JP4996062B2 - 運動補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用者に他動的な運動刺激を与えることにより意識的に身体を動かすことなく使用者の筋肉を伸縮させる運動補助装置に関するものである。

近年、飛行機内や自動車内などにおいて着座姿勢を長時間に亘ってとり続けることにより、脚部に血液が溜まってむくみや血栓が生じる、いわゆるエコノミークラス症候群が問題になっている。この種の症状が生じるのは、脚部から心臓に血液を戻す力よりも、重力が血液を脚部に溜める力のほうが強いことが原因であると考えられる。この種の症状が生じないようにするには、下肢から心臓に戻る血流を指す「静脈環流」を亢進させる必要がある。そのためには、少なくとも次の２つの独立した手法が考えられる。（１）筋肉の収縮と伸長による血流の促進（筋ポンプ効果）（２）脚部の細動脈の拡張や静脈の収縮を引き起こす筋交換神経系の亢進。このうち、脚部の筋収縮を行う装置としては、使用者が足を着いた状態で使用者の臀部を支持する支持台を設け、支持台を傾動させるように構成したものがある（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００５−５８７３３号公報

上述した運動補助装置は、臀部を支持する支持台を傾動させるものであるから、装置全体が比較的大型化し、乗り物内のような狭い空間では使用することができない。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、脚部の筋肉を他動的に伸縮させることにより静脈環流を亢進させて脚部の鬱血を防止し、しかも乗り物内ような狭い場所でも使用可能な運動補助装置を提供することにある。

請求項１の発明は、着座姿勢の使用者が足を載せるステップ部と、ステップ部が移動可能に取り付けられた基台と、駆動源を備え少なくとも使用者の脚部の筋肉を伸縮させるように基台に対してステップ部を規定した軌跡上で繰り返して往復移動させる駆動機構部と、ステップ部の振幅を指定する操作部とを備え、当該軌跡はステップ部に足を載せた使用者の膝関節の位置を中心とする弧状の軌跡であって膝関節が屈伸されるように設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、着座姿勢の使用者の脚部の筋肉を他動的に伸縮させることによって脚部の鬱血を防止することができる。しかも、着座姿勢において足を載せるステップ部が駆動源により規定した軌跡上で繰り返して往復移動する構成であるから、乗り物内のような狭い場所でも使用可能になる。また、膝関節の位置を中心として膝関節が屈伸されるようにステップ部の移動する軌跡が膝関節の位置を中心とする弧状の軌跡に設定されているから、大腿部の筋肉を伸縮させるか、ふくらはぎの筋肉を伸縮させることができ、脚部の鬱血の解消に寄与する効果が高くなる。とくに、膝関節の位置をほとんど移動させることなく、膝関節の屈伸のみを行うから、狭い場所での使用が可能になる。
さらに、この構成によれば、ステップ部を駆動源により往復移動させるから脚部に繰り返して刺激を与え、脚部に鬱血が生じた場合でも迅速に取り除くことができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記ステップ部は、左右両足を載せるように１個設けられていることを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記ステップ部は、左右の足を個別に載せるように２個設けられていることを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記基台には使用者の臀部を支持する支持台が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、臀部と足部との位置関係を支持台とステップ部との位置関係によって規定することができ、脚部の鬱血防止の効果が高くなる位置関係で使用することができる。

本発明の構成によれば、使用者は着座姿勢でステップ部に足を載せるだけで脚部の筋肉を他動的に伸縮させることができるから、下肢から心臓への血液環流を亢進させ着座姿勢を長時間継続しても脚部の鬱血を防止することができるという利点がある。加えて、着座姿勢において足を載せるステップ部が移動する構成であるから、臀部を載せる支持台が傾動する構成に比較すると狭い場所での使用が可能であり、たとえば乗り物内のような狭い場所でも使用可能になるとい利点がある。さらに、臀部を支持する支持台を傾動させる構成ではなく着座姿勢であれば使用できるから、通常の椅子や座席に腰掛けた状態で使用できる。

（実施形態１）
本実施形態では、図１に示すように、使用者Ｍが通常の椅子（または座席）Ｃに着座した状態で使用する運動補助装置を例示するが、使用者Ｍの臀部を支持する支持台（図示せず）が運動補助装置に一体に設けられた構成を採用することも可能である。この点は他の実施形態も同様である。

図示する運動補助装置は、床のような設置面の定位置に置かれる基台１を有し、基台１にはステップ部２がガイドレール３を介して取り付けられる。ガイドレール３は、図１（ｂ）ではステップ部２の幅方向の中央部に配置しているが、ステップ部２の幅方向の両側に一対のガイドレール３を設けるようにすれば、ステップ部２をより滑らかに移動させることができる。また、ガイドレール３に代えてステップ部２を一対のアームで支持し、アームをスイングさせる構成を採用してもよい。

いずれの構成を採用する場合でもステップ部２は着座姿勢の使用者Ｍが両足Ｆを載せることができる幅寸法を有し、ガイドレール３ないしアームは、ステップ部２が往復移動したときに使用者Ｍの膝関節が屈伸されるようにステップ部２の移動方向を規制する。図示例ではガイドレール３が膝関節を中心とする弧状に形成されており、基台１の上面もガイドレール３と同様に断面が弧状に形成される。ステップ部２に足Ｆを載せた状態でステップ部２を移動させると、ステップ部２の位置に応じて膝関節の伸展位置からの曲げ角度が変化するようにしてある。

ステップ部２は駆動機構部４により往復移動するように駆動される。駆動機構部４は駆動源であるモータ４ａを備える。ここで、ステップ部２を往復移動させる構成としては、ステップ部２を後方（椅子Ｃに近付く向き）に引っ張る引張ばね（図示せず）と、モータ４ａにより往復回転するリールに巻回したワイヤとを用いる。ワイヤは一端部がステップ部２に結合され、ワイヤをリールに巻き取る向きにモータ４ａを回転させるとステップ部２が前方（椅子Ｃから離れる向き）に移動し、ワイヤをリールから巻き解く向きにモータ４ａを回転させるとステップ部２が引張ばねのばね力で後方に移動するようにしてある。ステップ部２をモータ４ａで往復移動させる構成としては、ボールねじ、チェーン、ラックピニオン、タイミングベルトなどの機械要素を用いた他の周知の構成を採用することもできるが、モータ４ａを正逆に回転させることによってステップ部２を往復移動させる構成を採用するのが望ましい。この種の構成を採用すれば、ステップ部２の移動距離を調節することができるからである。

モータ４ａは、図２に示すように、制御部１０がドライブ回路１１を通して制御する。制御部１０ではモータ４ａの回転速度と回転角度とを指示する。モータ４ａの回転速度はステップ部２の移動速度に対応し、モータ４ａの回転角度はステップ部２の移動距離に対応する。ステップ部２の移動速度および移動距離を使用者Ｍが設定できるように、制御部１０には操作入力部１２が付設され、操作入力部１２には速度（ステップ部２の移動速度）と振幅（ステップ部２の移動距離）とを指定する操作部（図示せず）が設けられる。

上述の構成により、使用者Ｍが椅子Ｃに着座してステップ部２に足Ｆを載せ、駆動機構部４を動作させると、ステップ部２の往復移動に伴って使用者Ｍは膝関節を他動的に（使用者Ｍ自身の力を意識して発揮することなく）屈伸させるから、膝関節の屈伸により脚部の筋肉（主として大腿部の筋肉）が伸縮する。ここで、筋肉が伸縮するとは、脳からの指令により筋肉が能動的に伸縮するだけでなく、外力によって変形することも含まれている。脚部の筋肉が伸縮すれば、脚部において筋ポンプ効果が得られるとともに筋交換神経系の亢進が期待でき、静脈環流のような血液循環の動態が改善され、脚部の鬱血が防止される。

（実施形態２）
実施形態１では膝関節を中心する弧状で（つまり、膝関節の位置をほとんど変化させることなく）ステップ部２が移動するようにステップ部２の経路を規制していたが、本実施形態は、図３に示すように、足関節（くるぶし）の位置をほとんど変化させることなくステップ部２が移動するようにステップ部２を移動させる例を示す。

実施形態１と同様にステップ部２は基台１に対してガイドレール３で支持される。図３は模式図であるからステップ部２の後端部（くるぶし側）のみをガイドレール３で支持しているが、ガイドレール３を用いる場合にはステップ部２の前後にガイドレール３を配置する。また、ステップ部２の下面側にリンク機構を配置し、ステップ部２の移動経路をガイドレール３を設ける場合と同様に設定することができる。ステップ部２を移動させる駆動源はモータ４ａを用い、実施形態１と同様の構成でステップ部２を往復移動させる。

本実施形態の構成では主として足関節の角度が変化するから、ふくらはぎの筋肉を伸縮させることになり、実施形態１と同様に脚部の鬱血を防止することができる。

（参考例）
上述した各実施形態では、膝関節と足関節との一方だけの角度を変化させているが、本例は膝関節と足関節との両方の角度を同時に変化させるものである。図４に示すように、本例の基台１は上面が平坦であって、ステップ部２も一平面（略水平面）上で移動する構成になっている。

本例では、ステップ部２が往復移動することにより膝関節と足関節との角度が同時に変化し、大腿部の筋肉とふくらはぎの筋肉とが同時に伸縮するから、ステップ部２の移動距離（振幅）が同程度であれば大腿部とふくらはぎとのそれぞれの筋肉の伸縮量は実施形態１、２の構成に比較して小さくなるものの関与する筋肉の種類が多くなることで脚部全体の鬱血を改善することが期待できる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

なお、膝関節と足関節とを同時に屈伸させるには、ステップ部２を略水平面上で移動させるほか、ステップ部２を略垂直方向に移動させる構成を採用してもよい。また、足関節については屈伸のほか、内外転（左右の傾き）、内外旋（左右の回転）のような回転を伴うようにステップ部２を移動させてもよい。このような構成を採用する場合には、ガイドレール３もこれらの動きに対応するように配置する必要があるのはいうまでもない。

さらに、上述した各実施形態ではステップ部２に左右両足を載せる構成例を示したが、図５に示すように、基台１に２個のステップ部２を設け、左右の足を各ステップ部２にそれぞれ個別に載せるようにしてもよい。この場合には、各ステップ部２の動きを異ならせるのが望ましい。たとえば、左右のステップ部２の一方が前方に移動したときには他方を後方に移動させるという動きを採用することができる。

（ａ）は実施形態１を示す概略側面図、（ｂ）は同上の概略平面図である。 同上のブロック図である。 実施形態２を示す概略側面図である。 参考例を示す概略側面図である。 同上の概略平面図である。

符号の説明

１ 基台
２ ステップ部
３ ガイドレール
４ 駆動機構部
４ａ モータ
Ｃ 椅子
Ｆ 足
Ｍ 使用者

Claims (4)

1. 着座姿勢の使用者が足を載せるステップ部と、ステップ部が移動可能に取り付けられた基台と、駆動源を備え少なくとも使用者の脚部の筋肉を伸縮させるように基台に対してステップ部を規定した軌跡上で繰り返して往復移動させる駆動機構部と、ステップ部の振幅を指定する操作部とを備え、当該軌跡はステップ部に足を載せた使用者の膝関節の位置を中心とする弧状の軌跡であって膝関節が屈伸されるように設定されていることを特徴とする運動補助装置。
2. 前記ステップ部は、左右両足を載せるように１個設けられていることを特徴とする請求項１記載の運動補助装置。
3. 前記ステップ部は、左右の足を個別に載せるように２個設けられていることを特徴とする請求項１記載の運動補助装置。
4. 前記基台には使用者の臀部を支持する支持台が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の運動補助装置。

Images