JPH0884755A - 身体機能訓練装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 訓練動作に遊技的要素を取り入れることによ
って、身体機能をきわめて効率良く向上させることがで
き、しかも訓練者に不適切な負担をかけることを防止で
きる身体機能訓練装置を提供する。 【構成】 ケーシング１２から見え隠れ移動するワニ標
的９を訓練者５が右手に持ったハンマ７によって叩く。
うまく叩けた回数や、うまく叩けなかった回数等が表示
装置２２やＣＲＴ２８に表示される。訓練者５は、成績
を上げようとして訓練動作に集中するので、効果的な訓
練動作が期待できる。ワニ標的９の出現パターンや出現
速度等は、訓練者５の左手の指先に装着した血圧センサ
によって採取される血圧情報や脈拍情報に基づいて適正
な値に制御される。これにより、訓練者５に健康状態及
び運動能力から見て不適切な負荷がかかることが防止さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、身体機能に障害を有す
る訓練者の身体機能を向上させる身体機能訓練装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】特定の病気を患った者には、後遺症とし
て身体機能に障害が残る場合がある。また、怪我や高齢
により身体機能に障害が生じたり、身体機能が低下する
こともある。このような場合に身体機能を向上させるた
め、従来より、種々の身体機能訓練装置が提案されてい
る。例えば、片腕に機能障害がある者に対して、重りが
連結された吊り輪をその片腕で適当回数上げ下げすると
いった訓練方法が知られている。しかしながらこの種の
訓練方法では、訓練動作がきわめて単調なので、思った
ほどの訓練効果が得られないことがあるかもしれない。

【０００３】本発明者は、身体機能を向上させるために
種々の実験を行ったところ、訓練動作に遊技的要素を組
み入れることが非常に有効であることを見い出した。こ
れは、訓練者が訓練動作に集中でき、しかも訓練者の動
作が多様化することに起因するものと考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、遊技的
要素を組み入れた上記の訓練装置に関しては、負荷の設
定が不適切である場合や、訓練開始後に訓練者の身体状
況に変化が生じた場合に、訓練者に過剰の負荷が加わ
り、かえって訓練者の機能向上を阻害することが考えら
れる。従って本発明は、訓練動作に遊技的要素を取り入
れることによって身体機能をきわめて効率良く向上させ
ることができるようにすると共に、そのようにした場合
にも、訓練者に不適切な負担をかけることを防止できる
身体機能訓練装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る身体機能訓練装置は、訓練者が遊技感
覚で動作を仕掛ける動作機器と、訓練者の身体情報及び
訓練者の運動情報の少なくとも１つを取得する情報検知
手段と、情報検知手段から出力される情報に基づいて動
作機器の動作を制御する制御手段とを有することを特徴
とする。

【０００６】身体情報は適宜の身体センサによって検知
できるが、その身体センサとしては、取得すべき身体情
報に応じて種々のセンサが考えられる。例えば、図５に
示すように、訓練者の指先に血圧センサ１を装着して血
圧や脈拍を計測できる。また、図６に示すように、訓練
者の耳に脈拍センサ２を装着して脈拍を計測できる。ま
た、図７に示すように、訓練者の胸に電極３を貼り付け
て心電図を採取できる。また、胸に呼吸ピックアップを
取り付けて呼吸数を検出できる。さらに、図８に示すよ
うに、訓練者の頭に脳波電極４を取り付けて脳波を計測
することができる。また、筋電、発汗等を身体情報とし
て検査することもできる。

【０００７】訓練者の運動情報というのは、訓練者が行
う動作に関する種々の情報ということであり、この情報
に基づいて、訓練者の運動能力及びその運動能力の経時
的な変化を知ることができる。例えば、今、動作機器と
して訓練者が手に持ったハンマで標的を叩くことを内容
とするものを考えるとすると、訓練者が一定時間内に標
的を叩いた回数、標的が訓練者に見える位置に出現して
からそれが叩かれるまでの反応時間又は訓練者がハンマ
を振り下ろすときのハンマの打撃強さ及び打撃方向等を
運動情報として取得する。

【０００８】動作機器は、訓練者が遊技感覚で動作を仕
掛けることを可能とするものであって、その具体的な構
成は特定の構成に限定されない。ここにいう「遊技感覚
で動作を仕掛けることができる」というのは、訓練者が
遊びの感覚を持つことができるような動作のことであ
る。具体的には、訓練者によって実行される動作の優劣
を何らかの方法によって表示し、成績をさらに向上しよ
うという気持ちを訓練者に抱かせるような機能を備えた
動作等が考えられる。例えば、以下に述べるような機器
によって本動作機器を構成できる。

【０００９】（１）映像表示手段を用いた動作機器：動
作体を映像として映し出す映像表示手段、例えばＣＲ
Ｔ、液晶ディスプレイによって動作機器を構成できる。
制御手段は映像表示手段上における動作体の動き及び動
作体をとりまく環境映像の動きの少なくとも１つを制御
することになる。例えば、次のような構成から成る模擬
カーレース表現装置によって、このような動作機器を構
成できる。

【００１０】この模擬カーレース表現装置では、仮想コ
ース及び訓練者の操作に応じてそのコース上を仮想走行
する仮想走行体をコンピュータプログラムによって演算
してＣＲＴ等の画面上に映し出す。そして、コンピュー
タを相手にする場合は、コンピュータが担当する車に衝
突しないように、訓練者がハンドル、ブレーキ及びシフ
トレバー等を操作し、定められたコースを速く走行する
ことを目標とする。他方、訓練者同士が対戦する場合
は、相手の訓練者が担当する車及びコンピュータが担当
する車の両方に衝突しないように、訓練者がハンドル等
を操作し、コースを速く走行する。

【００１１】制御手段は、訓練者の身体情報や訓練者の
運動情報に基づいて、車の走行スピード、すなわち画面
の流れの速さを制御する。例えば、訓練者の血圧が上が
ったときには、訓練者がアクセルペダルを大きく踏み込
んでも、最高速度は低く抑えられる。また、仮想コース
のカーブの出現頻度及びカーブの曲率半径を変化させ
る。また、訓練者が操作するハンドルにかかる負荷を変
化させる。また、足でペダルの微妙な調節ができない訓
練者のために、ペダルの重さを変化させる。さらに、ハ
ンドルの振れ角の大きさを変化させる。これにより、ハ
ンドルの動きが小幅でも急カーブを曲がることができ
る。

【００１２】（２）ワニ模型叩き動作装置：動物のワニ
を模した標的を複数個用意する。そして、それらの標的
をフィールド上で訓練者に対して個々に見え隠れ移動さ
せる。訓練者は、標的が見えたときにそれをハンマや素
手によって素早く叩く。訓練者は、一定の時間内に何個
の標的を叩くことができたかを競う。制御手段は、身体
センサから出力される身体情報に基づいて、複数の標的
の見え隠れのパターンや、見え隠れの移動速度等を制御
する。ハンマをうまく持てないプレイヤのために、ハン
マをベルト等によって手に固定できるようにすると望ま
しい。また、ハンマの重さや重心の位置等についても訓
練者の上肢の運動機能の状態に適したものとすることが
望ましい。

【００１３】（３）カーニバルゲーム様動作装置：シェ
フが持っているフライパンに、訓練者が目玉焼きを模し
た円盤状の標的を投げる。その標的がフライパンに乗る
と成功となり、乗らないと失敗となる。制御手段は、訓
練者の身体情報や訓練者の運動情報に基づいて、フライ
パンの高さや、標的を投げる位置からフライパンまでの
距離を変化させる。

【００１４】（４）ボート漕ぎ動作装置：ボートを漕ぐ
ごとに、そのパワーと速度に見合った量だけボートが上
昇していく。ボートは、目標値として設定した高さまで
上昇する。目標値まで上昇すると、到達時間、到達速
度、漕いだ回数等の数値を表示する。また、訓練中もオ
ールを漕ぐ回数を音声合成で発生させ、訓練者の孤独感
をなくす。オールを持つことができない人のために、ベ
ルト等でオールを手に固定することが望ましい。また、
訓練者の体を固定するために、前後方向へ移動可能な背
もたれを椅子に取り付け、さらにシートベルトを設ける
ことが望ましい。また、椅子の形を、訓練者の体を覆い
包むような形状のバケットタイプにすることが望まし
い。さらに、乗降の際に訓練者の体を支えられるよう
に、ボートの両側の縁に手すりを設けることが望まし
い。制御手段は、訓練者の身体情報や訓練者の運動情報
に基づいて、オールの移動範囲、漕いだときのボートの
上昇量等を変化させる。

【００１５】

【作用】本発明の身体機能訓練装置によれば、訓練者は
遊技感覚で動作を行うので、適度な競争心や達成感を刺
激して、訓練者の訓練意欲を向上する。それ故、訓練者
の機能向上の効果が著しく高まる。また、動作機器の動
きは、訓練者の身体情報や訓練者の運動情報に基づいて
制御されるので、訓練者に不適切な負荷が加わることを
確実に防止できる。

【００１６】

【実施例】（実施例１） 図１は、本発明に係る身体機能訓練装置の
一実施例を示している。この身体機能訓練装置は、訓練
者５が遊技感覚で動作を仕掛ける動作機器６と、その動
作機器６の動作を制御するコンピュータ２５とを有して
いる。訓練者５は、例えば、右半身の機能に障害を有す
る者であり、右腕にハンマ７を持って動作機器６に向か
う。訓練者５の左腕の指先には、訓練者の身体情報、特
に血圧及び脈拍を検知するために、図５に示すような血
圧センサ１が装着される。また、ハンマ７には、訓練者
５の運動情報を検知するための加速度センサ２６が装着
される。また、コンピュータ２５には、入力装置として
のキーボード２７及び表示装置としてのＣＲＴ２８が付
設される。

【００１７】動作機器６は、図２に示すように、フィー
ルド８と、そのフィールド８の上を走行する５個の標的
９とを有している。標的９は、訓練者５に遊技感覚を与
えるために動物のワニを模して作られている。ワニ標的
９は、図３に示すように、モータ１４によって駆動され
て回転するギヤ１０によって駆動されて図の左右方向へ
直線移動するラック１１に接続されている。ラック１１
が直線移動するとき、ワニ標的９は、ケーシング１２の
中に隠れる右端位置と、ケーシング１２の外に出る左端
位置との間を往復移動する。ワニ標的９の右端位置及び
左端位置は、それぞれ、リミットスイッチ１３ａ及び１
３ｂによって検知される。

【００１８】ワニ標的９がケーシング１２の内側から外
側へと出るとき、ケーシング１２の天井面に設けたカム
１５及び標的頭部９ａに連結されたカムフォロワ１６の
働きにより、標的頭部９ａが回転移動する。この回転移
動により、ワニ模型が口を大きく開けながらケーシング
１２の外側へ迫り出す状態が作り出される。訓練者５が
ワニ標的９の開いた口をハンマ７で叩くと、標的９の内
部に設けたヒットセンサ１７によってその叩かれたこと
が検知される。

【００１９】コンピュータ２５は周知のコンピュータに
よって構成されていて、図４に示すように、中央処理装
置（ＣＰＵ）１９に外部記憶装置としてのハードディス
ク２９が接続される。このハードディスク２９には、５
個のワニ標的９の出現パターン、すなわち５個のワニ模
型をどのような順番で見え隠れ移動させるかについての
パターンや、その他種々の演算に必要となるプログラム
等が記憶される。ＣＰＵ１９による各種の演算中の状態
は、半導体メモリ２１に記憶される。

【００２０】ヒットセンサ１７、リミットスイッチ１３
ａ，１３ｂ、血圧センサ１及び加速度センサ２６等の出
力信号はＣＰＵ１９へ送られ、ＣＰＵ１９はハードディ
スク２９に記憶された動作プログラムに従って、ワニ標
的９の駆動用モータ１４の回転方向及び回転速度を制御
し、さらに表示装置２２及びＣＲＴ２８を駆動する。

【００２１】以下、本身体機能訓練装置を用いて行われ
る訓練動作を具体的に説明する。

【００２２】訓練動作が開始されると、図２において、
５個のワニ標的９がそれぞれ個別にケーシング１２から
見え隠れ移動する。図１において、訓練者５はケーシン
グ１２の外へ迫り出したワニ標的９をハンマ７で叩く。
ワニ標的９は、訓練者５の能力に応じてうまく叩かれた
り、あるいは、うまく叩かれなかったりする。ＣＰＵ１
９は、訓練者５のハンマ叩き動作の結果を表示装置２２
及びＣＲＴ２８に表示する。例えば、訓練動作の開始か
らの経過時間、ワニ標的９を叩いた回数、ワニ標的９を
叩くことができなかった回数、ケーシング１２から次に
出てくるワニ標的９のランプ予告、ワニ標的９が出るレ
ーンの表示、ワニ標的９がケーシング１２から出現する
頻度、訓練動作の開始から出現したワニ標的９の総数、
個々のワニ標的９についての叩かれた回数、ワニ標的９
が出現してからそれが叩かれるまでの所要時間、あるい
は訓練時間のうちの前半と後半の叩き回数等を表示す
る。

【００２３】なお、特定の表示内容に関しては、それを
訓練者５に見せない方が訓練者５の健康上、あるいはそ
の他の理由から好ましいと思われる場合がある。そのよ
うな表示内容に関しては、コンピュータに付属のＣＲＴ
２８にだけそれを表示して、動作機器６の表示装置２２
にはそれを表示しないように設定できる。こうすれば、
訓練者５にとって好ましくない結果を、担当医師にだけ
はＣＲＴ２８を介して通知し、訓練者５にはその結果を
開示しないようにできる。

【００２４】また、ＣＰＵ１９は、訓練者５の指先に取
り付けた血圧センサ１の出力信号から訓練者５の血圧及
び脈拍に関する情報を読み取り、さらに、ハンマ７に設
けた加速度センサ２６の出力信号から訓練者の運動情報
としてのハンマ７の加速度を読み取る。そして、それら
の情報に基づいて、ハードディスク２９内に記憶された
５個の標的９の出現のさせ方に関するパターンを変更
し、さらに各標的９の移動速度を変更する。すなわち、
標的９の出現パターン、出現速度及び訓練時間が訓練者
５の健康状態や運動能力に合った適切な状態に設定され
る。これにより、訓練者５に過剰な負荷がかかることが
防止される。

【００２５】（実施例２）図９は、本発明に係る身体機
能訓練装置に用いられる動作機器の改変例を示してい
る。この動作機器は、いわゆるボート漕ぎゲームに近似
した内容の動作を行うものである。具体的には、訓練者
５が模擬ボート３１のオール３２を漕ぐごとに、そのパ
ワーと速度に見合った量だけ模擬ボート３１がジャッキ
３３によって持ち上げられて上昇する。模擬ボート３１
が目標の高さまで上昇すると、到達時間、到達速度、漕
いだ回数等の数値が７セグメントの発光表示装置やＣＲ
Ｔに表示される。

【００２６】訓練中、オール３２を漕ぐ回数を音声合成
で発生させ、訓練者の孤独感をなくすことができる。ま
た、オール３２を持つことができない人のために、ベル
ト等でオール３２を手に固定することができる。また、
訓練者５の体を固定するために、前後方向へ移動可能な
背もたれを椅子に取り付け、さらにシートベルトを設け
ることができる。また、椅子の形を、訓練者の体を覆い
包むような形状のバケットタイプにすることができる。
さらに、乗降の際に訓練者５の体を支えられるように、
模擬ボート３１の両側の縁に手すりを設けても良い。

【００２７】制御手段は、訓練者５の身体情報や訓練者
５の運動情報に基づいて、オール３２の移動範囲や、漕
いだときの模擬ボート３１の上昇量等を変化させる。本
実施例によれば、脚及び上肢に関して訓練者５の機能を
向上できる。

【００２８】以上、好ましい実施例を挙げて本発明を説
明したが、本発明はその実施例に限定されるものでな
く、請求の範囲に記載した技術的範囲内で種々に改変で
きる。例えば、動作機器は、上記のようなワニ標的を用
いた装置に限られず、他の任意の機器を用いることがで
きる。例えば、いわゆるカーニバルゲームと呼ばれるよ
うな、比較的広い場所でボールや、円盤等を投げて行う
ゲームに近似した動作を行わせる機器を適用できる。ま
た、ＣＲＴ等の映像表示手段を用いた、いわゆるテレビ
ゲーム機に近似した機器を用いることもできる。

【００２９】また、訓練者から採取する健康に関する情
報は、血圧、脈拍以外の他の健康状態表示パラメータと
することができる。また、訓練者が動かすべき体の部位
は、腕に限られず、足その他任意の部位とすることがで
きる。動作の具体的な形態も、叩くことに限られず、レ
バーを種々の方向へ傾斜移動する操作や、複数のボタン
から１つを選択してそれを押す操作等といった、それぞ
れの訓練者に対応した種々の形態が考えられる。また、
図１に示すような動作機器６を横に２台並べ、それらの
動作機器の間で訓練者が下肢を使って移動するようにす
れば、下肢の訓練を行うことができる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１記載の身体機能訓練装置によれ
ば、訓練者は遊技感覚で訓練動作を行うので、適度な競
争心や達成感を刺激して、訓練者の訓練意欲を向上す
る。それ故、訓練者の機能向上の効果が著しく高まる。
また、動作機器の動きは、訓練者の身体情報又は訓練者
の運動情報に基づいて制御されるので、常に、訓練者の
運動能力や健康状態に合わせた適切な負荷が訓練者にか
けられ、訓練者に過剰な負荷が加わることを確実に防止
できる。

【００３１】請求項４記載の身体機能訓練装置によれ
ば、実際の標的構造物を機械的に動かした状態で訓練動
作が行われるので、訓練者に比較的大きな訓練動作を行
わせることができる。

【００３２】請求項５記載の身体機能訓練装置によれ
ば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等といった映像表示手段
に映し出される映像を用いて訓練者に適宜の動作を行わ
せるようにしたので、訓練者に多種多様な映像的な刺激
を与えることができる。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る身体機能訓練装置の一実施例の全
体を示す斜視図である。

【図２】動作機器の一実施例を示す部分斜視図である。

【図３】図２の動作機器の側面断面図である。

【図４】図１の身体機能訓練装置に適用できる電気制御
系の一例を示すブロック図である。

【図５】身体センサの第１実施例を示す図である。

【図６】身体センサの第２実施例を示す図である。

【図７】身体センサの第３施例を示す図である。

【図８】身体センサの第４施例を示す図である。

【図９】本発明に係る身体機能訓練装置に用いられる動
作機器の他の実施例を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 血圧センサ ２ 脈拍センサ ３ 電極 ４ 脳波電極 ５ 訓練者 ６ 動作機器 ７ ハンマ ８ フィールド ９ ワニ標的 １０ ギヤ １１ ラック １２ ケーシング １３ａ，１３ｂ リミットスイッチ １４ モータ １５ カム １６ カムフォロワ １７ ヒットセンサ ３１ 模擬ボート ３２ オール ３３ ジャッキ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 身体機能に障害を有する訓練者の身体機
   能を向上させる身体機能訓練装置において、訓練者が遊
   技感覚で動作を仕掛ける動作機器と、訓練者の身体情報
   及び訓練者の運動情報の少なくとも１つを取得する情報
   検知手段と、情報検知手段から出力される情報に基づい
   て動作機器の動作を制御する制御手段とを有することを
   特徴とする身体機能訓練装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の身体機能訓練装置におい
   て、訓練者の身体情報は血圧、脈拍、心電図、呼吸数及
   び脳波のうちの少なくとも１つであることを特徴とする
   身体機能訓練装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の身体機能訓練装置におい
   て、 動作機器は、訓練者が手に持ったハンマで標的を叩くこ
   とを内容とするものであり、 訓練者の運動情報は、訓練者が一定時間内に標的を叩い
   た回数、標的が訓練者に見える位置に出現してからそれ
   が叩かれるまでの反応時間又は訓練者がハンマを振り下
   ろすときのハンマの打撃強さ及び打撃方向であることを
   特徴とする身体機能訓練装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のうちのいずれか
   １つに記載の身体機能訓練装置において、動作機器は訓
   練者に対して見え隠れ移動する標的を有しており、制御
   手段は複数の標的の見え隠れのパターン、見え隠れの移
   動速度及び訓練時間の長さの少なくとも１つを制御する
   ことを特徴とする身体機能訓練装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の身体機能訓練装置におい
   て、動作機器は動作体を映像として映像表示手段上に映
   し出す映像表示システムを有しており、制御手段は映像
   表示手段上における動作体の動き及び動作体をとりまく
   環境映像の動きの少なくとも１つを制御することを特徴
   とする身体機能訓練装置。