JP5054780B2

JP5054780B2 - 運動補助装置

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Publication number: JP5054780B2
Application number: JP2009538271A
Authority: JP
Inventors: 葉一四宮; 尚久小澤; 孝夫後藤; 和弘越智
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-10-24
Also published as: US20100248921A1; EP2210578A1; CN101835446A; JPWO2009054486A1; WO2009054486A1; TW200936119A; KR20100085138A

Description

本発明は、使用者の脚部の筋肉を他動運動により伸縮させる運動補助装置に関するものである。

従来から、使用者が自発的に筋力を発揮することなく使用者の身体に外力を与えて筋群を伸縮させることにより、運動効果を得られるようにした他動運動による運動補助装置が種々提案されている。この種の運動補助装置には、関節の屈伸によって当該関節に関連した筋群の伸縮を促すものが知られている。この運動補助装置は、シート部の位置を変位させ、使用者の体重のうちシート部で支持する割合を変化させることにより、脚部に作用する自重を変化させている。

このような動作によって、使用者の脚部に全体重を作用させる場合よりも負荷を軽減するとともに、膝の屈伸をほとんど伴わずに大腿部の筋収縮を行うことによって、たとえば糖尿病患者のように膝痛を持つ使用者でも大腿部の筋群の強化が可能になり、しかも、大腿部の筋群は体積の大きいから、筋収縮に伴う糖代謝によって生活習慣病の改善にも寄与することが期待される。さらに、駆動源を用いてシート部を変位させることにより、使用者は自発的に筋力を発揮することなく他動的に運動することができるから、軽負荷であることとあいまって運動能力の低い使用者でも使用することが可能になる。

上述した構成を有する運動補助装置は、膝関節の曲げ角度に応じて足に作用する負荷及び臀部に作用する負荷の割合が変化することで、大腿部の筋群に作用する負荷が変化する。特許文献１に示されるものは、足を足置き部に載置して固定的に位置決めされるもので、膝関節の曲げ角度の変化によってのみ負荷の割合を変化させるので、足関節の曲げ角度（下腿と足の甲のなす角度）はあまり変わらないため、負荷の割合の変化に限界があった。
特開２００７−８９６５０号公報

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、足関節の曲げ角度等の足の向きを変化させることで、足に作用する負荷及び臀部に作用する負荷の割合を大きく変化させることができる運動補助装置を提供することを課題とするものである。

本発明は、使用者の左右両方の足をそれぞれ載せる両方の足支持台と、前記各足支持台の移動経路をそれぞれ拘束する案内部とを基台に設け、前記案内部は、前記足支持台をそれぞれ略前後方向に移動自在とする運動補助装置であって、内部に空洞を有する基台の上壁に略前後方向を長手方向とし足支持台が移動可能に配置される溝を貫通形成し、足支持台は、下面の前半部から前側の垂下部が下方に突設されると共に後半部から後側の垂下部が下方に突設され、垂下部の下端部に、空洞内において横棒部がその長手方向が溝の幅方向となるように形成され、基台の空洞の底面に案内部として、前側の横棒部が前方へ行く程下方に位置するように案内する前側のガイドレール部と、後側の横棒部が前後に略水平に移動するように案内する後側のガイドレール部とが設けられて成ることに特徴を有している。

また、足支持台として左足支持台及び右足支持台を備え、足支持台の移動経路を、左足支持台は前方へ行く程左外方へ位置すると共に右足支持台は前方へ行く程右外方へ位置するように略ハ字状に形成し、左足支持台を移動経路に沿って左斜め前方へ移動させる時に右足支持台を移動経路に沿って左斜め後方へ移動させ、左足支持台を移動経路に沿って右斜め後方へ移動させる時に右足支持台を移動経路に沿って右斜め前方へ移動させる手段を備えてもよい。

本発明の運動補助装置は、足関節の曲げ角度を変えて、足支持台に載せている足に体重の３０〜４０％が掛かる状態から１０％程度が掛かる状態に変化させるといったように、足の向きを変化させて、足支持台に載せている足に作用する負荷及び臀部に作用する負荷の割合を大きく変化させることが可能となる。

また、足支持台として左足支持台及び右足支持台を備え、足支持台の移動経路を、左足支持台は前方へ行く程左外方へ位置すると共に右足支持台は前方へ行く程右外方へ位置するように略ハ字状に形成し、左足支持台を移動経路に沿って左斜め前方へ移動させる時に右足支持台を移動経路に沿って左斜め後方へ移動させ、左足支持台を移動経路に沿って右斜め後方へ移動させる時に右足支持台を移動経路に沿って右斜め前方へ移動させる手段を備えることで、使用者の前後方向の重心移動が少なくなるからバランス機能が低下している使用者でも使用できる。

図１Ａは本発明の実施形態における要部（足支持台及び基台）の一例の縦側断面図であり、図１Ｂは同上の平面図であり、図１Ｃは同上の正面断面図である。図２Ａは同上の実施形態における要部の他例の縦側断面図であり、図２Ｂは同上の平面図であり、図２Ｃは同上の正面断面図である。同上の概略側面図である。同上の概略平面図である。同上の分解斜視図である。同上に用いるシート駆動部の分解斜視図である。同上に用いるシート駆動部の側面図である。他の実施形態を示す平面図である。同上の分解斜視図である。同上の後方から見た要部断面図である。同上の要部断面図である。図１２Ａは同上に用いる駆動装置の機能説明図であり、図１２Ｂは同上に用いる駆動装置の機能説明図である。同上の右側方から見た要部断面図である。同上の要部斜視図である。同上の使用時の足位置を示す説明図である。

符号の説明

１０基台
１５空洞
１６溝
１７ガイドレール部
１７ａ前側のガイドレール部
１７ｂ後側のガイドレール部
１８移動空間
１９溝
２足支持台
２ａ左足支持台
２ｂ右足支持台
２１シート部
２５垂下部
２５ａ前側の垂下部
２５ｂ後側の垂下部
２６横棒部
２７復帰手段
３駆動装置
４案内部
５０シート駆動部
６０昇降機構部
ＨＤハンドル
Ｍ使用者

以下、本発明の一実施形態について図１乃至図７に基づいて説明する。

本実施形態は、図３、図４に示すように、床などの定位置に置かれる基台１０を有し、基台１０の上には、使用者Ｍの臀部を支持するシート部９１を上端部に備えたシート支持台９０と、使用者Ｍが必要に応じて手で把持するハンドルＨＤを上端部に備えたハンドルポストＨＰとが設けられる。基台１０においてシート支持台９０とハンドルポストＨＰとの間の部位には、上面を足置き面として使用者Ｍの左右の足をそれぞれ載せる足支持台２（左足支持台２ａ、右足支持台２ｂ）が設けられている。左足支持台２ａ及び右足支持台２ｂについては後で詳述する。

シート支持台９０には、シート部９１を揺動させるシート駆動部５０と、シート部９１とシート駆動部５０とを基台１０に対して昇降させる昇降機構部６０とが設けられる。シート駆動部５０および昇降機構部６０の構成については後述する。

シート駆動部５０は、シート部９１の接触面９１ａに臀部を載せるとともに足支持台２の足置き面に足裏を載せた状態の使用者Ｍに対して、駆動源を用いてシート部９１を揺動させ臀部の位置を変化させることにより、使用者Ｍの脚に作用する自重を変化させる。つまり、使用者Ｍの体重を臀部と脚部とに分散して支持している状態において、臀部の位置を変化させることにより臀部で支持する自重を増減させ、結果的に脚部に作用する自重を変化させる。

ここで、膝関節を所定角度だけ曲げていると、シート部９１で体重を支持する割合が減少したときに、スクワット運動を行って膝関節を曲げているときと同様に、使用者Ｍの大腿部に作用する負荷が増加し、大腿部の筋群を筋収縮させることが可能になる。つまり、シート部９１を駆動源により揺動させると、使用者Ｍの自発的な運動ではない他動的な運動によって大腿部の筋群が緊張と弛緩とを繰り返すことになる。すなわち、シート駆動部５０がシート部９１を揺動させることにより、主として大腿部の筋群の運動が可能になる。

シート部９１の揺動方向は、膝関節に剪断力が作用しないように設定しておくことが望ましい。使用者Ｍの臀部をシート部９１の接触面９１ａで支持している状態において、使用者Ｍの足は、図４のように、爪先側の距離が踵側の距離よりも大きくなるのが自然な姿勢であり、両足間の開き角度θ２は足支持台２に足を載せる位置で決めることができる。そこで、足支持台２に足を載せたときの各足の踵と爪先とを結ぶ中心線に沿う方向にシート部９１を揺動させることによって、膝関節に剪断力を作用させずに運動させることが可能になる。つまり、シート部９１が揺動範囲において後端位置から前方に移動する際に、斜め右前方に移動する期間と斜め左前方に移動する期間とを設けることにより、膝関節に剪断力を作用させることなく左右の脚の大腿部にそれぞれ自重を作用させることが可能になる。

なお、図３に示す例では、シート部９１の上面である接触面９１ａは略水平面であるが、使用者Ｍの脚部に作用する自重を変化させることによって大腿部の筋群の筋収縮を誘発する運動を行うから、使用者Ｍの臀部に接触する接触面９１ａはシート部９１が揺動する方向での前方に向かって下り傾斜していることが望ましい。つまり、シート部９１の前端部であって使用者Ｍの右臀部を支持する部位は斜め右前方に下り傾斜し、使用者Ｍの左臀部を支持する部位は斜め左前方に下り傾斜していることが望ましい。このような形状であると、シート部９１が揺動範囲の後端位置から前方に移動したときに、脚部に作用する自重を増加させやすくなり、運動効果を高めることができる。

ハンドルポストＨＰの上端部には、ハンドルＨＤの中央部において操作表示装置ＤＰが設けられ、操作表示装置ＤＰにおいて、シート駆動部５０や昇降機構部６０の動作に関する指示操作、あるいは運動量の目安に関する表示などが行われる。なお、ハンドルＨＤを把持すれば、使用者Ｍの上体の位置を安定させることができる。

シート支持台９０の構造について、さらに詳しく説明する。図５に示すように、シート支持台９０は、基台１０に立設された中空の支持部９２を有し、支持部９２の内部には昇降機構部６０の下端部が収納される。昇降機構部６０は、支持部９２に対して摺動可能に昇降する昇降ベース６１を有しており、昇降ベース６１の上端部にシート駆動部５０が搭載される。したがって、シート駆動部５０はシート部９１とともに基台１０に対して移動可能になる。

ここに、支持部９２の中心線は直線であって上下方向に対して後傾しており（つまり、後方に向かって上り傾斜しており）、昇降ベース６１が支持部９２内を摺動することによって、シート部９１の接触面９１ａは、上下方向に対して支持部９２の中心線に沿った一直線上で位置調節が可能になる。言い換えると、シート部９１の接触面９１ａは、上下方向において位置調節すると同時に左右方向において位置調節され、かつ上方に位置するほど後方に位置することになる。支持部９２の中心線が基台１０に対してなす角度については後述する。

ところで、昇降ベース６１は、駆動モータ６３を備える昇降駆動部６２により昇降駆動される。昇降駆動部６２としては、駆動モータ６３に加えて、基台１０に固定される柱状の固定部材６４と、固定部材６４に螺合するボールねじを備えた可動部材６５とを備え、駆動モータ６３の回転を減速して可動部材６５を回転させることにより、可動部材６５を固定部材６４に対して進退させる構成を採用している。昇降ベース６１は、可動部材６５の上端部に取り付けられ、可動部材６５が固定部材６４に対して進退するのに伴って昇降する。

昇降ベース６１は、シート駆動部５０を搭載する台座６１ａを備え、台座６１ａの下面には一対のガイド板６１ｂが設けられている。昇降駆動部６２における可動部材６５の上端部は台座６１ａの下面側に結合される。また、各ガイド板６１ｂの外側面にはローラ６１ｃが取り付けられており、支持部９２の内側に設けたレール部９２ａでローラ６１ｃを案内することにより、昇降ベース６１を支持部９２に対して滑らかに移動させることができる。なお、固定部材６４に対する可動部材６５の進退量を検出するセンサを設け、センサでの検出値を操作表示装置ＤＰからの入力に応じて指示された目標値に一致させるように駆動モータ６３の回転を制御する構成を備えているが、この構成は要旨ではないので説明を省略する。

昇降ベース６１の台座６１ａには、筒状の昇降カバー６６が取付けられる。昇降カバー６６の下端部は、昇降駆動部６２が伸縮する範囲において支持部９２の外側面に重複し、このことによって昇降駆動部６２が最大に伸長した状態でも昇降ベース６１が外部に露出しないようにしてある。また、昇降ベース６１の台座６１ａには、布状の柔軟材料で形成された機構部カバー６７も取り付けられる。機構部カバー６７は、台座６１ａとシート部９１との間を覆うことにより、シート駆動部５０の外部への露出を防止する。

次に、シート駆動部５０について、図６および図７を用いて説明する。シート駆動部５０は、昇降ベース６１の台座６１ａとともにシート部９１を揺動させる機構を構成するものであり、台座６１ａの上面に立設した前後一対の軸支板５１ａ，５１ｂと軸部５２ａ，５２ｂで軸着される。前後の軸部５２ａ，５２ｂは同軸上に配置してあり、シート駆動部５０が軸部５２ａ，５２ｂの回りに回動することにより、シート駆動部５０に結合されたシート部９１の左右方向（図５に矢印Ｎで示す方向）の揺動が可能になっている。

シート駆動部５０は、前後一対のフレーム板５３ａ，５３ｂを備え、両フレーム板５３ａ，５３ｂは左右一対のフレーム側板５４ａ，５４ｂを介して結合される。両フレーム側板５４ａ，５４ｂには、左右方向の軸周りに回動する前リンク５５と後リンク５６との下端部が軸部５５ａ，５６ａで軸着されており、前リンク５５と後リンク５６との上端部は軸部５５ｂ，５６ｂで台板５７に軸着される。ここに、後リンク５６の上端部は台板５７に直接軸着されるのではなく台板５７に固定した軸受板５７ａに軸着される。

台板５７の前端部は軸部５５ａを中心とする円弧上を移動し、台板５７の後端部は軸部５６ａを中心とする円弧上を移動するように、台板５７の移動範囲が規制されている。ここで、後リンク５６は前リンク５５よりも長寸に形成してあり、台板５７の前端部と後端部との回転半径が異なることにより、台板５７は前後に移動するのに伴って上面の傾斜角度を変化させることになる。具体的には、図７の位置を前後方向の移動範囲の後端位置とすると、前方への移動に伴って台板５７の前端部が後端部に対して相対的に下降して上面の傾斜角度が大きくなる。逆に、前端位置から後方に移動するときには、台板５７の前端部が後端部に対して相対的に上昇して上面の傾斜角度が小さくなる。つまり、シート部９１の前後方向（図５に矢印Ｘで示す方向）の移動が可能になる。図５には直線移動として示しているが、実際には前後方向の傾斜角度が変化するから、前後方向の直進移動と回転移動とを複合した変位になる。

台座６１ａに対して台板５７を揺動させるための駆動源であるモータ７１は両フレーム側板５４ａ，５４ｂにより保持される。また、モータ７１は出力軸が上向きに突出するように縦置きされる。モータ７１の出力軸にはウォーム７２が結合される。フレーム側板５４ａ，５４ｂには第１シャフト７３と第２シャフト７４とが支承されており、第１シャフト７３にはウォーム７２に噛合するウォームホイール７５が設けられる。第１シャフト７３にはギア７６も設けられ、ギア７６は第２シャフト７４に設けられたギア７７に噛合する。

第１シャフト７３の両端部には、第１シャフト７３とともに回転する偏心クランク７８がそれぞれ取り付けられる。各偏心クランク７８にはそれぞれアームリンク７９の一端部が軸着され、各アームリンク７９の他端部は前リンク５５の左右に突設された軸ピン５５ｃにそれぞれ軸着される。

この構成により、モータ７１が回転し第１シャフト７３が回転すると、偏心クランク７８およびアームリンク７９によって前リンク５５が軸部５５ａの周りで前後方向に往復移動し、台板５７の前部が軸部５５ａの周りで前後方向（図５に矢印Ｘで示す方向）に揺動する。また、後リンク５６が軸部５６ａの周りで回転するから、台板５７は前後方向の移動に伴って上面の傾斜角度を変化させることになる。

一方、第２シャフト７４の一端部には、偏心ピン７４ａが立設されており、偏心ピン７４ａには偏心ロッド８０の一端部が軸着される。偏心ロッド８０の他端部は、台座６１ａに取付けられた連結金具８１に揺動自在に連結されている。偏心ピン７４ａおよび偏心ロッド８０は、シート駆動部５０の左右どちらに設けてもよい。

この構成により、モータ７１が回転し第１シャフト７３を介して第２シャフト７４が回転すると、偏心ピン７４ａおよび偏心ロッド８０によって、偏心ピン７４ａの台座６１ａに対する高さ位置が変化し、結果的に台板５７が軸部５２ａ，５２ｂの周りで左右（図５に矢印Ｎで示す方向）に揺動する。

なお、モータ７１には直流ブラシレスモータなどを用いており、駆動モータ６３にも直流モータを用いる。ここに、駆動モータ６３はフレーム板５３ａ，５３ｂとフレーム側板５４ａ，５４ｂと台座６１ａと台板５７とに囲まれた空間に配置され、ギア７５〜７７も同空間に配置されているから、シート駆動部５０がコンパクトになっている。

シート駆動部５０は、基本的にはシート部９１を右前下方と左前下方とに移動させる。ただし、上述した構成では、ギア７６，７７のギア比および偏心クランク７８と偏心ピン７４ａとの位相差を適宜に設定することにより、本実施形態のようにシート部９１の移動軌跡をＶ字状（左右１回の往復移動の間に前後２回往復）とするほか、Ｗ字状（左右１回の往復移動の間に前後４回往復）、８の字状（左右１回の往復移動の間に前後２回往復で後端位置が左右に偏っている軌跡）などとすることが可能である。

駆動モータ６３およびモータ７１の運転・停止は操作表示装置ＤＰの操作により指示される。すなわち、操作表示装置ＤＰには、モータ７１の運転・停止の指示およびモータ７１の回転速度の指示を行う操作部が設けられ、運動時間や運動強度を指定することができる。また、膝関節の曲げ角度が適正角度になるように、シート部９１を昇降させる操作部が設けられている。操作表示装置ＤＰに設けた操作部および表示部と、モータ７１および駆動モータ６３の動作との関連付けは図示しない制御回路部において行っている。

次に、足支持台２（左足支持台２ａ、右足支持台２ｂ）について説明する。図１に示すように、左足支持台２ａ及び右足支持台２ｂは、基台１０に設けられた案内部４により、左足支持台２ａと右足支持台２ｂのそれぞれの移動経路が拘束される。案内部４は、前記左足支持台２ａと右足支持台２ｂとをそれぞれ略前後方向に移動自在とすると共に、足支持台２の移動経路に沿った移動に伴って、足支持台２を略前後方向の軸回り又は略左右方向の軸回り又は略上下方向の軸回りに回転させるものである。

足支持台２を略前後方向の軸回りに回転させる場合、本実施形態のように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとがそれぞれ移動経路の前端部に移動した時に、左足支持台２ａと右足支持台２ｂの前端部が後端部よりも下方に位置するように傾斜し、且つ、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとがそれぞれ移動経路の後端部に移動した時に、左足支持台２ａと右足支持台２ｂの前端部と後端部とが略水平となるように案内するものである。基台１０は、左足支持台２ａ及び右足支持台２ｂが配設されて移動経路となる部分の内部を空洞１５とし、空洞１５の上壁に略前後方向を長手方向とする溝１６を貫通形成している。また本実施形態では、左足支持台２ａの移動経路を前方へ行く程左外方に位置するような傾斜とすると共に、右足支持台２ｂの移動経路を前方へ行く程右外方に位置するような傾斜として、平面視略ハ字状となるようにし、この移動経路に沿って溝１６を形成してある。以下、平面視において傾斜した移動経路の長手方向を便宜上、前後方向というものとする。

左足支持台２ａと右足支持台２ｂは、それぞれ下面の前半部の中央部から前側の垂下部２５を下方に突設すると共に後半部の中央部から後側の垂下部２５を下方に突設している。垂下部２５は、溝１６を挿通して下端部が基台１０の内部の空洞１５内に位置すると共に、垂下部２５の下端部には、空洞１５内において、溝１６の幅よりも長い長さの横棒部２６がその長手方向が溝１６の幅方向となるように形成してある。また、基台１０の移動経路に沿った空洞１５の底面には、案内部４としてのガイドレール部１７を設けるもので、前側の横棒部２６を案内する前側のガイドレール部１７ａと後側の横棒部２６を案内する後側のガイドレール部１７ｂとがそれぞれ設けてある。

ガイドレール部１７は、内部に横棒部２６を収納して、横棒部２６の前後の位置に応じてその上下の位置を所定位置に位置決めするもので、本実施形態では、略箱状をすると共に内部に横棒部２６が前後方向に移動自在な移動空間１８を有し、移動空間１８の上壁面には該移動空間１８の長手方向（移動方向）に沿って前後方向に溝１９が貫通形成してある。前記溝１９の幅は、横棒部２６の長さよりも短く形成してあると共に、垂下部２５の該溝１９の幅方向の長さよりも若干長く形成してあり、垂下部２５が溝１９を挿通して移動空間１８内に入り、その下端部の横棒部２６は移動空間１８内に位置して溝１９からは抜けないようになっている。そして、前側のガイドレール部１７ａは、移動空間１８が、前方へ行く程下方に位置するように傾斜していて、横棒部２６の移動方向は前方へ行く程下方に位置するように前斜め下方に傾斜している。後側のガイドレール部１７ｂは、移動空間１８が略水平となっていて、横棒部２６の移動方向は前後に略水平な方向となっており、移動空間１８の上下位置は、前側のガイドレール部１７ａの移動空間１８の後端部の上下位置と同じとなっている。

これにより、左足支持台２ａ、右足支持台２ｂがそれぞれ移動経路の前方に移動した際には、前側の横棒部２６が下方に下がると共に後側の横棒部２６は上下方向を維持するため、左足支持台２ａ、右足支持台２ｂは前端部が後端部よりも下方に位置するように傾斜し、左足支持台２ａ、右足支持台２ｂが移動経路の後端部に位置する時には、前側の横棒部２６と後側の横棒部２６の上下位置が同じとなって、左足支持台２ａ、右足支持台２ｂは略水平となる。

また、各足支持台２には、後方に付勢するばねからなる復帰手段２７が設けてあり、各支持台２の上面に下向きに掛かる力が標準的な体重の１０％程度（４０〜６０ｋｇｆ）で、足支持台２が復帰手段２７により移動経路の後端部に位置して略水平となるようにしている。

上記の運動補助装置においては、シート部９１の移動軌跡を平面視Ｖ字状、すなわち、シート部９１の移動軌跡の後端位置から、左足支持台２ａの移動経路に沿って左斜め前方に移動すると共に元の後端位置に戻る揺動運動を行い、次に、右足支持台２ｂの移動経路に沿って右斜め前方に移動すると共に元の後端位置に戻る揺動運動を行い、これを繰り返すことで、左右に交互にＶ字状に揺動運動を行っている。そして、前記シート部９１のＶ字状の揺動運動に伴って、使用者Ｍの足を含む身体も平面視Ｖ字状に揺動し、足の揺動に伴って足が載置されている足支持台２も前後に揺動する。足支持台２が前後に揺動すると、上記のように、足支持台２が移動経路の前端部に移動した時に、足支持台２の前端部が後端部よりも下方に位置するように傾斜して、足関節の曲げ角度（下腿と足の甲のなす角度）が広がって該足支持台２に載せている足に体重の３０〜４０％が掛かる。また、足支持台２が移動経路の後端部に移動した時に、足支持台２の前端部と後端部とが同高さとなって水平となり、足関節の曲げ角度が小さくなって該足支持台２に載せている足に体重の１０％程度が掛かる。

このような構成によれば、足関節の曲げ角度を変化させることで、足支持台２に載せている足に体重の３０〜４０％が掛かる状態から１０％程度が掛かる状態に変化させることができて、足に作用する負荷及び臀部に作用する負荷の割合を大きく変化させることが可能となるものである。

また、案内部４の他例として、特に図示はしないが、足支持台２を略左右方向の軸回りに回転させる場合、ガイドレール部１７の移動空間１８（移動経路）が、前方へ行く程、左右の傾斜が大きくなると共に、後方へ行く程、左右の傾斜が小さくなって、移動空間１８の後端部では、左右の傾斜が殆どなく略水平となるようにする。更に説明を加えると、左右の各ガイドレール部１７において前側のガイドレール部１７ａと後側のガイドレール部１７ｂは同じであるが、左足支持台２ａのガイドレール部１７と右足支持台２ｂのガイドレール部１７とでは、移動空間１８の長手方向に垂直な断面における形状が左右逆の関係となるようにする。本例では、移動空間１８の前方へ行く程、外側が内側に比べて下方に位置するものである。すなわち、左足支持台２ａのガイドレール部１７にあっては、移動空間１８の底面の右端部は移動空間１８全長に亘って一定の高さとなると共に、移動空間１８の底面の左端部は移動空間１８の前方へ行く程右端部よりも下方に位置し、移動空間１８の後端部においては右端部と同じ高さとする。右足支持台２ｂのガイドレール部１７にあっては、移動空間１８の底面の左端部は移動空間１８全長に亘って一定の高さとなると共に、移動空間１８の底面の右端部は移動空間１８の前方へ行く程左端部よりも下方に位置し、移動空間１８の後端部においては左端部と同じ高さとする。

これにより、左足支持台２ａ、右足支持台２ｂがそれぞれ移動経路の前方に移動した際には、前側の横棒部２６と後側の横棒部２６とが共に左斜め下方へ傾斜、右斜め下方へ傾斜する。また本例でも、各足支持台２には、後方に付勢するばねからなる復帰手段２７が設けてあり、各支持台２の上面に下向きに掛かる力が標準的な体重の１０％程度（４０〜６０ｋｇｆ）で、足支持台２が復帰手段２７により移動経路の後端部に位置して略水平となるようにしている。

そして、シート部９１の平面視Ｖ字状の揺動運動に伴って、使用者Ｍの足を含む身体も平面視Ｖ字状に揺動し、足の揺動に伴って足が載置されている足支持台２も前後に揺動し、足支持台２が移動経路の前端部に移動した時、左足支持台２ａは左斜め下方へ傾斜すると共に右足支持台２ｂは右斜め下方に傾斜して、足関節の曲げ角度が変化して、該足支持台２に載せている足に体重の３０〜４０％が掛かる。また、足支持台２が移動経路の後端部に移動した時に、足支持台２の左端部と右端部とが同高さとなって水平となり、足関節の曲げ角度が小さくなって該足支持台２に載せている足に体重の１０％程度が掛かる。

本例でも上例と同様に、足関節の曲げ角度を変化させることで、足支持台２に載せている足に体重の３０〜４０％が掛かる状態から１０％程度が掛かる状態に変化させることができて、足に作用する負荷及び臀部に作用する負荷の割合を大きく変化させることが可能となるものである。

また本例では、左足支持台２ａ、右足支持台２ｂが移動経路の前方に移動した際に、それぞれ左斜め下方へ傾斜、右斜め下方へ傾斜するが、傾斜方向を左右逆としてもよい。これにより、内股や外股、Ｘ脚やＯ脚に応じて適切な負荷を掛けることが可能となる。

また、案内部４の更に他例として、図２に示すように、足支持台２を略上下方向の軸回りに回転させる場合、左右の各ガイドレール部１７において、前側のガイドレール部１７ａと後側のガイドレール部１７ｂにおける移動空間１８の傾斜方向を左右逆となるようにする。更に説明を加えると、各ガイドレール部１７において、前側のガイドレール部１７ａは、移動空間１８の前方へ行く程、移動空間１８が左右の一方へ片寄って位置すると共に、後側のガイドレール部１７ｂは、移動空間１８の前方へ行く程、移動空間１８が左右の他方へ片寄って位置するようにする。これにより、各足支持台２は、前方へ行く程、前側の横棒部２６及び垂下部２５は左右の一方へ片寄ると共に後側の横棒部２６及び垂下部２５は左右の他方へ片寄って、上下方向の軸回りに回転することとなる。

また、左右の各ガイドレール部１７にあっては、前側のガイドレール部１７ａと後側のガイドレール部１７ｂの両方において互いに左右同じか逆とする。これにより、第一のパターンとして、左足支持台２ａは、前方へ行く程前側の横棒部２６及び垂下部２５が右側へ片寄ると共に後側の横棒部２６及び垂下部２５が左側へ片寄り（以下、右回りという）且つ、右足支持台２ｂは、前方へ行く程前側の横棒部２６及び垂下部２５が左側へ片寄ると共に後側の横棒部２６及び垂下部２５が右側へ片寄る（以下、左回りという）か、第二のパターンとして、左足支持台２ａが左回りとなると共に右足支持台２ｂが右回りとなるか、第三のパターンとして、左足支持台２ａが右回りとなると共に右足支持台２ｂが右回りとなるか、第四のパターンとして、左足支持台２ａが左回りとなると共に右足支持台２ｂが左回りとなる場合が挙げられ、使用者Ｍの足に応じて選択可能とする。

本例でも、足の向きが変化することで、足支持台２に載せている足に作用する負荷及び臀部に作用する負荷の割合を大きく変化させることが可能となるものである。

次に、他の実施形態について説明する。図８乃至図１５に基づいて説明する。本実施形態では、使用者Ｍの左右両方の足をそれぞれ載せる両方の足支持台２と、前記各足支持台２の移動経路をそれぞれ拘束する案内部４とを基台１０に設ける構成に加えて、足支持台２を駆動する駆動装置３を備えている。

図８および図９に示すように、基台１０は、ベース板１ａ及び上板１ｂからなるハウジング１にて外殻が構成される。ベース板１ａは直方体状のものを図示しているが、ベース板１ａの外周形状にはとくに制限はない。以下では、説明を簡単にするために、ベース板１ａを床上に載置した状態でベース板１ａの上面が床面と平行になるものとする。したがって、図９における上下が使用時の上下になる。

ベース板１ａの上方には上板１ｂが配設され、ベース板１ａと上板１ｂとを結合することによりハウジング１が形成される。ベース板１ａの上には、使用者Ｍの左右の足をそれぞれ載せる左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂと、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの位置をそれぞれ移動させる駆動装置３とが配置される。以下の説明では、図８および図９において矢印Ｘの向きを前方とする。また、他の図においても矢印Ｘを記載している場合には、その向きが前方になる。

上板１ｂには左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂをそれぞれ露出させる２個の開口窓１１ａ，１１ｂが厚み方向に貫設される。各開口窓１１ａ，１１ｂは、それぞれ矩形状に開口する。ただし、各開口窓１１ａ，１１ｂは、長手方向に沿った中心線がハウジング１の前後方向に対して傾斜し、両中心線間の距離がハウジング１の前端側で後端側よりも大きくなるように形成してある。

各開口窓１１ａ，１１ｂの幅方向の両側部には、図１０に示すように、スライド溝１２が開口窓１１ａ，１１ｂの内側に臨む形で開口する。スライド溝１２には、足置カバー２２に形成したフランジ部２２ｂがスライド可能に挿入される。足置カバー２２は、使用者Ｍが足を載せるための足置板２１とともに左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを構成するものであって、矩形筒状に形成された本体部２２ａを有しており、フランジ部２２ｂは本体部２２ａの一方の開口面（上面）に沿って本体部２２ａの全周に亘って延設されている。足置カバー２２の本体部２２ａの内側には下部において取付板２２ｃが一体に形成される。

本体部２２ａは長手方向の寸法および幅方向の寸法が開口窓１１ａ，１１ｂよりも小さく、フランジ部２２ｂは長手方向の寸法および幅方向の寸法が開口窓１１ａ，１１ｂよりも大きく形成されている。さらに、スライド溝１２の底間の距離はフランジ部２２ｂの先端縁間の距離よりも大きく形成される。したがって、足置カバー２２は、幅方向においてはスライド溝１２の範囲内において移動可能になり、また長手方向においても移動可能になる。

足置板２１は、足置カバー２２における本体部２２ａの内周縁よりもやや小さい矩形板状に形成されており、使用者Ｍの足全体を載せることができる寸法に形成される。また、足置板２１の上面には摩擦係数を大きくする材料ないし形状が採用される。足置板２１の下面周部にはそれぞれコ字状に折曲されたカバー体２１ａ，２１ｂが一体に設けられる。さらに、足置板２１の下面であってカバー体２１ａ，２１ｂに囲まれる部位には足置板２１の幅方向に離間した一対の軸受２１ｃが足置板２１と一体に設けられる。

足置カバー２２に設けた取付板２２ｃの上面には上方に開放された断面コ字状の軸受板２３が固定される。足置板２１に設けた軸受２１ｃは、軸受板２３の各脚片２３ａの外側面に当接する。さらに、軸受板２３の両脚片２３ａおよび両軸受２１ｃを通る軸部２４が設けられる。したがって、軸部２４は足置板２１の幅方向に沿って配置され、足置板２１は、足置カバー２２に対して長手方向の前後が上下するように軸部２４の周りに回動可能になる。上述したカバー体２１ａ，２１ｂは、足置板２１が足置カバー２２に対して回動する際に、足置板２１の下面と足置カバー２２との間に隙間が生じるのを防止するために設けられている。

足置カバー２２に設けた取付板２２ｃの下面には下面に開放された断面コ字状の台車４１が取り付けられる。台車４１の両脚片４１ａの外側面には各２個ずつの車輪４２が取り付けられる。ベース板１ａの上面には左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに対してそれぞれ２本ずつのレール４３が固定されており、レール４３の上面に設けたレール溝４３ａの中で車輪４２が転動するように、レール４３上に台車４１が載置される。また、レール４３の上面には車輪４２がレール溝４３ａから脱落するのを防止するために、脱輪防止板４４が固定される（図１１参照）。

ところで、レール４３の長手方向はハウジング１に設けた開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向とは異なる方向としてある。上述したように開口窓１１ａ，１１ｂは長手方向の中心線がハウジング１の前端側で後端側よりも大きくなるように傾斜しており、レール４３の長手方向もハウジング１の前後方向に対して同様に傾斜している。

ただし、レール４３ではハウジング１の前後方向に対する角度が開口窓１１ａ，１１ｂよりもさらに大きくなっている。たとえば、ハウジング１の前後方向に対する角度が、開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向で３０度とすれば、レール４３の長手方向は４５度などに設定される。すなわち、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに足を載せ、開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向に足の中心線を一致させた状態において、レール４３に沿って左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを移動させることにより足の位置を変化させても膝関節に剪断力が作用しない方向に、レール４３の長手方向が設定される。なお、本実施形態では、望ましい動作として、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが前後方向と左右方向とを複合した移動経路で移動する例を示しているが、レール４３を配置する方向により左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを前後方向や左右方向に移動させることも可能である。

上述の構成によって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはレール４３の長手方向に沿って往復移動することが可能になり、レール４３の長手方向は開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向の中心線に対して傾斜しているから、足置板２１および足置カバー２２は開口窓１１ａ，１１ｂの中で長手方向に対して交差した方向に移動することになる。すなわち、上述した台車４１と車輪４２とレール４３と脱輪防止板４４とは、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動経路を拘束する案内部４として機能する。

左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを移動させる駆動装置３は、図１２に示すように、駆動力を発生させる駆動源３１と、駆動力を左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂにそれぞれ伝達するように２系統に分離する系統分離部３２と、駆動力を用いて台車４１をレール４３に沿って往復移動させる往復駆動部３３とを有する。本実施形態では、図１２Ａのように系統分離部３２により駆動力を分離し、分離された駆動力を往復駆動部３３に伝達する構成を採用しているが、図１２Ｂのように往復駆動部３３により得られる往復駆動の駆動力を系統分離部３２で２系統に分離することも可能である。

駆動装置３について、さらに具体的に説明する。駆動源３１には回転モータ（以下、単にモータと略称し、符号３１を用いる）を採用しており、モータ３１の出力軸３１ａには系統分離部３２が連結される。

系統分離部３２は、モータ３１の出力軸３１ａに連結されたウォーム（第１歯車）３２ａと、ウォーム３２ａに噛合する一対のウォームホイール（第２歯車）３２ｂとを備える。ウォーム３２ａおよび２個のウォームホイール３２ｂはベース板１ａに固定されるギアボックス３４に収納される。ギアボックス３４は、上面に開口を有するギアケース３４ａと、ギアケース３４ａの開口面に覆着される蓋板３４ｂとにより形成される。ギアケース３４ａと蓋板３４ｂとの間にはウォーム３２ａの長手方向の両端部を支承する一対の軸受３２ｃが取り付けられる。

ウォームホイール３２ｂには、ギアケース３４ａと蓋板３４ｂとに保持される回転軸３５が挿通され、ウォームホイール３２ｂの回転に伴って回転軸３５が回転するように、ウォームホイール３２ｂと回転軸３５とを結合してある。回転軸３５の上端部には断面が非円形状（図示例では矩形状）に形成された結合部３５ａが形成される。

モータ３１は、ギアケース３４ａに設けた口受部３４ｃとベース板１ａに固定した口受板１３ａとに載置され、ギアケース３４ａに覆着される蓋板３４ｂと口受板１３ａに結合される押さえ板１３ｂとによりベース板１ａに固定される。

図１３に示すように、往復駆動部３３は、回転軸３５の結合部３５ａに一端部が結合されるクランク板３６と、クランク板３６にクランク軸３７を介して結合されたクランクロッド３８とを備える。クランク軸３７の一端部はクランク板３６に固定され、他端部はクランクロッド３８の一端部に保持された軸受３８ａに保持される。つまり、クランクロッド３８の一端部はクランク板３６に対して回動自在に結合される。クランクロッド３８の他端部は台車４１に対して軸体３８ｂを用いて結合され、クランクロッド３８の他端部は台車４１に対して回動自在に結合される。

上述の構成から明らかなように、クランクロッド３８は、ウォームホイール３２ｂの回転力を台車４１の往復移動に変換する変換機構として機能する。クランクロッド３８はウォームホイール３２ｂごとに設けられ、台車４１は左足支持台２ａと右足支持台２ｂとにおいて個別に設けられているから、クランクロッド３８は、ウォームホイール３２ｂの回転力をそれぞれ左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの往復移動に変換する変換機構として機能する。

台車４１は上述したように車輪４２とレール４３とにより移動経路が拘束されているから、ウォームホイール３２ｂの回転に伴って台車４１がレール４３の長手方向に沿って往復移動する。つまり、モータ３１の回転がウォーム３２ａおよびウォームホイール３２ｂを介してクランク板３６に伝達され、さらに、クランク板３６に結合されたクランクロッド３８により台車４１がレール４３に沿った直線上で往復移動を行うのである。その結果、台車４１に結合されている足置カバー２２がレール４３に沿って往復移動する。つまり、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとがレール４３の長手方向において往復移動する。

本実施形態では、ウォーム３２ａと２個のウォームホイール３２ｂとにより駆動力を２系統に分離し、各系統ごとに左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの駆動力として用いるから、駆動装置３により左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが関連付けて駆動される。ここで、各ウォームホイール３２ｂがウォーム３２ａに噛合する位置を１８０度異ならせてあり、したがって左足支持台２ａが移動範囲の後端に位置するときには、右足支持台２ｂは移動範囲の前端に位置する。左足支持台２ａの移動範囲における後端は左足支持台２ａの移動範囲の右端であって、右足支持台２ｂの移動範囲における前端は右足支持台２ｂの移動範囲の右端であるから、左右方向においては、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは同じ向きに移動することになる。

なお、上述の構成から明らかなように、ウォーム３２ａとウォームホイール３２ｂとを噛み合わせる位置に応じて、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動における位相差を適宜に付与することが可能である。本実施形態のように１８０度の位相差を付与すれば、使用者Ｍの前後方向の重心移動が少なくなるからバランス機能が低下している使用者Ｍでも使用できる。あるいは、位相差を持たないようにすれば、使用者Ｍの前後方向の重心移動が生じるから、単に脚部の筋群の運動になるだけではなく、バランス機能を保つための腰背部などの筋群の運動にも役立つ。

ところで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに設けた足置板２１は足置カバー２２に対して軸部２４の周りで回動可能であるから、図１４に示すように、足置板２１の前端部と後端部との高さ位置を変化させることが可能になっている。つまり、足置板２１の上に置いた足の爪先と踵との高さ位置を変化させることにより、足関節の底屈と背屈とが可能になっている。

ところで、装置の使用にあたり、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが停止位置している初期位置において、左右の足をそれぞれ左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに載せて左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に足を載置し、駆動装置３の運転を開始させる。図１５に示すように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの長手方向Ｄｘは前後方向（矢印Ｘの向き）に対して、たとえば９度程度の角度をなすように配置され、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に足を載置したときに、使用者Ｍの脚部に捻れを生じることがない。

初期位置では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは前後方向において同位置に位置する。つまり、初期位置では左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが左右方向の一直線上に並ぶ。したがって、初期位置で使用者Ｍが左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に載ると、使用者Ｍの重心から鉛直方向に下ろした直線は左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの間でほぼ中央を通ることになる。

上述した構成から明らかなように、駆動装置３の運転を開始すると、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはそれぞれ前後方向に位置を変化させるとともに、前後方向の位置変化に伴って左右方向の位置も変化させる。ここで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはレール４３に沿った一直線上を往復移動し、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは足の前後方向とは異なる方向に移動する。たとえば、ハウジング１の前後方向に対して４５度をなす方向に移動する。この移動距離は、たとえば２０ｍｍなどに設定する。

本実施形態においても、空洞１５及び溝１６を基台１０に設け、空洞１５の底面に案内部４としてガイドレール部１７を設ける構成、及び、足支持台２に垂下部２５及び横棒部２６と復帰手段２７を設ける構成については、上実施形態における説明、図１や図２に示す構成と同様である。

本実施形態では、上実施形態の効果に加えて、左足支持台２ａを移動経路に沿って左斜め前方へ移動させる時に右足支持台２ｂを移動経路に沿って左斜め後方へ移動させ、左足支持台２ａを移動経路に沿って右斜め後方へ移動させる時に右足支持台２ｂを移動経路に沿って右斜め前方へ移動させることで、使用者Ｍの前後方向の重心移動が少なくなるからバランス機能が低下している使用者Ｍでも使用できるようになるものである。

Claims

使用者の左右両方の足をそれぞれ載せる両方の足支持台と、前記各足支持台の移動経路をそれぞれ拘束する案内部と、を基台に設け、前記案内部は、前記足支持台をそれぞれ略前後方向に移動自在とする運動補助装置であって、内部に空洞を有する基台の上壁に略前後方向を長手方向とし足支持台が移動可能に配置される溝を貫通形成し、足支持台は、下面の前半部から前側の垂下部が下方に突設されると共に後半部から後側の垂下部が下方に突設され、垂下部の下端部に、空洞内において横棒部がその長手方向が溝の幅方向となるように形成され、基台の空洞の底面に案内部として、前側の横棒部が前方へ行く程下方に位置するように案内する前側のガイドレール部と、後側の横棒部が前後に略水平に移動するように案内する後側のガイドレール部とが設けられて成ることを特徴とする運動補助装置。
足支持台として左足支持台及び右足支持台を備え、足支持台の移動経路を、左足支持台は前方へ行く程左外方へ位置すると共に右足支持台は前方へ行く程右外方へ位置するように略ハ字状に形成し、左足支持台を移動経路に沿って左斜め前方へ移動させる時に右足支持台を移動経路に沿って左斜め後方へ移動させ、左足支持台を移動経路に沿って右斜め後方へ移動させる時に右足支持台を移動経路に沿って右斜め前方へ移動させる手段を備えて成ることを特徴とする請求項１記載の運動補助装置。