WO2012043621A1 - 他動運動機器 - Google Patents

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WO2012043621A1
WO2012043621A1 PCT/JP2011/072170 JP2011072170W WO2012043621A1 WO 2012043621 A1 WO2012043621 A1 WO 2012043621A1 JP 2011072170 W JP2011072170 W JP 2011072170W WO 2012043621 A1 WO2012043621 A1 WO 2012043621A1
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force
footrests
evaluation
evaluation amount
pair
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PCT/JP2011/072170
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後藤　孝夫
葉一 四宮
尚久 小澤
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パナソニック株式会社
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    • A63B2071/0652—Visualisation or indication relating to symmetrical exercise, e.g. right-left performance related to spinal column

Definitions

  • the present invention relates to a passive exercise device that causes a user to exercise dynamically by displacing a footrest on which a user's left and right feet are placed by a driving force from a driving source.
  • the exercise ability of many people is often different on the left and right, and the muscle strength is also often different on the left and right.
  • the frequency of using the stronger side of the left and right limbs increases, so the difference in left and right muscle strength often increases due to lifestyle habits. If the difference in muscle strength between the left and right becomes large, the trunk may be distorted in some cases.
  • the physical ability of the left and right may become imbalanced due to various physical disorders (such as fractures, neurological disorders, blood circulation disorders) and brain disorders, etc.
  • recovery training rehabilitation for this type of disorder, It may also include training to restore the balance of left and right physical abilities.
  • an object of the present invention is to detect the force acting on the left and right feet during exercise and to make the user aware of how to exercise the right and left by making the user recognize how to apply the left and right force. It is to provide a passive exercise device that makes it possible.
  • a passive exercise apparatus of the present invention includes a pair of footrests on which the left and right feet of a user are respectively mounted, and a drive unit that includes a drive source and displaces the pair of footrests, and the displacement of the pair of footrests ,
  • a passive exercise device that causes the user to exercise dynamically, a force detection means for detecting the force acting on the pair of footrests from the left and right feet of the user, and the force detection means Evaluation means for obtaining a force evaluation amount for evaluating the right and left balance of the user based on the force and display means for displaying the force evaluation amount obtained by the evaluation means are provided.
  • the user can recognize how the left and right force is applied. Because you can, you can be conscious of doing exercises with no left-right bias. As a result, the user can be exercised to correct the left and right imbalance.
  • the force evaluation amount is a force acting on each of the pair of footrests, and the display means desirably displays the force evaluation amount in a graph.
  • the force evaluation amount is a ratio of the force acting on the pair of footrests with respect to the total amount of force acting on the pair of footrests, and the display unit may display the force evaluation amount in a graph.
  • the force evaluation amount is a difference between forces acting on the pair of footrests
  • the display means may display the force evaluation amount in a graph.
  • the force evaluation amount is a ratio of a difference in force acting on the pair of footrests with respect to a total amount of force acting on the pair of footrests
  • the display unit may display the force evaluation amount in a graph. Good.
  • the force evaluation amount is a ratio of the force acting on the pair of footrests with respect to the total amount of force acting on the pair of footrests, and the display unit divides the figure representing the total amount at a proportion corresponding to the force evaluation amount.
  • a configuration in which the force evaluation amount is displayed in a graph can be employed.
  • the display means can use a bar graph representing the force evaluation amount by the length of the left and right bars as the graph.
  • the display means may display the left component in the left direction and the right component in the right direction for the force evaluation amount.
  • the evaluation means may include an informing means for informing whether or not the difference between the left and right forces detected by the force detecting means is within a specified range.
  • the evaluation unit may include a balance evaluation unit that evaluates the distribution of the left and right forces detected by the force detection unit, and may display a result of the evaluation by the balance evaluation unit on the display unit.
  • the evaluation unit may include a history storage unit that stores the history of the force detected by the force detection unit, and the display unit may display the history stored in the history storage unit.
  • the evaluation unit may include a comparison unit that compares the force detected by the force detection unit with a preset target value, and the display unit may have a function of displaying a comparison result by the comparison unit.
  • target value setting means for setting a target value to be given to the comparison means.
  • the display means may display position information of the pair of footrests.
  • movement explanatory drawing which shows the example of a display of embodiment of this invention. It is operation
  • This embodiment has the configuration shown in FIGS. Although the illustrated example shows a configuration that is used by being placed on the floor, a configuration that is used by being embedded in the floor may be employed.
  • the housing 10 is formed by coupling a base plate 11 placed on the floor and an upper plate 12 disposed above the base plate 11.
  • the outer shape of the base plate 11 and the upper plate 12 shown in the figure is rectangular, but the outer shape of the base plate 11 and the upper plate 12 is not particularly limited.
  • the upper surface of the housing 10 is parallel to the floor surface with the base plate 11 placed on the floor. Therefore, the upper and lower sides in FIG.
  • the illustrated example shows a case where the housing 10 is not fixed to the floor and can be used at an appropriate position, a configuration in which the housing 10 is fixed to the floor and used at a fixed position may be adopted.
  • the housing 10 is formed in a rectangular parallelepiped shape, but a cylindrical shape, a polygonal cylindrical shape, or the like can be adopted as an external shape of the housing 10 as long as it has a storage space inside.
  • the illustrated passive exercise device is assumed to be used by a user in a standing position, and includes a pair of footrests 211 and 212 on which the user places left and right feet, respectively.
  • the footrests 211 and 212 are disposed in the housing 10 together with the driving means 30 that displaces the footrests 211 and 212.
  • the upper plate 12 is provided with two opening windows 131 and 132 opened in a rectangular shape for exposing the footrests 211 and 212, respectively.
  • Each of the opening windows 131 and 132 is formed in a rectangular shape whose dimension in the front-rear direction is larger than that in the left-right direction.
  • the center line along the longitudinal direction of each opening window 131, 132 intersects with the front-rear direction of the housing 10.
  • the center line along the longitudinal direction of the left opening window 131 has a front end portion located on the left side of the rear end portion, and the center line along the longitudinal direction of the right opening window 132 has a front end portion on the right side of the rear end portion. Located in. That is, the distance between the center lines along the longitudinal direction of both the opening windows 131 and 132 is larger on the front end side of the housing 10 than on the rear end side.
  • the angle formed by the longitudinal direction of the opening windows 131 and 132 with respect to the front-rear direction of the base plate 11 is appropriately set within a range of 5 to 15 degrees, for example.
  • a counterclockwise angle with respect to the rear end is adopted, and for the right opening window 132, a clockwise angle with respect to the rear end is adopted.
  • Each of the footrests 211 and 212 includes a footrest cover 22 that can slide along the longitudinal direction of each of the opening windows 131 and 132, and a footrest plate 23 on which a user places his / her foot.
  • FIG. 3 shows only the right footrest cover 22 and footrest plate 23. Cover bodies 241 and 242 surrounding the lower surface periphery of the footrest plate 23 are attached to each footrest plate 23.
  • Each footrest cover 22 is formed in a rectangular tube shape, and a bearing plate 25 is attached inside.
  • the bearing plate 25 supports a shaft body 26 along the width direction of each of the opening windows 131 and 132, and the shaft body 26 is passed through a bearing (not shown) provided on the lower surface of the footrest plate 23. Therefore, the footrest plate 23 can swing around the shaft body 26 with respect to the footrest cover 22.
  • the cover bodies 241 and 242 attached to the footrest plate 23 are inserted inside each footrest cover 22. Accordingly, as the footrest plate 23 swings around the shaft body 26 and the front end portion and the rear end portion of the footrest plate 23 move up and down, the cover bodies 241 and 242 move up and down, The cover bodies 241 and 242 prevent a gap from being generated between the cover 22 and the footrest plate 23.
  • a flange portion 221 is formed around the entire periphery of the upper end edge of the footrest cover 22.
  • a rail member (not shown) is attached to the lower surface of the upper plate 12 at a peripheral portion along the longitudinal direction of the opening windows 131 and 132.
  • the rail member forms a rail groove (not shown) that opens inwardly of the opening windows 131 and 132.
  • the movement range of the footrest cover 22 relative to the housing 10 is limited. There is a margin between the flange portion 221 and the rail groove, and the footrest cover 22 moves back and forth and right and left within a range where the flange portion 221 is inserted into the rail groove. Further, the flange portion 221 is formed in a dimension that does not form a gap between the opening edge of the opening windows 131 and 132 and the footrest plate 23 in the moving range of the footrest cover 22.
  • a carriage 41 is attached to the lower surface of the footrest cover 22.
  • Two wheels 42 are attached to the outer surface of the carriage 41.
  • Two rails 43 are fixed to the upper surface of the base plate 11 for each footrest 211, 212, and the carriage 41 is placed on the rail 43 so that the wheels 42 roll on the upper surface of the rail 43. Placed. Further, in order to prevent the wheel 42 from falling off the rail 43, a wheel removal preventing plate 44 that contacts the side surface of the wheel 42 is fixed to the upper surface of the rail 43.
  • the left and right opening windows 131 and 132 are formed such that the distance between the center lines along the longitudinal direction is larger at the front end side than at the rear end side. That is, the center line of the opening windows 131 and 132 forms a predetermined angle with respect to the front-rear direction of the housing 10.
  • the extension direction of the rail 43 forms a predetermined angle with respect to the front-rear direction of the housing 10.
  • the rail 43 is arranged such that the angle formed by the extension direction with respect to the front-rear direction of the housing 10 is larger than the angle formed by the center line of the opening windows 131 and 132 with respect to the front-rear direction of the housing 10. Yes.
  • the angle formed by the center line of the opening windows 131 and 132 with respect to the front-rear direction of the housing 10 is 10 degrees
  • the angle formed by the extension direction of the rail 43 with respect to the front-rear direction of the housing 10 is set to 45 degrees. Is done.
  • the footrests 211 and 212 can reciprocate along the longitudinal direction of the rail 43. At this time, the movement path of the footrests 211 and 212 is restrained by the carriage 41, the wheel 42, the rail 43, and the wheel removal prevention plate 44.
  • the footrest cover 22 and the footrest plate 23 move in a direction intersecting the longitudinal direction of the opening windows 131 and 132.
  • the footrests 211 and 212 move in a direction different from the longitudinal direction of the feet. This is to prevent a large shearing force from acting on the user's knee when the footrests 211 and 212 are moved in the extending direction of the rail 43.
  • the driving means 30 for displacing the left and right footrests 211 and 212 includes a driving source 31 that generates a driving force.
  • the driving force from the driving source 31 is separated into two systems in the system separating unit 32 so as to be transmitted to the footrests 211 and 212, respectively. Further, the driving force of each system separated by the system separation unit 32 is transmitted to the left and right carts 41 via the reciprocating drive unit 33, and the carts 41 are reciprocated along the rails 43.
  • the drive means 30 will be described more specifically.
  • the drive source 31 employs a rotary motor (hereinafter simply abbreviated as “motor” and uses reference numeral 31), and a system separation unit 32 is connected to the output shaft 311 of the motor 31.
  • a rotary motor hereinafter simply abbreviated as “motor” and uses reference numeral 31
  • system separation unit 32 is connected to the output shaft 311 of the motor 31.
  • the system separation unit 32 includes a worm 321 connected to the output shaft 311 of the motor 31 and two worm wheels 322 engaged with the worm 321.
  • the worm 321 and the two worm wheels 322 are housed in a gear box 34 that is fixed to the base plate 11.
  • the gear box 34 is formed by a gear case 341 having an opening on the upper surface, and a cover plate 342 that is covered by the opening surface of the gear case 341.
  • a pair of bearings 323 are attached to rotatably support both ends of the worm 321 in the longitudinal direction.
  • the worm wheel 322 is inserted with a rotating shaft 35 held by the gear case 341 and the cover plate 342, and the worm wheel 322 and the rotating shaft 35 are rotated so that the rotating shaft 35 rotates with the rotation of the worm wheel 322. Are combined.
  • the motor 31 is mounted on a mouthpiece 343 provided in the gear case 341 and a mouthpiece plate 111 fixed to the base plate 11, and is coupled to a lid plate 342 and a mouthpiece plate 111 that are covered by the gear case 341.
  • the holding plate 112 is fixed to the base plate 11.
  • the reciprocating drive unit 33 includes a crank plate 36 whose one end is integrally coupled to the rotary shaft 35 and a crank rod 38 coupled to the crank plate 36 via a crank shaft 37.
  • the crank plate 36 is coupled to the rotation shaft 35 so as to rotate together with the rotation shaft 35. That is, since the worm wheel 322 is coupled to the rotating shaft 35 and the crank plate 36 is coupled to the rotating shaft 35, the worm wheel 322 and the crank plate 36 rotate integrally.
  • crankshaft 37 is fixed to the other end of the crank plate 36, and the other end of the crankshaft 37 is held by a bearing 381 held by one end of the crank rod 38. That is, one end of the crank rod 38 is rotatably coupled to the crank plate 36.
  • the other end of the crank rod 38 is coupled to the carriage 41 using a shaft body 382. That is, the other end portion of the crank rod 38 is rotatably coupled to the carriage 41.
  • the crank rod 38 functions as a conversion mechanism that converts the rotational force of the worm wheel 322 into the linear reciprocating movement of the carriage 41.
  • the crank rod 38 is provided for each worm wheel 322, and the carriage 41 is provided individually in each of the footrests 211 and 212. Therefore, each crank rod 38 converts the rotational force of each worm wheel 322 into the reciprocating movement of the footrests 211 and 212, respectively.
  • the carriage 41 Since the movement path of the carriage 41 is restricted as described above, the carriage 41 reciprocates along the longitudinal direction of the rail 43 as the worm wheel 322 rotates. That is, the rotation of the motor 31 is transmitted to the crank plate 36 via the worm 321 and the worm wheel 322, and the carriage 41 reciprocates on a straight line along the rail 43 by the crank rod 38 coupled to the crank plate 36. Do it. As a result, the footrest cover 22 coupled to the carriage 41 reciprocates along the rail 43. That is, both footrests 211 and 212 reciprocate in the longitudinal direction of the rail 43.
  • the driving force is separated into two systems by the worm 321 and the two worm wheels 322 and used as the driving force of the footrests 211 and 212 for each system.
  • Each worm wheel 322 has a position where the worm wheel 322 meshes with the worm 321 different by 180 degrees. Therefore, when the left footrest 211 is located at the rear end of the movement range, the right footrest 212 is located at the front end of the movement range.
  • the rear end in the movement range of the left footrest 211 is the right end of the movement range of the left footrest 211, and the front end in the movement range of the right footrest 212 is the right end of the movement range of the right footrest 212. In the left and right direction, both footrests 211 and 212 move in the same direction.
  • the footrest plates 23 provided on the footrests 211 and 212 can rotate around the shaft body 26 with respect to the footrest cover 22, and therefore, the front end portion and the rear end portion of the footrest plate 23 are arranged.
  • the height position can be changed. That is, by changing the height position of the toe and the heel of the foot placed on the footrest plate 23, the ankle joint can be bent and dorsiflexed.
  • the base plate 11 is moved along the movement path of the footrest plate 23.
  • a guide surface (not shown) having an inclined surface at least in part is formed, and a copying projection 231 that contacts the guide surface is provided on the lower surface of the footrest plate 23.
  • the material and shape of the tip of the copying projection 231 may be selected so that the coefficient of friction with respect to the guide surface is small. In this embodiment, however, the roller 232 that rolls on the guide surface is copied by the copying projection. 231 is provided at the front end portion.
  • the copying projection 231 that contacts the guide surface
  • the copying projection 231 follows the guide surface.
  • the footrest plate 23 rotates around the shaft body 26. That is, the angle of the footrest plate 23 with respect to the base plate 11 changes, and as a result, the ankle joint is bent and bent back.
  • the shape of the guide surface is not particularly limited, but in the present embodiment, the guide surface is formed so that the ankle joint is bent and dorsiflexed once during each reciprocation of the footrests 211 and 212. Therefore, as the guide surface, a shape that is inclined at a constant angle with respect to the upper surface of the base plate 11 over the entire length, or a shape in which the direction of the inclination changes in the middle portion (V shape, U shape, inverted V shape) It is desirable to adopt an inverted U shape.
  • the above-mentioned passive motion equipment is basically used in a standing position.
  • the left and right feet are placed on the footrests 211 and 212, respectively, and the operation of the driving means 30 is started.
  • the longitudinal direction of the footrests 211 and 212 is arranged to form an angle of about 10 degrees with respect to the front-rear direction (the direction of the arrow X), and when standing on the footrests 211 and 212, the legs of the user The part is not twisted and is in a natural standing position.
  • both footrests 211 and 212 stop at the same position in the front-rear direction. That is, at the initial position, both footrests 211 and 212 are aligned on a straight line in the left-right direction. Therefore, when the user puts both feet on the left and right footrests 211 and 212 at the initial position, the straight line drawn from the center of gravity of the user in the vertical direction passes through the center between the footrests 211 and 212. Become.
  • both the footrests 211 and 212 change the position in the front-rear direction, and also change the position in the left-right direction as the position changes in the front-rear direction.
  • both footrests 211, 212 reciprocate on a straight line along the rail 43, and each footrest 211, 212 moves in a direction different from the front-back direction (longitudinal direction) of the foot. For example, it moves in a direction that forms 45 degrees with respect to the front-rear direction of the housing 10.
  • the footrests 211 and 212 reciprocate along the rail 43, and at the same time, the footrest plate 23 rotates around the shaft body 26.
  • the ankle joint is bent back at the front end positions of the footrests 211 and 212, and the foot The ankle joint can be bent at the rear end positions of the mounts 211 and 212.
  • the position of the shaft body 26 is set in the vicinity of the heel on the sole, and the angle between the bottom bending and the dorsiflexion is set to about 10 degrees with respect to the upper surface of the base plate 11.
  • a handrail to be held by the user may be provided.
  • the handrail may be provided integrally with the housing 10 or may be provided on the side of the building where the device is used. If a handrail is provided, the user can support the body by the handrail, so that it is easy to use even for a user whose balance function is weakened. In addition, it is basically used in a standing position, but for the purpose of use in recovery training for obstacles and the like, if standing is difficult, a seat may be provided and used in a sitting position.
  • the trajectory of the footrests 211 and 212 is V-shaped opened forward, but conversely, the distance in the left-right direction of the footrests 211 and 212 is wider on the rear end side than on the front end side.
  • an inverted V-shaped movement trajectory may be employed.
  • an operation in which the distance does not change between the front end position and the rear end position of the footrests 211 and 212, or an operation in which the positions of the left end and the right end of the movement locus do not change in the front-rear direction may be employed.
  • ankle joints are bent and dorsiflexed, increasing muscle stimulation to the calf muscle groups (eg, gastrocnemius muscles) and expanding and contracting the calf muscle groups.
  • calf muscle groups eg, gastrocnemius muscles
  • venous perfusion from the leg is promoted. This leads to improvement of the circulation of the whole body.
  • the user's muscles that maintain the balance in the front-rear direction are stimulated by the rotation of the ankle joint, and not only the legs, but also the reflex of the nervous system that maintains the posture so as not to fall in the front-rear direction, Muscle activity of the back and back muscles is also induced.
  • Control of the rotational speed of the motor 31 is performed by an instruction from the control means 50 (see FIG. 1).
  • the control means 50 may be configured to turn on / off the power to the motor 31 in the simplest manner. If the motor 31 is a DC motor, the current supplied to the motor 31 is intermittently switched by the switching element, and the on-duty at the time of switching is changed to control the average power supplied to the motor 31.
  • the means 50 may be configured. Furthermore, the control means 50 may be provided with a function of setting a usage time according to the user's physical condition or controlling the rotation speed of the motor 31 to change according to the elapsed time.
  • this embodiment has a configuration that presents the user with the degree of left-right bias during exercise in order to allow the user to perform exercise without left-right bias.
  • the left-right bias here includes not only a bias due to the difference in muscle strength between the left and right of the user, but also a bias due to the left-right inclination of the user's body. This type of bias can be evaluated by detecting the force acting on the user's foot.
  • force detecting means 511 and 512 are arranged on the above-described footrests 211 and 212, respectively.
  • the force detection means 511, 512 detects a downward load acting on each footrest plate 23 (downward force acting due to gravity), as well as a load in three directions, front, rear, up, down, left and right, and an axis in each direction. It is possible to employ a configuration that detects one or a plurality of forces selected from the torques.
  • the force detection means 511 and 512 are selected from a load cell, an acceleration sensor, a gyro sensor, a torque sensor, and the like.
  • the portions where the force detecting means 511 and 512 are disposed may be disposed on the footrest cover 22, the bearing plate 25, the shaft body 26, and the like. Is possible.
  • the evaluation means 52 obtains a force evaluation amount for evaluating the left / right balance of the user based on the force (load) detected by the force detection means 511, 512, and evaluates the left / right balance.
  • the force evaluation amount and the evaluation result are delivered to the display means 53.
  • the display means 53 displays the force evaluation amount and the evaluation result delivered from the evaluation means 52 to the user.
  • the evaluation means 52 and the display means 53 are mainly composed of a processor and a memory that operate according to a program such as a microcomputer or FPGA. However, it is desirable to provide the evaluation unit 52 and the display unit 53 with an interface for connecting an external device.
  • a personal computer is connected to the evaluation means 52 as an external device, a personal computer can be used as the target setting means 54 described later. If a personal computer or a television receiver is connected to the display means 53 as an external device, a monitor device for the personal computer or the television receiver can be used as the display 532 described later.
  • the evaluation means 52 includes force evaluation means 521 for obtaining a force evaluation amount described below using the forces (loads) detected by the force detection means 511 and 512.
  • the force evaluation means 521 selects only one of four types of force evaluation amounts and calculates only one of the four types of force evaluation amounts. Adopt one of the configurations. For the force evaluation amount, load data detected by each of the force detection means 511 and 512 during exercise is collected at a constant period, and the left and right loads are calculated from the load data collected in a predetermined period.
  • the period during which the load data is collected to determine the left and right loads is a period in which the left and right footrests 211 and 212 reciprocate once, and the load obtained from each force detection means 511 and 512 within this period. These data are used as the left and right loads.
  • the force detection means 511, 512 may detect load data a plurality of times during one reciprocation of the footrests 211, 212. That is, the load data may be sampled a plurality of times during one reciprocation of the footrests 211 and 212. In this case, a representative value such as an average value or a median value of load data is obtained for each reciprocation, and this representative value is used as a load for each footrest 211,212.
  • the period for collecting the load data and the period for collecting the load data can be set as appropriate. However, in order to visualize and show the degree of balance between the left and right loads to the user during exercise, it is desirable that the load data collection period is relatively short (within a few seconds), and load data is collected. It is desirable that the period to be is an integral number of the reciprocating period of each footrest 211,212.
  • the following four force evaluation quantities (1) to (4) are considered.
  • the left and right ratios are (left load / total load) and (right load / total load).
  • Difference in downward load detected by both force detection means 511, 512 That is, the difference in force acting on each footrest 211,212. This value is obtained as (right load ⁇ left load) or (left load ⁇ right load).
  • the sum of the downward loads detected by the force detection means 511 and 512 is used as the total amount of the downward load detected by the both force detection means 511 and 512.
  • the mass (weight) of the user is known, the mass of the user may be used instead of the total amount.
  • the force evaluation amount obtained by the force evaluation means 521 is delivered to the display means 53.
  • the display means 53 displays the force evaluation amount as a graph. That is, the display unit 53 includes a graph generation unit 531 that generates a graph representing the force evaluation amount, a display unit 532 that displays display content including the graph on the screen, and a display process that generates display content on the display unit 532. Means 533.
  • the display 532 is disposed so that a user during exercise can visually recognize the display.
  • the display 532 a dedicated monitor device can be used, or an existing monitor device attached to a television receiver or a personal computer can be used.
  • the display processing unit 533 is provided with an interface for outputting an image to an existing monitor device.
  • a handrail to be gripped by the user during exercise may be provided, and the monitor device may be attached to the top of the handrail.
  • the handrail may be integral with or separate from the housing 10.
  • As a specific shape of the handrail it is possible to employ a configuration in which the handrail is gripped with both hands similar to the handle of a bicycle at the upper end portion of the column that stands up from the housing 10 in front of the user during exercise.
  • a rail-like handrail that surrounds the front and both sides of the user during exercise may be provided in the housing 10.
  • the display content of the display 532 is generated so as to present the degree of balance of loads acting on the left and right footrests 211 and 212 to the user in an easy-to-understand manner. Therefore, the graph generation unit 531 generates a graph in which the loads acting on the left and right footrests 211 and 212 are associated with the left and right on the screen on the screen of the display 532.
  • the graphs generated by the graph generation means 531 include bar graphs 61, 62, and 63 (see FIGS. 4A to 4C) that represent force evaluation amounts by the lengths of left and right bars, and force evaluations by the lengths of vertical bars. Either a bar graph 64 representing the quantity (see FIG. 5A) or a pie chart 65 representing the force evaluation quantity according to the center angle of the circle (see FIG. 5B) is used.
  • Any of the ratio to the total amount (total load) can be expressed.
  • the bars 611 and 612 are represented by band-like figures, and the magnitude of the force evaluation amount is represented by the length of the bars 611 and 612 with respect to the reference line 610. That is, the left component of the force evaluation amount is represented leftward from the reference line 610, and the right component of the force evaluation amount is represented rightward from the reference line 610.
  • both bars 611 and 612 are arranged on a straight line to form one bar.
  • the lengths of the bars 611 and 612 change according to the loads acting on the footrests 211 and 212, respectively.
  • the load acting on each footrest 211, 212 is represented as a force evaluation amount using the bar graph 61
  • the total length of both bars 611, 612 changes according to the total amount of the load.
  • the ratio with respect to the total amount of load is expressed as a force evaluation amount using the bar graph 61, the total length of both the bars 611 and 612 is kept constant.
  • an indication as to whether or not the left and right loads of the user are balanced is visually determined by whether the lengths of the left and right bars 611 and 612 with respect to the reference line 610 are equal. It becomes possible to recognize. Further, when the left and right loads are used as the force evaluation amount, the total length of the bars 611 and 612 changes according to the total amount of the load, so the force with which the user steps on the footrests 211 and 212 is visualized. be able to. On the other hand, when the ratio to the total amount of loads is used as the force evaluation amount, the left and right loads of the user can be visualized regardless of the mass (weight) of the user.
  • a bar graph 62 in which a vertical reference line 620 is set is used, and the load difference is represented by a bar 621 from the reference line 620. It is sufficient to associate with the length of.
  • a force evaluation amount that is a difference in load is defined as a value obtained by subtracting a load acting on the left footrest 211 from a load acting on the right footrest 212. In this case, the sign of the force evaluation amount is positive when the right load is larger than the left load, and the sign of the force evaluation amount is negative when the left load is larger than the right load.
  • the position where the force evaluation amount is 0 is associated with the position of the reference line 620, and when the sign is positive, the right side of the reference line 620, as shown by the solid line in the figure. If the sign is negative, the bar 621 is displayed on the left side of the reference line 620 as indicated by a broken line in the figure.
  • the bar 621 becomes shorter as the load on the left and right of the user approaches the balanced state, so that it is easy to visually recognize the degree of balance between the left and right.
  • a bar graph 63 having a fixed length in which both end positions of the bar 631 in the left-right direction are fixed may be used.
  • the position at which the bar 631, which is a strip-shaped figure, is divided is changed according to the force evaluation amount. That is, the total amount of loads (total load) acting on both footrests 211 and 212 is associated with the length of both bars 631, and the division position of the bar 631 is changed according to the ratio to the total amount.
  • the position of the dividing line 632 moves to the vicinity of the center of the bar 61. Therefore, it is desirable to display the index 633 at the position where the bar 631 is equally divided. In this case, the smaller the distance between the dividing line 632 and the index 633, the higher the degree of left / right balance of the user.
  • each of the bar graphs 61 and 62 shown in FIGS. 4A and 4B it is desirable that the colors when displaying the left bars 611 and 621 of the reference lines 610 and 620 and the right bars 612 and 622 are different.
  • the colors displayed on the right side and the left side of the dividing line 632 are different.
  • the right side may be displayed in red and the left side in blue.
  • a bar graph 64 in which two bars 641 and 642 in the vertical direction are arranged on the left and right may be used.
  • the force evaluation amount corresponding to the load on the left side of the user (the load acting on the left footrest 211) is represented by the left bar 641
  • the force evaluation amount corresponding to the load on the right side of the user is represented. This is represented by the right bar 642.
  • the force evaluation amount any one of a load acting on each footrest 211, 212 and a ratio of each of the left and right loads to the total amount of loads is used.
  • a figure 643 indicating a person may be displayed so as to overlap the bars 641 and 642.
  • the colors of the bars 641 and 642 may be different.
  • the graph shown in FIG. 5B is a pie chart 65, and represents the force evaluation amount according to the division position of the figure in the same manner as the bar graph 63 shown in FIG. 4C. Further, as the force evaluation amount, the ratio of the left and right loads to the total amount of loads is used. However, the figure to be divided is different from the bar graph 63 of FIG.
  • the pie chart 65 associates the amount to be expressed with the central angle in the same way as a normal pie chart.
  • the reference line 651 the upper part from the center of the circle is used as the reference line 651, and the central angle is defined clockwise with respect to the reference line 651.
  • a dividing line 652 having one end at the center of the circle is set, and the central angle is expressed by an angle formed by the dividing line 652 with respect to the reference line 651. Therefore, when the left and right loads of the user are balanced and the force evaluation amount is 50%, the dividing line 652 is aligned with the reference line 651. In this way, by using the position of the dividing line 652 as a guide, it is possible to visually recognize the degree of balance between the left and right of the user.
  • the pie chart 65 it is desirable to represent the two regions surrounded by the reference line 651 and the dividing line 652 with different colors. Further, the left region of the dividing line 652 is associated with the left component of the force evaluation amount, and the right region is associated with the right component of the force evaluation amount.
  • the evaluation means 52 is provided with balance evaluation means 522 and notification means 523 in order to notify the user of the degree of left-right balance.
  • the balance evaluation unit 522 uses a pair of left and right load (force) data collected by sampling the outputs of the force detection units 511 and 512 (data obtained by pairing loads measured by the left and right force detection units 511 and 512). evaluate.
  • a difference is obtained for each paired data, and an average value of the differences can be used for a plurality of pairs of data. In this case, as the user's left and right load is less biased, the obtained average value approaches zero. Further, for evaluating the distribution of paired data, the ratio of one data can be obtained with respect to the sum of the paired data, and the average value of the ratios for a plurality of pairs of data can be used. In this case, as the user's left and right load is less biased, the obtained average value approaches 0.5.
  • the balance evaluation unit 531 evaluates the distribution of the left and right loads by the above-described calculation, and displays the evaluation result on the display unit 53. That is, the values for evaluation (average difference, average ratio, etc.) obtained from the paired load data are presented as numerical values on the display means 53. By performing such display, the user can know the degree of balance between the left and right loads by numerical values. Moreover, the tendency of the load bias can be grasped by quantifying the load distribution.
  • the notification unit 523 has a function of obtaining a balance evaluation amount for evaluating the degree of coincidence of the left and right loads detected by the force detection units 511 and 512.
  • the balance evaluation amount is obtained using the above-described left and right loads (representative values of a plurality of load data obtained in a predetermined period). Specifically, the left and right loads for obtaining the force evaluation amount described above can be used, and the right or left load relative to the sum of the left and right loads (total amount of loads) can be used as the balance evaluation amount.
  • the notification means 523 defines a range for the balance evaluation amount and notifies when determining that the balance evaluation amount is within the specified range, the user himself / herself determines whether the left and right loads are balanced. No need to judge with For example, when the left and right loads are within a specified range, notification can be made by changing the color of the bar graph 63.
  • notification may be performed using an indicator lamp provided separately from the display device 532, or notification using sound may be performed.
  • the balance range of the left and right loads is defined as 0.45 to 0.55, but this range may be set appropriately. For example, it is possible to set a wide range for a user with a low sense of balance and a narrow range as the sense of balance increases.
  • the balance evaluation amount described above is also used when the left and right loads or the left and right load differences are used as the force evaluation amount. By using it, it is possible to notify whether the left and right loads are balanced.
  • the notification unit 523 is configured to notify when the balance evaluation amount is within the specified range, but may be configured to notify when the balance evaluation amount deviates from the specified range.
  • the load for each predetermined period detected by the force detection means 511, 512 is displayed on the display means 53, but the evaluation means 52 has a history storage means 524 for storing a load change history. It may be provided. In the case where the history storage unit 524 is provided, the display unit 53 can display a change in the force evaluation amount for each predetermined time.
  • FIG. 7A and 7B show an example in which the history stored in the history storage means 524 is displayed on the display 532.
  • FIG. 7A shows an example in which the bar graph 63 shown in FIG. 4C is displayed side by side as time passes. The time axis is displayed from the bottom to the top, and the bar graphs 63 adjacent to the top and bottom represent force evaluation amounts at times (t1 to t5) that differ by a certain time.
  • the time interval between adjacent times can be set as appropriate, but here, the time interval between the left and right footrests 211 and 212 is set to an integral multiple of the time for one round trip. Therefore, it is possible to represent a change tendency in which the influence of the displacement of the footrests 211 and 212 is removed with respect to the degree of balance between the left and right. In addition, it is also possible to represent the change tendency linked
  • a line graph 66 as shown in FIG. 7B may be used.
  • a line graph 66 shown in the figure represents a change in a certain time with respect to a ratio of one right side load to a total load or a difference obtained by subtracting the left side load from the right side load.
  • markers 661 and 662 for indicating the latest state may be displayed.
  • a yellow circle may be used for the markers 661 and 662.
  • the apparatus shown in FIGS. 2 and 3 can be used not only for the purpose of balancing the right and left loads but also for the purpose of enhancing the sense of balance.
  • the evaluation means 52 is provided with a comparison means 525, and further, a target setting means 54 for giving a target value to the comparison means 525 is provided.
  • the target setting means 54 is not essential, and the target value may be set in the comparison means 525 in advance.
  • the comparison unit 525 has a function of comparing left and right components (corresponding to the force detected by the force detection unit) in the force evaluation amount with a target value, and the display unit 53 has a function of displaying a comparison result by the comparison unit 525.
  • the target value can be set by the target setting means 54.
  • the target setting means 54 an input means attached to a computer such as a keyboard and a mouse can be used, and a dedicated touch panel and switches can be used as the target setting means 54.
  • target values for the right and left sides are set so that they are within a relatively narrow range.
  • the bar graph 63 shown in FIG. 4C is displayed on the display unit 63
  • the target value set by the target setting means 54 is a left and right boundary corresponding to the target value as shown in FIG. 8A.
  • the lines 634 and 635 are displayed on the screen of the display 532.
  • a circular marker 636 is displayed at a portion corresponding to the dividing line 632.
  • the interval between the boundary lines 634 and 635 is set to be relatively narrow, and the user inserts the marker 636 between the boundary lines 634 and 635. Manipulate the body.
  • the left and right components of the force evaluation amount are always displayed in different colors, and when the marker 636 fits between both target lines, the entire color of the bar 631 is changed to the left and right components. It is desirable to display in a different color. Since the target value can be set, it is possible to perform an exercise for balancing the left and right loads according to the ability of the user to feel balance.
  • the comparison means 525 does not detect that the marker 636 has entered between the boundary lines 634 and 635, but instead detects the boundary. It is detected that the marker 636 has appeared outside the lines 634 and 635. Further, the target value is set so that the interval between the boundary lines 634 and 635 is wide. For example, as shown in FIG. 8B, when the marker 636 is located on the left side of the left boundary line 634, the color of the bar 631 is changed with respect to the normal time.
  • display marks 637 and 638 such as foot shapes may be provided near both ends of the bar 631 in order to indicate which load of the left foot or the right foot exceeds the target value. .
  • the foot whose load exceeds the target value is displayed by display marks 637 and 638.
  • the display of the display marks 637 and 638 whether to display the display marks 637 and 638 on the screen or when the display marks 637 and 638 are always displayed and the load exceeds the target value is displayed. In some cases, the colors of the marks 637 and 638 are changed.
  • the target value during exercise is fixedly set.
  • the target is accompanied by the displacement of the footrests 211 and 212.
  • the value may be changed dynamically. In this case, during one reciprocation period of each footrest 211, 212, it is necessary to detect the load a plurality of times by the force detection means 511, 512 and to detect a change in the load due to the displacement of the footrest 211, 212.
  • the interval between the boundary lines 634 and 635 is fixedly set, and the positions of the boundary lines 634 and 635 are changed in synchronization with the position change of the footrests 211 and 212.
  • the bar graphs 63 arranged vertically indicate the ratios of the left and right loads with respect to the total load, like the bar graph 63 illustrated in FIG. 4C.
  • the bar graphs 63 adjacent to each other at the top and bottom correspond to different times (t1 to t9) at a constant time interval.
  • a position mark 639 indicating the position of the footrests 211 and 212 is displayed in place of the marker 636 at the part corresponding to the dividing line 632.
  • the position mark 639 is indicated by a shape such as a circle like the marker 636.
  • the position mark 639 is on the right side with respect to the index 633, the right foot is bent, and when the position mark 639 is on the left side with respect to the index 633, Showing dorsiflexion. Also, the plantar flexion and dorsiflexion of the left foot are opposite to those of the right foot.
  • the positions of the boundary lines 634 and 635 indicating the target value are set so as to sandwich a desirable range of load change accompanying the displacement of the footrests 211 and 212. Therefore, the user can improve the sense of balance by exercising such that the position mark 639 is positioned between the boundary lines 634 and 635.
  • the target value increases when the base is bent due to the displacement of the footrests 211 and 212, and the target value decreases when the back is bent.
  • the target value is indicated by the boundary lines 634 and 635, but the display method of the target value can be selected as appropriate.
  • the display method of the target value can be selected as appropriate.
  • the target value instead of representing the target value as a range, only one target value may be set, and a circular point having the same shape as the marker 636 may be placed at a position indicating the target value.
  • the user may exercise so as to move the weight so that the marker 636 is close to the position of the point indicating the target value.
  • the target value is increased for the bottom flexion and the target value is decreased for the dorsiflexion. Conversely, the target value is decreased for the bottom flexion and the target value for the dorsiflexion. If you increase, you can exercise with high difficulty. Moreover, if the target value is not changed regularly in synchronization with the displacement of the footrests 211 and 212, but if the target value is changed irregularly, the degree of difficulty increases and game characteristics are added to the exercise. Become.
  • the occupied area of the bar graph 63 is narrowed in the screen.
  • the position information of the footrests 211 and 212 may be indicated by only the position mark 639 in the bar graph 63. That is, only the bar graph 63 may be displayed on the screen of the display 532 without displaying the figure of the foot position shown in the left part of the figure on the display 532. Further, as in the example illustrated in FIG. 10, the boundary lines 637 and 638 indicating the target value can be omitted.
  • the bottom mark and the dorsiflexion state are indicated on the bar graph 63 together with the dividing line 632 using the position mark 639, so that the user moves the body weight following the displacement of the footrests 211 and 212. It can be easily confirmed whether or not there is.
  • the above-described configuration employs a configuration in which a pair of footrests on which the left and right feet are placed are provided, and a load sensor is provided on each footrest.
  • a single footrest on which both feet are placed is provided, and a load sensor that detects the load acting on the footrest and a tilt sensor that detects the inclination angle of the footrest are used in combination to act on the left and right feet, respectively.

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Abstract

　他動運動機器は、左右の足をそれぞれ載せる一対の足置台を備え、駆動源を備えた駆動手段で一対の足置台を変位させることにより、使用者に他動的に運動を行わせる。さらに他動運動機器は、それぞれ足置台に作用する力をそれぞれ検出する力検出手段を備える。力検出手段が検出した力から評価手段において力評価量が求められ、求められた力評価量は表示手段に表示される。

Description

他動運動機器
　本発明は、使用者の左右の足を載せる足置台を駆動源からの駆動力で変位させることにより、使用者に他動的に運動を行わせる他動運動機器に関するものである。
　従来から、使用者の身体の少なくとも一部を他動的に変位させることにより、使用者が自発的に筋力を発揮することなく、使用者に他動的に運動を行わせるようにした他動運動機器が提案されている。この種の他動運動機器としては、使用者が立位で使用するとともに、使用者の左右の足を載せる足置台を駆動源からの駆動力で変位させる構成が知られている（たとえば、日本国特許公開２００８－１５４８７９号公報参照）。当該文献に記載された構成では、使用者の脚部に他動的に筋刺激を与えて使用者の筋活動を誘発することができる。
　ところで、多くの人の運動能力は左右で異なっていることが多く、そのため筋力も左右で異なっていることが多い。また、生活場面では左右の手足のうち筋力の強い側を使用する頻度が高くなるから、生活習慣により左右の筋力差が増大することも多い。左右の筋力差が大きくなれば、場合によっては体幹に歪みが生じる可能性もある。
　また、種々の身体的障害（骨折、神経障害、血行障害など）や脳障害などにより左右の身体能力が不均衡になる場合があり、この種の障害に対する回復訓練（リハビリテーション）の際には、左右の身体能力の均衡を回復させる訓練が含まれることもある。
　このような使用者の左右の偏りを検出する技術として、板状の台の上に載った状態で足に作用する荷重を静的に計測する技術が知られている。ただし、この種の技術は、静止した状態において使用者の左右の偏りを検出しているだけであるから、使用者の運動に伴って左右の身体能力の不均衡を是正するためには用いることができない。
　そこで、本発明の目的は、運動中に左右の足に作用する力を検出するとともに、使用者に左右の力のかかり方を認識させることにより、左右の偏りのない運動を行うように意識付けることを可能にした他動運動機器を提供することにある。
　本発明の他動運動機器は、使用者の左右の足をそれぞれ載せる一対の足置台と、駆動源を備えて一対の足置台を変位させる駆動手段と、を備え、一対の足置台の変位により、使用者に他動的に運動を行わせる他動運動機器であって、使用者の左右の足から一対の足置台に作用する力をそれぞれ検出する力検出手段と、力検出手段が検出した力に基づいて使用者の左右の均衡を評価するための力評価量を求める評価手段と、評価手段で求められた力評価量を表示する表示手段とを備える。
　この構成によれば、運動中に使用者の左右の足に作用する力を検出し、力から求められる力評価量を表示することによって、使用者に左右の力のかかり方を認識させることができるから、左右の偏りのない運動を行うように意識付けることができる。その結果、使用者には左右の不均衡を是正するように運動を行わせることが可能になる。
　力評価量は一対の足置台にそれぞれ作用する力であって、表示手段は力評価量をグラフにして表示するのが望ましい。
　また、力評価量は一対の足置台に作用する力の総量に対する一対の足置台にそれぞれ作用する力の割合であって、表示手段は、力評価量をグラフにして表示してもよい。
　あるいはまた、力評価量は一対の足置台にそれぞれ作用する力の差であって、表示手段は、力評価量をグラフにして表示してもよい。
　あるいはまた、力評価量は一対の足置台に作用する力の総量に対する一対の足置台にそれぞれ作用する力の差の割合であって、表示手段は、力評価量をグラフにして表示してもよい。
　力評価量は一対の足置台に作用する力の総量に対する一対の足置台にそれぞれ作用する力の割合であって、表示手段は、前記総量を表す図形を力評価量に応じた割合で分割するグラフにして力評価量を表示する構成を採用することができる。
　表示手段は、グラフとして左右方向のバーの長さで力評価量を表すバーグラフを用いることができる。
　表示手段は、力評価量について、左側の成分を左向きに表示し、右側の成分を右向きに表示してもよい。
　また、評価手段は、力検出手段により検出された左右の力の差が規定の範囲内か否かを報知する報知手段を備えていてもよい。
　また、評価手段は、力検出手段により検出された左右の力の分布を評価するバランス評価手段を備え、バランス評価手段による評価結果を前記表示手段に表示する構成を採用してもよい。
　評価手段は、力検出手段により検出された力の履歴を記憶する履歴記憶手段を備え、表示手段は履歴記憶手段に記憶された履歴を表示するようにしてもよい。
　評価手段は、力検出手段により検出される力をあらかじめ設定した目標値と比較する比較手段を備え、表示手段は、比較手段による比較結果を表示する機能を備えていてもよい。
　この場合、比較手段に与える目標値を設定する目標値設定手段を備えるのが望ましい。
　また、表示手段は、一対の足置台の位置情報を表示してもよい。
　本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
本発明の実施形態を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示す要部分解斜視図である。 本発明の実施形態を示す透視した平面図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。 本発明の実施形態の表示例を示す動作説明図である。
　本実施形態は、図２および図３に示す構成を備える。図示例は、床上に載置して使用する構成を示しているが、床に埋め込んで使用する構成を採用してもよい。
　ハウジング１０は、床上に載置されるベース板１１と、ベース板１１の上方に配置される上板１２とを結合して形成される。
　図示するベース板１１および上板１２は外周形状が長方形状であるが、ベース板１１および上板１２の外周形状についてはとくに制限はない。以下では、説明を簡単にするために、ベース板１１を床上に載置した状態でハウジング１０の上面が床面と平行になるものとする。したがって、図３における上下が使用時の上下になる。図示例は、ハウジング１０を床に固定しておらず適宜の位置で使用できる場合を示しているが、ハウジング１０を床に固定して定位置で使用する構成を採用してもよい。
　図示例では、ハウジング１０は直方体状に形成されているが、内部に収納用の空間を備えるものであればハウジング１０の外観形状として円筒状、多角筒状などを採用することもできる。なお、床に埋め込んで使用する構成では、ハウジング１０として上板１２を除く部材を軸組のみとした構造を採用することが可能である。
　図示する他動運動機器は、使用者が立位で使用することを想定しており、使用者が左右の足をそれぞれ載せる一対の足置台２１１，２１２を備える。足置台２１１，２１２は、各足置台２１１，２１２を変位させる駆動手段３０とともに、ハウジング１０に配置される。以下では、図２および図３に示す矢印Ｘの向きを前方として説明する。
　上板１２には、各足置台２１１，２１２をそれぞれ露出させる矩形状に開口した２個の開口窓１３１，１３２が貫設される。各開口窓１３１，１３２は、前後方向の寸法が左右方向の寸法よりも大きい矩形状に形成される。また、各開口窓１３１，１３２の長手方向に沿った中心線は、ハウジング１０の前後方向に対して交差する。
　左の開口窓１３１の長手方向に沿った中心線は前端部が後端部よりも左側に位置し、右の開口窓１３２の長手方向に沿った中心線は前端部が後端部よりも右側に位置する。すなわち、両開口窓１３１，１３２の長手方向に沿った中心線間の距離は、ハウジング１０の前端側で後端側よりも大きくなる。
　開口窓１３１，１３２の長手方向がベース板１１の前後方向に対してなす角度は、たとえば５～１５度の範囲で適宜に設定される。角度は、左側の開口窓１３１については後端を中心にして左回りの角度を採用し、右側の開口窓１３２については後端を中心にして右回りの角度を採用する。
　各足置台２１１，２１２は、それぞれ各開口窓１３１，１３２の長手方向に沿ってスライド可能である足置カバー２２と、使用者が足を載せるための足置板２３とにより構成される。図３には右側の足置カバー２２および足置板２３のみを記載している。各足置板２３には、足置板２３の下面周部を囲むカバー体２４１，２４２が取り付けられる。
　各足置カバー２２は角筒状に形成され、内部には軸受板２５が取り付けられる。軸受板２５は各開口窓１３１，１３２の幅方向に沿った軸体２６を支持し、軸体２６は足置板２３の下面に設けた軸受（図示せず）に通される。したがって、足置板２３は足置カバー２２に対して軸体２６の回りで揺動可能になっている。
　足置板２３に取り付けられたカバー体２４１，２４２は、各足置カバー２２の内側に挿入される。したがって、足置板２３が軸体２６の回りで揺動して足置板２３の前端部および後端部が上下に移動するのに伴ってカバー体２４１，２４２が上下に移動し、足置カバー２２と足置板２３との間に隙間が生じるのをカバー体２４１，２４２が防止する。
　足置カバー２２の上端縁の周部には全周に亘ってフランジ部２２１が形成されている。一方、上板１２の下面には、開口窓１３１，１３２の長手方向に沿った周部において、レール部材（図示せず）が取り付けられている。レール部材は、開口窓１３１，１３２の内向きに開口するレール溝（図示せず）を形成する。
　足置カバー２２におけるフランジ部２２１の一部がレール溝に挿入されることにより、足置カバー２２のハウジング１０に対する移動範囲が制限される。フランジ部２２１とレール溝との間には余裕があり、フランジ部２２１がレール溝に挿入されている範囲内において足置カバー２２が前後左右に移動する。また、フランジ部２２１は、足置カバー２２の移動範囲において開口窓１３１，１３２の開口縁と足置板２３との間に隙間を形成しない寸法に形成されている。
　足置カバー２２の下面には台車４１が取り付けられる。台車４１の外側面には各２個ずつの車輪４２が取り付けられる。ベース板１１の上面には各足置台２１１，２１２に対してそれぞれ２本ずつのレール４３が固定されており、レール４３の上面において車輪４２が転動するように、レール４３上に台車４１が載置される。また、レール４３の上面には車輪４２がレール４３から脱落するのを防止するために、車輪４２の側面に当接する脱輪防止板４４が固定される。
　ところで、上述したように、左右の開口窓１３１，１３２は、長手方向に沿った中心線間の距離が前端側で後端側よりも大きくなるように形成してある。すなわち、開口窓１３１，１３２の中心線は、ハウジング１０の前後方向に対して所定の角度をなしている。レール４３も開口窓１３１，１３２の中心線と同様に、延長方向がハウジング１０の前後方向に対して所定の角度をなしている。ここに、レール４３は、延長方向がハウジング１０の前後方向に対してなす角度が、開口窓１３１，１３２の中心線がハウジング１０の前後方向に対してなす角度よりも大きくなるように配置されている。
　たとえば、開口窓１３１，１３２の中心線がハウジング１０の前後方向に対してなす角度を１０度とすれば、レール４３の延長方向がハウジング１０の前後方向に対してなす角度は４５度などに設定される。
　上述の構成によって、足置台２１１，２１２はレール４３の長手方向に沿って往復移動することが可能になる。このとき、足置台２１１，２１２の移動経路は、台車４１と車輪４２とレール４３と脱輪防止板４４とにより拘束される。ここに、レール４３の延長方向と開口窓１３１，１３２の長手方向とが異なっているから、足置カバー２２および足置板２３は開口窓１３１，１３２の長手方向に交差する方向に移動する。
　すなわち、足置台２１１，２１２の長手方向に足の長手方向を一致させると、足置台２１１，２１２は、足の長手方向とは異なる方向に移動する。これは、足置台２１１，２１２をレール４３の延長方向に移動させたときに、使用者の膝に大きな剪断力が作用するのを防止するためである。
　ところで、左右の各足置台２１１，２１２を変位させる駆動手段３０は、駆動力を発生させる駆動源３１を備える。駆動源３１からの駆動力は、各足置台２１１，２１２にそれぞれ伝達されるように系統分離部３２において２系統に分離される。さらに、系統分離部３２で分離された各系統の駆動力は、往復駆動部３３を介して左右の各台車４１に伝達され、台車４１をレール４３に沿って往復移動させる。
　駆動手段３０について、さらに具体的に説明する。駆動源３１には回転モータ（以下、単にモータと略称し、符号３１を用いる）を採用しており、モータ３１の出力軸３１１には系統分離部３２が連結される。
　系統分離部３２は、モータ３１の出力軸３１１に連結されたウォーム３２１と、ウォーム３２１に噛合する２個のウォームホイール３２２とを備える。ウォーム３２１および２個のウォームホイール３２２は、ベース板１１に固定されるギアボックス３４に収納される。ギアボックス３４は、上面に開口を有するギアケース３４１と、ギアケース３４１の開口面に覆着される蓋板３４２とにより形成される。ギアケース３４１と蓋板３４２との間にはウォーム３２１の長手方向の両端部を回転可能に支持する一対の軸受３２３が取り付けられる。
　ウォームホイール３２２には、ギアケース３４１と蓋板３４２とに保持される回転軸３５が挿通され、ウォームホイール３２２の回転に伴って回転軸３５が回転するように、ウォームホイール３２２と回転軸３５とを結合してある。
　モータ３１は、ギアケース３４１に設けた口受部３４３とベース板１１に固定した口受板１１１とに載置され、ギアケース３４１に覆着される蓋板３４２と口受け板１１１に結合される押さえ板１１２とによりベース板１１に固定される。
　往復駆動部３３は、回転軸３５に一端部が一体に結合されるクランク板３６と、クランク板３６にクランク軸３７を介して結合されたクランクロッド３８とを備える。クランク板３６は回転軸３５とともに回転するように回転軸３５に結合される。すなわち、ウォームホイール３２２は回転軸３５に結合され、回転軸３５にはクランク板３６が結合されるから、ウォームホイール３２２とクランク板３６とは一体に回転する。
　クランク軸３７の一端部はクランク板３６の他端部に固定され、クランク軸３７の他端部はクランクロッド３８の一端部に保持された軸受３８１に保持される。つまり、クランクロッド３８の一端部はクランク板３６に対して回動自在に結合される。クランクロッド３８の他端部は台車４１に対して軸体３８２を用いて結合される。つまり、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。
　上述の構成から明らかなように、クランクロッド３８は、ウォームホイール３２２の回転力を台車４１の直進往復移動に変換する変換機構として機能する。また、クランクロッド３８はウォームホイール３２２ごとに設けられ、台車４１は各足置台２１１，２１２において個別に設けられている。それゆえ、各クランクロッド３８は、各ウォームホイール３２２の回転力をそれぞれ足置台２１１，２１２の往復移動に変換する。
　台車４１は上述のように移動経路が拘束されているから、ウォームホイール３２２の回転に伴って台車４１がレール４３の長手方向に沿って往復移動する。つまり、モータ３１の回転がウォーム３２１およびウォームホイール３２２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により台車４１がレール４３に沿った直線上で往復移動を行うのである。その結果、台車４１に結合されている足置カバー２２がレール４３に沿って往復移動する。つまり、両足置台２１１，２１２がレール４３の長手方向において往復移動する。
　ここに、ウォーム３２１と２個のウォームホイール３２２とにより駆動力を２系統に分離し、各系統ごとに足置台２１１，２１２の駆動力として用いるから、両足置台２１１，２１２は駆動手段３０により関連付けて駆動される。各ウォームホイール３２２はウォーム３２１に噛合する位置を１８０度異ならせてある。そのため、左側の足置台２１１が移動範囲の後端に位置するときには、右側の足置台２１２は移動範囲の前端に位置する。左側の足置台２１１の移動範囲における後端は左側の足置台２１１の移動範囲の右端であって、右側の足置台２１２の移動範囲における前端は右側の足置台２１２の移動範囲の右端であるから、左右方向においては、両足置台２１１，２１２は同じ向きに移動することになる。
　ところで、各足置台２１１，２１２にそれぞれ設けた足置板２３は足置カバー２２に対して軸体２６の周りで回動可能であるから、足置板２３の前端部と後端部との高さ位置を変化させることが可能になっている。つまり、足置板２３の上に置いた足の爪先と踵との高さ位置を変化させることにより、足関節の底屈と背屈とが可能になっている。
　ここで、軸体２６の周りでの足置板２３の回動をレール４３の延長方向に沿った往復移動に連動させるために、ベース板１１には、足置板２３の移動経路に沿って少なくとも一部に傾斜面を有したガイド面（図示せず）が形成され、足置板２３の下面にはガイド面に当接する倣い突部２３１が設けられる。倣い突部２３１の先端部は、ガイド面に対する摩擦係数が小さくなるように材料および形状を選択しておけばよいが、本実施形態では、ガイド面の上で転動するローラ２３２を倣い突部２３１の先端部に設けている。
　上述のように、ガイド面に当接する倣い突部２３１を設けていることにより、モータ３１の回転に伴って各足置台２１１，２１２が往復移動を行うと、倣い突部２３１がガイド面に沿って移動し、足置板２３が軸体２６の周りで回動する。すなわち、足置板２３のベース板１１に対する角度が変化し、結果的に足関節の底屈および背屈が行われる。
　ガイド面の形状についてはとくに制限はないが、本実施形態では、足置台２１１，２１２の１往復の間に足関節の底屈と背屈とを１回ずつ行うようにガイド面を形成する。したがって、ガイド面としては、全長に亘ってベース板１１の上面に対して一定角度で傾斜する形状か、中間部において傾斜の向きが変化する形状（Ｖ字状、Ｕ字状、逆Ｖ字状、逆Ｕ字状など）を採用することが望ましい。
　上述した他動運動機器は、基本的には立位で使用する。この場合、足置台２１１，２１２が停止している初期位置において、左右の足をそれぞれ足置台２１１，２１２に載せて立ち、駆動手段３０の運転を開始させる。足置台２１１，２１２の長手方向は前後方向（矢印Ｘの向き）に対して、１０度程度の角度をなすように配置され、足置台２１１，２１２の上に立ったときに、使用者の脚部に捻れを生じることがなく、自然な立ち位置になるようにしてある。
　初期位置では、両足置台２１１，２１２は前後方向における同じ位置に停止する。すなわち、初期位置では両足置台２１１，２１２が左右方向の一直線上に並ぶ。したがって、初期位置で使用者が両足をそれぞれ左右の足置台２１１，２１２の上に載ると、使用者の重心から鉛直方向に下ろした直線は両足置台２１１，２１２の間でほぼ中央を通ることになる。
　モータ３１の回転を開始すると、両足置台２１１，２１２はそれぞれ前後方向の位置を変化させるとともに、前後方向の位置変化に伴って左右方向の位置も変化させる。このとき、両足置台２１１，２１２はレール４３に沿った一直線上を往復移動し、各足置台２１１，２１２は足の前後方向（長手方向）とは異なる方向に移動する。たとえば、ハウジング１０の前後方向に対して４５度をなす方向に移動する。
　また、足置台２１１，２１２がレール４３に沿って往復移動すると同時に、足置板２３が軸体２６の周りに回動する。たとえば、足置板２３が前方に移動する際に、倣い突起２５が上方に移動するようにガイド面を形成しておけば、足置台２１１，２１２の前端位置において足関節を背屈させ、足置台２１１，２１２の後端位置において足関節を底屈させることができる。軸体２６の位置は足裏において踵付近に設定し、底屈と背屈との角度はベース板１１の上面に対してそれぞれ１０度程度に設定する。
　なお、足置台２１１，２１２の前後の位置と底屈および背屈との関係は上述の例とは逆にすることが可能である。また、ベース板１１の上面に対する底屈および背屈の角度は異ならせてもよい。これらの動作はガイド面の形状を適宜に設定することにより、容易に実現することができる。
　図２、図３に示す構成では、使用者の上体を支持する構成を設けていないが、使用者が把持する手摺を設けてもよい。手摺はハウジング１０に一体に設けるほか、装置を使用する場所において造営物側に設けるようにしてもよい。手摺を設けておけば手摺によって使用者は身体を支えることができるからバランス機能が衰えている使用者でも利用しやすくなる。また、立位で使用することが基本であるが、障害の回復訓練などに用いる目的であって、立位が困難な場合には座席を設けて着座姿勢で利用してもよい。
　上述の構成例では、足置台２１１，２１２の移動軌跡は前方に開放されたＶ字状になるが、逆に、足置台２１１，２１２の左右方向の距離を前端側よりも後端側で広くなるようにして逆Ｖ字状の移動軌跡を採用してもよい。あるいは、足置台２１１，２１２の前端位置と後端位置とで距離が変化しない動作や、移動軌跡の左端と右端との位置が前後方向において変化しない動作を採用してもよい。
　上述した他動運動機器を用いて運動を行えば、足関節の底屈と背屈とが行われるから、ふくらはぎの筋群（腓腹筋等）への筋刺激が増加し、ふくらはぎの筋群の伸縮に伴って脚部からの静脈環流が促進される。このことは、全身の血行の向上につながる。また、足関節が回動することにより使用者は前後方向のバランスを維持する筋群が刺激され、とくに前後方向において転倒しないように姿勢を維持する神経系の反射によって、脚部だけではなく、腰背部の筋群の筋活動も誘発されることになる。
　モータ３１の回転速度などの制御は、制御手段５０（図１参照）からの指示により行われる。制御手段５０は、もっとも単純にはモータ３１への電源の入切を行う構成でよい。また、モータ３１が直流モータであれば、モータ３１に通電する電流をスイッチング素子によって断続させるとともに、スイッチングの際のオンデューティを変化させることにより、モータ３１に供給する平均電力を調節するように制御手段５０を構成してもよい。さらには、使用者の身体状態に併せて、使用時間を設定したり、モータ３１の回転速度を経過時間に応じて変化させるように制御したりする機能を制御手段５０に設けてもよい。
　ところで、本実施形態は、使用者に左右の偏りがない運動を行わせるために、運動中における左右の偏りの程度を利用者に提示する構成を備えている。ここでの左右の偏りは、使用者の左右の筋力差による偏りのほか、使用者の身体の左右の傾きによる偏りも含まれる。この種の偏りは、使用者の足に作用する力を検出することにより、評価することができる。
　そこで、上述した足置台２１１，２１２には、それぞれ力検出手段５１１，５１２（図１参照）を配置してある。力検出手段５１１，５１２は、各足置板２３に作用する下向き荷重（重力により作用する下向きの力）を検出する構成のほか、前後、上下、左右の３方向の荷重と各方向の軸周りのトルクとから選択される１ないし複数の力を検出する構成を採用することができる。力検出手段５１１，５１２は、ロードセル、加速度センサ、ジャイロセンサ、トルクセンサなどから選択して用いる。また、力検出手段５１１，５１２を配置する部位は、各足置台２１１，２１２にそれぞれ設けた各足置板２３のほか、足置カバー２２、軸受板２５、軸体２６などに配置することも可能である。
　以下では、力検出手段５１１、５１２として、左右の各足置板２３に作用する下向き荷重をそれぞれ検出するロードセルを各足置板２３に配置した構成を想定する。図１に示すように、各力検出手段５１１，５１２により検出された左右の各足置台２１１，２１２に作用する荷重（各足置板２３に作用する下向き荷重）は評価手段５２に入力される。
　評価手段５２は、後述するように、力検出手段５１１，５１２が検出した力（荷重）に基づいて使用者の左右の均衡を評価するための力評価量を求めるとともに、左右の均衡を評価し、力評価量および評価結果を表示手段５３に引き渡す。表示手段５３では、評価手段５２から引き渡された力評価量および評価結果を使用者に表示する。
　評価手段５２および表示手段５３は、マイコンあるいはＦＰＧＡのようにプログラムに従って動作するプロセッサおよびメモリを主構成とする。ただし、評価手段５２および表示手段５３には外部装置を接続するインターフェースを設けることが望ましい。
　評価手段５２に外部装置としてパーソナルコンピュータを接続すれば、後述する目標設定手段５４としてパーソナルコンピュータを用いることができる。また、表示手段５３に外部装置としてパーソナルコンピュータやテレビジョン受像機を接続すれば、後述する表示器５３２としてパーソナルコンピュータやテレビジョン受像機のモニタ装置を用いることができる。
　評価手段５２は、各力検出手段５１１，５１２が検出した力（荷重）を用いて以下に説明する力評価量を求める力評価手段５２１を備える。力評価量には以下の４種類があり、力評価手段５２１としては、４種類の力評価量のいずれかを選択して求める構成と、４種類の力評価量のうちの１種類のみを求める構成とのいずれかを採用する。力評価量は、運動中に各力検出手段５１１，５１２が検出する荷重のデータを一定周期で収集し、所定期間において収集した荷重のデータから左側と右側との荷重を算出する。
　たとえば、左右の荷重を求めるために荷重のデータを収集する期間を、左右の足置台２１１，２１２が１回ずつ往復する期間とし、この期間内に各力検出手段５１１，５１２から得られた荷重のデータを左右の荷重として用いる。力検出手段５１１，５１２は、足置台２１１，２１２の１回の往復の間に荷重のデータを複数回検出してもよい。すなわち、足置台２１１，２１２の１往復の間に、荷重のデータのサンプリングを複数回行ってもよい。この場合、１往復毎に荷重のデータの平均値あるいは中央値のような代表値を求め、この代表値を各足置台２１１，２１２に関する荷重として用いる。
　荷重のデータを収集する期間と、荷重のデータを収集する周期とは適宜に設定することができる。ただし、運動中の使用者に左右の荷重の均衡の程度を視覚化して示すために、荷重のデータを収集する期間は比較的短くすることが望ましく（０．数秒以内）、荷重のデータを収集する周期は各足置台２１１，２１２の往復の周期の整数分の１であることが望ましい。そして、本実施形態では、下記の（１）～（４）の４つの力評価量が考慮される。
（１）各力検出手段５１１，５１２により検出される下向き荷重。すなわち、各足置台２１１，２１２にそれぞれ作用する力。
（２）両力検出手段５１１，５１２により検出される下向き荷重の総量に対する各力検出手段５１１，５１２により検出される下向き荷重の割合。すなわち、両足置台２１１，２１２に作用する力の総量に対する各足置台２１１，２１２に作用する力の割合。左右のそれぞれの割合は、（左側の荷重／荷重の総量）と（右側の荷重／荷重の総量）とになる。（３）両力検出手段５１１，５１２により検出される下向き荷重の差。すなわち、各足置台２１１，２１２に作用する力の差。この値は、（右側の荷重－左側の荷重）または（左側の荷重－右側の荷重）として求められる。
（４）両力検出手段５１１，５１２により検出される下向き荷重の総量に対する、両力検出手段５１１，５１２により検出される下向き荷重の差の割合。すなわち、（右側の荷重－左側の荷重）／荷重の総量。
　なお、両力検出手段５１１，５１２により検出される下向き荷重の総量は、各力検出手段５１１，５１２により検出される下向き荷重の和を用いる。ただし、使用者の質量（体重）が既知であれば、使用者の質量を総量に代えて用いてもよい。
　力評価手段５２１により求められた力評価量は表示手段５３に引き渡される。表示手段５３は、力評価量をグラフにして表示する。すなわち、表示手段５３は、力評価量を表すグラフを生成するグラフ生成手段５３１と、グラフを含む表示内容を画面上に表示する表示器５３２と、表示器５３２への表示内容を生成する表示処理手段５３３とを備える。表示器５３２は、運動中の使用者が視認できるように配置される。
　表示器５３２としては、専用のモニタ装置を用いるほか、テレビジョン受像機やパーソナルコンピュータに付属している既存のモニタ装置を流用することもできる。この場合、表示処理手段５３３には、既存のモニタ装置に画像を出力するためのインターフェースを設ける。
　専用のモニタ装置を用いる場合には、運動中に使用者が把持する手摺を設けておき、手摺の上部にモニタ装置を取り付ければよい。手摺は、ハウジング１０と一体でも別体でもよい。手摺の具体的形状としては、運動中の使用者の前方においてハウジング１０から立てた支柱の上端部に、自転車のハンドルと類似した両手で把持する構成を採用することができる。あるいはまた、運動中の使用者の前方と両側方との三方を囲む柵状の手摺をハウジング１０に設けてもよい。
　表示器５３２の表示内容は、左右の足置台２１１，２１２に作用する荷重の均衡の程度を使用者にわかりやすく提示するように生成される。したがって、グラフ生成手段５３１は、表示器５３２の画面上において、左右の足置台２１１，２１２に作用する荷重を、画面上の左右に対応付けたグラフを生成する。グラフ生成手段５３１が生成するグラフとしては、左右方向のバーの長さによって力評価量を表すバーグラフ６１，６２，６３（図４Ａ～４Ｃ参照）と、縦方向のバーの長さによって力評価量を表すバーグラフ６４（図５Ａ参照）と、円の中心角によって力評価量を表す円グラフ６５（図５Ｂ参照）とのいずれかを用いる。
　左右方向のバーの長さにより力評価量を表すバーグラフでは、上述した（１）～（４）のすべての力評価量を表現することができる。
　たとえば、図４Ａに示すように、縦方向の基準線６１０を設定したバーグラフ６１を用いると、各足置台２１１，２１２にそれぞれ作用する荷重と、各足置台２１１，２１２にそれぞれ作用する荷重の総量（総荷重）に対する割合とのいずれかを表すことができる。このバーグラフ６１では、バー６１１，６１２を帯状の図形で表しており、力評価量の大きさが基準線６１０に対するバー６１１，６１２の長さで表される。すなわち、力評価量の左側の成分が基準線６１０から左向きに表され、力評価量の右側の成分が基準線６１０から右向きに表される。ただし、両バー６１１，６１２は一直線上に配置され、１本のバーを形成している。
　バーグラフ６１を用いると、各足置台２１１，２１２にそれぞれ作用する荷重に応じてバー６１１，６１２の長さが変化する。また、バーグラフ６１を用いて各足置台２１１，２１２にそれぞれ作用する荷重を力評価量として表す場合、荷重の総量に応じて両バー６１１，６１２の合計の長さが変化する。一方、バーグラフ６１を用いて荷重の総量に対する割合を力評価量として表す場合には、両バー６１１，６１２を合計した長さは一定長に保たれる。
　図４Ａに示すバーグラフ６１を用いると、使用者の左右の荷重が均衡しているか否かの目安を、基準線６１０に対する左右のバー６１１，６１２の長さが等しいか否かによって視覚的に認識することが可能になる。また、力評価量として左右の荷重を用いる場合は、荷重の総量に応じて両バー６１１，６１２の合計の長さが変化するから、使用者が足置台２１１，２１２を踏み込む力を視覚化することができる。一方、力評価量として荷重の総量に対する割合を用いる場合は、使用者の質量（体重）にかかわりなく、使用者の左右の荷重の大きさを視覚化することができる。
　各足置台２１１，２１２に作用する荷重の差を表す場合は、図４Ｂに示すように、縦方向の基準線６２０を設定したバーグラフ６２を用い、荷重の差を基準線６２０からのバー６２１の長さに対応付ければよい。ここでは、荷重の差である力評価量を、右側の足置台２１２に作用する荷重から左側の足置台２１１に作用する荷重を減算した値と定義する。この場合、右側の荷重が左側の荷重よりも大きいときに力評価量の符号は正になり、左側の荷重が右側の荷重よりも大きいときに力評価量の符号は負になる。
　そこで、図４Ｂに示すバーグラフ６２では、力評価量が０である位置を基準線６２０の位置に対応付け、符号が正の場合には、図に実線で示すように、基準線６２０の右側にバー６２１を表示し、符号が負の場合には、図に破線で示すように、基準線６２０の左側にバー６２１を表示する。図４Ｂに示すバーグラフ６２を用いると、使用者の左右の荷重が均衡した状態に近付くほどバー６２１が短くなるから、左右の均衡の程度を視覚的に認識するのが容易になる。
　ところで、荷重の総量に対する割合を力評価量とする場合には、図４Ｃに示すように、左右方向のバー６３１の両端位置を固定した一定長のバーグラフ６３を用いてもよい。このバーグラフ６３では、帯状の図形であるバー６３１を分割する位置を力評価量に応じて変化させる。すなわち、両足置台２１１，２１２にそれぞれ作用する荷重の総量（総荷重）を両バー６３１の長さに対応付け、総量に対する割合に応じてバー６３１の分割位置を変化させるのである。
　したがって、使用者が左右の足置台２１１，２１２に作用させる力が均衡していれば、分割線６３２の位置がバー６１の中央付近に移動することになる。そのため、バー６３１を二等分する位置に指標６３３を表記しておくことが望ましい。この場合、分割線６３２と指標６３３との距離が小さいほど使用者の左右の均衡の程度が高いことを表すことになる。
　図４Ａ及び４Ｂに示した各バーグラフ６１，６２では、基準線６１０，６２０の左側のバー６１１，６２１と右側のバー６１２，６２２とを表示する際の色を異ならせておくのが望ましい。また、図４Ｃに示すバーグラフ６３では、分割線６３２の右側と左側とで表示する色を異ならせておくのが望ましい。たとえば、右側を赤色、左側を青色などで表示すればよい。このように、左右の成分を異なる色で表すことにより、使用者の荷重が左右のどちらに偏っているかを一見して視認することが可能になる。
　力評価量を示すグラフとしては、図５Ａに示すように、縦方向の２本のバー６４１，６４２を左右に配置したバーグラフ６４を用いてもよい。このバーグラフ６４では、使用者の左側の荷重（左側の足置台２１１に作用する荷重）に相当する力評価量を左側のバー６４１で表し、使用者の右側の荷重に相当する力評価量を右側のバー６４２で表す。力評価量としては、各足置台２１１，２１２にそれぞれ作用する荷重と、荷重の総量に対する左右の各荷重の割合とのいずれかを用いる。このバーグラフ６４を用いる場合には、人を示す図形６４３をバー６４１，６４２に重ねて表示してもよい。また、各バー６４１，６４２の色を異ならせてもよい。
　図５Ｂに示すグラフは円グラフ６５であって、図４Ｃに示したバーグラフ６３と同様に図形の分割位置に応じて力評価量を表している。また、力評価量として荷重の総量に対する左右の各荷重の割合を用いる。ただし、分割する図形は帯状ではなく、円形である点が図４Ｃのバーグラフ６３とは相違する。円グラフ６５は、通常の円グラフと同様に、表現する量を中心角に対応付けている。
　ここでは、円の中心を通る縦方向の直線のうち円の中心から上側の部分を基準線６５１に用い、基準線６５１に対して右回りに中心角を規定している。また、円の中心を一端とする分割線６５２を設定し、基準線６５１に対して分割線６５２がなす角度で中心角を表している。したがって、使用者の左右の荷重が均衡して力評価量が５０％となるとき、分割線６５２は基準線６５１に対して一直線上に並ぶことになる。このように、分割線６５２の位置を目安に用いることによって、使用者の左右の均衡の程度を視覚的に視認することが可能になる。円グラフ６５を用いる場合も基準線６５１と分割線６５２とで囲まれた２領域を異なる色で表すのが望ましい。また、分割線６５２の左側の領域を力評価量の左側の成分に対応付け、右側の領域を力評価量の右側の成分に対応付ける。
　上述した構成では、力評価量を示すグラフを表示器５３２に表示することによって、使用者に力評価量を視覚的に認識させるだけであるから、左右の均衡の程度は使用者自身が認識する必要がある。以下では、左右の均衡の程度を使用者自身が認識しなくとも、表示手段５３などから使用者に報知する技術について説明する。
　左右の均衡の程度を使用者に報知するために、本実施形態では、図１に示すように、評価手段５２に、バランス評価手段５２２と報知手段５２３とを設けている。バランス評価手段５２２は、力検出手段５１１，５１２の出力をサンプリングすることにより収集した左右一対の荷重（力）のデータ（左右の力検出手段５１１，５１２により計測した荷重を対にしたデータ）を評価する。
　対になるデータの分布の評価には、対になるデータごとに差を求め、複数対のデータについて差の平均値を用いることができる。この場合、使用者の左右の荷重の偏りが少ないほど、求めた平均値は０に近付く。また、対になるデータの分布の評価には、対になるデータの総和に対して一方のデータの割合を求め、複数対のデータについて割合の平均値を用いることができる。この場合、使用者の左右の荷重の偏りが少ないほど、求めた平均値は０．５に近付く。
　バランス評価手段５３１は、上述のような演算により左右の荷重の分布を評価し、評価の結果を表示手段５３に表示する。すなわち、対になる荷重のデータから求めた評価のための値（差の平均値、割合の平均値など）を数値として表示手段５３に提示する。このような表示を行えば、使用者は左右の荷重の均衡の程度を数値によって知ることができる。また、荷重の分布を数値化することにより荷重の偏りの傾向を把握することができる。
　ところで、報知手段５２３は、力検出手段５１１，５１２により検出された左右の荷重の一致の程度を評価するバランス評価量を求める機能を有している。バランス評価量は、上述した左右の荷重（所定の期間において求めた複数個の荷重のデータの代表値）を用いて求める。具体的には、上述した力評価量を求めるための左右の荷重を用い、左右の荷重の和（荷重の総量）に対する右側あるいは左側の荷重をバランス評価量に用いることができる。
　このバランス評価量が０．５に対して規定した範囲（たとえば、±０．０５）であるときは、左右の荷重がほぼ均衡していると判断することができる。したがって、報知手段５２３において、バランス評価量に対する範囲を規定しておき、バランス評価量が規定の範囲内であると判断するときに報知すれば、使用者は左右の荷重が均衡しているかを自身で判断する必要がなくなる。たとえば、左右の荷重が規定した範囲内になったときに、バーグラフ６３の色を変化させることで報知することができる。
　たとえば、常時は力評価量の右側の成分を赤色、左側の成分を青色で表しているとして、報知する条件が成立したときに、バー６３１の全体を緑色で表すようにすれば、使用者は左右の荷重が均衡したことを瞬時に認識することができる。なお、表示器５３２を用いて報知するほか、表示器５３２とは別に設けた表示灯により報知したり、音による報知を行うようにしてもよい。
　また、図６Ａ及び６Ｂに示すように、図４Ｃで示したバーグラフ６３を表示手段５３に提示する場合、バーグラフ６３には中央を示す指標６３３とともに、指標６３３から左右に一定距離だけ離れた位置に範囲を示す境界線６３４，６３５を表示する。さらに、分割線６３２に相当する部位にマーカ６３６を表示すれば、マーカ６３６の位置が左右の境界線６３４，６３５に挟まれた範囲内か否かによって、使用者は、左右の荷重が均衡しているか否かを直観的に知ることができる。図６Ａでは左右の荷重が均衡している状態を示し、図６Ｂでは左右の荷重が不均衡である状態を示している。
　なお、上述の構成例では、左右の荷重の均衡の範囲を０．４５～０．５５に規定しているが、この範囲は適宜に設定すればよい。たとえば、平衡感覚の低い使用者に対しては広い範囲で設定し、平衡感覚が高くなるほど狭い範囲に設定することも可能である。
　さらに、バランス評価量として荷重の総量に対する左右の一方の荷重の割合を用いているが、力評価量として左右の各荷重を用いる場合や左右の荷重差を用いる場合でも、上述したバランス評価量を用いることによって、左右の荷重が均衡しているか否かを報知することができる。上述の例では、報知手段５２３は、バランス評価量が規定の範囲内であるときに報知する構成としているが、バランス評価量が規定の範囲を逸脱しているときに報知する構成としてもよい。
　上述した動作では、力検出手段５１１，５１２により検出した所定期間ごとの荷重を表示手段５３に表示しているが、評価手段５２には荷重の変化の履歴を記憶するための履歴記憶手段５２４を設けてもよい。履歴記憶手段５２４を設けている場合には、表示手段５３には所定時間分ずつの力評価量の変化を表示させることができる。
　履歴記憶手段５２４に記憶させた履歴を表示器５３２に表示する例を図７Ａ及び７Ｂに示す。図７Ａは図４Ｃに示したバーグラフ６３を時間経過に伴って上下に並べて表示した例である。時間軸は下から上に向かって表示されており、上下に隣接するバーグラフ６３は一定時間だけ異なる時刻（ｔ１～ｔ５）の力評価量を表している。
　隣接する各時刻の時間間隔は適宜に設定することができるが、ここでは左右の足置台２１１，２１２がそれぞれ１往復する時間の整数倍に設定してある。したがって、左右の均衡の程度について足置台２１１，２１２の変位の影響を除去した変化傾向を表すことができる。なお、後述するように時間間隔を短くすることにより、左右の均衡の程度について足置台２１１，２１２の変位に関連付けた変化傾向を表すことも可能である。
　履歴記憶手段５２４に記憶された力評価量の履歴を表示手段５３に表示するにあたっては、図７Ａのようにバーグラフ６３を用いるほか、図７Ｂのように折れ線グラフ６６を用いてもよい。図示する折れ線グラフ６６では、荷重の総量に対する一方の右側の荷重の割合、あるいは右側の荷重から左側の荷重を減算した差に関する一定時間ごとの変化を表している。折れ線グラフ６６を用いることによっても、バーグラフ６３と同様に、左右の均衡の程度の変化傾向を示すことができる。
　図７Ａ及び７Ｂのように力評価量の変化の履歴を示す際には、最新の状態を示すためのマーカ６６１，６６２を表示してもよい。マーカ６６１，６６２には、たとえば黄色の円を用いればよい。
　ところで、図２および図３に示した装置は、主として左右の荷重を均衡させることを目的にする運動以外に、平衡感覚をより強化することを目的にした運動にも用いることができる。両方の目的に用いるために、本実施形態では、図１に示すように、評価手段５２に比較手段５２５を設けてあり、さらに比較手段５２５に目標値を与える目標設定手段５４を設けてある。目標設定手段５４は必須というわけではなく、目標値はあらかじめ比較手段５２５に設定しておいてもよい。
　比較手段５２５は、力評価量における左右の成分（力検出手段により検出される力に相当する）を目標値と比較する機能を有し、表示手段５３は比較手段５２５による比較結果を表示する機能を有している。また、目標値は、目標設定手段５４により設定することができる。目標設定手段５４は、キーボードやマウスのようなコンピュータに付設した入力手段を用いるほか、専用のタッチパネルやスイッチ類を目標設定手段５４に用いることが可能である。
　左右の荷重を均衡させるためにのみ運動を行う場合には、比較的狭い範囲に収まるように右側と左側との目標値が設定される。いま、図４Ｃに示したバーグラフ６３を表示器６３に表示している場合を想定すると、目標設定手段５４により設定した目標値は、図８Ａに示すように、目標値に相当する左右の境界線６３４，６３５として表示器５３２の画面に表示される。また、分割線６３２に対応する部位に円形のマーカ６３６が表示される。
　左右の荷重を均衡させるための運動を行う際には、境界線６３４，６３５の間隔を比較的狭く設定しておき、使用者は、両境界線６３４，６３５の間にマーカ６３６を入れるように身体を操作する。この場合、報知手段５２３と同様に、常時は力評価量の左右の成分を異なる色で表示しておき、マーカ６３６が両目標線の間に収まると、バー６３１の全体の色を左右の成分とは異なる色で表示するのが望ましい。目標値を設定可能としているから、使用者の平衡感覚の能力に応じて左右の荷重を均衡させるための運動を行うことができる。
　一方、平衡感覚の能力が高い使用者や体重移動のための運動を行う場合には、比較手段５２５において、境界線６３４，６３５の間にマーカ６３６が入ったことを検出するのではなく、境界線６３４，６３５の外側にマーカ６３６が出たことを検出する。また、境界線６３４，６３５の間隔が広くなるように目標値を設定する。たとえば、図８Ｂのように、左側の境界線６３４よりもマーカ６３６が左側に位置するときに、バー６３１の色を常時に対して変化させるのである。
　この運動を行う場合には、左足と右足とのどちらの荷重が目標値を超えているかを示すために、バー６３１の両端部付近に、足型などの表示マーク６３７，６３８を設けてもよい。この場合、荷重が目標値を超えたほうの足を、表示マーク６３７，６３８により表示する。表示マーク６３７，６３８の表示では、表示マーク６３７，６３８を画面に表示するか否かを選択する場合と、表示マーク６３７，６３８を常時表示しておき、荷重が目標値を超えたほうの表示マーク６３７，６３８の色を変化させる場合とがある。
　境界線６３４，６３５よりも外側にマーカ６３６を位置させる運動を行う場合に、境界線６３４，６３５の間隔を大きくすることにより、片脚立ちに近い状態が生じるから、使用者は体重を移動させる運動を行うことが可能になる。なお、左右の各足置台２１１，２１２が１往復する間に力検出手段５１１，５１２により検出される荷重を力評価量に用いると上述の動作が可能になる。なお、図８Ａ及び８Ｂのバーグラフ６３では、中央を示す指標６３３は表示しなくてもよい。
　上述した動作では、運動中における目標値が固定的に設定されているが、足置台２１１，２１２の変位に伴う使用者の体重移動が考えられるから、足置台２１１，２１２の変位に伴って目標値を動的に変化させてもよい。この場合、各足置台２１１，２１２の１往復の期間において、力検出手段５１１，５１２により荷重を複数回検出し、足置台２１１，２１２の変位に伴う荷重の変化を検出する必要がある。
　すなわち、図９に示すように、両境界線６３４，６３５の間隔を固定的に設定し、境界線６３４，６３５の位置を、足置台２１１，２１２の位置変化に同期させて変化させる。図９において、上下に並ぶバーグラフ６３は、図４Ｃに示したバーグラフ６３と同様に総荷重に対する左右の各荷重の割合を示している。また、上下に隣接するバーグラフ６３は一定の時間間隔で異なる時刻（ｔ１～ｔ９）に対応している。
　さらに、図９に示す例では、分割線６３２に対応する部位にマーカ６３６に代えて、足置台２１１，２１２の位置を示す位置マーク６３９を表示している。位置マーク６３９は、マーカ６３６と同様に円形などの形状で示す。図示例では、図９の左部に示しているように、位置マーク６３９が指標６３３に対して右側であるときには右足の底屈を示し、位置マーク６３９が指標６３３に対して左側であるときには右足の背屈を示す。また、左足の底屈および背屈は右足とは逆の関係になる。
　目標値を示す境界線６３４，６３５の位置は、足置台２１１，２１２の変位に伴う荷重の変化の望ましい範囲を挟むように設定される。したがって、使用者は、位置マーク６３９が境界線６３４，６３５の間に位置するように意識して運動を行うことにより、平衡感覚を向上させることができる。なお、図示例では、足置台２１１，２１２の変位に伴う底屈の際に目標値が大きくなり、背屈の際に目標値が小さくなる場合を示している。
　上述の例では、目標値を境界線６３４，６３５によって示しているが、目標値の表示方法は適宜に選択することができる。たとえば、目標値を範囲で表すのではなく、１つの目標値のみを設定し、目標値を示す位置にマーカ６３６と同様の形状である円形のポイントを置いてもよい。この場合、マーカ６３６とポイントとは色あるいは大きさを異ならせて識別できるようにしておくことが望ましい。この場合、使用者は目標値を示すポイントの位置にマーカ６３６を近づけるように体重移動を行うように運動すればよい。
　上述の例では、底屈に対して目標値を大きくし、背屈に対して目標値を小さくしているが、逆に底屈に対して目標値を小さくし、背屈に対して目標値を大きくすれば、難易度の高い運動が可能になる。また、目標値を足置台２１１，２１２の変位に同期させて規則的に変化させるのではなく、不規則に目標値を変更すれば、より難易度が高まり、運動にゲーム性を付加することになる。
　さらに、図９においてバーグラフ６３の左側に並べて示しているように、足置台２１１，２１２の位置情報を各バーグラフ６３に対応付けて表示器５３２に表示すると、使用者に意識付けができ、運動効果が高まることが期待できる。
　ただし、図９に示す表示内容を表示器５３２に表示すると、画面内でバーグラフ６３の占有領域が狭くなる。この場合、足置台２１１，２１２の位置情報をバーグラフ６３の中に位置マーク６３９のみで示すようにしてもよい。すなわち、図の左部に示した足の位置の図形を表示器５３２には表示せず、表示器５３２の画面にバーグラフ６３のみを表示してもよい。また、図１０に示す例のように、目標値を示す境界線６３７，６３８を省略することもできる。
　上述のように、位置マーク６３９を用いて底屈および背屈の状態を分割線６３２とともにバーグラフ６３に示すことにより、使用者は足置台２１１，２１２の変位に追従して体重移動を行っているか否かを容易に確認することができる。
　上述の構成では、左右の足をそれぞれ載せる一対の足置台を設けるとともに、各足置台にそれぞれ荷重センサを設けた構成を採用している。ただし、両足を載せる１個の足置台を設け、足置台に作用する荷重を検出する荷重センサと、足置台の傾斜角度を検出する傾きセンサとを組み合わせて用いることにより、左右の足にそれぞれ作用する荷重を算出する構成を採用してもよい。
　本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲、即ち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。

Claims (14)

  1. 　使用者の左右の足をそれぞれ載せる一対の足置台と、駆動源を備えて前記一対の足置台を変位させる駆動手段と、を備え、前記一対の足置台の変位により、使用者に他動的に運動を行わせる他動運動機器であって、
    　使用者の左右の足から前記一対の足置台に作用する力をそれぞれ検出する力検出手段と、前記力検出手段が検出した力に基づいて使用者の左右の均衡を評価するための力評価量を求める評価手段と、前記評価手段で求められた力評価量を表示する表示手段とを備えることを特徴とする他動運動機器。
  2. 　前記力評価量は前記一対の足置台にそれぞれ作用する力であって、前記表示手段は前記力評価量をグラフにして表示することを特徴とする請求項１記載の他動運動機器。
  3. 　前記力評価量は前記一対の足置台に作用する力の総量に対する前記一対の足置台にそれぞれ作用する力の割合であって、前記表示手段は、前記力評価量をグラフにして表示することを特徴とする請求項１記載の他動運動機器。
  4. 　前記力評価量は前記一対の足置台にそれぞれ作用する力の差であって、前記表示手段は、前記力評価量をグラフにして表示することを特徴とする請求項１記載の他動運動機器。
  5. 　前記力評価量は前記一対の足置台に作用する力の総量に対する前記一対の足置台にそれぞれ作用する力の差の割合であって、前記表示手段は、前記力評価量をグラフにして表示することを特徴とする請求項１記載の他動運動機器。
  6. 　前記力評価量は前記一対の足置台に作用する力の総量に対する前記一対の足置台にそれぞれ作用する力の割合であって、前記表示手段は、前記総量を表す図形を前記力評価量に応じた割合で分割するグラフにして前記力評価量を表示することを特徴とする請求項１記載の他動運動機器。
  7. 　前記表示手段は、前記グラフとして左右方向のバーの長さで前記力評価量を表すバーグラフを用いることを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の他動運動機器。
  8. 　前記表示手段は、前記力評価量について、左側の成分を左向きに表示し、右側の成分を右向きに表示することを特徴とする請求項７記載の他動運動機器。
  9. 　前記評価手段は、前記力検出手段により検出された左右の力の差が規定の範囲内か否かを報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の他動運動機器。
  10. 　前記評価手段は、前記力検出手段により検出された左右の力の分布を評価するバランス評価手段を備え、前記バランス評価手段による評価結果を前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１～９記載の他動運動機器。
  11. 　前記評価手段は、前記力検出手段により検出された力の履歴を記憶する履歴記憶手段を備え、前記表示手段は前記履歴記憶手段に記憶された履歴を表示することを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の他動運動機器。
  12. 　前記評価手段は、前記力検出手段により検出される力をあらかじめ設定した目標値と比較する比較手段を備え、前記表示手段は、前記比較手段による比較結果を表示する機能を備えることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の他動運動機器。
  13. 　前記比較手段に与える前記目標値を設定する目標設定手段を備えることを特徴とする請求項１２記載の他動運動機器。
  14. 　前記表示手段は、前記一対の足置台の位置情報を表示することを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の他動運動機器。
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