JP2009131520A - 揺動型運動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の身体状態に応じてより安全に且つ快適に運動を行うことができるものとする。
【解決手段】使用者が乗る可動部２と、該可動部に揺動運動を行わせる駆動部とを備えた揺動型運動装置であり、上記可動部に乗る使用者の身体状態に関する情報を取り込む入力手段と、入力手段で得た情報を予め与えられている基準情報と比較して可動部の動きに対する対応レベルを判断する選択判断手段Ｃ３と、選択判断手段による判断判断結果に応じて安全に運動装置を利用するための情報を出力する出力手段Ｃ４とを備える。使用者の身体状態に応じて出力される情報により、安全に利用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用者が着座した座部を揺動させて使用者に乗馬を模した運動負荷を付与したり、使用者がその上に立つ台を揺動させることで使用者にバランスを保つことを強制する揺動型運動装置に関する。

乗馬を模した運動負荷を使用者に付与する揺動型運動装置は、子供から老人まで利用可能な手軽な運動器具として、当初のリハビリ目的の医療施設から一般家庭へと普及してきている。この揺動型運動装置の典型的な従来技術としては、たとえば特許文献１，２がある。

特許文献１は６軸パラレルメカニズムなどを用いて、一連の滑らかな揺動パターンを実現するようにした腰痛予防訓練装置を示したものであり、特許文献２はモータとリンクとで前後揺動及び左右揺動を実現するようにしたものである。

このような揺動型運動装置は、きわめて手軽に且つ少ない負担で運動を行うことができるが、揺動速度を速くすれば相応の体力や体格等を有していないと、振り落とされてしまう危険性があるほか、該運動装置に対して恐怖感を抱いてしまったり、過度の運動を使用者に与えてしまったりする虞を有している。
特許第３３９４８９０号明細書 特開２００１−２８６５７８号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、使用者の身体状態に応じてより安全に且つ快適に運動を行うことができる揺動型運動装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る揺動型運動装置は、使用者が乗る可動部と、該可動部に揺動運動を行わせる駆動部とを備えた揺動型運動装置であって、上記可動部に乗る使用者の身体状態に関する情報を取り込む入力手段と、入力手段で得た情報を予め与えられている基準情報と比較して可動部の動きに対する対応レベルを判断する選択判断手段と、選択判断手段による判断判断結果に応じて安全に運動装置を利用するための情報を出力する出力手段とを備えていることに特徴を有している。使用者の身体状態に応じて出力される情報により、安全に利用することができるものである。

この時、出力手段の出力情報を基に駆動部の駆動制御を行う制御回路を備えていると、可動部の駆動に関して自動的に制限をかけることができるために、より安全なものとすることができる。

選択判断手段が参照する基準情報は、書き換え自在なものであることが望ましい。

入力手段が取り込む使用者の身体状態に関する情報は、体重・体組成・体サイズの少なくとも一つ、もしくは運動前または／かつ運動中の心拍数・体温・血圧・体調に関する使用者の主観的情報のうちの少なくとも一つ、もしくは使用者の体力情報、もしくは揺動駆動されている可動部上に乗った使用者の身体の揺れ度合いを示す情報を用いることができる。

更には、入力手段は揺動駆動されている可動部上に乗った使用者の身体状態に関する情報を経時的に取り込むものであり、選択判断手段は身体状態に関する情報の経時的変化も見て対応レベル判断を行うものであることが、運動中の使用者の身体状態の変化に対応することができるために、より安全なものとすることができる。

なお、本発明で言う入力手段は、使用者の操作で情報を入力するもののほか、センサにて情報を取り込むものを含んでいる。また、出力手段は、その情報を使用者に対して出力するもの、該運動装置の動作制御を司る制御回路に対して出力するものの双方を含んでいる。

本発明は、入力手段で取り込んだ使用者の身体情報に関する情報から、可動部の動きに対する対応レベルを判断して、この判断判断結果に応じて安全に運動装置を利用するための情報を出力するものであるために、出力された情報に基づき、使用者は安全に利用することができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図１は本発明に係る揺動型運動装置の一例を示しており、乗馬を模した運動負荷を使用者に付与する図示例のものは、馬の背や鞍を模した形状となっているとともに上面が座面となっているシート２と、上部内に上記シート２の揺動駆動とシート２の高さ調整用駆動とを行う駆動部３を納めた本体１とで構成されたもので、可動部である上記シート２の前端側には半円弧状で両端がシート２に前後に回動自在に連結された手綱６が配されているとともに、操作入力部と表示部とを備えた操作パネル８が設けられており、またシート２の前寄り両側からは夫々鐙７，７が吊り下げられている。

上記駆動部３は、前記特許文献２に示されたものと同様にモータによる偏心軸の回転とリンク機構とを用いてシート２に前後左右に例えば平面視で８の字を描く周期的な揺動動作を行わせる。従って、使用者がシート２に跨るようにして座って鐙７に足を載せた状態でシート２に上記揺動を行わせれば、使用者はシート２上においてバランスを保つ動きを行うことになる。

このような揺動型運動装置１において、本発明では使用者の身体状態に関する情報を取り込む入力手段を設けている。この入力手段としては、上記操作パネル８を利用して使用者の操作によって入力するもの、センサによって検出した情報の取り込みで入力するもの、予め情報が記載された情報媒体Ｍが接続された時にその情報媒体Ｍ内に書き込まれている情報の取り込みで入力するものを用いることができ、ここではこれらを併用するものを示している。

入力する使用者の身体状態の情報としては、使用者の体重・体組成・体サイズといった情報、運動前または／かつ運動中の心拍数・体温・血圧等の体調に関する情報、体調に関する使用者の主観的情報、使用者の体力情報等を用いることができる。

図３はこのような情報を操作パネル８の操作入力部８１と表示部８２とを利用して入力する場合の例を示しており、体調に関する使用者の主観的情報については、予め用意している複数回答の中から選択で入力することができるようにしている。

心拍数や体温や血圧などは、これらを測定することができるセンサＳを利用して入力してもよく、特に耳掛け式のセンサＳを好適に利用することができる。

体力に関しても、上記操作パネル８を利用しての図４に示すような自己申告情報の入力のほか、運動時に使用者が踏み込むことになる鐙７にかかる踏込み力や、シート２の両側を内ももで挟む際の挟み力、使用者が把持する手綱６に加えられる把持力やひっぱり力や腕力を夫々鐙７やシート２の両側面前部や手綱６に力センサであるセンサＳを配置して測定することで取り込むことができる。

使用者の体力測定結果（筋力，持久力，柔軟性，調整力，筋持久力）を情報媒体Ｍや別途通信インターフェースの利用で取り込むものであってもよい。図７はこのような体力情報を夫々３段階に分けて取り込む場合の分類例を示している。なお、図７中の「頭の揺れの大きさ」は、揺動するシート２に乗っている使用者の頭の揺れがどの程度であるかを示すもので、使用者のバランス保持力の強弱の指標であり、この情報は例えば使用者の頭に装着（耳掛け式が好適である）した加速度センサの出力を利用して取り込むのが好ましい。また、「頭と腰のなす角度」は、側方から撮影した画像を画像処理することで得ることができる。

上記のような入力手段から入力された情報は、上記駆動部３の駆動速度制御を司る駆動制御部Ｃ１を備えた制御回路Ｃ中の記憶部Ｃ２に書き込まれる。この制御回路Ｃは、上記駆動制御部Ｃ１と記憶部Ｃ２の他に、選択判断部Ｃ３と出力部Ｃ４とデータテーブルＣ５とを備えたものであり、選択判断部Ｃ３は記憶部Ｃ１から読み出した情報を、データテーブルＣ５に書き込まれている基準情報と比較することで、シート２の動きに対する対応レベルを判断して、その判断結果を出力部Ｃ４に引き渡す。出力部Ｃ４は上記判断結果を使用者に知らせる報知動作を報知部Ｈで行うとともに、駆動制御部Ｃ１に対して動作速度制限に関する情報を出力する。

選択判断部Ｃ３の動作の一例を図５に示す。前記情報（入力データ）を取り込んだ選択判断部Ｃ３は、データテーブルＣ５から取り込んだ基準情報における上限値及び下限値と上記情報とをまず比較し、上限値以上であったり下限値以下であった時には、例えば「基準外の入力がありました。安全のために使用をお控えください。」との音声報知を出力部Ｃ４を介して行わせるとともに、駆動部３を動作させることができない状態とする。このために、子供が触ったり乗ったりしても動かすことができず、また重すぎる人が乗っても動かすことができないものとすることができる。なお、体重に関しては、例えばシート２に体重を検出することができるセンサを設けて、このセンサから体重情報を取り込むことが好ましい。正しくない情報を操作入力部８１から入力して動かすというような事態を避けることができる。

前記情報が上記上限値と下限値との間に納まる値であれば、次いでレベル判定を行う。これは使用者の体格や体調や体力等の情報の値が基準内のどのレベルにあるかに応じて、シート２を動かす動作速度の制限や、揺動振幅の制限、連続動作時間の制限、シート２の前傾後傾を変化させることができるものではその傾斜角度の制限によって、図６に示すように、ソフトコース、初級コース〜挑戦コースに分けたものであり、図８に体力例によるレベル判定に応じた制限の例を示す。なお、図６中の感覚刺激は、使用者に対する感覚刺激を行う感覚刺激部Ｋを備えたものにおける付加的な刺激動作である。

また、図６は、選択判断部Ｃ３による判断の結果を出力部Ｃ４を通じて駆動制御部Ｃ１及び報知部（スピーカ）Ｈの双方に引き渡して、予め定めた上記コースの動作が駆動部でなされると同時に使用者に対して報知もなされるようにしたものであるが、上記のコースのうちのどれを選択すべきかの報知のみを行って、コース選択は使用者による操作でなされるようにしたものであってもよい。

ところで、単に運動開始前の身体状態に基づいた判定を行っていたのでは、動作中の体力低下や集中力の低下等に伴って危険が生じる場合がある。動作中の身体状態をセンサＳで検出して、随時判定を行っていたとしても、この判定の直後に危険な状態が生じる虞がある。この点からすれば、図９に示すように、揺動駆動されているシート２上に乗った使用者の身体状態に関する情報を経時的に取り込むとともに、選択判断部Ｃ３は身体状態に関する最新情報に加え、情報の経時的変化も見てその変化から危険予測を行うものであることが好ましい。

たとえば体力に関する情報が図１０に示すように徐々に低下して、危険閾値に近づいている時、安全範囲の９０％を越える、情報の変動が大きくなっている（標準偏差が増加傾向にある）、自己回帰モデルなどで予測した予測値が危険閾値に達した、平均値が危険閾値に近づいている（平均値の時系列が危険閾値に向かって変動を続けている）等が観測されたならば、上記情報が危険閾値を越えていなくても危険であると判定して、危険である旨の報知出力や非常停止を行わせるのである。

報知手段として音声報知を行うものを示したが、ブザー等による警告音の出力、ランプの点滅、操作パネル８の表示部８２への文字表示出力、別途加振手段による振動の発生などで報知を行うものであってもよく、使用者の感覚を刺激して警告を知らせることができるものであれば、その手段は問わない。

前記データテーブルＣ５に格納されたデータは、必要に応じて書き換えることができるようにしておいてもよい。バージョンアップに対応することができる。

乗馬を模した運動を使用者に負荷する揺動型運動装置を示したが、本発明はこの形態のものに限定されるものではなく、図１１に示すように使用者が腰掛けるシート２を揺動させるとともに使用者の各足を個別に載せる足載せ台２５，２５を上下動させることによって歩行動作を模した運動を使用者に負荷するものなどにも適用することができる。

本発明の実施の形態の一例の斜視図である。 同上のブロック回路図である。 (a)(b)は同上の入力手段の一例の説明図である。 同上の入力手段による他の入力例の説明図である。 同上の動作の一例を示すフローチャートである。 同上の動作の他の例を示すフローチャートである。 同上の動作に関する説明図である。 同上の他の動作に関する説明図である。 同上の他の動作についてのフローチャートである。 同上の説明図である。 同上の他例の斜視図である。

符号の説明

１ 本体
２ シート
Ｓ センサ
Ｃ 制御回路
Ｃ３ 選択判断部
Ｃ４ 出力部
Ｃ５ 駆動制御部

Claims (8)

1. 使用者が乗る可動部と、該可動部に揺動運動を行わせる駆動部とを備えた揺動型運動装置であって、上記可動部に乗る使用者の身体状態に関する情報を取り込む入力手段と、入力手段で得た情報を予め与えられている基準情報と比較して可動部の動きに対する対応レベルを判断する選択判断手段と、選択判断手段による判断判断結果に応じて安全に運動装置を利用するための情報を出力する出力手段とを備えていることを特徴とする揺動型運動装置。
2. 出力手段の出力情報を基に駆動部の駆動制御を行う制御回路を備えていることを特徴とする請求項１記載の揺動型運動装置。
3. 選択判断手段が参照する基準情報は、書き換え自在なものであることを特徴とする請求項１または２記載の揺動型運動装置。
4. 入力手段が取り込む使用者の身体状態に関する情報は、体重・体組成・体サイズの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の揺動型運動装置。
5. 入力手段が取り込む使用者の身体状態に関する情報は、運動前または／かつ運動中の心拍数・体温・血圧・体調に関する使用者の主観的情報のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の揺動型運動装置。
6. 入力手段が取り込む使用者の身体状態に関する情報は、使用者の体力情報であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の揺動型運動装置。
7. 入力手段が取り込む使用者の身体状態に関する情報は、揺動駆動されている可動部上に乗った使用者の身体の揺れ度合いを示す情報であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の揺動型運動装置。
8. 入力手段は揺動駆動されている可動部上に乗った使用者の身体状態に関する情報を経時的に取り込むものであり、選択判断手段は身体状態に関する情報の経時的変化も見て対応レベル判断を行うものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の揺動型運動装置。

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