動にかかわりなく一定の傾斜角度で使用するようにしてもよい。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

（実施形態４）
実施形態１では、左足支持台２ａと右足支持台２ｂを支持台座標系のｙ方向の軸Ａｙ周りに回動可能としているが、ｚ方向の軸Ａｚ周りに回動可能とした例を図１６および１７に示す。

ｘ方向の軸Ａｘあるいはｙ方向の軸Ａｙ周りに回動させる場合と同様に、ｚ方向の軸Ａｚ周りに回動させる場合も、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとがハウジング座標系でのＸＹ平面内で位置を移動させるのに伴って回動角度を変化させる場合と、位置移動とは無関係に回動角度を固定する場合とがある。ここで、傾斜角度は、たとえば、ハウジング座標系と支持台座標系との各座標軸の方向が一致した状態を０度として、軸Ａｚ周りに、それぞれ１０度の範囲で角度変化を可能とする。言い換えれば、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、使用者の足裏が使用者の足裏の長手方向および短手方向の両方向に直交する方向の軸回りに、略平行である状態の各足裏の長手方向の軸からそれぞれ内傾側に１０度以下、外傾側に１０度以下の範囲の角度変化をもって、回動する。当該角度変化の範囲は、足関節の可動域に合わしているため、足関節に負担を与えることがない。

たとえば、図１６に示すように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動軌跡Ｌａ，Ｌｂの後端位置においてハウジング座標系のＸ方向と支持台座標系のｘ方向との角度を最大にし、前端位置において角度を最小にするように制御することができる。

ここで、駆動源３１は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが略同一の静止角度θｚ（図１７参照）をもって反復回動を停止するように制御される。具体的には、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは図１７に示す位置で停止する。図１７において、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの中間に位置するハウジング座標系のＸＺ平面を平面Ｐｚとすると、左足支持台２ａと平面Ｐｚとの間の角度と右足支持台２ｂと平面Ｐｚとの角度はともにθｚとなる。θｚは、軸Ａｚ周りでの静止角度である。ここで、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとは、平面Ｐｚに対して、図１７（ａ）および（ｃ）においては、逆方向に傾斜しており、図１７（ｂ）および（ｄ）においては、同方向に傾斜している。つまり、図１７（ａ）および（ｃ）は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの静止角度θｚを、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの停止の際に、使用者がバランスを崩さないように設定した場合であり、図１７（ｂ）および（ｄ）は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの静止角度θｚを、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの停止の際に、使用者がバランスを崩すように設定した場合である。言い換えれば、図１７（ａ）および（ｃ）では、左足支持台および右足支持台が停止の際に使用者の重心について略対称になるように制御され、図１７（ｂ）および（ｄ）では、左足支持台および右足支持台が停止の際に使用者の重心について非対称になるように制御される。静止角度θｚを０度とすることもできる。なお、図１７では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、前後方向（Ｘ方向）については、同じ位置で停止しているが、前後方向に離間して停止してもよい。

上述のように左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂについて、ハウジング座標系のＸＹ平面内での代表点の位置移動に応じて支持台座標系のｚ方向の軸Ａｚ周りの回動角度を変化させると、左右片脚ずつについてみれば、股関節の回転が生じて股関節の周囲の筋群が伸縮し、結果的に股関節の柔軟性を高めることができる。また、使用者の身体全体についてみれば、体幹の捻れを大きくすることができ、ｚ方向の軸Ａｚ周りの回動を伴わない場合に比較して内蔵への刺激を大きくすることができる。

上述の動作例では、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが、ハウジング座標系のＸＹ平面内での位置移動に伴って、支持台座標系のｚ方向の軸Ａｚ周りに回動しているが、膝関節にせん断力が作用しない位置でｚ方向の軸Ａｚ周りの回動角度を調節可能とし、ＸＹ平面の移動位置にかかわらず調節した回動角度に保つようにしておけば、膝痛のある使用者でも苦痛を伴わずに使用することが可能になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

上述した各実施形態の構成例では、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが直進するとともに前方への移動時と後方への移動時とで同じ経路を通る場合を想定しているが、直進ではなく移動軌跡Ｌａ，Ｌｂが適宜の曲線になるようにしてもよい。曲線の形状は円錐曲線（円、楕円、放物線、双曲線）のほか任意の曲線あるいは折線など適宜形状を採用することができる。また、前方への移動時と後方への移動時の経路を異ならせてもよい。たとえば、移動軌跡Ｌａ，Ｌｂをそれぞれ楕円状としてもよい。ただし、いずれの場合も、移動軌跡Ｌａ，Ｌｂにおける前端位置の左右幅と後端位置の左右幅とを異ならせることによって、左足支持台２ａについて前端位置と後端位置とを結ぶ直線と、右足支持台２ｂについて前端位置と後端位置とを結ぶ直線とがなす形状は、Ｖ字状または逆Ｖ字状になるようにする。

また、実施形態１では左足支持台２ａと右足支持台２ｂとを逆位相で移動させ、実施形態２では逆位相以外で移動させる例を示したが、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの一方を停止した状態で他方のみ移動させる動作や、この動作を左右交互に行う動作も可能である。さらに、上述した各実施形態では、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動軌跡Ｌａ，Ｌｂが同形状である場合を想定しているが、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとでは異なる移動軌跡Ｌａ，Ｌｂとしたり、左右で異なる移動軌跡Ｌａ，Ｌｂを適宜に入れ替える動作を採用したりすることも可能である。

上述した各実施形態の動作は、適宜に選択しまた組み合わせることが可能である。すなわち、実施形態１と実施形態２とのいずれかに実施形態３ないし実施形態４の各動作を単独で組み合わせたり、または複合して組み合わせたりすることが可能であり、また、実施形態１ないし実施形態４のすべての動作を１台の運動補助装置で選択して行うことも可能である。

ここで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを３次元的に回動可能とする場合の構成として、３つの軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを用いることもできるが、図１８〜２０に示すように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂのそれぞれについて、３つのピストンロッド５１を用いる構成を採用することが望ましい。

ピストンロッド５１は、その長さが制御されるとともに、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの足を載置面とは反対側の面に取り付けられた自在継手５２を介して、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに連結され、ハウジング１上に取り付けられた自在継手５３を介して、ハウジング１に連結されている。しかして、ピストンロッド５１の左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂ側の先端は、任意の位置をとることができる。

また、ピストンロッド５１は、それぞれに設けられた駆動源３１により駆動する。これにより、左足支持台２ａまたは右足支持台２ｂの３次元的な自由度が向上する。

なお、装置の移動を容易にするために、ハウジング１には、キャスター５４を設けるとよい。ここで、キャスター５４に、キャスター５４を固定するストッパー手段を設け、装置の使用時には、安全のため、当該ストッパー手段を用いることが望ましい。

一方、３つの軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚの代わりに球体を用いることもできる。

これらの構成を採用すれば、３つの軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを用いる場合に比べて、装置の小型化が可能になる。

また、上述の例では、ハウジング１の上面が水平面であるものとして説明したが、ハウジング１の下面に床上に載置される複数本の脚を突設し、各脚の長さを調節することによってハウジング１の上面を床面に対して傾斜させてもよい。また、ハウジング１の上面を平面ではなく曲面とすることも可能である。つまり、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂがハウジング１の上面の曲面に沿って移動する構成を採用してもよい。

実施形態１の概略構成図である。 同上の上面図である。 同上の要部断面図である。 同上に用いる駆動装置の機能説明図である。 同上の側面から見た要部断面図である。 同上の要部の動作説明図である。 同上の他の構成例における要部の動作説明図である。 同上の使用時の足位置を示す説明図である。 同上の動作説明図である。 同上の停止の際における時間に対する速度変化を示す図である。 同上の動作説明図である。 同上における停止時の位置を示す図である。 同上における代表点の位置の例を示す図である。 実施形態３の動作説明図である。 同上における停止時の位置を示す図である。 実施形態４の動作説明図である。 同上における停止時の位置を示す図である。 左足支持台および右足支持台を３次元的に回動可能とする場合の構成例を示す斜視図である。 左足支持台および右足支持台を３次元的に回動可能とする場合の構成例を示す上面図である。 左足支持台および右足支持台を３次元的に回動可能とする場合の構成例を示す側面図である。

符号の説明

１ ハウジング
１ａ ベース板（架台）
１ｂ 上板
２ａ 左足支持台
２ｂ 右足支持台
３ 駆動装置
４ 案内部
１４ ガイド面
１４ａ 傾斜面
２１ｃ 軸受
２３ 軸受板
２５ 倣い突部
２５ａ ローラ
３１ モータ（回転モータ、駆動源）
３１ａ 出力軸
３２ 系統分離部
３２ａ ウォーム（第１歯車）
３２ｂ ウォームホイール（第２歯車）
３３ 往復駆動部
３８ クランクロッド（変換機構）
５１ ピストンロッド
５２，５３ 自在継手
Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ 軸
Ｌａ，Ｌｂ 移動軌跡
θｘ，θｙ，θｚ 静止角度

Claims (8)

1. 使用者の左右の足をそれぞれ載せて反復移動する左足支持台および右足支持台と、
   左足支持台および右足支持台を反復移動させる駆動装置と、
   を備え、
   反復移動は、反復回動を含み、
   左足支持台および右足支持台は、使用者の足の長手方向、短手方向、長手方向および短手方向の両方向に直交する方向の少なくとも１つの軸を中心に反復回動し、略同一であり使用者がバランスを崩さない静止角度をもって、反復回動を停止するように制御されることを特徴とする運動補助装置。
2. 使用者の左右の足をそれぞれ載せて反復移動する左足支持台および右足支持台と、
   左足支持台および右足支持台を反復移動させる駆動装置と、
   を備え、
   反復移動は、反復回動を含み、
   左足支持台および右足支持台は、使用者の足の長手方向、短手方向、長手方向および短手方向の両方向に直交する方向の少なくとも１つの軸を中心に反復回動し、略同一であり使用者がバランスを崩す静止角度をもって、反復回動を停止するように制御されることを特徴とする運動補助装置。
3. 左足支持台および右足支持台の足の載置面が停止時に略水平になるように制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の運動補助装置。
4. 使用者の左右の足をそれぞれ足置面に載せて反復移動する左足支持台および右足支持台と、
   各支持台を反復移動させる駆動装置と、
   を備え、
   反復移動が反復回動を含み、
   各支持台は、使用者の各足の爪先側と踵側とをそれぞれ前方向と後方向としたときに、前後方向、左右方向、前後方向および左右方向の両方向に直交する方向の少なくとも一つの軸回りに反復回動し、各足置面の法線ベクトルの合成ベクトルが略鉛直の向きをもって、反復回動を停止するように制御されることを特徴とする運動補助装置。
5. 使用者の左右の足をそれぞれ足置面に載せて反復移動する左足支持台および右足支持台と、
   各支持台を反復移動させる駆動装置と、
   を備え、
   反復移動が反復回動を含み、
   各支持台は、使用者の各足の爪先側と踵側とをそれぞれ前方向と後方向としたときに、前後方向、左右方向、前後方向および左右方向の両方向に直交する方向の少なくとも一つの軸回りに反復回動し、前後方向、左右方向の少なくとも一つの軸回りに略同一角度で同方向の傾斜をもって、反復回動を停止するように制御されることを特徴とする運動補助装置。
6. 左足支持台および右足支持台は、使用者の足裏が使用者の足裏の短手方向の軸回りに、水平面からそれぞれ背屈側に３０度以下、底屈側に５０度以下の範囲の角度変化をもって、回動す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. 左足支持台および右足支持台は、使用者の足裏が使用者の足裏の長手方向の軸回りに、水平面からそれぞれ内傾側に２５度以下、外傾側に１５度以下の範囲の角度変化をもって、回動することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の運動補助装置。
8. 左足支持台および右足支持台は、使用者の足裏が使用者の足裏の長手方向および短手方向の両方向に直交する方向の軸回りに、略平行である状態の各足裏の長手方向の軸からそれぞれ内傾側に１０度以下、外傾側に１０度以下の範囲の角度変化をもって、回動することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の運動補助装置。

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