JP5122941B2 - 立位式他動運動機器 - Google Patents

Description

本発明は、立位である使用者の左右の足をそれぞれ載せる左足支持台と右足支持台とを駆動装置により変位させることにより、使用者に他動的に筋刺激を与えて使用者の筋活動を誘発する立位式他動運動機器に関するものである。

従来から、屋内での運動を手軽に行うことを可能にする運動機器が提供されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。この運動機器では、使用者が足裏を載せるステッパと、ステッパを揺動させる駆動機構とを備え、他動運動を可能にしている。特許文献１、２に記載の運動機器は、足首に単調な屈伸運動を行わせて血行促進等を図るというものである。
特開２００４−２６１２５６号公報 特開２００４−２６７７２４号公報

ところで、高齢者のように踏ん張る力が衰えている人は転倒しやすいものであるから、脹ら脛などの筋群を強化することが望まれる。特許文献１、２に記載された運動機器では、バランスを取りながら踏ん張る力を発揮する筋群を無理なくかつ効率よく強化するという目的には不十分なものである。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、脚部の内外の筋群について筋活動を誘発し、バランスを取りながら踏ん張る力を無理なくかつ効率よく強化することを可能にした立位式他動運動機器を提供することにある。

請求項１の発明は、立位である使用者の左右の足をそれぞれ載せる左足支持台および右足支持台と、左足支持台と右足支持台とを少なくとも一つの平面内で移動させる駆動装置と、左足支持台および右足支持台を駆動装置とともに取り付けた架台とを備え、駆動装置は、左足支持台および右足支持台を、前後方向に移動させるのに伴って左右方向に移動させることにより、左足支持台および右足支持台の移動軌跡における左右の距離を前後方向の位置に応じて変化させ、左足支持台と右足支持台との移動範囲内に左右の足関節間の左右方向における距離が左右の股関節間の距離よりも小さくなる範囲を含むことを特徴とする。

請求項２の発明は、立位である使用者の左右の足をそれぞれ載せる左足支持台および右足支持台と、左足支持台と右足支持台とを少なくとも一つの平面内で移動させる駆動装置と、左足支持台および右足支持台を駆動装置とともに取り付けた架台とを備え、駆動装置は、左足支持台および右足支持台を、前後方向に移動させるのに伴って左右方向に移動させることにより、左足支持台および右足支持台の移動軌跡における左右の距離を前後方向の位置に応じて変化させ、左足支持台と右足支持台との移動範囲内に左右の足関節間の左右方向における距離が左右の股関節間の距離よりも大きくなる範囲を含むことを特徴とする。

請求項３の発明は、立位である使用者の左右の足をそれぞれ載せる左足支持台および右足支持台と、左足支持台と右足支持台とを少なくとも一つの平面内で移動させる駆動装置と、左足支持台および右足支持台を駆動装置とともに取り付けた架台と、左足支持台と右足支持台との左右方向の移動範囲を調節する範囲調節装置とを備え、駆動装置は、左足支持台および右足支持台を、前後方向に移動させるのに伴って左右方向に移動させることにより、左足支持台および右足支持台の移動軌跡における左右の距離を前後方向の位置に応じて変化させることを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項３の発明において、使用者に関する左右の股関節間の距離に換算可能な属性と運動により強化しようとする部位とを入力する操作入力部と、操作入力部から入力された属性を用いて左右の股関節間の距離を推算するとともに操作入力部から入力された部位と推算された股関節間の距離とを用いて左足支持台と右足支持台との移動範囲を決定する範囲決定部とが付加され、前記範囲調節装置は駆動源を備えるとともに指令値を受けて前記左足支持台と前記右足支持台との移動範囲を調節する構成を有し、範囲決定部は決定した移動範囲を指令値として範囲調節装置に与えることを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記駆動装置は、前記左足支持台および前記右足支持台の前後方向の位置をそれぞれ変化させることを特徴とする。

請求項６の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記駆動装置は、前記左足支持台および前記右足支持台の左右方向の位置をそれぞれ変化させることを特徴とする。

請求項７の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記駆動装置は、前記左足支持台および前記右足支持台の前後方向と左右方向との位置をそれぞれ変化させることを特徴とする。

請求項１の発明の構成によれば、左足支持台と右足支持台との移動範囲内に、左右の股関節間の距離よりも左右の足関節間の左右方向における距離が小さくなる範囲を含んでいるから、臀部の筋群の筋活動を高めることができる。また、左足支持台と右足支持台とを少なくとも一つの平面内で移動させているから、脚部の筋群が伸縮することにより、筋への糖の取り込みが促進されるとともに、静脈還流が促進されて血行の促進が期待できる。

請求項２の発明の構成によれば、左足支持台と右足支持台との移動範囲内に、左右の股関節間の距離よりも左右の足関節間の左右方向における距離が大きくなる範囲を含んでいるから、内転筋の筋活動を高めることができる。また、左足支持台と右足支持台とを少なくとも一つの平面内で移動させているから、脚部の筋群が伸縮することにより、筋への糖の取り込みが促進されるとともに、静脈還流が促進されて血行の促進が期待できる。

請求項３の発明の構成によれば、範囲調節装置により左足支持台と右足支持台との移動範囲を調節することができるから、左足支持台と右足支持台との移動範囲内に左右の股関節間の距離よりも左右の足関節間の左右方向における距離が小さくなる範囲を含むように調節すれば、臀部の筋群の筋活動を高めることができ、左足支持台と右足支持台との移動範囲内に左右の股関節間の距離よりも左右の足関節間の左右方向における距離が大きくなる範囲を含むように調節すれば、内転筋の筋活動を高めることができる。つまり、筋活動を高める部位を調節することが可能になる。また、左足支持台と右足支持台とを少なくとも一つの平面内で移動させているから、脚部の筋群が伸縮することにより、筋への糖の取り込みが促進されるとともに、静脈還流が促進されて血行の促進が期待できる。
さらに、請求項１〜３の各発明の構成によれば、左足支持台および右足支持台が、前後方向に移動するのに伴って左右方向にも移動し、左足支持台および右足支持台の移動軌跡における左右の距離が前後方向の位置に応じて変化するから、体格の個人差によらず左足支持台および右足支持台の移動期間中に左右の股関節間の距離よりも左右の足関節間の距離が大きくなる期間あるいは小さくなる期間を設けることが可能になる。また、左足支持台および右足支持台が、前後方向に移動することに伴って左右方向にも移動するから、左足支持台および右足支持台の距離の変化に伴って運動効果が得られる部位も変化する。

請求項４の発明の構成によれば、使用者の身長のような属性とともに、主に強化しようとする部位を使用者が操作入力部から入力することによって、右足支持台と左足支持台との移動範囲が決定され、かつ駆動源を備える範囲調節装置に決定された移動範囲に応じた指令値を与えるから、右足支持台と左足支持台との移動範囲が自動的に調節され、移動範囲の調節に手間がかからないという利点がある。ここに、使用者の属性は左右の股関節間の距離を推算するのに必要な情報として操作入力部から入力され、強化しようとする部位を入力することにより、右足支持台と左足支持台との移動範囲における股関節間の距離と足関節間の左右方向における距離との関係が規定される。

請求項５の発明の構成によれば、左足支持台と右足支持台とが前後方向に位置変化するから、使用者は歩行時と同様に足位置を前後に移動されることにより、屈曲・伸展に寄与する筋群、すなわち大腿直筋、内側広筋、外側広筋、大腿二頭筋、前脛骨筋、腓腹筋などが刺激される。

請求項６の発明の構成によれば、左足支持台と右足支持台とが前後方向に位置変化するから、外・内転筋などが刺激される。

請求項７の発明の構成によれば、左足支持台と右足支持台とが前後方向と左右方向とに位置変化するから、脚部の様々な筋が刺激され、筋への糖の取り込みや静脈還流がより促進される。

（実施形態１）
本発明の基本構成として図１および図２に示す構成例を説明する。本実施形態では、床上に載置して使用する構成を例示するが、床に埋め込んで使用する構成を採用することもできる。定位置に固定する構成を採用するか、位置移動が可能な構成を採用するかは適宜に選択することができる。以下に説明する装置は、使用者が座席に着座した状態で使用することが可能であるが、基本的には使用者が立った状態で使用することを想定している。

本実施形態では、図１および図２に示すように、床上に載置するための架台としてベース板１ａを備える。ベース板１ａは長方形状のものを図示しているが、ベース板１ａの外周形状に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１ａを床上に載置した状態でベース板１ａの上面が床面と平行になるものとする。したがって、図１および図２における上下が使用時の上下になる。

ベース板１ａの上方には上板１ｂが配設され、ベース板１ａと上板１ｂとを結合することによりハウジング１が形成される。ハウジング１は直方体状に形成することを想定しているが、内部に収納用の空間を備えるものであればハウジング１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。以下では、説明を簡単にするために、ハウジング１を床上に載置した状態でハウジング１の上面（上板１ｂの上面）が床面と平行になるものとする。なお、床に埋め込んで使用する構成では、ハウジング１として上板１ｂを除く部位を軸組のみとした構造を採用することが可能である。

ベース板１ａの上には、使用者の左右の足をそれぞれ載せる左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂと、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの位置をそれぞれ移動させる駆動装置３とが配置される。以下の説明では、図１および図２において矢印Ｘの向きを前方とする。また、他の図においても矢印Ｘを記載している場合には、その向きが前方になる。

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２個の開口窓１１ａ，１１ｂが厚み方向に貫設される。各開口窓１１ａ，１１ｂは、それぞれ矩形状に開口する。ただし、各開口窓１１ａ，１１ｂは、長手方向に沿った中心線がハウジング１の前後方向に対して交差しており、両中心線間の距離がハウジング１の前端側で後端側よりも大きくなるように形成してある。開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向がベース板１ａの前後方向に対してなす角度は適宜に設定される。この角度は、たとえば、５〜１５度の範囲に設定される。この角度は、左側の開口窓１１ａについては後端を中心にして左回りの角度であり、右側の開口窓１１については後端を中心にして右回りの角度である。

各開口窓１１ａ，１１ｂの幅方向の両側部には、開口窓１１ａ，１１ｂの内側に臨む形でスライド溝（図示せず）が開口する。スライド溝には、足置カバー２２に形成したフランジ部２２ｂがスライド可能に挿入される。足置カバー２２は、使用者が足を載せるための足置板２１とともに左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを構成するものであって、矩形筒状に形成された本体部２２ａを有しており、フランジ部２２ｂは本体部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ている。足置カバー２２の本体部２２ａの内側には下部において取付板２２ｃが一体に形成される。

本体部２２ａは長手方向の寸法および幅方向の寸法が開口窓１１ａ，１１ｂよりも小さく、フランジ部２２ｂは長手方向の寸法および幅方向の寸法が開口窓１１ａ，１１ｂよりも大きく形成されている。さらに、スライド溝１２の底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形成される。したがって、足置カバー２２は、幅方向においてはスライド溝１２の範囲内において移動可能になり、また長手方向においても移動可能になる。

足置板２１は、足置カバー２２における本体部２２ａの内周縁よりもやや小さい矩形板状に形成されており、使用者の足全体を載せることができる寸法に形成される。また、足置板２１の上面には摩擦係数を大きくする材料ないし形状が採用される。足置板２１の下面周部にはそれぞれコ字状に折曲されたカバー体２１ａ，２１ｂが一体に設けられる。さらに、足置板２１の下面であってカバー体２１ａ，２１ｂに囲まれる部位には足置板２１の幅方向に離間した一対の軸受２１ｃが足置板２１と一体に設けられる。

足置カバー２２に設けた取付板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。足置板２１に設けた軸受２１ｃは、軸受板２３の各脚片２３ａの外側面に当接する。さらに、軸受板２３の両脚片２３ａおよび両軸受２１ｃを通る軸部２４が設けられる。したがって、軸部２４は足置板２１の幅方向に沿って配置され、足置板２１は、足置カバー２２に対して長手方向の前後が上下するように軸部２４の周りに回動可能になる。上述したカバー体２１ａ，２１ｂは、足置板２１が足置カバー２２に対して回動する際に、足置板２１の下面と足置カバー２２との間に隙間が生じるのを防止するために設けられている。

足置カバー２２に設けた取付板２２ｃの下面には下面に開放された断面コ字状の台車４１が取り付けられる。台車４１の両脚片４１ａの外側面には各２個ずつの車輪４２が取り付けられる。ベース板１ａの上面には左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに対してそれぞれ２本ずつのレール４３が固定されており、レール４３の上面に設けたレール溝４３ａの中で車輪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がレール溝４３ａ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、本実施形態では、レール４３の長手方向はハウジング１に設けた開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向とは異なる方向としてある。開口窓１１ａ，１１ｂは長手方向の中心線がハウジング１の前端側で後端側よりも大きくなるように配置してあり、レール４３の長手方向もハウジング１の前後方向に対して異なる方向としてある。

ただし、レール４３の長手方向はハウジング１の前後方向に対する角度が開口窓１１ａ，１１ｂよりもさらに大きくなっている。たとえば、ハウジング１の前後方向に対する角度が、開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向で３０度とすれば、レール４３の長手方向は４５度などに設定される。すなわち、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに足を載せ、開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向に足の中心線を一致させた状態において、レール４３に沿って左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを移動させることにより足の位置を変化させても膝に剪断力が作用しない方向に、レール４３の長手方向が設定される。

上述の構成によって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂ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り、レール４３の長手方向は開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向の中心線に対して異なる方向としているから、足置板２１および足置カバー２２は開口窓１１ａ，１１ｂの中で長手方向に対して交差した方向に移動することになる。すなわち、上述した台車４１と車輪４２とレール４３と脱輪防止板４４とは、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動経路を拘束する案内部４として機能する。

左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを移動させる駆動装置３は、図４に示すように、駆動力を発生させる駆動源３１と、駆動力を左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂにそれぞれ伝達するように２系統に分離する系統分離部３２と、駆動力を用いて台車４１をレール４３に沿って往復移動させる往復駆動部３３とを有する。

駆動装置３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３１ａ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３１ａに連結されたウォーム（第１歯車）３２ａと、ウォーム３２ａに噛合する一対のウォームホイール（第２歯車）３２ｂとを備える。ウォーム３２ａおよび２個のウォームホイール３２ｂはベース板１ａ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３４ａと、ギアケース３４ａの開口面に覆着される蓋板３４ｂとにより形成される。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承する一対の軸受３２ｃが取り付けられる。

ウォームホイール３２ｂには、ギアケース３４ａと蓋板３４ｂとに保持される回転軸３５が挿通され、ウォームホイール３２ｂ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３２ｂと回転軸３５とを結合してある。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）に形成された結合部３５ａが形成される。

モータ３１は、ギアケース３４ａに設けた口受部３４ｃとベース板１ａに固定した口受板１３ａとに載置され、ギアケース３４ａに覆着される蓋板３４ｂと口受け板１３ａに結合される押さえ板１３ｂとによりベース板１ａに固定される。

図５に示すように、往復駆動部３３は、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た軸受３８ａ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３８ｂを用いて結合され、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３２ｂの回転力を台車４１の往復移動に変換する変換機構として機能する。クランクロッド３８はウォームホイール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とにおいて個別に設けられているから、クランクロッド３８は、ウォームホイール３２ｂの回転力をそれぞれ左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの往復移動に変換する変換機構として機能する。

台車４１は上述したように車輪４２とレール４３とにより移動経路が拘束されているから、ウォームホイール３２ｂ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、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとがレール４３の長手方向において往復移動する。

本実施形態では、ウォーム３２ａと２個のウォームホイール３２ｂとにより駆動力を２系統に分離し、各系統ごとに左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの駆動力として用いるから、駆動装置３により左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが関連付けて駆動される。ここで、各ウォームホイール３２ｂがウォーム３２ａに噛合する位置を１８０度異ならせてあり、したがって左足支持台２ａが移動範囲の後端に位置するときには、右足支持台２ｂは移動範囲の前端に位置する。左足支持台２ａの移動範囲における後端は左足支持台２ａの移動範囲の右端であって、右足支持台２ｂの移動範囲における前端は右足支持台２ｂの移動範囲の右端であるから、左右方向においては、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは同じ向きに移動することになる。

なお、上述の構成から明らかなように、ウォーム３２ａとウォームホイール３２ｂとを噛み合わせる位置に応じて、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動における位相差を適宜に付与することが可能である。左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの上に立って立位で使用する場合には、本実施形態のように１８０度の位相差を付与すれば、使用者の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でも使用できる。あるいは、位相差を持たないようにすれば、使用者の前後方向の重心移動が生じるから、単に脚部の筋群の運動になるだけではなく、バランス機能を保つための腰背部などの筋群の運動にも役立つ。

ところで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに設けた足置板２１は足置カバー２２に対して軸部２４の周りで回動可能であるから、図６に示すように、足置板２１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２１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、軸部２４の周りでの足置板２１の回動をレール４３に沿った往復移動に連動させるために、ベース板１ａには、図７に示すように、足置板２１の移動経路に沿って少なくとも一部に傾斜面１４ａを有したガイド面１４が形成され、足置板２１の下面にはガイド面１４に当接する倣い突部２５が設けられている。図示例では、ガイド面１４の全長に亘ってベース板１ａの上面に対して一定角度で傾斜する傾斜面１４ａを形成しているが、ガイド面１４の形状はとくに限定されるものではなく、一部に傾斜面１４ａを含んでいればよい。倣い突部２５の先端部は、ガイド面１４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１４の上で転動するローラ２５ａを倣い突部２５の先端部に設けている。

上述のように、ガイド面１４に当接する倣い突部２５を設けていることにより、モータ３１の回転に伴って左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが往復移動を行う際に、倣い突部２５がガイド面１４に設けた傾斜面１４ａに当接する際には、足置板２１が軸部２４の周りで回動することにより足置板２１のベース板１ａ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。

ところで、装置の使用にあたり、立位で使用する場合には、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが停止している初期位置において、左右の足をそれぞれ左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに載せて左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に立ち、駆動装置３の運転を開始させる。左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの長手方向Ｄｘは前後方向（矢印Ｘの向き）に対して、たとえば９度程度の角度をなすように配置され、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂ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、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは前後方向において同位置に位置する。つまり、初期位置では左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂ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左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂ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左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの間でほぼ中央を通ることになる。

上述した構成から明らかなように、駆動装置３の運転を開始すると、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはそれぞれ前後方向に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し、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは足の前後方向とは異なる方向に移動する。たとえば、ハウジング１の前後方向に対して４５度をなす方向に移動する。

また、上述したように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂがレール４３に沿って往復移動するのと同時に、足置板２１が軸部２４の周りに回動する。足置板２１が前方に移動する際には倣い突起２５がガイド面１４の傾斜面１４ａを昇るから、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの前端位置において足関節が背屈し、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの後端位置において足関節が底屈することになる。軸部２４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１ａの上面を基準面として基準面に対してそれぞれ１０度程度に設定する。

なお、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂ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り、また基準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１４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。

上述したように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとを一方が前端位置のときに他方を後端位置に位置させ、かつ一方が左向きに移動するときに他方を右向きに移動させることによって、体幹を捻って使用者の内蔵に刺激を与えることができるが、上述の構成では上体が自由に動くものであるから、使用者によっては体幹が捻れないように身体を動かす場合もある。

そこで、手摺を設け使用時には手摺を持たせることによって、上体の位置を固定させる構成を採用してもよい。手摺はハウジング１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、リハビリ目的などであって、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。

上述の構成では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは、移動範囲の後端位置から前端位置に向かって移動する際に、左右方向において体幹から離れる向きに移動する。したがって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに適宜の代表点を規定すれば、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂをともに移動範囲の後端位置に位置させたときの代表点間の左右方向における距離は、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂをともに移動範囲の前端位置に位置させたときの代表点間の左右方向における距離よりも小さくなる。ただし、移動経路については以下に説明する直線経路のほか、曲線経路や蛇行状の経路も採用することができ、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経過する直線経路を採用することもできる。

これらの動作を採用すれば、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの全体としての移動軌跡は前方に開放されたＶ字状になるが、逆に左右方向の距離を前端位置よりも後端位置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。あるいはまた、前端位置と後端位置とで代表点間の距離が変化しない動作（もっとも簡単な動作では前後方向のみの動作）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（もっとも簡単な動作では左右方向のみの動作）を採用することもできる。

また、上述したように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとがそれぞれ適宜の軸周りに回転する構成を採用することが可能である。たとえば、足の左右方向（足の幅方向）の軸（上述した）、足の前後方向（足の長手方向）の軸、上下方向の軸を単独で用いるか組合せて用い、これらの軸周りでの回転を付与してもよい。これらの軸周りでの回転は、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが上板１ｂに沿って移動するのに連動させたり、使用中において左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動とは無関係に一定の回転角度に保つようにしてもよい。これらの軸は、シャフトにより１軸ずつ構成するほかボールジョイントなどにより複数の軸を１個の部材で実現してもよい。

足の幅方向の軸周りの回動を行うと、上下方向において踵と爪先との位置関係に変化が生じるから足関節が回動し、結果的にふくらはぎの筋群（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還流が促進される。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。

足の長手方向の軸周りの回動を行うと、いわゆるエックス脚やオー脚である使用者が使用する際に、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する向きの傾斜を付与することが可能になる。あるいはまた、傾き角度を変化させることにより、脚の外側の筋群あるいは内側の筋群の筋活動を促進することができる。なお、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動に位相差を付与することにより（たとえば、一方が前端位置に位置するときに他方を後端位置に位置させる場合の位相差を１８０度とする）、体幹を捻る運動が可能になるが、上下方向の軸周りの回動を付加することにより体幹を捻る角度をさらに大きくすることが可能になり、内臓の働きを高めることが期待できる。

左足支持台２ａと右足支持台２ｂを足の幅方向や足の長手方向の軸周りに回転させる際に、水平面に対して一定角度だけ傾斜させたり、使用中に角度変化を伴う場合に一定角度のオフセットを付与したりすることも可能である。ここに、オフセットは水平面に対する角度を偏移させることを意味しており、角度変化を伴う場合では角度変化の中央位置の角度が水平面に対して偏移していることを意味する。

足の長手方向の軸周りで一定角度の傾斜を付与しておけば、エックス脚やオー脚の使用者の脚の曲がりを矯正することが可能になる。また、足の幅方向の軸周りで一定角度の傾斜を付与しておけば、爪先と踵とに作用する体重のバランスを変化させ腓腹筋を強化することが可能になる。

足の幅方向の軸周りで使用中に一定角度のオフセットを付与する場合には、踵が爪先よりも下に位置する期間を長くすることによって、腓腹筋が伸長している期間を増加させストレッチング効果を高めることができる。つまり、筋群を伸長させることにより老廃物の排出を促進したり、足関節の可動域を広げたりすることが可能になる。あるいはまた、全体としては体幹を後傾させようとする力が作用するから、神経系の反射によりバランス維持のための筋群（腰部、背部、腹部などの筋群）の筋活動が誘発されることになる。オフセットの付与には、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの可動範囲を調節するほか、ハウジング１の裏面に複数本の脚を設け、ハウジング１からの各脚の突出寸法を調節する構成を採用してもよい。なお、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの２個の足支持台を設ける構成のほか、１個の足支持台のみを設けた構成を採用することもできる。

ところで、本発明では、図３（ａ）に示すように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動範囲内において、使用者の左右の股関節Ｊ１の間の距離Ｗ１よりも左右の足間接Ｊ２の間の距離Ｗ２が小さくなる（Ｗ１＞Ｗ２）範囲を含んでいる。使用者の左右の股関節Ｊ１の間の距離Ｗ１は使用者の体格には個人差があるが、上述の構成のように左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが前後に移動する間に左右にも移動する構成を採用すれば、体格の個人差によらず左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動期間中に距離Ｗ２が距離Ｗ１より小さくなる期間を設けることが可能である。

また、図３（ｂ）に示すように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動範囲内において、使用者の左右の股関節Ｊ１の間の距離Ｗ１よりも左右の足間接Ｊ２の間の距離Ｗ２が大きくなる（Ｗ１＜Ｗ２）範囲を含むようにする動作を採用してもよい。上述の構成を採用すれば、体格の個人差に関係なく左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動期間中に距離Ｗ２が距離Ｗ１より大きくなる期間を設けることが可能である。

左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動範囲内に、左右の股関節Ｊ１の間の距離Ｗ１よりも左右の足関節Ｊ２の間の左右方向における距離Ｗ２が小さくなる範囲を含む動作では、主として臀部の筋群の筋活動を高めることができる。また、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動範囲内に、左右の股関節Ｊ１の間の距離Ｗ１よりも左右の足関節Ｊ２の間の左右方向における距離Ｗ２が大きくなる範囲を含む動作では、主として内転筋の筋活動を高めることができる。

外側広筋と大臀筋と内転筋とについて、左右の足関節の間の左右方向の距離を変化させた場合の筋活動率（＝（発揮筋力／最大筋力）×１００％）の変化を図８に示す。図８では各筋について足関節の間の左右方向の距離を５段階（２００ｍｍ、２５０ｍｍ、３００ｍｍ、３５０ｍｍ、４００ｍｍ）に変化させた場合の筋活動率を示しており、各筋ごとに５本ずつ示している棒グラフは、左から右に向かって足関節間の距離が広くなることを意味している。なお、図示例では左右の股関節間の距離が３００ｍｍである場合を標準値としている。

図８によれば、脚部の外転に関わる筋（外側広筋）や臀部の筋（大臀筋）は足関節の距離が小さいほど筋活動率が増加する傾向があり、脚部の内転に関わる筋（大内転筋）は足関節の距離が大きいほど筋活動率が増加する傾向があることがわかる（一部逆転している部分もある）。

左右の足関節間の距離を変化させた場合の筋活動率と膝関節に作用するせん断力との関係を図９に示す。図中イ〜ホは、それぞれ左右の足関節間の距離が２００ｍｍ、２５０ｍｍ、３００ｍｍ、３５０ｍｍ、４００ｍｍの各場合を示している。各距離について、中央の四角形は平均値を示し、縦横に十文字状に表されている線は分散を示している。また、図９によれば、左右の足関節間の距離が変化してもせん断力は大きく変化せず、筋活動率は距離が大きいほど大きくなることがわかる。

なお、本実施形態では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの望ましい動作として、前後方向の移動と左右方向の移動とを複合した動作を採用しているが、レール４３を配置する方向により左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを前後方向や左右方向にのみ移動させることも可能である。左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを前後方向にのみ移動させる場合には、左右の足関節間の距離は変化しないから、あらかじめ使用者ごとに足関節間の距離を調節することが必要である。以下の各実施形態では、左右の足関節間の距離が調節可能になるように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの位置を調節可能とした構成例を示す。

（実施形態２）
本実施形態は、図１０に示すように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの少なくとも一方の足載板２１（図は左足支持台２ａのみを示しているが両方でもよい）を台板５１と足載板５２とにより構成し、クランクロッド３８の一端部を台板５１に結合し、台板５１の上に足載板５２を着脱可能に載置する構造を有している。台板５１と足載板５２とは着脱可能に結合される。この結合様式はどのようなものでもよいが、本実施形態では、足載板５２に挿通され台板５１に螺合する固定ねじ５３を用いて足載板５２を台板５１に固定する構成を採用している。

足載板５２には、固定ねじ５３を挿通するための複数組の挿通孔５４が左右方向に並べて貫設されている。したがって、固定ねじ５３を通す挿通孔５４を選択することにより、台板５１に対する足載板５２の左右方向の位置を調節することができる。足載板５２には、使用者が足裏を載せる踏み片５２ａと、挿通孔５４が形成されて台板５１に固定される固定片５２ｂとが連続一体に形成されており、固定片５２ｂの上面は踏み片５２ａの上面よりも下方に位置するように段差が形成されている。使用時においては、踏み片５２ａの上面が露出しないように、この段差を利用して踏み片５２ａの上面にカバーを装着するのが望ましい。

本実施形態の構成は、実施形態１における左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの少なくとも一方に代えて用いることができ、足載板５２の台板５１への取付位置を調節することが可能になる。したがって、使用者の体格や強化しようとする筋の部位に応じて、使用時における左右の足関節間の距離を調節することが可能になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
実施形態２では、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの少なくとも一方の位置を調節可能にしているが、台板５１に対する足載板５２の位置を手作業で調節する構成を採用している。本実施形態は、図１１に示すように、モータのような駆動源５５を備える範囲調節装置５を用いることにより、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの少なくとも一方の位置を、手作業によらずに調節可能としたものである。左足支持台２ａと右足支持台２ｂとは一方のみの位置を調節してもよいが、本実施形態では両方の位置を同時に調節するものとする。

範囲調節装置５に設けた駆動源５５は、複数個の押釦スイッチからなるスイッチ群や液晶表示器のような表示装置を備えた操作入力部４を用いて入力される情報に基づいて左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの距離を調節する。操作入力部４から入力される情報は、使用者の左右の股関節間の距離に換算可能な属性および運動により強化しようとする部位とである。左右の股関節間の距離は、使用者の属性のうち身長と相関があると考えられるから、基本的には身長の範囲を複数段階から選択することにより入力される。たとえば、１４０〜１５０ｃｍ、１５０〜１６０ｃｍ、……というように、１０ｃｍ刻みで身長の段階を選択する押釦スイッチが設けられる。

このように身長の段階を選択することにより左右の股関節間の距離の標準値が求められる。すなわち、操作入力部４で選択された身長の段階は範囲決定部６に入力され、範囲決定部６に設けたデータ記憶部６ａと照合される。データ記憶部６ａでは、身長の段階と股関節間の距離の標準値とが関係付けられており、身長の段階が与えられると股関節間の距離の標準値が推算される。ここに、使用者の体格によっては股関節間の距離が標準値から大きく逸脱することがあるから、身長とともに体重やＢＭＩのような体格を反映する属性および性別を選択可能とし、身長と体格と性別とから標準値を求めるようにしてもよい。

操作入力部４では、使用者が運動により強化しようとする部位も選択可能になっている。部位の選択は身長の段階と同様に、複数個の押釦スイッチを用いて選択する。あるいはまた、１個の押釦スイッチの押操作毎に循環的に部位が選択されるようにしてもよい。部位の種類は、たとえば、臀部、内転筋、臀部および内転筋の３種類とする。

実施形態１において説明したように、臀部であれば足関節間の距離が股関節間の距離より小さくなる動作が主になるように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの距離を狭め、内転筋であれば足関節間の距離が股関節間の距離より大きくなる動作が主になるように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの距離を広げる。臀部および内転筋をともに強化する場合には、運動期間中（駆動装置３を運転している期間中）に、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの距離を狭める期間と、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの距離を広げる期間とを設けるようにする。あるいは、実施形態１のように左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが前後方向に変位するのに伴って左右方向にも変位する構成を採用しているときには、運動期間中に足関節間の距離が股関節間の距離よりも小さくなる期間と大きくなる期間とが生じるように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの位置を調節する。

強化する部位に応じた左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動範囲（すなわち、足関節間の距離の変化範囲）は、股関節間の距離に対して相対的に決定される。つまり、股関節間の距離と足関節間の距離との比または差に応じて強化される部位が異なるのであり、データ記憶部６ａでは、強化する部位と股関節間の距離との組が、足関節間の距離の変化範囲（実際には、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが基準の位置に位置するときの左足支持台２ａと右足支持台２ｂの左右方向の距離）に関連付けられている。したがって、操作入力部４から入力された使用者の属性がデータ記憶部６ａに照合されて使用者の股関節間の距離が求められ、かつ操作入力部４から強化しようとする部位が入力されていると、股関節間の距離と部位との組がデータ記憶部６ａに照合され、左足支持台２ａと右足支持台２ｂの左右方向の距離が求められる。

したがって、範囲決定部６では範囲調節装置５の駆動部５５に対して指令値を与え、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの距離を指令値に応じて調節させる。範囲調節装置５には、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの位置を検出する位置センサ５６が設けられており、範囲決定部６からの指令値により駆動部５５が運転を開始し、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの距離が指令値で指示された距離になったことが位置センサ５６で検出されると、駆動部５５の運転が停止される。

範囲調節装置５は、図１２、図１３に示す構成を採用することができる。図１２、図１３に示す構成は、実施形態２の構成と同様に、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの足置板２１をそれぞれ台板５１と足載板５２とにより構成している。また、台板５１に対する足載板５２の位置が調節可能になっている。ただし、図示する構成では、左足支持台２ａと右足支持台２ｂの下面にそれぞれラック５７ａを設け、ラック５７ａに噛合するピニオン５７ｂを駆動源５５としてのモータにより回転駆動する。足載板５２は図示しないガイドレールに案内されることによりラック５７の長手方向にのみ移動可能となるように移動方向が規制される。レールおよび駆動源５５は台板５１に搭載され、台板５１とともにハウジング１に対して移動可能になっている。

図１４は範囲調節装置５の他の構成例を示している。駆動源５５には直進するプランジャ５５ａを備え、本体５５ｂからのプランジャ５５ａの突出量が可変であるアクチュエータを用いる。このアクチュエータは、本体５５ｂの内部にリニアモータを構成する磁気回路を備え、プランジャ５５ａをリニアモータにより駆動するものである。プランジャ５５ａの先端部には足載板５２に垂設した押し片５２ａが結合され、プランジャ５５ａの進退に伴って足載板５２の位置を図１４の左右方向において変位させることが可能になっている。

なお、足載板５２は図１２に示した構成と同様に、図１４の左右方向にのみ移動可能となるように、レールで案内される。この構成では台板５１に対して足載板５２が移動しないように保持する保持力をアクチュエータのみで確保することが困難であるから、足載板５２の移動時には台座５１に対する足載板５２の位置移動を容易にし、足載板５２の停止時には台座５１に対する足載板５２の位置移動を禁止するように、台座５１と足載板５２との間にクラッチないしブレーキのような部材を設けてもよい。

上述の例では、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの位置を個々に独立して変更可能としているが、図１５に示す構成例のように、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの位置を同時に変更する構成を採用してもよい。ただし、この構成を採用する場合は、駆動装置３を左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに対して個々に独立して設けることになる。すなわち、２個の駆動源３１を設け、各駆動源３１ごとに往復駆動部３３を設ける。また、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとを駆動する駆動源３１を個々に設けているから系統分離部３２は不要になる。

往復駆動部３３は、駆動源３１の出力軸３１ａに連結したウォーム３２ａと、ウォーム３２ａに噛合するウォームホイール３２ｂと、ウォームホイール３２ｂに一端部を回転可能に連結したクランク板３６とにより構成される。クランク板３６の他端部は実施形態１と同様に台車４１に対して回転可能に連結される。

駆動装置３は基台５８上に設けられる。また、台車４１は基台５８に取り付けたレール４３（図１、図２参照）に沿って移動する。なお、図１５ではレール４３の長手方向と軸部２４の長手方向とが直交する形で記載しているが、この関係は実施形態１と同様に直交しない関係とすることが可能である。

ところで、基台５８は図示しないレールにより移動方向が左右方向のみに規制されている。また、基台５８の下面にはねじ受け片５８ａが突設され、ねじ受け片５８ａには棒ねじ５９の両端部が螺合する。棒ねじ５９においてねじ受け片５８ａに螺合する部位には、互いに逆ねじとなったねじ溝が形成されており、棒ねじ５９が回転すると両基台５８の左右方向における距離が変化するようにしてある。

棒ねじ５９の長手方向の中間部にはウォームホイール５９ａが結合されており、ウォームホイール５９ａには駆動源５５であるモータの出力軸に結合されたウォーム５９ｂが噛合する。したがって、駆動源５５が回転すると棒ねじ５９が回転し、駆動源５５の回転方向に応じて左右の基台５８間の距離を変化させることができる。つまり、基台５８間の距離の変化により左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの距離を変化させることができる。

この構成では、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに対して個々に駆動装置４が必要になるが、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが連動して変位するので、左右の対称性が保たれることになる。なお、この構成では、左右の駆動装置４が独立しているので、個々に制御することにより、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの位置関係を任意に調節することが可能になる。すなわち、実施形態１では、左足支持台２ａが前端位置に位置するときに右足支持台２ｂが後端位置に位置する関係（つまり、位相差が１８０度である関係）を採用しているが、図１５に示す構成を採用することにより、位相差を任意に設定することが可能になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

また、上述の例では股関節間の距離を求めるために、体重あるいはＢＭＩを使用者の属性として操作入力部４から入力する例を示したが、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに荷重センサ（図示せず）を設け、両荷重センサにより検出された荷重の和を使用者の体重として用いてもよい。

実施形態１の概略平面図である。 同上の分解斜視図である。 同上の動作説明図である。 同上に用いる駆動装置の系統図である。 同上の要部断面図である。 同上の要部の動作説明図である。 同上の要部断面図である。 同上による効果を示す図である。 同上による効果を示す図である。 実施形態２を示す要部分解斜視図である。 実施形態３を示すブロック図である。 同上の一構成例を示す要部斜視図である。 同上の一構成例を示す要部正面図である。 同上の他の構成例を示す要部背面図である。 同上の別の構成例を示し、（ａ）は概略背面図、（ｂ）は概略平面図同である。

符号の説明

１ ハウジング
１ａ ベース板（架台）
２ａ 左足支持台
２ｂ 右足支持台
３ 駆動装置
４ 操作入力部
５ 範囲調節装置
６ 範囲決定部

Claims (7)

1. 立位である使用者の左右の足をそれぞれ載せる左足支持台および右足支持台と、左足支持台と右足支持台とを少なくとも一つの平面内で移動させる駆動装置と、左足支持台および右足支持台を駆動装置とともに取り付けた架台とを備え、駆動装置は、左足支持台および右足支持台を、前後方向に移動させるのに伴って左右方向に移動させることにより、左足支持台および右足支持台の移動軌跡における左右の距離を前後方向の位置に応じて変化させ、左足支持台と右足支持台との移動範囲内に左右の足関節間の左右方向における距離が左右の股関節間の距離よりも小さくなる範囲を含むことを特徴とする立位式他動運動機器。
2. 立位である使用者の左右の足をそれぞれ載せる左足支持台および右足支持台と、左足支持台と右足支持台とを少なくとも一つの平面内で移動させる駆動装置と、左足支持台および右足支持台を駆動装置とともに取り付けた架台とを備え、駆動装置は、左足支持台および右足支持台を、前後方向に移動させるのに伴って左右方向に移動させることにより、左足支持台および右足支持台の移動軌跡における左右の距離を前後方向の位置に応じて変化させ、左足支持台と右足支持台との移動範囲内に左右の足関節間の左右方向における距離が左右の股関節間の距離よりも大きくなる範囲を含むことを特徴とする立位式他動運動機器。
3. 立位である使用者の左右の足をそれぞれ載せる左足支持台および右足支持台と、左足支持台と右足支持台とを少なくとも一つの平面内で移動させる駆動装置と、左足支持台および右足支持台を駆動装置とともに取り付けた架台と、左足支持台と右足支持台との左右方向の移動範囲を調節する範囲調節装置とを備え、駆動装置は、左足支持台および右足支持台を、前後方向に移動させるのに伴って左右方向に移動させることにより、左足支持台および右足支持台の移動軌跡における左右の距離を前後方向の位置に応じて変化させることを特徴とする立位式他動運動機器。
4. 使用者に関する左右の股関節間の距離に換算可能な属性と運動により強化しようとする部位とを入力する操作入力部と、操作入力部から入力された属性を用いて左右の股関節間の距離を推算するとともに操作入力部から入力された部位と推算された股関節間の距離とを用いて左足支持台と右足支持台との移動範囲を決定する範囲決定部とが付加され、前記範囲調節装置は駆動源を備えるとともに指令値を受けて前記左足支持台と前記右足支持台との移動範囲を調節する構成を有し、範囲決定部は決定した移動範囲を指令値として範囲調節装置に与えることを特徴とする請求項３記載の立位式他動運動機器。
5. 前記駆動装置は、前記左足支持台および前記右足支持台の前後方向の位置をそれぞれ変化させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の立位式他動運動機器。
6. 前記駆動装置は、前記左足支持台および前記右足支持台の左右方向の位置をそれぞれ変化させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の立位式他動運動機器。
7. 前記駆動装置は、前記左足支持台および前記右足支持台の前後方向と左右方向との位置をそれぞれ変化させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の立位式他動運動機器。

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