(57)【要約】【課題】正確に使用者の運動姿勢を判定して運動効果の高い運動姿勢への誘導効果を高めることができる揺動型運動装置を提供する。【解決手段】使用者Ｍが着座する座部１と、座部１における使用者Ｍの正面側に回動自在に配設されて使用者Ｍが自身の姿勢を維持するために把持する把持部２と、座部１内に設けられて座部１を揺動させる駆動装置３と、把持部２に配設されて把持部２への接触の有無、及び使用者Ｍが把持部２を把持する力、及び把持部２に印加される張力、及び把持部２の回動角度を各々検出する複数のセンサ６と、各センサ６の検出結果に応じて座部１に着座した使用者Ｍの現在の運動姿勢を判定するとともに、使用者Ｍの運動姿勢を運動効果の高い姿勢に誘導する誘導手段７とから構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が着座する座部と、座部における使用者の正面側に回動自在に配設されて使用者が自身の姿勢を維持するために把持する把持部とを備え、使用者が着座した座部を揺動させることで使用者に運動負荷を付与する揺動型運動装置であって、把持部には、把持部に印加される張力、及び把持部の回動角度を検出するセンサが設けられ、該センサの検出結果に応じて座部に着座した使用者の現在の運動姿勢を判定するとともに、使用者の運動姿勢を運動効果の高い姿勢に誘導する誘導手段を備えたことを特徴とする揺動型運動装置。
【請求項２】
前記把持部には、把持部への接触の有無を検出するセンサが設けられたことを特徴とする請求項１記載の揺動型運動装置。
【請求項３】
前記把持部には、使用者が把持部を把持する力を検出するセンサが設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の揺動型運動装置。
【請求項４】
前記誘導手段は、使用者の現在の運動姿勢と運動効果の高い運動姿勢との差異を判定し、当該差異に基づいて運動効果の高い運動姿勢への移行を促す情報を使用者に報知することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の揺動型運動装置。
【請求項５】
前記誘導手段は、少なくとも使用者の身長を含む体格情報を記憶する記憶手段を有し、少なくとも座部の傾斜角度又は使用者の体格情報の何れか一方に基づいて把持部の長さを調節する調節手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の揺動型運動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者が着座した座部を揺動させることで使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、使用者が着座した座部を揺動させることで使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置が提供されており、子供から老人まで利用可能な手軽な運動器具として、当初のリハビリ目的の医療施設から一般家庭へと普及してきている。そして、使用者の各部が接する部位に圧力センサ等の各種センサを配設し、各センサの検出結果に応じて使用者の運動姿勢を判定するとともに、使用者に報知する又は座部を駆動制御することで運動効果の高い運動姿勢に使用者を誘導する揺動型運動装置が特許文献１に開示されている。
【０００３】
一般に、揺動型運動装置では、装置に騎乗している使用者の姿勢によって期待される運動効果の種類や質に違いが生じる。図６（ａ），（ｂ）は、揺動型運動装置の騎乗姿勢において、典型的な悪い姿勢と良い姿勢とをそれぞれ図示している。これらの図から理解できるように、騎乗による運動姿勢は、以下のような力学変数によって規定される。
・把持部２にかかる荷重、及び把持部２の把持力
・座部１にかかる荷重、及びその荷重分布
・使用者Ｍの内股による鞍の締め付け力
・鐙４にかかる荷重、及びその荷重分布
・膝の伸展角度
・使用者Ｍの重心位置
また、揺動型運動装置では、水平モード、前傾モード、後傾モード等の運動モードに応じて各々効果的な運動姿勢が存在する。このため、効果の高い運動を行うためには、使用者Ｍが各運動モードにおいて最適な運動姿勢をとっているかを判定し、最適な運動姿勢をとっていない場合には最適な運動姿勢へと使用者Ｍを誘導する必要がある。特許文献１に記載の従来例では、これら複数の力学変数のうち少なくとも１つ以上を上述の各センサで測定し、使用者Ｍの姿勢に応じて報知手段により使用者Ｍを所定の運動姿勢に誘導する、或いは駆動手段により使用者Ｍに適切な揺動刺激を与えることで、使用者Ｍに効果の高い運動を行わせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４９４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来例では、使用者Ｍの手腕部が接する部位、即ち、手綱やアームレストといった把持部２では、歪みセンサを配設することで把持部２に印加される張力を検出している。
【０００６】
しかしながら、上記従来例では、使用者Ｍが把持部２を握る位置を検出していない。このため、把持部２にかかる張力が適切であったとしても、使用者Ｍがどのような姿勢で把持部２を握っているかを判定することができず、結果として使用者Ｍの運動姿勢を正確に判定することができないという問題があった。また、運動効果の高い運動姿勢へ誘導する際にも、使用者Ｍがどのような姿勢で把持部２を握っているかを考慮しないため、運動効果の高い運動姿勢への誘導効果が十分に発揮されないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、正確に使用者の運動姿勢を判定して運動効果の高い運動姿勢への誘導効果を高めることができる揺動型運動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、使用者が着座する座部と、座部における使用者の正面側に回動自在に配設されて使用者が自身の姿勢を維持するために把持する把持部とを備え、使用者が着座した座部を揺動させることで使用者に運動負荷を付与する揺動型運動装置であって、把持部には、把持部に印加される張力、及び把持部の回動角度を検出するセンサが設けられ、該センサの検出結果に応じて座部に着座した使用者の現在の運動姿勢を判定するとともに、使用者の運動姿勢を運動効果の高い姿勢に誘導する誘導手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、把持部には、把持部への接触の有無を検出するセンサが設けられたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、把持部には、使用者が把持部を把持する力を検出するセンサが設けられたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、誘導手段は、使用者の現在の運動姿勢と運動効果の高い運動姿勢との差異を判定し、当該差異に基づいて運動効果の高い運動姿勢への移行を促す情報を使用者に報知することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項の発明において、誘導手段は、少なくとも使用者の身長を含む体格情報を記憶する記憶手段を有し、少なくとも座部の傾斜角度又は使用者の体格情報の何れか一方に基づいて把持部の長さを調節する調節手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、把持部の回動角度の検出結果から使用者の把持部の把持位置を判定できるので、把持部に印加される張力の検出結果のみならず、使用者がどのような姿勢で把持部を握っているかの判定結果も併せて使用者の運動姿勢を判定することができるので、より正確に使用者の運動姿勢を判定することができ、運動効果の高い運動姿勢への誘導効果を高めることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、把持部への接触の有無の検出結果も併せて使用者の運動姿勢を判定することができるので、把持部を使用者が適切に握っているかどうかを判定することができ、より正確に使用者の運動姿勢を判定することができ、運動効果の高い運動姿勢への誘導効果を高めることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、使用者が把持部を把持する力の検出結果も併せて使用者の運動姿勢を判定することができるので、使用者が適切な握力で握っているかどうかを判定することができ、より正確に使用者の運動姿勢を判定することができ、運動効果の高い運動姿勢への誘導効果を高めることができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、使用者に視覚や聴覚等を通じて運動効果の高い運動姿勢に移行するように促すことができるので、より確実に使用者を運動効果の高い運動姿勢へ誘導することができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、把持部の長さを調節することで把持部と使用者との間の距離を調節することができるので、使用者の姿勢をその把持部の長さに応じた運動姿勢に誘導することができる。その際、座部の傾斜角度や使用者の体格情報に基づいて使用者を誘導するため、より効果的に使用者を運動効果の高い運動姿勢へ誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る揺動型運動装置の実施形態を示す全体斜視図である。
【図２】同上の一部省略した側面図である。
【図３】同上の座部の動きの説明図である。
【図４】同上の誘導手段を説明するブロック図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は同上の判定手段の説明図である。
【図６】（ａ）は運動効果の低い運動姿勢を示す図で、（ｂ）は運動効果の高い運動姿勢を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る揺動型運動装置の実施形態について図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、図１におけるＸ方向を前後方向、Ｙ方向を左右方向、Ｚ方向を上下方向と定めるものとする。
【００２０】
本実施形態は、図１に示すように、馬の背や鞍を模した形状から成り使用者Ｍが着座する座部１と、座部１における使用者Ｍの正面側（前側）に回動自在に配設されて使用者Ｍが自身の姿勢を維持するために把持する把持部２と、座部１内に設けられて座部１を揺動させる駆動装置３（図２参照）と、座部１の両側部から垂下して取付けられる１対の鐙４と、座部１及び駆動装置３を支える脚部５と、把持部２に配設されて把持部２への接触の有無、及び使用者Ｍが把持部２を把持する力、及び把持部２に印加される張力、及び把持部２の回動角度を各々検出する複数のセンサ６と、各センサ６の検出結果に応じて座部１に着座した使用者Ｍの現在の運動姿勢を判定するとともに、使用者Ｍの運動姿勢を運動効果の高い姿勢に誘導する誘導手段７（図４参照）とから構成される。
【００２１】
座部１は、図１に示すように、使用者Ｍが跨って着座できる左右方向（Ｙ方向）に比べて前後方向（Ｘ方向）に長い馬の背中を模した形状に形成されている。座部１の上面が構成する座面のうち座部１の前後方向の中央部のやや後部寄りの部位は、使用者Ｍの臀部が載置される位置となっている。また、座部１の前端部の上面には、座部１に着座した使用者Ｍが操作できる操作盤１０が設けられている。当該操作盤１０を操作することで、座部１の揺動を後述する駆動装置３を介して操作可能となっている。
【００２２】
把持部２は、図１に示すように、剛性を有する棒状部材を平面視略半円状に湾曲して成る。そして、その両端部が座部１の使用者Ｍの正面側に固定されており、固定された両端部を通る直線を軸として回動自在となっている。尚、把持部２は、使用者Ｍ側に倒れた状態で収納され、起立状態よりも前方への変位が阻止されている。而して、使用者Ｍが把持部２を握った状態で前方に過度に傾斜した運動姿勢となるのを防いでいる。
【００２３】
駆動装置３は、図２に示すように、座部１に固定された台座３０が連結リンク３１を介して可動架台３２に設けた左右軸３２ａ回りに回転往復移動可能に支持されているとともに、可動架台３２が脚部５に固定されたベース（図示せず）に設けた前後軸（図示せず）回りに回転往復移動可能に支持されている。そして、駆動源となる１つのモータ（図示せず）を有するとともに、当該モータの出力回転軸の回転力を台座３０の前後方向の往復直進移動、左右軸３２ａ回りの回転往復移動、前後軸回りの回転往復移動の３動作に変換して座部１を駆動可能とする駆動部３３を備えて構成されている。これによって、座部１は図３に示すように、前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）、上下方向（Ｚ方向）への運動、およびθＸ方向、θＹ方向の揺動を組み合わせて複雑な馬の歩く様に似せた揺動動作を行うことができる。つまり、座部１に着座した使用者Ｍには乗馬を模した運動負荷を付与することができ、落馬しないように身体のバランス機能や運動機能を訓練することができるようになっている。
【００２４】
センサ６は、図１に示すように、使用者Ｍが把持部２を握る部位に設けられる１対の第１のセンサ６０と、把持部２の両端の固定部に各々設けられる１対（図示では片側のみ）の第２のセンサ６１と、第１のセンサ６０及び第２のセンサ６１の間に各々設けられる１対の第３のセンサ６２とから成る。第１のセンサ６０は、静電容量型の圧力センサやピエゾ抵抗型の圧力センサから成り、自身に印加される圧力を検出することで使用者Ｍが把持部２を把持しているか否か、及び把持している場合にはその把持力を検出する。第２のセンサ６１は、エンコーダやポテンショメータから成り、固定された両端部を軸とした把持部２の回動角度を検出する。第３のセンサ６２は、磁歪式歪みセンサ等から成り、把持部２が使用者Ｍ側へ引っ張られる等の把持部２に印加される張力を検出する。各センサ６０〜６２は、検出結果を後述する判定手段７０に信号として出力する。
【００２５】
誘導手段７は、図４に示すように、各センサ６０〜６２からの出力信号を受けて座部１に着座した使用者Ｍの現在の運動姿勢を判定する判定手段７０と、使用者Ｍの最適な運動姿勢（運動効果の高い運動姿勢）における各センサ６０〜６２の閾値を記憶する記憶手段７１と、判定手段７０での判定結果に応じて最適な運動姿勢への移行を促す情報を使用者Ｍに報知する報知手段７２とから成る。尚、記憶手段７１は、例えばＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリから成り、各センサ６０〜６２の閾値等のデータベースを記憶している。
【００２６】
判定手段７０は、図５（ｂ）に示すように、各センサ６０〜６２の検出結果から代表値を算出する。尚、本実施形態では、所定期間における各センサ６０〜６２の出力値の最小値及び最大値の平均値を代表値としている（図５（ａ）参照）。そして、各センサ６０〜６２の代表値と記憶手段７１から読み出された各センサ６０〜６２における閾値とを比較し、代表値が閾値以下であれば使用者Ｍの現在の運動姿勢が最適な運動姿勢に近いものと判定して現在の運動姿勢を継続させる（即ち、誘導を行わない）。代表値が閾値以上であれば、判定手段７０は、使用者Ｍの現在の運動姿勢が最適な運動姿勢から離れていると判定し、使用者Ｍの現在の運動姿勢と最適な運動姿勢との差異情報を含む信号を報知手段７２に出力する。
【００２７】
報知手段７２は、判定手段７０からの出力信号を受けると、差異情報に基づいて最適な運動姿勢への移行を促す情報を使用者Ｍに報知する。具体的には、ディスプレイ（図示せず）上に現在の運動姿勢と最適な運動姿勢とを並列に表示することで視覚的に報知したり、スピーカ（図示せず）から警告音や音声（「肩の力を抜きましょう」、「腕に力が入っていませんか」等）を流すことで聴覚的に報知する。または、バイブレータ等の振動装置（図示せず）によって、危険な姿勢若しくは運動効果の低い姿勢の場合に座部１を振動させることで体感的に報知する。
【００２８】
ここで、本実施形態では、把持部２の回動角度を検出する第２のセンサ６１を備えているので、例えば図６（ａ）に示すような運動効果の低い運動姿勢において、使用者Ｍの手が胴体から離れて把持部２に頼りすぎていることから把持部２が起立状態になっていることや、図６（ｂ）に示すような最適な運動姿勢において、使用者Ｍの手が胴体に近づいていて使用者Ｍが把持部２に頼っていないことから把持部２が倒れていること等、使用者Ｍの把持部２の把持位置を検出することができる。
【００２９】
上述のように、把持部２の回動角度の検出結果から使用者Ｍの把持部２の把持位置を判定できるので、把持部２に印加される張力の検出結果のみならず、使用者Ｍがどのような姿勢で把持部２を握っているかの判定結果も併せて使用者Ｍの現在の運動姿勢を判定することができるので、より正確に使用者Ｍの現在の運動姿勢を判定することができ、運動効果の高い運動姿勢への誘導効果を高めることができる。
【００３０】
また、把持部２への接触の有無の検出結果も併せて使用者Ｍの現在の運動姿勢を判定することができるので、把持部２を使用者Ｍが適切に握っているかどうかを判定することができ、より正確に使用者Ｍの現在の運動姿勢を判定することができ、運動効果の高い運動姿勢への誘導効果を高めることができる。更に、使用者Ｍが把持部２を把持する力の検出結果も併せて使用者Ｍの現在の運動姿勢を判定することができるので、使用者Ｍが適切な握力で握っているかどうかを判定することができ、より正確に使用者Ｍの現在の運動姿勢を判定することができ、運動効果の高い運動姿勢への誘導効果を高めることができる。
【００３１】
尚、本実施形態では把持部２に設けた各センサ６０〜６２に基づいて使用者Ｍの現在の運動姿勢を判定しているが、特許文献１に記載の従来例のように、座部１に着座した使用者Ｍに起因する座部１上の圧力分布を検出する圧力センサ、使用者Ｍの腰背部が接する部位にかかる圧力を検出する圧力センサ、使用者Ｍの内股が接する部位にかかる圧力を検出する圧力センサ、使用者Ｍの足裏が接する部位にかかる圧力を検出する圧力センサ、並びに使用者Ｍの重心位置を計測する重心計測センサ等を適宜採用しても構わない。上記各センサを併用することで、使用者Ｍの現在の運動姿勢をより正確に判定することができて望ましい。
【００３２】
また、本実施形態は、報知手段７２によって使用者Ｍを運動効果の高い運動姿勢へと誘導する構成であるが、報知手段７２を設ける代わりに、駆動装置３によって座部１の揺動を制御することで使用者Ｍを運動効果の高い運動姿勢へと誘導するように構成しても構わない。例えば、使用者Ｍが右へ偏って騎乗していると判定した場合は、座部１を左に傾けることで正常な運動姿勢へと使用者Ｍを誘導することができる。勿論、この場合において報知手段７２を併用しても構わないことは言うまでもなく、報知手段７２を併用することで誘導効果を更に高めることができて望ましい。
【００３３】
また、本実施形態の把持部２は、剛性を有する棒状部材を湾曲して構成されているが、柔軟性を有する紐状部材から構成しても構わない。この場合、例えば把持部２の何れか一方の端部に把持部２を巻き取るモータ（図示せず）を配設し、記憶手段７１に記憶された使用者Ｍの身長等の体格情報に応じてモータを駆動させて把持部２の長さを調節するように構成するのが望ましい（即ち、モータが特許請求の範囲における調節手段に相当する）。
【００３４】
一般に、身長の低い人と高い人とでは腕の長さが異なる。このため、例えば腕の長い使用者Ｍに合わせて把持部２の長さが設定されている場合には、腕の短い使用者Ｍが把持部２を握った際に、腕の長い使用者Ｍよりも前傾姿勢になってしまう。また、逆に腕の短い使用者Ｍに合わせて把持部２の長さが設定されている場合には、腕の長い使用者Ｍが把持部２を握った際に、腕の短い使用者Ｍよりも後方に傾いた姿勢になってしまう。
【００３５】
そこで、上記のように構成して把持部２と使用者Ｍとの間の距離を調節することで、使用者Ｍの姿勢をその把持部２の長さに応じた運動姿勢に誘導することができる。即ち、使用者Ｍの身長（好ましくは腕の長さ）等の体格情報に応じて把持部２の長さを調節することで、使用者Ｍが把持部２を握った際により効果的に運動効果の高い運動姿勢へと使用者Ｍを自然に誘導することができる。
【００３６】
また、座部１の傾斜角度に応じてモータを駆動させて把持部２の長さを調節するように構成してもよい。例えば、座部１が前方へ傾斜している場合には、使用者Ｍの上半身を少し後方に傾けると運動効果を高めることができ、座部１が後方へ傾斜している場合には、使用者Ｍの上半身を少し前方に傾けると運動効果を高めることができる。したがって、駆動装置３から座部１の傾斜角度情報を得て、当該角度情報に応じて把持部２の長さを調節する（座部１が前方に傾斜している場合は把持部２を長くし、後方に傾斜している場合には把持部２を短くする）ことで、使用者Ｍが最適な運動姿勢を保ち易くなる。
【符号の説明】
【００３７】
１  座部
２  把持部
６０〜６２  センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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