JPS58177653A - 筋機能訓練装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は筋機能訓練装置に関し１％に訓練者がグリップ
、ペダル等の作動体を介して回転駆動する軸に対し、微
細に調節設定し得る安定した制動トルクを電気的に負荷
し、この制動トルクを土切る筋力により軸をスリップ回
転させ、該スリップ回転による抵抗運動を反復して筋訓
１ｉｌｉをなすと共に筋機能ｔ−測定表示するようにし
た装置に関するものである。

各種の原因により筋肉、関節が拘＃Ｉまたは弛砂すると
筋力や筋運動能力等のｖＪ１ｍ能が低下する。

低下した筋肉関節は反復して運動する各檀訓練機器によ
ってその機能ｔ−回復させるものである。従来上下肢の
訓練機器は摩侮抵抗を負荷した軸に回転作動体を設け、
訓＃！省は＊＊力（制動トルク）に抗して回転作動体’
ｋｌ［ａｌ動する抵抗運動を反復することにより訓練を
なしている。回転作動体としてはグリップ（上肢の握力
、回内口外運動）、ハンドル（Ｊ！！勅内関節の運動）
％自転車運動機のペダル（下肢筋力増強運動）等からな
る。これ等回転作動体の軸にＪ＃侮副制動トルク負荷す
る手段としては、その軸受部にねじ付のブレーキ沓を設
けねじの螺入量−により岸俤抵抗量を制御していた。

このような機械的制動機構は構造が（資）単小形で安価
に提供されているか、予め設定した制動トルクは不正確
で書税性に乏しく、駆動速度の変化によって設定トルク
値が変動する、しかも静厚！Ｉｌから動厚俸への移行時
に動制トルクが不安定となる。

更に、油圧機器等流体圧力を利用した流体抵抗機構のも
のは仮り弁管用いていて駆動側の速度の変化により制動
力も大きく変動する欠点がある。

本発明は上述した欠点を解消したもので、その賛旨とす
るところは、パウダブレーキの励磁コイル側には訓４ｍ
！者のＳａ能とその回復の程度に応じて順次所望の設定
電流ｔ−ｆｉシて設定電流に比例し友制動トルクＴｓｔ
制御ｂ軸に発生させる一万、前記制動軸には訓練者の障
害筋に対して各種の回復運動が可能な回転作動体を装着
し、この回転作動体に対しｔｏ＋　ｍ省が回転力ＴＡｔ
”負荷してＴｌｓ　＞　Ｔｓとなるよう、ノぞラダブレ
ーキの制動力に抵抗して回転運′ｌｌ１ｈをなす装置で
ある。この抵抗運動を反復して肋訓ｍＶなす過程におい
て制動トルクＴＢを漸次微増してゆけば訓練者の筋機能
は次第に向上するものである。斯かる訓ｌ１ｌＩ！省の
運動態様を等張運動といい、この運動によって回転する
作動体が停止状態から回転状態に・移行したり訓練者の
回転力増大により増速されてもパウダブレー中に負荷さ
ｎた制動トルク’ｒＢｏ童は増減することなく常に安定
しており、Ｉ！に設定電流を微細に調節すると制動トル
クｍ會微′ｔＩａ整することかでき、微調整した制動ト
ルクを何時でも正確に栴机することができる。

そして、！Ｉｌｌ　ｋ省の１ｆｈ訓練に’ｖａシ、負荷
負荷抵抗力ルテに記録しておけば医師等の指導者は筋機
能の回復状感を常に把握することができると共に通切な
抵抗室を装置に負荷して早期治療と迅速な社会復帰音な
さしめることができる。以下本発明装置の夫抛例１ｒ鶴
附図−に基いて説明する。

第１図は本発明の一笑厖例を示す全体斜視図であって、
訓練台の台板ｌ土には機構部を収納した一体２か配直さ
ｎ、該電体２はその底Ｗｋ前鰍と下縁とが締付金具３と
ゼルト４とで台板１に固設さｎる。電体２の前壁５中央
部には筺体内に収納さｎた電磁ノにラダブレーキとカン
プリング６ｔ−介して連結された制動＠７が前号に突出
し、この制動＠７には作動体８（不実施例の場合は前脚
−内回外ル１１＃！用グリップ）がナツト９により固設
さｎる。

一体２の土壁上面前部には操作％Ｉｔｌｏか設けられ、
惰み１１（制動トルク値）、電源スイッチ相順１２が設
けらｎる。電体２の上壁後部にはブラウン管等からなる
表ボ器１４が設けらｎ；作動体８を介して訓練した運動
回数、仕事量、仕事率等が逐次表示さｎるものである。

１記一体外の作動体８と一体的な制動軸７は第３図に示
す如く一体内の歯１ｉＬＦ１６’に介してノミラダブレ
ーキ１７に装着さｎる。パウダブレーキ１７は電源から
電圧か供帽されるトルク設定６１８に接続さｎている。

ノぞラダブレーキ１７は磁粉形空隙式電磁ブレーキでめ
って、１」動軸７を回動目在に支承したケーシング内に
は制動軸７と一体的な線状動作圓會眩け、この環状動作
面よりパウダ（励磁鉄粉）介在間隙を有してケーシング
内面に被動面會有し、その外周にはトルク設定器１８と
接続されたコイルを設けたものである。そして、トルク
設定器五８より所望値の電ｆＩＬを励磁コイルに流すと
作動面と値動面との間隙に励磁鉄粉が架橋し、制動軸７
には電流値に相当する制動トルクが発。生する。

前記トルク設定器１８は摺動電圧調整方式のスライダッ
クにダイオードスタックｔ−微絖し、その出力側に前記
ｌ！１７１磁コイル全コイル次ものである。

そしてスライダックで電源電圧ｔ−降下１１節すると共
に電ｆＬｔ増幅させ、この増幅電ｍ？！″ダイオードス
タックで整流し、直流電流全励磁コイルに印ヵロして脇
鯛軸７に制動トルクを負荷する。この制動トルクはスラ
イダックの摘み１１で９１整自在に予め設定したトルク
賃として１ｉｌｌ練省に表示すゐ。訓練者にグリップ、
ペダル等の作動体を介してノミラダブレーキの制御１Ｉ
２Ｉ＠に回転力ｔ＆はし、この回転力か制動軸に負荷し
た制動トルクより土切るとき制動軸をスリップ回転させ
る。そして、摘み１１により設定電流値１ｉ−１−次上
昇させて制動トルク値を逐次増加させ、１１１練者は微
増してゆく制動トルクに抵抗する運動を繰返すことによ
Ｖａ機能の増大訓練をする賜のである。トルク設定器１
８の摘みｌｌで設定されたトルク値は表示器１４に表示
をする。また制動軸７に設けｆｃ歯歯車上１６パウダブ
レーキ１７の安定作動範囲で駆動＠を回転させることか
できるようにしたものであり、ｔａｎｉｉｐ、省に対す
る慣性の影響のない比率のものとなし、作動体８を弱い
筋力で鍮漫に回転してもよいようにしている。

上述した如く、筋機能訓練装置にパウダブレーキｔ−ｆ
片することにより従来の機械的訓練装置とＳなり制度ト
ルクを微ｖ１４節して増強し、これに対して訓練の経過
と共により強く助力を発揮させるようにしてその機能を
回復させるものである。更に制動軸の始動時と停止時に
制動トルクか変化することなく安定性かめる。また駆動
軸に負荷する制動トルクは訓練の＠度前記設定したトル
ク値を正置に再境することができるので医師等の指導省
は適確な訓＊１−指示することかできる。そしてまた、
作動体の回転速度が変化しても制動トルクが変化しない
ので筋肉力及び運動能力の回復の程度を明確に把握する
ことができる。

本発明装置の作動体にペダルを使用する場合は８ｇ２図
に示す如〈従来から用いられている自転車型態ｉＩ益の
形１１に採用することが好ましい。該図において、一対
の台枠２０に鉱パウダブレーキ１７′か装着さｎた一体
２を敗ける。電体２の上部周盪前部より支持フレーム２
１ｉ介してハンドル２２が設けられる。−万、上部周壁
後部よりサドル２３を有する支持フレーム２４か設けら
れている。前記パワダブレーキ１７′にはクランク軸と
しての制動軸γか貰通装看され、制動軸７′の両趨より
先端にペダル２５を有するアーム２６の基窄がｂ！ｉ′
１ｗｉされる。そして、パウダブレーキｌ　７’の制動
軸７′に制動トルク葡負荷するトルク設定器１８′は支
持フレーム２１の上部に配設されている。訓練者は予め
トルク設定−１どの摘み１１’で制動トルクａｔ−設定
―節したのち、該制動トルクに抵抗してペダルを踏みな
がら下肢の訓ＩＩＩＩＲヲなすものである。

上記装置により訓練する筋機能を計６１１Ｊ表示する手
段について説明する。第３図において、制動軸７にはロ
ータリーエンコーダ等回転角度を測定する角度検出器２
８ｔ−接続し、該角度検出器２８の出力信号ｔ−演算回
路２９に印加する。該演ｓＩｉｇｌ路２９は制動軸の回
転角度から回転速度を算出してこれをブラウン管等から
なる表示器１４に表示すると共に回転（ロ）数等も表示
することができる。そして回転速度はペンレコーダ等の
記録器３ｏに配縁する。

一万、トルク設定器１８の出力信号を前記演算回路２９
に印〃口し、このトルク出力信号と前記速度検出９１号
とにより発揮した勅出力から仕亭量をカロリーとして表
示器１４に表示すると共に記録器３０に配置するように
したものである。こｎ等の測定表示したデーターにより
医師等の訓練指導省祉訓−の税時点における情報から従
来の訓練プログラムを作成し、筋馴疎として過度に筋力
を発揮するような危険性がなく通切な訓ＩＩＩＲを指示
することによＶ筋力と筋運動能力の急速な回復を計９得
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す全体斜視図、Ｊ＠
２図は本発明装置の他の実施例であって自転車ＩＩＩ　
Ｉ！器に本発明装置を装層した側面図、第３図は第１図
、第２図に示す実施例の構成を示すブロック図である。 １・・・台板、２．２’・・・筺体、７　、７’・・・
制動軸、８・・・作動体、ＩＯ・・・操作盤、１１・・
・摘み、１４・・・表示＊ｓ　　１７　ｅ　１γ・・・
パウダブレーキ、１８・・・トルク設定器、２８・・・
角度検出６．２９・・・演算（ロ）路、３０・・・記録
器。 特許出願人　八電洲リハビリ株式会社 第２図 手続補正書 昭和５７年６月２２日 特許庁長官島田春樹　殿 １、事件の表示 昭和５７年特　許　願第５９５８２号 ２、発明の名称　筋機能訓練装置 ３、　補正をする者 事件との関係　　善許出願人 ４、　代　　理　　人　　〒１０５ ５、補正命令の日付　自発補正 ６、補正により増加する発明の数　　なし別紙の通ｐ １、発明の名称 筋機能訓練装置 ２、特許請求の範囲 （１）交流電源電圧を調節し、その変化量に追従して直
流の電流量゛を発生変化させるトルク設定器の出力側に
ｉｔ　、−ｅラダブレーキの電磁コイルに接続し、該電
磁コイルに供給された電流量により所望の制動トルクが
負荷されるノぞラダブレーキの制動軸には訓練者の筋力
が制動トルクを上廻るとき制動軸をスリップ回転させる
ようなグリップ、ペダル等の作動体が設けられているこ
とを特徴とする筋機能訓練装置。 （２）前記制動軸には回転角度検出器を接続し、該検出
器の検出信号をｉ算回路で処理することにより回転角□
度と回転回数とをカウントシて演算回路と接続したブラ
ウン管からなる表示器に表示するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項記載の筋機能訓練装置
。 （３）　　前記角度検出信号と前記トルク設定器の制御
信号とを演算回路に入力して処理し、訓練者の仕事量、
仕事率を前記表示器に表示するようにしたことを特徴と
する特許請求の範囲第（２）項記載の筋機能訓練装置。 １発明の詳細な説明 本発明は筋機能訓練装置に関し、特に訓練者がグリップ
、ペダル等の作動体を介して回転駆動する軸に対し、微
細に調節設定し得る安定した制動トルクを電気的に負荷
し、この制動トルクを上廻る筋力により軸をスリップ回
転させ、該スリップ回転による抵抗運動を反復して筋訓
練をなすと共に筋機能を測定表示するようにした装置に
関するものである。 各種の原因により筋肉、関節が拘縮または弛緩すると筋
力や筋運動能力等の筋機能が低下する。 低下した筋肉関節は反復して運動する各種訓練機器によ
ってその機能を回復させるものである。従来上下肢の訓
練機器は摩擦力を負荷した軸に回転作動体を設け、訓練
者は摩擦力（制動トルク）に抗して回転作動体を回動す
る抵抗運動を反復することにより訓練をなしている。回
転作動体としてはグリップ（上肢の回内回外運動用把手
）、／）ンドル（肩筋肉関節の運動）、自転車運動機の
ペダル（下肢筋力増強運動）等からなる。これら回転作
動体の軸に摩擦制動トルクを負荷する手段としては、そ
の軸受部にねじ付のブレーキ沓を設け、ねじの螺入量に
より摩擦量を制御していた。このような機械的制動機構
は構造が簡単小形で安価に提供されているが、予め設定
した摩擦トルクは不正確で再現性に乏しく、駆動速度の
変化によって設定摩擦トルク値が変動する、しかも静摩
擦から動摩擦への移行時に摩擦量が不安定となる。更に
油圧機器等流体圧力を利用した流体ブレーキ機構のもの
は絞シ弁を用いていて駆動側の速度の変化によシ制動力
も大きく変動する欠点がある。 本発明は上述した欠点を解決した屯ので、その要旨とす
るところは、ノぞラダブレーキの励磁コイル側には訓練
者の筋力に応じた所望の設定電流を流して、その制動軸
に制動トルクを発生させる−方、該制動軸の一側端には
各訓練者の障害筋回復運動用作動体を装着する。そして
１１Ｉ　Ｎ者は作動体の制動トルクを上廻る回転力を該
作動体に負荷して回転抵抗運動を反復し、筋力が増強す
るに従って制動軸に設定制動トルク負荷を逐次微増して
ゆけば筋機能が次第に向上するものである。斯かる訓練
者の運動態様を等張運動といい、この運動によって回転
する作動体が停止状態から回転状態に移行するときや訓
練者の回転力増大により増速されたときでもノぞラダブ
レーキに負荷された制動トルクの量は増減することなく
常に安定しており、東に設定電流を微細に調節すると制
動トルク量を微調整することができ、微調整した制動ト
ルクを何時でも正確に再現することができる。そして、
訓練者の筋訓練に際し、仕事量をカルテに記録しておけ
ば医師等の指導者は筋機能の同値状態を常に把握するこ
とができると共に適切な抵抗量を装置に負荷して早期治
療と迅速な社会復帰をなさしめることができる。以下本
発明装置の実施例を添附図面に基いて説明する。 第１図は本発明の一実施例を示す全体斜視図であって、
−１１練台の台板１上には機構部を収納した筐体２が配
置され、該筺体２はその底壁前縁と後縁とが締付金具３
と、ゼルト４とで合板ＩＫ固設される。筐体２の前壁５
中央部には筐体内に収納されたノぞラダブレーキ１７は
カツプリング６を介して連結された制動軸７が前方に突
出１２、この制動軸７には作動体８（第１図には前腕回
内回外ｔａｌｌ練用グリップを示す）がナツト９により
固設される。 筐体２の土壁上面前部には操作盤１０が設けられ、制動
トルク値設定用摘み１１、電源スイッチ粗鉛１２が設け
られる。筺体２の土壁後部にはブラウン管等からなる表
示器１４が設けられ、作切体８を介して訓練した運動回
数、仕＄量、仕事率等が逐次表示されるものである。 前記溌体外の作動体８と一体的な制動軸７は第３図に示
す如く筐体内の歯車群１６を介してノぞラダブレーキ１
７に装着される。パウダブレーキ１７は電源から電圧が
供給されるトルク設定器１８に接続されている。ノぞラ
ダブレーキ１７は磁粉形空隙式寛磁ブレーキであって、
制動軸７を回動自在に支承したケーシング内に制動軸７
と一体的な環状動作面を設け、この環状動作面より、ｅ
ラダ（励磁鉄粉）介在間隙を有してその外周にコイルで
励磁される固定制御面を設けたものである。そして、ト
ルク設定器１８より所望値の電流を前記コイルに流すと
作動面と固定制御面との間隙に励磁鉄粉が架橋し、制動
軸７は前記電流値に応じた制動トルクが発生する。 前記トルク設定器１８の一実施例について説明すれば、
トランスの一次コイル側に電源電圧を調節するダイオー
ドスタックを設け、二次コイル側には調節された出力電
圧を全波整流するダイオードスタックを接続し、該ダイ
オードスタックの出力端子には前記ノぞラダブレーキの
励磁コイルに接続したものである。そして、調節された
電圧の変化量に追従して変化する電流量が供給された励
磁コイルは架橋パウダを介して制蜀軸７に対し電流値に
応じた制動トルクを負荷する。この制動トルクはスライ
ダックの摘み１１で調整自在に予め設定したトルク量と
して訓練者に表示する。訓練者はグリップ、ペダル等の
作動体を介してパウダブレーキの制動軸に回転力を及は
し、この回転力が制動軸に負荷した制動トルクより上廻
るとき制動軸をスリップ回転させる。そして、摘み１１
により設定電流値を順次上昇させて制動トルク値を逐次
増加させ、訓練者は増加した制動トルクに抵抗する運動
を繰返すことにより筋機能の増大訓練をするものである
。トルク設定器１８の摘み１１で設定されたトルク値は
表示器１４に表示をする。 尚、上記の制動軸７に設けた歯車群１６は弱い筋力で緩
慢に作動体８を回動してもノぞラダブレーキ１７の制動
軸は定格速度で回転するように増速させるためのもので
ある。 上述した如く、本発明筋機能訓練装置は電気的ノぞラダ
ブレーキを使用することにより従来の機械的訓練装置と
異なり制動トルクを徽調節して増強し１．これに対して
訓練の経過と共に、より強く筋力を発揮させるようにし
てその機能を回復させるものである。更に制動軸に負荷
する制動トルクは安定性があって訓練の都度前記設定し
たトルク値を正確に再現することができるので医師等の
指導者は適確な訓練を指示することができる。そしてま
た２作動体の回転速度が変化しても制動トルクが変化し
ないので筋肉力及び運動能力の回復の程度を明確に把握
することができる。 本発明装置の作動体にペダルを使用する場合は第２図に
示す如〈従来から用いられている自転車型訓練器の形態
を採用することが好ましい。該図において、一対の台枠
２０にはノぞラダブレーキ１７’が装着された筐体２Ｉ
を設ける。筐体２′の上部周壁前部より支持フレーム２
１を介してハンドル２２が設けられる。一方、上部周壁
後部よりサドル２３を有する支持フレーム２４が設けら
れている。前記ノぐラダブレーキ１７′にはクランク軸
としての制動軸７′が貫通装着され、制動軸７′の両端
より先端にペダル２５を有するアーム２６０基端が固設
される。そして、バッグ・ブレーキ１７′の制動軸７′
に制動トルクを負荷するトルク設定器１８′は支持フレ
ーム２１の上部に配設されている。訓練者は予めトルク
設定器１８′の摘み１１′で制動トルク値を設定調節し
たのち、該制動トルクに抵抗してペダルを踏みながら下
肢の訓練をなすものである。 上記装置により訓練する筋機能を計測表示する手段につ
いて説明する・。第３図において、制動軸７にはロータ
リーエンコーダ等回転角度を測定する角度検出器２８を
接続し、該角度検出器２８の出力信号を演算回路２９に
印加する。該演算回路２９は制動軸の回転角度から′回
転速度を算出してこれをブラウン管等からなる表示器１
４に表示すると共に回転回数等も表示することができる
。そして回転速度はペンレコーダ等の記録器３０に記録
する。 一方、トルク設定器１８の出力信号を前記演算回路２９
に印加し、このトルク設定出力信号と前記角度検出信号
とに□より演算回路で演算し、訓練者が発揮した筋出力
の仕事量をカロリーとして表示器１４に表示すると共に
記録器３０に記録するようにしたものである。これ等の
測定表示したデーターにより医師等の訓練指導者は訓練
の現時点における情報から適切なノ訓練プログラムを作
成し、筋訓練として過度に筋力を発揮するような危険性
がなく適切な訓練を指示することにより筋力と筋運動能
力の急速な回復を計り得るものである。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明装置の一実施例を示す全体斜視図、第２
図は本発明装置の他の実施例であって自転車訓練器に本
発明装置を装着した側面図、第３図は第１図、第２図に
示す実施例の構成を示すブロック図である。 １・・・台板、　２　、２’・・・筐体、　７　、７’
・・・制動軸、８・・・作動体、１０・・・操作盤、１
１・・・摘み、１４−・・表示器、１７．１７’・・・
−１９ウダブレーキ、１８・・・トルク設定器、２８・
・・角度検出器、２９・・・演算回路、３０・・・記録
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　パウダブレーキの制動軸には訓練者が駆動す
   るグリップ・ペダル等の作動体を連続し。 Ｍ記バクダブレーキにはその制動軸に所ｌ１ｉｉ！値の
   制値トルクを負荷すべく該制動トルクに対応する制御信
   ｖｔ与えるトルク設定器を接続したこと’ｔ＊ｍとする
   筋機能訓練装置、（２）　　ｌｌｌ１記制動軸には回転
   角度検出器を接続し、該角度検出器の構出信号ＩＩ−演
   算回路で処理することにより回転回数ｔカウントして表
   示するようにしたことｔＷ黴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の筋機能訓練装置。 （３）１記角匿検出信号と前記トルク設定器の制＃値号
   とｔ−演算回路に入力して処理し、仕事量、仕事率を表
   示するようにしたことｔ％黴とする特許請求の範囲ＩＩ
   （１１項乃至第（２）項記載の筋機能ｌＩｌ練装型装