JP2018192231A - 足首運動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】足首を十分に屈伸させ、様々な場所で使用可能であるとともに、省電力を実現可能な足首運動装置を提供する。【解決手段】足首運動装置１は、ベース部材２と、足支持部材３Ｌ，３Ｒと、姿勢変更機構１０と、を備える。足支持部材３Ｌ，３Ｒは、左右の対でベース部材２に配置される。姿勢変更機構１０は、足支持部材３の姿勢を前上がりと前下がりとの間で変更可能である。姿勢変更機構１０は、電動モータ１１と、フライホイール１２と、駆動伝達機構１３と、を備える。フライホイール１２は、電動モータ１１によって駆動される。駆動伝達機構１３は、フライホイール１２の回転を足支持部材３Ｌ，３Ｒに伝達する。【選択図】図１

Description

本発明は、主として、足首を動かして血行を促進する装置に関する。

従来から、飛行機内等で長時間同じ姿勢を取り続けることに伴って血液の流れが悪くなり、下肢などの静脈において血栓が生じる、エコノミークラス症候群と呼ばれる静脈血栓塞栓症が良く知られている。この血栓の発生を予防するために、足首を運動させる装置が用いられている。特許文献１は、この種の装置を開示する。

特許文献１は、乗物用のシートのフットレストを、踵に相当する位置を支点として、電動モータ等により回動させることで、着座者の足を運動させる装置を開示する。特許文献１に記載されたこのフットレストは着座者が座っているシートと一体型であるか、又は、前席のシートと一体型であることが記載されている。

特開２０１０−３０５７４号公報

しかし、上記特許文献１の構成は、踵に相当する位置を支点として、足を回転（上下）運動させているため、足首の屈伸運動ができる幅が狭い範囲に限られている。そして、特許文献１の装置は、乗物のシートと一体型になっているので、他の場所（例えば自宅又は職場など）で使用することができない。更に、特許文献１の装置の駆動メカニズムは電動モータ等しか記載されていないため、省エネルギー性の観点からも改善の余地があった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、足首を十分に屈伸させ、様々な場所で使用可能であるとともに、省電力を実現可能な足首運動装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の足首運動装置が提供される。即ち、この足首運動装置は、ベース部材と、左右の対で前記ベース部材に配置される足支持部材と、前記足支持部材の姿勢を前上がりと前下がりとの間で変更可能な姿勢変更機構と、を備える。前記姿勢変更機構は、電動モータと、前記電動モータによって駆動されるフライホイールと、前記フライホイールの回転を前記足支持部材に伝達する駆動伝達機構と、を備える。

これにより、容易に持ち運ぶことが可能なシンプルな構成を実現できるとともに、使用者の足先及び踵を上下に動かすことにより足首の十分な屈伸を行わせることができる。また、フライホイールを用いて足支持部材の姿勢を変更することで、足支持部材の姿勢変更動作を滑らかにすることができる。更に、フライホイールの回転により蓄積したエネルギーを利用できるので、装置の省電力性を高めることができる。

前記の足首運動装置において、前記姿勢変更機構は、左右の前記足支持部材のうち一方の姿勢を前上がり方向に変化させると同時に、他方の姿勢を前下がり方向に変化させることが好ましい。

これにより、左右足支持部材の動作を交互にすることで、使用者の足首を歩いているように動かすことができる。

前記の足首運動装置においては、前記電動モータと前記フライホイールとの間に第１クラッチが配置され、前記フライホイールと前記駆動伝達機構との間に第２クラッチが配置されることが好ましい。

これにより、電動モータとフライホイールとの間、及び、フライホイールと駆動伝達機構との間において、動力の伝達及び遮断を切り替えることができる。従って、例えば、足支持部材の動作を必要に応じて素早く止めることができる。

前記の足首運動装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この足首運動装置は、前記電動モータの駆動及び停止を制御する制御部を備える。前記制御部は、前記足支持部材の姿勢変更動作中に前記電動モータを停止することが可能である。

これにより、装置の省電力性を確実に高めることができる。

前記の足首運動装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記姿勢変更機構は、出力軸と、第３クラッチ及び第４クラッチと、を備える。前記出力軸は、前記足支持部材に動力を伝達する。前記第３クラッチ及び前記第４クラッチは、前記出力軸と左右の前記足支持部材のそれぞれとの間に設置される。

これにより、電動モータを共通としつつ、左右の足支持部材のそれぞれに対して動力の伝達／遮断を独立で切り換えることができ、バリエーション豊かな動きを実現することができる。

前記の足首運動装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この足首運動装置は、前記足支持部材への動力の伝達／遮断を切り換えるように、前記第３クラッチ及び前記第４クラッチを制御する制御部を備える。前記制御部は、連続的又は間欠的に動力を前記足支持部材へ伝達するように前記第３クラッチ及び前記第４クラッチの作動を制御可能である。左右の前記足支持部材に対して、動力の伝達及び遮断の少なくとも何れかを左右で異なるタイミングで行うように前記第３クラッチ及び前記第４クラッチを制御可能である。

これにより、例えば、左右の足支持部材をそれぞれランダムに動かすことで、眠気を解消することができる。また、例えば、体操リズム、音楽のテンポ等に合わせて左右の足支持部材を動かすことで、単調な足首運動に面白みを与えることができる。

本発明の一実施形態に係る足首運動装置の主要な構成を示す斜視図。 足首運動装置が備える足支持部材を駆動するための構成の概略を示す平面図。 左右一側の足支持部材が前上がり状態となり、他側の足支持部材が前下がり状態となった様子を示す側面図。 左右の足支持部材がそれぞれ図３とは逆の姿勢となった様子を示す斜視図。 足首運動装置を用いた足首の運動を説明する斜視図。 第２実施形態の足首運動装置において、左足支持部材だけが動いている様子を示す斜視図。 第２実施形態の足首運動装置の構成の概略を示す平面図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態に係る足首運動装置１の主要な構成を示す斜視図である。図２は、足首運動装置が備える足支持部材を駆動するための構成の概略を示す平面図である。なお、以下の説明において「前」、「左」、「右」等というときは、足首運動装置１の使用者を基準にした前、左及び右を意味するものとする。

図１に示す足首運動装置１は、長時間にわたって同じ姿勢を取り続けること等により下肢に発生する血栓を予防するために、足首を運動させる装置である。足首運動装置１は、足先と踵を交互に上げる運動を使用者に行わせることにより、下肢の血液の流れを良くすることで、下肢に発生する血栓を予防することができる。また、この足首の運動によって、歩くのに欠かせない前脛骨筋、ヒラメ筋等の筋肉をトレーニングする効果を得ることができる。

図１に示すように、足首運動装置１は、主として、中空箱状に形成されたケーシングとしてのベース部材２と、使用者の足を載せて支持する足支持部材３Ｌ，３Ｒと、ベース部材２内に収容され、足支持部材３Ｌ，３Ｒの姿勢を変更可能な姿勢変更機構１０と、を備える。

本実施形態において、足支持部材３Ｌ，３Ｒ及び姿勢変更機構１０は、持ち運びが可能なベース部材２に対してコンパクトなレイアウトで設けられており、これにより、ポータブル型の足首運動装置１が実現されている。従って、使用者は、足首運動装置１を携帯して、長時間同じ姿勢を取ることが多い場所（例えば、乗物、自宅及び職場等）に容易に移動させ、床等の安定した場所に足首運動装置１を置いて使用することができる。

足支持部材３Ｌ，３Ｒは、使用者の足を載せるためのペダル状の部材であって、左右の対でベース部材２の上方に配置されている。

図１に示すように、それぞれの足支持部材３Ｌ，３Ｒは前後方向に細長い板状に形成されており、何れも、その前後方向ほぼ中央部が、左右水平方向に配置された棒状の支持軸４により回転可能に支持されている。支持軸４の軸線（足支持部材３Ｌ，３Ｒの回転軸線）は、ベース部材２の上面よりも上方に位置している。これにより、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒは、側面視で支持軸４を支点としてシーソー状に回転し、その姿勢を前上がりと前下がりとの間で変化させることができので、使用者の足首を十分な角度で屈伸させることができる。

ベース部材２内に収容される姿勢変更機構１０は、図１及び図２に示すように、電動モータ１１と、フライホイール１２と、駆動伝達機構１３と、第１クラッチ１４と、第２クラッチ１５と、ブレーキ１６と、を備えている。

電動モータ１１は、その出力軸３１の軸線を前後方向に水平に向けて配置されている。この電動モータ１１は、出力軸３１と軸線を一致させて回転可能に支持されたフライホイール１２を所定の方向に回転駆動することができる。

電動モータ１１の出力軸３１と、フライホイール１２と、の間には第１クラッチ１４が設けられている。この第１クラッチ１４はワンウェイクラッチとして構成されており、出力軸３１の回転をフライホイール１２に伝達する一方、フライホイール１２の回転を出力軸３１に伝達しないように構成されている。これにより、電動モータ１１によりフライホイール１２を駆動して十分な速度で回転させた状態で電動モータ１１を減速又は停止させたときに、フライホイール１２の回転に対して電動モータ１１が抵抗にならないようにすることができる。

フライホイール１２は、回転することにより、足首運動装置１の各部（例えば、足支持部材３Ｌ，３Ｒ）を駆動するための運動エネルギーを蓄えることができる。また、フライホイール１２の慣性モーメントにより回転速度の変動を抑制することができるので、足支持部材３Ｌ，３Ｒを滑らかに動作させることができる。

駆動伝達機構１３は、主として、減速機２１と、クランクプレート（クランク部材）２２Ｌ，２２Ｒと、伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒと、を備えている。

減速機２１は、入力軸３４と、入力ベベルギア３５と、２つの出力ベベルギア３６Ｌ，３６Ｒと、２つの出力軸３７Ｌ，３７Ｒと、を備える。この減速機２１は、入力軸３４から入力した動力を減速しつつ左右に分配して、出力軸３７Ｌ，３７Ｒから出力することができる。

入力ベベルギア３５は、フライホイール１２の軸線と一致するように回転可能に支持されており、この入力ベベルギア３５には、減速機２１の入力軸３４が固定されている。

この入力軸３４と、フライホイール１２との間には、第２クラッチ１５が設けられている。この第２クラッチ１５は例えば電磁クラッチとして構成されており、後述の制御部５から入力される電気信号に基づいて、フライホイール１２からの動力を駆動伝達機構１３の減速機２１に伝達する接続状態と、動力を伝達しない遮断状態と、を切り換えることができる。

この第２クラッチ１５は、例えば、摩擦により動力を伝達する構成のものを用いることができる。この場合、クラッチ接続時のショックを和らげることができる。

入力ベベルギア３５には、出力ベベルギア３６Ｌ，３６Ｒが同時に噛み合っている。２つの出力ベベルギア３６Ｌ，３６Ｒは、左右で向き合うように配置されており、何れも、入力ベベルギア３５と直交する水平な軸線まわりで回転可能に支持されている。

左側の出力ベベルギア３６Ｌには出力軸３７Ｌが固定され、右側の出力ベベルギア３６Ｒには出力軸３７Ｒが固定されている。左右の出力軸３７Ｌ，３７Ｒには、後述のクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒがそれぞれ固定されている。

この構成で、入力軸３４が駆動されると、入力ベベルギア３５に噛み合う２つの出力ベベルギア３６Ｌ，３６Ｒが、互いに等しい速度で逆向きに回転する。これにより、クランクプレート２２Ｌ，２２Ｒを、出力軸３７Ｌ，３７Ｒによって駆動することができる。

ブレーキ１６は、例えば電磁ブレーキとして構成されており、ブレーキ軸４１を介してベベルギア４２と連結されている。このベベルギア４２は、減速機２１の出力ベベルギア３６Ｌ，３６Ｒに対して同時に噛み合っている。この構成で、図２に示す制御部５からの信号が入力されてブレーキ１６が動作すると、発生した制動力がブレーキ軸４１及びベベルギア４２を介して減速機２１に伝達され、回転が制動される。

上述したように、この減速機２１は、ベベルギア３５，３６Ｌ，３６Ｒを用いることで、フライホイール１２からの回転動力を９０°異なる向きで取り出して、クランクプレート２２Ｌ，２２Ｒに伝達するように構成されている。これにより、ベース部材２の内部の空間を有効に利用することができ、足首運動装置１を一層コンパクトにすることができる。

また、ベベルギア３５，３６Ｌ，３６Ｒを用いることで、クランクプレート２２Ｌ，２２Ｒにおける互いに逆方向の回転を容易に実現できる。

左右のクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒはそれぞれ円板状に構成されており、その外周縁の近傍の適宜の位置には、伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒの端部が取り付けられている。伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒは棒状に構成されており、その一端がクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒに回転可能に連結され、他端が、足支持部材３Ｌ，３Ｒの前側下部に回転可能に連結されている。これにより、クランクプレート２２Ｌ，２２Ｒの回転を、足支持部材３Ｌ，３Ｒの所定角度範囲内での回転往復運動に変換することができる。

以上の構成で、足首運動装置１に備えられる図示しない操作部を使用者が操作して運動開始が指示されると、電動モータ１１が駆動され、出力軸３１の回転動力が第１クラッチ１４を介してフライホイール１２に伝達されて、フライホイール１２が回転駆動される。そして、フライホイール１２の回転動力は、接続状態の第２クラッチ１５を介して、減速機２１の入力軸３４に伝達される。減速機２１は、入力軸３４の回転をベベルギア３５，３６Ｌ，３６Ｒにより減速して出力軸３７Ｌ，３７Ｒに伝達し、これによりクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒが回転する。

次に、クランクプレート２２Ｌ，２２Ｒによる足支持部材３Ｌ，３Ｒの動作について、図３から図５までを参照して詳細に説明する。図３は、左右一側の足支持部材３Ｌが前上がり状態となり、他側の足支持部材３Ｒが前下がり状態となった様子を示す側面図である。図４は、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒがそれぞれ図３とは逆の姿勢となった様子を示す斜視図である。図５は、足首運動装置１を用いた足首の運動を説明する斜視図である。

伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒはクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒに連結されているので、クランクプレート２２Ｌ，２２Ｒの回転に従って、伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒが押し上げられたり引き下げられたりする。この結果、足支持部材３Ｌ，３Ｒは、図３及び図４に示すように、前部が伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒにより上側に押されることで前上がり姿勢となり、前部が伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒにより下に引っ張られることで前下がり姿勢となる。このように、足支持部材３Ｌ，３Ｒは、支持軸４を支点として所定角度範囲内で回転する。

左右の伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒがクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒに取り付けられる位置（位相）は、一方が上端であるとき、他方が下端となるように定められている。左右のクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒは互いに等しい速度で逆向きに回転するので、左右の伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒは、一方が押し上げられるときに、他方が引き下げられることになる。

これにより、図３に示すように、左側の足支持部材３Ｌが前上がり状態となるときは、右側の足支持部材３Ｒが前下がり状態となる。また、図４に示すように、左側の足支持部材３Ｌが前下がり状態となるときは、右側の足支持部材３Ｒが前上がり状態となる。更に、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒは、一方が前部を上昇させるように傾くのと同時に、他方が前部を下降させるように傾く。

これにより、図３と図４の状態が交互に繰り返し実現され、図５に示すように、使用者の足首を、あたかも歩行しているかのように左右交互に運動させることができる。

次に、足首運動装置１における制御について説明する。

足首運動装置１は、図２に示すように制御部５を備えている。この制御部５は公知のコンピュータとして構成され、ベース部材２の内部に収容されている。

制御部５は、フライホイール１２の回転速度に応じて、電動モータ１１の駆動及び停止を制御する。具体的には、制御部５はフライホイール１２の回転速度を回転センサ４５により検出し、当該回転速度が予め設定された所定速度を上回ると、電動モータ１１を停止させるように構成されている。

この構成で、フライホイール１２の回転が停止した状態で使用者により運動開始が指示されると、制御部５は、電動モータ１１がフライホイール１２の回転駆動を開始するように制御する。制御部５はフライホイール１２の回転速度を回転センサ４５により監視し、この回転速度が所定値を上回ったことが検知されると、電動モータ１１の駆動を停止させる。なお、電動モータ１１の停止後も、フライホイール１２で蓄積したエネルギーにより、足支持部材３Ｌ，３Ｒの動作を継続することができる。

そして、制御部５は、フライホイール１２の回転が減衰して上記の所定値よりも一定程度遅くなったことが回転センサ４５により検知されると、再び電動モータ１１を駆動させ、フライホイール１２を所定速度まで加速させる。即ち、足支持部材３Ｌ，３Ｒの動力源であるフライホイール１２は、電動モータ１１により間欠的に回転駆動される。

これにより、フライホイール１２の回転速度が十分でない場合（運動開始の初期等）にのみ、電動モータ１１を用いて装置を駆動するため、少ない電力で利用でき、装置の省エネルギー性を高めることができる。また、使用者は、足支持部材３Ｌ，３Ｒを足で力強く踏んで、足支持部材３Ｌ，３Ｒに交互動作を通常より高速で行わせたり、足支持部材３Ｌ，３Ｒの姿勢変化を妨げるように足に力を入れて動作速度が減衰する感覚を得たりする等、慣性による動きの変化を楽しみながら運動を行うことができる。

以上に説明したように、本実施形態の足首運動装置１は、ベース部材２と、左右の対でベース部材２に配置される足支持部材３Ｌ，３Ｒと、足支持部材３Ｌ，３Ｒの姿勢を前上がりと前下がりとの間で変更可能な姿勢変更機構１０と、を備える。姿勢変更機構１０は、電動モータ１１と、当該電動モータ１１によって駆動されるフライホイール１２と、フライホイール１２の回転を足支持部材３Ｌ，３Ｒに伝達する駆動伝達機構１３と、を備える。

これにより、容易に持ち運ぶことが可能なシンプルな構成を実現できるとともに、使用者の足先及び踵を上下に動かすことにより足首の十分な屈伸を行わせることができる。また、フライホイール１２を用いて足支持部材３Ｌ，３Ｒの姿勢を変更することで、足支持部材３Ｌ，３Ｒの姿勢変更動作を滑らかに行うことができる。更に、フライホイール１２の回転により蓄積したエネルギーを利用可能になるので、装置の省電力性を向上させることができる。

また、本実施形態の足首運動装置１において、姿勢変更機構１０は、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒのうち一方の姿勢を前上がり方向に変化させると同時に、他方の姿勢を前下がり方向に変化させる。

これにより、使用者の足首を左右交互に動かし、歩行時のような運動を行うことができる。

また、本実施形態の足首運動装置１は、電動モータ１１とフライホイール１２との間に第１クラッチ１４が配置され、フライホイール１２と駆動伝達機構１３の減速機２１との間に第２クラッチ１５が配置される。

これにより、電動モータ１１とフライホイール１２との間、及び、フライホイール１２と駆動伝達機構１３との間において、動力の伝達及び遮断を切り替えることができる。従って、例えば、足支持部材３Ｌ，３Ｒの動作を必要に応じて素早く止めることができる。

また、本実施形態の足首運動装置１は、電動モータ１１の駆動及び停止を制御する制御部５を備える。制御部５は、足支持部材３Ｌ，３Ｒの姿勢変更動作中に電動モータ１１を停止することが可能である。

これにより、フライホイール１２の慣性回転により足支持部材３Ｌ，３Ｒの駆動を行うことができるので、足首運動装置１の省電力性を確実に高めることができる。

次に、第２実施形態を説明する。図６は、第２実施形態の足首運動装置１ｘにおいて、左足支持部材３Ｌだけが動いている様子を示す斜視図である。図７は、第２実施形態の足首運動装置１ｘの構成の概略を示す平面図である。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

本実施形態の足首運動装置１ｘにおいて、図６に示すように、姿勢変更機構１０ｘの駆動伝達機構１３ｘは、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒを更に備える。図７に示すように、当該第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒの作動は、制御部５により制御される。

第３クラッチ３８Ｌは、減速機２１の出力軸３７Ｌと、クランクプレート２２Ｌと、の間に設置され、例えば電磁クラッチとして構成される。第３クラッチ３８Ｌは、制御部５から入力される電気信号に基づいて、減速機２１からの動力をクランクプレート２２Ｌに伝達する接続状態と、動力を伝達しない遮断状態と、を切り換えることができる。

第４クラッチ３８Ｒは、減速機２１の出力軸３７Ｒと、クランクプレート２２Ｒと、の間に設置され、例えば電磁クラッチとして構成される。第４クラッチ３８Ｒは、制御部５から入力される電気信号に基づいて、減速機２１からの動力をクランクプレート２２Ｒに伝達する接続状態と、動力を伝達しない遮断状態と、を切り換えることができる。

制御部５は、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒの作動を制御することで、減速機２１からの動力を連続的又は間欠的にクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒへ伝達することができる。

制御部５は、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒをそれぞれ独立して制御することができる。従って、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒのうち何れかを単独で動かすように、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒの作動を制御し、減速機２１からの動力を片側のクランクプレート（２２Ｌ又は２２Ｒ）にのみ伝達させることもできる。

また、制御部５は、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒについて、左右で異なるタイミングで姿勢変更動作の開始／停止が行われるように、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒの作動を制御することができる。これにより、足支持部材３Ｌ，３Ｒにおけるバリエーション豊かな動きを実現することができるので、運動の単調さを回避でき、運動の継続を促すことができる。

具体的には、下記の例のように、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒにおける多彩な動きを実現することができる。

本実施形態の足首運動装置１ｘは、複数の動作モードを有している。使用者は、足首運動装置１ｘが備える操作部を介して、複数の動作モードから１の動作モードを選択する。この操作部は、例えば、リモートコントローラや、ベース部材２に設けられたスイッチ及び表示部や、ベース部材２に設けられたタッチパネル等から構成することができる。

上記動作モードは、例えば、通常モード、単独運動モード、眠気防止モード、リズム体操モード、音楽体験モード等を含むことができる。

足首運動装置１ｘは図略の記憶部を備えており、この記憶部は、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒを制御するために予め設定された複数の制御データを記憶している。制御部５は、使用者が操作部を介して選択された動作モードに対応する制御データを記憶部から取得し、取得した制御データに基づいて第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒの作動を制御する。

通常モードが選択された場合、制御部５は、減速機２１からの動力をクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒへ伝達するように、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒの作動を制御し、減速機２１からの動力を左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒに伝達させる。これにより、第１実施形態で説明したように、使用者の足首を左右交互に動かし、歩行時のような運動を行うことができる。

単独運動モード（例えば、左足首運動）が選択された場合、制御部５は、減速機２１からの動力を左足支持部材３Ｌにのみ伝達するように、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒの作動を制御する。これにより、使用者は、左右片側だけの足首を動かすことができる。

眠気防止モードが選択された場合、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒの作動を制御するために制御部５が選択する制御データは、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒが不規則的なタイミングで運動の開始／停止を行うように定められている。なお、制御データによらず、例えば、乱数によって第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒの接続／遮断タイミングを決定しても良い。このように、使用者の左右足首に規律がない動きをさせることで、使用者の眠気を覚ますことができるとともに、普段しない動きにより、脳を鍛える効果も期待することができる。

この眠気防止モードにおいては、運動の開始／停止が切り換わる平均的な頻度を、使用者の操作によって変化させることが可能に構成することもできる。なお、この頻度の切換に連動して、電動モータ１１の回転速度を変更制御することが可能に構成しても良い。これにより、使用者が望む動きのペースに応じて足支持部材３Ｌ，３Ｒを動かすことができる。

また、制御部５は、他の動作モードにおいて使用者の眠気を検知した場合、自動的に眠気防止モードに切り替えることもできる。具体的には、例えば、制御部５は、リモートコントローラ、足支持部材３Ｌ，３Ｒの何れ又は両方、ベース部材２等に設けられた図略の人体センサからの検出値に基づいて使用者が眠くなっているか否かを判定し、眠くなっていると判定した場合、自動的に眠気防止モードに切り替える。人体センサとしては、例えば、心拍、呼吸数、血圧、筋肉の弛緩等を検出するセンサが考えられるが、これに限定されない。

リズム体操モードが選択された場合、制御部５は、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒに対する、体操に適した所定のリズムに合わせた動きを実現する制御データに基づいて、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒが運動の開始／停止を行うように制御する。これにより、足首運動の楽しさを一層向上させることができる。そして、そのリズムに合わせて上半身も動くことで、座ったままでも、楽しくリズム体操をすることができる。更に、使用者の足首を一定のリズムで動かすことによって、使用者の下肢に物理的な刺激を与え、大脳の前頭葉の機能を改善し、認知症改善の効果も図ることができる。なお、開始／停止のリズムに合わせたテンポで、図略のスピーカーからブザー音を鳴らしたり、ランプを光らせたりしても良い。

音楽体験モードが選択された場合、制御部５は、前記記憶部に記憶した音声データをスピーカーから流すように制御するとともに、当該音声データの音楽に同期した動きを出す制御データに基づいて、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒが運動の開始／停止を行うように制御する。これにより、使用者の足首を律動的に動かすことができるので、単調な足首運動に面白みを与えることができるとともに、律動運動による血流の改善等の効果も図ることができる。

また、この音楽体験モードは、足首運動装置１に予め設定された所定の音楽に連動して運動の開始／停止を行うことに限定されない。例えば、ベース部材２又は上記リモートコントローラ等に設けられた図略のマイクを介して周囲の音を取り込み、制御部５がその音声レベル等を解析することで制御データをリアルタイムで生成し、当該制御データに基づいて左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒの動きを制御することが考えられる。これにより、使用者の好みの音楽に合わせて足首を動かすことができるので、使用者の心が落ち着き易い状態で足首を運動することができ、適度の運動と呼吸改善により、脳内のセロトニン神経が強化され、うつ病の改善等の効果も期待できる。

以上に説明したように、本実施形態の足首運動装置１ｘにおいて、姿勢変更機構１０ｘは、出力軸３７Ｌ，３７Ｒと、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒと、を備える。出力軸３７Ｌ，３７Ｒは、足支持部材３Ｌ，３Ｒに動力を伝達する。第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒは、出力軸３７Ｌ，３７Ｒと左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒのそれぞれとの間に設置される。

これにより、電動モータ１１を共通としつつ、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒのそれぞれに対して動力の伝達／遮断を独立で切り換えることが可能になり、バリエーション豊かな動きを実現することができる。

また、本実施形態の足首運動装置１ｘは、制御部５を備える。制御部５は、足支持部材３Ｌ，３Ｒへの動力の伝達／遮断を切り換えるように、第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒを制御する。制御部５は、連続的又は間欠的に動力を足支持部材３Ｌ，３Ｒへ伝達するように第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒの作動を制御可能である。制御部５は、左右の前記足支持部材３Ｌ，３Ｒに対して、動力の伝達及び遮断の少なくとも何れかを左右で異なるタイミングで行うように第３クラッチ３８Ｌ及び第４クラッチ３８Ｒを制御可能である。

これにより、例えば、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒをそれぞれランダムに動かすことで眠気を解消することができる。また、例えば、体操リズム、音楽のテンポ等に合わせて左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒを動かすことで、単調な足首運動に面白みを与えることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒの押上げ及び引下げは、クランクプレート２２Ｌ，２２Ｒに代えて、他の構成のクランク部材、例えば、クランクアーム、クランクシャフト等によって実現することもできる。また、クランク機構ではなく、例えば溝カム等のカム機構を用いて足支持部材３Ｌ，３Ｒの動作を実現することもできる。

電動モータ１１等の動力源として、ベース部材２の内部又は外部に充電式のバッテリーが備えられても良い。あるいは、例えば家庭用電源等の外部の電力源から電源ケーブルを介して電力を供給するように構成しても良い。

第１クラッチ１４、第２クラッチ１５は、上記種類のクラッチに限定せず、例えば、粘性や電磁力を用いる方式のクラッチを使用することもできる。

運動を止める時に、フライホイール１２の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して、足首運動装置１に設けられたバッテリーに回収することもできる。こうして得られた回生電力は、再び電動モータ１１でフライホイール１２を回転駆動するときに使用される。この構成では、省電力性を一層高めることができる。

左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒを、交互にではなく、その傾斜姿勢が左右で常に一致するように動作させても良い。例えば、左右の伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒを、クランクプレート２２Ｌ，２２Ｒに対して、一方が上端であるとき他方も上端となるように、かつ、一方が下端であるとき他方も下端となるように取り付ければ良い。

減速機２１において左右の出力ベベルギア３６Ｌ，３６Ｒのうち一方を省略して、他方の出力ベベルギアに左右両方のクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒを連結して、その回転方向を一致させても良い。この場合、左右の伝動リンク２３Ｌ，２３Ｒのクランクプレート２２Ｌ，２２Ｒに対する取付位相を互いに１８０°異ならせることで、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒを互い違いに動作させることができる。また、上記の取付位相を互いに一致させると、左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒの姿勢を一致させることができる。

ブレーキ１６は、例えば減速機２１の入力軸３４に配置されても良い。この場合、ベベルギア４２及びブレーキ軸４１を省略することができる。

単独運動モードは、リズム体操モード又は音楽体験モードと同時に実行することも可能である。この場合、片足だけのリズム体操モード等が実現される。

左右の足支持部材３Ｌ，３Ｒを、左右個別に設けられた電動機により駆動する構成も可能である。

リモコン等に動き検出センサを設置し、当該センサからの検出データに基づいて、足支持部材３Ｌ，３Ｒを動かすこともできる。これにより、使用者の上半身の動きに合わせて、足支持部材３Ｌ，３Ｒを動かすことができるので、使用者が足首運動の楽しさを味わうことができる。

１ 足首運動装置
２ ベース部材
３ 足支持部材
１０ 姿勢変更機構
１１ 電動モータ
１２ フライホイール
１３ 駆動伝達機構

Claims (6)

1. ベース部材と、
   左右の対で前記ベース部材に配置される足支持部材と、
   前記足支持部材の姿勢を前上がりと前下がりとの間で変更可能な姿勢変更機構と、
   を備え、
   前記姿勢変更機構は、
   電動モータと、
   前記電動モータによって駆動されるフライホイールと、
   前記フライホイールの回転を前記足支持部材に伝達する駆動伝達機構と、
   を備えることを特徴とする足首運動装置。
2. 請求項１に記載の足首運動装置であって、
   前記姿勢変更機構は、左右の前記足支持部材のうち一方の姿勢を前上がり方向に変化させると同時に、他方の姿勢を前下がり方向に変化させることを特徴とする足首運動装置。
3. 請求項１又は２に記載の足首運動装置であって、
   前記電動モータと前記フライホイールとの間に第１クラッチが配置され、
   前記フライホイールと前記駆動伝達機構との間に第２クラッチが配置されることを特徴とする足首運動装置。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の足首運動装置であって、
   前記電動モータの駆動及び停止を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記足支持部材の姿勢変更動作中に前記電動モータを停止することが可能であることを特徴とする足首運動装置。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の足首運動装置であって、
   前記姿勢変更機構は、
   前記足支持部材に動力を伝達する出力軸と、
   前記出力軸と左右の前記足支持部材のそれぞれとの間に設置される第３クラッチ及び第４クラッチと、
   を備えることを特徴とする足首運動装置。
6. 請求項５に記載の足首運動装置であって、
   前記足支持部材への動力の伝達／遮断を切り換えるように、前記第３クラッチ及び前記第４クラッチを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   連続的又は間欠的に動力を前記足支持部材へ伝達するように前記第３クラッチ及び前記第４クラッチの作動を制御可能であり、
   左右の前記足支持部材に対して、動力の伝達及び遮断の少なくとも何れかを左右で異なるタイミングで行うように前記第３クラッチ及び前記第４クラッチを制御可能であることを特徴とする足首運動装置。

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