JP2014039805A - ボート漕ぎ型運動機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 車椅子利用者の体力を含めた健康状態に応じた最適なトレーニングメニューやフォローする仕組みを確保する。
【解決手段】 車椅子２の座席下側に運動吸収機構1が挿入され、かつ運動吸収機構1の底面が車椅子に深く挿入されて運動者がグリップ４を引いても、運動吸収機構が浮かないようにした。運動者が足を置くステップ３と手で持つグリップ４との間の力を伝達機構を介して発電機５に伝え、発電して運動を吸収する機構である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発電機を利用して筋力を鍛えるボート漕ぎ型運動機器において、健常者や車椅子使用者のどちらも運動でき、前後のみならずロール方向の動きにより運動者の意志を検出し、IT技術を利用して地図情報とも関連させて楽しく運動させること、そして、要介護者の運動も医師やスポーツドクターのトレーニングメニューを自動設定して、安心して運動できる運動機器に関する。

従来の風車を利用したボート漕ぎ型運動機器は、ローイングエルゴメータと呼ばれ、全身運動機器として広く普及している。また、発電機を利用したボート漕ぎ型運動機器（特許文献１）も新たに提案されている。

広く普及しているローイングエルゴメータは、足を固定し、オールに相当するグリップを手に持って運動者が載っている座席は前後方向に移動するが、左右方向またはロール方向に安定するような構造となっている。前述の運動機器は水上と同じような運動ができない

ローイングエルゴメータは、漕いだ距離と所用時間、ピッチ（1分間に漕いだ回数）やラップタイムなどのように平均的な運動量を表示している。運動者がマクロな運動量を把握することしかできない。

特許公開２０１２−６６０６８号公報

上記のように、これまでのローイングエルゴメータなどでは、座席が本体に一体搭載されて、車椅子利用者や足腰の弱い高齢者が座ることが困難である。車椅子利用者が、車椅子に乗ったままで全身運動して筋力維持を図る手段がなかった。

ローイングエルゴメータは、前後方向の往復運動の繰り返しである単調な運動であり、その運動量を示すメータもボート漕ぎ選手のアスリート用であるため、一般の人や車椅子利用者に関心のない表示である。単調な運動でも継続的に持続的に行われるような楽しさ、例えばゲーム感覚を如何に持たせるかという課題がある。

また、車椅子利用者のように運動をし過ぎると逆効果で怪我を誘発することになるため、体力を含めた健康状態に応じた最適なトレーニングメニューやフォローする仕組みを如何に確保するかという課題がある。

足可動式の運動機器では、足の作動範囲内（概略１ｍ程度）に戻り機構を納める必要がある。しかし、戻り機構の全長が短いため、弾性変形を起こさない自然長を確保するため、固定滑車など使用できるゴムなどの弾性体がこれまで使われている。ゴムは劣化しやすく耐久性に問題があった。

戻し力を発生する弾性体が小さいと摩擦などによって戻らず、大きいと運動者への反力として作用し、特にボート漕ぎの後半の腕力によって運動する頃に重くなる。一般的に脚力よりも腕力の方が小さく、腕力が疲れやすいと課題がある。

磁石を用いた発電機は保持力を持ち、また慣性モーメントも大きく、直結すると戻りのスピードが遅くなり、速い運動に追従できない課題がある。

ボート漕ぎ運動は、膝の屈伸と足首を使って運動するので、筋肉を伸ばす効果を期待できる。

車椅子は、中央に着座していれば安定しているが、背筋を鍛えようと後方に反り返ると車椅子の大きな車輪より重心が後方に移動して後方回転、即ち後方転倒するようなことが発生する。特に、腹筋力のない人は後方転倒しやすくなる。車椅子に乗ったままでも、後方転倒しないような構造を有することが求められる。

車椅子とボート漕ぎ型運動機器は分離しているので、例えば、足だけで漕ぐ屈伸運動をすると、ボート漕ぎ型運動機器が前方へ動いてしまうため、ストッパ機構が必要となる。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電気的に運動量を設定、制御できる運動機器として、車椅子利用者と健常者のどちらもが使用でき、前後方向のみならずロール方向の動きも取り込んで、地図上を移動し風景写真をモニタに表示させて運動を楽しく行い、運動者に最適なトレーニングメニューの提供とフォローするサービスを可能とするビジネスモデルを可能にする、耐久性の改善、人体の位置の安定、ボート漕ぎ型運動機器の実用化を目的とする。

本発明は、請求項１〜１６に記載の通りの発明である。発電機を利用したボート漕ぎ型運動機器に対して、運動吸収機構と座席を分離し、座席と車椅子とを運動吸収機構に対して選択して配置可能とし、運動吸収機構と、前記座席又は車椅子とが前後運動方向の中心軸と同軸状に配置可能であり、車椅子利用者が車椅子に乗ったまま着座できること、健常者が前記座席に着座できることを特徴とする。

車椅子の座席部下方に、運動吸収機構が挿入できることが好ましい。

運動吸収機構が手でグリップを引っ張る力によるモーメントによって持ち上がらないように、車椅子利用者の体重で抑えられるようになっていることが好ましい。

健常者用の座席が、運動吸収機構の端部に容易に着脱でき、かつ運動者の体重が全て運動吸収機構に加わるようになっていることが好ましい。

運動吸収機構にロール方向の動きを可能にして、水上の船と同じような動きをすることが好ましい。

ロール方向の動きに対し、船を安定させる復元力のような機能を持たせ、またロール方向の動きを可変できることが好ましい。

ロール方向の動きを可能とした運動吸収機構を縦列接続して、複数の運動者が一列になって、船上と同じような条件で練習できることが好ましい。

運動吸収機構は、可搬性の面から軽量化であるべきだが、強い力で運動されても持ち上がらないように運動者前方部を重くすることが好ましい。

前後往復運動とロール方向による左右方向への動きにより、二次元の運動ベクトルを作成し、地図上を移動できることが好ましい。

地図情報に基づく地点の風景写真をモニタ画面に表示させ、各地を旅行できるようなゲーム性があることが好ましい。

医師やスポーツドクターなどの処方箋のようなものに基づいて、いつでも、どこでも運動者に最適なトレーニングメニューができるようなネットワークがあることが好ましい。

運動者のリアルタイムな運動データと、運動者の動きを撮像したカメラ画像と、心臓への負担などを示す心拍計データなどをサーバーに保存し、遠隔地に居てもスポーツドクターが監視と指導ができるようになっていることが好ましい。

電子カルテの代わりとして電子診察券などの媒体を利用できることが好ましい。

請求項１の発明によれば、車椅子に乗ったままボート漕ぎ運動ができるため、介助者がなくても運動でき車椅子利用者の自立を図り、全身運動することによって筋力がつき、リハビリ効果が高まり、自立して歩き復帰への道を開く効果が期待できる。

請求項２の発明によれば、車椅子と運動吸収機構とを容易にかつ安定的に結合できる効果がある。

請求項３の発明によれば、健常者用椅子を運動吸収機構に上方向から挿入するだけで容易に装着でき、かつ左右方向の安定化を図るために設けられた車輪の上を滑ることができるようにして、部品点数を増やすことなく実現できる効果がある。

請求項３の発明によれば、運動吸収機構を支える柱を貫通して設けられた車輪の上を健常者用椅子が滑るようにしたことで、運動者の全体重によって運動吸収機構を押さえることができる。

請求項４の発明によれば、水中に浮かぶ競技用ボートと同じようなロール方向の動きを可能とし、かつ、ロール方向の動きを制御することによって、陸上においても水上と同じような環境で漕ぐことができる。

請求項５の発明によれば、運動吸収機構をロール方向の動きを確実に伝えるように縦列接続して複数の運動者で漕ぐように出来れば、水上でなくても陸上に於いても、ボートのバランスを感じながらリズミカルに漕ぐことができる。即ち、ローイングシミュレータとしての練習が可能になる。

請求項５の発明によれば、発電機のトルクと回転速度を任意に設定、制御することにより、運動者の運動の力の大きさと速度を、必要に応じて、任意に設定、制御することができる。

請求項６の発明によれば、水のような扱いやすく、かつ分離されたもので重しをつくり、運動吸収機構の重量を増やすことなく、安定性を確保できる。これにより、運動吸収機構の可搬性も損なわれず持ち運びし易く、非常時の飲料水保管場所が共通認識できる。

請求項７の発明によれば、ロール及び前後運動量によって進路ベクトルを決定し、インターネットから得られる地図を連動させ、更にGoogle （登録商標）Earthなどのサービスと連動させて風景画像をモニタに表示させれば、運動によって地図上の旅行をすることもでき、世界各地巡りなどの仕組みを作れば、楽しみながら継続的に運動することが可能になる。

請求項８の発明によれば、要介護者でも医師の処方箋に基づいて、トレーニングの専門家であるスポーツドクターが運動者に最適なトレーニングメニューを創ることができ、かつ運動データを見て確認することができ、医師も含めデータを共有でき、より適切な処方箋を創ることができ、効果的に健康になる。

請求項９の発明によれば、運動者が漕いでいる運動データや、心拍計などで心臓の負担を把握し、カメラで動きや全体像を把握することによって、離れた遠隔地であってもスポーツドクターの診断と助言が得られる。遠隔地スポーツ指導が全国どこでも可能となる。

請求項１０の発明によれば、引っ張りコイルばねと動滑車を用いてコンパクトに戻り機 構を実現させたので、引っ張りコイルばねの自然長と伸び率も安全範囲内に収まり、耐久性が著しく向上する。このため、交換部品としての設計が不要となり、実装設計の自由度が高くなるので、更なる小型実装が容易となる。

請求項１１の発明によれば、前記戻り機構の引っ張りコイルばねによる運動者への反力 を軽減させるため、運動位置によって運動負荷量を軽減させるスプリングキャンセル制御 を有するので、運動者は負荷ゼロ、即ち運動量ゼロでの運動が可能となる。体に障害がある疾患者で筋力にない方でも、本運動器具を用いて、足の屈伸、手の伸縮などの全身運動することができ、リハビリ機能効果が期待できる。

請求項１２の発明によれば、スプリングキャンセル制御を更に強めて、運動負荷量ゼロまたはマイナス負荷量（運動を助長させる）に制御して、身体に障害のある疾患者でも全身を動かせるようにしたので、ステップに足を固定すれば発電機（／電動機）によって足を外部から強制的に動かすことができ、リハビリ機能効果が期待できる。

請求項１３の発明によれば、引っ張りコイルばねによる戻り力を軽減させるため、発電 機を電動機として駆動して戻り力を発生させる、特に運動の方向が反転し、戻り始めのとき静摩擦力を打消し、所定の回転数に達するまで電動機としてアシストするので、早く戻すことができ、引っ張りコイルばねを強くしなくても運動者の速いスピードに対しても追従できる効果がある。

請求項１４の発明によれば、前記請求項１３と同じように、戻り終わる時の速度がゼロ付近になると、電動機として駆動して運動者の筋肉を伸ばす、即ちストレッチ機能を有するので、アキレス腱など足首を適度に伸ばすことにより、固くなった筋肉をほぐして柔らかくする効果がある。

請求項１５の発明によれば、車椅子との中央の位置合わせを行い、かつ車椅子の左右方向に配置されるX字構造のフレームと 着座面との間を貫通する突起部を設けたので、車椅子の後方への回転を防止して運動者の後方転倒を防止して安全の向上の効果が期待できる。

請求項１６の発明によれば、車椅子とボート漕ぎ型運動機器をシートの上に載せ、ボート漕ぎ型運動機器側のシートの端部にストッパ機構を持たせたので、車輪をロックした車椅子とボート漕ぎ型運動機器の位置関係を固定できる。即ち、足だけの屈伸運動をしてもボート漕ぎ型運動機器が前方に移動することもなく、運動できるので弱った脚力を鍛えることができ、再び歩けるようになる効果が期待できる。

本発明実施形態の車椅子用ボート漕ぎ型運動機器の構成図。 本発明実施形態の運動吸収機構の構成図。 本発明実施形態の車椅子連結部の構成図。 本発明実施形態の健常者用椅子の構成図。 本発明実施形態のロール方向の動きを可能にした運動吸収機構の構成図。 本発明実施形態のロール方向発生部の構成図。 本発明実施形態のロール方向制御部の構成図。 本発明実施形態のロール方向の動きを伝達できる運動吸収機構の縦列接続の構成図。 本発明実施形態の運動者から見た前方荷重を重くする小物入れの構成図。 本発明実施形態のボート漕ぎ型運動機器による観光巡り処理を実現させる制御ブロック図。 本発明実施形態の健康トレーニングの仕組みを示す制御ブロック図。 本発明の別の実施形態のボート漕ぎ型運動機器とチェーンの巻き戻し機構を示す構成図。 本発明の別の実施形態の漕ぎストロークに対する力などを示す説明図。 本発明の別の実施形態の戻し始めの戻し制御Aを示す説明図。 本発明の別の実施形態の戻し終わりの戻し制御Bを示す説明図。 本発明の異なる別の実施形態の車椅子後方転倒防止機構を示す説明図。 本発明の更に異なる別の実施形態のシートによるストッパ機構を示す説明図。

以下、本発明の実施の一形態であるボート漕ぎ型運動機器を説明する。図１は、運動吸収機構1と車椅子２の位置関係を示した構成図である。車椅子２の座席下側に運動吸収機構1が挿入され、かつ運動吸収機構1の底面が車椅子２に深く挿入されて運動者がグリップ４を引いても、運動吸収機構１が浮かないようにした。

図２は、運動吸収機構1の構成図である。運動吸収機構1は、運動者が足を置くため傾斜して配置されるステップ３と、手で持つグリップ４との間の力を発電機５に伝え、発電して運動を吸収する機構である。ステップ３は後述のパイプ９の軸方向に沿って移動可能になっている。グリップ４はワイヤと連結され、グリップ４に加わる運動が滑車を介して発電機に伝達される。手足の往復直線運動のうち、手の後ろ方向への直線運動と、足の前方向への直線運動を、運動エネルギーの発生する運動として定義し、複数の滑車、クラッチ、チェーン、ワイヤ（又はコード）によって、運動エネルギーの発生する運動の直線運動を、発電機５の回転運動に変換し、運動者の運動エネルギーを、電気エネルギーに変換することで、運動エネルギーを消費させようとするものである。この機構については、発電機５を利用したボート漕ぎ型運動機器（特許公開２０１２−６６０６８）であり、その構造は詳細に説明しているので、ここでは省略する。

この運動吸収機構1は、二本の柱６，７で支えられ、更に側壁８によって前後が結合され、この側壁８が床面に接触する構造となり、幅の狭い鉛直面で構成されている。パイプ部材、例えばパイプ９がステップ３とグリップ４の運動方向に延び出しており、柱６，７と連結している。水平方向の安定性を確保するため、柱６に対し軸１5，柱7に対し軸１９を貫通させて固定する。側壁８を貫通する軸１１を設け、前方の軸１５を軸１１よりも長くしてその両端に車輪１６を設け、後方の軸１１にも車輪１２を設けて床面に当接させた。この逆T字形の形状により、水平軸11、１５と車輪１２，１６で車輪間の距離を大きくとれて傾きを抑制できるので、運動吸収機構1を幅の狭い鉛直面で構成でき、車椅子２を座席下部にまで挿入できるようにした。車椅子利用者の着座位置が、健常者の着座位置が大きく変化しないように、車椅子２の着座位置の下方の空間まで運動吸収機構１が納まる構造とし、図１ではパイプ９が収まっている。通常、車椅子２は折り畳みされるパイプ部材である交叉部材（図示せず）が車椅子２の着座シートの下部に設けられ、パイプ９が突き当たるようにして、位置が自動的に調整できるようにしても良い。足によって可動する部分は、３個の車輪１７で角パイプを挟み前後方向にスライドする機構である。

座席３０（図４参照）を運動吸収機構１から分離し、座席３０と車椅子２とを運動吸収機構１に対して選択して配置可能とし、運動吸収機構１と、座席３０又は車椅子２とが前後運動方向の中心軸と同軸状に配置可能であり、車椅子利用者が車椅子２に乗ったまま着座できること、健常者が座席３０に着座できる。

座席３０或いは車椅子２の前後方向の中心軸は、パイプ９の中心軸と、同一軸上に設置する。初期位置から、腕を縮めてグリップ４を手前に引くと、ステップ３が前進し足が伸び、グリップ４が戻ると、ステップ３が後退する。発電機５の電流等の調整により、運動者に対する負荷が調整できる。電流としたのは、電流が力に比例し、且つ発電電流を検出して定電流制御しているためである。

図２に示すように側壁８を貫通する軸１１と柱７を貫通する軸１３に対し、車輪１２，１４を設け、更にレバー１８を側壁８の両側に設けて、図示していないがコイルバネ等によって所定の角度範囲内において、図３のように矢印の方向（前後方向の面内で時計方向の回転方向）に回転力を発生させる構造である。

車椅子は、足を置くステップ３を固定するためのL型のシャフト２１がある。このL型部分は、先端部が水平位置より高くなる構造となっている。レバー１８の先端にペダル２２を設け、そのペダル２２に凹部を設けている。例えば、長方形の外枠のみで中が空間のようなものである。このような構造になっていると、車椅子２が運動吸収機構1に移動してくると、L型のシャフト２１によってペダル２２が押し下げられる。更に、車椅子２が運動吸収機構１側に進むと、L型シャフト２１の最底面がペダル２２の凹部に入り安定し、運動者の体重によってペダル２２を押し下げる力が発生する。この力がレバー１８を介して側壁８に伝わり床面方向に押す力として作用する。つまり、車椅子２の足を置くL型のシャフト２１、ペダル２２、レバー１８を用いて、車椅子利用者の体重によって運動吸収機構１を重力方向に押さえることができる。

図４は、健常者用の座席３０の構造を示す。運動者の臀部に接するシート３１は、天井板３２に固定され、天井板と垂直にかつ前後方向に側壁板３３が設けられている。この側壁板３３に運動吸収機構1との隙間を埋める潤滑性のある板材３５が設けられ、側壁板３３と直角で鉛直面方向に垂直板３４によって座席３０が構成される。

座席３０は、運動吸収機構1の上部から下方に向かって挿入できる。柱７を貫通して設けられた軸１３の両端に設けられた車輪１４と、側壁８などを貫通して設けられた軸１１の両端に設けられた車輪１２によって座席３０が支えられる構造となっている。車輪１２、１４によって座席３０が前後方向に移動でき、ストッパ３６によって規制される。

運動吸収機構1のロール方向に対し動きを持たせてバランス感覚を養うために、運動吸収機構と床面の接触部に図５に示すようにスペーサ４０を挿入し、曲面によって敢えて不安定な状態を発生させる。

図６は、スペーサ４０の構造を示す。スペーサ４０は、側壁８の間に差し込まれる凸部４１と、側壁８の底面と接する水平板４２と、水平板４２の下面に固定され、床面と接触する部分を弧状の曲面としたゴムなどの弾性体４３から構成される。運動吸収機構１の重量は、水平板４２を介して弾性体４３に伝わり、床面との接触部が少し変形して平面部を増やし、ロール方向の動きを軽減させる。また、弾性体４３の中心部に穴４４を設けて運動吸収機構１が垂直の時に床面と接触する平面部を増やすことも可能である。

図７は、ロール方向の動きを制御するための構成を示す。スペーサ40に対し、左右方向の両端部に床面と接する軸４５を設け、この軸４５を重力方向に押し下げる力を発生するアクチュエータ４６とその軸４５の重力方向の変位を計測する位置センサ４７から構成される。

左右のアクチュエータ４６の力を変えることによって復元力や傾きを制御できる。また、左右の位置センサ４７からの出力の差分を計算することにより、水平の判定とロール方向の変位を計測できる。

図８は、運動吸収機構１を縦列接続する構造を示す。運動吸収機構１の最前部に、柱６に固定された重力方向に長い貫通穴を有する固定具５１と、前方の運動吸収機構１の最後尾部に長い貫通穴を有する固定具５２を設け、この固定具５２の貫通穴を長い軸５３を挿入して結合する。この長い軸５３は、左右方向のガタをなくして、ロール方向の動きが伝達されるようにすれば、運動吸収機構１を縦列接続してもロール方向の動きを伝達することができる。

運動吸収機構１の可搬性を良くするためには軽量化が必要であるが、軽くなるとグリップ４を引いた時のモーメントによって前方が持ち上がる現象が生じやすい。図９は、前方の重量を増やす方法を示す。そこで、運動吸収機構１の前方にある水平安定軸１５に例えば水のような液体の入る容器、例えばペットボトル５５を載せて柱６に転倒防止の横板５４を設けて小物入れを設けた。この小物入れに非常用の飲料水を入れたペットボトル５５を保管し、その飲料水の重量によって前方の重量を増加させて、持ち上がる現象を防いだ。

上記実施形態では、車椅子２と運動吸収機構１を分離し、そして運動者の体重で押さえる機構を考えたが、他の実施形態としては、運動吸収機構１を床面に強制的に固定する機構でもよい。

健常者用座席３０を運動吸収機構１に前方側を載せ、後方側を車輪を介して床面を滑らせてもよい。この場合は、体重の１／２しか運動吸収機構１を押さえることが出来ないが、その代わり、床面に広い幅で接触できるので座席３０が安定する効果がある。

ロール方向の動きを制御するアクチュエータを用いたが、コイルスプリングのようなもので復元力を発生することもできる。

運動吸収機構１の前方荷重を重くするため、水の容器５５を載せる構造としたが、水の代わりに金属のような重しを用いてもよい。

以上の実施形態によれば、車椅子に乗ったままで身障者がボート漕ぎ型運動機器を使用して全身運動ができ、転倒骨折を未然防止し、足の筋力低下、全身の筋力低下を防止でき、介助者不要で自立への支援となり、筋力アップにより、単独歩行復帰への道が開け、高齢化社会での、介護施設のリハビリに好適である。また、車椅子２を座席３０に置き換えることで、健常者もボート漕ぎ型運動機器を使用できる。

別の実施形態としては、運動を継続的に行うような仕組みとして、図１０のように世界観光巡り処理でモニタ画面に変化を持たせたシステムがある。まず、運動者により、どこからスタートするのかを初期位置設定器６８によって決定する。また、歩くのか、自転車なのか、自動車なのか選択できるように運動量ゲイン器６７によって設定する。

e-Rowingコントローラ６１は発電機５の発電電流と発電機回転数を制御するものである。このe-Rowingコントローラ６１からの信号に基づいて運動量を算出し、前述の運動量ゲイン器６７を考慮して運動量算出器６２で運動量の大きさ（進行速度）を算出し、ロール方向の動きをボート漕ぎ型運動機器から検出し、水平判定器６３で左右のロールの量を判定し、これらの運動量算出器６２と水平判定器６３からの信号に基づいて、進路ベクトル演算器６４によって進路ベクトルを求めた。

ナビゲーション６５は、例えば、GPS座標演算器であり、地図上の初期位置設定器６８のスタート地点から進路ベクトル演算器６４の出力によって、進路ベクトルの軌跡による推測航法と、道路または水路などとのマップマッチング法により地図上の位置を算出する。算出された位置情報に基づいて、その地点での進路ベクトル方向の風景を風景写真情報データベース（例えば Google （登録商標）Earth）６６を参照してパソコンなどのモニタ画面６０を介して運動者に情報提供する。運動者は風景を見て運動量を意図的に合わせる。運動によってモニタ画面の風景が変わるので、あたかも旅行しているような体感を味わうことができる。初期位置設定で、世界の各地（ロンドン、パリ、・・・ニューヨーク・・・）を設定できるようにすれば世界各地の観光巡りが運動によって可能となり、新たな旅行体験を求めて運動者が、継続的に持続性を持って運動するサービスを提供できる。

ボート漕ぎの場合、前後方向、ロール方向（水平からの傾き）の動きで判定することが特徴である。飽きさせない仕組みとして観光巡り処理がある。観光巡り処理をさせるには、手の動き（左右にさせる）とか、音声で左右方向を決めてもよい。ボート漕ぎ型運動機器以外にも適用可能である。例えば、自転車漕ぎのエアロバイク、ランニングマシンなどである。

進路ベクトルを求めるために、運動者の発声（右・左）を音声認識で、または左右曲がる場合によく行われる。手信号をカメラの画像認識で取り込んで、左右方向の動き、ベクトルと前後方向運動による動きベクトルとで算出してもよい。

ボート漕ぎ型運動機器外の他のスポーツ機器でも、観光巡り処理等の機能を容易に実現できる。例えば、ランニングマシン、自転車漕ぎ電動エアロバイクでは、カメラの画像認識または音声認識で左右方向の指示を行うことができる。高齢者の膝への負担を軽減するには電動エアロバイクが好適である。高齢者が利用しやすいマシンである。乗り易く、自転車ユーザーに分かり易いメータを備えている。また、ランニングマシンでは手と腕の位置により行うことができる。

更に異なる実施形態として、図１１に示す通り、運動者が安全に運動できるようなサービスの仕組みを示すシステムがある。車椅子利用者のように要介護者は、医師７１などからの診断結果に基づいて適切な運動量指示７２などを電子カルテなどから抽出して、外部のスポーツジムのジムサーバー７３にネットワーク経由で送信する。または、運動者の電子診察券７７を媒体として、医師からの運動量指示情報、実運動データなどを、運動者を特定するためのパソコン７０などを経由してジムサーバー７３に情報伝達する。

スポーツに関する専門知識を持つスポーツドクター７４は、ジムサーバー７３より運動者の情報を参照して、運動者に最適なトレーニングメニューを作成し、安全管理面を含めた情報をジムサーバー７３に送り、運動者はパソコン７０でいつでもトレーニングメニューを参照できる。

運動者がボート漕ぎ型運動機器を利用しようとした時、まず、個人を特定する操作、または電子診察券７７などをID情報読取装置などでパソコン７０に認識させ、パソコン７０は、ジムサーバー７３からトレーニングメニューを読取、e-Rowingコントローラ６１に送り、最適なトレーニングメニューができるように各種のパラメータを自動設定する。e-Rowingコントローラ６１は発電機５の発電電流と発電機回転数を制御するものであり、また、電流マップと車速感応マップを備えている。

運動者の運動状態をe-Rowingコントローラ６１により実負荷として常時モニタし、また心拍計７５などによって心臓の状態をモニタし、心拍数が所定の値以上と判定するとパソコン７０がジムサーバー７３に送信し、カメラ７６で撮像した画像データがパソコン７０を経由してスポーツドクター７４に伝え、運動者の様子をみて適切なアドバイスをする。さらに心拍数が上がる場合は、e-Rowingコントローラ６１に運動負荷量を自動的に低減させて運動者を安全に保護する。

ナビゲーション６５の地図情報は、道路に限らず、水路やテストコースなどでもよく、モニタ画面の地図上を移動する。船として、または車として二次元平面を移動し、風景写真やイメージ図を用いて走行させることができるので、運動だけでなくゲームとして楽しませることもできる。

チェーンの巻き戻し機構は、図１２のように、固定滑車８１と動滑車８２を用いてチェーンを３並列に使用し、この動滑車８２は、ワイヤー８３と固定滑車８４を介し、更に動滑車８５を介して筐体に固定された軸８６に結合している。また、動滑車８５は、金属バネである引っ張りコイルばね８７によって筐体に固定された軸８８に結合しているので、引っ張りコイルばね８７によって動滑車８２が引っ張られ、チェーンは、巻き戻される。

ボート漕ぎ運動は、足と手、さらに上体を使うので、チェーンの移動量は最大で２ｍにも達し、３並列の使用であるため、動滑車８２は約７０ｃｍになる。また、引っ張りコイルばね軸上の動滑車８５は、７０ｃｍの１／２の３５ｃｍの移動と短くなる。ストレッチャーの可動範囲は１ｍであるため、引っ張りコイルばね８７のスペースとして６５ｃｍとなり、少なくとも、ばねの自然長は50cm程度確保できるので、引っ張り時でも自然長の2倍以下で使えるので弾性変形せず安定的に使用できる。

これまでは、弾性体としてゴムを用いていたため、耐久不足面からメンテナンスできる構造にする必要があったが、金属ばねにより著しく耐久性が向上できるのでメンテナンスを考慮する必要がなくなりコンパクトにできた。

図１３は、漕ぎのストロークに対する力の方向を示す。

ばね戻し力は、ストロークに対し線形の関係で直線１０１のようになる。ストロークに対し一定の運動力の点線１０２とするためには、点線１０２と直線１０１の差１０３の大きさの運動量となるように発電電流に制御する必要がある。

疾患者の方は、筋肉がないため運動器具を動かすことができないので、ゼロ運動量に制御できれば運動することができる。即ち、ばね戻し力と反対方向に同じ大きさの電動機電流１０４に制御すれば、ばね力をキャンセルして運動量をゼロにできる。

更に、硬直した筋肉を動かすため、電動機電流１０５のように制御すると運動者に対して一定の牽引力を発生することができ、運動させることができる。

発電機５は、伝達機構に直結されているので、磁石による保持力とロータの慣性モーメントが大きいので、巻き戻し機構の引っ張りコイルばねだけでは、戻り方向に動きが小さい。

そこで、図１４のように戻し始めの戻し制御Aのステップ１１０のように電動機としての電流指令値を算出する。ステップ１１１において、戻し速度、即ち電動機速度が低速か高速かを判定し、低速ならば、ステップ１１５に移行し、電流指令値としてXの値を与えて、電動機の回転数を上げ、リターン１１９とする。また、ステップ１１１で高速と判定すると、ステップ１１２で戻し制御Bに設定し、ステップ１１３にてタイマーをクリアし、ステップ１１４にて電流指令値＝０とし、リターン１１９とし、必要以上に回転数を上げない。

図１５のように戻し制御Bのステップ１２０のように、ステップ１２１で高速か低速かを判定し、ステップ１２２で電流指令値＝０として戻りを加速せず、リターン１２９とする。そして、戻し制御の終わりの頃になると速度が低速になり、Ｓ１２１で低速と判定され、ステップ１２３で、タイマーが所定時間ｔ１を超えたか否かを判定する。ステップ１２３が所定の値を超えるまで、ステップ１２４でタイマーをインクリメントし、ステップ１２５で電流指令値＝Yと算出し、リターン１２９とする。即ち、戻し制御末期において所定時間ｔ１、電動機電流が流れて、アキレス腱などを伸ばすストレッチ効果を発生させる。

図１６に示す通り、ボート漕ぎ型運動機器の角パイプ９に対して、突起部９１を挿入しネジで固定する。この突起部９１は、車椅子９２の着座面下にあるX構造の上部に挿入され、先端が細くなっているので挿入時中央位置合わせの機能を持つ。この突起部９１は、反時計方向に車椅子が回転したときX軸に当たり、まわり止めの機能を果たす。即ち、運動者が背筋を鍛えようと後方に反り返って、重心が車椅子の大きな車輪軸より後方に移動して発生する反時計方向の回転を抑制するので、運動者の後方転倒を防止する。

図１７に示す通り、ボート漕ぎ型運動機器と車椅子は、分離しているので、足だけの運動をされると前方への移動を引き起こす。そこで、ボート漕ぎ型運動機器と車椅子が同一のシート９５に載せ、そのシート９５の端部を角材９６と９７で挟み込みネジなど固定する。そのシート上に運動者と車椅子が乗るので、シート９５は移動できず、そのシート９５の端部はストッパ機構として作用し、ボート漕ぎ型運動機器の前方への移動を防止する。シートと角材だけの簡単な構成でストッパ機構を実現した。

この実施形態によれば、情報デザインによるサービス、誰でもどこでもいつでも利用できる。運動データをデータマイニングでき、ゲームや健康管理等に活用できる。運動量の可視化を通し、情報と通信技術を利用して、離れた専門医師とスポーツドクターの運動診断、最適なアドバイス、最適なトレーニングメニューを遠隔運動サービスとして提供でき、運動者に安心・安全を提供できる。

以上の説明した様々な実施形態によれば、漕力を発電機５に伝え、電気エネルギーに変換することができ、運動を楽しみ、かつ、モチベーションを高めることができる。また、運動量を電気的に情報収集でき、パソコンに取り込むことで、ＩＴ技術を活用してインターネット接続し、ゲーム感覚を楽しめ、各種サービスを新規創造できる。

ボート漕ぎ型運動機器は脚力、背筋力、腕力、腹筋力を使うことで、リズミカルな全身運動器具として効果が大きく、家庭向け（長椅子タイプ等）、スポーツ向け（ボート界等）、アスリート向け、身障者向け、ヘルスケア向け、ビジネス向け、介護向け、家庭向け（自宅での使用が可能となる）等、各種各様に広範囲に活用できる。着座運動であり、膝に負担が少ない。運動量が大きく、水泳並みである。膝に負荷を掛けず、プール以上の運動量である。したがって、子供から高齢者に広範囲に活用できる。

ボート漕ぎ型運動機器はコンパクトで１畳以下のスペース（140×45cm）でも適用可能であり、しかも、発電機５が静かであるため、チェーンとスフ゜ロケットの機構音であるので、騒音が小さい。ボート漕ぎ型運動機器が食卓の長椅子サイズ、例えば、L×D×H140×42×42cmである。ボート漕ぎ型運動機器１に蓋を装着する構造とすれば、長椅子も兼用できる。

運動の可視化とコミュニケーションを通して運動者に最適なサービスを提供することができる。ボート漕ぎ運動を発電機５で電気に変換し、発電機を制御装置でパワーエレクトロニスクを活用して制御し、制御装置に抵抗やキャパシタを接続し（電気エネルギーを抵抗で消費し、キャパシタで貯蔵する）、ボート漕ぎ型運動機器の動きを検出し、制御装置とパソコンを接続し、デジタル技術と情報処理で可視化することができる。例えば、運動者に必要な情報をグラフなどで分かり易く提示でき、ストロークに対する漕力をグラフに示すことができる。電流は力を示し、回転角は位置を示すようにしても良い。デジタル情報をデータマイニングし、見易い情報にできる。更にインタット利用で付加価値を創出できる。ネット社会に対応し、運動の持続・継続と楽しさを生む仕掛けができる。これにより、新たな運動市場を創造して、健康な社会つくりを行うことができる。

運動の可視化によりデジタル社会が実現する。発電制御し、運動量を計測することで、運動の可視化が可能となる。運動設定と履歴保存を行うことができる。例えば、リアルタイムな制御を行うとともにその情報を記録装置に自動保存で記録させることができる。運動者の運動能力の成長（維持と低下も）の記録を行い、運動者が自ら気付き、修正することもできる。

体力など各種のランキング、体力年齢測定と推奨、世界観光巡り等豊富なメニューでインターネット（Google （登録商標）Earth等）と連携して構成できる。これにより、運動者を飽きさせない持続的・継続的に運動する仕掛けを提供できる。参加意識を高め、ゲーム感覚でも楽しむことができる。

よい運動コンテンツ（メタボ対策、少しの時間で元気になるメニュー、高齢者の筋肉維持メニュー等）、よい情報デザイン（通信を含む、分かり易い、モチベーション持続、新しい可能性等）、よい通信と記録（いつでも・何処でも・誰とでも繋ぐ、タイムラグ、容量等）、よいハードウェア（小型・低コスト、耐久性、低騒音化）を提供できる。

ハ゜ワーエレクトロニクス、情報デザイン、運動コンテンツ、デジタル通信を組み合わせることで、運動データを活用して、個人に適した最適トレーニンク゛メニューを自宅、スポーツジム、外出先、スモールジム、公民館、憩いの場、老人ホーム、介護施設、公共の場所等において、誰でも、どこでも、いつでも、いつまでも健康スポーツを楽しめる環境とサービスを受けられる。

引っ張りコイルばね８７と動滑車８２，８５を用いてコンパクトに戻り機構を実現させたので、引っ張りコイルばね８７の自然長と伸び率も安全範囲内に収まり、耐久性が著しく向上する。このため、交換部品としての設計が不要となり、実装設計の自由度が高くなるので、更なる小型実装が容易となる。

戻り機構の引っ張りコイルばねによる運動者への反力を軽減させるため、運動位置によって運動負荷量を軽減させるスプリングキャンセル制御を有するので、運動者は負荷ゼロ、即ち運動量ゼロでの運動が可能となる。体に障害がある疾患者で筋力にない方でも、本運動器具を用いて、足の屈伸、手の伸縮などの全身運動することができ、リハビリ機能効果が期待できる。

スプリングキャンセル制御を更に強めて、運動負荷量ゼロまたはマイナス負荷量（運動を助長させる）に制御して、身体に障害のある疾患者でも全身を動かせるようにしたので、ステップに足を固定すれば発電機（／電動機）によって足を外部から強制的に動かすことができ、リハビリ機能効果が期待できる。

戻し始めの戻し制御Aと戻し制御Bにより、電動機電流が流れて、アキレス腱などを伸ばすストレッチ効果を発生させる。戻り終わる時の速度がゼロ付近になると、電動機として駆動して運動者の筋肉を伸ばす、即ちストレッチ機能を有するので、アキレス腱など足首を適度に伸ばすことにより、固くなった筋肉をほぐして柔らかくする効果がある。

引っ張りコイルばね８７による戻り力を軽減させるため、発電機５を電動機として駆動して戻り力を発生させる、特に運動の方向が反転し、戻り始めのとき静摩擦力を打消し、所定の回転数に達するまで電動機としてアシストするので、早く戻すことができ、引っ張りコイルばね８７を強くしなくても運動者の速いスピードに対しても追従できる効果がある。

車椅子との中央の位置合わせを行い、かつ車椅子の左右方向に配置されるX字構造のフレームと着座面との間を貫通する突起部を設けたので、車椅子の後方への回転を防止して運動者の後方転倒を防止して安全の向上の効果が期待できる。ボート漕ぎ型運動機器の角パイプ９に対して、突起部９１を挿入しネジで固定するので、運動者の後方転倒を確実に防止する。

シート９５の端部を角材９６と９７で挟み込みネジなど固定しストッパ機能を実現させたので、車輪をロックした車椅子とボート漕ぎ型運動機器の位置関係を固定できる。即ち、足だけの屈伸運動をしてもボート漕ぎ型運動機器が前方に移動することもなく、運動できるので弱った脚力を鍛えることができ、再び歩けるようになる効果が期待できる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改変等を加えることが出来るものであり、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれることとなる。

１・・・運動吸収機構、 ２・・・車椅子、 ３・・・ステップ、
４・・・グリップ、 ５・・・発電機、 ６・・・柱、 ７・・・柱、
８・・・側壁、 ９・・・パイプ、 １１、１３、１５、１９・・・軸、
１２、１４、１６、１７・・・車輪 １８・・・レバー ２１・・・L型のシャフト
２２・・・ペダル ３０・・・（健常者用）座席、 ３１・・・シート、
３２・・・天井板、 ３３・・・側壁板 、 ４０・・・スペーサ、
４１・・・凸部、 ４２・・・水平板、 ４３・・・弾性体 ４４・・・穴、
４５・・・軸、 ４６・・・アクチュエータ、 ４７・・・位置センサ、
５１，５２・・・固定具 ５３・・・軸、 ５４・・・横板（水平安定軸）、
５５・・・容器 ６０・・・パソコン
６１・・・e-Rowingコントローラ（制御装置）、 ６２・・・運動量算出器、
６３・・・水平判定器、６４・・・進路ベクトル演算器
６５・・・GPS座標演算器 ６６・・・風景写真情報データベース、
６７・・・運動量ゲイン器、 ６８・・・初期位置設定器
７０・・・パソコン ７１・・・医師、 ７２・・・運動量指示、
７３・・・ジムサーバー、 ７４・・・スポーツドクター、
７５・・・心拍計、 ７６・・・カメラ、７７・・・電子診察券
８１・・・固定滑車、 ８２・・・動滑車、 ８３・・・ワイヤー、
８４・・・固定滑車 ８５・・・動滑車、 ８６・・・軸、
８７・・・引っ張りコイルばね、 ８８・・・軸 １０１・・・直線、
１０２・・・点線、 １０３・・・差、 １０４，１０５・・・電動機電流
９・・・角パイプ、 ９１・・・突起部、 ９２・・・車椅子、
９５・・・シート、 ９６，９７・・・角材

Claims (16)

1. 運動者が着座する座席、運動者が手で握るグリップ、運動者の足を固定するステップ、運動吸収機構と、を備え、運動者が手と足を前後方向に直線往復運動し、ステップとグリップとの間の力を運動吸収機構を介して発電機に伝えるボート漕ぎ型運動機器において、
   前記座席を前記運動吸収機構から分離し、前記座席と車椅子とを運動吸収機構に対して選択して配置可能とし、
   前記運動吸収機構と、前記座席又は車椅子とが前後運動方向の中心軸と同軸状に配置可能であり、
   車椅子利用者が車椅子に乗ったまま運動できること、
   健常者が前記座席に着座できること、
   を特徴とするボート漕ぎ型運動機器。
2. 車椅子の着座位置の下方の空間まで前記運動吸収機構の前記グリップを設けた側と反対側の端部が納まる構造とし、
   車椅子の足を置くシャフトを受けるレバーを前記運動吸収機構の下部に設けたことを特徴とする請求項１のボート漕ぎ型運動機器。
3. 前記座席は、運動吸収機構の上方向から挿入して脱着が簡単にでき、前記運動吸収機構側に設けられた車輪によって前記座席が前後方向に移動するように設けられたことを特徴とする請求項１のボート漕ぎ型運動機器。
4. 下面が弧状の曲面を有し、中心部に穴を設けた弾性体を床面下部に挿入できる構造とし、前後方向には安定するが、左右方向に不安定な状態となる構造とし、
   水平方向を安定させる軸の先端に、床面からの距離を測るセンサと、床との間にアクチュエータを用いて傾きを戻そうとする復元力を与えることを特徴とする請求項１のボート漕ぎ型運動機器。
5. 複数台縦列接続して、複数人漕ぎが構成できるようにロール方向の動きを確実に伝える鉛直面方向の結合部を前後に設けたことを特徴とする請求項４のボート漕ぎ型運動機器。
6. 前方の水平方向を安定させる軸に対して、容器を保管できる小物入れを設けて、
   必要に応じて前方荷重を重くできるようにしたこと、
   非常時のための飲料水保管場所として活用できること、
   を特徴とする請求項１ないし５いずれかのボート漕ぎ型運動機器。
7. 運動が、前後だけでなくロール方向も含めて可能となり、前後の動きでパワーの大きさを、ロール方向の動きで左右方向へのパワーの大きさを求めて進路ベクトルを算出し、地図情報と関連付けて任意の場所を移動するようにして、その場所の風景画像をモニタ画面に表示させることにより、運動によってあたかも任意の場所を旅行させて楽しませ、世界各地の旅先巡りなどのメニューを用意して、運動を継続的に楽しみながら行えるようにしたことを特徴とするボート漕ぎ型運動機器。
8. 医師のカルテに運動処方箋を設け、その処方箋をスポーツジムのサーバーにおくり、運動に関する専門家が前記処方箋に基づいてトレーニングメニューを作成しサーバーに保存記録し、
   運動者を特定認識した制御装置が、ネットワークを経由してサーバーに問合せ、運動量の設定を前記トレーニングメニューに基づき自動的に設定することを特徴とするボート漕ぎ型運動機器。
9. 運動者の状態をカメラや心拍計などでモニタし、実運動量を含めサーバーに保存し、スポーツドクターがモニタできるようにするシステムサービスを提供することを可能にすることを特徴とするボート漕ぎ型運動機器。
10. 引っ張りコイルばねと動滑車を用いてコンパクトに戻り機構を実現させたことを特徴とする請求項１ないし９いずれかのボート漕ぎ型運動機器。
11. 前記戻り機構の引っ張りコイルばねによる運動者への反力を軽減させるため、運動位置によって運動負荷量を軽減させるスプリングキャンセル制御を有することを特徴とする請求項１ないし１５いずれかに記載のボート漕ぎ型運動機器。
12. 前記スプリングキャンセル制御を更に強めて、運動負荷量ゼロまたはマイナス負荷量（運動を助長させる）に制御して、身体に障害のある疾患者でも全身を動かせるようにしたことを特徴とする請求項１１に記載のボート漕ぎ型運動機器。
13. 引っ張りコイルばねによる戻り力を軽減させるため、発電機を電動機として駆動して戻り力を発生させる、特に、運動の方向が反転し、戻り始めのとき静摩擦力を打消し、所定の回転数に達するまで電動機としてアシストすることを特徴とする請求項１０ないし１２いずれかに記載のボート漕ぎ型運動機器。
14. 戻り終わる時の速度がゼロ付近になると、電動機として駆動して運動者の筋肉を伸ばす、即ちストレッチ機能を有することを特徴とする請求項１３に記載のボート漕ぎ型運動機器。
15. 運動者が後方に転倒することを防止するとともに、車椅子との中央の位置合わせを行い、かつ車椅子の左右方向に配置されるX字構造のフレームと着座面との間を貫通する突起部を設けたことを特徴とする請求項１ないし１４いずれかに記載のボート漕ぎ型運動機器。
16. 車椅子とボート漕ぎ型運動機器をシートの上に載せ、ボート漕ぎ型運動機器側のシートの端部にストッパ機構を持たせたことを特徴とする請求項１ないし１５いずれかに記載のボート漕ぎ型運動機器。