JPS60501341A - コンピュ−タ化運動訓練装置 - Google Patents
コンピュ−タ化運動訓練装置Info
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- JPS60501341A JPS60501341A JP59502159A JP50215984A JPS60501341A JP S60501341 A JPS60501341 A JP S60501341A JP 59502159 A JP59502159 A JP 59502159A JP 50215984 A JP50215984 A JP 50215984A JP S60501341 A JPS60501341 A JP S60501341A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
コンピュータ化運動訓練装置
発明の背景
米国特許第4.291.787号に開示されたような運動訓練’AHは当業者に
良く知られており、筋肉を強化したり回復するため、体育の指導者や身体の治療
専門家(テラピスト)によって広く使われている。
身体の動きは、筋肉が短縮したとき動きを与えるように、身体の各部に取付けら
れた筋肉の極めて複雑な配置を含むため、動きの全範囲を通し身体の一部に加わ
る最大の力はその身体部分の動き範囲にわたって変化する。筋肉を鍛えたり回復
させるには、身体部分の動き範囲にわたって各種の時点又は角度で加わる力を知
り、もっとも有利な治療又は運動訓練の処方を容易にすることが望ましい。更に
、筋肉を鍛えたり回復するのに、運動訓練によっては該当の部分以外に施さない
ことが望ましい。例えば、一定のひざのiノかを回復するためには、他の部分を
除き一定の筋肉だけに運動訓練を与え、動きを所定の範囲に制限するのが望まし
い。
本発明の主な目的は、各種の回転角度で果される力つまり仕事を示す装置と組合
せて、レバー又はアームに付設されユーザによって付勢されるセンサを提供する
ことにある。
本発明の更なる目的は、ピストンの各方向の移動に対する抵抗を独立的に調整可
能とするか又はピストンの移動に対し選択的にいずれか一方の方向で抵抗を与え
他の方向では抵抗を与えない制御弁を備えた改良型の複動油圧シリンダを提供す
ることにある。
本発明によれば、運動訓練装置はレバーアームが旋回自在に固定されたレバーを
有するフレーム、及びフレームとレバーアーム間に接続されてレバーアームの移
動に抵抗を与える複動油圧シリンダから成る。シリンダに付設された弁が、シリ
ンダの対向端から流れる流体に対す独立的な制限調整を可能とし、シリンダの一
端からロットを伸張させるのに必要な力がシリンダ内へしノ)・を後退させるの
に必要な力と異るようにする、寸法の異った1m路を持つ弁要素を備えている。
シリンダを通し反対方向にピストンを移動させるのに必要な圧力に関連した信号
を与えるため、圧力変換器が配置されている。レバーアームの位置に関連した出
力信号を、それが旋回点を中心に回転するにつれて供給するため、ポテンショメ
ータが位置されている。圧力変換器及びポテンショメータからの信号が、信号調
整回路とアナログ/デジタル変換回路を介しマイクロプロセッサに送られる。マ
イクロプロセッサは、計時サイクルの開始時にリセフトされ、繰返し数、経過時
間、累計の仕事とパワー、先行する任意な1回の繰返しの仕事、パワー及びピー
ク負荷を指示する。マイクロプロセッサは更に、身体部分の強度を比較する目的
のため、右側と左側の身体部分の屈曲及び伸長時における仕事又はパワーを指示
する。マイクロプロセッサからの出力は、データ処理、グラフ表示及びデータの
記憶のため通常のホームコンピュータの入力に与えられる。
図面の簡$L象晟肌
発明がより明解且つ完全に理解されるように、本発明の好ましい実施例の図面を
添付する:
第1図は本発明を実施した運動訓練装置の前方左側から見た斜視図;
第2図は同装置の後方左側から見た斜視図:第3図はレバーアーム、油圧シリン
ダとイ」設の弁機構及びマイクロプロセッサへの入力を与えるセンサの概略線図
:第4図は第3図の4−4線に沿った断面図;第5図は第4図の5−5線に沿っ
た断面図:第6図は油圧シリンダの拡大部分断面図:第7図はマイクロプロセッ
サ回路のブロック図;第8図はマイクロプロセッサ用ハウシングと所望の留部を
表示するだめの付設スイッチの斜視図;
第9図はマイクロプロセッサ用ハウジングの上方後側から見た斜視図;
第10A、IOB及びIOc図はマイクロプロセ、す回路の配線図;
第]IA及11B図は表示盤の配線図:であり、各図を通し同し部品を示すのに
同し参照番号が使われている。
好1災巖桝勿晟肌
番号20で全体が示され本発明を実施した運動訓練装置が、添付の図面中筒1.
2図に示しである。運動訓練装置20は、横方向に延びた連結バー26.27に
よって相互に結合されほぼ垂直に延びた側方フレーム部材22.24を備えて成
る。側方フレーム部材22.24は実質上同一の構造で、それぞれシート支持体
28と背中支持体30用の取付台を与えるように成形されている。
図面中筒1図に最も解り易く示し7であるように、ノート32.34は水平面か
ら例えば15゛の角度でわずかに傾斜し、シートの前縁が後縁より上方に高めら
れている。シートの背もたれ36.38は隣接したシート32.34にそれぞれ
取付りられ、各シートの背もたれはシート32.34の平面に対して約110°
つまり水平面に対して約125°の角度で傾斜している。
上記から、ユーザがソート32に坐り背もたれ36にもたれかかったとき、ユー
ザがわずかに傾斜した姿勢になることが容易に理解されよう。ユーザを運動訓練
装置のソート32と背もた1z36に対し拘束するため、一対のシートヘルド4
2.44か設けられている。
各シートの背もたれ36.38は背中支持体30上に取付けられ、背中支持体3
0はそこから後方へ延び且つフレームに溶接又はその他の方法で固定された中空
管33内に収容されるバー31を有する。各シート背もたれ36.38のシート
32.34に対する位置を調整するため、容管32はそこにネジ止めされバー3
1を貫いて形成された離間開口へi!沢的に位置決めされる調整ネジ35を有す
る。ロックネジ37は、各バー31の外表面と係合するように筒状部材33の壁
を貫いてネジ止めされ、バー31及び対応するシート背もたれの筒状部材33に
対する動きを妨げる。
シリンダ支持バー40は、フレームの下方後部に隣接した一方の連結バー26に
固定された下端と、シート32.34の前縁を支持する連結バー27に固定され
た前端とを有する。コンソール45がシリンダ支持バー40の」一端に取付けら
れ、両シート32.34間に位置し、後部こ詳述するよう弁組体を支持する。
又シリンダ支持バー40は、その上端から前方へ延び枢支ピン50を回転可能に
支持する離間した耳46.48を有する。中空の筒状作動アーム52が、枢支ピ
ン50によって回転可能に支持された中空の円筒状ブノソユ54へ溶接又はその
他の方法で固定されている。作動アーム52の長さは、ソート背もたれ36.3
8の調整について前述したのと同しように、調整ネジ35′とロックネジ37′
によって調整可能である。
作動アーム52の下部53はそこに溶接又はその他の方法で固定されたロット5
4を有し、該ロット54が同定されたパッド56を有する軸受スリーフを回転可
能に支持している。パット56はユーザのむこうずねの前面と当接し、ユーザの
むこうずね5
をパット56と当接する状態に維持するための足首ノλアト58を備えている。
シート32又は34に着席したユーザの腿と当接する腿/\アト59も設けられ
ている。
各シート32.34の隣接した対向側面に、ユーザの手で握られユーザの身体を
安定化するのを容易とするハンドルノ<−57が設けられている。つまり、ユー
ザがシート32又は34に着席したとき、ユーザの身体はシートヘルド42、足
首ハンド58及び腿ハント59によって拘束され、その身体を安定に維持するこ
とが容易に理解されよう。身体を更に安定化するため、パッド付円筒体25がブ
ラケット23によって側方フレーム部材22.24にそれぞれ固定されている。
運動訓練が施されない方のコーーザの脚が一対辺バノド付円筒体25間に位置さ
れ、その運動訓練されない脚の動きを防く。
後に詳述するように、番号60で全体を示したコンピュータの取付台が運動訓練
装置の前方に固定され、マイクrlIプロセッサ用ハウジング65を支持する。
枢支ピン50を中心とした作動アーム52の動きは複動油圧シリンダ70によゲ
て抵抗を受け、油圧シリンダ70は図面中筒6図に最も解り易く示すように、円
筒状筒形部材72とこの内部を軸方向に貫通して延びた円筒状ハウジング74と
を備え、両口筒状部材72.74間に環形状のりザーハ75を形成する。エンド
プラグ又はシリンダキャップ76.77は同一の構造で、それぞれネジ切り通路
78を備え、このネジ切り通路78が各部材72.74及び76を貫いて延び、
後に詳述するように油圧ラインをシリンダ74の内部と流体連通せしめる。プラ
グ部材76.77は、環形状リザーバ75と通路78の間ζこ延びたポート80
にノ\不負荷弐の逆止弁79を備え、リザーバ75から通路78へ向かう流体の
実質上無制限の流れを許容する一方、ポート80を通り通路78からりザーハ7
5へ向かう流体の流れを阻止する。
外周に装着されたシールリング83を有するピストン82がシリンダ74に摺動
可能に配設され、シリンダキャ・7プ76.77内に形成された通路を通して延
びたロッド85.86を存する。つまり、ロッド85が延出すると、ロッド86
が後退する。
第3Mを参照すると、ロッド85はその外端にロッド小環90を有し、ロッド小
環90がピン90により作動アーム52中央部の突片51へ旋回自在に固定され
る。シリンダ70はピン71でシリンダ支持バー40へ旋回自在に固定される。
シリンダの反対端にあるロッド86はピストン82の移動を制限するストッパ8
6aを備え、アーム52の角運動範囲を選択的に制限するのが好ましい。
図面中箱3図に最も解り易く示しであるように、シリンダ70の対向端はそれぞ
れライン93.94を通し制御弁95に接続されている。
図面中筒4図に示すごとく、弁本体95は入口通路96と出口通路97と連通ず
るチャンバ内に回転自在に固定された弁要素98を存する。弁要素98は、入口
通路96を出口通路97と流体連通せしめる直径の異った複数の計量オリフィス
を有する。又弁要素98は、運動訓練装置20の両シート32.34間に位置し
たコンソール45からアクセス可能なノブ100の回転により所望の位置へ回動
される。複数油圧シリンダ70の反対端からライン94を通る流れを調整する別
の弁要素を制御するため、別のノブ101が配置されている。図面中箱5図に最
も解り易く示しであるように、計量オリフィス99は直径が異るのが好ましく、
図示例では8個の異ったザイスのオリフィスか設けられている。
戻りライン97′か弁本体95の戻り通路97と連通して位置し、シリンダ70
のリザーバ75と連通ずる戻りポートに接続されている。系内に作動油を満たず
のを容易にするため、シリンダ70は充填ポート75′を備えているのか好まし
い。アキュムレータ102がライン103を介して戻りライン97′に接続され
、好ましくは約10ボンド/平方インチ(psi )の圧力に蓄圧されている。
圧力変換器105.110が通路104を介し、弁本体95内の入口通路96と
流体連通ずるように接続されている。圧力変換器105.110は通常の構成で
、流体圧に関する出力信号を送る。図面中箱3図に図示のごと<、導線B9は1
2ボルトの電源と両度換器105.110に接続されている。又両正力変換器1
05.110はラインB7を介しアースされている。圧力変換器105.110
の各出力は、それぞれ導線B]5、B19を介しマイクロプロセッサへ送られる
。後に詳述するように、導線BI5、+319からの信号がシリンダ70の対向
各端における流体圧を指示するのに使われる。
アーム52の上端に固定された軸受スリーブ54か、ユーザによって作動される
。電位差計115がそこに装着されたギヤ116を有し、軸受スリーブ54とギ
ヤ+16が転動係合するように位置されている。従って、アーム52かピン50
を中心に回転すると、電位差計115の出力が変化し、シート32.34の平面
に対するアーム52の角度位置を指示する。電位差剖115は導線Bllを介し
5ボルトの電源へ、導線B7を介しアースへ接続されている。電位差計115の
出力つまりワイパーか、後に詳jホするように導線B13を介しマイクロプロセ
ッサへ接続されている。
第7〜13図に最も解り易く示しであるように、圧力変換器105.110及び
ボテンンヨメータ115からの各信号は信号調整装置を介してマイクロプロセッ
サへ送られ、マイクロプロセフす用ハウジング65内の表示盤に出力を与える。
導線B+5、B19をjMシた信号は、それぞれ信号調整回路120をilシ第
第10凹
テンショメータ115からの信号は、導線B ] 、3を通しアナLグ/デジタ
ル変換器へ送られる。第10A図には、1つの信号調整回路120が概略的に示
しである。但し、信号調整回路120はモニターすべき各圧力源毎に設けられる
ことが容易に理解されよう。尚第10A図には、3個のポテンショメーク115
を収容し、1つより多いアーム52の角度に関するデータを処理するため、3つ
の信号調整回路122、122′及び122″が示しである。
第10A、IOB、]、 O C図中、“B”で表示した導線はマルヂビン型コ
ネククを有するハックブレー1に接続され、” D ”で表示した導線は第11
A図に概略的に示された表示盤へ接続している。表示盤は各スイッチを介し、ハ
ウジング65の前方から見ることのできる発光ダイオードに接続されている。第
8図に最も解り易く示しであるように、ハウジング65の前面にはその左側にオ
ン−オフスイッチ125とリセットスイッチ126、右側に縦列の各スイッチ1
27〜133、及び中央部にスイッチ134〜137を備えている。発光ダイオ
ード140、】42、144及び145,がユーザに見えるようにデータを表示
し、又スイッチ125〜137のそれぞれに隣接して1個のダイオードが位置し
、どのスイッチが動作位置にあるかを指示する。
スイッチ125は系を“オン及びオフパする電源スィッチで、スイッチ126は
計時サイクルをリセットする°゛リセツトスイ9
ノブである。“経過時間”はディスプレイ142に表示され、下降位置から上昇
位装置へ上り又下降位置へ戻るアーム52の動きである。゛繰返し”数が表示計
140によって表わされる。
スイッチ127.129は、パネルの前面に“仕事”とラベル表示されている。
スイッチ129が操作されると、窓145に現われる数値が“前回の繰返しパワ
中に成された仕事を表示する。一方スイソチ127が操作されると、系のりセン
ト以降の“累計された”仕事が表示される。
スイッチ128は“パワー”とラベル表示され、これが操作されると、“前回の
繰返し”中に加わったパワーを窓145に、“累計”パワーを窓144にそれぞ
れ表わす。スイッチ131は゛ビークトルク”とラベル表示されており、これが
操作されると、窓−145に現われる数値が前回の繰返し中にアーム52に加わ
った最大トルクを表わす。
スイッチ132は“再呼出し”とラベル表示されており、これが押されるとデー
タが系に再び呼出され、特定の繰返し数が窓140に現われ、スイッチ129〜
130のいずれかで選択されたピークトルク、パワー又は仕事が窓145に現わ
れる。スイッチ133は較正スイッチで、系の初!IJI較正時に使われ、1ザ
イクルつまり単一繰返しの角度限界を定める。
スイッチ136.137は、それぞれ“右゛及び左”とラベル表示されている。
ユーザがシート34に坐ったときは、ユーザの、左脚の強度が表わされる。一方
ユーザがシート32に坐ったときは、右脚の強度が表わされる。左右の脚が同し
作動部材を動かずことによって、軸受摩擦やシリンダ又は弁オリフィイスの径変
化の結果として生ずるエラーが系から確実に取除かれるように、1本のアーム5
2が使われる。計時サイクル中発光ダイオードIO−
145が点灯し、そのオン時が運動訓練の開始を示す。
回路基板及び表示盤の配線図を第10〜13図に示す。これらは当業者であれば
自ずと理解されよう。第9図に示すように、回路は前述のごとくケーブル87〜
B]9を介し圧力変換器105.110及び角度電位差計115に接続されてい
る。系は“、J3″とラベル表示されたケーブルを介して接続され、データをパ
ーソナルコンピュータに入力する。並列インターフェイス8420からのビンコ
ネクタJ3が図面中筒1. OB図に示しである。
データがパーソナルコンピュータへ送られると、そのデータは後日における診断
のためテープ又はディスク上に永久的に記憶される。トレーニングやリハビリテ
ーションの計画中、ユーザ又は治療の専門家が運動の繰返しを通して各角度にお
ける各身体部分の強度をめるのを手助けするため、及び各繰返し中の各角度にお
けるデータを異った時点で比較するため、データはグラフ的に表示可能であるこ
とが容易に理解されよう。又、シリンダ70とそれに付設された弁95がロット
85の伸張又は後退に対する抵抗を独立的に調整可能とし、いずれか一方の方向
の動きに実質上何の抵抗も与えず、他の方向の動きに大きな抵抗を力■えるよう
に調整できることも理解されよう。すなわち、シリンダ70は弁ハウジング95
−トのノブ100.101を華に回転するだけで、いずれか一方向のピストンの
動きに応した華動シリンダあるいは複動シリンダとして機能し得る。
図面の簡単な説明
)坏ふ p
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1及び第2筒状部材を備え、第2筒状部材が第1筒状部材内を貫通して延 び、第1及び第2筒状部材の両壁間乙こ環形を形成しており;該環形の閉塞手段 から離間して上記第2筒状部材内に配置され、リザーバを形成するピストン;該 リザーバと上記第2筒状部材の内部に連通ずる通路を有し、リザーバから第2筒 状部材の内部へ向かう流体の流れを許容するとともに第2筒状部材の各端からり ザーハへ向かう流体の流れを阻止する逆止弁手段、第」及び第2弁要素を備え、 これら弁要素のそれぞれが、第2筒状部材の内部と連通ずる流Jffi路と連通 ずるように位置可能で異ったサイズを持つ複数のオリフィスを有し、第2筒状部 材の各端からりザーハへ向かう流体の流れGこ対する抵抗を独立に且つ選択的に 調整可能にしていることがら成る複動油圧シリンダ。 2 前記リザーバと流体連通ずるアキュムレータか設けられ、該アキュムレータ がリザーバ内の流体圧を維持するため所定の圧力に前もって蓄圧されている請求 の範囲第1項記載の複動油圧シリンダ。 3 前記ピストンの反対各側に隣接した第2筒状部材の内部と流体連通し、前記 シリンダの対向各端に隣接した流体圧に関する電気信号を発生ずる一対の圧力変 換器;及びこれら圧力変換器に付設され、シリンダの対向各端に隣接した圧力を 表示する指示手段、が設けられた請求の範囲第1項記載の複動油圧シリンダ。 4 前記圧力変換器に付設されたマイクロプロセッサを備え、該マイクロプロセ ッサが圧力変換器からのデータを受取って記憶する請求の範囲第3項記載の復動 油圧シリンダ。 5 前記油圧シリンダ内のピストン位置Gこ関する電気信号をマイクロプロセッ サに送る位置指示手段;及び前記マイクロプロセッサに付設され、シリンダ内の ピストンの異った位置で該ピストンに加わる力を表示するディスプレイ手段;を 備えた請求の範囲第4項記載の複動油圧シリンダ。 6、運動訓練装置において、被作動部材;該被作動部材に付設され、被作動部材 に加わる力の大きさに関する信号を発生する力検知手段;上記被作動部材に付設 され、被作動部材の位置に関する信号を発生ずる角度検知手段;上記各信号を所 定の時間間隔でデジタル信号を変換し、該デジタル信号をマイクロプロセッサへ 送る手段;及び上記プロセッサに付設された表示手段で、該表示手段が経過時間 、被作動部材の繰返し数及び繰返し中に加わる力を表示すること;から成る運動 訓練装置。
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