JPH0620479B2 - 筋力訓練測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野 本発明は、筋力訓練測定装置に関し、より詳細には、主
として筋肉や関節またはこれらの運動指令系に障害を持
った人の筋力の訓練および筋肉や関節の機能の測定、評
価を行なうための装置に関するものである。

(b) 従来技術 リハビリテイション医学においては、障害者の社会復帰
のために、様々の治療訓練が行なわれるが、その中でも
筋力の測定訓練は重要な治療プログラムの一つである。
障害者の治療プログラムにおいては、まず障害を受けた
筋の評価を行なわなければならないが、この評価は従来
から徒手筋力テストにより行なわれている。徒手筋力テ
ストは、身体各部の重要関節の運動に関係している主動
作筋を徒手により段階的に検査することに重点を置いた
筋力検査法で、そのはじまりは２０世紀前半Ｄｒ．Ｒ．
Ｗ．Ｌｏｖｅｔｔによる抗重力テストであると言われて
いる。

徒手筋力テストについて、その概要を以下に簡単に説明
する。

先ず、患者を正しい検査肢位に置く。そうしなければ、
他筋による代償動作が起こりテストの対象とした筋また
は筋群力が正確に把握できない。検査肢位に置くとは、
“体をしっかりさせること”“安定させること”“固定
すること”などを意味している。

検査肢位に置くと抗重力肢位がとれる能力の有無は明白
になり、この肢位をとれなければ、抗重力肢位以下のテ
ストを行なうことになる。重力に抗して筋の力を発揮す
ることができれば、従手により抵抗を加え、反力として
の筋力を測定（または判定）することになる。

このようにして得られた反応から筋力を次のような６段
階に評価する。

（１） ゼロ（Ｚｅｒｏ）：筋の収縮が全く起こってい
ないもの （２） 不可（Ｔｒａｃｅ）：筋収縮の気配だけが存在
する。

（３） 可（ｐｏｏｒ）：重力を除いてやれば、肢筋を
運動範囲全体にわたって動かし得る。

（４） 良（ｆａｉｒ）：重力に抗して肢節を関節可動
域全体にわたって持ち上げることができる。

（５） 優（ｇｏｏｄ）：ある程度の抵抗を加えても、
肢節を動かすことができる。

（６） 正常（ｎｏｒｍａＩ）：より以上の抵抗を加え
ても肢節を動かすことができる。

以上が徒手筋力検査法と言われる現在のところ最も普遍
的であり、かつ信頼性の高い筋力検査法の概要である。

臨床の場で２０世紀前半より世界的に使用されている徒
手筋力検査法は、長い年月で完成されたものであり、臨
床レベルでの要求を相当に満たしているのではあるが、
決して万全なものではなく、若干の問題点を持ってお
り、徒手筋力テストを代用する機械は各種あり、またこ
れらを考案する試みは連続して続けられている。徒手筋
力テストの問題点とは、すなわち、 （１） 筋力の評価が前述したようにランク付けられて
いるとは言え、患者の筋力を検者が徒手で受けとめると
いう主観による判断の結果であり、力の大きさを定量的
に表わすことが困難である。さらに筋の所属する関節に
よって抵抗は異なるので、絶対的な力を測定することは
できない。換言すれば、検者の知識熟練および経験に頼
るところが大きい検査法と言えるところにある。

（２） 筋の持久力についての評価が困難である。

（３） 生理的な関節機構の運動において、筋収縮且つ
関節運動を引き起こす効果が関節角度によって異なるの
で、関節可動域のすべてにわたってテストすべきである
が、実際問題としてこのようなテストは難しい。

（４） 筋の収縮速度と発揮される筋力とに相関が認め
られることは、これまで行なわれた機器を用いた筋力測
定で明らかになっているが、筋の発揮する力と筋の収縮
速度との関係をこのテストによって判断することが困難
である。

などである。

次に筋力の訓練について若干述べる。

患者についてそのリハビリテイション訓練のプログラム
を作成するには、筋力の評価を行なうことが大切である
ことは前の述べた通りであるが、評価に基づく訓練には
従来より以下のような訓練が行なわれていた。

すなわち （Ｉ） 等尺性訓練（Ｉｓｏｍｅｔｒｉｃ ｅｘｅｒｃ
ｉｓｅ） この訓練は、筋の等尺性収縮、すなわち長さの変化を生
じない収縮を行ない、この訓練を繰り返せば筋力の増強
に効果的であると言われ、また最大筋力を発揮（その関
節位置で）することができるとも言われている。この訓
練は関節の動きを伴わず、壁を押したり、重錘を持って
耐えたりという方法に相当する。

（II） 等張性訓練（Ｉｓｏｔｏｎｉｃ ｅｘｅｒｃｉ
ｓｅ） この訓練は、関節の動きを伴う訓練であるが、その内容
は重錘を引き上げるような動作となり、筋への負荷は重
錘の重さにより一定値となる。抗重力による訓練もこの
訓練に相当する。

（III） 等速性訓練（Ｉｓｏｋｉｎｅｔｉｃ ｅｘｅ
ｒｃｉｓｅ） この訓練は、等尺性訓練に関節の動きを付加したものと
考えることが出来、且つその速度を一定速度としたもの
である。一定速度で動く壁を体の位置を固定した状態で
押すという方法に相当する。

以上述べたように、従来より行なわれている筋力訓練の
方法は限られたものであり、臨床の場においては、より
一層の筋力、効果の拡大が望まれているものである。筋
力の訓練法は、筋の動作方向とこれに伴う関節の動きか
ら大別して２種類あり、その一つは筋力を発揮しつつ筋
が収縮するコンセントリック（求心性）訓練、他の一つ
は筋力を発揮しつつ筋が伸張されるエキセントリック
（遠心性）の訓練と言われるものである。

一般的に行なわれる等張性訓練は、コンセントリック訓
練に相当し、等尺性訓練も筋が次第に収縮するという動
きは伴わないが、筋の収縮の様子からコンセントリック
訓練の範疇に入り、結局エキセントリック訓練が行なわ
れるのはまれである。しかし、筋力訓練をコンセントリ
ック訓練だけに限らず、特に一般的に実施し難いといわ
れるエキセントリック訓練ではあるが、これを行なうこ
とは意味のあることである。

さらに筋力訓練方法であって、且つ関節の動きを伴うも
のは、等張性訓練、等速性訓練の二つがあることは前述
の通りであり、筋の収縮速度と発揮される筋力とに相関
が見出されることも前述したが、関節の動きについて見
れば、等張性訓練にあっては、関節の動きは全く規制さ
れておらず、従って筋力訓練効果を明らかにするには、
この点で不満がある。

等速性訓練にあっては、関節の動きが一定速度に規制さ
れているという点で、等張性訓練に比較すると、格段に
進歩したものである。いま、我々が日常の動作を行なう
ときの関節の機能を見るとき、その動きは決して一様な
ものではなく、むしろ増速、減速の繰り返しになってい
ることに気付くであろう。

例えば手を伸ばして物を取るのに肢関節に注目すれば、
この動作の開始時点では、関節の運動速度は０より、あ
るプラスの加速度をもって、当該関節を伸展し、目標物
に近づくにつれて徐々に減速し、（マイナスの加速度を
もって）物をつかむ時点では、ほぼその速度は零になっ
ているであろう。このような動きはおそらくあらゆる関
節で行なわれているはずである。

ここに筋力の訓練、さらには測定において、関節の動き
は、一定速度ではなく、その微分値に注目する必要が生
ずるのである。

ところで、上述した等速性訓練に供する従来装置として
は、例えば特開昭４９−４５３４３号公報に開示された
筋肉運動装置がある。

第５図および第６図は、この従来の筋肉運動装置の構成
をそれぞれ示す平面図および一部破断正面図である。

同図において、電動機１００は、減速歯車装置１０１に
取付けられている。第６図に明らかなように減速歯車装
置１０１は、適当なねじ１０２により壁板１０３に取付
けられ出力軸１０４を備えている。ウォーム１０５が固
定された軸１０６は、細い軸１０６と継手１０７を介し
て軸１０４と連結されており、軸１０６は２個のブラケ
ット１０９，１１０内にそれぞれ取付けた２個の軸受１
１１，１１２によって軸支されている。各ブラケット１
０９，１１０は、それぞれ壁板１１３に取付けてあり、
軸１０６に取付けたスラスト軸受１１４は軸１０６の肩
部１１５に衝合する一方のレース１１６を備え、他方の
レース１１７との間にスチールボールが介挿されてい
る。壁板１０３および壁板１１３の間にはスペーサカム
棒１１８，１１９が取付けてあり、第５図および第６図
に明らかなように各カム軸１１８，１１９は、壁板１１
３の穴１２０内に配置した右側ピポット部分１２１と左
壁板１０３の穴１２２（図には現われていない）内に配
置した左側ピポット部分１２３とを備え、各カム棒１１
８，１１９はまた直径の太い偏心部分１２４とこの偏心
部分１２４に、同軸であるが直径の細い偏心部分１２５
とを備えている。また、ばね板１２６には、軸１０８が
すきまをおいて貫通する穴１２７を形成してある。ばね
板１２６はスラスト軸受１１４のレース１１７と２個の
スペーサカム棒１１８，１１９の偏心部分１２４とに衝
合しており、２個のカム棒１１８，１１９の回転角度位
置によって軸１０６に加わるスラスト力が設定される。

ウォーム１０５は、２個のウォーム歯車１２８，１２９
に噛合し、ウォーム歯車１２８はキー（図示していな
い）により軸１３０に固定され、ウォーム歯車１２９は
同様なキー（図示していない）により軸１３１に固定し
てある。他方の軸１３０は、一端部を壁板１１３の穴１
３２内にはめた軸受１３３内に軸架され、他端部は壁板
１０３の穴１３４にはめた軸受１３５内に軸架されてい
る。時計回りのトルク伝動コロクラッチ１３６は、軸１
３０に取付けてあり、また平歯車１３７はコロクラッチ
１３６に固定してある。軸１３０は２個のスラスト座金
１３８，１３９（図には現われていない）により縦方向
位置を定めてある。他方の軸１３１は、壁板１１３の穴
と壁板１０３の穴に嵌入された２個の軸受１４０，１４
１（図には現われていない）と２個のスラスト座金１４
２，１４３（図には現われていない）と反時計回りのト
ルク伝動コロクラッチ１４４と平歯車１４５とを備えて
いる。軸１４６は、壁板１０３の穴１４７に取付けた軸
受１４８に軸架されている。歯車１４９は軸１４６に固
定され、歯車１３７と１４５に噛みあっている。環状フ
ランジ１５０を持つスリーブ１５１は、軸１４６に同心
に取付けられ、ねじ１５２により壁板１０３に取付けて
ある。第６図に明らかなように深さゲージ１５３は、壁
板１１３に取付けたハウジング１５４と軸１０６に端部
が衝合するばね付勢プランジャ１５５とを備え、このば
ね付勢プランジャ１５５は、ラックおよびピニオンを介
して指針部に連結され軸１０６の軸線方向の変位を指示
するようにしてある。尚、図示はしていないが、感圧抵
抗を用いることにより上記軸線方向の機械的変位を電気
信号に変換して電気的に指示できることも開示されてい
る。

このような構成よりなる上記従来装置の動作を説明する
と、電動機１００は、継手１０７を介してウォーム１０
５を時計方向に回転駆動し、このウォーム１０５の回転
により歯車１２８は反時計方向に、１２９は時計方向に
回転駆動される。しかしこの時点で、筋力入力軸１４６
に外力が与えられない限り、コロクラッチ１３６，１４
４は、それぞれ平歯車１２８と１３７、および１２９と
１４５とを結合せず、ウォーム１０５は無負荷状態で回
転している。一方、筋力入力軸１４６に運動者の筋力運
動としての時計方向の外力が加わると、歯車１４９と噛
合している平歯車１３７および平歯車１４５は共に反時
計方向にそれぞれ回転駆動されるが、コロクラッチ１３
６，１４４は、それぞれウォーム歯車１２８と歯車１３
７およびウォーム歯車１２９と歯車１４５とが同一方向
に回転し、且つ歯車１３７（１４５）がウォーム歯車１
２８（１２９）の回転速度以上にならないと結合しない
ので、歯車１３７の回転速度が歯車１２８の回転速度を
越えない範囲においては筋力入力軸１４６に加えられた
力に対する抗力は何も生じない。しかし歯車１３７の回
転速度が歯車１２８の回転速度を越えるとクラッチ１３
６が結合状態になり、ウォーム歯車１２８がウォーム１
０５を回転駆動することはできないので、その超過した
速度分の運動量はウォーム１０５を介して軸１０６を図
中右方向へ移動する軸線方向のスラスト力として作用
し、そのスラスト力は深さゲージ１５３に表示される。
しかも電動機１００、即ち、ウォーム歯車１２８（また
は１２９）は、常に所望の速度に設定された一定の回転
速度を保持するので、この筋肉運動装置は、任意の運動
速度における任意の運動力を設定でき、等速性訓練に供
することができる。

しかしながら、上記従来装置ではエキセントリック訓練
を行なうことはできず、またコンセントリック訓練を行
なうことができるにしても、予め設定された一定の運動
速度での筋肉運動しか実施することができず、パターン
制御による訓練、即ち、任意の等速度と任意の等加速度
を種々に組合わせたパターンでの制御、あるいは被検者
にとって最も訓練効果の高い任意の速度パターンでの制
御ができないという難点がある。

また、上記従来装置は、筋力入力軸１４６から電動機１
００に至る回転力伝達系が複雑に曲折しており、その伝
達系中でのバックラッシユ、伝達軸のねじれ、撓み等が
発生し、関節角度に対するトルク、速度等の測定値に大
きく影響を及ぼすという難点がある。

（ｃ） 目的 本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的
は、構成が簡素で、回転力伝達系中におけるバックラッ
シユ、軸のねじれ、撓み等が生じにくく、従って、高精
度な筋力測定および筋力訓練ができると共に被検者の筋
力の評価をより客観的且つ的確に行なうことができ、且
つより効率がよく合理的な訓練を行ない得る筋力訓練測
定装置を提供することにある。

（ｄ） 構成 以下、本発明の要旨を実施例に基づき詳述する。

第１図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明に係る筋力訓練測
定装置の一実施例の機械的構成の入力側半部およびこの
入力側とは反対側の半部をそれぞれ示す縦断面図、第２
図は、本発明に係る筋力訓練測定装置の一実施例の全体
構成を示す縦断面図、第３図は、アダプタとしての足関
節固定具の一実施例の構成を示す側面図、第４図は、同
アダプタを同筋力訓練測定装置に装着した使用状態を示
す斜視図である。

先ず、被検者の筋力を筋力訓練測定装置に入力させるた
めのアダプタについて説明する。アダプタとしては、足
関節固定具、膝関節固定具、股関節固定具等が準備され
るが、ここでは、足関節固定具１の一実施例について説
明する。

足関節固定具１は、第３図に示すように、筋力訓練測定
装置に装着して被検者の足首のやや上から指先あたり迄
をしっかりと固定するために使用するもので、足首より
上の部分に対し足首より下の部分が所定角度範囲で回動
できるように、足首固定部分２とサンダル状部分３とは
枢軸４により枢着されており、その一方側の枢軸４の側
方には、第４図に示すように中間に鍔５ａを有しその先
端にスプラインが形成された連結軸５が延設されてお
り、また、足首を緊締する足首バンド６と甲中間部およ
び足先部を緊締する足バンド７とが設けられている。こ
れら足首バンド６および足バンド７は、各々の基端部を
足首固定部分２および底部８にそれぞれ固着され、先端
部に面接着ファスナ（いわゆるマジックファスナ）がそ
れぞれ縫着されており、こられバンド６，７を解いたり
その長さを変え得るように構成されている。

この足関節固定具１を使用するに際しては、連結軸５を
後述する筋力訓練測定装置側に設けられた筋力入力軸９
［第１図（Ａ）参照］のスプライン穴９ａに挿入噛合せ
しめる。そして、上記足首バンド６および足バンド７を
緩め、椅子またはベッドに座した被検者の足を、足首固
定部２の上方から差し入れ、あたかもサンダルを履くよ
うにしてサンダル状の部分に足を入れる。その後、上記
各バンド６，７を締付けて面接着ファスナで止める。こ
のときの状態は、第３図、第４図に示す通りである。こ
の装着状態で、足先を底屈または背屈させると、足関節
に回転中心を合わせて取付けられている連結軸５に回転
モーメント、即ちトルクが発生し、そのトルクが筋力訓
練測定装置に筋力入力軸９を介して入力（印加）される
ことになる。

次に、このようにして入力される筋力を受け入れ、所定
の訓練速度パターンで制御したり筋力を測定する筋力訓
練測定装置の構成につき第１図（Ａ），（Ｂ）、第２図
を用いて説明する。

筋力入力軸９は、検出部ハウジング１０内に水平方向に
挿入され、ボールベアリング１１を介して回転可能に支
持されており軸方向に対してはスナップリング１２ａ，
１２ｂによって移動を阻止されている。（尚、本実施例
にはスナップリングが他にも使用されているが、その説
明は省略する）。この筋力入力軸９の入力端〔第１図
（Ａ）においては右端〕側のスプライン穴９ａの中心部
には、アダプタ、例えば上述した足関節固定具１の連結
軸５を装着するときの操作を容易にするためのガイドピ
ン９ｂが植設されている。

この筋力入力軸９と隣接して、回転軸１３が一体に形成
されており、さらにこの回転軸１３の中間部には、他の
部分の直径よりも小径とされた起歪部１３ａが形成され
ており、この回転軸１３の出力端（左端）側は、上記検
出部ハウジング１０に取付けねじ１４により固定された
取付基板１５に嵌装されたボールベアリング１６によっ
て回転可能に支持されている。上記起歪部１３ａの外周
面上には、回転軸１３の軸心に対して４５゜および１３
５゜の方向に１対のひずみゲージＳＧ１およびＳＧ２が
装着、蒸着その他の手段により添着されている。（尚、
このひずみゲージＳＧ１およびＳＧ２が添着されている
部位に対し軸心対称の外周面上の部位（１８０゜ずれた
部位）にも同様にひずみゲージを添着する場合もあ
る）。

さらに、回転軸１３の外周部には、取付基板１５に取付
けられた刷子台１７と、回転軸１３の軸心に直交する方
向に延びるようにして互いに平行状に複数個並べて上記
刷子台１７に取付けられた刷子保持器１８と、この刷子
保持器１８の先端部に取付けらればね１９によって回転
軸１３の外周面へ圧接する方向に付勢された刷子２０
と、回転軸１３の入力端側外周に基端（右端）側半部が
嵌装されて取付ねじ２１によって固定され、先端側半部
は起歪部１３ａ外周を囲繞するように配設された絶縁リ
ング２２と、この絶縁リング２２の軸方向に等間隔に且
つ上記刷子２０と各々接触する位置に嵌装され、上記ひ
ずみゲージＳＧ１，ＳＧ２の各端子（一般にゲージタブ
と称されている）にゲージリードを介してそれぞれ接続
された複数個のスリップリング２３とからなるスリップ
リング機構２４が配設されている。ここで、上述したひ
ずみゲージＳＧ１，ＳＧ２が添着された起歪部１３ａを
有する回転軸１３およびスリップリング機構２４からな
る部分をトルク検出手段２５ということとする。

上記検出部ハウジング１０内には、さらに角度検出手段
２６と回転速度検出手段２７とが収納保持されている。

即ち、角度検出手段２６は増速歯車機構、スリット円
板、ロータリエンコーダ等から構成されているが、これ
をより詳しく説明すると、上記回転軸１３の出力軸１３
ｂには、大歯車２８が嵌合され且つキー２９によって固
定されている。この大歯車２８には、小歯車３０が噛合
しており、この小歯車３０は遊星歯車機構３１のギヤボ
ックス３２に嵌装されたボールベアリング３３によっ
て、回動可能に軸支された入力軸３４が嵌合され且つキ
ー３５によって固定されている。この入力軸３４の回転
は、図示は省略したが、後に詳しく説明する遊星歯車機
構と同様な構成よりなる遊星歯車機構３１を介して、増
速されてボールベアリング３６によって支持された出力
軸３７に伝達される。この出力軸３７には、スリット円
板３８が嵌合され且つナット３９によって固定されてい
る。このスリット円板３８の周縁を挟むようにして非接
触型のロータリエンコーダ４０のフォトカプラー（図示
せず）が設けられている。このロータリエンコーダ４０
は、ギヤボックス３２に取付けられている。尚、本実施
例においては、大歯車２８の歯数Ｚ_１と小歯車３０の歯
数Ｚ_２の比率は、Ｄ_１／Ｄ_２＝２に設定されており、遊
星歯車機構３１の速比ｉは、入力軸３５の回転数１に対
し出力軸３７の回転数２５となるようにｉ＝２５に設定
されており、従って、筋力入力軸９に対する出力軸３７
の回転数比（速比）は、５０に設定されている。そして
スリット円板３８の周縁近傍には、多数のスリットが穿
設されているが、ロータリエンコーダ４０は、このスリ
ットによって間欠的に通過されるパルス状の光束をフォ
トセンサにより電気信号に変換し、上記速比と上記スリ
ット数とに応じて適宜分周して、筋力入力軸９の基準角
度位置からの回動角度を検出するように構成されてい
る。

回転速度検出手段２７は、大略、増速機構４１とタコジ
ェネレータ４２とから成っている。即ち、この増速機構
４１は、回転軸１３の出力端部に上記大歯車２８と隣接
して固定された大プーリ４３と、この大プーリ４３の回
転力を平ベルト４４を介して受ける小プーリ４５とをも
って構成されている。タコジェネレータ４２は、その入
力軸４６に上記小プーリ４５が嵌合固定されており、そ
のケーシング部分は検出部ハウジング１０および取付基
板１５に取付け固定されている。尚、この実施例の場
合、大プーリ４３の直径Ｄ_１と小プーリ４５の直径Ｄ_２
との比率は、Ｄ_１／Ｄ_２＝５に設定されている。このよ
うに構成された回転速度検出手段２７によって筋力入力
軸９の回転速度（例えば、１秒間当りの回転角度）が検
出される。

中央ハウジング４７は、上記検出部ハウジング１０の端
部に嵌合固定されて一体化されている。この中央ハウジ
ング４７内には、増速手段としての遊星歯車機構４８、
制御手段としてのパウダープレーキ４９、さらに第１図
（Ｂ）に示すように、回転力連断手段としての電磁クラ
ッチ５０、減速手段としての２段構成よりなる遊星歯車
機構５１等が収納支持されている。

上記遊星歯車機構４８は、その内部機構については図示
を省略したが、後述する遊星歯車機構５１と基本的原理
を共通にしており、その入力軸５２にはスプライン穴が
形成されており、そのスプライン穴には、上述のトルク
検出手段２５の回転軸１３のスプラインが形成された出
力端１３ｂが嵌合されている。この遊星歯車機構４８の
出力軸５３は、太陽歯車（図示せず）に嵌入され且つキ
ー５４により固定されている。尚、この実施例における
遊星歯車機構４８の増速比は、５倍に設定されている。
そして、遊星歯車機構４８の固定部材（内歯歯車）は、
中央ハウジング４７に取付ねじ５５で固定されている。
パウダーブレーキ４９は、ケーシング５６が取付ねじ５
７により固定されており、このケーシング５６に穿設さ
れた穴にはボールベアリング５８が嵌装されている。一
方、上記遊星歯車機構４８の出力軸５３が嵌入され且つ
キーにより固定された中空の入力軸５９は、上記ボール
ベアリング５８内に嵌合され回転可能に支持されてい
る。この入力軸５９には、回転シリンダ６０が取付ねじ
６１によって固定されており、この回転シリンダ６０の
外周面中央部には、磁束遮断リング６２が間挿され、第
１図（Ａ）において破線で示すような磁路６３が形成さ
れるように構成されている。この回転シリンダ６０の内
周側には、回転シリンダ６０の軸心と同心の断面コマ状
の回転体よりなる固定ロータ６４が配設され且つ固定側
板６５に取付ねじ６６で固定された連結筒６７に取付ね
じ６８によって固定されており、磁路６３の一部を形成
するように構成されている。上記ケーシング５６には、
ヨーク６９が図示省略の取付ねじにより取付け固定され
ており、このヨーク６９には、上記固定側板６５が図示
省略の取付ねじにより取付けられて一体化されている。
上記ヨーク６９は、内部にコイル７０を有し、内周面が
回転シリンダ６０の外周面に対し一定の間隙を有するよ
うに円形面状に形成されている。これらケーシング５６
とヨーク６９と固定側板６５とをもって、回転シリンダ
６０を囲繞する閉塞空間７１が形成されている。磁路６
３の内側、即ち回転シリンダ６０内周面と固定ロータ６
４の外周面との間の作動間隙には、磁性粉体（いわゆる
パウダー）７２が挿入されており、回転シリンダ６０の
基部内周面には、磁性粉体７２が出力軸７４や閉塞空間
７１へ流出しにくいようにラビリンス７３ａ，７３ｂが
取付けられており、さらに、この磁性粉体７２が出力軸
７４側および閉塞空間７１側へ漏出しないようにシーリ
ング７５ａ，７５ｂが設けられている。

上記パウダーブレーキ４９の出力軸７４は、一端が中空
の入力軸５９に嵌合され、キーによって固定されてお
り、他端側が第１図（Ｂ）に示すように電磁クラッチ５
０の出力側７６に接続されている。尚、電磁クラッチ５
０は、図中、左右いずれの側からも回転され得るように
構成されているのでいずれを入力側ともいい難いが、こ
こでは、電動駆動手段としてのパルスモータ７７による
駆動を主体に考え、パルスモータ７７側を「入力側７
８」、筋力入力軸９側を「出力側７６」ということとす
る。電磁クラッチ５０は、周知なものであるのでその詳
細な構成については、図示を省略するが、例えば、コイ
ル、アーマチュア、固定子、ロータ等よりなり、上記コ
イルの通電することにより固定子とロータが接続され、
入力側７８と出力側７６との間を連接し、通電を断つこ
とにより入力側７８と出力側７６との間の接続を遮断す
るように構成されている。

一方、モータハウジング７９内には、パルスモータ７７
が収納支持されている。即ち、このパルスモータ７７
は、モータハウジング取付部７９ａに取付ねじ８０をも
って固定された支持筒８１に、防振ゴム８２を介して植
込ねじ８３とナット８４によって固定されている。この
パルスモータ７７の出力軸８５には、カップリング８６
の一方側が接続され、カップリング８６の他方側には、
ボールベアリング８７に支持された減速手段としての遊
星歯車機構５１の入力軸８８が連結固定されている。

上記遊星歯車機構５１は、２段の遊星歯車機構からなっ
ており、第１段目は、上記入力軸８８が嵌入固定された
太陽歯車８９ａと、固定内歯歯車９０ａと、上記太陽歯
車８９ａと固定内歯歯車９０ａとの間に介挿され且つそ
の両歯車８９ａと９０ａに噛合する遊星歯車９１ａと、
この遊星歯車９１ａを先端側に回動可能に支持すると共
に基端側が上記入力軸８８ａの軸心と同心に回動可能に
配設された腕としてのキャリア９２ａとから構成されて
いる。第２段目も第１段目と同様に、太陽歯車８９ｂ、
固定内歯歯車９０ｂ、遊星歯車９１ｂおよびキャリア９
２ｂから構成されており、そして、第２段目の太陽歯車
８９ｂは、上記の第１段目の出力端であるキャリア９２
ａと共通軸上に一体的に固定されており、また第２段目
のキャリア９２ｂは、出力軸９３と一体的に連結されて
いる。２つの固定内歯歯車９０ａ，９０ｂは、中間にス
ペーサを介挿し積層された状態で取付ねじ９４によりギ
ヤボックス９５に取付けられている。そして、このギヤ
ボックス９５は、取付ねじ８０によりモータハウジング
取付部７９ａに取付けられている。上記出力軸９３は、
２つのボールベアリング９６，９６を介してギヤボック
ス９５に支持されており、さらにその右端側は、電磁ク
ラッチ５０の入力側７８と連接されている。尚、この実
施例の場合、各キャリア９２ａ，９２ｂには、１２０゜
間隔で各３個の遊星歯車９１ａ，９１ｂが配設されてい
る。

さて、ここで、説明を省略してきた増速手段としての遊
星歯車機構３１および４８について上述した遊星歯車機
構５１の構成に基づいて説明する。ここで、減速手段お
よび増速手段の２つの変速手段を用いているが、これら
の構成は、ほぼ同一で、入力と出力とを逆にすることに
よって減速手段は増速手段として、また増速手段は減速
手段として機能する。

即ち、遊星歯車機構３１および４８は、遊星歯車機構５
１の第一段目の構成とほぼ同一構成であるが、速比や形
状寸法は、適宜に設定されている。因に、遊星歯車機構
５１の減速比は、次のように設定される。

いま、パルスモータ７７の回転力によって太陽歯車８９
ａがカップリング８６、入力軸８８を介して回転駆動さ
れると、太陽歯車８９ａと固定内歯歯車９０ａと共に噛
合している遊星歯車９１ａは、太陽歯車８９ａの外周を
公転すると共に、キャリア９２ａ先端の枢軸９２ｃを中
心として自転する。この遊星歯車９１ａの公転によって
キャリア９２ａが回転駆動される。ここで、太陽歯車８
９ａの歯数をＺ_Ａ、回転数Ｎ_Ａ、固定内歯歯車９０ａの
歯数をＺ_Ｃとすると、キャリア（第１段目の出力軸）９
２ａの回転数Ｎ_Ｂは、次の式によって求められる。

Ｎ_Ｂ＝Ｎ_Ａ／｛１＋（Ｚ_Ｃ／Ｚ_Ａ）｝ 上式中、（Ｚ_Ｃ／Ｚ_Ａ項）が大きくなるような歯数を選
定することによって、第１段目の遊星歯車機構部の減速
比を上げることができる。本実施例の場合、この第１段
目の減速比は、１／５に設定されている。第２段目の減
速機構も同様の構成であるので、結局遊星歯車機構５１
の総合減速比は、１／２５となる。

一方、増速手段としての遊星歯車機構４８は、増速比を
５／１に設定してあるから、出力軸５３側から回転駆動
した場合には、入力端５２は、１／５の減速比で減速さ
れることになる。従って、パルスモータ７７で筋力入力
軸９を回転駆動する場合の減速比は、 （１／２５）・（１／５）＝１／１２５ となる。

次に、第２図を用いて全体の構成を説明する。

本発明に係る筋力訓練測定装置を収納保持する筐体は、
大別して、上部ハウジング９７ａ、中間ハウジング９７
ｂおよび下部ハウジング９７ｃにより形成されており、
このうち上部ハウジング９７ａは、既述したように検出
部ハウジング１０と中央ハウジング４７とモータハウジ
ング７９からなっている。下部ハウジング９７ｃには、
脚部９７ｄが側方に向けて延設されており、この脚部９
７ｄには、計４個の脚輪９８が取付けられ、床上を軽快
に移動できるようになっている。これらのハウジング９
０ａ〜９７ｃに収納されているものとして、上部ハウジ
ング９７ａ内には、既述した遊星歯車機構４８，５１、
電磁クラッチ５０、パルスモータ７７等の機構部９９ａ
が、中間ハウジング９７ｂ内には、主としてケーブル類
９９ｂが、下部ハウジング９７ｃ内には、上記タコジェ
ネレータ４２、ロータリエンコーダ４０、トルク検出手
段２５等の出力を受け、上記パルスモータ７７、電磁ク
ラッチ５０、パウダーブレーキ４９等を制御する制御装
置や電源装置等の電気ユニット９９ｃが、それぞれ配設
されている。

次に、このような構成よりなる実施例の動作を、コンセ
ントリック訓練の場合とエキセントリック訓練の場合と
に分けて説明する。

（Ｉ） コンセントリック訓練動作 コンセントリック訓練の場合は、パルスモータ７７は回
転駆動せしめずに、パウダーブレーキ４９を使用する。
即ち、既述したようにして被検者の足にアダプタとして
の足関節固定具１を装着する。そして、第４図に示すよ
うに連結軸５を、筋力入力軸９に嵌合連結せしめる。こ
の状態で、例えば、被検者が足を底屈および背屈せしめ
ると、足関節固定具１の連結軸５を介して筋力入力軸９
に筋力に対応したトルクが入力される。このトルクは、
トルク検出手段２５の起歪部１３ａを経て出力端１３ｂ
に達し、増速手段としての遊星歯車機構４８により５倍
の回転速度に増速された上、パウダーブレーキ４９へと
伝達される。このパウダーブレーキ４９の入力軸５９へ
入力されたトルクによって、回転シリンダ６０および出
力軸７４が回転される。この回転シリンダ６０は、その
内方に配設された固定ロータ６４と外方に配設されたコ
イル７０を備えるヨーク６９とによって挟まれた状態と
なっているため、例えば、コイル７０に通電し励磁状態
とすると、磁束が第１図（Ａ）に破線で示すように流れ
磁路６３を形成する。この磁束により磁化された磁性粉
体（パウダー）７２は、磁路６３に沿って鎖状につなが
って固体化するが、その結合力は、コイル７０への通電
電流に対応する。従って、コイル７０への通電電流に対
応した制動力が固定ロータ６４と回転シリンダ６０との
間に生じ、入力軸５９は、制動されることになる。一
方、コイル７０への通電を断ち、無励磁状態とると、磁
束は、瞬時に消滅し、同時に鎖状に連結固体化していた
磁性粉体７２は、速やかに連結状態が解かれ、回転シリ
ンダ６０の遠心力により回転シリンダ内壁面に押しやら
れる。即ち、クラッチ状態が解放される。このような空
転中は、磁性粉体７２と固定ロータ６４との間に空隙が
でき、摩擦熱は、殆んど発生しない。特に図示のパウダ
ーブレーキ４９は、シリンダ回転形を用いているので、
遠心力を有効に利用でき、作動間隙中における磁性粉体
７２の均一分布性・分散性がよいため、スリップトルク
の安定性が高く、またドラグトルクが小さく、非常に早
い応答性を有している。

このパウダーブレーキ４９の出力軸７４は、電磁クラッ
チ５０の出力側７６と連接されているが、コンセントリ
ック訓練の場合、別途設けられる制御装置（図示せず）
からの指令信号で電磁クラッチ５０の出力側７６と入力
側７８との間は遮断状態とされている。これは、筋力入
力軸９から入力される筋力の測定あるいは訓練のときに
遊星歯車機構５１やパルスモータ７７が無用な負荷とな
らないようにするためである。そして、パウダーブレー
キ４９は、別途設けられる制御装置から出力される制動
信号によってコイル７０への印加電流（または電圧）が
変化することによって制動力を増減するものであるが、
その制御の態様としては、例えば、筋力入力軸９を予め
設定した速度パターンに従って筋力の大きさとは無関係
に運動するように構成されている。即ち、速度パターン
は、時間の関数あるいは角度の関数として与えられてお
り、所定の速度パターンを選択して筋力入力軸９に筋力
を加えると、筋力入力軸９に対する回転角度または、回
転開始時点からの時間経過に応じた所定速度に刻々制御
されるようになっている。

このような筋力入力軸９の基準角度位置（０゜位置）か
らの回動角度を検出する角度検出手段２６の動作につき
説明すると、筋力入力軸９の回転は、トルク検出手段２
５の出力端１３ｂに固定された大歯車２８と小歯車３０
とからなる増速歯車系により２倍に増速され、さらに遊
星歯車機構３１により２５倍に増速されてスリット円板
３８に伝達される。このスリット円板３８の回転は、ロ
ータリエンコーダ４０によって検出され、基準角度位置
からの回動角度に対応した電気信号が生成され、上記制
御装置へと導かれる。

次に、筋力入力軸９の回転速度を検出する回転速度検出
手段２７の動作を説明すると、筋力入力軸９の回転は、
即ちトルク検出手段２５の出力端１３ｂに固定された大
プーリ４３の回転速度は、大プーリ４３、平ベルト４４
および小プーリ４５からなる増速伝達系により５倍に増
速されてタコジェネレータ４２の入力軸４６に伝達さ
れ、この入力軸４６の回転速度は、タコジェネレータ４
２によって検出され、ひいては、筋力入力軸９の回転速
度に対応した電気信号が生成され、上記制御装置へと導
かれる。

トルク検出手段２５は、次のように動作する。即ち、起
歪部１３ｂには、回転軸１３より前段の筋力入力軸９か
ら加えられるトルクと、該回転軸１３の出力端より後段
の遊星歯車機構４８、パウダーブレーキ４９等の負荷に
対応したねじりひずみが生じる。このひずみは、ひずみ
ゲージＳＧ１，ＳＧ２によって検出されて電気信号に変
換される。そして、この電気信号は、スリップリング２
３、刷子２０、刷子保持器１８等を順次介して伝達さ
れ、制御装置へと導かれる。

制御装置においては、上述のようにして筋力入力軸９の
回転速度情報、基準位置からの回転角情報およびトルク
情報、または筋力入力軸９の回転開始時点からの経過時
間情報等が集められるが、これらの情報のうち、例え
ば、回転速度情報および回転角情報と、予め設定（記
憶）された訓練プログラムによる制御パターン、例えば
速度パターンとを逐一比較、演算して、被検者によって
回転駆動される筋力入力軸９の回転速度が、上記速度パ
ターンに従うようにパウダーブレーキ４９のコイル７０
への通電電流を調節してその制動力を制御する。即ち、
制御装置は、筋力入力軸９にいかなる力が加えられて
も、定められた速度パターンに適合するようにパウダー
ブレーキ４９に制動信号を与えて制御する。

（II） エキセントリック訓練動作 エキセントリック訓練を選択すると、制御装置から減速
手段と制動手段とを連接すべき旨の指令信号が電磁クラ
ッチ５０に与えられると共にパウダーブレーキ４９を非
制動状態にすべき旨の制動信号が与えられるので、電磁
クラッチ５０は、入力側７８と出力側７６とを連接状態
にすると共に、パウダーブレーキ４９のコイル７０への
通電が断たれパウダーブレーキ４９は非制動状態とな
る。このような状態下において、制御装置から出力され
る速度信号によって所定の制御パターンでパルスモータ
７７が回転駆動される。ここに、エキセントリック訓練
とは、被検者がモータ駆動力等の外力（被検者から見
て）に対して、例えばどの程度抗し得るか、あるいは外
力の運動に対してどの程度に追従し得るか等を測定し、
その結果を分析してそれらの筋運動能力を訓練する方法
である。従って、上記３種類の検出手段２５，２６，２
７のうち、トルク検出手段２５に関しては、この場合、
コンセントリック訓練動作と異なり筋力入力軸９側が負
荷となるが、各々の検出手段の動作は、上記（Ｉ）にお
いて説明したところと同様である。次に、エキセントリ
ック訓練の場合の動作を少し詳しく説明すると、パルス
モータ７７の回転は、出力軸８５、カップリング８６を
介して減速手段としての遊星歯車機構５１に入力されて
１／２５に減速された上、電磁クラッチ５０、パウダー
ブレーキ４９を介してこの場合減速手段として機能する
遊星歯車機構４８に入力されてさらに１／５に減速され
た上（従ってパルスモータ７７の回転に対しては１／１
２５に減速された上）、トルク検出手段２５の一部をな
す回転軸１３を介して筋力入力軸９に伝達される。

上述のように構成され且つ動作する本実施例によれば、
次のような利点が得られる。

先ず、パウダーブレーキ４９と電磁クラッチ５０と
パルスモータ７７を備えており、電磁クラッチ５０を遮
断した状態でパウダーブレーキ４９への通電電流を制御
することにより、コンセントリック訓練、測定をするこ
とができるばかりでなく、電磁クラッチ５０を連接し且
つパウダーブレーキ４９を非制動状態にして、パルスモ
ータ７７への駆動パルス周波数を制御することにより、
エキセントリック訓練、測定をすることもできる。ま
た、抗重力テストの不可能な被検者についても簡単に筋
力の測定ができる。いわゆるＡｃｔｉｖｅ−Ａｓｓｉｓ
ｔｉｖｅという方法で、従手テストでは実現評価のしに
くい筋力測定が簡単にできる。

ここに、Ａｃｔｉｖｅ−Ａｓｓｉｓｔｉｖｅ法とは、例
えば騎座位にある被検者の下肢を引っぱりながら（動き
をＳｕｐｐｏｒｔしながら）“押す力”を測るものであ
り、従手筋力テストのステージ２，３の被検者に適用さ
れる。

筋力入力軸９からパウダーブレーキ４９に至るトル
ク伝達系、および筋力入力軸９からパルスモータ７７に
至るトルク伝達系にいわゆる機械的ガタあるいはバック
ラッシユ、ねじれ等が殆んど生じない構成としてあるた
め、筋力の訓練測定を著しく高精度に行なうことができ
る。

即ち、筋力入力軸９とトルク検出手段２５の回転軸１３
とを一体に形成し、さらにこの回転軸１３と、増速手段
としての遊星歯車機構４８の入力軸５２および出力軸５
３と、制動手段としてのパウダーブレーキ４９の入力軸
５９および出力軸７４と、回転力連断手段としての電磁
クラッチ５０の出力側７６および入力側７８と、減速手
段としての遊星歯車機構５１の出力軸９３および入力軸
８８と、電動駆動手段としてのパルスモータ７７の出力
軸８５の各軸心を、一直線上に配設すると共に順次に連
接した構成としたので、つまりトルク伝達の方向を変え
る傘歯車やユニバーサルジョイント等を一切介在させな
い構成としたので、トルク伝達系の途中で発生し易いた
わみ、ねじれ、バックラッシユ、トルク等を最大限回避
することができ、筋力入力軸９に対するトルクの検出、
速度の制御等を精度よく行なうことができる。そして、
増速手段および減速手段として、入出力軸が同軸上にあ
り、コンパクトでありながら大きな速比が得られる遊星
歯車機構４８および５１を用いているので、バックラッ
シユを僅小化でき、しかも伝達系の全長（始端から終端
までの距離）を短縮化することができ、従って軸剛性を
高められ、この点でも、筋力測定の精度向上が実現され
る。

遊星歯車機構３１，４８，５１、トルク検出手段２
５、パウダーブレーキ４９、電磁クラッチ５０、パルス
モータ７７、タコジェネレータ４２、角度検出手段２６
等は、比較的大きな重量を有する筐体（上部ハウジング
９７ａ）内に収納支持されており、その全重量は、アダ
プタを介して足関節、膝関節、股関節を中心として筋力
入力軸９に健常者が筋力を入力させたとき、その筋力に
よって筋力訓練測定装置が浮上したり、横移動したりし
ない程度の重量（例えば、２００kg）とされているが、
脚部９７ｄには３〜４個の脚輪９８が付設されているた
め、筋力訓練測定装置を被検者の右側または左側に容易
且つ軽快に移動することができ、また、訓練時および測
定時には、脚輪９８の回動を阻止するか、脚部９７ｄと
床面との間にクサビ状の固定具を挿入する等するだけで
装着を安定に固定することができるので、甚だ使い勝手
がよい。従って、右側と左側の関節用の筋力入力軸およ
びトルク伝達系を各別に設ける必要がなく、構成を頗る
簡略化し且つコストダウンを図ることができる。

角度検出手段２６は、単に筋力入力軸９の回動角を
直接検出するのでなく、この筋力入力軸９の回転を、大
歯車２８と小歯車３０で増速した後、さらに、遊星歯車
機構３１で増速して（最終的に５０倍に増速して）スリ
ット円板３８に伝達せしめ、このスリット円板３８のス
リット通過数を、フォトカプラ（発光素子と受光素子の
間にスリット円板３８のスリットを回転させる）によっ
て検出するように構成したので、角度検出精度、即ち分
解能を飛躍的に向上させることができる。従って、訓練
時における制御パターンを忠実に再現することができ、
訓練効果を向上させることができる。また、筋力測定に
おいては、被検者の足首の背屈力および底屈力、あるい
は膝関節、股関節の屈伸力等に対応したトルクが筋力入
力軸９に印加されたときのピークトルク発生角度、ピー
クトルク発生速度等を正確に計測することができる。一
般に角度検出手段としては、ポテンショメータが用いら
れるが、例えば、単回転型ポテンショメータにおいて
は、０゜〜３６０゜間に不感帯が存し、多回転型ポテン
ショメータにおいては摺動部分があるため、耐久性、メ
インテナンスの上からもフォトカプラによる非接触方式
が有利であり、測定精度上もはるかに優れている。

トルク検出手段２５において、スリップリング機構
２４を、回転軸１３の起歪部１３ａの外周にもオーバー
ハングする態様で配設したから、スリップリング機構２
４を設けるためのスペースを有効に活用することがで
き、従って、その分、トルク伝達系の軸方向長さを短縮
化することに大いに貢献している。

増速手段として、遊星歯車機構４８を用いその増速
比を所定の値（実施例の場合、５倍の増速比）に設定し
たので自らの肢節を重力に抗して動かし得ない障害者の
筋力から健常者の筋力まで広範囲な筋力が入力された場
合でも、所定の制御を行なうこができる。

即ち、成人男子の膝関節の伸展時に発揮される筋トルク
は、略１０kgｆ・ｍ程度であり、本実施例では筋力入力
軸９に対するパウダーブレーキ４９の入力軸５９の回転
数の比（増速比）を５倍に設定したので、パウダーブレ
ーキ４９の定格容量は、２kgｆ・ｍとなる。増速比が大
きいと、系の摩擦が大きくなるばかりでなく、筋力入力
軸９から見たパウダーブレーキ４９の慣性モーメントが
大きくなり、筋力が小さい場合には、筋力入力軸９を定
められた回転数にまで高めるのに時間を要することとな
り不都合である。本実施例ではこれらの事情を考慮して
増速比、パウダーブレーキの定格容量を決定したもので
ある。

エキセントリック訓練の場合に遊星歯車機構５１お
よび４８を減速手段として機能せしめ、パルスモータ７
７の回転速度を１／１２５に減速せしめて筋力入力軸９
に伝達するように構成したから、パルスモータ７７は、
駆動トルクの小さいものを用いることができ、また、速
度制御の応答性も高く、従って、制御精度を著しく向上
させることができる。しかもパルスモータ特有の駆動振
動を緩和させる副次的効果も得られる。

トルク検出手段２５、角度検出手段２６、回転速度
検出手段２７を備えているため、関節可動域のすべてに
ついて、筋力（トルク）、速度、加速度を検出しまたは
演算によって求めることができる。これらの諸量は、速
度、加速度が指定した制御値を下まわっても、これに影
響されることなく、正確に測定することができる。しか
も、これらトルク、速度、加速度を表示し、且つ被検者
用のモニターユニットを用意することにより、バイオフ
ィードバック訓練が可能となり、整形医学的筋力訓練の
ほか、神経的疾患による患者のための高度な訓練が可能
となる。

尚、本発明は、上述し且つ図示した実施例に何ら限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱することなく、種々
の変形実施が可能である。

例えば、ロータリエンコーダ４０およびタコジェネレー
タ４２の軸方向取付位置としては、パウダーブレーキ４
９と電磁クラッチ５０との間に配設し、パウダーブレー
キ４９の出力軸７４の回転力を適宜の伝達手段を介して
入力させるようにしてもよい。このように構成した場
合、第１図（Ａ）に示す実施例の場合に比べて回転速度
が遊星歯車機構４８により５倍に増速されるので、例え
ば、スリット円板３０を増速回転せしめる遊星歯車機構
３１の速比を低減させることができ、また、大プーリ４
３と小プーリ４５とよりなる減速機構４１の増速比を減
小させることができる（具体的には１／２．５に減速さ
せる）。

また、被検者が訓練中に見える部位に、筋力入力軸９へ
の負荷トルク、筋力入力軸９の回転角度および回転速
度、筋力パワー等を表示する表示装置あるいはプリント
アウトを行なうプリンタ装置を付設してもよい。

（ｅ） 効果 以上詳しく説明したところより既に明らかなよう本発明
によれば、構成が簡素で、回転力伝達系中におけるバッ
クラッシユ、軸のねじれ、軸のたわみ等を生じにくく、
高精度な筋力測定ができ、従って被検者の筋力の評価を
より客観的且つ的確に行なうことができ、しかもコンセ
ントリック訓練はもとよりエキセントリック訓練を効率
よく合理的に行ない得る筋力訓練測定装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明に係る筋力訓練測
定装置の一実施例の機械的構成の入力側半部およびこの
入力側とは反対側の半部をそれぞれ示す縦断面図、第２
図は、本発明に係る筋力訓練測定装置の一実施例の全体
構成を示す断面図、第３図は、アダプタとしての足関節
固定具を被検者の足に装着した状態を示す側面図、第４
図は、同アダプタを第２図に示す筋力訓練測定装置に装
着した使用状態を示す斜視図、第５図および第６図は、
従来例の構成を示す平面図および一部破断正面図であ
る。 １……足関節固定具、 ９……筋力入力軸、 １０……検出部ハウジング、 １３……回転軸、 １３ａ……起歪部、 １３ｂ……出力端、 ＳＧ１，ＳＧ２……ひずみゲージ、 ２４……スリップリング機構、 ２５…トルク検出手段、 ２６……角度検出手段、 ２７……回転速度検出手段、 ３１，４８，５１……遊星歯車機構、 ３４，４６，５２，５９，８８……入力軸、 ５３，７４，８５，９３……出力軸、 ４０……ロータリエンコーダ、 ４２……タコジェネレータ、 ４７……中央ハウジング、 ４９……パウダーブレーキ、 ５０……電磁クラッチ、 ６０……回転シリンダ、 ６４……固定ロータ、 ６９……ヨーク、７０……コイル、 ７２……磁性粉体、７６……出力側、 ７８……入力側、 ７９……モータハウジング、 ８６……カップリング、 ９７ａ……上部ハウジング、 ９７ｂ……中間ハウジング、 ９７ｃ……下部ハウジング、 ９８……脚輪、 ９９ｃ……電気ユニット。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主として筋肉や関節またはこれらの運動指
   令系に障害を持った人の筋力の訓練および筋肉や関節の
   機能の測定、評価を行なうための筋力訓練装置におい
   て、筋肉による力がトルクの形で入力される筋力入力軸
   と、この筋力入力軸の回転速度を所定の増速比で増速せ
   しめる増速手段と、この増速手段と上記筋力入力手段と
   の間に設けられ前記筋力入力軸に加えられるトルクを検
   出するトルク検出手段と、入力軸が前記増速手段の出力
   軸に連接され別途設けられる制御装置からの制動信号に
   応じて前記筋力入力軸に制動をかけてその負荷を制御す
   る制動手段と、前記制御装置からの速度信号に応じてそ
   の回転速度が変化する電動駆動手段と、この電動駆動手
   段の回転速度を所定の減速比で減速せしめる減速手段
   と、この減速手段と前記制動手段との間に設けられ前記
   制御装置からの指令信号に応じて両手段間を連接および
   遮断する回転力連断手段と、前記筋力入力軸の回転速度
   を検出する回転速度検出手段と、前記筋力入力軸の基準
   角度位置からの回動角度を検出する角度検出手段とを備
   え、前記筋力入力軸と一体に形成された前記トルク検出
   手段の回転軸と、前記増速手段の入力軸および出力軸
   と、前記制動手段の入力軸および出力軸と、前記回転力
   連断手段の出力軸および入力軸と、前記減速手段の出力
   軸および入力軸と、前記電動駆動手段の出力軸の各軸心
   が一直線上に配設されると共に連接されて成ることを特
   徴とする筋力訓練測定装置。
2. 【請求項２】増速手段は、不動部に固定された内歯歯車
   と、トルク検出手段の出力軸と共に回転する腕と、この
   腕の先端側に回動可能に支持され前記内歯歯車に噛合す
   る遊星歯車と、前記遊星歯車と噛合し前記トルク検出手
   段の出力軸の軸心と同軸上に回転可能に支持された太陽
   歯車とから成る遊星歯車機構で構成されている特許請求
   範囲第１項記載の筋力訓練測定装置。
3. 【請求項３】減速手段は、不動部に固定された内歯歯車
   と、前記電動駆動手段の出力軸と共に回転する太陽歯車
   と、この太陽歯車と前記内歯歯車に噛合する遊星歯車
   と、先端側に前記遊星歯車を回動可能に支持し基端側が
   前記太陽歯車の軸心と同軸上に回動可能に支持された出
   力軸と一体的に回転する腕とより成る遊星歯車機構を直
   列状に２段連結して構成されている特許請求範囲第１項
   記載の筋力訓練測定装置。
4. 【請求項４】制動手段は、不動部に固定されたヨーク
   と、入力軸および出力軸にそれぞれ連結され回転可能に
   支持されたシリンダと、前記不動部に固定されたロータ
   と、このロータと前記シリンダの間隙に介挿された磁性
   粉体とから構成されるパウダブレーキである特許請求の
   範囲第１項記載の筋力訓練測定装置。
5. 【請求項５】トルク検出手段は、筋力入力軸と一体に連
   続する回転軸の一部が他の軸部より小さい外径に形成さ
   れてなる起歪部と、この起歪部外周近傍を囲繞するよう
   に前記回転軸に嵌合固定された絶縁環上に並列状に嵌装
   された集電環と、前記起歪部上にトルクを検出し得る角
   度にその受感方向を合致させて添着され入・出力端がそ
   れぞれ前記集電環に電気的に接続されたひずみゲージ
   と、不動部に固定された刷子台に基端が固定され先端が
   前記集電環の接線方向に延び且つ接触される刷子とから
   構成されている特許請求の範囲第１項記載の筋力訓練測
   定装置。
6. 【請求項６】少なくとも増速手段、トルク検出手段、制
   動手段、回転力連断手段、減速手段、電動駆動手段、回
   転速度検出手段、角度検出手段は、比較的大きな重量を
   有する筐体内に収納保持され、この筐体はその底部に少
   なくとも３個の脚輪を有し移動可能に構成されている特
   許請求の範囲第１項記載の筋力訓練測定装置。