JP3714208B2 - マッサージ機の制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、施療子を駆動して人体に施療するマッサージ機の制御方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
人体に対する物理学的刺激の種類は、撫でる，揉む，押す，震わす，引っ張る，叩くの６種類に分類されている。これら刺激は、体表や皮下軟部に伝えられ、そこにある受容器が感知して、直接的には末梢環境に影響を与えて、骨格筋の緊張を緩和する。また間接的には体表内臓反射により生体全体の機能回復を促進し、自然治癒力や恒常性維持機能を向上させる。このように、人体への撫でる等の各種刺激は、健康的、医療的効果が期待できる。
【０００３】
こうした刺激は、従来は手技療法いわゆるマッサージで行なわれていたが、近年は同様な効果がある機械的動作によるものが開発されている。
【０００４】
マッサージのうち叩くすなわち叩打法では、拳打法や切打法や合拳法などが行なわれている。拳打法では、軽く握り拳を作り手拳の小指側で叩く手法で、強く拳を握って強く叩き弱く拳を握って弱く叩いて、強さが調整できる。また切打法では、全手指を伸ばし小指側で敏速に叩打することで微細な振動を与えることができる。さらに合掌法では、左右の手拳を合わせて伸ばし、指間を開いて叩き、弾力的な力を与えることができる。
【０００５】
こうした従来からの叩打法を、機械的に実現する各種の方法が発明され、椅子方式のマッサージ機に取り入れられている。
【０００６】
こうした従来のマッサージ機の叩き制御には、つぎの方式があった。ひとつは叩き専用ヘッドを設け専用の制御回路で駆動するものである。またもみ用に設けられた施療子（もみ玉）を使って、連続叩き駆動をするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、叩き専用ヘッド方式のものは、専用のヘッドであるため体感は手で行なう按摩に近いものの、機構上動作時や空打ち時の機械音が高くなる欠点があった。さらに叩き用ヘッドや別途の制御回路などの叩き専用の機構を追加することで、全体の構成が複雑になり、コストアップにもつながっていた。
【０００８】
また、もみ用に設けられた施療子を使って叩き動作をさせた場合、簡単なプログラムの追加で実現できるものの、連続した振動状の刺激を与えることから、使用感覚が按摩の如き感覚から大きく外れるなどの問題もあった。
【０００９】
さらに、人の手による按摩の叩打法の内の拳打法や合掌法などの感覚に近ければ近いほど、マッサージ機としての評価が高くなることから、その叩き感覚もできるだけ手による時の感覚に近づけることが求められているが、実現が難しかった。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的は、マッサージ機によってさらに人の手によるマッサージに限りなく近い感覚を実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、施療子と、前記施療子を支持する施療子アームと、前記アームを回転自在に支持する軸と、前記軸に平行に配置され偏心部材を備えた叩き軸と、前記偏心部材と前記アームとを連結するリンクと、前記叩き軸を回転駆動するモータとを備え、前記モータの回転駆動軸を前記叩き軸に伝達し、前記偏心部材の偏心回転運動によりリンクを介して施療子アームを前記軸回りに揺動させて前記施療子で叩き動作を行わせるマッサージ機の制御方法において、前記モータに、所定時間のオンとオフが繰り返すパルス状の駆動信号を印加し、前記施療子を間欠的に叩き動作させることを特徴とする。
【００１２】
すなわち、マッサージ機に揉み用や背筋伸ばし用として取り付けられている施療子を機械的に叩き動作させるものにおいて、その制御回路を効果的に用いて、手による叩き施療の感覚に近い叩き動作を、簡便な方法で実現するものである。具体的には、一定の電圧の連続値を印加すれば、施療子が叩き動作をする構造を有する装置において、その印加電圧をパルス状にして所定のオン・オフ時間で繰り返し加え、モータを間欠動作させることで、施療子が心地良い叩き動作をするように工夫したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、まずマッサージ機に主として揉み用や背筋伸ばし用として取り付けられている施療子を使って、叩き動作をさせる場合の機械的・電気的原理を説明する。
【００１４】
図１はマッサージ機１０の概略構成を示す斜視図である（図１では、背もたれ部１００ａのカバーシート及びクッションを省略している）。図２は、同マッサージ機１０の全体側面図であり、背もたれ部１００ａについては外形とともに内部構成を示している。
【００１５】
マッサージ機１０はリクライニング自在な椅子１００の背もたれ部１００ａに施療子が入った施療ユニット１１０を組み込んだものである。施療ユニット１１０から背もたれ部１００ａのカバーシートで覆われた表面側に向かって突設された施療子２０１ａ〜ｄによって人体に対してマッサージを行う。もみ玉は、背筋方向に沿って上方に左右一対配置されたもみ玉２０１ａ，２０１ｂ（第１の施療子）と、その下方に左右一対配置されたもみ玉２０１ｃ，２０１ｄ（第２の施療子）とからなる。
【００１６】
施療ユニット１１０は、背もたれ部１００ａに沿って、開口が対向するように配置された断面コの字形の一対のガイドレール（案内手段）１０１Ｒ，１０１Ｌに支持されている。施療ユニット１１０は、両側に設けられた後述の昇降ピニオン３１０及び昇降ローラ３１１がガイドレール１０１Ｒ，１０１Ｌの内側に設けられたラックと噛合し、昇降ピニオン３１０を回転駆動することにより、ガイドレール１０１Ｒ，１０１Ｌに沿って上下に移動する。
【００１７】
図３は施療ユニット１１０の正面図、図４は同右側面図、図５は同背面図、図６は同正面側斜視図、図７は同背面側斜視図である。
【００１８】
施療ユニット１１０の前面は、板状のベース部材１１１によって覆われている。ベース部材１１１は、上端部が背面側へ屈曲されるとともに、中央部にもみ玉２０１ａ〜ｄが突出する略矩形の開口部１１１１が設けられている。また、ベース部材１１１ａにはギア等と干渉しないように切欠部１１１２及び開口部１１１３が設けられている。
【００１９】
（施療ユニットの概略構成）
図８はベース部材１１１に取りつけられている施療部２００の正面図であり、図９は同背面図、図１０は同背面上方からの斜視図、図１１は同正面右方からの斜視図、図１２は同正面左方からの斜視図、図１３は同背面下方からの斜視図である。
【００２０】
４つの揉み玉２０１ａ〜ｄは略Ｖ字形の揉み玉アーム２０２Ｒ，２０２Ｌの先端部にそれぞれ回動自在に軸支されている。揉み玉アーム２０２Ｒ，２０２Ｌの基端部は、アーム支持部材２０３Ｒ，２０３Ｌに固定されている。もみ軸２０５の左右両側には、円筒形状の傾斜スリーブ２０７Ｒ，２０７Ｌがそれぞれ軸方向に対して傾斜して固定されており、傾斜スリーブ２０７Ｒ，２０７Ｌの軸方向に対する傾斜は左右対称となるように設定している。傾斜スリーブ２０７Ｒ，２０７Ｌの外周には周面に沿って転動するベアリングを介してベアリングケース２０３１Ｒ，２０３１Ｌが回動自在に嵌合している。アーム支持部材２０３Ｒ，２０３Ｌはベアリングケース２０３１Ｒ，２０３１Ｌの側面に固定されている。ベアリングケース２０３１Ｒ，２０３１Ｌは傾斜スリーブ２０７の外周に嵌合する基部２０３１１Ｒ，２０３１１Ｌとともに周方向に突設されたリンク受け部２０３１２Ｒ，２０３１２Ｌを有する。リンク受け部２０３１２Ｒ，２０３１２Ｌには球状に形成されたリンク２０９Ｒ，２０９Ｌの一端が嵌合しており、リンク２０９Ｒ，２０９Ｌは球面に沿って揺動自在に支持されている。
【００２１】
もみ軸２０５の上方には、もみ軸２０５に平行に叩き軸２０６が配置されている。叩き軸２０６の左右両側の傾斜スリーブ２０７に対応する位置には径方向に偏心した筒状の偏心スリーブ２０８，２０８が固定されている。左右の偏心スリーブ２０８は叩き軸２０６に対して互いに逆方向に偏心するように取り付けられている。偏心スリーブ２０８の外周には周面に沿って転動するベアリングを介してベアリングケース２０８１Ｒ，２０８１Ｌが回転自在に嵌合している。
【００２２】
偏心スリーブ２０８の外周に嵌合する基部２０８１１Ｒ，２０８１１Ｌとともに周方向に突設されたリンク受け部２０８１２Ｒ，２０８１２Ｌを有する。ベアリングケース２０３１Ｒ，２０３１Ｌに一端を連結されたリンク２０９Ｒ，２０９Ｌの他端部は、リンク受け部２０８１２Ｒ，２０８１２Ｌに対して、叩き軸２０６の軸方向に揺動自在に支持されている。
【００２３】
（叩き機構）
この構造を用いて、叩き動作させる場合の方法を説明する。図１６および図１７は叩き機構の構成を示す図である。叩き軸２０６は叩き用モータ２２０によって駆動される。叩き用モータ２２０は、保持部材１１３ａ，１１３ｂを介してベース部材１１１ａの背面側に固定されている（図５参照）。
【００２４】
叩き用モータ２２０の駆動軸には叩き用小プーリ２２１が取りつけられている。叩き用小プーリ２２１の外周に巻き掛けられた無端状の叩き用ベルト２２３は、叩き用大プーリ２２２の外周にも同様に巻き掛けられている。叩き用大プーリ２２２は叩き軸２０６の外周に同心的に固定されている。
【００２５】
従って、叩き用モータ２２０の駆動力は、叩き用小プーリ２２１→叩き用ベルト２２３→叩き用大プーリ２２２と減速しながら伝達され、叩き軸２０６が回転駆動される。ここには詳細は省略してあるが、昇降用装置や前後位置調整装置が付属している。
【００２６】
（叩き動作）
叩き動作時には、揉み軸２０５の回転を停止させて、叩き軸２０６を回転させる。このとき、揉み玉アーム２０２Ｒ，２０２Ｌの揉み軸２０５にほぼ直交し、もみ玉が背中にほぼ直交する状態（揉み原点位置）で保持させるように傾斜スリーブ２０７の回転方向位置を制御する。もみ軸２０５の端部にもみ原点検出板２１６及びもみ位置指示板２１７が同心的に固定されている。もみ原点検出板２１６は外周縁の１ヶ所にスリットが設けられた円板状の部材であり、ベース部材１１１の背面の対向する位置に、もみ原点検出板２１６を挟むように配置されたもみ原点フォトセンサによってもみ原点位置が検出できるようになっている。
【００２７】
リンク４９は叩き軸２０６の回転に伴って偏心回転する偏心スリーブ２０８を介して回転自在に支持されているので、叩き軸２０６を回転させることにより、叩き軸２０６の軸心とリンクの端部が嵌合するリンク受け部２０３１２Ｒ，２０３１２Ｌとの距離が変化する。もみ玉アーム２０２Ｒ，２０２Ｌはもみ軸２０５の回りに回転自在に支持されているので、叩き用モータ２２０を駆動して叩き軸２０６を適当な速度で回転させることにより、もみ玉アーム２０２Ｒ，２０２Ｌがもみ軸２０５の回りに揺動し、叩き動作を実現する。
【００２８】
この時、叩き用モータに図１７に示すように一定値の電圧を連続して印加すると、もみ玉アーム２０２Ｒ，２０２Ｌがもみ軸２０５の周りに揺動するという機械的構造により、人体が感じる圧力の変化は、図１８に示すようなほぼ正弦波となる。すなわち、叩きの圧力が徐々に上昇した時、徐々に降下し、それが繰り返される。図１８はもみ玉によって人体（対象物）に加えられる圧力を実際に測定したものであり、横軸が時間（目盛の間隔は１００ｍｓ／ｓである。）、縦軸が圧力を示す。
【００２９】
一方、マッサージの一方法として人の手で叩いたときの刺激波形は、図１９に示すようにパルス状となる。すなわち、手が対象に当たると同時に急速に圧力が上昇し、瞬時その高い状態が続いた後、手を離すと同時に圧力は急激に降下し、それが一定の周期で繰り返される。これが人に最も快い刺激を与えるのであるが、前記の方法による正弦波類似の刺激波形とは大きく異なる。図１９は手によって人体（対象物）に加えられる圧力を実際に測定したものであり、横軸が時間（目盛の間隔は１００ｍｓ／ｓである。）、縦軸が圧力を示す。
【００３０】
そこで、本発明では、叩き用モータへ連続の一定値の電圧を印加するのではなく、パルス状の電圧を加える。例えば、繰り返し周波数２．５Ｈｚ、デューティ比２０％程度のパルス電圧である（図２０）。このパルス電圧を叩き用モータに印加した場合、前記の機構部分を経由して力が伝達され、最終的にはもみ玉が動作して人体に圧力が加えられる。この時の圧力を測定すると、図２１に示すようにちょうど人の手によるマッサージとほぼ相似した波形となる。すなわち、パルス電圧の印加と共に、急速に上昇した力が加わり、その最高値の圧力が約１００ミリ秒程度持続した後、急激に降下する。これが１秒間に２．５回程度の周期で繰り返され、人の手によるマッサージの場合の叩きと同等の刺激となる。それは、感覚的にはちょうど手でトントンと叩く場合に似ている。図２０の横軸は時間（目盛の間隔は１００ｍｓ／ｓである。）、縦軸は電圧を示し、図２１の横軸は時間（目盛の間隔は１００ｍｓ／ｓである。）、縦軸は圧力を示す。
【００３１】
実際、複数の個人に従来の方法と本発明の方法で試したところ、表１に示すように、従来の叩き動作では痛いと不快感を表す人が大部分であったのに比して、本発明による叩き動作では全員が心地よいと回答していて、体感上明かな差異が見られ、その効果は大きい。
【００３２】
【表１】

【００３３】
なお、このように叩き用モータにパルス電圧を印加して駆動する場合には、その周期とデューティ比が重要な要因であり、人の手でトントンと叩く場合に近い体感が得られるには、表２に示すように、周波数１〜１０Ｈｚ程度、デューティ比２〜８５％程度のパルス電圧が適している。
【００３４】
【表２】

【００３５】
（叩き用モータの駆動方法１）
本発明では、前記のような従来の叩き用モータやその駆動機構を使い、叩き用モータにパルス状の電圧を印加するが、図２２にその駆動回路例を示す。一定周期で繰り返えすパルス状電圧を発生させるには、既に知られているパルス制御法やＰＷＭ（パルス幅変調）や位相制御方式などがある。
【００３６】
任意の制御パルスを発生させ電力的に増幅して叩き用モータ２２０を回転させるパルス制御法の一例を図２２に従って説明する。ここで設定部１１は、任意の周波数とデューティ比のパルスを発生させるために必要な設定ができるスイッチ１１ａ，１１ｂ，１１ｃである。演算部１２は、設定部１１の設定から必要な制御出力を演算して出力できるマイクロコンピュータなどで構成される。電力制御部１３は、演算部１２の出力を受けて叩き用モータ２２０を回転させるための電力制御信号を発生させるためのものである。ここでは、２つのトランジスタ１３ａ，１３ｂと１つのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１３ｃなどで構成した例を示す。電源部１４は、商用電源１５を整流して叩き用モータ２２０が必要とする電力を供給する。
【００３７】
図２０で示したパルスをモータ２２０に印加するためには、まず設定部１１のスイッチ類を操作して周波数とデューティ比を設定する。例えば、繰り返し周波数２．５Ｈｚ、デューティ比２０％などである。その設定は演算部１２に入力され計算され電力制御部１３に出力される。電源部１４で整流された電圧が叩き用モータ２２０に印加されているが、電力制御部１３にあるトランジスタ１３ａ，１３ｂとＦＥＴ１３ｃは、演算部１２の出力にしたがって電源をオン・オフして叩き用モータ２２０にパルス状の電圧を与える。
【００３８】
この方式で、設定部１２を調整することでＰＷＭも実現することができる。
【００３９】
次に、交流波形の一部を切り取ってパルス状にし電力的に増幅してモータを回転させる位相制御法の一例について説明する。位相制御法によって叩き用モータを駆動する場合の回路例を図２３に示す。設定部１１で、商用電源１５の波形でゼロクロスから位相制御を始め任意の位置で終わる位相制御をするか、また任意の位置から始めてゼロクロスで位相制御を終わるかの設定、およびパルス幅に相当する位相角の設定を行なう。演算部１２は、設定部１１の設定から必要な制御出力を演算して出力できるマイクロコンピュータなどで構成される。電力制御部１４は、演算部１２の出力を受けて叩き用モータ２２０を回転させるための電力制御信号を発生させるためのものである。ここでは、１つのトライアック１６ａと、このトライアック１６ａのゲート端子に接続されとともにフォトカップラによって発光ダイオード１６ｃと絶縁されたダイアック１６ｂなどで構成した例を示す。電源部１４は、商用電源１５から叩き用モータ２２０が必要とする電力を供給する。
【００４０】
指定したパルスを叩き用モータ２２０に印加するためには、まず設定部１１のスイッチ類を操作して商用電源１５に対するパルスの立ち上げ位置および位相角を設定する。例えば、繰り返し周波数５０Ｈｚ、デューティ比２０％などである。その設定は演算部１２に入力され計算され電力制御部１６に出力される。電源部１４の電圧が叩き用モータ２２０に印加されているが、電力制御部１６にあるトライアック１６ａとダイアック１６ｂは、演算部１２の出力にしたがって電流をオン・オフして叩き用モータ２２０に、商用電源１５の正弦波形の一部を切り取ってパルス状となった電圧を与える。
【００４１】
以上の構成や使用素子また方式などは一例であり、要はパルスまたはその類似の波形で、周波数・デューティ比・パルス個数・パルス幅・パルス間隔などが自由に設定可変できる波形が電力的に増幅され、叩き用モータに加えられればよい。
【００４２】
（叩き用モータの駆動方法２）
上記は主に単位時間当たりの叩く回数を制御する方法であり、叩く回数を増減させても叩く強さが変化したように感じるが、次に叩く強さを直接制御する方法について述べる。
【００４３】
その一つは、図２４に示すように上述の駆動方式１で示したパルス信号Ａの中に別のパルス信号Ｂを入れて、そのパルス信号Ｂの幅を変えることである。そのためには、パルス信号Ａより周波数の高い正弦波やパルス信号Ｂを発生させて、パルス信号Ａとの論理積をとった出力パルス信号を作る。そして正弦波やパルスＢのデューティ比を変化させ、出力パルス信号で叩き用モータ２２０を駆動する。このＰＷＭ法の一方法といえる手段で、パルス信号Ｂのデューティ比を変化させれば、その比にしたがってモータにかかる電圧の実効値が変わり、実質的に電圧を変化させたと同じ効果が得られる。すなわち叩く強さを変えることができる。
【００４４】
また他の方法としては、叩き用モータ２２０に印加すべきパルスの波形をマイクロコンピュータの演算機能により作り出してもよい。
【００４５】
さらに、叩き用モータ２２０に印加すべきパルスの電圧を変化させても、それに応じて叩き用モータの回転が変化して叩きの強さを変えることができる。
【００４６】
いずれにしても、パルスをパルスで変調することや電圧を変えることでその実効値を変化させ、叩き用モータ２２０に印加することで、叩きの強さを変化させるのである。
【００４７】
【発明の効果】
本発明による方法であれば、従来のマッサージ機の機能をそのまま使って、簡便な方法で、手で行なう叩きに近いマッサージ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態に係るマッサージ機の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施形態に係るマッサージ機の全体側面図である。
【図３】図３は施療ユニットの正面図である。
【図４】図４は施療ユニットの右側面図である。
【図５】図５は施療ユニットの背面図である。
【図６】図６は施療ユニットの正面側斜視図である。
【図７】図７は施療ユニットの背面側斜視図である。
【図８】図８は施療部の正面図である。
【図９】図９は施療部の背面図である。
【図１０】図１０は施療部の背面上方からの斜視図である。
【図１１】図１１は施療部の正面右方からの斜視図である。
【図１２】図１２は施療部の正面左方からの斜視図である。
【図１３】図１３は施療部の背面下方からの斜視図である。
【図１４】図１４は揉み機構の構成を示す図である。
【図１５】図１５は揉み機構の構成を示す図である。
【図１６】図１６は叩き機構の構成を示す図である。
【図１７】図１７は叩き機構に印加される通常の印加電圧の波形である。
【図１８】図１８は従来方式で叩き用モータを動作させたときの人が感じる圧力波形である。
【図１９】図１９は人の手で叩いたときの人への刺激波形である。
【図２０】図２０は本発明による駆動において印加する電圧の波形の一例である。
【図２１】図２１は本発明による叩きの刺激の測定波形である。
【図２２】図２２はパルス波形を叩き用モータに印加するブロック回路図の一例である。
【図２３】図２３はパルス波形を叩き用モータに印加するブロック回路図の他の例である。
【図２４】図２４は、叩きの強さを変化させるための制御回路の一例である。

Claims (4)

1. 施療子と、前記施療子を支持する施療子アームと、前記アームを回転自在に支持する軸と、前記軸に平行に配置され偏心部材を備えた叩き軸と、前記偏心部材と前記アームとを連結するリンクと、前記叩き軸を回転駆動するモータとを備え、前記モータの回転駆動軸を前記叩き軸に伝達し、前記偏心部材の偏心回転運動によりリンクを介して施療子アームを前記軸回りに揺動させて前記施療子で叩き動作を行わせるマッサージ機の制御方法において、
   前記モータに、所定時間のオンとオフが繰り返すパルス状の駆動信号を印加し、前記施療子を間欠的に叩き動作させることを特徴とするマッサージ機の制御方法。
2. 前記モータに駆動信号の、パルス周波数・デューティ比・パルス個数・パルス幅・パルス間隔の少なくとも一つ以上を変化させることにより前記施療子の叩き回数を変化させることを特徴とする請求項１記載のマッサージ機の制御方法。
3. 前記駆動信号として電圧をモータに印加し、該電圧を変化させることにより前記施療子の叩きの強度を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載のマッサージ機の制御方法。
4. 前記モータに駆動信号として印加される電圧に対してＰＷＭ制御を行い、該電圧のパルス幅を変化させ実効電圧を変化させることにより前記施療子の叩きの強度を変化させることを特徴とする請求項１に記載のマッサージ機の制御方法。

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