JP5188943B2 - 自動加振健康器具 - Google Patents

Description

本発明は、自由に体を動かすことができない臥床者であっても他人の補助なく使用できる自動加振健康器具に関する。

従来、環状又は多角形状に形成された枠の内側に、複数のばねを介してシートを上下動自在に張設した健康器具である、所謂トランポリン（登録商標）が知られている。このトランポリンを用いることで、地面での運動とは異なる様々な運動を安全に行うことができ、平衡感覚等の身体能力の向上や気分の高揚という効果も得ることができる。よって、トランポリンは様々な年代の人々に幅広く用いられている。

特に最近では、高齢や病気の影響で自由に体を動かすことができない臥床者を対象として、トランポリンが健康器具又はリハビリ器具として使用されている。臥床者には全身の血行不良、内蔵の鈍化、骨の歪み等の体調悪化が生じてしまう他、精神的なゆとりもなくなってしまう。しかし、臥床者が乗ったトランポリンを介護者が揺らすことで、気分の高揚、血行の促進、血糖値の減少、平衡感覚の改善等、多くの効用を臥床者にもたらすことができる。

ここで、トランポリンを用いて臥床者に振動を与えることによる効用を確認するために、１７名の対象者に対して１日１回５分間のトランポリンによる振動を与え、実施前と３ヶ月継続実施後とで、体力向上効果、及び平衡感覚向上効果を比較した。対象者の構成は、男性４名、女性１３名であり、全１７名中７０歳代が４名、８０歳代が１２名、９０歳代が１名であった。そして、対象者自身がトランポリンのシート上に立って跳ぶのではなく、対象者にはシート上に臥床してもらい、その横で介護者が跳ぶことで振動を対象者に与える方法を採用した。ここで、体力向上効果の比較には、「Ｔｉｍｅ Ｕｐ ＆ Ｇｏ」（以下、「ＴＵＧテスト」という。）を用いた。ＴＵＧテストとは、高齢者の体力を測定するためのスクリーニング方法であり、肘掛のある高さ４６ｃｍの背当て付き椅子に座った状態から、立ち上って３ｍ歩行後に方向転換し、再び椅子に座るまでの時間を計測するテストである。また、平衡感覚向上効果の比較には、目を開けたまま継続して片足立ちができる時間（開眼片足立ちのタイム）を用いた。そして、ＴＵＧテストのタイム、及び開眼片足立ちのタイム共に、実施前との差が１秒未満である場合を「維持」、１秒以上改善された場合を「向上」、１秒以上低下した場合を「低下」として評価した。

その結果、ＴＵＧテストの比較による体力向上効果については、「向上」が１７名中９名（約５３％）、「維持」が１７名中３名（約１８％）、「低下」が１７名中５名（約２９％）となった。また、開眼片足立ちのタイムの比較による平衡感覚向上効果については、「向上」が１７名中９名（約５３％）、「維持」が１７名中２名（約１２％）、「低下」が１７名中６名（約３５％）となった。

また、３０名の対象者に対するアンケート調査も行った。この調査の対象者の構成は、男性５名、女性２５名であり、全３０名中７０歳代が３名、８０歳代が１９名、９０歳代が８名であった。ここでも、先述した体力及び平衡感覚の比較の場合と同様に、介護者がシート上で跳ぶことによって対象者に振動を与えた。

その結果、「腰の痛みが楽になった」という回答が１７件で約５７％、「便通が良くなった」という回答が１７件で約５７％となった。ここで、３０名の対象者の中には、調査前から腰痛や便秘のなかった対象者も含まれており、調査前から腰痛のある対象者に対しての腰痛の改善率は１７名中１６名（約９４％）、調査前から便秘のある対象者に対しての便秘の改善率は１００％となった。また、「心地が良い、気持ちがいい」という回答が３０件中２７件で９０％、「トランポリンが楽しみ」という回答が２３件で約７７％、「体が温まる」という回答が１１件で約３７％となった。このように、トランポリンを用いることで、腰痛の改善、便通の改善、気分の高揚、血行の促進、体力の向上、平衡感覚の向上等の効果が期待できることが分かった。

また、床擦れの予防又は回復のために、臥床者に微振動を伝える加振機能付きマットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この加振機能付きマットをベッドの下面に配置することで、床擦れを発症しそうな部位、あるいは発症した部位に加わる体圧を分散させると共に血流を促進し、床擦れを予防又は治療することができる。
特開２００４−２９０５２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の加振機能付きマットでは、床擦れの予防又は治療を行うことはできるものの、気分の高揚、全身の血行の促進、血糖値の減少、平衡感覚の改善等の効用を臥床者にもたらすことはできなかった。また、臥床者に対する健康器具又はリハビリ器具として従来のトランポリンを使用する場合には、介護者が常に付き添ってシートを揺らし続ける必要があったため、介護者の負担が大きいという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、自由に体を動かすことができない臥床者であっても他人の補助なく安全に使用でき、気分の高揚、全身の血行の促進、血糖値の減少、平衡感覚の改善等の多くの効用を使用者にもたらすことができる自動加振健康器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の自動加振健康器具は、設置面上から所定の高さに支持される主枠と、前記主枠の内側に振動自在に張設されるシートとを備えた自動加振健康器具であって、前記シートの外周縁部に設けられ、前記シートの少なくとも中央部を上下方向に振動させる振動力を発生させる加振手段と、前記加振手段の動作を制御する加振制御手段とを備えている。

また、本発明の請求項２に記載の自動加振健康器具は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記加振手段は、前記シートの外周縁部を特定のタイミングで引き込むことで前記シートに振動力を発生させる電動機であることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の自動加振健康器具は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記加振手段は、圧縮空気を発生させるエアコンプレッサと、前記エアコンプレッサによって発生する圧縮空気により動作し、前記シートの外周縁部を特定のタイミングで引き込むことで前記シートに振動力を発生させるエアシリンダと、前記エアコンプレッサから前記エアシリンダへの圧縮空気の供給を制御する電磁弁とを備えている。

また、本発明の請求項４に記載の自動加振健康器具は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記シートの上下方向の振動を検出する振動検出手段を備え、前記加振制御手段は、前記振動検出手段によって検出された値により前記加振手段の動作を制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の自動加振健康器具は、請求項４に記載の発明の構成に加え、前記振動検出手段は、前記シートの外周縁部に接続されるエンコーダであり、前記外周縁部の移動距離を検知することで、前記シートの上下方向の振動を検出することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の自動加振健康器具は、請求項４に記載の発明の構成に加え、前記振動検出手段は、前記シートの下方に配設され、前記シートの振動にあわせて上下方向に揺動する揺動部と、前記揺動部の一端部を揺動可能に保持し、前記揺動部の揺動角度を検出することで前記シートの上下方向の振動の振幅を検出するロータリエンコーダとを備えている。

また、本発明の請求項７に記載の自動加振健康器具は、請求項４乃至６のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記加振制御手段は、前記振動検出手段によって前記シートの上昇開始が検知されてからの時間を計測する第一計測手段と、前記第一計測手段によって第一時間が計測された場合に前記加振手段による前記シートの引き込みを開始させる開始制御手段と、前記開始制御手段によって前記加振手段による引き込みが開始されてからの時間を計測する第二計測手段と、前記第二計測手段によって第二時間が計測された場合、又は前記振動検出手段によって前記シートの下降開始が検知された場合に、前記加振手段による前記シートの引き込みを終了させる終了制御手段とを備えている。

また、本発明の請求項８に記載の自動加振健康器具は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記シート上の使用者の有無を検出する使用者検出手段を備え、前記加振制御手段は、前記使用者検出手段によって使用者が前記シート上にいることが検出された場合のみ前記加振手段を動作させることを特徴とする。

また、本発明の請求項９に記載の自動加振健康器具は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記シートへの使用者の乗降を補助する段部と、前記段部を用いた乗降の際に使用者によって把持される手すりとを備えている。

本発明の請求項１に記載の自動加振健康器具によると、加振手段によってシートが自動で上下に振動するため、自由に体を動かすことができない臥床者であっても、補助者（介護者）の補助なくトランポリンの振動を得ることができる。これにより、補助者に多大な負担を強いることなく、トランポリンによる気分の高揚、全身の血行の促進、血糖値の減少、平衡感覚の改善等の効用を使用者にもたらすことができる。

また、本発明の請求項２に記載の自動加振健康器具は、請求項１に記載の発明の効果に加え、電動機が特定のタイミングでシートの外周縁部を引き込むことで、シートに振動力を発生させることができる。従って、内燃機関等の他の動力を用いる場合に比べて、動作中に発生する音をより小さくすることができる。また、エアコンプレッサ等の動力機器が不用であるため、軽量化及び省スペース化を図ることができる。

また、本発明の請求項３に記載の自動加振健康器具は、請求項１に記載の発明の効果に加え、エアコンプレッサ、エアシリンダ、及び電磁弁を用いて空気圧によりシートを振動させることができるため、引火性のあるガソリン等を用いることなく高速でシートを振動させることができる。また、空気により衝撃を吸収することができるため、より高い安全性を担保することができる。

また、本発明の請求項４に記載の自動加振健康器具は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、使用者の体重や加振手段による振動力の大きさ等に応じて変化するシートの上下方向の振動を、振動検出手段によって検出し、検出したシートの振動に応じて加振手段の動作を制御することができる。これにより、適切にシートを振動させることができる。

また、本発明の請求項５に記載の自動加振健康器具は、請求項４に記載の発明の効果に加え、シートの外周縁部に接続されるエンコーダが、外周縁部の移動距離を検知することで、シートの上下方向の振動を検出することができる。これにより、簡易な構成で正確にシートの振動を検出することができる。

また、本発明の請求項６に記載の自動加振健康器具は、請求項４に記載の発明の効果に加え、シートの下方において、揺動部の一端部がロータリエンコーダによって揺動可能に保持されており、シートの振動にあわせて揺動部が揺動すると、揺動部の揺動角度がロータリエンコーダによって検出される。従って、使用者に視認され難い位置でシートの上下方向の振幅を容易に検出することができ、使用者の体重に応じた制御を行うことができる。

また、本発明の請求項７に記載の自動加振健康器具は、請求項４乃至６のいずれかに記載の発明の効果に加え、シートの上昇開始が検知されてから第一時間が計測された場合にシートの引き込みを開始させる。そして、引き込みの開始から所定時間が経過した場合、又はシートの下降開始が検知された場合に、シートの引き込みを終了させる。よって、シートの下降中や上昇開始直後に無駄に引き込みを行わせることなく、シートの上昇中の適切な時間帯にのみ引き込みを行わせて、効率よくシートを振動させることができる。

また、本発明の請求項８に記載の自動加振健康器具は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の効果に加え、シート上の使用者の有無を使用者検出手段によって検出し、使用者がシート上にいることを検出した場合のみ、シートに振動を与えることができる。よって、振動中のシートに乗り込むことで生じる危険を回避することができ、無駄な動力を削減することもできる。

また、本発明の請求項９に記載の自動加振健康器具は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明の効果に加え、段部を利用することで、使用者はより容易且つ安全にシートへの乗降を行うことができる。また、使用者は乗降の際に手すりを把持することができるため、転落の危険を低下させることができる。

以下、本発明の第一の実施形態である自動加振健康器具１について、図１乃至５を参照して説明する。図１は、第一の実施形態の自動加振健康器具１の斜視図であり、図２は、カバー３を外した状態の自動加振健康器具１の斜視図である。また、図３は、主枠４及びシート７へのエアシリンダ２２の接続構造を示す斜視図であり、図４は、振動検出器４０の斜視図である。また、図５は、エアチューブ３７の配管及び制御系統を示すブロック図である。尚、図１及び図２の左下側を「自動加振健康器具１の正面側」、右上側を「自動加振健康器具１の背面側」とし、右下側を「右側」、左上側を「左側」とする。

まず、自動加振健康器具１の構成について概略的に説明する。図１に示すように、自動加振健康器具１は、主に本体２と、エアコンプレッサ５０と、制御部６０とから構成されており、使用時の本体２の上面はカバー３によって覆われている。このカバー３は、部品の損傷や怪我の発生を防止するために、ウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの弾性を有するスポンジ材を用いて形成される。尚、本体２は使用者に振動を与えるための加振装置２１を備えており、加振装置２１はエアコンプレッサ５０から供給される圧縮空気により動作する。そして、制御部６０は加振装置２１の動作を制御する。また、制御部６０には、圧力計５６及び圧力調整ハンドル５７を備えたフィルタレギュレータ５８が固定されており、エアコンプレッサ５０から加振装置２１へ供給される圧縮空気の圧力を調整可能となっている。

次に、本体２について説明する。図２に示すように、本体２は、平面視長方形状の主枠４と、この主枠４を床面から所定の高さに支持する支持枠５とを有しており、主枠４の内側には複数のリング６が固定されている。そして、主枠４に取り囲まれた空間を覆うように、主枠４よりも小さい長方形状のシート７が配設されており、このシート７の外周縁部には複数の孔８が形成されている。そして、牽引ばね９の一端部がリング６に、他端部がシート７の孔８に固定されることで、シート７は上下方向に振動自在に張設されている。

また、主枠４の右側後方には、シート７への使用者の乗降を補助する段部１１と、乗降を行う際に使用者が把持する手すり１２とが設けられている。これにより、使用者はより容易且つ安全にシート７への乗降を行うことができる。

また、主枠４の左側前方には、加振動作の始動及び停止を操作するための操作部１４が配設されており、使用者は、シート７に乗り込んでから操作部１４を操作して加振動作を開始させることができる。よって、使用者は振動中のシート７に乗り込む必要はなく、シート７に乗り込む途中で加振動作が開始されることもないため、シート７から離れた位置に操作部１４を配設する場合よりも安全性が高い。

そして、主枠４の左右には、シート７の外周縁部を引き込むことでシート７の中央部を上下に振動させる加振装置２１が設けられており、さらに、主枠４の正面側には、シート７の上下方向の振動の振幅を検出する振動検出器４０が設けられている。以下、これらの構造の詳細について説明する。

次に、加振装置２１について、図２及び図３を参照して説明する。図２に示すように、加振装置２１は、左右対称となる位置に３つずつ配設されたエアシリンダ２２と、主枠４の左右に１つずつ設けられ、エアコンプレッサ５０からエアシリンダ２２への空気の流入を制御する２つの電磁弁３５とから構成されている。そして、図３に示すように、主枠４にはエアシリンダ２２の配設位置にブラケット３１が固定されており、このブラケット３１に形成された軸部３２によって、エアシリンダ２２のヘッド側端部２３が上下方向に揺動可能に軸支されている。また、エアシリンダ２２のロッド２４の先端部にはフランジ２５が形成されており、このフランジには２つのばね取付孔２６が穿設されている。そして、シート７の孔８には、２つのばね取付孔３４が穿設された取付金具３３がボルト２８及びナット２９によって固定されており、取付金具３３のばね取付孔３４と、フランジ２５のばね取付孔２６とがばね３０によって接続される。このように接続されたエアシリンダ２２へ、エアコンプレッサ５０からの圧縮空気がエアチューブ３７を介して供給されることにより、ロッド２４が往復直線運動を行う。すると、使用者に加えられる衝撃がばね３０によって吸収されつつ、エアシリンダ２２による往復直線運動がシート７へ伝達されることとなる。

次に、振動検出器４０について、図４を参照して説明する。図４に示すように、振動検出器４０はブラケット４１と、ロータリエンコーダ４３と、検知バー４５と、牽引ばね４７とからなり、ブラケット４１を介してロータリエンコーダ４３が主枠４に固定されている。ロータリエンコーダ４３の回転軸４４には検知バー４５が螺子４６によって固定されており、ブラケット４１の中央からシート７側へ延びる棒状のばね接続部４２には、検知バー４５を上方へ付勢するための牽引ばね４７が接続されている。そして、検知バー４５の先端部４８はシート７と略平行となるように屈曲形成されているため、検知バー４５がシート７の下面に滑らかに接触しながら、シート７の振動に合わせて回転軸４４を中心として上下方向（図４に示すＡ方向）に回動する。これにより、シート７の振動の振幅を検知バー４５の揺動角度として検出することができる。尚、検知バー４５が本発明の「揺動部」に相当し、検知バー４５が下方に揺動しているか否かにより、使用者がシート７に乗っているか否かを検出する振動検出器４０が「使用者検出手段」に相当する。

次に、エアチューブ３７の配管及び制御系統について、図５を参照して説明する。図５に示すように、エアコンプレッサ５０とフィルタレギュレータ５８、フィルタレギュレータ５８と２つの電磁弁３５、電磁弁３５と６つのエアシリンダ２２は、全てエアチューブ３７によって接続されている。そして、圧力計５６（図１参照）を確認しながら圧力調整ハンドル５７（図１参照）を操作することで、エアコンプレッサ５０からエアシリンダ２２へ供給される圧縮空気の圧力を任意に調整することができる。これにより、エアシリンダ２２によるシート７の牽引力を調整し、使用者に与えられる振動の強さを適宜設定することができる。

また、１つの電磁弁３５に対して３つのエアシリンダ２２が接続されており、さらに、制御部６０によって制御される２つの電磁弁３５の開閉タイミングが同期するように設定されている。よって、６つのエアシリンダ２２は全て同じ動作を行い、シート７の左右の縁部が同時に牽引されるため、シート７を左右方向でなく上下方向に振動させることができる。

また、操作部１４には始動ボタン１５及び停止ボタン１６が配設されており、使用者による操作が行われる毎に制御部６０へ操作信号が出力される。ロータリエンコーダ４３は、振動するシート７の振幅、すなわち、シート７の下方への沈み具合を揺動角度として検出し、角度信号を制御部６０へ出力する。

また、制御部６０には、制御装置であるシーケンサ６１と、加振スタートタイマ６２と、加振幅タイマ６３とが配設されている。シーケンサ６１は、入力される種々の信号に基づいて、あらかじめ定められた順序に従った段階的なシーケンス制御を行う。加振スタートタイマ６２は、ロータリエンコーダ４３によって所定の振幅が検出されてから、エアシリンダ２２による牽引を開始させるまでの時間を計測するためのタイマであり、この加振スタートタイマ６２によって牽引のタイミングが決定される。自動加振健康器具１では、使用者の体重が重いほどシート７の振幅は大きくなり、所定の振幅が検出されてから牽引を開始させるまでの適切な時間は長くなる。そこで、加振スタートタイマ６２の計測時間の変更を可能とすることで、体重に応じてスムーズな振動を発生させることを実現している。加振幅タイマ６３は、１回の牽引動作中に、エアシリンダ２２に牽引力を発生させる時間を計測するためのタイマであり、この加振幅タイマ６３の計測時間を変更することで、振動の周期及び振幅を適宜設定することができる。

そして、シーケンサ６１では、操作部１４から始動を示す操作信号が出力されており、且つロータリエンコーダ４３から所定値以上の振幅を示す角度信号が出力されている場合に加振動作を開始させる。さらに、加振スタートタイマ６２及び加振幅タイマ６３により計測される時間に応じて２つの電磁弁３５を制御し、エアシリンダ２２に繰り返し牽引動作を行わせることで、使用者に振動を与える。ここで、シート７に使用者が乗っていない場合には所定値以上の振幅を示す角度信号は入力されず、加振動作は行われないため、振動中のシートに使用者が乗り込むことで生じる危険を回避することができる。尚、制御部６０が本発明の「加振制御手段」に相当する。

以上説明した自動加振健康器具１について、本発明の効果の１つを確認するために、以下に示す試験を行った。

[実施例]
本実施例では、自動加振健康器具１を使用する前後での使用者の血糖値を比較する試験を行った。この試験では、Ａ〜Ｉの９人の使用者に自動加振健康器具１を使用してもらい、使用前の血糖値と、使用後の血糖値とを測定した。さらに、自動加振健康器具１を使用していない場合の血糖値の推移と比較するために、Ｂ，Ｃ，Ｉの３人の使用者については、自動加振健康器具１を使用せずに１０分間安静にした前後での血糖値をそれぞれ測定した。尚、血糖値の推移は食事をした後の経過時間によって大きく変化するため、この影響を排除するために、測定時間を１７時前後に統一してこの試験を行った。自動加振健康器具１の使用中、使用者はシート７上に横になっているだけであり、他の運動は行っていない。

表１に示すように、この試験の結果、１０分間安静後の血糖値は大幅に減少することはなく、逆に「Ｂ」及び「Ｉ」の使用者に関しては血糖値が増加していた。これに対し、自動加振健康器具１を１０分間使用した場合、減少値には個人差（「−２」〜「−２０」）があるものの、全ての使用者の血糖値が減少した。この結果により、自動加振健康器具１の使用によって血糖値が減少することが分かった。

以上説明したように、第一の実施形態の自動加振健康器具１によると、加振装置２１によってシート７を自動で上下に振動させることで、自由に体を動かすことができない臥床者であっても、補助者の補助なくトランポリンの振動を得ることができる。これにより、補助者に多大な負担を強いることなく、トランポリンによる気分の高揚、全身の血行の促進、血糖値の減少、平衡感覚の改善等の効用を使用者にもたらすことができる。また、シート７の振動の振幅をロータリエンコーダ４３によって検出し、検出した振幅に応じて加振装置２１の動作を制御することができるため、使用者の体重に応じてシート７を振動させることができる。さらに、使用者がシート７に乗っている場合のみ、シート７を振動させることができるため、振動中のシートに乗り込むことで生じる危険を回避することができる。

また、エアコンプレッサ５０、エアシリンダ２２、及び電磁弁３５を用いて空気圧によりシート７を振動させることができるため、衝撃を空気によって吸収することができ、より高い安全性を担保することができる。また、シート７への乗降を補助する段部１１及び手すり１２を備えることで、転落の危険性を低下させることができる。

次に、本発明の第二の実施形態の自動加振健康器具１０１について説明する。先述した自動加振健康器具１は、エアシリンダ２２によってシート７を振動させている。一方、第二の実施形態に係る自動加振健康器具１０１は、電気によって駆動するソレノイド１２２に、所定のタイミングでシート１０７の端部を引き込ませることで、シート１０７の中央部を上下に振動させている。

まず、自動加振健康器具１０１の機械的構成について、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、第二の実施形態の自動加振健康器具１０１の、カバーを外した状態の斜視図である。また、図７は、主枠１０４及びシート１０７へのソレノイド１２２の接続構造を示す斜視図であり、図８は、振動検出器１４１の斜視図である。尚、図６の左下側を「自動加振健康器具１０１の正面側」、右上側を「自動加振健康器具１０１の背面側」とし、右下側を「右側」、左上側を「左側」とする。

図６に示すように、自動加振健康器具１０１は、主に本体１０２と、制御部１６０とから構成されている。使用時の本体２の上面は、弾性を有するスポンジ材等によって形成されたカバー（図示外）で覆われている。本体２は、床面に接する平面視長方形状の支持枠１０５と、支持枠１０５と略同一の形状である主枠１０４と、主枠１０４を支持枠１０５から所定の高さに支持する複数の柱部１１０とを備えており、主枠１０４の内側には複数のリング１０６が固定されている。そして、主枠１０４に取り囲まれた空間を覆うように、主枠１０４よりも小さい長方形状のシート１０７が配設されており、このシート１０７の外周縁部には複数の孔１０８が形成されている。牽引ばね１０９の一端部がリング１０６に、他端部がシート１０７の孔１０８に固定されることで、シート１０７は上下方向に振動自在に張設されている。

また、主枠１０４の左側前方には、加振動作の始動及び停止を操作するための操作部１１４が配設されている。使用者は、シート１０７に乗り込んでから操作部１１４を操作して加振動作を開始させることができる。そして、主枠１０４の左右には、シート１０７の外周縁部を所定のタイミングで引き込むことでシート１０７の中央部を上下方向に振動させる加振装置１２１が設けられている。さらに、主枠１０４の正面側には、シート１０７の外周縁部の移動距離によってシート１０７の上下方向の振動を検出する振動検出器１４１が設けられている。以下、これらの構造の詳細について説明する。

次に、加振装置１２１について、図６及び図７を参照して説明する。図６に示すように、加振装置１２１は、左右対称となる位置に５つずつ配設されたソレノイド１２２によって構成されている。図７に示すように、主枠１０４の内側の面（図７の左下側の面）には、左側面視Ｌ字型の取付金具１２３が複数箇所に固定されている。取付金具１２３の内側へ突出する部分には、主枠１０４と平行な方向に貫通孔１２４が穿設されており、円柱状のシャフト１２５が、取付金具１２３の貫通孔１２４に回動可能に保持されている。また、ソレノイド１２２は、矩形板状の取り付け板１２６にネジ１２７によって固定されており、取り付け板１２６の下面には、主枠１０４と平行な方向に貫通孔が穿設されたブロック１２９が固定されている。そして、シャフト１２５は、ブロック１２９の貫通孔に挿通されている。これにより、ソレノイド１２２は、シート１０７のシート面の角度に合わせて、シャフト１２５を回転中心として回動可能に主枠１０４に取り付けられている。

また、主枠１０４の内側の面には、取り付け板１２６の配設位置、且つ取り付け板１２６の外側の端部よりも上方の位置に、棒状の位置決め部材１３０が内側へ向けて突設されている。ソレノイド１２２のプランジャ１３２の先端部が下方へ回動すると、取り付け板１２６の上面に配設されたゴム板１３１が位置決め部材１３０に当接する。従って、ゴム板１３１によって騒音及び部品の破損が防止されつつ、シャフト１２５を回転中心としたソレノイド１２２の回動範囲が適切に制限される。

また、ソレノイド１２２のプランジャ１３２とシート１０７とは、取り付けばね１３３によって接続されている。取り付けばね１３３は、ばね１３６及び２つの取付部１３４，１３５によって構成されている。第一取付部１３４は、ばね１３６を固定しつつシート１０７に接続され、第二取付部１３５は、ばね１３６を固定しつつプランジャ１３２に接続される。これにより、ソレノイド１２２の牽引力は、ばね１３６を介してシート１０７に伝わることとなる。よって、ソレノイド１２２を駆動させた際の衝撃が使用者に伝わることを防止し、スムーズにシート１０７を振動させることができる。さらに、ばね１３６は、ソレノイド１２２のプランジャ１３２に伝わる衝撃も吸収することができるため、衝撃に起因したソレノイド１２２の機能低下や故障を防止することができる。

また、取り付け板１２６の内側の半面は、プランジャ１３２の移動をガイドするためのガイド部材１３７として機能する。ガイド部材１３７には、プランジャ１３２の移動方向と平行な方向を長手方向とするガイド孔１３８が形成されており、プランジャ１３２に固定されたネジ１３９が、ガイド孔１３８に移動可能に挿通されている。これにより、プランジャ１３２の往復移動がガイドされるとともに、自動加振健康器具１０１の内側（図７の左下側）へのプランジャ１３２の移動が適切に制限される。よって、ソレノイド１２２の消耗速度を低下させることができる。

また、各ソレノイド１２２にはサーモスイッチ（図示外）が設けられている。ソレノイド１２２の温度が所定温度以上に上昇すると、サーモスイッチが各ソレノイド１２２の動作を停止させる。さらに、加振装置１２１を構成する１０個のソレノイド１２２のうちの１つには温度センサ１４０（図９参照）が配設されている。後述する駆動処理（図１０参照）では、温度センサ１４０によって検出された温度に応じてソレノイド１２２の駆動を制限している。これにより、過度の温度上昇による破損の発生を防止することを実現している。

次に、振動検出器１４１について、図８を参照して説明する。図８に示すように、振動検出器１４１は、ブラケット１４２と、ロータリエンコーダ１４３と、牽引ばね１４４と、ロープ１４５と、滑車１４６とから構成されている。ブラケット１４２は、柱部１１０の下部に固定されている。ロータリエンコーダ１４３は、回転軸１４８の軸心が主枠１０４と平行となるように、ブラケット１４２に固定されている。

柱部１１０と主枠１０４との接続部分には、主枠１０４と平行な方向を軸心とする滑車１４６が配設されている。また、柱部１１０の長手方向略中心には、棒状のばね接続部１４７がシート１０７側へ突設されており、ばね接続部１４７に牽引ばね１４４の一端が接続されている。そして、牽引ばね１４４の他端に接続されたロープ１４５は、ロータリエンコーダ１４３の回転軸１４８に巻張され、さらに滑車１４６に巻張されて、シート１０７の外周縁部に固定されている。本実施形態では、ロープ１４５にはワイヤロープを用いているが、強度を担保できれば他のロープを用いてもよい。

シート１０７の中央が下方へ沈み込むと、シート１０７の外周縁部はシート１０７の中心へ移動し、ロープ１４５は牽引ばね１４４の牽引力に抗して引っ張られる。すると、シート１０７の外周縁部の移動距離に比例して、ロータリエンコーダ１４３の回転軸１４８が回転する。また、沈み込んだシート１０７の中央が上方への移動を開始すると、シート１０７の外周縁部は外側へ向けて移動する。すると、ロープ１４５は、牽引ばね１４４によって引っ張られ、ロータリエンコーダ１４３の回転軸１４８が回転する。このように、ロータリエンコーダ１４３は、回転軸１４８の回転角度を検出することで、シート１０７の振動を検出することができる。また、滑車１４６を介してロープ１４５をシート１０７に接続しているため、ロータリエンコーダ１４３でのロープ１４５の移動方向を規制することができる。よって、より正確に振動を検出することができる。さらに、シート１０７の外周縁部と主枠１０４との間にロータリエンコーダ１４３を配設する場合に比べ、シート１０７と主枠１０４との間の隙間を狭くすることができる。よって、隙間に手足が挟まる虞を低下させることができ、且つ、自動加振健康器具１０１を小型化することができる。

次に、図９を参照して、自動加振健康器具１０１の電気的構成について説明する。図９は、自動加振健康器具１０１の電気的構成を示すブロック図である。図９に示すように、マイクロコンピュータを備えた制御部１６０には、操作部１１４、ロータリエンコーダ１４３、温度センサ１４０、及び駆動部１７１が接続されている。操作部１１４は、始動ボタン１１５及び停止ボタン１１６が操作された場合に、操作信号を制御部１６０に出力する。ロータリエンコーダ１４３は、検出した回転角度を制御部１６０に出力する。温度センサ１４０は、ソレノイド１２２の温度を検出して制御部１６０に出力する。

制御部１６０には、使用者に振動の強さ（本実施形態では、「弱」、「中」、「強」）を決定させるためのパワー切替スイッチ１６５が設けられている。また、制御部１６０は、各種時間を計測するための計時手段である連続運転タイマ１６６、駆動開始タイマ１６７、駆動時間タイマ１６８、及び下降時間タイマ１６９として機能する。連続運転タイマ１６６は、加振装置１２１による加振動作が連続して行われている時間を計測する。駆動開始タイマ１６７は、シート１０７が上昇を開始してからソレノイド１２２の駆動を開始するまでの時間を計測する。駆動時間タイマ１６８は、ソレノイド１２２の１回の駆動が開始してからの時間を計測する。下降時間タイマ１６９は、シート１０７が下降している時間、すなわち、シート１０７が下降を開始してから上昇を開始するまでの時間を計測する。計測された各種時間は、後述する駆動処理（図１０参照）でソレノイド１２２の駆動を制御するために用いられるが、この詳細は図１０を参照して後述する。

そして、制御部１６０は、入力された情報、算出した各種時間等に応じて、ソレノイド１２２を駆動させるための駆動信号を駆動部１７１に出力する。駆動部１７１は、右側の５つのソレノイド１２２を駆動する右ソレノイド駆動スイッチ１７２と、左側の５つのソレノイド１２２を駆動する左ソレノイド駆動スイッチ１７３とを備えている。そして、制御部１６０から入力された駆動信号に応じて、１０個のソレノイド１２２を同じタイミングで駆動させる。

次に、図１０を参照して、自動加振健康器具１０１の制御部１６０で行われる駆動処理について説明する。図１０は、制御部１６０で行われる駆動処理のフローチャートである。自動加振健康器具１０１の電源がオンとされると、制御部１６０のマイクロコンピュータ（図示外）のＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って駆動処理を実行する。

図１０に示す駆動処理が開始されると、まず、温度センサ１４０によって検出されるソレノイド１２２の温度が正常範囲内であるか否かが判断される（Ｓ１）。ソレノイド１２２は、所定温度以上に達すると動作不良や故障を生じる虞がある。従って、温度センサ１４０によって検出された温度が、あらかじめ定められた所定温度以上であれば、正常範囲内でないと判断される（Ｓ１：ＮＯ）。そして、制御部１６０に設けられた表示部（図示外）にエラーを表示させる処理が行われて（Ｓ２）、Ｓ１の判断へ戻る。

温度センサ１４０によって検出されたソレノイド１２２の温度が正常範囲内であれば（Ｓ１：ＹＥＳ）、操作部１１４の始動ボタン１１５が操作されたか否かが判断される（Ｓ３）。操作されていなければ（Ｓ３：ＮＯ）、この判断が繰り返し行われる。使用者が始動ボタン１１５を操作した場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、ソレノイド１２２の駆動が行われる。

まず、シート１０７が上昇中であるか否かが、ロータリエンコーダ１４３から出力される信号によって判断される（Ｓ４）。シート１０７が上昇中でなければ（Ｓ４：ＮＯ）、シート１０７の１回の振動における下降時間が計測される（Ｓ５）。そして、ソレノイド１２２による加振動作が連続して行われている連続運転時間が計測され、計測されている連続運転時間が表示部（図示外）に表示される（Ｓ１０）。

一方で、シート１０７が上昇中であると判断された場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、上昇が開始されてからソレノイド１２２の駆動を開始させるための駆動開始時間が計測される（Ｓ６）。この駆動開始時間は、使用者によってあらかじめ設定され、制御部１６０のＥＥＰＲＯＭ（図示外）に記憶されている。ここで、自動加振健康器具１０１では、使用者の体重が重いほどシート１０７の振幅は大きくなり、シート１０７が上昇を開始してからソレノイド１２２を駆動させるまでの適切な時間は長くなる。そこで、使用者は、体重に適した駆動開始時間を適宜設定することで、スムーズな振動を発生させることができる。尚、第二の実施形態では、制御部１６０に設けられたボタン（図示外）を使用者が操作することで駆動開始時間が設定されるが、設定方法はこれに限られない。

次いで、設定されている駆動開始時間が到来したか否かが判断される（Ｓ７）。到来していなければ（Ｓ７：ＮＯ）、Ｓ１０の処理へ移行する。駆動開始時間が到来した場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、パワー切替スイッチ１６５（図９参照）によって設定されている振動の強さに応じて、ソレノイド１２２の駆動時間が算出される（Ｓ８）。駆動時間とは、ソレノイド１２２を１回駆動させる際の最大の時間であり、ソレノイド１２２の駆動の終了タイミングを判断するために用いられる。自動加振健康器具１０１では、振動の強さに応じて、「弱」、「中」、「強」の順で大きくなる３つの定数が定められている。そして、直前に計測されたシート１０７の下降時間に、設定されている振動の強さに応じた定数を掛けることで、駆動時間が算出される。このように、使用者の体重に応じて変化する下降時間から駆動時間を算出することで、シート１０７を適切に振動させることができる。また、設定された振動の強さに応じた定数を下降時間に掛けて駆動時間を算出することで、使用者の体重と、使用者による設定とに応じて適切にシート１０７を振動させることができる。

次いで、ソレノイド１２２の動作を制御する処理が行われる（Ｓ９）。まず、駆動開始時間が到来すると、全てのソレノイド１２２を同時に駆動させる処理が行われる。これにより、シート１０７の外周縁部が引き込まれるため、使用者を上方に引き上げるための力がシート１０７に加えられる。そして、算出された駆動時間が経過するか、又はシート１０７の上昇が終了して下降が開始されるまで、ソレノイド１２２の駆動が継続される。駆動時間が経過した場合、若しくは、シート１０７の下降が開始されたことがロータリエンコーダ１４３によって検出された場合に、全てのソレノイド１２２の駆動が停止される。そして、Ｓ１０の処理へ移行する。

そして、連続運転時間の計測及び表示が行われて（Ｓ１０）、連続運転の終了条件が成立したか否かが判断される（Ｓ１１）。自動加振健康器具１０１では、停止ボタン１１６が操作された場合、及び、連続運転時間があらかじめ設定された時間に達した場合のいずれかの条件が成立していなければ（Ｓ１１：ＮＯ）、連続運転を継続させるため、Ｓ４の判断へ戻る。停止ボタン１１６が操作された場合、又は連続運転時間が所定時間に達した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、連続運転を終了し、Ｓ１の判断へ戻る。

以上説明したように、第二の実施形態の自動加振健康器具１０１によると、ソレノイド１２２によってシート１０７を上下に振動させることで、自由に体を動かすことができない臥床者であっても、補助者の補助なくトランポリンの振動を得ることができる。これにより、補助者に多大な負担を強いることなく、トランポリンによる様々な効用を使用者にもたらすことができる。さらに、電動機であるソレノイド１２２によってシート１０７を引き込むことで、動作中に発生する音をより小さくすることができる。また、エアコンプレッサ等の動力機器が不用であるため、自動加振健康器具１０１の軽量化及び省スペース化を図ることができる。

また、振動検出器１４１が、シート１０７の振動、具体的にはシート１０７が上昇中であるか、下降中であるかを検出し、制御部１６０は、シート１０７が上昇を開始してから駆動開始時間が経過した後にソレノイド１２２による引き込み動作を実行させる。そして、駆動時間が経過するか、若しくはシート１０７の下降開始が検知されると、ソレノイド１２２の引き込み動作を停止させる。従って、シート１０７の振動に併せて、シート１０７が上昇している間の適切な時間帯にのみソレノイド１２２を駆動させることで、効率よくスムーズにシート１０７を振動させることができる。また、振動検出器１４１は、シート１０７の外周縁部の移動距離をロータリエンコーダ１４３で検出することで、シート１０７の振動を検出することができる。従って、シート１０７のシート面に検知バー４５（図４参照）を当接させることなく、シート１０７の振動を検出することができる。よって、シート１０７や検知バー４５の劣化や破損を生じさせることなく、適切且つ容易にシート１０７の振動を検出することができる。また、使用者がシート１０７に乗っていなければ、振動検出器１４１の検出値が変化せず、ソレノイド１２２は動作しない。よって、無駄な動作をソレノイド１２２に実行させることはなく、使用者は振動中のシート１０７に乗り込む必要もない。

尚、第二の実施形態における制御部１６０が本発明の「加振制御手段」に相当する。駆動開始時間が「第一時間」に相当し、図１０のＳ６で駆動開始時間を計測する制御部１６０のＣＰＵが「第一計測手段」として機能する。図１０のＳ９でソレノイド１２２の駆動を開始させる制御部１６０のＣＰＵが「開始制御手段」として機能する。駆動時間が「第二時間」に相当し、図１０のＳ９で駆動時間を計測する制御部１６０のＣＰＵが「第二計測手段」として機能する。図１０のＳ１１でソレノイド１２２の駆動を終了させる制御部１６０のＣＰＵが「終了制御手段」として機能する。検出した回転角度が所定の範囲内から変化しない場合に、使用者がシート１０７に乗っていないことを検出するロータリエンコーダ１４３が「使用者検出手段」に相当する。

尚、本発明は上記実施形態に限定されることなく、各種の変形が可能である。まず、図１１を参照して、第二の実施形態の自動加振健康器具１０１のソレノイド１２２における接続構造の変形例について説明する。図１１は、ソレノイド１２２の接続構造の変形例を示す図である。図１１に示す変形例では、プランジャ１３２の移動方向が鉛直方向となるように、ソレノイド１２２が主枠１０４に接続されている。そして、ガイド部材１３７及びネジ１３９によって移動をガイドされたプランジャ１３２には、ロープ１５１が接続されている。また、主枠１０４の上端部には滑車１５２が配設されており、プランジャ１３２に接続されたロープ１５１は、滑車１５２に巻張され、ばね１５３を介してシート１０７の外周縁部に固定されている。これにより、シート１０７の外周縁部と主枠１０４との間の隙間をより狭くすることができるため、隙間に手足が挟まる虞を低下させることができ、且つ、自動加振健康器具１０１を小型化することができる。また、ロープ１５１の移動を滑車１５２で案内しているため、移動方向と異なる方向への負荷がプランジャ１３２にかかることがない。よって、プランジャ１３２をスムーズに動作させることができ、ソレノイド１２２に劣化や破損が生じる虞を低下させることができる。

また、本発明はその他の変更も可能である。第二の実施形態では、加振装置１２１に電動機であるソレノイド１２２を用いたが、この構成は変更することができる。例えば、ソレノイド１２２に換えてモータ及びカムを使用し、モータの回転運動を直線運動に変換してシート１０７に力を伝達させることで、シート１０７を上下に振動させることもできる。つまり、電気によって駆動する電動機を用いれば、動作中に発生する音をより小さくすることができる。また、第一の実施形態のエアシリンダ２２には、押し出し及び引き込みの両動作を共に空気圧で駆動する複動型のエアシリンダを用いているが、引き込みの動作のみを空気圧で駆動する単動型のエアシリンダを用いてもよい。

また、第一、第二の実施形態ではシート７，１０７の外周縁部を引き込むことでシート７，１０７の中央部を上下に振動させているが、シート７，１０７を振動させる方法はこれに限られない。例えば、シート７，１０７を張設している主枠４，１０４自体を上下に往復移動させてもよい。同様に、シート７，１０７の振動の振幅を検出する手段も変更が可能である。また、第一、第二の実施形態の振動検出器４０，１４１は、シート７，１０７の振動の振幅を検出する機能と、シート７，１０７に使用者が乗っているか否かを検知する機能とを兼ねているが、これらの機能を別々の手段を用いて実現させてもよい。

また、第一の実施形態のカバー３は、本体２の上面のみを覆う形状となっているが、上面だけでなく側面も覆う形状としてもよい。また、主枠４，１０４の形状も矩形に限られず、円形等の他の形状でもよい。また、第一の実施形態の段部１１や手すり１２は、使用者がシート７へ乗り込むのを容易とすることができればよく、形状や配設位置等は適宜変更が可能である。また、第一の実施形態の一部と第二の実施形態の一部とを組み合わせてもよいことは言うまでもない。例えば、第二の実施形態の自動加振健康器具１０１に段部１１や手すり１２（図１及び図２参照）を配設してもよい。また、第一の実施形態の振動検出器４０に替えて、第二の実施形態の振動検出器１４１を用いてもよい。

自動加振健康器具１の斜視図である。 カバー３を外した状態の自動加振健康器具１の斜視図である。 主枠４及びシート７へのエアシリンダ２２の接続構造を示す斜視図である。 振動検出器４０の斜視図である。 エアチューブ３７の配管及び制御系統を示すブロック図である。 第二の実施形態の自動加振健康器具１０１の、カバーを外した状態の斜視図である。 主枠１０４及びシート１０７へのソレノイド１２２の接続構造を示す斜視図である。 振動検出器１４１の斜視図である。 自動加振健康器具１０１の電気的構成を示すブロック図である。 制御部１６０で行われる駆動処理のフローチャートである。 ソレノイド１２２の接続構造の変形例を示す図である。

１，１０１ 自動加振健康器具
４，１０４ 主枠
７，１０７ シート
９，１０９ 牽引ばね
１１ 段部
１２ 手すり
２１，１２１ 加振装置
２２ エアシリンダ
３５ 電磁弁
４０，１４１ 振動検出器
４３，１４３ ロータリエンコーダ
４５ 検知バー
５０ エアコンプレッサ
５８ フィルタレギュレータ
６０，１６０ 制御部
１２２ ソレノイド

Claims (9)

1. 設置面上から所定の高さに支持される主枠と、
   前記主枠の内側に振動自在に張設されるシートとを備えた自動加振健康器具であって、
   前記シートの外周縁部に設けられ、前記シートの少なくとも中央部を上下方向に振動させる振動力を発生させる加振手段と、
   前記加振手段の動作を制御する加振制御手段と
   を備えたことを特徴とする自動加振健康器具。
2. 前記加振手段は、
   前記シートの外周縁部を特定のタイミングで引き込むことで前記シートに振動力を発生させる電動機であることを特徴とする請求項１に記載の自動加振健康器具。
3. 前記加振手段は、
   圧縮空気を発生させるエアコンプレッサと、
   前記エアコンプレッサによって発生する圧縮空気により動作し、前記シートの外周縁部を特定のタイミングで引き込むことで前記シートに振動力を発生させるエアシリンダと、
   前記エアコンプレッサから前記エアシリンダへの圧縮空気の供給を制御する電磁弁とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動加振健康器具。
4. 前記シートの上下方向の振動を検出する振動検出手段を備え、
   前記加振制御手段は、前記振動検出手段によって検出された値により前記加振手段の動作を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自動加振健康器具。
5. 前記振動検出手段は、
   前記シートの外周縁部に接続されるエンコーダであり、
   前記外周縁部の移動距離を検知することで、前記シートの上下方向の振動を検出することを特徴とする請求項４に記載の自動加振健康器具。
6. 前記振動検出手段は、
   前記シートの下方に配設され、前記シートの振動にあわせて上下方向に揺動する揺動部と、
   前記揺動部の一端部を揺動可能に保持し、前記揺動部の揺動角度を検出することで前記シートの上下方向の振動の振幅を検出するロータリエンコーダとを備えたことを特徴とする請求項４に記載の自動加振健康器具。
7. 前記加振制御手段は、
   前記振動検出手段によって前記シートの上昇開始が検知されてからの時間を計測する第一計測手段と、
   前記第一計測手段によって第一時間が計測された場合に前記加振手段による前記シートの引き込みを開始させる開始制御手段と、
   前記開始制御手段によって前記加振手段による引き込みが開始されてからの時間を計測する第二計測手段と、
   前記第二計測手段によって第二時間が計測された場合、又は前記振動検出手段によって前記シートの下降開始が検知された場合に、前記加振手段による前記シートの引き込みを終了させる終了制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の自動加振健康器具。
8. 前記シート上の使用者の有無を検出する使用者検出手段を備え、
   前記加振制御手段は、前記使用者検出手段によって使用者が前記シート上にいることが検出された場合のみ前記加振手段を動作させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の自動加振健康器具。
9. 前記シートへの使用者の乗降を補助する段部と、
   前記段部を用いた乗降の際に使用者によって把持される手すりとを備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の自動加振健康器具。

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