JP5033236B2

JP5033236B2 - 運動装置

Info

Publication number: JP5033236B2
Application number: JP2010505203A
Authority: JP
Inventors: 隆明吉川; 紀夫中野; 章弘道盛
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: US20110130248A1; WO2009122545A1; JPWO2009122545A1; CN101980681A; KR20100136514A; EP2266518A1

Description

本発明は、運動装置、殊に使用者が乗る部分を動かすことで使用者に対して他動的運動を行わせる運動装置に関するものである。

使用者が乗る座部に周期的動作を行わせることで使用者に座部の動きに応じた体動を行わせる運動装置として、使用者に乗馬を模した運動負荷を付与するものが知られている（特許文献１参照）。また、使用者がその足を足置き部に置くとともに座部に腰を掛け、この状態で座部を揺動させることで、使用者に足置き部を踏み込ませるという動作を行わせることで下肢に運動を付与するものも提供されている（特許文献２参照）。後者の運動装置は、膝に疾患をかかえていて膝を曲げることができない使用者の下肢への運動付与という点で注目されている。

また、脚部を対象とし且つ使用者が立位で使用するものとして、歩行運動を模擬する運動装置が提案されている（特許文献３参照）。
特開２００１−２８６５７８号公報特開２００５−５８７３３号公報特開平１０−５５１３１号公報

上記３種の運動装置によって行うことができる運動は、夫々異なっているために、これらの運動を全て行いたい場合、３種の運動装置を夫々必要とし、コスト的にも設置スペースの点でも問題がある。

本発明は上記の点に鑑み為されたものであり、異なる複数種の運動をモジュールの選択に行うことができる運動装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る運動装置は、操作部を有する操作モジュールと、使用者の足を載せるステップを可動としている脚用モジュールと、使用者が座るシートとこのシートを揺動させる駆動部とを備えたシートモジュールとを備え、上記操作モジュールに対して脚用モジュール及びシートモジュールが夫々着脱自在であって、操作モジュールに脚用モジュールを装着した状態と、操作モジュールにシートモジュールを装着した状態と、操作モジュールに脚用モジュール及びシートモジュールを装着した状態とを選択できるものとしたことに特徴を有している。

この時、操作モジュールに装着された他のモジュールに応じて装着されたモジュールの動作を切り換える制御回路を備えているものが好ましい。

脚用モジュール及びシートモジュールは操作モジュールが備えるベースプレートにスライド自在に取り付けられるもの、ドロップイン式で取り付けられるもの、ボルトやマグネットなどの別途固定用部材を用いて固定されるもののいずれであってもよい。

本発明の運動装置は、操作モジュールに脚用モジュールを装着した状態での運動と、操作モジュールにシートモジュールを装着した状態での運動と、更に操作モジュールに脚用モジュール及びシートモジュールを装着した状態での運動を選択的に行うことができ、これらの運動を個別に行うことができる運動装置を個別に揃える場合に比して、コスト的にも設置スペースの点でも有利であるとともに、使用者の行いたい要望の変化にも応ずることができる。

そして、操作モジュールに装着された他のモジュールに応じて装着されたモジュールの動作を切り換える制御回路を備えたものであれば、操作モジュールに装着したモジュールに応じた各モジュールの動作が自動的に切り換えられるために、モジュールに応じた運動を使用者は容易に得ることができる。

脚用モジュール及びシートモジュールは操作モジュールが備えるベースプレートにスライド自在に取り付けられたり、ドロップイン式で取り付けられるものであれば、操作モジュールに対する脚用モジュールやシートモジュールの着脱を簡便に行うことができ、ボルトやマグネットなどの別途固定用部材を用いて固定する場合は確実に固定して運動中に位置ずれが生じたりすることがないものを得ることができる。

本発明の実施の形態の一例の外観を示す斜視図である。同上の分解側面図である。同上の脚用モジュールの透視平面図である。同上の脚用モジュールの動作説明図である。同上の脚用モジュールの部分側面図である。同上のシートモジュールの駆動部を含む部分分解斜視図である。同上のシートモジュールの駆動部の側面図である。 (a)(b)(c)は夫々側面図である。同上のブロック回路図である。シートモジュールの駆動部の他例を示す側面図である。 a)は同上の駆動部の部分断面図、(b)は同上の駆動部の出力軸の正面図である。 (a)(b)は同上の駆動部によるシートの軌跡（軌道）の違いを示す平面図である。 (a)(b)は夫々操作モジュールに対する脚用モジュール及びシートモジュールの装着構造の例を示す斜視図、(c)は夫々操作モジュールに対する脚用モジュール及びシートモジュールの装着構造の例を示す断面図、(d)は一部を破断した平面図である。 (a)(b)(c)は夫々操作モジュールに対する脚用モジュール及びシートモジュールの装着構造の例を示す斜視図である。

符号の説明

ＣＭ操作モジュール
ＬＭ脚用モジュール
ＳＭシートモジュール
２シート
６ステップ

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図１に示す運動装置は、操作モジュールＣＭに対し、脚用モジュールＬＭと、シートモジュールＳＭとを組み付けた状態を示すもので、上記操作モジュールＣＭは、図２にも示すように、ベースプレート１０と、ベースプレート１０の前端から立ち上がる支持体４と、この支持体４の上端に配した操作パネル９とからなるもので、支持体４の上部側面からは左右にハンドル４０，４０が突出している。

上記脚用モジュールＬＭは、上面に左右一対のステップ６，６を備えているとともに、その器体内に上記ステップ６を駆動するステップ駆動手段５を内蔵している。ステップ駆動手段５は、前後左右方向にステップ６，６を往復スライド動作させるとともに、ステップ６の前端側と後端側との高さ位置関係を変化させることで、ステップ６に載せた使用者の足に対し、そのつま先側を下げる底屈(plantar flexion)動作と、つま先側を上げる背屈(dorsi flexion)動作とを繰り返し行わせる。

上記ステップ駆動手段５の一例を図３及び図４に示す。ベース板５０の左右上面には夫々ガイドレール５１，５１が固定されており、各ガイドレール５１には底部にガイドレール５１に沿ってスライド自在なスライダー部を備えたスライドブロック５２が夫々取り付けられている。そして各スライドブロック５２の上面側には回転軸５３が設けられており、この回転軸５３によってプレート状のステップ６が回転軸５３の軸回りに回動自在に支持されている。また、ステップ６の上面には、図５に示すようにばね６７によって上方に付勢されたプレート６６が軸６８により取り付けられている。

これらのステップ６，６は、その一端（後端）側とベース板５０とがリンク５４によって連結されている。なお、リンク５４一端とベース板５０との連結部及びリンク５４他端とステップ６との連結部には、夫々自在継手６０，６０が設けられている。

ベース板５０上の左右のスライドブロック５２，５２間には、駆動用のモータ５５が設置されて、その出力軸にはウォーム５６が設けられており、一対のウォームホイール５７，５７がウォーム５６の左右に配設されている。上記ウォーム５６に共に噛み合うウォームホイール５７，５７は各々偏心軸５８，５８を備えており、該偏心軸５８がコネクティングロッド５９によって上記リンク５４に連結されている。なお、偏心軸５８を備えるウォームホイール５７と上記リンク５４とは上記ガイドレール５１の長手方向において離れたところに位置し、この両者をつなぐコネクティングロッド５９の一端と偏心軸５８との連結部並びにコネクティングロッド５９他端とリンク５４との連結部にも自在継手６０，６０が設けられている。

今、モータ５５によってウォーム５６及びウォームホイール５７を介して偏心軸５８を回転させる時、偏心軸５８と共にクランク機構を構成するコネクティングロッド５９はリンク５４にそのベース板５０側の自在継手６０を中心とした揺動動作を行わせる。この揺動動作のうち、ガイドレール５１の長手方向と一致する成分の動きによって、スライドブロック５２，５２及びステップ６はガイドレール５１に沿った方向の往復スライド動作を行う。

また、リンク５４の揺動動作により、リンク５４とステップ６との連結部は上下方向にも動き、これに伴ってステップ６は回転軸５３を中心とする回動も行うことになるが、上記スライド動作のストロークの中程でステップ６が水平状態となり、上記ストロークの一端ではリンク５４が接続されたステップ６の後端側が持ち上げられ、上記ストロークの他端ではステップ６の後端側が引き下げられるように偏心軸５８とリンク５４とをコネクティングロッド５９で連結している。

このために、ステップ６はガイドレール２に沿ったスライド動作を行うと同時に、前方側に移動した時につま先側が下がり、後方側に移動した時に踵側が下がる回動動作も行う。

また、図示例においては左右のガイドレール５１，５１に開き角αの角度を持たせてスライドブロック５２及びステップ６が前方側に移動する時、側方に広がるように移動するようにしているが、図３からも明らかなように、ステップ６の回動中心となる回転軸５３は、ステップ６の長手方向と直交する方向で且つステップ６の長手方向中央よりも後端寄りの位置に設けているとともに、回転軸５３の軸方向はガイドレール５１の長手方向と直交させずに、ステップ６の前端側（つま先側）がガイドレール５１よりも内側に振った方向に位置させて、両ステップ６，６の間隔はその前端側が後端側より広くなっているのであるが、この開き角βは１０〜３０°の範囲に設定してある。

なお、両ガイドレール５１，５１を平行に配してステップ６，６が前後方向にのみスライドするとともに、前後方向においてのみ回動するものであってもよい。

また、ステップ駆動手段５による左右のステップ６，６の駆動は、ウォーム５６と噛み合う一対のウォームホイール５７，５７に設けた偏心軸５８の位置をずらして、右足側のステップ６が前進する時、左足側のステップ６が後退し、左足側のステップ６が前進する時、右足側のステップ６が後退するように、つまりは互いに逆位相で動作するように設定してある。

シートモジュールＳＭは、上下に長い筒状の本体部１１と、本体部１１の上端に配したシート２と、本体部１１の上部内に内蔵した駆動部３と、鐙７とからなるもので、上記駆動部３は上記シート２を前後左右に揺動駆動する。

本体部１１内に配した電動アクチュエータ１４によって上下に昇降する支持フレーム１３に取り付けられた駆動部３は、図６及び図７に示すように、箱形に形成された可動フレーム３０内に、モータ３１とこのモータ３１の回転を２つの出力軸３２，３３に伝えるギア群３４とを配置するとともに、可動フレーム３０の上方に配した可動プレート８を２種のリンク４１，４２で可動フレーム３０に連結したもので、可動フレーム３０の前部に配されたリンク４２はその下端が軸４２１で可動フレーム３０に、上端が軸４２２で可動プレート８に連結されており、可動フレーム３０の後部に配されたリンク４１はその下端が軸４１１で可動フレーム３０に、上端が軸４１２で可動プレート８に連結されている。

また、上記可動フレーム３０は、その前後の端面の軸受け部３００，３００が上記支持フレーム１３の上端に設けたトッププレート１３１に対し、図に示す軸Ａの軸回りに回動自在に連結されている。

そして、回転駆動される２つの出力軸３２，３３のうちの出力軸３２は、可動フレーム３０の外側面側に位置させた偏心部３２０を備えて、この偏心部３２０がリンク３５によって前記支持フレーム１３のトッププレート１３１に連結されている。

他方の出力軸３３も可動フレーム３０の外側面側に偏心部３３０を位置させており、この偏心部３３０が連結リンク３６によって前記リンク４２に連結されている。

上記２つの出力軸３２，３３のうち、リンク３５で支持フレーム１３に連結されている出力軸３２の偏心部の回転は、可動フレーム３０を軸Ａの軸回りに往復回動させる。

また、他方の出力軸３３の偏心部３３０の偏心回転は連結リンク３６とリンク４２とを介して可動プレート８を前端に揺らす。

ここにおいて、前記シート２は、出力軸３２，３３の回転に伴って前後左右に揺動駆動されることになる上記可動プレート８上に固定されるものであり、このために可動プレート８と共にシート２も前後左右の揺動を行うのであるが、左右の揺動の１サイクルの間に前後の揺動が２サイクル行われるように出力軸３２，３３の回転数を設定している。また、駆動部３が左右に傾く時に、可動プレート８及びシート２が前方に揺れるように左右揺動と前後揺動の位相を設定している。

本体部１１に配した鐙７は、ここではバー状のものを用いて、その左右両端に右足と左足とを乗せることができるようにしている。ただし、図１に示す鐙７は、シート２に座った使用者が足を前記ステップ６に置く際に邪魔にならない位置に退避させた状態にあり、該鐙７を使用する時は、鐙７を上方に移動させて使用位置にセットする。

上記脚用モジュールＬＭ及びシートモジュールＳＭは、夫々単独では作動させることができず、操作モジュールＣＭへの接続時にその機能を発揮するものとなっている。すなわち、操作モジュールＣＭのベースプレート１０の前部上面に脚用モジュールＬＭが着脱自在となっているとともに、ベースプレート１０への装着により、操作モジュールＣＭに配した電源部及び制御回路Ｃに脚用モジュールＬＭのモータ５５が接続される。また、この脚用モジュールＬＭの装着により、ベースプレート１０上に配した検知スイッチＳ１が脚用モジュールＬＭが取り付けられた状態にあることを上記制御回路Ｃに伝達する。

シートモジュールＣＭはベースプレート１０の後部上面に着脱自在となっているとともに、ベースプレート１０への装着により、シートモジュールＣＭ内のモータ３１及び電動アクチュエータ１４が操作モジュールＣＭの電源部及び制御回路Ｃに接続され、また、ベースプレート１０上に配した検知スイッチＳ２によってシートモジュールＳＭが取り付けられたことが上記制御回路Ｃに伝達される。

ここにおいて、この運動装置では、操作モジュールＣＭに脚用モジュールＬＭのみを取り付けた状態、シートモジュールＣＭのみを取り付けた状態、そして脚用モジュールＬＭとシートモジュールＳＭの双方を取り付けた状態において、脚用モジュールＬＭ及びシートモジュールＬＭに対して異なる動作制御を行う。

操作モジュールＣＭに脚用モジュールＬＭとシートモジュールＳＭの双方を取り付けた状態においては、上記制御回路Ｃは、脚用モジュールＬＭのモータ５５をオフとし、シートモジュールＳＭのシート２の揺動動作のみを行う。

この場合、使用者はシート２に腰を掛けて左右の足を夫々ステップ６に置き、操作パネル９に配した起動スイッチを投入すれば、制御回路Ｃは前記駆動部３を作動させてシート２を前後左右に揺動させる。この揺動は、前述のようにシート２が左右に傾きながらシート２が前方に傾く。この時、使用者は、シート２が傾いた方にあるステップ６上のプレート６６をばね６７に抗して踏み込むことで、脚の運動を行う。

これに対し、シートモジュールＳＭのみを操作モジュールＣＭに取り付けた場合、使用者はシート２に座るとともに使用位置にセットした鐙７に足を乗せ、この状態で駆動部３を作動させてシート２を揺動させる。乗馬を模した運動を行うことができるものであり、この時、使用者は前後左右に身体が揺すられることに対してバランスを保つ動きを行うことになる。

上記ステップ６に足を載せて行う前記運動と、乗馬を模した上記運動とでは、シート２の好ましい揺動速度が異なるために、制御回路ＣはシートモジュールＳＭのモータ３１の回転速度を前記スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフ状態に応じて切り換える。いずれの運動を行う時にも、支持体４に設けたハンドル４０を握って行ってもよい。バランス機能が低下している使用者でも安心して使用することができる。

次に操作モジュールＣＭに脚用モジュールＬＭのみを装着した場合、使用者はハンドル４０を掴んだ状態で左右のステップ６，６上に左足と右足とを載せて立ち、操作パネル９に配されている動作スイッチを投入すれば、上記ステップ駆動手段５が左右のステップ６，６に前後左右への動きを逆位相で与えるとともに、各ステップ６は前進時に前端側が下がり、後退時に後退側が下がる回動動作を行う。

このためにステップ６，６に足を載せた使用者は、ステップ６の動きに併せて前後且つ左右に足が動かされることになるとともに、ステップ６の回動によって足関節に底屈と背屈の動作が加えられることになる。この時のステップ６上のプレート６６は、これを付勢するばね６７のばね力よりもステップ６上に立つ使用者の体重による荷重が大であるために、ステップ６と一体となっている。

ところで、シート２の揺動動作は、前述のように、左右の揺動の１サイクルの間に前後の揺動が２サイクル行われ、さらに駆動部３が左右に傾く時に、シート２が前方に揺れるように左右揺動と前後揺動の位相を設定しているのであるが、このように位相を設定するにあたっては、図１２(a)に示すように、シート２の動きを平面視で見て、８の字を描くようにすることと、図１２(b)に示すように、ほぼＶ字形を描くようにすることを、左右揺動に対する前後揺動の位相を９０°ずらすことで選択することができる。なお、図１２は図において下方がシート２に座る使用者から見て前方側となっている。

シートモジュールＳＭのみを装着して鐙７に足を載せて運動を行う時には、図１２(a)に示す軌跡をシート２が描くほうが好ましく、シートモジュールＳＭに加えて脚用モジュールＬＭも操作モジュールＣＭに装着して、ステップ６に足を載せてシート２の動きに合わせて踏み込み動作を行う時には図１２(b)に示す軌跡をシート２が描くほうが好ましい。従って、どちらの運動を行うかによってシート２の揺動軌跡も変更できるようにしておくことが望ましい。

図１０及び図１１は上記揺動軌跡の変更に対応させる場合の一例を示しており、駆動部３における前記出力軸３３に弧状溝３３５を設けて弧状溝３３５の両端にねじ孔３３６，３３６を設け、連結リンク３６に挿通されているとともに、上記の２つのねじ孔３３６，３３６に選択的にねじ込むことができるねじ部３３２を先端に有する摘み付きのねじ３３１で偏心軸３３０を構成している。

ねじ３３１をどちらのねじ孔３３６を用いて出力軸３３に取り付けるかによって、左右の揺動に対する前後の揺動を位相を９０°変更することができ、このために前述の８の字を描く軌道とＶ字を描く軌道とのどちらをシート２に対して行わせるかを選択することができる。

上記の例では、単一のモータ３５の回転から左右の揺動及び前後の揺動動作を得ているために、揺動軌跡の変更を機構的に行っているが、左右の揺動と前後の揺動とを別のモータで行う場合は、上記位相の調整を電気的に行うことができ、揺動軌跡の変更に簡単に対応することができ、操作モジュールＣＭに対するシートモジュールＳＭと脚用モジュールＬＭの装着状態に応じて制御回路Ｃの出力で揺動軌跡の変更を行うことができる。

ところで、操作モジュールＣＭに対するシートモジュールＳＭと脚用モジュールＬＭの装着についての機械的構造は、どのようなものであってもよいが、たとえば操作モジュールＣＭのベースプレート１０を図１３（a)に示すように左右にスライドレール１００，１００を備えたものとし、脚用モジュールＬＭ及びシートモジュールＳＭは上記スライドレール１００にスライド係合するスライド部１０１を備えたものとしたり、図１３(b)に示すように、スライド部１０１に代えて左右のスライドレール１００，１００に外周が係合するローリングディスク１０２を備えたものとしたり、図１３(c)に示すように、スライドレール１００上を転動するローリングホイール１０３を備えたものとすることができる。これらのスライド式で装着するものにおいては、図１３(d)に示すように、スライドレール１００に沿って設けたラック１０４と噛み合うピニオン１０５を脚用モジュールＬＭ及びシートモジュールＳＭに設けておくと、位置調節が容易となる。図１３(a)中の１０６はスライドレール１００の端部開口を閉じるエンドキャップであり、脚用モジュールＬＭ及びシートモジュールＳＭの着脱の際には取り外す。なお、脚用モジュールＬＭ及びシートモジュールＳＭのいずれか一方を取り付けない場合は、スライドレール１００間にダミーモジュール（図示せず）を装着することで空隙を無くす。

このほか、図１４に示すように、ベースプレート１０の上面に設けた凹所１０７に嵌る凸部１０８を脚用モジュールＬＭ及びシートモジュールＳＭの下面に設けるとともに、凹所１０７の内壁に設けた位置決め孔１０９に嵌り込むばね付勢されたボール１１０を凸部１０８の外周面に配設したものや、ベースプレート１０に設けた孔１１１に脚用モジュールＬＭ及びシートモジュールＳＭの下面から突出させたピン１１２が嵌るもの、ベースプレート１０の上面に形成した溝１１３に嵌る突条１１４を脚用モジュールＬＭ及びシートモジュールＳＭの下面に設けたものといったドロップイン式の装着構造も好適に用いることができる。

別途ボルトを用いて脚用モジュールＬＭ及びシートモジュールＳＭを操作モジュールＣＭに固定するものや、マグネットを用いて磁気的に固定するものであってもよいのはもちろんであり、更には上記スライド式やドロップイン式の装着構造において、別途ボルトやマグネット等の固定用部材を用いた固定を併用することも好ましい。

Claims

操作部を有する操作モジュールと、使用者の足を載せるステップを可動としている脚用モジュールと、使用者が座るシートとこのシートを揺動させる駆動部とを備えたシートモジュールとを備え、上記操作モジュールに対して脚用モジュール及びシートモジュールが夫々着脱自在であって、操作モジュールに脚用モジュールを装着した状態と、操作モジュールにシートモジュールを装着した状態と、操作モジュールに脚用モジュール及びシートモジュールを装着した状態とを選択できるものとしたことを特徴とする運動装置。
操作モジュールに装着された他のモジュールに応じて装着されたモジュールの動作を切り換える制御回路を備えていることを特徴とする請求項１記載の運動装置。
脚用モジュール及びシートモジュールは操作モジュールが備えるベースプレートにスライド自在に取り付けられるものであることを特徴とする請求項１または２記載の運動装置。
脚用モジュール及びシートモジュールは操作モジュールが備えるベースプレートにドロップイン式で取り付けられるものであることを特徴とする請求項１または２記載の運動装置。
脚用モジュール及びシートモジュールは操作モジュールが備えるベースプレートにボルトやマグネットなどの別途固定用部材を用いて固定されるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の運動装置。