WO2009084574A1

WO2009084574A1 - 他動運動機器

Info

Publication number: WO2009084574A1
Application number: PCT/JP2008/073558
Authority: WO
Inventors: Kazuhiro Ochi; Youichi Shinomiya; Takao Gotou; Takahisa Ozawa
Original assignee: Panasonic Electric Works Co., Ltd.
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2009-07-09
Also published as: US20110152731A1; KR101219419B1; EP2233119A1; JPWO2009084574A1; KR20100105747A; TWI368503B; TW200930347A; CN101945635A

Abstract

　駆動装置の駆動力により作動し、使用者の得られる運動効果を徐々に低下させることがなく、脚部の様々な筋群の伸縮を伴う運動を行える他動運動機器を提供する。他動運動機器は、使用者の左右の足をそれぞれ載せるための左足支持台２ａと右足支持台２ｂと、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを所定経路に沿って往復移動させる駆動装置３と、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動の運動パターンを規定する周波数と、位相と、振幅との少なくとも１つを変更させる運動パターン変更手段６とを備えている。運動パターン変更手段６は、運動パターン設定部７での設定に応じて運動パターンを変更させる。

Description

他動運動機器

　本発明は、使用者の脚部に外力を与えることにより、主として脚部の筋群を伸縮させる他動運動機器に関するものである。

　従来から、この種の他動運動機器として、使用者の左右の足をそれぞれ載せるための左右の足支持台（足乗せ板）を備え、電気モータ等を含む駆動装置の生じる駆動力によって各足支持台を往復移動させる構成を採用した運動装置が提案されている（たとえば特開２００４－２６７７２４号公報参照）。

　特開２００４－２６７７２４号公報に記載された運動装置は、左右の足支持台の後部側に設けられた揺動軸を中心として、左右の足支持台を交互に上下に揺動させる揺動機構と、揺動機構を駆動する電気モータを含んだ駆動装置とを備えている。この運動装置を使用することにより、使用者は、電気モータによる補助を受けながら左右の足を交互に上下動させ、左右の足首を交互に屈伸することができる。

　この種の他動運動機器を用いれば、自発的あるいは能動的に運動することを必要とせず、単に足支持台に足を載せているだけで、使用者は駆動装置の駆動力を受けた足支持台の移動に伴い他動的に運動することができる。すなわち、他動運動機器を用いた運動は、使用者が自発的あるいは能動的に行う運動に比べて、使用者の負担が小さく、使用者にとって継続して行うことを容易にしている。

　しかしながら、駆動装置の駆動力を用いることなく使用者が自発的あるいは能動的に足を動かす運動に比べて、駆動装置の駆動力によって足支持台を往復移動させるように設計された従来の他動運動機器を用いた運動は、使用者の足の動きに関して変化が少なく、単調である。したがって、この他動運動機器を毎日のように使用すると、使用者が他動運動機器を用いた運動に慣れてしまい、使用者の得られる運動効果が徐々に低下する可能性がある。また、この他動運動機器を用いた運動は、脚部の特定の筋群を局所的に伸縮させることはできるが、脚部の様々な筋群を伸縮させることはできない。

　本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、駆動装置の駆動力により作動し、使用者の得られる運動効果を徐々に低下させることがなく、脚部の様々な筋群の伸縮を伴う運動を行える他動運動機器を提供することを目的とする。

　本発明における他動運動機器は、使用者の左右の足をそれぞれ載せるための左足支持台と右足支持台と、左足支持台および右足支持台を所定経路に沿って往復移動させる駆動装置と、時間の経過に伴って往復移動の運動パターンを規定する周波数、位相、振幅のうちの少なくとも一つを変更する運動パターン変更手段とを備えることを特徴とする。

　この構成は、運動パターン変更手段において、左足支持台および右足支持台について、往復移動の運動パターンを規定する周波数と位相と振幅との少なくとも１つを変更させることができるので、使用者の足の動きに関して変化を与え、単調な動きとなることを回避できる。したがって、この構成によれば、使用者が他動運動機器を毎日のように使用しても、運動に対する慣れを生じにくく、使用者が得られる運動効果を低下させにくい。また、運動パターンを規定する周波数と位相と振幅との少なくとも１つを変更させることで異なる部位の筋肉の伸縮を伴う運動も可能になり、脚部の様々な筋群の伸縮を伴う運動を望む使用者にも適した運動を提供することができる。

　本発明において、運動パターン変更手段が、互いに周波数が異なる複数の正弦波を重畳させた複合波によって規定された運動パターンを出力するよう構成されることが好ましい。　この構成によれば、単一の正弦波による単調な往復移動ではなく、２つ以上の互いに周波数が異なる正弦波を重畳させることにより、複雑な往復移動を伴った足の運動が可能になる。これにより、使用者にとって他動運動機器を用いた運動に対する慣れが生じにくくなり、使用者が得られる運動効果が向上する。

本発明の実施形態１の構成を示す機能説明図である。同上の斜視図である。同上の構成を示す平面図である。同上の分解斜視図である。同上の後方から見た要部断面図である。（ａ）は同上の概略平面図、（ｂ）は往復移動している時の同上の足置板の変位量の説明図、（ｃ）は荷重センサの出力比の説明図である。（ａ）は複合波によって規定される運動パターンで往復移動している時の、同上の足置板の変位量の説明図、（ｂ）は（ａ）の各周波数成分を示す説明図である。本発明の実施形態２の要部を示し、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。本発明の実施形態３の要部を示す概略平面図である。

　（実施形態１）
　図２に示すように、本実施形態の他動運動機器は、薄箱状のハウジング１を備え、使用者の左右の足をそれぞれ載せるための左足支持台２ａと右足支持台２ｂとがハウジング１の一表面に配設された構成を有する。ここでは、使用者は、ハウジング１を床上に置き、左足支持台２ａに左足を載せ、且つ右足支持台２ｂに右足を載せるように立った状態（立位）で他動運動機器を使用するものとして説明する。しかし、この使用形態に限らず、たとえばハウジング１は床に埋め込まれていてもよいし、使用者が椅子等に座った状態（座位）で使用できるように他動運動機器を構成してもよい。なお、以下では、ハウジング１を床に置いた状態での上下を上下とし、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが並ぶ方向を左右とし、図２の矢印Ｘの向きを前方として説明する。つまり、以下の説明で用いる前後左右は他動運動機器上に立つ使用者の前後左右と一致する。

　図３および図４に示すように、ハウジング１は平面視が左右方向に長い長方形状であって、上面開口のベース１ａと、ベース１ａの開口面に取着される上板１ｂとで構成されている。上板１ｂには左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂをそれぞれ露出させる左右一対の開口窓１１ａ，１１ｂが厚み方向に長方形状に貫設されている。各開口窓１１ａ，１１ｂは、それぞれの長手方向に沿った中心線がハウジング１の幅方向に対して傾斜するように、両中心線間の左右方向の距離が前端部側で後端部側よりも大きく設定されている。ベース１ａと上板１ｂとで囲まれたハウジング１の内部には、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂをそれぞれ移動させる駆動装置３が収納される。

　左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、それぞれ使用者の足（足裏の全体）を載せることのできる大きさに形成された足置板２１と、開口窓１１ａ，１１ｂ内に配置され足置板２１を保持する足置カバー２２とを有している。使用者は左右の足をそれぞれ各足置板２１に載せた状態で他動運動機器を使用するので、足置板２１の上面は、摩擦係数の大きい材料で適した形状に形成されることにより、足置板２１に載っている使用者の足が滑るのを防止している。足置カバー２２は、矩形筒状に形成された本体部２２ａと、本体部２２ａの一方の開口面（上面）に沿って本体部２２ａの全周に亘って延設されたフランジ部２２ｂと、本体部２２の内側の下部に一体に形成された取付板２２ｃとで構成されている。本体部２２ａの長手方向の寸法および幅方向の寸法は、開口窓１１ａ，１１ｂよりも小さく形成されている。

　各開口窓１１ａ，１１ｂの幅方向の両側部には、図５に示すように、互いに対向するように開口した一対のスライド溝１２が形成されており、スライド溝１２には、足置カバー２２のフランジ部２２ｂがスライド可能に挿入される。つまり、足置カバー２２のフランジ部２２ｂの長手方向の寸法および幅方向の寸法は開口窓１１ａ，１１ｂよりも大きくなるように形成され、スライド溝１２の底面間の距離はフランジ部２２ｂの先端縁間の距離よりも大きくなるように形成されている。これにより、足置カバー２２は、開口窓１１ａ，１１ｂ内において、上板１ｂに沿う面内でスライド溝１２の範囲内で移動可能となる。

　足置板２１は、足置カバー２２の本体部２２ａの内周縁よりもやや小さい矩形状に形成されている。足置板２１の下面の周部には、それぞれコ字状に折曲され、組み合わされた状態で矩形枠状となるカバー体２１ａ，２１ｂが一体に設けられている。さらに、足置板２１の下面であってカバー体２１ａ，２１ｂで囲まれた部位には、足置板２１の幅方向に対向するようにして一対の軸受２１ｃが突設されている。

　足置カバー２２に設けられた取付板２２ｃの上面には、上方に開放された断面コ字状の軸受板２３が固定される。この軸受板２３の各脚片２３ａの外側面に足置板２１の各軸受２１ｃを当接させるように、足置板２１と足置カバー２２とが組み合わされる。両軸受２１ｃおよび軸受板２３の各脚片２３ａを貫通する軸部２４が設けられる。これにより、足置板２１は、長手方向の前後が足置きカバー２２に対して交互に上下するように、足置板２１の幅方向に沿って配設された軸部２４の回りで揺動可能となる。このとき、カバー体２１ａ，２１ｂは、足置板２１が揺動する際における足置板２１と足置カバー２２との間に生じる隙間を埋めている。

　足置カバー２２に設けた取付板２２ｃの下面には、下面を開放された断面コ字状の台車４１が固着される。台車４１の各脚片４１ａの外側面には、各２個ずつの車輪４２が取り付けられている。ベース１ａの底板の上面には、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとのそれぞれについて各２本ずつのレール４３が固定されており、車輪４２がレール４３上を転動するように、レール４３に台車４１が載せられる。レール４３の上面には、車輪４２が転動するレール溝４３ａが長手方向に沿って形成されている。レール４３の上面には、レール溝４３ａからの車輪４２の脱落を防止するために、脱輪防止板４４が固定される。これにより、台車４１と車輪４２とレール４３と脱輪防止板４４は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動経路を規制する案内部４として機能し、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、それぞれレール４３の長手方向に沿って移動可能となる。

　レール４３は長手方向が、開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向とは異なるように形成されている。すなわち、レール４３の長手方向に沿った中心線が、ハウジング１の幅方向に対する傾斜角度が各開口窓１１ａ，１１ｂにおける長手方向の中心線とは異なっている。たとえば、開口窓１１ａ，１１ｂの傾斜角度が３０度であれば、レール４３の傾斜角度が４５度となるように設定される。つまり、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、それぞれ開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向に対して傾斜したレール４３に沿って移動する。したがって、使用者が開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向に足の中心線を合わせて爪先側を少し開いた形で左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに左右の足を載せた場合、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂをレール４３に沿って移動させると、使用者の足はその中心線と交差する方向に移動することとなる。

　駆動装置３は、図１に示すように駆動力を発生する駆動源としてのモータ３１と、モータ３１で発生した駆動力を左足支持台２ａと右足支持台２ｂとのそれぞれに伝達するように２系統に分離する系統分離部３２と、分離された駆動力によって左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂをそれぞれレール４３の長手方向に沿って往復移動させる往復駆動部３３とを有する。なお、系統分離部３２は、往復駆動部３３の出力を２系統に分離して左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに伝達するように構成されていてもよい。

　具体的に説明すると、図３および図４に示すように、モータ３１は出力軸３１ａを前後方向に沿って配置するようにベース１ａに固定されており、この出力軸３１ａには系統分離部３２が連結されている。系統分離部３２は、出力軸３１ａに連結されたウォーム３２ａと、ウォーム３２ａに噛合する一対のウォームホイール３２ｂとを有しており、モータ３１の出力軸３１ａの回転力を、２個のウォームホイール３２ｂの回転力に変換する。ギアボックス３４は、上面が開口したギアケース３４ａと、ギアケース３４ａの開口面に覆着される蓋板３４ｂとで構成され、ベース１ａに固定される。ウォーム３２ａおよびウォームホイール３２ｂは、ギアボックス３４内に収納される。モータ３１は、ギアケース３４ａに設けた口受部３４ｃとベース１ａに固定した口受板１３ａとに跨って載せられ、蓋板３４ａと口受板１３ａに結合される押さえ板１３ｂとによって定位置に固定される。ギアケース３４ａと蓋板３４ｂとの間には、ウォーム３２ａの長手方向の両端部を支える一対の軸受３２ｃが取り付けられる。

　ウォームホイール３２ｂには、上下方向に沿って配置されギアケース３４ａおよび蓋板３４ｂによって保持される回転軸３５が挿通され、この回転軸３５がウォームホイール３２ｂの回転に伴って回転するように、回転軸３５とウォームホイール３２ｂとは結合される。ここで、回転軸３５の上端部には断面が非円形状（図示例では矩形状）の結合部３５ａが形成されている。

　往復駆動部３３は、蓋板３４ｂを貫通した回転軸３５の結合部３５ａに一端部が結合されるクランク板３６と、クランク板３６の他端部にクランク軸３７を介して結合されるクランクロッド３８とを有する。クランク軸３７の一端部はクランク板３６に固定され、他端部はクランクロッド３８の一端部に保持される軸受３８ａに保持されることによりクランクロッド３８に対して回動自在に結合される。さらに、クランクロッド３８の他端部は、台車４１に対して軸体３８ｂを用いて結合されることにより台車４１に対して回動自在に結合される。

　台車４１は上述したように案内部４によって、その移動方向がレール４３の長手方向に規制されているので、上述した構成により、ウォームホイール３２ｂの回転力は、クランクロッド３８を介して、台車４１をレール４３に沿って往復移動させる力に変換される。ここで、クランクロッド３８は左右のウォームホイール３２ｂごとに設けられ、台車４１は左足支持台２ａと右足支持台２ｂとのそれぞれに設けられているので、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとはそれぞれ往復移動することとなる。要するに、モータ３１の回転力は、ウォーム３２ａおよびウォームホイール３２ｂを介してクランク板３６に伝達され、さらに、クランク板３６に結合されたクランクロッド３８を介して台車４１に伝達されることにより、左足支持台２ａと右足支持台２ｂをそれぞれレール４３の長手方向に沿って往復移動させる。

　本実施形態では、１つのモータ３１の回転力を系統分離部３２（ウォーム３２ａおよびウォームホイール３２ｂ）によって２系統に分離し、左足支持台２ａと右足支持台２ｂのそれぞれの駆動力として用いているから、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとは駆動装置３により関連付けて駆動される。ここでは、駆動装置３において、ウォーム３２ａの回転力を台車４１に伝達するまでの構成を各系統間で左右対称としており、左右の各ウォームホイール３２ｂにおいてウォーム３２ａと噛合する位置を１８０度ずらしてある。この構成により、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとは、往復周期について１８０度の位相差を持って往復移動をすることになる。すなわち、左足支持台２ａが移動範囲の前端に位置するときに右足支持台２ｂは移動範囲の後端に位置し、左足支持台２ａが移動範囲の後端に位置するときに右足支持台２ｂは移動範囲の前端に位置する。なお、左足支持台２ａと右足支持台２ｂの往復移動における位相差は、左右の各ウォームホイール３２ｂにおいてウォーム３２ａとの噛合位置を調節することによって適宜設定することができる。

　ところで、本実施形態の他動運動機器は、図１に示すように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動のパターン（以下、運動パターンという）を変更させる運動パターン変更手段６を備えている。左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動の運動パターンは、選択された周波数、位相、振幅によって規定されている。本実施形態の運動パターン変更手段６は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動速度を制御することによって、周波数を変更させる。

　この運動パターン変更手段６は、後述の運動パターン設定部７で設定される運動パターンに応じて運動パターンを変更させる。具体的には、運動パターン変更手段６は、モータ３１の回転速度を制御する制御回路からなり、運動パターン設定部７で設定された周波数で左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが往復移動するように、モータ３１の回転速度を調節する。モータ３１の回転速度の制御には、たとえばＰＷＭ制御のようにモータ３１への供給電力を調節する方法が用いられる。

　運動パターン設定部７は、複数種類の移動速度の中から左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動速度を選択するように操作される操作部（図示せず）の操作入力に従って、運動パターン変更手段６に出力する運動パターン（本実施形態では周波数）を決定する。つまりこの場合、他動運動機器の使用者は操作部を操作することにより、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動速度を好みの速度に変更させることができる。操作部は、ハウジング１の一部に設けられるものであってもよいが、使用者が運動中に操作可能となるようにワイヤレスリモコンとしてもよい。また、運動パターン設定部７の他の構成例として、運動パターン設定部７に内蔵したタイマで他動運動機器の累計使用時間（実際に運動に使用している時間の累計）を計測し、この累計使用時間が所定の目標時間に達すると運動パターン変更手段６に対して運動パターンの変更の指示を出すような構成としてもよい。　あるいは、運動パターン設定部７は、図６（ａ）に示すように各足置板２１の前端部および後端部にそれぞれ配設した各一対の荷重センサＳ１，Ｓ２によって監視される使用者の状態に応じて、運動パターンを決定するようにしてもよい。

　すなわち、使用者が左右の足を左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに載せている状態で、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを往復移動させると、図６（ｂ）に示すように、各足置板２１の移動範囲の中心位置（以下、初期位置という）からの変位量が、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動と同じ周波数で正負方向（ここでは、前方への移動量を正、後方への移動量を負とする）に変動することとなる。使用者が正しく運動できているときは、足置板２１が移動範囲の前端に位置する状態で足置板２１の前端部に掛かる荷重が大きくなり、足置板２１が移動範囲の後端に位置する状態で足置板２１の後端部に係る荷重が大きくなるので、足置板２１の前端部側に設けられた荷重センサＳ１の出力と足置板２１の後端部側に設けられた荷重センサＳ２の出力との比は、図６（ｃ）に示すように足置板２１の初期位置からの変位量と略同じ周波数で変動する。そこで、運動パターン設定部７では、各一対の荷重センサＳ１，Ｓ２の出力比を算出し、この出力比と足置板２１の初期位置からの変位量との位相差Ｔｄを求め、この位相差Ｔｄが所定の閾値以下であれば使用者が正しく運動できていると判断し、閾値を超えていれば正しく運動できていないと判断する。

　そして、運動パターン設定部７は、使用者が正しく運動している期間が所定の目標時間以上継続すれば、運動パターン変更手段６に対して運動パターンの変更の指示を出す。つまり、使用者が正しく運動している期間が前記目標時間継続しなければ、運動パターンは変更されずに同一の運動パターンが継続する。ここで、荷重センサＳ１，Ｓ２が反応しない場合には、使用者が足置板２１に正しく足を載せていないと判断し、運動パターンを変更させることで使用者に注意を促すようにしてもよい。なお、荷重センサＳ１，Ｓ２に代えて規定値以上の荷重が掛かるとオンするスイッチを用いても、同様の動作が可能である。

　ところで、本実施形態における運動パターン変更手段６は、図７（ａ）に示すような互いに周波数が異なる複数の正弦波を重畳させた複合波によって規定される運動パターンを与えるように構成されてもよい。図７（ａ）に示す波形は、図７（ｂ）に示す互いに周波数が異なる３つの正弦波を重畳させたものである。これにより、使用者の足の動きを、単一の正弦波による単調な往復移動に限らず、２つ以上の互いに周波数が異なる正弦波を重畳させた複雑な往復移動とすることができる。この他動運動機器は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの動きを把握することが使用者にとって困難となるため、運動に対する慣れを生じにくくし、使用者が得られる運動効果を向上させる。また、この他動運動機器は、比較的高い周波数を含んだ往復移動をするように構成されることにより、使用者の脚部のみならず全身の筋群に刺激を与えることも可能である。

　また、足置板２１は、上述したように軸部２４を中心として前端部および後端部を交互に上下動させるように、足置カバー２２に対して揺動可能となっている。これにより、足置板２１上に使用者の足を載せた状態で、足の爪先側と踵側とを交互に上下動させることができ、結果的に足関節の底屈および背屈が可能となる。足置板２１は、駆動装置３による左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動に連動して揺動する構成としてもよいし、あるいは、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動とは無関係に水平面に対して一定の角度に傾く構成としてもよい。このように足置板２１を揺動させて足関節を底屈および背屈させることで、使用者はふくらはぎの筋群（腓腹筋等）が伸縮し、これに伴い脚部からの静脈環流が促進されるため、全身の血行の向上が期待できる。また、足関節が回動することによって、使用者は転倒を避けるようにバランスを維持する神経系の反射が働くことで、脚部だけでなく腰背部の筋群の運動が行えるようになる。

　なお、本実施形態では、足置板２１の揺動の中心軸（軸部２４）を足置板２１の幅方向としているが、これに限らず、足置板２１の長手方向の軸、上下方向の軸を単独あるいは組み合わせて用い、これらの軸回りで足置板２１を揺動可能としてもよい。足置板２１の長手方向の軸回りで足置板２１を揺動させると、所謂エックス脚やオー脚である使用者にとって、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの少なくとも一方に脚の変形を矯正できるような運動を行うことが可能になる。さらに、傾斜角度を変化させることにより、足の外側あるいは内側の筋群に刺激を与え、筋肉の活動を促進することができる。また、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを交互に往復移動させることによって使用者の体をねじる運動を可能とするが、上下方向の軸回りで足置板２１を揺動させると、使用者の体をねじる角度をさらに大きくすることができる。

　以上説明した他動運動機器を使用するためには、使用者は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが初期位置に停止している状態で、左右の足をそれぞれ左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに載せて他動運動機器上に立ち、駆動装置３の運転を開始させる。このとき、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの長手方向は前後方向（たとえば矢印Ｘの向き）に交差するので、使用者は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに足を載せた状態で、爪先側を少し開いた自然な立ち位置となる。

　初期位置は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、移動範囲の中心にあり、初期位置で使用者が左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂ上に載ると、使用者の重心から鉛直方向に下ろした直線は左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの略中間部を通ることになる。駆動装置３の運転が開始すると、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂがそれぞれ前後方向に変位し、前後方向の位置変化に伴って左右方向にも変位する。ここで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはレール４３に沿った一直線上を往復移動する。

　上述した実施形態では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが直線経路（レール４３の長手方向に沿った経路）上を往復移動する例を示したが、この例に限らず、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動経路は適宜設定される。たとえば、曲線経路や蛇行状の経路を採用することもでき、さらには前方への移動時と後方への移動時とで異なる経路を採用することもできる。また、上記実施形態では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動経路が、左右方向の距離を前端部で後端部よりも広くなるように設定されることで全体として前方に開放されたＶ字状を成しているが、これに限らず、左右方向の距離を前端部よりも後端部で広くなるように設定することで全体として後方に開放されたＶ字状を成すものとしてもよい。あるいは、各経路間の左右方向の距離を前端部と後端部とで同一となるように前後方向に沿って形成した移動経路や、左端部と右端部とで前後方向の位置が変化しないように左右方向に沿って形成した移動経路や、上下方向に沿った移動経路などを採用することもできる。

　なお、上述した駆動装置３の機構は、一例に過ぎず、モータ３１あるいはその他の駆動源で発生する駆動力により、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを往復移動させる構成を実現するために種々の機構を採用することができる。たとえば、モータ３１の出力軸３１ａの回転力を、出力軸３１ａと直交する回転軸を持つクランク板３６の回転力に変換する機構としては、ウォーム３２ａおよびウォームホイール３２ｂに代えて、一対のかさ歯車等を用いることができ、あるいは、出力軸３１ａが上下方向に沿うようにモータ３１を配置すれば、平歯車の組み合わせや、プーリとベルトとの組み合わせによってモータ３１の回転力をクランク板３６に伝達することができる。また、回転力によって左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを往復移動させる機構としては、クランク板３６に代えて偏心カムを採用し、偏心カムに従動するカムフォロワをクランクロッド３８に代えて用いることが可能である。

　（実施形態２）
　本実施形態の他動運動機器は、運動パターン変更手段６が、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動の運動パターンを規定している位相を変更させる点が実施形態１の他動運動機器と相違する。

　本実施形態では、駆動装置３は、図８（ａ）に示すように２個のモータ３１を備え、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとのそれぞれを個別に駆動可能としてある。そのため、モータ３１の駆動力を２系統に分離する系統分離部３２（ウォーム３２ａ、ウォームホイール３２ｂ）は省略され、各モータ３１の駆動力を各クランクロッド３８に伝達する伝達部５０が設けられる。

　伝達部５０は、モータ３１の出力軸３１ａに固定された第１のかさ歯車５１ａと、第１のかさ歯車５１ａと噛合する第２のかさ歯車５１ｂとを有し、各モータ３１の回転力をそれぞれ第２のかさ歯車５１ｂの回転力に変換する。ここで、２個のモータ３１と２個の第２のかさ歯車５１ｂはそれぞれ上下方向に並設されており、第２のかさ歯車５１ｂの中央部には、軸受台１４に保持される回転軸５２が上下方向に沿って挿通されている。軸受台１４はベース１ａに固定される。２個の第２のかさ歯車５１ｂに挿通される回転軸５２は、上下方向に沿った一直線上に配置されているが、互いに独立して回転するものとする。

　往復駆動部３３を構成するクランクロッド３８は、図８（ｂ）に示すように第２のかさ歯車５１ｂに対しクランク軸３７を介して連結されている。ここで、クランク軸３７の一端部は第２のかさ歯車５１ｂに固定され、他端部はクランクロッド３８の一端部に保持される軸受３８ａ（図４参照）に保持されることによりクランクロッド３８に対して回動自在に結合される。さらに、クランクロッド３８の他端部は、台車４１に対して回動自在に結合される。なお、実施形態１のように回転軸５２に結合されるクランク板３６を用いるようにしてもよいが、本実施形態では、第２のかさ歯車５１ｂの回転軸５２から離間した位置にクランク軸３７を固定し、これにより、第２のかさ歯車５１ｂの回転に伴って回転軸５２の周りをクランク軸３７が公転するようにしてある。なお、上側の第２のかさ歯車（本実施形態では、左足支持台２ａを動かす第２のかさ歯車）５１ｂにおいては上面側にクランクロッド３８が連結され、下側の第２のかさ歯車（本実施形態では、右足支持台２ｂを動かす第２のかさ歯車）５１ｂにおいては下面側にクランクロッド３８が連結されており、一対のクランクロッド３８が互いに干渉することを防止している。

　上述した構成により、第２のかさ歯車５１ｂの回転力は、クランクロッド３８を介して、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとをそれぞれ往復移動させる力に変換される。要するに、モータ３１の回転力は、第１のかさ歯車５１ａおよび第２のかさ歯車５１ｂを介してクランクロッド３８に伝達され、さらに、クランクロッド３８から台車４１に伝達されることにより、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとのそれぞれをレール４３の長手方向に沿って往復移動させる。

　以上説明したように、本実施形態では左足支持台２ａと右足支持台２ｂに対してそれぞれ、モータ３１が個別に設けられているから、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとのそれぞれの動作は駆動装置３によって個別に制御することができる。

　ところで、本実施形態の運動パターン変更手段６は、各モータ３１の回転速度を個別に制御する制御回路からなり、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動を規定する位相を変更させるように構成されている。運動パターン設定部７で設定された位相差（たとえば０～３６０度）で左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂがそれぞれ往復移動するように、各モータ３１の回転速度を調節する。

　本実施形態の運動パターン変更手段６は、左足支持台２ａの往復移動と右足支持台２ｂの往復移動との間に位相差がない状態から１８０度の位相差に変更するときには、左足支持台２ａが１往復する間に右足支持台２ｂが１／２往復するような速度比で左足支持台２ａが１往復する期間に亘って各モータ３１を制御し、位相差がない状態から９０度の位相差に変更するときには、左足支持台２ａが１往復する間に右足支持台２ｂが１／４往復するような速度比で左足支持台２ａが１往復する期間に亘って各モータ３１を制御する。所望の位相差になると、運動パターン変更手段６は、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの往復移動の周波数（速度）を揃えるように構成されている。

　すなわち、本実施形態の他動運動機器は、運動パターン変更手段６によって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動の位相差を変更させることが可能である。上記位相差を１８０度とした場合には、使用者において前後方向の重心移動が少なくなるから、バランス機能が低下している使用者にとっても使用可能となる。上記位相差を１８０度より小さく（たとえば９０度）すれば、使用者は前後方向の重心移動が生じるので、単に脚部の筋群の運動だけでなく、バランスを維持する神経系の反射により腰背部の筋群の運動を行うことができる。

　なお、本実施形態では、上下の第２のかさ歯車５１ｂをそれぞれ個別のモータ３１で回転させているが、この構成に限らず、一方の第２のかさ歯車５１ｂを回転させるモータ３１を省略し、１個のモータ３１のみで双方の第２のかさ歯車５１ｂを回転させるようにしてもよい。この場合、２本の回転軸５２を一体に結合して回転させる状態と、両者を分離する状態とを切替可能な機構（たとえばラチェット機構）を軸受台１４の内部に設けることで、定常時には２本の回転軸５２を結合した状態で上下の第２のかさ歯車５１ｂを１個のモータ３１で回転させる。この状態から左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの往復移動により生じる位相差を変更させるときには、２本の回転軸５２を分離した状態で、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが所望の位相差になるまで片方の第２のかさ歯車５１ｂのみを回転させればよい。

　その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

　（実施形態３）
　本実施形態の他動運動機器は、運動パターン変更手段６が、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動の運動パターンを規定している振幅を変更させる点が実施形態１あるいは実施形態２の他動運動機器と相違する。

　本実施形態の駆動装置３は、基本的な構成については、実施形態２で説明した駆動装置（モータ３１を２個備えたもの）３と同様である。ただし、第２のかさ歯車５１ｂにおけるクランク軸３７の結合位置を変更する機構を設けた点で実施形態２の駆動装置３とは相違する。

　本実施形態では、図９に示すように第２のかさ歯車５１ｂに対して結合溝５３が形成されることで、結合溝５３内でクランク軸３７の結合位置が可変になっている。結合溝５３は、第２のかさ歯車５１ｂの一表面に沿う面内で１つの半径に沿って形成されているので、クランク軸３７は、第２のかさ歯車５１ｂの回転軸５２からの距離が可変となる。回転軸５２からクランク軸３７までの距離は、回転軸５２周りでのクランク軸３７の公転半径に相当するので、回転軸５２からクランク軸３７までの距離が大きくなるほど、台車４１の往復移動の振幅（ストローク）は大きくなる。なお、図９の例では左足支持台２ａ側に関する構成を示しているが、ここでは右足支持台２ｂ側に関しても同様の構成を採用している。

　運動パターン変更手段６は、クランク軸３７を結合溝５３内で移動させる制御回路を備える。運動パターン変更手段６は、クランク軸３７を結合溝５３内で回転軸５２から離れる向きに移動させることで左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動の振幅を大きくし、クランク軸３７を結合溝５３内で回転軸５２に近づく向きに移動させることで左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動の振幅を小さくする。

　結合溝５３内でクランク軸３７を移動させる構成としては、たとえば結合溝５３の一側部にウォームギアを設けるとともに、クランク軸３７におけるウォームギアとの当接部位にウォームギアと噛合するギア片を形成し、ウォームギアを回転に伴ってクランク軸３７を移動させる構成などが適用される。ここで、ウォームギアを回転させる駆動力は、第２のかさ歯車５１ｂに搭載した小型のモータで発生するようにしてもよいが、上述したモータ３１の回転力を利用する構成としてもよい。

　また、第２のかさ歯車５１ｂに結合溝５３に代えて複数のねじ孔を形成するとともに、クランク軸３７の一端部に各ねじ孔に螺合するねじを形成し、クランク軸３７を装着するねじ孔を変更することで、クランク軸３７から回転軸５２までの距離を変更し、台車４１の往復移動の振幅を変更させる構成も考えられる。

　すなわち、本実施形態の他動運動機器を用いれば、運動パターン変更手段６によって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動の振幅（ストローク）を変更させることが可能であって、上記振幅を大きくすることにより、使用者の主として脚部の筋群に掛かる負荷を大きくして運動効果の向上を図ることができる。

　なお、運動パターン変更手段６は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの往復移動を規定している周波数と位相と振幅との少なくとも１つを変更するように構成されたものであればよい。たとえば往復移動の運動パターンを規定する周波数と位相と振幅との適宜の組み合わせを変更させるものであってもよく、この場合、たとえば荷重センサＳ１，Ｓ２の出力比に基づいて変更させる対象を切り替えるようにしてもよい。

　その他の構成および機能は実施形態１あるいは実施形態２と同様である。

Claims

　使用者の左右の足をそれぞれ載せるための左足支持台と右足支持台と、
　上記左足支持台および上記右足支持台を所定経路に沿って往復移動させる駆動装置と、
　時間の経過に伴って、上記の往復移動の運動パターンを規定する周波数、位相、振幅のうちの少なくとも１つを変更する運動パターン変更手段を備えることを特徴とする他動運動機器。
　上記運動パターン変更手段は、互いに周波数が異なる複数の正弦波を重畳させた複合波によって規定された運動パターンを与えるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の他動運動機器。