JP4938846B2 - 身体の全体運動のための装置およびその使用 - Google Patents

Description

本発明は、被験者の身体の全体運動のための装置に関し、すなわち、被験者の胴体、手足および関節を動かすことを可能にする装置およびそのような装置の使用に関する。

この種の装置は、装置によって生成される身体運動を決定する理学療法士の監視のもとで使用されるように設計されることが好ましいが、それに限っているわけではない。

最新の神経生理学の研究で明らかになったことは、例えば、負傷した被験者、高齢者或いは健康な被験者、或いはその他高レベルのスポーツ選手に適用された理学療法或いは整骨療法の有効性は、被験者の神経生体力学的な能力の刺激に関連しているということである。特に、直立するため及び身体を制御するために、人は様々なセンサ、とりわけ、関節、前庭、皮膚などのセンサを介して情報を受けている。脳は、この情報を先天或いは後天の内部モデルと比較することによってこの情報を処理するが、人はこの内部モデルによって身体の応答を調整している。しかしながら、これらの内部モデルは時に新たな状況に応答するのに十分に適応できない。これは、いくつかのこの内部モデルは失われることが有り得るし、或いは神経が訓練によって獲得されたものだからである。これらのモデルの豊富度は、人が動き及び／或いは行動する環境の困難さに適応する被験者の能力によることが分かっている。これに加えて、指示が、脳によって与えられる被験者の身体の動きが有効になるように制御するために、被験者の関節は機能的に反応可能でなければならず、これらの関節を支える筋肉は強くしなやかでなければならない。しかしながら、被験者の運動能力の一部は失われるかも知れず、それは特に事故によるものであったり、年齢を重ねるに従ったものであったり、不適切な作業姿勢をとったり或いは過度な神経ストレスを患う場合である。

したがって、被験者の神経生体力学的な能力の回復および訓練は、その人の筋肉−関節の機能および神経−覚醒の能力を、出来る限り完全におよび多様に、刺激することおよび組み合わせて刺激することを要求するものであることが理解されよう。

そのような回復或いはそのような訓練を可能とする装置品は、実際には今日存在しない。利用可能な装置品は少ないが、米国特許第２，８２７，８９４号明細書（ＵＳ−Ａ−２，８２７，８９４）および米国特許第４，３１３，６０３号明細書（ＵＳ−４，３１３，６０３）にあるように、通常、中央の軸受けピボットに載るとともに回転する電動の台を有している。これらの台の動きは、台に載った被験者の体のアンバランスを引き起こし、それによって、被験者の一部の身体の反応を生じさせる。しかしながら、実際は、これらの装置品によって生成される全ての運動の動きは、中央の軸受けピボットに中心があるので、被験者の身体は、バランスが崩れることはなく、或いはわずかにバランスが崩れるのみである。すなわち、装置が動いている間、被験者の身体の支持基準、すなわち、台に直立している被験者の足の軸受けポイント間にあるとともに、その内側に被験者の体が安全にバランスを失って転ばないように被験者の重心が投影されるべき仮想の面は、中央の軸受けピボットに中心があるままである。言い換えると、被験者の体の矢状軸は、中央の軸受けピボットにほぼ一致したままであり、可能な身体の反応は、中程度のものだけであり、いつも同じ種類のものである。加えて、被験者の重量および転ばないように被験者が作る力は、全体として中央の軸受けピボットによって維持される。このベアリング軸は、破損の危険を制限するために、特に強い形式で、とりわけカルダンジョイントの形で力を生成することを必要とする。よって、台を操作するのに必要な原動力は適切に設計されなければならず、その結果、特に重くて大きな装置となる。

米国特許第５，８１３，９５８号明細書（ＵＳ−５，８１３，９５８）においても装置が提案されている。この装置は、実施例において、被験者を支持する台を内蔵する回転電動台を有しており、この台の中心は台が回転する垂直軸に対して固定距離だけ中心ずれするように、予め設定された傾きを有している。作動中において、被験者のアンバランスは、上述の装置品でのアンバランスよりも大きいが、まさに装置の構造に関連して、台の傾きが固定されているために、生じる運動の動きは、固定された運動学を有するものであり、したがって極めて効果的というわけでもなく、強力でもない。その程度は、自らのバランスを素早く回復させて、装置によって供給される神経生体力学的な刺激の特性を予想してその刺激を相殺させるために、台の固定された中心ずれを素早く考慮するほどのものではない。加えて、装置のフレームと回転円盤の台との間に装置が設置されるため、装置の構造は特に重くてかさばったものになる。その円盤の上には台が載っており、台は予め設定された傾きになっている。

米国特許第２，８２７，８９４号明細書 米国特許第４，３１３，６０３号明細書 米国特許第５，８１３，９５８号明細書

本発明の目的は、信頼性があり、軽く、要求スペースが小さい一方、身体に作用して、被験者の神経生体力学的な能力を強化或いは維持するために生成された動きをさせるために、有効で制御された方法で、被験者のバランスを崩すとともに被験者の身体の支持基準と瞬時の圧力中心とを著しく動かすことを可能にする、身体の全体運動のための装置を提供することである。

したがって、本発明の対象は、請求項１に規定されているように、被験者の身体の全体運動のための装置である。

本発明にしたがった装置によって、被験者の身体の支持基準の中心および瞬時の圧力中心は、装置によって規定された固定軸から横に動く。すなわち、被験者が台に立つと、とりわけ直立すると、被験者の支持基準は、台のほぼ中央領域に中心がある一方、この台は、固定軸に対して中心ずれできるように設計されている。台のこの中心ずれの発生は、台が備えている周辺の軸受け手段によって制御される台の傾きを伴い、上述したように、被験者のアンバランスおよび神経生体力学的な能力の活性化を生じさせる。作動中では、台が固定軸の周りに中心ずれして操作されると、被験者の身体は、台の傾きと関連して、台の平面に平行な直線運動と結合した円周方向における遠心力によって動かされる。言い換えると、本発明による装置は、被験者のバランスを崩すような台の制御された動きを生成するものであり、被験者の身体の支持基準および瞬時の圧力中心の円周および横方向の並進運動を生じさせる。

この動きの遠心効果は、特に、胴体／腹部の組み合わせによって形成される円筒形梁（cylindrical beam）を有する全ての身体要素に適応される。この遠心力に対する反応は、身体の全ての筋肉が中心に向かって回復しようとする試みである。

本発明による装置は、したがって、被験者の全ての動的可能性を出来る限り被験者に戻し、或いは被験者を神経運動の調整限界に追い込むために、被験者の身体の関節、筋肉および情報の複雑性に適した神経生体力学的な作用を作り出す。実際には、装置は前庭、関節、皮膚、姿勢、筋肉、神経的、陰部骨盤などの、様々な種類の作用を生成する。特に、電動手段の調整によって、および台上の被験者の姿勢によって、身体の様々な領域、および全身体でさえも、調整された方法で動かされる。例えば、被験者が台に直立するときは、自身の脚のみ、脚および胴体、或いは脚と胴体と腕を動かすことが可能である。指令された筋肉の回復によって、身体運動は激しいカロリーの燃焼を伴う。より一般的な方法において、装置の上では、被験者の体は、剛体で不動の物体とは見なされてはならない。それどころか、身体は変形可能であって、姿勢制御を維持して可変複雑な空間的定位を得るために獲得すべき自由度と同数の関節を有するものである。台の上の被験者によって実行される姿勢−運動上の行動は、被験者の身体の様々な関節要素の調整を保証する。台の動きに反応して、被験者は姿勢の方針、すなわち、有効な姿勢を維持或いは回復する目的で、行動に包含される被験者の身体の様々な部分間で調整される行動計画を設定する。

さらに、作動中では、被験者の重量および被験者が生じさせる運動力は、周囲の軸受け手段によって維持される。言い換えると、たとえば、複数の軸受けポイントが有利に備わっているような相対的に広い領域で、台の周辺上に維持される。一方、対応する支持手段は、台とフレームとの間にさらに可動部品を挿入する必要はなく、フレームによって固定して支持される。したがって、装置の信頼性および堅牢性はこの上なく優れている。さらに、台の周辺部は最も強い力を支持するので、本質的に或いは独占的に、台の運動の動的な力を生成および伝達するために操作手段を有利に備えている。必要な動的な力は、過剰な機能を持たせる必要はなく、これによって、台の操作手段の空間要求を小さくできる。

単独で、或いは技術的に可能な全ての組み合わせを取るこの装置の他の特徴は、請求項２から１６に設定されている。

本発明は、例としてのみ与えられ、添付の図を参照する以下の記載を読むことによって、より一層良く理解されるであろう。

本発明による装置の概略斜視図であり、被検者はこの装置上で運動する。 図１の矢印IIの方向における装置底部の概略上面図であり、本装置の台がない場合の図である。 図２の線III−IIIに沿った概略部分であり、本装置の台がある場合の図である。 本装置の他の動作配置による、図３と同様の図である。 図３のV部の詳細を示す拡大された図である。 本装置の台の概略斜視図であり、台の運転の動きを理解することを可能にする仮想上の幾何学図形に関係した図である。 図３に示された矢印VIIの方向からみた本装置の部分の正面図における概略図である。 本装置の様々な運動配置に対する、図２と同じ方向から観察された台の中心の軌道を示す図である。 本発明による装置の変形実施形態を示す、図２と同様の図である。 図１０の線XI−XIに沿った部分断面である。 図１０および１１の装置に対応した、図８および９とそれぞれ同様な図である。 本装置の異なる調整に対する、図１２および１３とそれぞれ同様な図である。 本発明による装置の別の実施態様を示す図であり、図２と同様な上面図に対応した図である。 本発明による装置の別の実施態様を示す図であり、図１６の線XVII−XVIIに沿った部分に対応した図である。 本発明による装置の別の実施態様を示す図であり、図１７と異なる運動配置での本装置を示しており、図１７と同様な図である。

図１から７は、被検者の手足および関節を動かすように設計された、被検者２の身体運動のための装置１を示している。装置１は、理学療法士或いは同様な医療従事者の監視の下で使用され、そして医療従事者は装置によって被検者に課せられる運動の動きを決定する。実際には、装置１は、理学療法士或いは骨の療法士の診療所、もっと一般的には、例えば老人ホーム或いは海水療法施設といったケアーセンターにおいて使用される。変形として、被検者は装置１を、特には運動の目的で自主的に使用し、装置はジム或いは同様な部屋で利用可能になっている。

装置１は、地面Ｓに設置するためのフレーム１０を有している。便宜のため、以下の記述では、地面を基点とし、用語「垂直」は地面Ｓにほぼ垂直な方向を示し、一方、用語「水平」は、そのように定義された垂直にほぼ垂直な方向を示す。同様に、用語「底部」および「下方」は、地面に向かう方向を示し、一方、用語「上部」および「上方」はその反対方向を示す。

フレーム１０は、基本的に管状構造を有している。この管状構造は、図２のように上から見ると略六角形であり、一つの同一平面に延びる六つの別々の垂直材１２を有している。この垂直材は、フレーム周辺に配置された足１４によって地面に設置される。これらの足１４のそれぞれは、その自由端に調整ネジ１５（図１）を備えることが有利であり、垂直材１２が出来る限り水平に延びるように、フレーム１０を地面Ｓのいかなる凹凸にも適応させるようにしている。互いに向かい合う垂直材１２の二つは、水平の交差部材１６に頑丈に接続され、電源装置１８がこの交差部材１６に沿って配置される。この装置１８は、電動モータ２０と減速ギアステージ２４とを有しており、電動モータ２０の外側ケース２２は交差部材１６に固着されており、一方、減速ギアステージ２４はモータ２０の出力に取付けられるとともに、減速ギアステージ２４の出力シャフト２６は垂直材１２の六角形の中心領域において垂直に延びている。装置１８の制御の下で、シャフト２６は矢印Ｒに示されているように、軸Ｚ−Ｚの周りを回転するように設計される。装置１は、図示されていないが、電源供給手段およびモータ２０の可変制御手段を有している。

シャフト２６は、その上部自由端において、直線水平バー３０に固定される。シャフト２６の上端は、例えば、バー３０の適合穴に、軸はめ込みされるか（sleeve-fitted）或いはねじ込まれて、その結果シャフトおよびバーは互いに運動学的に接続される。言い換えると、シャフト２６が軸Ｚ−Ｚの周りを回転すると、バー３０もこの軸の周りを回転運動Ｒとして回転する。

バー３０は、シャフト２６の両側に延びている。バー３０は、シャフトの長手方向の一端に、電動モータ３２を支持しており、その外側ケース３４はバー３０に固着されているとともに、その出力シャフト３６は、バー３０に沿ってスライドするように取付けられたキャリッジ３８に作用する。モータ３２はモータ２０から供給され、その手段は、シャフト２６の周りに配置されるとともに、電源装置１８の固定接点とモータ３２に関連した回転接点との間の電気接触を可能にしているスリップリング２８によって成される。したがって、電流は、バー３０が軸Ｚ−Ｚの周りを回転するときを含めて、このスリップリングを介して、モータ２０からモータ３２に流れる。

装置１は、さらに、図示はされないが、モータ３２の可変制御のための手段を有している。

キャリッジ３８は、モータ３２の出力シャフト３６の制御の下で、バー３０に沿って移動可能であって、水平の並進運動の動きＴとなり、それによって、このバー３０は図３および４にそれぞれ示された両端間でスライドを形成する。移動端の検出器は、バー３０に沿って備えられるとともに、モータ３２の制御手段に接続されるのが有利である。

キャリッジ３８は、垂直のロッド４０を支持し、この垂直のロッド４０の底部はキャリッジに固定される。したがって、このロッド４０の軸Ｚ'−Ｚ'は、シャフト２６の軸Ｚ−Ｚに平行に延び、一方、ロッド４０は、この軸Ｚ−Ｚに対して移動が可能であり、水平の並進運動の動きＴとなる。図３の端の位置において、キャリッジ３８は軸Ｚ−Ｚからある距離をおいて軸Ｚ'−Ｚ'を位置づけ、図３においてｅと記された水平中心ずれ位置を有している。図４の端の位置において、キャリッジ３８はシャフト２６と一致して配置され、その結果、軸Ｚ−ＺおよびＺ'−Ｚ'は互いの延長上で垂直に延びている。これらの二つの端の位置間で、軸Ｚ−Ｚに対する軸Ｚ'−Ｚ'の中心ずれは可変であり、モータ３２の制御下で、図３のキャリッジ位置での上述の距離ｅに対応した最大値と図４のキャリッジ位置でのゼロ値との間のスライドバー３０に沿ったキャリッジ３８の位置に依存している。

作動中において、シャフト２６が軸Ｚ−Ｚの周りを自身で回転すると、ロッド４０はこの軸Ｚ−Ｚの周りを回転する。そして、ロッド４０は、軸Ｚ'−Ｚ'の中心ずれがゼロでない場合は、この軸Ｚ−Ｚに対して中心ずれして回転されるか、或いは、この中心ずれがゼロの場合は、シャフト２６の垂直の延長上にあることになる。後者の場合、ロッド４０は軸Ｚ−Ｚから区別できない軸Ｚ'−Ｚ'の周りを回転する。

運動装置１は、台４４も有している。この台４４は、略円盤型であり、回転中心軸４４Ａ並びにほぼ平坦な上面４４Ｂおよび下面４４Ｃを規定している。

台４４は、その中心部において開口部４６を定めている。この開口部４６は、軸４４Ａ上に中心があり、開口部４６の下面４４Ｃの突起は、台４４と同一の材料から出来ている環状フランジ４８によって囲まれている。

台４４は、ロッド４０を底部から開口部４６に挿入することによって、キャリッジ３８への取付けに適しており、スイベルジョイント５０の挿入が図５に詳細に示されている。このスイベルジョイント５０は、一方において、ボルト締めカバー４９によってフランジ４８に固定された外側ソケット５２を有しており、他方において、内部ボール５４を有し、この内部ボールはロッド４０と合致した断面積を有する内部の穴を規定している。周知な方法で、外側ソケットおよび内部ボールは、内部ボールが外側ソケットに対してあらゆる方向に自由に回転するようにしている半球形状の表面それぞれの相互作用によって、所定の最大間隔を有した状態で互いに連結される。このように、台４４がロッド４０に取付けられると、この台はスイベルジョイント５０の内部ボール５４の周りを自由に回転する。

台４４は、その外側周辺に、図６に図示されているように、その下面４４Ｃから下方に突起して延びている５個の足６０を固定した状態で備えている。足６０は、台がロッド４０に取付けられたときにフレーム１０に置かれるように設計され、その結果、台の重さは、足６０を介して、少なくともほとんどフレームによって支持され、さらに言えばフレームのみによって支持される。一方、スイベルジョイント５０の下面は、台の中心領域、とりわけキャリッジ３８の近くに位置するいかなる要素にも押圧されない。

それぞれの足６０は、軸４４Ａと略平行な方向に延びており、その下端に、足に固着されたスライドシュー（sliding shoe）６２を有している。足への固着は、例えば、軸はめ込みおよび／或いはねじ込みによって成される。それぞれのシュー６２は、フレーム１０に固着された円盤要素６４に置かれるのに適している。図２に示されたように、５個の円盤要素６４は、フレームの６個の垂直材１２の内の５個にそれぞれ設けられ、これらの垂直材の周りに沿ってほぼ均等に分配される。

それぞれの円盤要素６４は、凸状の上面６４Ａを有しており、シュー６２はこの上面６４Ａに置かれ、その上を滑るようになっている。面６４Ａには潤滑油を塗布するのが有利である。この面６４Ａは、図６に図示された仮想球面６６の一部に対応している。円盤要素６４のすべての面６４Ａに共通のこの球面６６は、中心Ｃを規定しており、軸Ｚ−Ｚはこの中心Ｃを通っている。一方、面６４Ａのそれぞれの部分は、図７に示されるように、球面６６の直径に対応した中心軸の周りに延びるとともに、その軸上に中心が置かれた外側の円形状の外形を有している

台４４がロッド４０に取付けられると、図３および４に示されるように、および図６において分解図で図示されるように、シュー６２は円盤要素６４の面６４Ａに可動接触状態で設置される。シュー６２のそれぞれが、図４に示されるように、および、図７において点線で図示されているように、対応する面６４Ａのほぼ中心６４Ｂに位置合わせされるとき、台４４は水平に延び、図６に図示されているように、軸Ｚ−Ｚ上に中心がある。したがって、ロッド４０の周りにおける台４４の組み立ては、キャリッジ３８が図４の位置にある状態で、このロッドが軸Ｚ−Ｚと同軸上に延びている場合に限って想定される。

シュー６２は、面６４Ａを滑ることによって、仮想球面６６の中心Ｃに中心があるように、自由に動くことが可能である。それぞれの足の間隔は、面６４Ａの横断範囲、すなわち突き出ている境界６４Ｃによって囲まれた範囲によって制限される。

以下のことが理解できる。すなわち、台４４は円盤要素６４を外れることなく移動可能であり、その結果、図３に示されるように、および図７における実線に図示されるように、シュー６２の一つが関連する面６４Ａに対して端の底位置を占める場合、他のシュー６２は、それらの関係する面６４Ａに対して、この端の底部と、面６４Ａの中心６４Ｂに対して端の底位置と直径方向に面した端の上位置との間の中間位置を占めるということである。台４４は、それから、水平面に対して傾けられる。すなわち、台の軸４４Ａは、垂直に対してゼロでない角度βを形成し、台の中央の開口部４６は、軸Ｚ−Ｚに対して半径方向に回転して中心ずれする。台４４がロッド４０の周りで組み立てられる場合、台のそのような傾きは、したがって、図３におけるように、ロッド４０が軸Ｚ−Ｚに対して回転して中心ずれする場合のみ可能である。実際には、面６４Ａの中心６４Ｂと端の底位置におけるシュー６２との間の半径方向の距離は、上述の値ｅにほぼ対応している。

したがって、台４４がロッド４０の周りに組み立てられるとき、キャリッジ３８の水平並進Ｔ方向への操作によって、台４４は、要素６４の面６４Ａに対するシュー６２の滑り圧によって、図４の水平配置と図３の傾き配置との間で移動でき、台のロッド４０に対する傾きはスイベルジョイント５０によって可能となるということが理解される。

装置１の使用例は、以下のように記述される。

初めは、台４４は図４の水平配置を占めていると想定する。したがって、被検者２は、図１に示されるように、自分の足をこの台の上面４４Ｂに置いた状態で台４４に容易に乗れる。この配置において、モータ２０が作動すると、シャフト２６は軸Ｚ−Ｚ上を自身で回転し、バー３０によってこの回転モーメントはロッド４０に伝達され、ロッドも回転する。その後、ボール５４はソケット５２内部を自由に回転するとともに、台４４はフレーム１０に対して不動のままである。

モータ２０が停止してモータ３２が作動することを考えると、キャリッジ３８は動きＴにしたがって水平に動く。そして、台４４は作動し、対応して並進運動をする。この台は、これらのシュー６２を介して円盤要素６４の面６４Ａ上にあるため、この並進の動きによって台は傾き、その結果台は、図３の平面において、すなわち、軸Ｚ−ＺおよびＺ'−Ｚ'の両方を通る垂直面Ｐ内において、水平に対してゼロでない角度αを形成する。この傾きは、図３におけるように、シュー６２の一つがその足に関連する円盤要素６４の周辺の境界６４Ｃに隣接するまで調整され、そこで最大の傾きとなる。この傾きの配置において、モータ３２が停止中にモータ２０が継続作動すると、軸Ｚ'−Ｚ'は軸Ｚ−Ｚの周りを中心ずれして回転し、その結果、軸Ｚ−ＺおよびＺ'−Ｚ'を含んだ平面Ｐは、軸Ｚ−Ｚの周りを回転運動Ｒとして回転する。このことが意味することは、台４４の軸４４Ａも回転Ｒにしたがって軸Ｚ−Ｚの周りを回転し、その結果、シャフト２６自身の一回転の端において、この軸４４Ａは、軸Ｚ−Ｚと、平面Ｐ内において台４４の傾きに対応する頂点における半角βとを伴った、ほぼ円錐のケーシング面（casing surface）を生成する。垂直方向において上から見ると、軸４４Ａと面４４Ｂとの交点によって規定された台の中心４４Ｄは、図８に示されるように、軸Ｚ−Ｚが中心であるとともに半径がほぼｅである円形の軌跡Ｔ４４₁を描く。それと同時に、図７における６８に示されるように、シュー６２は、対応する円盤要素６４の面６４Ａ上を、この面の中心６４Ｂに中心があるほぼ円形の軌跡に沿って滑る。

傾きが最大に調整されていない場合、すなわち、キャリッジ３８がｅよりも小さいゼロでない値だけ中心ずれすることになる場合、台４４の中心４４Ｄは、軸Ｚ−Ｚが中心であるとともにｅよりも小さい半径を有する円形の軌跡を描く。そのような中間軌跡の二つの例が図８に示されており、Ｔ４４₂およびＴ４４₃が参照されている。

仮に、モータ２０によって制御される回転Ｒの間において、キャリッジ３８をスライドバー３０に沿って動かすことによって、軸Ｚ−ＺおよびＺ'−Ｚ'間の中心ずれ距離が変更されると、台４４の動きは、もっと複雑な運動を採用するために、上述した基本運動から離れるが、しかしながら、この運動も瞬間的には基本運動と同様である。例えば、もし、回転運動Ｒが一定強度で維持されるとともに並進運動Ｔと組み合わされると、台の中心４４Ｄは、上から見ると、図９に示されるように、軸Ｚ−Ｚが中心である螺旋形状の軌跡Ｔ４４₄を描く。

したがって、理解されることは、図３におけるように、軸Ｚ−ＺおよびＺ'−Ｚ'間の中心ずれ距離がゼロでないとき、回転電動運動Ｒは、軸Ｚ−Ｚの周りを回転する中心ずれを示すように台４４を操作するということである。そして、その回転運動は平面に対して傾いた状態であり、その台の傾きαは軸Ｚ−ＺおよびＺ'−Ｚ'を含む平面Ｐにおいてマークが付いている。台４４に乗っている被検者は、バランスが崩れ、遠心力にさらされる。すなわち、被検者の体の軸は、軸４４Ａにほぼ対応しており、その結果、被検者の重心の垂直投影は、被検者の体の支持基準の中心からある距離隔たった状態で、軸Ｚ−Ｚに対して瞬時に中心ずれする。一方、この支持基準は、台によって動かされる。台の傾きαの調整によって、被検者のアンバランスは多かれ少なかれ倍化され、落ちないように被検者に自分の体を動かすようにさせる。実際には、装置１は固定された手すり、例えばフレーム１０に固定された手すり７０を伴っており、被検者はこの手すりを握ってバランスの全損失を防ぐことができる。この手すり７０は、図１にのみ図示して示されており、被検者が台に立つことができるようにする様々な手段の形式が想定できることが理解できよう。

装置１は、理学療法士或いはもっと一般的には医療従事者によって制御される。これらの人がモータ２０の操作速度、モータ３２の制御によるスライドバー３０に沿ったキャリッジ３８の位置の調節による台４４の傾きα、およびモータ２０が作動している間のモータ３２の可能な作動を調整する。このモータ３２の可能な作動は、回転運動Ｒおよび水平並進運動Ｔを組み合わせることになる。もし、装置１が、自主的な方法で被検者によって使用されることを意図したものであるときは、被検者が自分の運動している間に台４４の操作運動を修正することができるように、制御手段は手すり７０に組み込まれるのが有利である。この問題について、装置１をジム内で使用するために留意されることは、操作中、被検者の体の筋肉全ては速く激しく動き、脂肪の著しい燃焼並びに関節の屈曲運動および連係された筋肉の運動を同時に行う。

あらゆる場合において、モータ２０および３２の制御プログラムは、予め決められ、特に上述の制御手段によってアクセス可能なメモリーに格納される。

図１０および１１は、装置１の変形の実施態様に関する。この変形は、図１から９において考慮された装置と比べて台４４の軸受け要素だけ相違しており、これまで想定された要素６４と置き換わる。さらに詳しくは、要素６４は、５個の要素８４₁から８４₅によって置き換わり、要素６４と同様にフレーム１０の周りに沿って分配される。要素８４₃は対応する要素６４と同一であるが、一方、他の要素８４₁、８４₂、８４₄および８４₅はそれぞれ、要素６４に対応しているがより大きな横断サイズを有している。すなわち、要素８４₃に一番近い二つの要素８４₂および８４₄は、それらの中心軸に対して、要素６４の対応する寸法の約１．５倍の半径を有し、一方、要素８４₃から一番遠い二つの要素８４₁および８４₅は、要素６４の対応する寸法の約２倍の半径を有している。

この半径の寸法とは別に、要素８４₁から８４₅の構造上の特徴は、要素６４と同様である。すなわち、要素８４₁から８４₅のそれぞれは、図６の仮想球面６６の一部に対応しているとともに、突き出ている周辺の境界８４Ｃ₁から８４Ｃ₅によって囲まれた凸状の上面８４Ａ₁から８４Ａ₅を有している。

図１０および１１の変形の実施態様は、さらに、追加の要素を有している。すなわち、ガイドプレート９０であり、示されていない固定手段によって、要素８４₁から８４₅のいずれか一つに固定される。示された例においては、その面８４Ａ₃をキャップのように覆う一方、要素８４₃に固定される。したがって、このプレートは略円盤形状であり、図１１に示されるように、境界８４Ｃ₃の内側にぴったり合って受容されるように設計され、下面９０Ａは面８４Ａ₃にぴったり合うようになっている。プレート９０は、その直径の一部に沿って、溝９２を規定する。この溝９２はその厚さに沿ってプレートを貫通し、したがって、プレートが要素８４₃に取付けられるとき、面８４Ａ₃上に現れる。図１０の取付けられた状態において、この溝の長手方向は、軸Ｚ−Ｚおよび要素８４₃の中心８４Ｂ₃を含む垂直平面Ｐ８４₃に属しており、この平面は図１１の平面に対応していることに留意されたい。溝９２は、要素８４₃と関連する足６０のシュー６２を受容するのに適しており、溝の幅は対応するシューの寸法にほぼ等しい。これによって、フレーム１０に対する台４４の振動或いは小領域の動きは制限され、この台に立っている被検者に対してより大きな安定性を台上で与える。さらに、シュー６２が溝９２に受容されるとき、このシューは溝９２に沿ってのみ、言い換えると、図１１の平面Ｐ８４₃に含まれた直線軌跡９４に沿って、要素８４₃に対して動くことができる。これらの状態において、溝９２は、対応するシュー６２が面８４Ａ₃に対して、台４４全体の動きを乱すような図７の軌跡６８と同様な円形軌跡を描くことを防止している。

作動中、台４４が軸Ｚ−Ｚの周りを外れて回転すると、他の要素での動き、特に要素８４₃から最遠の要素８４₁および８４₅におけるより大きな動きによって要素８４₃における平面Ｐ８４₃の左右への運動不能を調整しつつ、台４４はプレート９０がない場合に占有するであろう位置から離れる。台の中心ずれの運動が最大（値ｅ）の時、台の中心４４Ｄは図１２に示された軌跡Ｔ４４₅を描く、すなわち、軸Ｚ−Ｚの周りに中心があるとともに要素８４₁および８４₅の側上において十分な曲面形状を有する軌跡Ｔ４４₅を描く。要素８４₁および８４₅に沿った台の周囲部における台の動きの範囲は、要素８４₃に沿った台の周囲部の動きのほぼ２倍程度であり、これによって要素８４₁から８４₅の設計が説明される。図１２には、さらに、図８に示された軌跡Ｔ４４₂およびＴ４４₃と同様の中間の軌跡Ｔ４４₆およびＴ４４₇が示されている。すなわち、中心ずれの値がｅよりも小さい場合の軌跡が示されている。同様に、図１３には、図９の軌跡Ｔ４４₄と同様の作動条件で得られた軌跡Ｔ４４₈が示されている。すなわち、中心ずれの回転運動Ｒと水平併進運動Ｔとの組み合わせによる軌跡が示されている。

この変形の実施態様のおかげで、装置１は、図１から９の装置の場合と比べてもっと複雑な身体運動の運動学を提供する。そして、被検者が台の中央部に立っているか、要素８４₃に突き出た周辺領域に立っているか、或いは要素８４₁および８４₅に突き出た向かいの周辺領域の上に立っているかによって、被検者に対して異なる生体力学的反応を生じさせる。

プレート９０の角度位置が円盤要素８４₃に対して調整されて、軌跡９４の方向を平面Ｐ８４₃に対して変化させるために溝９２の位置が変更されることが有利である。図１０の点線で示された溝９２の配置では、軌跡９４は平面Ｐ８４₃に対して垂直方向の真上から見て約４５°の角度を形成している。装置１の作動を調整することによって、台４４の中心４４Ｄは、図１２および１３の軌跡Ｔ４４₅からＴ４４₈にそれぞれ対応して、図１４および１５に示された軌跡Ｔ４４₉からＴ４４₁₂を描く。

軸Ｚ−Ｚに対して軌跡９４の方向を変えることによって、ユーザは台４４の動きの範囲を平面Ｐ８４₃に対して非対称にさせて、台の上に立つ被検者の向かい側で強度の異なる仕方で運動することを可能にさせることができる。

プレート９０を面８４Ａ₃に対して回転させることによって、装置１の操作中に固定軸Ｚ−Ｚに対して軌跡９４の方向を変化させることを可能にする図示されていない手段を装置１が有することも任意にできる。

図１６から１８は、身体運動装置１００の全体の別の実施態様を概略的に示している。先の図の装置１に対して、装置１００は、基本的に、固定フレーム１１０、可動の台１１２および台をフレームに対して作動させるための手段を有する。これらの作動手段は二つの電動シリンダ１１４および１１６の形態であり、共に同一の制御調整ユニット１１８に接続される。

台１１２は、回転中心軸１１２Ａを規定する。また、台１１２は上面１１２Ｂと下面１１Ｃを規定し、被検者はこの上面１１２Ｂの上に立つように意図され、下面１１２Ｃはフレーム１１０の方向に向けられる。台１１２は、その外側周辺において、面１１２Ｃから下方に延びたエッジ１２０に囲まれるとともに、フレーム１１０の上に載るのに適した内部リング１２２を下端に備えている。それに応じて、フレーム１１０は、その上部において、固定の中央柱１２６の全周にわたって延びる半球壁１２４を有しており、この中央柱１２６の長手方向の軸Ｗ−Ｗは、ほぼ垂直である。リング１２２の下面１２２Ａは、フレーム１２４の壁の上面１２４Ａにほぼ適合し、その結果、台１１２は、図１から７の装置１のフレーム１０に対する台４４と同様に、フレーム１１０に対する可動性を有する。半球面１２４Ａは、図６において考慮された仮想球面６６の半球体に適合している。

各シリンダ１１４、１１６は、シリンダの本体１３４、１３６に対して長手方向に移動可能なロッド１３０、１３２を有している。ロッドを本体１３４、１３６に対して展開させる或いは退避させることによって、本体が柱１２６から離れるか或いは柱１２６に近づくことができるように、各ロッド１３０、１３２の自由端はフレーム１１０の中央柱１２６に支えられている。対応するロッド１３０、１３２に向かい合う本体１３４、１３６の端は、スイベルジョイント１３８、１４０を介して台１１２のエッジ１２０に機械的に接続される。

図１６のように上から観察すると、シリンダ１１４および１１６は、中央柱１２６によって規定される軸Ｗ−Ｗに垂直に延びており、両シリンダ間は約９０°の角度を形成している。

ユニット１１８は、シリンダの対応する本体１３４、１３６に対する各ロッド１３０、１３２の展開および退避の制御に適しており、このユニット１１８によって、台１１２はフレーム１１０に対して動くようになる。シリンダ本体の動きは、スイベルジョイント１３８、１４０によって台に伝えられる。

静止状態では、図１６および１７に示されるように、シリンダ１１４および１１６の総長は、台１１２がほぼ水平に延びて軸１１２Ａが軸Ｗ−Ｗとほぼ区別できなくなるように設計される。作動中は、ユニット１１８が例えばロッド１３０の配置を制御する場合、シリンダ本体１３４は、図１８の矢印Ｔによって示されるように、軸Ｗ−Ｗに対して外側に向かって半径方向に移動する。面１２２Ａを面１２４Ａに対してスライドさせることによって、図１７の面における水平面に対する傾きと組み合わされて、台１１２は操作されて対応した並進運動をする。そして、軸Ｗ−Ｗおよび１１２Ａはゼロでない角度βを形成する。理解できることは、ユニット１１８によってシリンダ１１６を同様に制御することによって、台１１２と同様にフレーム１１０に対して中心ずれおよび傾きが生じる。その結果、適切な制御ループ、とりわけ電気的な手段による二つのシリンダ１１４および１１６の協調制御によって、フレーム１０に対する台４４について上述したのと同様に運動学的に台１１２を作動させることができる。すなわち、並進Ｔによって台を軸Ｗ−Ｗに対して中心ずれさせると同時に、台は軸Ｗ−Ｗおよび１１２Ａを含む垂直面において水平面に対して傾いた状態のまま、矢印Ｒに示されるように、中心がずれているときにこの軸に対して回転させることができる。

図１６から１８の実施態様が、図１０から１５の変形の教示を含んでいるということは、リング１２２がその周辺のポイントで、フレーム壁１２４に対して導かれて、軌跡９４のような直進軌跡をするという意味で当然である。これを行うために、直進のガイドレールが、例えば壁１２４の上面１２４Ａに取付けられる一方、足６０の一つと同様であってリング１２２の下面１２２Ａに取付けられた足が、このレールに受容されてスライドする。選択肢として、壁１２４に対するレールの位置は、固定垂直面に対する軌跡９４の基点を調整するために変えることもでき、図１２から１５の軌跡Ｔ４４₅からＴ４４₁₂のような軌跡を台１１２の中心に描くことができるようになる。

上述した移動装置品１および１００に対する様々な選択的配置および変形がさらに想定可能である。以下に例を挙げる。
−台４４が最大の大きさで傾いたときに、対応する円盤要素６４の周囲６４Ｃに対してシュー６２の隣接部を緩衝させるため、各シュー６２は、たとえば、シューの主本体の周りに取付けられたリング形状の可とう性周辺パッドを備える。
−円盤要素６４を可動状態で押圧する足６０の端の他の実施態様が可能である。シュー６２は、例えば、ボール或いは他の回転要素に置換可能である。特に、シュー６２は、とりわけ、自由に回転できるように台の下面に接続されるローラーに置換可能である。そのようなローラーは、慣性なし或いはブレーキ効果なしの状態で台の動きに瞬時に適応させる利点を有する。
−プレート９０がないときに、特に装置固有の間隔に接続された円盤要素に対する台４４の振動或いは小さな動きを防ぐために、例えば空気圧式シリンダ型の緩衝器が各足６０とフレーム１０との間に直接置かれる。
−ユーザが、電源装置１８による回転運動Ｒをしている間に軸Ｚ−ＺおよびＺ'−Ｚ'との間の中心ずれの度合いを変化させる能力を使用しない場合、モータ３２は、バー３０に沿ってキャリッジ３８の位置を調整することを可能にする何らかの機械的手段に置換される。そのような手段は、好ましくは被検者が台４４に乗る前に特に手動で制御される。
−台４４および１１２は、上述した略円盤形状とは異なる他の形状を有してもよい。つまり、これらの台は、上から観察したときに、卵型、長方形その他の形状を有してもよい。
−キャリッジ３８がシャフト２６と一致したときに、キャリッジ３８をスライドバー３０に沿って隣に配置するのではなく、キャリッジが軸Ｚ−Ｚのいずれかの側に並進的に動くことができるように、キャリッジを縦方向に設計してもよい。
−足６０／円盤要素６４の備えている数は、５よりも多くてもよいし少なくてもよい。同様に、装置の外側周辺に沿って分配された異なる要素を有するのではなく、フレーム上の台の軸受け手段および／又は対応する支持手段は、リング１２２のように、装置の周辺に連続して延びる製品形状をとってもよい。例えば、円盤要素６４は、軸Ｚ−Ｚに中心があるとともに図６の点線に限定される球６６の一部に対応する環状の壁に置換可能である。
−装置は、光のポイントを供給する光−動的機構を有しても良く、被検者はそのポイントを見ることによって狙いを定める必要がある。
−装置の上に、身体の位置感覚のおよび筋肉の運動を実行するために、バー或いはボール型の緩衝装置が備わっている。

Claims (16)

1. 被験者（２）の全体の身体運動のための装置（１；１００）であって、
   地面（S）に固定された設置用のフレーム（１０；１１０）と、
   フレームに対して可動の、被験者を支持するための台（４４；１１２）と、
   フレームに対して台を操作するための電動の操作手段（１８、３０、３２、３８；１１４、１１６）とを有し、
   操作手段（１８、３０、３２、３８；１１４、１１６）は、一方において、ほぼ垂直な固定軸（Ｚ−Ｚ；Ｗ−Ｗ）に対して台を中心ずれさせるのに適しており、他方において、台が中心ずれしているときに台をこの軸の周りに回転させるのに適しているものであり、台（４４；１１２）はフレーム（１０）に固定された対応する支持手段（６４、８４₁から８４₅；１２４）上で可動の周辺軸受け手段（６０、６２；１２０、１２２）を備えており、これらの軸受け手段は台をフレームの上に載せるのに適している一方、操作手段が台をこの軸に対して中心ずれさせるときに、固定軸（Ｚ−Ｚ；Ｗ−Ｗ）および台の中心領域を通る平面（Ｐ）において、水平面に対して調整可能な方法で台を傾けるようになっていることを特徴とする装置。
2. 周辺軸受け手段（６０、６２；１２０、１２２）および支持手段（６４、８４₁から８４₅；１２４）は、台が固定軸（Ｚ−Ｚ；Ｗ−Ｗ）にほぼ中心があるときに、台（４４；１１２）をフレーム（１０；１１０）にほぼ水平に載せるのに適していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 支持手段（６４、８４₁から８４₅；１２４）は、ほぼ球状のケーシング面（６６）を規定しており、この面（６６）は固定軸（Ｚ−Ｚ；Ｗ−Ｗ）に中心があるとともに、この面の少なくとも一部（６４Ａ；８４Ａ₁から８４Ａ₅；１２４Ａ）上で、軸受け手段（６０、６２；１２２）が可動状態で支持されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の装置。
4. 支持手段は、互いに異なる複数の支持要素（６４；８４₁から８４₅）を有しており、この支持要素はフレーム（１０）の周辺方向にほぼ均一に分配されるとともに、各支持要素はケーシング面（６６）の部分（６４Ａ；８４Ａ₁から８４Ａ₅）を規定していることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 軸受け手段（６０、６２）は、互いに異なる複数の軸受け要素（６２）を有しており、このベアリング要素は台（４４）の周辺に沿ってほぼ均一に分配されるとともに、支持手段（６４）上に部分的に載るのにそれぞれ適していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 支持手段（８４₁から８４₅）に対して、軸受け手段（６０、６２）を導くためのガイド手段（９０）を有しており、このガイド手段は、軸受け手段に、台（４４）の周辺の一部のみにおいてほぼ直線の軌跡（９４）を与えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. ガイド手段（９０）は、軸受け要素（６２）の一つを受容するための溝（９２）を有しており、この溝は、この要素をほぼ直線の軌跡（９４）に導くのに適していることを特徴とする請求項５および６の組み合わせに記載の装置。
8. ガイド手段（９０）は、ほぼ直線の軌跡（９４）の方向を固定軸（Ｚ−Ｚ）に対して変化させることができるように調整可能であることを特徴とする請求項６又は７のいずれか１項に記載の装置。
9. 台（４４；１１２）は、操作手段（１８、３０、３２、３８；１１４、１１６）と連結して接続するための連結接続手段（５０；１３８、１４０）を備えており、これらの連結接続手段は固定軸（Ｚ−Ｚ；Ｗ−Ｗ）の周りに中心ずれして操作されるのに適していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
10. 連結接続手段（５０）は、台（４４）の中央領域に配置されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 連結接続手段は、少なくとも一つのスイベルジョイント（５０；１３８、１４０）を有しており、台（４４）はこのスイベルジョイントの周りに自由に連結されることを特徴とする請求項９或いは１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 操作手段は、回転シャフト（２６）を有しており、この長手方向の軸は固定軸（Ｚ−Ｚ）であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 操作手段は、さらに、台（４４）を固定軸（Ｚ−Ｚ）に対して中心ずれさせるためのスライド（３０）を有しており、前記スライドはこのシャフトに運動学的に接続されたままで、回転シャフト（２６）に対して横方向に延びていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 連結接続手段（５０）は、キャリッジ（３８）によって支持されており、このキャリッジは取付けられてスライド（３０）に沿って並進（Ｔ）するとともに、スライドによって支持されたアクチュエータ（３２）によって動きが制御されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項と組み合わされた請求項１３に記載の装置。
15. 操作手段は、第１の電動モータ（２０）と、第２の電動モータ（３２）と、スリップリング（２８）とを有し、第１の電動モータ（２０）のケース（２２）はフレーム（１０）に対して固定されるとともに、第１の電動モータ（２０）の出力シャフトは回転シャフト（２６）に運動学的に接続されており、第２の電動モータ（３２）のケース（３４）は前記回転シャフトに運動学的に接続されるとともに台（４４）の中心ずれの発生を制御するのに適しており、スリップリング（２８）は前記第１の電動モータから前記第２の電動モータへ電流を通すことを可能にしていることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 固定軸（Ｚ−Ｚ；Ｗ−Ｗ）に対する台（４４；１１２）の中心ずれの大きさと、この固定軸の周りの台の回転操作速度との両方を、組み合わせて或いは別々に調整するのに適した制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の装置。

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