JPWO2009122550A1 - 運動装置 - Google Patents

Abstract

人が乗る可動部７と、可動部７を動かす駆動手段とを備える運動装置であり、可動部７に乗っている人に対して情報刺激を与える刺激手段８７と、可動部に乗る人の動きを検知する検知手段８６，８８と、刺激手段の出力と検知手段の出力とから判断を行う判断手段Ｃ２を備える。効果的な他動式の運動をアクティブな運動も織り交ぜて行うことができる。

Description

本発明は、運動装置、殊に他動式の運動装置に関するものである。

駆動手段で発生させた外力を人体に加えて、この外力に対抗させる力を人体に生じさせることで人体に運動させる運動装置があり、この種のものとしては特許文献１に示された乗馬を模した運動装置が知られている。
特開２００１−２８６５７８号公報

上記のような運動装置を用いた運動は、人体に外力を加える可動部の動きに合わせた動きと、この動きに対抗しようとする動きとを人体に同時に生じさせるものであり、このような動きが可動部の動きに対してどのようなタイミングでどのようになされるかが運動効率を高めたい場合に重要となる。

しかし、初めて他動式の運動装置を用いる人は、上記可動部の動きに無闇に抵抗するような動きとなったり、可動部の動きに合わせた動きのタイミングが可動部の動きと大きくずれてしまっていたりする場合が多々あり、この場合、効果的な運動を得ることが難しい。

また、他動式の運動に飽きたらず、アクティブな運動も行いたいという要望もあるが、上記のような他動式の運動装置では、この要望に適切に応えることができるものはなく、使用者が揺動装置上で更に適宜身体を動かすほかはなかった。

本発明は上記の点に鑑み為されたものであり、効果的な他動式の運動をアクティブな運動も織り交ぜて得ることができる運動装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る運動装置は、人が乗る可動部と、該可動部を動かす駆動手段と、可動部に乗っている人に対して情報刺激を与える刺激手段と、可動部に乗る人の動きを検知する検知手段と、上記刺激手段の出力と上記検知手段の出力とから判断を行う判断手段とを備えていることに特徴を有している。

ここでの情報刺激としては、光や映像、音、振動等、使用者が認識することができる刺激であればどのようなものでもよく、可動部の動きそのものを情報刺激として用いるものであってもよい。検知手段としては、人によって操作されるスイッチや力センサ、接触センサ、非接触センサなどを好適に用いることができるが、人に装着する加速度センサを用いて動きを検出したり、可動部に乗る人を撮像して得た映像から画像処理によって人の動きを検出するものであってもよい。

上記刺激手段は、上記可動部の動きに同調した情報刺激を人に与えるものが他動式の運動にアクティブな運動を効果的に組み合わせることができる点で好ましいが、可動部の動きに同調していない情報刺激を与えるものを用いることを妨げない。

そして上記刺激手段が上記判断手段の判断結果を基に情報刺激を出力するものであると、情報刺激に対する人の反応に応じて情報刺激を出力するタイミングや間隔を変更することで、より高度の運動を人に行わせることが容易となる。

また、上記駆動手段が上記判断手段の判断結果を基に可動部を駆動するものであると、情報刺激に対する人の反応に応じて可動部の動作速度などを変更することでより高度の運動を人に行わせることが容易となる。

さらに上記検知手段が上記判断手段の判断結果を基に検知レベルを変更するものであると、情報刺激に対する人の反応に応じて、より正確な運動、あるいはより運動量の大きい運動を人に行わせることが容易となる。

人体の動きに抵抗を与える抵抗手段を備えるとともに、該抵抗手段は上記判断手段の判断結果を基に人体の動きに与える抵抗を変化させるものであってもよい。この場合も情報刺激に対する人の反応に応じて人の動きをより運動量の大きいものとすることができる。

上記判断手段の判断結果を外部機器の制御用信号として出力する出力部を備えたものであってもよい。外部機器も揺動装置の一部として利用することができる。

本発明においては、可動部に乗っている人に対して情報刺激を与えるとともに、可動部に乗る人の動きを検知手段で検知し、上記刺激手段の出力と上記検知手段の出力とから判断を行う判断手段を備えているために、他動式運動のための可動部の動きに同調した情報刺激を与えることで、他動運動のタイミングや行うべき動きを使用者に知らせることができるとともに、その時の使用者の動きが適切であるかどうかを判断することができるものであり、また、使用者のどのような動きを検知して出力するかの設定により、アクティブな運動を使用者に行わせることができるために、運動装置を用いた運動をきわめて効果的なものとすることができる。

本発明の実施の形態の一例の斜視図である。 同上のブロック図である。 他例の斜視図である。

符号の説明

１ 運動機器
Ｃ 制御部
Ｃ３ 判断部
８６ スイッチ
８７ 発光部８７

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図示例に係る運動装置は、上面に左右一対のステップ７，７が配されている基台１と、この基台１から立ち上がる高さ調節可能な左右の手摺り８５，８５と、基台１の前方側に上記手摺り８５，８５を利用して配設した操作パネル９と、上記基台１内に配設されて上記ステップ７，７の駆動を担うステップ駆動手段（図示せず）とからなり、使用者は左右の手摺り８５，８５を掴んで上記ステップ７，７に左右の足を載せて立ち、この状態で上記ステップ駆動手段を作動させてステップ７，７を動かすことで、使用者の脚部に対して他動運動を行わせるものである。

上記ステップ駆動手段によるステップ７，７の駆動は、例えばステップ７を前後左右方向に往復スライドさせると同時に、ステップ７の前端側と後端側との高さ位置関係を変化させることで、ステップ２に載せた使用者の足に対し、そのつま先側を下げる底屈(plantar flexion)動作と、つま先側を上げる背屈(dorsi flexion)動作とを繰り返し行わせるものを好適に用いることができる。なお、ここではステップ駆動手段の詳細については省略する。

そして、左右の手摺り８５の前側と後ろ側の総計４箇所には、夫々発光部８７を内蔵する押し釦型のスイッチ８６を配してある。この押し釦型スイッチ８６が本発明における検知手段を構成するとともに、スイッチ８６の上記発光部８７が光刺激を人体に与える刺激手段を構成している。

そして、この運動装置においては、上記発光部８７を備えたスイッチ８６は、次のような複数の役割を果たす。一つは、上記ステップ７，７を駆動中で右側のステップ７が前方に移動し且つつま先側が下がる時、右前に位置するスイッチ８６の発光部８７を点灯させ、左側のステップ７が前方に移動し且つつま先側が下がる時、左前に位置するスイッチ８６の発光部８７を点灯させるのである。

前記左右の２つのステップ７，７が交互に前後する時、前方に移動するとともにつま先側が下がる方のステップ７に載せた足に体重をかけるようにすることが、運動効率を高くする点で好ましいのであるが、上記スイッチ８６の発光部８７を上記タイミングで点灯させることで、使用者はどちらの足に体重をかければよいのかを判断することができる。

そして、ステップ７の動作で使用者の足が動かされるという他動運動を行っている時、ステップ７の動作に合わせて点灯しているスイッチ８６を、その点灯中にスイッチ８６を使用者が押すという動作を加えることで、アクティブな運動を使用者に行わせることができる。

また、スイッチ８６の発光部８７はステップ７の動作に合わせて点灯しているために、点灯中にスイッチ８６を押すことができれば、使用者はステップ７の動きに合わせた運動を行っていると判断することができる。

この判断を行う判断部Ｃ３を備えた制御部Ｃを図２に示す。図中Ｃ１は上記ステップ駆動手段の駆動制御を担う機器制御部、Ｃ２は刺激手段（発光部８７）から情報刺激を出力させる刺激出力部である。

機器制御部Ｃ１によって駆動制御されるステップ駆動部の動き、もしくはステップ７の動きを検出するセンサＳの出力から、刺激出力部Ｃ３は上記発光部８７を発光させるタイミングを検出し、所定の時間だけ発光部８７を点灯させる。

また、発光部８７を点灯させている時間内に点灯させている発光部８７を備えるスイッチ８６が押されたならば、判断部Ｃ３は使用者の運動が適切に行われていると判断し、たとえば機器制御部Ｃ１に対して動作速度を少しだけ早めることを指示する。

スイッチ８６が押されるタイミングが発光部８７の点灯時間を過ぎた後であったり、早すぎたりする時には、使用者のステップ７の動きに対する動きが適切でないということで、上記判断部Ｃ３は機器制御部Ｃ１に対して動作速度を少しだけ早めることを指示する。ステップ駆動部によるステップ７の駆動を止めてしまってもよい。運動を完遂するにはタイミングよくスイッチ８６を押さなくてはならないものとするのである。

情報刺激に対する使用者の動きの検知の上記判断結果を蓄積し、運動が終了した時点でその運動についての評価点数を使用者に提示するようにすることもできる。

いずれにしても、ステップ７が動く時に足も一緒に動くという他動運動を脚部が行っている時、上半身はスイッチ８６を適切なタイミングで押すというアクティブな動作を行うものであり、このためにより多くの運動を行うことができる。

前方左右に配されたスイッチ８６を適切なタイミングで確実に押すことができる使用者に対しては、発光部８７の点灯時間を短くして、適切なタイミングでスイッチ８６が押されているかどうかの判定基準が厳しくなるようにすることができる。

また、後方左右に配した発光部８７を備えるスイッチ８６も操作させるようにすると、使用者の運動量を更に増やすことができる。この後方側のスイッチ８６の発光部８７を点灯させるタイミングは、前方側のスイッチ８６の発光部８７を点灯させる少し前とし、右側のステップ７が前方に移動する時、その期間中に後方右側のスイッチ８６を操作させ、右側のステップ７が前方端に達して前述の底屈動作を足に行わせる時に右前方のスイッチ８６を操作させるようにすることができる。

なお、これらスイッチ８６を操作させるタイミングは、上記の例に限るものではなく、使用者が上記の動きをスムーズに行える場合は、右側ステップ７が前方に移動する時、右手で左前方のスイッチ８６を操作させるというような身体を捻らなくてはならない動作を使用者に行わせるようにしてもよい。

また、基台１の上面でステップ７を囲む位置に発光部８７を備えたフットスイッチ８８（あるいは加重センサ）を配置し、右側のステップ７が前方に移動して右足に底屈動作を行わせる時、左足で左前方のフットスイッチ８８を操作させるといった構成にしてもよい。この場合においても、どのタイミングでどのフットスイッチ８８の発光部８７を点灯させるかについて限定するものではない。

特に上記の例では、ステップ７の動きに合わせたタイミングで発光部８７を点灯させているが、使用者がより積極的な運動を行いたい場合のために、ステップ７の動きに同調しないタイミング、たとえばランダムなタイミングでランダムな発光部８７を点灯させるとともに、点灯している発光部８７を備えるスイッチ８６，８８がその点灯期間中に操作されたかどうかを判断するようにしてもよい。

この場合、身体はステップ７の動きに合わせてバランスを保ちつつ、いずれかのスイッチ８６，８８を操作するという動作が強いられることになるために、きわめて運動量の多いアクティブな運動を行うことになる。

使用者に与える情報刺激として、点灯する発光部８７による光刺激を例にあげたが、音声による情報刺激、映像による情報刺激、振動による情報刺激などを用いてもよく、また使用者の動作を検出する検出手段もスイッチやフットスイッチでなくてもよく、タッチ式スイッチ、非接触式スイッチ（センサ）、力センサなどを用いることができる。

なお、振動による情報刺激を用いる場合、例えば手摺り８５内に振動発生手段を内蔵させておくとともに、手摺り８５における使用者が握ることになる部分に力センサを配置し、振動が発生した手摺り８５を強く握れば力センサがこれを検出するといったものを用いることができる。

このほか、判断部Ｃ３の判断結果を情報刺激の出力に反映させるものと、可動部であるステップ７の動きに反映させるものとを示したが、使用者の動きを検知する検知手段の動作に反映させるようにしてもよい。

たとえば、検知手段として力センサを用いて使用者の動きを検知するものである場合、、判断部Ｃ３において動きが適切であると判断される時、力センサでの動きを検知したとする際の基準値（閾値）を高くするのである。使用者はより大きい力を加えないことには動きが検知されないことになるために、運動量が増えることになる。

図３に他例を示す。ここで示す運動装置は、本体１０の後方側から立ち上がる立ち上がり部１１の上端に使用者が座るシート２を配したもので、上記立ち上がり部１１内にはシート２を前後左右に揺動させるシート駆動手段（図示せず）を配置している。また本体１の前端部からは情報に向けて支持体４が立設されており、該支持体４の上端には操作パネル９と左右一対のハンドル８０とが配設されている。

さらに本体１０の前方側の上面には、シート２に腰掛けた状態で足を置くことができる左右一対の足置き台６，６が配設されており、また立ち上がり部１１には鐙７７が配設されている。なお、図３は非使用状態にある鐙７７を示しており、鐙７７の使用時は鐙７７を上方側にセットする。

本例における可動部は上記シート２であり、背もたれ２０を備えたシート２は前記シート駆動部による駆動で前後方向及び左右方向に揺動を行う。この揺動は、左右方向の１サイクルの揺動の間に、前後方向の揺動が２サイクル行われるものとし、右側に傾いた状態で前方側に揺れ、左側に傾いた状態で前方側に揺れるという動きが交互に生じるようにしてある。

この運動装置は次の２つの運動を個別に行うことができる。一つはシート２に腰をかけて左右の足置き部６，６を足を載せ、更にハンドル８０を掴んだ状態でシート２に上述の揺動を行わせるのである。使用者は左右前後のシート２に揺れに合わせて揺れる方向に身体を傾ける時、左右の足置き部６を踏み込む動作を行うことになる。この時、足置き部６は、力が加えられるとばね負荷に抗して沈むようになっていることが好ましい。

もう一つの運動は、鐙７７を上方位置にセットし、シート２に座った状態で鐙７７に足をかけてシート２を揺動させることで行う。これは従来例で示した乗馬を模した運動となり、使用者はシート２の揺れに対してバランスを保とうとする動きを行うことになる。

このような運動装置において、検知手段として上記実施例と同様に押し釦型スイッチなどを用いてもよいのであるが、ここでは検知手段として操作パネル９の上端部に配したテレビカメラＶで撮像した使用者の上半身の映像を画像処理して動きを抽出する画像処理回路ＶＣを用いており、刺激手段としては操作パネル９の左右上端に配した発光部８７を用いている。

シート２の揺動、殊に左右方向の揺動動作に合わせて点灯する発光部８７が左右どちらであるかに応じて、上半身をその方向に傾ければ、この動きを画像処理回路Ｖが捉えてどちらに傾いたかの信号を判断部Ｃ３に送り、判断部Ｃ３においてシート２の動きと発光部８７の点灯に合わせた使用者の動きが適切であるかどうかを判断する。

適切であると判断した場合、制御部Ｃはシート２の揺動速度を早くしたりすればよいのは前記実施例と同様であるが、本例においては、上記足置き台６を付勢するばね負荷が大きくなるように、つまり足による足置き台６の踏み込み動作に対する抵抗が大きくなるようにしてもよい。

検知する使用者の動きは、たとえばハンドル８０をペダルクランク状の回転自在なものとし、刺激手段で指定された方のハンドル８０を使用者が回転させたかどうかを見るものであってもよく、この場合、腕を動かすという運動を加えることができるほか、足の動きと手の動きの協調性を上げることができる。

また、足指で掴むことができる部材を足置き部６やステップ７に設けて、情報刺激が与えられた時点で使用者が上記部材を足指で掴めば、この掴み動作が検知されるようにすれば、足指の筋肉を強化することができる。

検知手段は複数用いてもよい。たとえば使用者の上半身と腕と足の動きを夫々検知する複数の検知手段を用い、これら検知手段の出力をすべて判断部Ｃ３への送るのである。

乗馬を模した運動の場合は、シート２の傾きと逆方向に身体を傾けなければバランスを保つことができないために、点灯させるのはシート２の揺れと逆の方の発光部８７となり、判断部Ｃ３もこの判断基準で判断する。

使用者が更にアクティブな運動を望む場合は、シート２の揺れとは同期しないタイミングで左右いずれかの発光部８７を点灯させるとよい。使用者はシート２のバランスを保ちつつ、発光部８７で指示された方向に身体を傾けなくてはならないために、運動の難易度が高くなる。

刺激手段として、操作パネル９に設けたディスプレーＤに表示する映像を用いるとともに、この映像としてたとえば左右のパンチを繰り出すボクシング映像や、障害物が飛来する映像を用い、パンチや障害物を避ける動きを使用者が行えているかどうかを判断部Ｃ３で判断すれば、ゲーム性も持たせることができるものとなる。

使用者の動きは、映像処理ではなく、使用者に持たせた（あるいは使用者に装着した）加速度センサを用いて検知してもよく、ステップ７を有するものではステップ７上に配した複数の加重センサーから使用者の重心がどこにあるのかを求めることで使用者の動きを見るものであってもよい。

判断部Ｃ３の判断結果は、ゲーム機、テレビ、エアコン、照明等の外部機器への制御信号として出力するようにして、これら外部機器の動作が判断結果に応じて切り替わるようにしてもよいものである。

ところで、ステップ７やシート２といった可動部の動きに同調した情報刺激を使用者に与える場合、上記可動部の動きは周期的なものであるために、リズム感のある音楽や映像を使用者に対して提示すれば、可動部の動きに合わせた使用者の身体の動きが向上しやすくなる。このために、刺激手段による情報刺激の出力に合わせて、情報出力の出力タイミングが一致するリズムを有している音楽や映像を流すようにしておくのも好ましい。音楽のリズムに合わせて可動部２を動かすようにしてもよい。

Claims (7)

1. 人が乗る可動部と、該可動部を動かす駆動手段と、可動部に乗っている人に対して情報刺激を与える刺激手段と、可動部に乗る人の動きを検知する検知手段と、上記刺激手段の出力と上記検知手段の出力とから判断を行う判断手段とを備えていることを特徴とする運動装置。
2. 上記刺激手段は、上記可動部の動きに同調した情報刺激を人に与えるものであることを特徴とする請求項１記載の運動装置。
3. 上記刺激手段は上記判断手段の判断結果を基に情報刺激を出力するものであることを特徴とする請求項１または２記載の運動装置。
4. 上記駆動手段は上記判断手段の判断結果を基に可動部を駆動するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の運動装置。
5. 上記検知手段は上記判断手段の判断結果を基に検知レベルを変更するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の運動装置。
6. 人体の動きに抵抗を与える抵抗手段を備えるとともに、該抵抗手段は上記判断手段の判断結果を基に人体の動きに与える抵抗を変化させるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の運動装置。
7. 上記判断手段の判断結果を外部機器の制御用信号として出力する出力部を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の運動装置。

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