JP2016019720A - 運動補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者に適した運動を促進することができる運動補助装置を提供する。【解決手段】運動補助装置１は、使用者の足裏をのせる足置き部２０を備える。また、運動補助装置１は、足置き部２０との間に使用者の足を配置するための配置空間Ｓを介して設けられ、足置き部２０に足裏をのせた使用者の脛骨の角度の変化を規制する脛当面３３を備える。さらに運動補助装置１は、脛当面３３と同じ高さ位置に設けられ、使用者の下肢の筋力を計測する下肢筋力計測部３５を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、運動補助装置に関する。

従来より、使用者の膝を屈伸する運動（膝屈伸運動）を補助する運動補助装置が知られている（例えば、特許文献１）。図１６に示されるように、特許文献１の運動補助装置３００は、足置き台３１０及び垂直ボード３２０を有する。足置き台３１０は、地面に設置された状態で水平に延びている。垂直ボード３２０は、足置き台３１０から垂直に上方に延びる。使用者は、足置き台３１０に足裏を載せ、垂直ボード３２０に膝２１６を当てた状態で膝屈伸運動を行う。このとき、垂直ボード３２０により膝２１６の前方への移動が規制される。

特開２０１０−２５９７５６号公報

ところで、使用者の運動能力等には個人差があるため、使用者の運動能力等に適した膝屈伸運動が行われることが望ましい。上記運動補助装置３００は、誤ったフォームでの運動を抑制しており、使用者の運動能力等は考慮されていない。従って、使用者に適した運動を促進することが可能な運動補助装置が要請されている。

本発明の目的は、使用者に適した運動を促進することができる運動補助装置を提供することである。

本発明に従う運動補助装置の一形態は、使用者の足裏をのせる足置き部と、前記足置き部に足裏を載せた使用者の脛骨の角度の変化を規制する脛当面と、前記足置き部と前記脛当面との間に使用者の足を配置するための配置空間と、使用者の下肢の筋力を計測する下肢筋力計測部とを備える。

上記運動補助装置は、使用者に適した運動を促進することができる。

実施の形態１の運動補助装置の全体的な構成を示す斜視図。 実施の形態１の運動補助装置と下肢との関係を模式的に示す図。 実施の形態１の運動補助装置の電気的な構成を示すブロック図。 使用者の膝屈伸運動の動作を示す図であって、（ａ）は着座した状態を示す図、（ｂ）は立位状態を示す図。 下肢筋力計測部を用いて膝を伸ばす力を計測する動作を示す図。 実施の形態１における表示部に出力される画面を例示した図。 実施の形態１における表示部に出力される画面を例示した図。 実施の形態１における表示部に出力される画面を例示した図。 実施の形態１における表示部に出力される画面を例示した図。 実施の形態１における表示部に出力される画面を例示した図。 実施の形態２の運動補助装置の全体的な構成を示す斜視図。 実施の形態２における脛骨角度規制部の分解斜視図。 実施の形態２における運動補助装置の本体の背面図。 実施の形態２における運動補助装置の本体の背面図。 変形例の運動補助装置の側面図。 従来例における運動補助装置の全体的な構成を示す側面図。

（運動補助装置が取り得る形態の一例）
〔１〕本発明に従う運動補助装置の一形態は、使用者の足裏をのせる足置き部と、前記足置き部との間に使用者の足を配置するための配置空間を介して設けられ、前記足置き部に足裏をのせた使用者の脛骨の角度の変化を規制する脛骨角度規制部と、前記脛骨角度規制部に設けられ使用者の下肢の筋力を計測する下肢筋力計測部とを備える。

この運動補助装置によれば、膝屈伸運動の際、使用者は、足置き部に足裏をのせ、脛当面に脛を当てて配置空間に足を配置する。このため、つま先を膝よりも前方に配置した状態で膝屈伸運動を行うことができる。従って、膝屈伸運動における膝関節の負荷を小さくできる。また、下肢筋力計測部が脛骨角度規制部に設けられるため、膝屈伸運動に用いられる下肢の筋力を計測することができる。従って、使用者は、計測された筋力に適した膝屈伸運動を運動補助装置を通じて行うことができる。

〔２〕前記運動補助装置の一例によれば、前記下肢筋力計測部は、圧力を検知するセンサを備え、前記センサは、使用者の脛によって加えられる押圧力を計測する。
この運動補助装置によれば、下肢筋力計測部は、脛によって加えられる押圧力を計測するので、膝を伸ばす力を計測することができる。このため、例えば、下腿部を回動するときのトルクを測定する計測装置等に比べ、装置の大型化及び複雑化を抑制することができる。

〔３〕前記運動補助装置の一例によれば、使用者が着座可能な椅子を備え、前記椅子は、着座した使用者の脛が前記下肢筋力計測部に当接する位置に設けられている。
本運動補助装置によれば、使用者の大腿部を椅子に固定させた状態で筋力を計測するので、膝を伸ばす力を精度よく計測することができる。

〔４〕前記運動補助装置の一例によれば、前記下肢筋力計測部は使用者の左脚の脛に当接する第１の当接位置と、使用者の右足の脛に当接する第２の当接位置とに配置される。
この運動補助装置によれば、左足及び右足の各々を、下肢筋力計測部に当接させやすくなる。

〔５〕前記運動補助装置の一例によれば、前記下肢筋力計測部の計測結果に基づき、左足の筋力及び右足の筋力のバランスに関する情報を生成し、当該情報を出力部に出力するバランス演算部を備える。

この運動補助装置によれば、下肢の筋力のバランスに関する情報が画面に表示される。このため、運動補助装置を使用しての膝屈伸運動を通じて、使用者は、筋力が弱い方の足を重点的に鍛えることができる。

〔６〕前記運動補助装置の一例によれば、前記下肢筋力計測部の計測結果と使用者の体重とに基づき、体重当たりの膝を伸ばす力を示す体重支持指数を演算し、前記体重支持指数に関する情報を出力部に出力する指数演算部を備える。

この運動補助装置によれば、使用者は、体重指示指数に関する情報を得ることによって、自身の運動機能を把握することができる。このため、運動補助装置を使用した膝屈伸運動の目標も設定されやすくなる。

〔７〕前記運動補助装置の一例によれば、前記下肢筋力計測部の計測結果に基づき算出された左足の筋力及び右足の筋力のバランスに基づき、左足及び右足へ付与する荷重の目標を示す目標荷重に関する情報を出力部に出力する目標荷重演算部を備える。

この運動補助装置によれば、目標とされる加重バランスに従って膝屈伸運動を行うことができる。従って、運動補助装置を使用しての膝屈伸運動を通じて、筋力バランスの均等化を図ることができる。

（実施の形態１）
図１を参照して、運動補助装置１の構成について説明する。
運動補助装置１は、本体１０を備える。本体１０は、図示しない床面に設置される支持台１１を有する。

支持台１１の上面の端には、第１の支柱１３が設けられている。第１の支柱１３は、支持台１１の上面の法線方向に延びている。第１の支柱１３は、棒状部１３Ａと高さ調整部１３Ｂとを備えている。高さ調整部１３Ｂを操作することによって、棒状部１３Ａの高さが調整される。

第１の支柱１３の先端には、棒状の第２の支柱４０が設けられている。第２の支柱４０は、第１の支柱１３の軸方向と直交する方向に延びている。また第２の支柱４０は、長さ方向の中央部が、第１の支柱１３の先端に連結されている。この第２の支柱４０の両端には、使用者によって把持される把持部４１がそれぞれ設けられている。

また、第２の支柱４０には、表示台５１が設けられている。表示台５１は、支持台１１側と反対となる外側に突出している。表示台５１の上面には、画面を有する表示部５０が設けられている。表示部５０は、タッチパネル式のフラットパネルディスプレイである。

また、支持台１１のうち、第１の支柱１３が設けられた端に対して反対側となる端には、椅子５５を連結する連結部５６が設けられている。連結部５６には、椅子脚部５８と、椅子支持部５７とが連結されている。椅子支持部５７は、床面等と平行に延びている。椅子脚部５８は、連結部５６から上方に延びている。

椅子５５は、椅子脚部５８のほか、座部５５Ａ及び背もたれ５５Ｂを有している。この椅子５５は、使用者が第１の支柱１３の方をむいて着座することが可能な向きに設けられている。なお、第１の支柱１３に向かう方向を前方、椅子５５に向かう方向を後方とする。また、前方及び後方に沿う方向を奥行方向とする。

支持台１１の上面には、足置き部２０が設けられている。足置き部２０は、椅子５５に着座した使用者が足裏をのせることが可能な位置に設けられている。足置き部２０は、左足の足裏をのせる左足置き部２０Ｌと、右足の足裏をのせる右足置き部２０Ｒとを備えている。左足置き部２０Ｌ及び右足置き部２０Ｒは、互いに独立している。

これらの左足置き部２０Ｌ及び右足置き部２０Ｒの上面は、足裏が当接する足置き面２１となっている。足置き面２１には、使用者の足裏をのせる位置を指定する足裏位置指定部２２が表示されている。

なお、左足置き部２０Ｌ及び右足置き部２０Ｒが並ぶ方向を運動補助装置１の幅方向とする。さらに足置き面２１の法線方向を高さ方向とする。
支持台１１には、一対の脚部１２Ａが設けられている。脚部１２Ａは、支持台１１の左端及び右端から、支持台１１が置かれた床面等と反対の方向に延びている。これらの脚部１２Ａの先端には、棒状の支持部１２Ｂがそれぞれ設けられている。これらの支持部１２Ｂは、支持台１１の幅方向における中央に向かって延びている。

それらの脚部１２Ａ及び支持部１２Ｂは、脛骨角度規制部３０を支持している。脛骨角度規制部３０は、規制板３１と、一対の弾性部材３２とを備えている。脛骨角度規制部３０は、足置き面２１との間に所定の大きさの配置空間Ｓが設けられた状態で配置されている。

規制板３１は、前面及び背面が、幅方向と平行となる状態で固定されている。また、前面及び背面の法線方向が、奥行方向と平行とされている。
一対の弾性部材３２は、規制板３１の背面に設けられている。弾性部材３２は、規制板３１の中央部に間隔を設けた状態で、規制板３１の左側及び右側にそれぞれ設けられている。

これらの弾性部材３２は、その背面に、脛当面３３を有している。脛当面３３は、使用者が膝屈伸運動を行う際に脛を当接させる面である。この脛当面３３に脛を当接させると、弾性部材３２は撓む。また、弾性部材３２を支持する規制板３１によって膝屈伸運動の際の脛骨の角度が規制される。なお、脛骨角度は、足置き面２１に対する脛骨の長手方向の角度と対応する。

また規制板３１のうち、一対の弾性部材３２の間には、下肢筋力計測部３５が設けられている。即ち、下肢筋力計測部３５は、脛当面３３と同じ高さ位置に設けられている。下肢筋力計測部３５は、圧力検出部３６と、センサ支持部３７とを備えている。

圧力検出部３６は、圧力センサ３９（図３参照）と、圧力センサ３９の受圧面を被覆するカバーを有する。圧力センサ３９は、例えば歪みゲージであって、カバーにより被覆されている。センサ支持部３７は、圧力検出部３６を規制板３１に固定している。

圧力検出部３６の圧力センサ３９は、受圧面である背面３６ａに対して垂直方向に加えられた力を計測する。圧力検出部３６の背面３６ａは、下向き斜め前方に傾いている。すなわち、圧力検出部３６の背面３６ａは、その下端が上端よりも前方に位置している。

また、規制板３１の前方には、圧力演算部３８が設けられている。圧力演算部３８は、圧力センサ３９から、圧力センサ３９に加えられた圧力に応じた出力信号を入力する。
次に図２を参照して、脛骨角度規制部３０の高さ位置等について詳述する。足置き面２１を基準面としたとき、脛骨角度規制部３０の下端の高さ（以下、下端高さＨＡ）は、一般的な使用者の外果高に応じて設定されている。例えば、下端高さＨＡは、８４ｍｍが好ましく、特に９６ｍｍが好ましい。なお、外果高は、使用者が立位の状態における足裏面から外果の最外側突出点までの高さを示す。

足置き面２１を基準面としたとき、脛骨角度規制部３０の上端の高さ（以下、上端高さＨＢ）は、一般的な使用者の膝の高さに応じて設定されている。上端高さＨＢは、例えば３２６ｍｍ以下が好ましく、特に２７７ｍｍが好ましい。なお膝高さは、使用者が立位の状態における足裏面から脛骨２２１の上端までの高さを示す。

脛当面３３に沿って脛２１１を当てたとき、奥行方向における足首から膝２１６の最も前方に突出している部分までの距離ＬＡは、一般的な使用者の奥行方向における足首からつま先２１４までの距離ＬＢよりも短くなるように設定されている。

また、圧力検出部３６の背面３６ａと、足置き面２１と平行な平面とがなす角度（以下、傾斜角度θ）は、椅子５５等の位置に応じて設定可能である。例えば傾斜角度θは、６０度が好ましい。

次に図３を参照して、運動補助装置１の電気的構成を説明する。運動補助装置１は、圧力演算部３８からの信号を入力する、制御装置６０を備えている。この制御装置６０は、支持台１１の内部に設けられている。制御装置６０は、演算部、記憶部等を備えている。制御装置６０は、表示部５０のタッチパネル操作によって、各種の処理を開始及び終了する。

また、支持台１１と足置き部２０との間には、荷重を検出する荷重検知部７０が設けられている。荷重検知部７０としては、例えば歪みゲージが採用される。荷重検知部７０は、左足荷重検知部７１及び右足荷重検知部７２を有する。

左足荷重検知部７１は、４つの荷重センサ７３を有する。４つの荷重センサ７３は、左足置き部２０Ｌの四隅のそれぞれに配置されている。各荷重センサ７３は、左足置き部２０Ｌにかかる荷重に応じた信号を制御装置６０に出力する。

右足荷重検知部７２は、４つの荷重センサ７４を有する。４つの荷重センサ７４は、右足置き部２０Ｒの四隅のそれぞれに配置されている。各荷重センサ７４は、左足置き部２０Ｌにかかる荷重に応じた信号を制御装置６０に出力する。

制御装置６０は、各荷重センサ７３からの信号に基づいて、左足置き部２０Ｌ全体にかかる荷重を演算する。また、制御装置６０は、各荷重センサ７４からの信号に基づいて、右足置き部２０Ｒ全体にかかる荷重を演算する。また、制御装置６０は、圧力演算部３８によって演算された圧力に関する情報を入力する。

制御装置６０は、足置き部２０にかかる荷重や、下肢筋力計測部３５によって計測された圧力等に基づいて、各種情報を生成し、表示部５０に出力する。表示部５０は、制御装置６０から出力された情報に基づいて、使用者に情報を提供するための画面を表示する。

図４を参照して、運動補助装置１の作用を、運動補助装置１を用いた膝屈伸運動の順序とともに説明する。
（動作１）使用者は、椅子５５に着座し、つま先２１４を脛骨角度規制部３０と足置き面２１との間の配置空間Ｓに挿入する。また、脛２１１を脛当面３３に当てる（図４（ａ）参照）。

（動作２）使用者は、把持部４１を握る（図４（ａ）参照）。
（動作３）使用者は、脛２１１を脛当面３３に当てつつ椅子５５から立ち上がり、股関節と膝関節とを伸展する（図４（ｂ）参照）。

（動作４）使用者は、脛２１１を脛当面３３に当てつつ、大腿部や臀部等が座部５５Ａに接触するまで、中腰状態で股関節と膝関節を屈曲させる。
（動作５）「動作３」と「動作４」とを、所定回数繰り返す。

「動作３」及び「動作４」が繰り返される間、脛２１１を脛当面３３に当接させた状態が維持されることによって、常につま先２１４が膝２１６よりも前方に位置する。このため、つま先２１４が膝２１６と同じ、または膝２１６よりも後方に位置する場合と比較して、膝関節に加わる負荷を小さくすることができる。

また「動作３」及び「動作４」が繰り返される間、膝２１６は脛当面３３に当接していない。このため、膝蓋骨が脛当面３３に抑えられず、脛骨及び大腿骨の移動の自由度が抑制されない。従って、膝蓋骨及び大腿骨の運動が阻害されない。これにより、膝２１６に痛みを抱える使用者や、大腿骨と膝蓋骨との間の軟骨が変形している使用者において痛みが発生しにくい。

さらに「動作４」で、把持部４１を使いゆっくり膝関節を屈曲・伸展できるので、大腿部を水平にした姿勢を楽に行うことができ、広い関節可動範囲で訓練できる。
また、「動作３」及び「動作４」が繰り返される間、制御装置６０は、各荷重センサ７３，７４から荷重に応じた信号をそれぞれ入力する。そして制御装置６０は、入力した信号に基づき、左足置き部２０Ｌにかかる荷重及び右足置き部２０Ｒにかかる荷重を演算する。また、制御装置６０は、左足置き部２０Ｌにかかる荷重及び右足置き部２０Ｒにかかる荷重の和である総荷重を演算する。さらに、制御装置６０は、総荷重に対する左足置き部２０Ｌにかかる荷重の比率（以下、左足荷重比率）を演算する。また、制御装置６０は、右足置き部２０Ｒにかかる荷重の比率（以下、右足荷重比率）を演算する。

次に図５を参照して、下肢筋力計測部３５を用いて、膝を伸ばす筋力（以下、膝伸展力）を計測する順序について説明する。まず使用者は、表示部５０をタッチパネル操作して、計測を行う方の足を指定する。例えば、左足から膝伸展力を計測する場合には、表示部５０に表示された設定画面で、「左」等を選択する。

また、使用者は、椅子５５に着座する。そして、計測対象となる足の脛２１１を、下肢筋力計測部３５の圧力検出部３６に当てる。
次に使用者は、膝２１６を伸ばすように、脛２１１を圧力検出部３６に押し付けて、膝２１６を伸ばす。このとき、脛２１１を圧力検出部３６に押し付ける時間が、例えば「１０秒」等のように予め設定されていてもよい。これにより、圧力検出部３６の圧力センサ３９によって、受圧面に垂直に加えられた力が膝伸展力として検出される。

上述したように、圧力検出部３６の背面３６ａは、下向き斜め前方に傾いているため、椅子５５に着座した使用者の脛２１１が傾く方向に合っている。また、使用者が椅子５５に着座することによって、大腿部が固定された状態になるため、膝伸展力を精度よく検出することができる。

下肢筋力計測部３５の圧力センサ３９は、圧力センサ３９に垂直に加えられた圧力を検出し、圧力に応じた信号を圧力演算部３８に出力する。圧力演算部３８は、圧力センサ３９から入力した信号に基づいて圧力を演算する。そして、圧力演算部３８は、その圧力のうち最大となる最大圧力に関する情報を、制御装置６０に出力する。

このように一方の足の膝伸展力を計測し終わると、使用者は、他方の足を圧力検出部３６に当てて、同様にその足の膝伸展力を計測する。計測を終了する際は、表示部５０の画面で、終了のための操作を行う。

制御装置６０は、自身の記憶部等に計測結果を格納する。この際、使用者を識別する識別子や、日付、時刻を示す計測時間情報を関連付けて格納してもよい。
このように下肢筋力計測部３５により計測された圧力を用いて、制御装置６０は、使用者の運動を支援するための情報を生成して、表示部５０に出力する。

図６に示す表示画面５２は、左足の膝伸展力と右足の膝伸展力とのバランスを表示したものである。この表示画面５２には、左足筋力表示部５２Ａと、右足筋力表示部５２Ｂとが表示されている。左足筋力表示部５２Ａには、例えば、左足の膝伸展力を相対的に示す棒グラフ５２Ｄが表示されている。

右足筋力表示部５２Ｂには、例えば、右足の膝伸展力を相対的に示す棒グラフ５２Ｅが表示されている。また、左足筋力表示部５２Ａと、右足筋力表示部５２Ｂとの間には、年齢表示部５２Ｃが表示されている。年齢表示部５２Ｃは、年齢に応じた膝伸展力の大きさの平均を示している。年齢が若いほど、膝伸展力の平均は大きくなる。

使用者または膝屈伸運動を指導する指導者は、この表示画面５２から、使用者の左足及び右足の筋力バランスを把握することができる。また、使用者または指導者は、実際の年齢と、計測された筋力に対応付けられた年齢とを比較することができる。そして、この比較によって、例えば筋力に対応付けられた年齢を若くする等、膝屈伸運動を通じての目標を設定することができる。

図７に示す表示画面５２は、荷重表示部５２Ｆが、棒グラフ等で表示されている。荷重表示部５２Ｆは、全体重を片足にかけたときの荷重に対して、左足にかかった荷重の割合を示している。また、荷重表示部５２Ｆの側方には、荷重目標表示部５２Ｋが表示されている。この荷重目標表示部５２Ｋは、膝屈伸運動中に左足にかけるべき荷重の割合を示している。

また、その表示画面５２には、荷重表示部５２Ｇが、棒グラフ等で表示されている。荷重表示部５２Ｇは、全体重を片足にかけたときの荷重に対して、右足にかかった荷重の割合を示している。また、荷重表示部５２Ｇの側方には、荷重目標表示部５２Ｌが表示されている。この荷重目標表示部５２Ｌは、膝屈伸運動中に右足にかけるべき荷重の割合を示している。

さらに、表示画面５２には、左足にかけるべき荷重の割合を数値で示した数値表示５２Ｈと、右足にかけるべき荷重の割合を数値で示した数値表示５２Ｊとが表示されている。使用者は、この表示画面５２に従って左足及び右足に荷重をかけて、運動補助装置１を用いた膝屈伸運動を行うことができる。

また制御装置６０は、下肢筋力計測部３５の計測結果に基づき、体重支持指数ＷＢＩ（Weight Bearing Index）を算出する。体重支持指数ＷＢＩは、下肢筋力計測部３５により計測された圧力またはその補正値を体重で除算することによって算出される。体重は、荷重検知部７０によって検知された全荷重を用いることができる。この体重支持指数ＷＢＩは、使用者の体重を支える下肢の筋力がどの程度あるかを示す。

体重支持指数ＷＢＩを算出すると、制御装置６０は、それらを報知する表示画面５２を表示部５０に出力する。
図８に示すように、体重支持指数ＷＢＩを示す表示画面５２には、体重支持指数ＷＢＩに対応する運動能力を示す運動能力表示部５２Ｍが表示されている。例えば、運動能力表示部５２Ｍには、外出に介助が必要である状態を示す「サポート必要」、歩行に杖等の補助が必要である状態を示す「杖」、自力で外出等を行うことができる状態を示す「自力」等が表示されている。

また、運動能力表示部５２Ｍには、使用者の左足の体重支持指数ＷＢＩを示す左足指数表示部５２Ｎと、右足指数表示部５２Ｐとが表示されている。この表示画面５２を通じて、使用者または指導者は、使用者が目指すべき運動能力を把握できる。また、左足及び右足のいずれが、使用者が重点的に鍛えるべき足であるのかを把握できる。

さらに制御装置６０は、下肢筋力計測部３５により計測された圧力の時間による変動と、使用者の履歴に基づく筋力の変化の様子とを表示部５０に出力する。
図９に示す表示画面５２では、筋力計測中における圧力変化が示される。この表示画面５２には、時間と圧力とをパラメータとした圧力変化線５２Ｒが表示される。使用者または指導者は、実際に計測された圧力値を確認できる。また、最大圧力を加えた状態が、瞬間的であるのか、継続されたのかを認識できる。

図１０に示す表示画面５２では、例えば数か月等の長期の期間での使用者の筋力の変化が表示されている。この表示画面５２には、例えば使用者の筋力の変化を示すグラフが表示される。グラフには、例えば数か月等の長期の期間での筋力変化線５２Ｓ，５２Ｔが左足、右足毎に表示される。

このように、表示部５０には、使用者の膝伸展力に関する情報を示す画面が表示される。このため、使用者または指導者は、表示画面５２を通じて得られた情報に基づき、使用者に適した運動を選択することができる。例えば、使用者の筋力が弱いことを示す情報が得られたとき、膝屈伸運動の回数等を通常よりも減らすことができる。また、使用者の体重支持指数ＷＢＩに応じて膝屈伸運動の回数を設定することができる。

また、下肢筋力計測部３５は、脛２１１を押し付けることにより膝伸展力を計測するタイプのものである。このため、例えば膝２１６を支点とする下腿部のトルクを計測する装置等に比べ、装置を小型化することができる。また、そのような計測装置に比べ、構成の複雑化を抑制できる。さらに、膝伸展力の計測方法も簡単であるため、使用者の手間が軽減される。

運動補助装置１は、以下の効果を有する。
（１）膝屈伸運動の際、使用者は、足置き部２０に足裏をのせ、脛当面３３に脛を当てて配置空間Ｓに足を配置する。このため、つま先２１４を膝２１６よりも前方に配置した状態で膝屈伸運動を行うことができる。従って、膝屈伸運動における膝関節の負荷を小さくできる。また、下肢筋力計測部３５が、脛骨角度規制部３０に設けられるため、膝屈伸運動に用いられる下肢の筋力を計測することができる。このため、使用者は、計測された筋力に適した膝屈伸運動を、運動補助装置１を通じて行うことができる。

（２）下肢筋力計測部３５は圧力センサ３９を備える。圧力センサ３９は、脛によって加えられる押圧力を計測するので、膝を伸ばす力を計測することができる。このため、例えば下腿部を回動するときのトルクを測定する計測装置等に比べ、装置の大型化及び複雑化を抑制することができる。

（３）椅子５５は、着座した使用者の脛２１１が下肢筋力計測部３５に当接する位置に設けられている。このため、使用者の大腿部を椅子に固定させた状態で筋力を測定できるので、膝伸展力を精度よく計測することができる。

（４）制御装置６０は、下肢筋力計測部３５の計測結果に基づき左足の筋力及び右足の筋力のバランスを示す画面を表示部５０に表示する。このため、この画面を通じて、使用者は、筋力が弱い方の足を重点的に鍛えることができる。

（５）制御装置６０は、下肢筋力計測部３５の計測結果と使用者の体重とに基づき、使用者の体重支持指数ＷＢＩを演算する。また、制御装置６０は、使用者の体重支持指数ＷＢＩのレベルを、表示部５０に出力する。従って、使用者は、自身の運動機能を把握することができるので、この運動補助装置１を使用した膝屈伸運動の目標も設定されやすくなる。

（６）制御装置６０は、下肢筋力計測部３５の計測結果に基づき、左足及び右足への目標荷重バランスを算出する。そして、目標荷重バランスを表示部５０に出力する。このため、目標加重バランスに従って膝屈伸運動を行うことによって、筋力バランスを均等化することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態の運動補助装置１は、実施の形態１の運動補助装置１と比較して次の部分において異なる構成を有し、その他の部分において同一の構成を有する。

すなわち、運動補助装置１は、固定された下肢筋力計測部３５のかわりに、移動式の下肢筋力計測部８０を備える。なお、実施の形態２の運動補助装置１の説明は、実施の形態１の運動補助装置１と共通する構成に対して、実施の形態１の運動補助装置１と同一の符号を付している。

図１１を参照して、本実施の形態の脛骨角度規制部３０の構成について説明する。
脛骨角度規制部３０は、その背面に１つの弾性部材８１を備えている。弾性部材８１は、板状をなし、規制板３１の背面全体を覆うことができる大きさを有している。

下肢筋力計測部８０は、支持板８２と、圧力検出部８４とを備えている。圧力検出部８４は、支持板８２の背面に設けられている。支持板８２の高さは、弾性部材８１の高さと同じか、若干高くなっている。

圧力検出部８４には、その背面に、脛当面８３を備えている。脛当面８３は、左端及び右端が後方に向かって突出するように前方に向かって湾曲している。また脛当面８３は、実施の形態１と同様に、下向き斜め前方に傾斜している。

図１２に示すように、圧力検出部８４の内部には、圧力センサ３９が設けられている。圧力センサ３９は、歪みゲージを採用することができる。圧力センサ３９は、例えば板状をなし、受圧面は、斜め前方に傾いている。圧力センサ３９からの信号は図示しないケーブルを介して圧力演算部３８に送信される。

また支持板８２の前面の上端部には、フック部８５が設けられている。フック部８５は、規制板３１及び弾性部材８１に掛けられる。
フック部８５は、２つの屈曲部を有している。フック部８５のうち、高さ方向に延びる鉛直部分には、一対の貫通孔８５Ａと、ガイド突部８６とが設けられている。ガイド突部８６は、フック部８５の支持板８２側に設けられている。

フック部８５のガイド突部８６は、規制板３１の前面に形成されたガイド溝３１Ａに差し込まれる。これにより、下肢筋力計測部８０は、ガイド溝３１Ａに沿って幅方向に移動可能に規制板３１に支持される。

また、規制板３１の左側及び右側には、一対の締結孔３１Ｂがそれぞれ形成されている。ガイド突部８６がガイド溝３１Ａの左端に位置するとき、フック部８５の貫通孔８５Ａと左側の締結孔３１Ｂとの位置が一致する。ガイド突部８６がガイド溝３１Ａの右端に位置するとき、フック部８５の貫通孔８５Ａと右側の締結孔３１Ｂとの位置が一致する。貫通孔８５Ａの位置と締結孔３１Ｂとの位置が一致した状態で、レバー８７の基端が貫通孔８５Ａ及び締結孔３１Ｂに締結される。レバー８７の締結により、下肢筋力計測部８０を固定することができる。

図１３に示すように、ガイド突部８６がガイド溝３１Ａの左端に位置するとき、下肢筋力計測部８０は、第１の当接位置に配置される。第１の当接位置は、左足置き部２０Ｌに左足の足裏をのせたときに、左足の脛２１１が当接可能となる位置である。このため、使用者は、左足の脛２１１を下肢筋力計測部８０の圧力検出部８４に当接させやすくなる。

図１４に示すように、ガイド突部８６がガイド溝３１Ａの右端に位置するとき、下肢筋力計測部８０は、第２の当接位置に配置される。第２の当接位置は、右足置き部２０Ｒに右足の足裏をのせたときに、右足の脛２１１が当接可能となる位置である。このため、使用者は、右足の脛２１１を下肢筋力計測部８０の圧力検出部８４に当接させやすくなる。

膝伸展力を計測しないとき、すなわち下肢筋力計測部８０を使用しないときは、下肢筋力計測部８０を規制板３１の中央部に配置する。または、下肢筋力計測部８０を、脛骨角度規制部３０から取り外す。このため、下肢筋力計測部８０が、膝屈伸運動の邪魔になることがない。

本実施の形態の運動補助装置１は、実施の形態１の（１）〜（６）の効果が得られるとともに、さらに以下の効果が得られるようになる。
（７）下肢筋力計測部８０は、使用者の左足の脛２１１に当接する第１の当接位置と、右足の脛２１１に当接する第２の当接位置とに配置される。このため、左足及び右足の各々を下肢筋力計測部８０に当接させやすくなる。

（変形例）
実施の形態に関する説明は本発明に従う運動補助装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う運動補助装置は実施の形態以外に例えば以下に示される実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わされた形態を取り得る。

・図１５に示すように、下肢筋力計測部９０を、規制板３１の前面に設けてもよい。下肢筋力計測部９０を規制板３１の前面に設けることによって、膝を曲げる力を計測することができる。膝を曲げる力を計測する際、使用者は、膝２１６を規制板３１よりも前方に出して、ふくらはぎ２２２を下肢筋力計測部９０の前面に当てる。そして、ふくらはぎ２２２を下肢筋力計測部９０の前面に当てたまま膝を曲げる。このようにすると、膝伸展力だけでなく、膝屈曲力を測ることができる。

・弾性部材３２は、使用者の脛２１１が当てやすくなるように、上向き斜め後方に傾斜していてもよい。この場合、弾性部材３２は、屈伸運動する使用者の脛骨の傾きに合わせて傾斜する。また、弾性部材３２は、脛２１１のカーブに合わせて前方に湾曲していてもよい。

・圧力センサ３９の背面は、下向き斜め前方に傾斜せず、垂直であってもよい。この場合であっても、圧力センサ３９の受圧面に垂直に加えられる力に基づき膝伸展力を計測することができる。

・運動補助装置１は、椅子５５を省略した構成でもよい。この場合でも、使用者による把持部４１の把持によって、膝屈伸運動が補助される。また膝伸展力を計測する際は、立った状態で、脛を下肢筋力計測部に当接する。

・把持部４１に代えて、支持台１１の両側に手摺を設けてもよい。この手摺は上述した「動作４」で把持部４１の替わりに使用される。
・椅子５５を支持台１１に連結する連結部５６は、伸縮可能に構成されてもよい。

・運動補助装置１は、第１の支柱１３及び第２の支柱４０を省略した構成であってもよい。この場合でも、椅子５５が設けられることによって、膝屈伸運動が補助される。またこの場合、表示部５０は、支持台１１や使用者等が使用する他の端末に用いられる。

・使用者の体重は、表示部５０のタッチパネル操作により入力されてもよい。
・下肢筋力計測部は、両足の膝を伸ばす力を同時に計測するものであってもよい。
・表示画面５２が示す圧力変化は、図９に示されるような曲線ではなく棒グラフによって表示されてもよい。

・図９に示す圧力変化は、両足同時に表示されてもよい。左足の各荷重センサ７３（図３参照）が圧力変化を測定し、制御装置６０（図３参照）が圧力変化の情報を記憶する。続いて、右足の各荷重センサ７４（図３参照）が圧力変化を測定し、制御装置６０が圧力変化の情報を記憶する。そして、表示画面５２は両足の圧力変化のグラフを同時に表示する。これにより、両足の圧力変化をより分り易く知ることが可能である。上記測定順序は、右足から左足の順であってもよい。

・表示部５０による使用者の膝伸展力に関する情報表示のかわりに、音声による情報報知であってもよい。これにより、使用者が表示部５０に表示されている文字が見えづらい場合でも、より的確に膝伸展力に関する情報を知ることが可能となる。

・運動補助装置１に無線通信部を設け、情報携帯端末と無線接続してもよい。情報携帯端末の例は、スマートフォン、携帯電話またはパソコンである。無線通信部は情報携帯端末に、使用者の運動を支援するための情報の一例である使用者の膝伸展力に関する情報を送信する。情報携帯端末は上記情報を受信し記録する。これにより、使用者はいつでも上記情報の変化を確認することが可能となる。また、遠隔地にいる指導者が、通信により上記情報を把握することが可能となり、使用者に対してアドバイスを行うことが可能となる。通信の例は、インターネット、メール、無線ＬＡＮ（Local Area Network）または携帯電話である。

・表示部５０に情報携帯端末を使用し、運動補助装置１から着脱可能にしてもよい。例えば、使用者が膝伸展力を測定する際には、情報携帯端末を運動補助装置１に設置することにより、情報携帯端末の表示部に表示されている膝伸展力の変化を確認することが可能となる。また、情報携帯端末を流用することにより、運動補助装置１の製造費用を削減できる。

・運動補助装置１と情報携帯端末との接続は、無線通信部を用いた無線による接続ではなく、接続端子とケーブルとを用いた有線による接続であってもよい。無線通信に比較して簡単な装置で接続でき、運動補助装置１の製造費用を削減できる。

・制御装置６０は、運動補助装置１とは別体として設けられ、運動補助装置１と通信可能とされた装置であってもよい。

１ 運動補助装置
２０ 足置き部
３３ 脛当面
３５ 下肢筋力計測部
５５ 椅子
８０ 下肢筋力計測部
８３ 脛当面
９０ 下肢筋力計測部
１１１ アンテナ（通信部）
１１２ 子機
Ｓ 配置空間

Claims (7)

1. 使用者の足裏をのせる足置き部と、
   前記足置き部との間に使用者の足を配置するための配置空間を介して設けられ、前記足置き部に足裏をのせた使用者の脛骨の角度の変化を規制する脛骨角度規制部と、
   前記脛骨角度規制部に設けられ使用者の下肢の筋力を計測する下肢筋力計測部とを備える
   運動補助装置。
2. 前記下肢筋力計測部は、圧力を検知するセンサを備え、前記センサは、使用者の脛によって加えられる押圧力を計測する
   請求項１に記載の運動補助装置。
3. 使用者が着座可能な椅子を備え、前記椅子は、着座した使用者の脛が前記下肢筋力計測部に当接する位置に設けられている
   請求項１または２に記載の運動補助装置。
4. 前記下肢筋力計測部は、使用者の左脚の脛に当接する第１の当接位置と、使用者の右足の脛に当接する第２の当接位置とに配置される
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の運動補助装置。
5. 前記下肢筋力計測部の計測結果に基づき、左足の筋力及び右足の筋力のバランスに関する情報を生成し、当該情報を出力部に出力するバランス演算部を備える
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の運動補助装置。
6. 前記下肢筋力計測部の計測結果と使用者の体重とに基づき、体重当たりの膝を伸ばす力を示す体重支持指数を演算し、前記体重支持指数に関する情報を出力部に出力する指数演算部を備える
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の運動補助装置。
7. 前記下肢筋力計測部の計測結果に基づき算出された左足の筋力及び右足の筋力のバランスに基づき、左足及び右足へ付与する荷重の目標を示す目標荷重に関する情報を出力部に出力する目標荷重演算部を備える
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の運動補助装置。