(57)【要約】      （修正有）【課題】動的な特性、緩衝特性を装置の作動中に適切に調整することが可能なバランストレーニング用装置の提供。【解決手段】バランストレーニング及び／又は微細運動トレーニングのための装置１０ａは、少なくとも２つの方向で揺動可能な少なくとも１つの可動台１２ａ、及び可動台１２ａが移動する力に抵抗を加えるために設けられている少なくとも１つの反力ユニット２０ａを備えている。反力ユニット２０ａと調整ユニット３４ａの間には力伝達中断ユニットが設けられ、このユニットは、少なくとも１つの作動状態において、可動台１２ａと反力ユニット２０ａとの間における力の伝達を中断する。【選択図】図２
2014184143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの次元で揺動可能な少なくとも１つの可動台（１２ａ〜ｂ）、該可動台（１２ａ〜ｂ）が移動するための力に抵抗を加えるように設けられている少なくとも１つの反力ユニット（２０ａ〜ｂ）を備えている装置、詳細にはバランストレーニング及び／又は微細運動トレーニングのための装置であって、
少なくとも１つの作動状態において、前記少なくとも１つの可動台（１２ａ〜ｂ）と前記少なくとも１つの反力ユニット（２０ａ〜ｂ）との間における力伝達を中断する少なくとも１つの力伝達中断ユニット（６０ａ〜ｂ）を特徴とする装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの台（１２ａ〜ｂ）の静止位置の中立軸（３０ａ〜ｂ）に少なくとも部分的に沿って通る、少なくとも１つの中央の接続エレメント（２２ａ〜ｂ）であり、前記少なくとも１つの反力ユニット（２０ａ〜ｂ）と前記少なくとも1つの可動台（１２ａ〜ｂ）を接続し、前記少なくとも１つの反力ユニット（２０ａ〜ｂ）によって生み出される反力を前記少なくとも１つの可動台（１２ａ〜ｂ）の移動に伝達するために設けられている中央の接続エレメントを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの力伝達中断ユニット（６０ａ〜ｂ）が、少なくとも１つの接続エレメント（６２ａ〜ｂ）を具備し、該接続エレメントは、少なくとも１つの作動状態において、少なくとも部分的に緊張していない状態で支持されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの中央の接続エレメント（２２ａ〜ｂ）が、前記台（１２ａ〜ｂ）の少なくとも２次元の動きを、１次元で前記反力ユニット（２０ａ〜ｂ）に伝達することを特徴とする、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの反力ユニット（２０ａ〜ｂ）が、少なくとも１つの運動転換ユニット（２４ａ〜ｂ）を有しており、該ユニットは、前記少なくとも１つの台（１２ａ〜ｂ）の少なくとも２次元の動きの１つの回転部分を、独自の軸を中心とする前記少なくとも１つの中央の接続エレメント（２２ａ〜ｂ）の回転運動に変換することを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記運動転換ユニット（２４ａ〜ｂ）が、丸みを付けられた開口部を備える少なくとも１つのスリーブ又は少なくとも１つの穴（２６ａ〜ｂ）を有していることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの反力ユニット（２０ａ〜ｂ）が、少なくとも１つのスプリングエレメント（３２ａ〜ｂ）を有していることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
反力強さを調整するために設けられている少なくとも１つの調整ユニット（３４ａ〜ｂ）を特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの調整ユニット（３４ａ〜ｂ）が、少なくとも１つのアクチュエータ（３６ａ〜ｂ）、好ましくは少なくとも１つの電気アクチュエータ（３６ａ〜ｂ）を有していることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの調整ユニット（３４ａ〜ｂ）が、コントロールユニット（４０ａ〜ｂ）を有していることを特徴とする、少なくとも請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの中央の接続エレメント（２２ａ〜ｂ）が、外部摩擦を使って前記少なくとも１つの台（１２ａ〜ｂ）の動きを緩衝するために設けられていることを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの反力ユニットが、非線形の力特性を備える少なくとも１つのエレメントを有していることを特徴とする、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
好ましくはゲーム機（４４ａ〜ｂ）との相互作用における、バランストレーニング及び／又は微細運動トレーニングのための、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の装置（１０ａ〜ｂ）の使用。
【請求項１４】
低重力条件下における、請求項１３に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に基づく装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バランストレーニング及び／又は微細運動トレーニングのための装置は、少なくとも２つの次元で揺動可能な少なくとも１つの可動台を有している。可動台の動きを緩和するための緩衝エレメントを備える装置が知られており、これらの緩衝エレメントは、例えばプラスチックで被覆されたスチールケーブルとして形成されており、これらのスチールケーブルは、吊り下げたまま台を固定し、プラスチック被覆の材料特性によってショックを和らげる作用がある。周知の緩衝エレメントは、非常に大まかにしか調整することができず、装置の作動中に動的変更又は緩衝特性の適合を行うことができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、とくに、緩衝の適合性に関して改善された特性を備える、業界標準の装置を提供することにある。この課題は、本発明に基づき、請求項１の特徴によって解決され、本発明の有利な実施形態及び発展形態は従属請求項に示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は１つの装置、詳細にはバランストレーニング及び／又は微細運動トレーニングのための装置を前提とし、この装置は、少なくとも２つの次元で移動可能な少なくとも１つの可動台、及び可動台が移動するための力に抵抗を加えるように設けられている少なくとも１つの反力ユニットを備えている。「少なくとも２つの次元で揺動可能な可動台」とは、とくに、例えばフレームに取り付けられている懸架部によって、１つの平面、好ましくは、装置が置かれている床面に対して平行な平面において、少なくとも互いに垂直に通る２方向に沿って、規定の移動範囲内を移動することができ、かつ静止位置への移動の戻りを有しているように支持されている台、好ましくは平坦な台を意味するものとする。とくに、この可動台は、平面における２方向への移動に加えて、さらにこの平面に対して垂直な方向に傾斜することもできる、あるいはこの可動台は、並進的な動きなしに、３次元的に横揺れ角及び縦揺れ角を移動することができる。この台は立位上面を有し、この上に人が立ち、自分の動きによって台を動かす、及び／又は外部の刺激によって台の移動に対して反対に行動する。好ましくは、この立位上面は平坦に実施されているが、基本的には、湾曲して又はその他の、平坦な面とは異なる基本形態、例えば半円形に実施されていてもよい。この装置は、とくに、平衡感覚を強化するためのトレーニングに用いるか、又は平衡感覚障害の治療に用いるようになっている。「可動台が移動するための力に抵抗を加える反力ユニット」とは、とくに、台の移動を引き起こす力に反力を加え、それによって台の移動に特定の抵抗を加えるために設けられているユニットを意味するものとする。とくに、反力ユニットは、このために、例えばスプリングエレメントのように、戻る力を生じる弾性エレメントを具備している。
【０００５】
この装置が、少なくとも１つの力伝達中断ユニットを有することが提案され、このユニットは、少なくとも１つの作動状態において、可動台と反力ユニットとの間における力伝達を中断する。「力伝達中断ユニット」とは、とくに、少なくとも１つの作動状態において、可動台と反力ユニットとの間における力の伝達を中断するために設けられているユニットを意味するものとし、この中断は、力伝達中断ユニットの少なくとも１つの作動状態において、力伝達が、力伝達中断ユニットで力の作用へと変換されることにより、例えばこれまで緩んでいたワイヤエレメントを緊張させる、又はピストンを少なくともほぼ抵抗なしにストップまで引き出すことへと変換されることによって行われる。とくに、力伝達中断ユニットによって、静止位置からの可動台の移動が、規定されている初期範囲内ではほぼ反力なしに行われ、可動台の揺動が設定されている初期範囲を超過した場合は、反力ユニットによる反力が加えられるという、この装置の１つの作動モードを実現することができる。「ほぼ反力なしに」とは、とくに、可動台の移動に対する有効な反力が、反力ユニットによる反力の最大１０％、好ましくは最大５％、及びとくに好ましくは最大１％であることを意味するものとする。とくに、反力の高い変動性によって高いトレーニング効果を生み出すために、移動の１つの部分範囲では反力が発生せず、その他の部分範囲では反力が発生するという作動モードを達成することができる。
【０００６】
さらに、反力ユニットは、少なくとも1つの台と少なくとも１つの反力ユニットとを接続するために、及び少なくとも１つの台の少なくとも２次元の動きを伝達するために、少なくとも１つの台の静止位置の中立軸に少なくとも部分的に沿って通る、少なくとも１つの中央の接続エレメントを有していることが提案される。「台の静止位置の中立軸」とは、とくに、少なくとも１つの台の平面上に垂直に立ち、少なくとも１つの台の静止位置において、少なくとも１つの台の幾何学的中心を通る軸を意味するものとする。「接続エレメント」とは、とくに、静止位置からの少なくとも１つの台の移動を少なくとも１つの別のエレメントに伝達するために設けられているエレメントを意味するものとする。好ましいのは、接続エレメントが柔軟なエレメントとして形成されていることである。「中央の接続エレメント」とは、とくに、接続エレメントが、台の静止位置の中立軸に近い少なくとも１つの部分に配置されており、好ましくは台の１つの面の中心に固定されていること、及びこの接続エレメントが、量的には等しい、互いに逆方向への台の移動を、１つの同一の移動に変換することを意味するものとする。とくに、中央の接続エレメントにより、台の動きの緩衝を、この中央の接続エレメントの動きが緩衝されることによって行うことができる。「動きの緩衝」とは、とくに、反力、詳細には戻り力が、動きに対抗して加えられるため、移動の力が作用することによって達成されている台の移動は、作用する移動の力が緩衝を受けないで作用することができる場合の移動よりも小さいことを意味するものとする。とくに、中央の接続エレメントは、少なくとも２次元の動きを１次元で反力ユニットに伝達するために設けられている。とくに、台の移動に対する反力を生成するために必要な反力エレメントの数を軽減することが可能となる。
【０００７】
さらに、少なくとも１つの力伝達中断ユニットが、少なくとも１つの接続エレメントを具備し、この接続エレメントは、少なくとも１つの作動状態において、少なくとも部分的に緊張していない状態で支持されていることが提案される。好ましくは、力伝達中断ユニットの接続エレメントがワイヤエレメントによって形成されている。「緊張していない状態」とは、とくに、この状態において、例えば緩く輪になって及び／又は緩んだ状態で床の上にあるワイヤエレメントがまっすぐに張られる及び／又は持ち上げられることによって、あるいはピストンがストッパまで引き出されることによって、接続エレメントが引張力による力の作用で引き締められるという状態を意味するものとする。とくに、この作動状態では、台の移動によって、最初は緊張していない状態で支持されている接続エレメントが引き締められ、完全に引き締められた後で、反力ユニットへの力伝達が開始される。とくに、構造的に単純な反力ユニットを実現することができる。
【０００８】
さらに、少なくとも１つの中央の接続エレメントが、少なくとも１つの台の少なくとも２次元の動きを、１次元で、少なくとも１つの反力ユニットに伝達することが提案される。とくに、反力ユニットの反力エレメントの必要数を軽減することが可能となる。
【０００９】
さらに、少なくとも１つの反力ユニットが、少なくとも１つの運動転換ユニットを有しており、このユニットは、少なくとも１つの台の少なくとも２次元の動きの回転部分を、独自の軸を中心とする少なくとも１つの中央の接続エレメントの回転運動に変換する。とくに、静止位置からの台の併進移動の量は、中央の接続エレメントの移動として残る。とくに、台の動きの回転部分は、少なくとも１つの可動台と少なくとも１つの運動転換ユニットとの間に配置されている、中央の接続エレメントの部分範囲において、少なくとも１つの中央の接続エレメントの動きの回転部分に変換され、この中央の接続エレメントの動きの回転部分が、独自の軸を中心とする中央の接続エレメントの回転運動に転換される。従って、とくに、少なくとも２次元の台の動きが、中央の接続エレメントの１次元の動きに変換される。「運動転換ユニット」とは、とくに、１つの回転方向又は併進方向への動きを、その他の回転方向又は併進方向への動きに転換するために設けられているユニットを意味するものとする。好ましくは、運動転換ユニットが、動きの次元性を減少させるために設けられており、このことは、例えば、回転成分を備える２次元の動きが、１つの次元における純粋な並進運動への動きに変換されることによって行われる。好ましくは、運動転換ユニットが１つのエレメントを具備しており、このエレメントを中心に中央の接続エレメントが回転可能であり、それによって動きの回転部分を、中央の接続エレメントの軸を中心とする回転に変換する。とくに、必要な緩衝エレメント数の削減を達成できるようにするには、もう１回だけ静止位置からの台の並進移動に抵抗を加えればよい。
【００１０】
さらに、少なくとも１つの運動転換ユニットが、丸みを付けられた開口部を備える少なくとも１つのスリーブ又は少なくとも１つの穴を有していることが提案される。とくに、丸みを付けられた開口部を備えるスリーブ又は穴は、中央の接続エレメントの動きの回転部分を、独自の軸を中心とする中央の接続エレメントの回転に変換するために設けられており、このことは、中央の接続エレメントが、丸みを付けられた開口部のスリーブ又は穴との接触点を中心に回転することによって行われる。基本的に、代替の実施形態において、この開口部は、丸みを付けられた開口部の代わりに、鋭形の開口部によって形成されていてもよい。とくに、構造的に簡単な運動転換ユニットを実現することができる。
【００１１】
好ましくは、少なくとも１つの中央の接続エレメントが、少なくとも部分的にワイヤエレメントから形成されている。「ワイヤエレメント」とは、とくに、天然繊維又は人工繊維あるいは金属製ワイヤから成る、柔軟性のある長いエレメントであって、引張力を伝達するために設けられているエレメントを意味するものとし、この場合、繊維又はワイヤはねじられている。とくに、このワイヤエレメントは、鋼索から成るスチールケーブルから形成されている。とくに、ワイヤエレメントは、同じ材料又は繊維もしくはワイヤの材料とは異なる材料から成るコーティング、スリーブ又はジャケットを有していてもよい。基本的に、中央の接続エレメントは、少なくとも部分的にチェーンエレメントによって形成されていてもよい。とくに、簡単に製造可能であり、安価な中央の接続エレメントを実現することができる。
【００１２】
さらに、少なくとも１つの反力ユニットが、少なくとも１つのスプリングエレメントを有していることが提案される。「スプリングエレメント」とは、とくに、通常の作動状態において、少なくとも１つの長さが少なくとも１０％、とくに少なくとも２０％、好ましくは少なくとも３０％、及びとくに好ましくは少なくとも５０％弾性的に変化することができ、とくに長さの変化に応じて、及び好ましくはその変化に比例した反力を発生させ、この反力は変化の反対に作用する、巨視的エレメントを意味するものとする。エレメントの「長さ」とは、とくに、エレメントの平面上への垂直投影の２つの点の最大距離を意味するものとする。「巨視的エレメント」とは、とくに、少なくとも１ｍｍ、とくに少なくとも５ｍｍ、好ましくは少なくとも１０ｍｍ、とくに好ましくは少なくとも５０ｍｍの伸びを備えるエレメントを意味するものとする。とくに、スプリングエレメントは、中央の接続エレメントに接続されており、中央の接続エレメントの移動に対して予荷重に応じた抵抗を加えることから、１つの方向への移動に抵抗が加えられる。このスプリングエレメントは、直線的に柔軟に変形可能なエレメントとして、又はねじりバネエレメントとして形成されていてもよい。スプリングエレメントの力−距離特性は、基本的に線形又は非線形に形成されていてもよい。基本的に、反力ユニットは、スプリングエレメントの代わりに、又はスプリングエレメントに加えて追加の緩衝エレメントを具備することもでき、この緩衝エレメントは、スプリングエレメントと直列又は並列に反力ユニットの中に配置することができる。原則的には、互いに並列に配置されているスプリングエレメントと追加の緩衝エレメントのグループを数個使用することも考えられ、この場合、この数個のグループは互いに並列及び／又は直列に接続されている。追加の緩衝エレメントは、内部の緩衝特性を備えるエレメント、例えばゴムひも又は非線形の負荷特性を備える撚りゴムひもなどによって形成されていてもよい。追加の緩衝エレメントは、スプリングエレメントと一体形成にすることもできる。とくに、構造的に単純に実施された反力ユニットを実現することができる。
【００１３】
好ましくは、この装置が、中央の接続エレメントと、独自の軸を中心とする中央の接続エレメントの回転を可能にしているスプリングエレメントとを接続するための少なくとも１つのねじれ解除ユニット（Entdralleinheit）を具備することが提案される。「ねじれ解除ユニット」とは、とくに、１つのエレメント、詳細には中央の接続エレメントの端部に固定されているユニットであって、エレメントの範囲内で独自の軸を中心とするエレメントの回転を可能にしているユニットを意味するものとし、このとき、エレメントの回転は、ねじれ解除ユニットの内部の回転に変換される。とくに、中央の接続エレメントとスプリングエレメントとの構造的に簡単な接続を達成することができる。
【００１４】
さらに、反力の強さを調整するために設けられている少なくとも１つの調整ユニットが提案される。「調整ユニット」とは、とくに、手動又は電子制御で反力ユニットに作用するユニットであって、反力ユニットの反力強さを変更し、それによって、移動する力が与えられている場合に、台の可能な運動半径を変更するユニットを意味するものとする。好ましくは、この調整ユニットが、装置の作動中に反力の強さを変更するために設けられている。とくに、異なる条件に柔軟に適合可能な装置を実現することができる。
【００１５】
さらに、少なくとも１つの調整ユニットが、少なくとも１つのアクチュエータ、好ましくは少なくとも１つの電気アクチュエータを有していることが提案される。「電気アクチュエータ」とは、とくに、電気信号を運動に変換する、詳細には直線運動又は回転運動に変換するために設けられているメカトロニクス構成部品を意味するものとする。とくに、この電気アクチュエータは、スプリングエレメントの予荷重を調整するために設けられている。とくに、このアクチュエータは、予荷重の無段階調整のために設けられている。とくに、安価に実現可能であり、かつ簡単に制御可能な無段階調整ユニットを実現することができる。
【００１６】
代替として、少なくとも１つの反力ユニットが、直接調整可能な少なくとも１つの緩衝エレメントを有することができる。「直接調整可能な緩衝エレメント」とは、とくに、この緩衝エレメントの反力強さを、あらかじめアクチュエータで予荷重を調整することなく、直接電気制御によって調整することができる、あるいは外部の電場及び／又は磁場を印加することによって調整が可能な緩衝エレメントを意味するものとする。代替の実施形態では、反力ユニットが、直接制御可能な緩衝エレメント及び／又はスプリングエレメントの代わりに、あるいはこれに加えて、渦電流ブレーキ又は摩擦ブレーキを有することもできる。とくに、反力強さの調整を、構造的に簡単に、無段階で、かつ迅速に行うことができる。とくに、この直接調整可能な緩衝エレメントは、電気粘性流体ダンパ及び／又は磁性流体ダンパによって形成することができる。「電気粘性流体ダンパ」とは、とくに、電気粘性流体を備えるダンパを意味するものとする。「電気粘性流体」とは、とくに、電気分極可能な粒子が懸濁されている流体であって、電場を印加することで粒子の双極子が形成され、それにより変化可能な粘性を有する流体を意味するものとする。「磁性流体ダンパ」とは、とくに、磁性流体を備えるダンパを意味するものとする。「磁性流体」とは、とくに、磁気分極可能な粒子が懸濁されている流体であって、磁場を印加することによって変化可能な粘性を有する流体を意味するものとする。とくに、構造的に簡単であり、かつ直接調整可能な緩衝エレメントを実現することができる。
【００１７】
さらに、少なくとも１つの調整ユニットが、少なくとも１つのコントロールユニットを有していることが提案される。「コントロールユニット」とは、とくに、少なくとも１つの演算ユニット及び少なくとも１つのメモリユニットを有するユニットであって、メモリユニット内に保存されている少なくとも１つのプログラムを実行し、好ましくは、保存されているプログラム及び／又は台の動きに応じて反力強さの調整を行うために設けられているユニットを意味するものとする。とくに、このコントロールユニットは、台の移動、移動速度又は移動加速度を測定するための少なくとも１つのセンサ測定値に応じて、反力強さを調整するために設けられていてもよい。このセンサは、例えば、カメラ、誘導センサ又はその他の、当業者が適切と見なす位置測定用センサによって形成することができる。特に、フレキシブルに調整可能な装置を実現することができる。とくに、異なる要求事項に簡単かつ迅速に適合することができ、また、とりわけその他の外部装置、例えばビデオゲーム機などと組み合わせることのできる装置が実現可能となる。
【００１８】
さらに、台の移動振幅の増加による反力ユニットの反力強さのゆっくりとした低下が、反力強さの急激な上昇に重ね合わされるというトレーニングプログラムを実施するために、少なくとも１つのコントロールユニットを設けることもできる。反力強さの「ゆっくりとした低下」及び「急激な上昇」とは、とくに、反力強さの低下が、反力強さの上昇に比べ、ゆっくりと進行することを意味するものとする。「移動振幅の増加」とは、とくに、台の動きをほとんど反力なしに行うようにする力伝達中断ユニットによって、反力強さが低下し、力伝達が中断されることによって、及び／又は台上の人の動きによって、例えば、外部から刺激を受けてその人が補整運動を行うことによって、静止位置からの台の移動振幅が増加することを意味するものとする。好ましくは、台の移動振幅の増加が、コントロールユニットの演算ユニットによって調査される。とくに、反力強さの上昇は、台の移動振幅が過剰に増加するのを防止するために用いられる。詳細には、反力強さのゆっくりとした低下は、トレーニングプログラムの進行中、台の上に乗っている人が同じ動きをしている場合に、移動振幅が徐々に増加していくことによって、トレーニングプログラム進行中に繰り返しその人に要求が出され、それによって高いトレーニング効果を達成するために設けられている。とくに、反力強さのゆっくりとした低下、及びそのことに起因する、人の動きによって生じる台の移動の拡大によって、トレーニングプログラムを続けている人の安定性及び運動能力を簡単かつ確実に決定し、訓練することが可能となる。とくに、個々人に合わせて適合される、高い安定性を備えるトレーニングプログラムを実現することができる。さらに、中央の接続エレメントは、外部摩擦を使って台の動きを緩衝するために設けられていてもよい。「外部摩擦」とは、とくに、中央の接続エレメントとは異なる装置構成部品と中央の接続エレメントとの摩擦を意味するものする。とくに、中央の接続エレメントは、オイラー−アイテルワイン方程式に従って、丸みを付けられた開口部を備えるスリーブ又は穴の表面と摩擦し、運動エネルギーを消散的に熱エネルギーに変換するために設けられている。とくに、可動台の動きの追加的な緩衝を達成することができる。
【００１９】
さらに、少なくとも１つの反力ユニットが、非線形の力特性を備える少なくとも１つのエレメントを有していることが提案される。「非線形の力特性を備えるエレメント」とは、とくに、引張応力の下で非線形に伸ばされるエレメントを意味するものとし、例えば、非線形の力−伸び特性曲線を備えるゴムひも又はスプリングエレメントなどである。とくに、反力ユニットによって生み出される反力の高い変動性を実現することができる。
【００２０】
本発明に基づく装置は、とくに、バランストレーニング及び／又は治療に用いるために設けられている。治療においては、本発明に基づく装置を、例えば筋力トレーニングに用いることができる。とくに、本発明に基づく装置を、ゲーム機との相互作用で用いることが提案される。好ましくは、本発明に基づく装置が、ゲーム機に接続されたコントロールユニットを具備し、このコントロールユニットは、ゲーム機内に組み込むこともでき、あるいはこのゲーム機から独立して形成することもできる。とくに、ゲーム機に接続されているコントロールユニットは、調整ユニットのコントロールユニットによって形成されている。
【００２１】
さらに、本発明に基づく装置を、低重力条件下でのバランストレーニング及び／又は微細運動トレーニング及び／又は治療のために用いることが提案される。「低重力条件」とは、とくに、重力効果が最大０．９ｇ、有利には最大１＊１０−３ｇ、好ましくは最大１＊１０−６ｇ、とくに好ましくは最大１＊１０−８ｇが生じる条件を意味するものとする。重力効果は、引力及び／又は加速によって人工的に発生させることができる。「ｇ」は、９．８１ｍ/ｓ２の地球での落下加速度を示している。とくに、本発明に基づく装置を、低重力条件下においてゲーム機との相互作用で用いることが提案される。とくに、個々人の必要性に容易に適合できるトレーニングの可能性を、低重力条件下においても提供することができる。
【００２２】
とくに、本発明に基づく装置は、台の移動振幅の増加による反力ユニットの反力強さのゆっくりとした低下が、反力強さの急激な上昇に重ね合わされるというトレーニングプログラムのために設けられていてもよい。とくに、個々人に応じて適合される、高い安定性を備えるトレーニングプログラムを実現することができる。
【００２３】
この場合、本発明に基づく装置は、上述した使用法および実施形態に制限されるべきではない。とくに、本発明に基づく装置は、ここで説明された機能を実行するために、ここに示された数の個々のエレメント、構成部品およびユニットとは異なる数を有していてもよい。
【００２４】
その他の利点は、以下の図から説明される。図には、本発明の二つの実施例が示されている。これらの図、説明及び請求項には、組合せの形で多数の特徴が含まれている。当業者は、これらの特徴を個々においても有利なものとみなし、その他の有効な組合せにまとめるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に基づく装置を斜め上から見た略図である。
【図２】スプリングエレメント、アクチュエータ、及びワイヤエレメントとして形成されている接続エレメント付き力伝達中断ユニットを備える本発明に基づく装置の反力ユニットの略図である。
【図３Ａ】異なる作動モード及びそれに割り当てられている移動−反力グラフを部分図３Ａ〜３Ｅに示した略図である。
【図３Ｂ】異なる作動モード及びそれに割り当てられている移動−反力グラフを部分図３Ａ〜３Ｅに示した略図である。
【図３Ｃ】異なる作動モード及びそれに割り当てられている移動−反力グラフを部分図３Ａ〜３Ｅに示した略図である。
【図３Ｄ】異なる作動モード及びそれに割り当てられている移動−反力グラフを部分図３Ａ〜３Ｅに示した略図である。
【図３Ｅ】異なる作動モード及びそれに割り当てられている移動−反力グラフを部分図３Ａ〜３Ｅに示した略図である。
【図４】伸縮可能なピストンエレメント付き力伝達中断ユニットを備える代替装置の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、少なくとも２つの次元で揺動することができる可動台１２ａと、可動台１２ａの移動する力に抵抗を加える反力ユニット２０ａとを備えた、本発明に基づくバランストレーニング用装置１０ａを斜め上から見た図が示されている。可動台１２ａは、懸架ユニット１４ａの懸架エレメント１６ａ、１８ａによって、例えばアルミニウムから製造可能なフレーム５２ａに、揺動するように支持されており、このとき、懸架エレメント１６ａは可動台１２ａの運動方向４８ａにおける支持を提供し、懸架エレメント１８ａは可動台１２ａの運動方向４８ａに対して、可動台１２ａの垂直な運動方向５０ａにおける支持を提供している。懸架エレメント１６ａ、１８ａは、この場合、プラスチックで被覆されたスチールケーブルとして実施されており、これらのスチールケーブルは、プラスチック被覆の材料の変形により、追加的な緩衝を運動にもたらす。フレーム５２ａは、詳細には台に上る際の支援として設けられている２つのハンドル４６ａを有している。台１２ａは、２つの運動方向４８ａ、５０ａに移動可能であり、従って２次元で移動することができる。代替の実施形態では、可動台１２ａを、さらに傾斜可能に形成することもできる。装置１０ａは、治療の際のバランストレーニングで使用するために設けられており、さらに、ゲーム機４４ａとの相互作用で使用するようにもなっている。ゲーム機４４ａとの相互作用により、詳細には異なる条件のシミュレーションを、例えばトレーニングのために行うことができる。装置１０ａは、低重力条件下において、例えば宇宙ステーション又は宇宙カプセルの機内で、あるいは月、惑星又は小惑星で、宇宙飛行士の筋肉形成トレーニング対策のために使用することもできる。装置１０ａの可動台１２ａは、台１２ａの平坦な表面に立っている人の動きによって移動し、このとき、代替の実施形態では、台１２ａの表面は、平坦な形状とは異なる形を有することもできる。さらに、代替の実施形態では、移動ユニット、例えば取り付けた偏心モータなどを用いた移動によって可動台１２ａを動かすこともでき、その際、上面に立っている人は、トレーニング効果を達成するために、移動ユニットによって引き起こされる動きを補整しなければならない。
【００２７】
装置１０ａは反力ユニット２０ａを有している（図２）。台１２ａの静止位置の中立軸３０ａに少なくとも部分的に沿って通る、中央の接続エレメント２２ａは、反力ユニット（６０ａ〜ｂ）と可動台（１２ａ〜ｂ）とを接続し、反力ユニット（６０ａ〜ｂ）によって生み出される反力を可動台（１２ａ〜ｂ）の移動に伝達する。中央の接続エレメント２２ａは、ワイヤエレメントによって形成されている。このワイヤエレメントは、スチールケーブルによって形成されており、代替の実施形態のバリエーションでは、中央の接続エレメント２２ａがスチール以外の材料のワイヤエレメントから作られ、例えば被覆を有しているか、又は中央の接続エレメント２２ａが少なくとも部分的にチェーンから形成されていてもよい。中央の接続エレメント２２ａは、可動台１２ａの下面の中心点で、この可動台と接続されている。
【００２８】
中央の接続エレメント２２ａは、台１２ａの少なくとも２次元の動きを、１次元で反力ユニット２０ａに伝達する。反力ユニット２０ａは運動転換ユニット２４ａを有しており、この運動転換ユニットは、台１２ａの少なくとも２次元の動きの回転部分を、独自の軸を中心とする中央の接続エレメント２２ａの回転運動に変換する。運動転換ユニット２４ａは、丸みを付けられた開口部を備えるボディ内に穴２６ａを有している。代替の実施形態では、運動転換ユニット２４ａが、穴２６ａの代わりに、丸みを付けられた開口部を備えるスリーブをボディ内に有することができる。基本的には、同様に、穴２６ａ又はスリーブが鋭形の開口部を有することも考えられる。中央の接続エレメント２２ａは、穴２６ａを通り抜けており、このとき、接続エレメントは開口部に接触している。静止位置から台１２ａが移動する場合、この移動の並進部分及び従って台１２ａの動きは、中央の接続エレメント２２ａの並進運動に変換され、一方、この動きの１つの回転部分は、運動転換ユニット２４ａの穴２６ａを中心とする、穴２６ａと台１２ａとの間にある中央の接続エレメント２２ａの一部分の回転に変換され、穴２６ａを中心とする回転が複数の場合は、独自の軸を中心とする中央の接続エレメント２２ａの回転に変換される。これにより、台１２ａの動きの回転部分が抽出され、静止位置からの移動量だけが残され、この移動には反力ユニット２０ａによって抵抗が加えられる。基本的には、台１２ａの２つの運動方向４８ａ、５０ａのそれぞれ１つに対して、異なる抵抗強さを設けること、及び独立した反力エレメントと接続するための異なるエレメントを、中央の接続エレメント２２ａに代わって設けることが考えられる。
【００２９】
反力ユニット２０ａは、中央の接続エレメント２２ａと接続されているスプリングエレメント３２ａを有し、このスプリングエレメントは、中央の接続エレメント２２ａの並進運動に戻り力による抵抗を加えることから、中央の接続エレメント２２ａを介して台１２ａの移動に抵抗が加えられる。反力ユニット２０ａの追加の緩衝エレメント５８ａは、スプリングエレメント３２ａと直列に配置されている。反力ユニット２０ａは非線形の力特性を備えるエレメントを有し、このエレメントは、追加の緩衝エレメント５８ａによって形成されている。追加の緩衝エレメント５８ａは、非線形の力特性を備える撚りゴムひもとして形成されている。反力ユニット２０ａの代替の実施形態では、反力ユニット２０ａの追加の緩衝エレメント５８ａをスプリングエレメント３２ａと平行に配置することができる。中央の接続エレメント２２ａは、さらに、外部摩擦を使って台１２ａの動きを緩衝するようにもなっており、それは、中央の接続エレメント２２ａが、並進運動の際に、オイラー−アイテルワイン方程式に従って穴２６ａの表面と摩擦し、この外部摩擦時に中央の接続エレメント２２ａと台１２ａの運動エネルギーが消散され、このことにより、台１２ａの動きが緩衝されるからである。とくに、中央の接続エレメント２２ａと穴２６ａの表面との外部摩擦は、移動時の台１２ａの後揺れ、ならびに人が台に上がる動きによる後揺れを緩衝するために設けられている。図示されている実施例では、中央の接続エレメント２２ａも、穴２６ａの丸みを付けられた開口部の表面もスチールから製造されているが、基本的には、中央の接続エレメント２２ａも、穴２６ａの丸みを付けられた開口部の表面もその他の材料から製造することができる。穴２６ａとスプリングエレメント３２ａとの間の区間には、中央の接続エレメント２２ａがガイドプーリ５４ａによって方向転換される。装置１０ａは、中央の接続エレメント２２ａと、独自の軸を中心とする中央の接続エレメント２２ａの回転を可能にしているスプリングエレメント３２ａとを接続するために、自在軸受によって形成されているねじれ解除ユニット５６ａを有しており、これにより、独自の軸を中心とする接続エレメント２２ａの回転によるスプリングエレメント３２ａへの力の作用が回避され、スプリングエレメント３２ａには、静止位置からの台１２ａの移動量による力の作用だけが加えられる。自在軸受によって形成されるねじれ解除ユニット５６ａは、スリーブエレメント２８ａによってスプリングエレメント３２ａと接続されている。代替の実施形態では、反力ユニット２０ａがスプリングエレメント３２ａに加えて、又はその代りに、例えば渦電流ブレーキ又は摩擦ブレーキを緩衝のために有することが考えられる。
【００３０】
調整ユニット３４ａは、反力ユニット２０ａの反力強さを調整するために設けられている。調整ユニット３４ａは、スプリングエレメント３２ａへの予荷重を調整する電気アクチュエータ３６ａを有している。アクチュエータ３６ａによってスプリングエレメント３２ａの予荷重を調整することにより、反力ユニット２０ａの反力強さが調整される。その理由は、１つには、予荷重の増加によって台１２ａによる中央の接続エレメント２２ａの移動により高い反力が加えられること、他方では、中央の接続エレメント２２ａへの力が変化することにより、オイラー−アイテルワイン方程式による穴２６ａの表面との摩擦力が変動することである。力伝達中断ユニット６０ａは、接続エレメント６２を具備しており、このエレメントは、力伝達中断ユニット６０ａが力伝達を中断する少なくとも１つの作動状態において、少なくとも部分的に緊張していない状態で支持されている。接続エレメント６２ａは、ワイヤエレメントして形成されており、このエレメントは、緊張していない状態では緩く輪になって床の上にあり、中央の接続エレメント２２ａに力が作用すると引き締められる。接続エレメント６２ａが完全に機械的に引き締められると、ようやくスプリングエレメント３２ａが引き延ばされ、反力が発生する。接続エレメント６２ａの引締めは、ほとんど力を加えることなく行われるため、反力は台１２ａには加えられない。接続エレメント６２ａは、アクチュエータ３６ａとスプリングエレメント３２ａとの間に配置されており、アクチュエータ３６ａによって緊張及び緩和させることができ、このとき、スプリングエレメント３２ａには、接続エレメント６２ａが完全に緊張した後で初めて、アクチュエータ３６ａによって予荷重をかけることができる。調整ユニット３４ａはコントロールユニット４０ａを有し、このコントロールユニットは調整ユニット３４ａの中に組み込まれており、演算ユニット及びプログラムが保存されているメモリユニットを具備している。コントロールユニット４０ａは、緩衝を適合させるアクチュエータ３６ａを制御するために設けられている。とくに、装置１０ａを使用するユーザーの異なる要求に装置１０ａを適合させるため、例えば治療でバランストレーニングを実施している異なる人々が有しているバランス障害の異なる度合に合わせて、さまざまな反力強さを設定することができる。電気アクチュエータ３６ａにより、反力強さの調整は無段階に行うことができる。コントロールユニット４０ａは、そのメモリユニット内に、詳細には異なる難易度を備えたさまざまなトレーニングプログラムを有しており、これらのプログラムは異なる反力強さによって実現され、保存されるが、このとき、多くのトレーニングプログラムでは難易度がトレーニングプログラムの実施中に変化する。詳細には、コントロールユニット４０ａ及び電気アクチュエータ３６ａを介し、調整ユニット３４ａを用いて反力強さの調整及び適合を装置１０ａの使用中に実施することができ、このことにより、反力強さ及び難易度の異なるトレーニングプログラムを実現することが、反力強さを適合するためにトレーニングプログラムを中断することなく可能となる。コントロールユニット４０ａは、台１２ａの移動振幅の増加による反力ユニット２０ａの反力強さのゆっくりとした低下が、反力強さの急激な上昇に重ね合わされるというトレーニングプログラムを実施するために設けられている。反力強さの急激な上昇は、台１２ａの移動振幅の過剰な増加の防止に働き、一方で、トレーニングプログラムの進行中に反力強さがゆっくりと低下することにより、移動振幅が徐々に増加して、台１２ａに乗っている人が同じ動きをしている場合も、トレーニングプログラムの進行につれてその人には常に要求が行われるため、高いトレーニング効果が達成される。とくに、このトレーニングプログラムは、高い反力強さを伴う初期段階を有し、この段階においては、台１２ａ上の人の動きは、台１２ａの僅かな移動しか引き起こさない。この初期段階の後、反力ユニット２０ａの反力強さのゆっくりとした低下によって実際のトレーニング段階への移行が行われ、この段階では、反力ユニット２０ａの反力強さの低下により、結果的に台１２ａの移動振幅が上昇するため、コントロールユニット４０ａによって反力強さの急激な上昇が制御され、これが反力強さのゆっくりとした低下に重ね合わされることにより、素早く切り換わるトレーニング条件が生じ、これらの条件から高いトレーニング効果が達成される。
【００３１】
さらに、コントロールユニット４０ａを用いたゲーム機４４ａとの相互作用により、異なる反力強さによって、ゲーム機４４ａのトレーニングゲーム、例えば宇宙飛行士のトレーニングのために、異なる状況をシミュレーションすることが可能である。代替の実施形態では、コントロールユニット４０ａをゲーム機４４ａの中に組み込むことができるため、調整ユニット３４ａの制御をゲーム機４４ａによって行うことができる。さらに、反力強さの適合を、スプリングエレメント３２ａにおいて手動で行う代替の実施形態も考えられる。コントロールユニット４０ａは、台１２ａの移動を測定するための少なくとも１つのセンサ４２ａの測定値に応じて、反力強さを調整するために設けられている。センサ４２ａはカメラによって形成されており、このカメラを介して、コントロールユニット４０ａは、台１２ａの下面に付けられたマークを検出することにより、台１２ａの動きを捉える。代替の実施形態では、台１２ａの位置測定のためのセンサ４２ａを、当業者には適切であると見なされるセンサ４２ａによって形成することができる。
【００３２】
図３Ａ〜図３Ｅには、本発明に基づく装置１０ａの異なる作動モードが図示されている。これらの作動モードは、それぞれ、移動−反力グラフ及びその下の反力ユニット２０ａの反力強さと力伝達中断ユニット６０ａとの調整図によって示されている。図３−Ａは、可動台１２ａが全移動範囲にわたってほぼ反力なしで移動できるように、力伝達中断ユニット６０ａが調整されている作動モードを示している。この場合、台１２ａの移動は、移動−反力グラフの中で「ｄ」の文字で示されている、接続エレメント６２ａの引締め区間６４ａに変換される。従って、この作動モードでは、力伝達中断ユニット６０ａが、台１２ａと反力ユニット２０ａとの間の力伝達を、あらゆる作動状態において中断する。図３−Ｂは、可動台１２ａが最大移動の部分範囲にわたってほぼ反力なしで移動できるように、力伝達中断ユニット６０ａが調整されている作動モードを示し、このとき、移動は引締め区間６４ａに変換される。移動６４ａがそこから出ると、スプリングエレメント３２ａは、移動−反力グラフの中で「ｆ」の文字で示されている伸び区間６６ａの分だけ伸ばされ、台１２ａは、スプリングエレメント３２ａの伸びによって、線形に上昇する反力を受ける。従って、この作動モードでは、移動が最大移動の規定部分範囲内にある作動状態において、力伝達中断ユニット６０ａは、台１２ａと反力ユニット２０ａとの間の力伝達を中断する。図３−Ｃでは、アクチュエータ３６ａにより接続エレメント６２ａがすでに台１２ａの静止位置で完全に緊張しており、従って、力伝達中断ユニット６０ａは作動解除されている。そのような作動モードではどのような移動でも、移動はスプリングエレメント３２ａの伸び区間６６ａに変換され、線形に上昇する反力が発生する。図３−Ｄでは、力伝達中断ユニット６０ａが作動解除されており、スプリングエレメント３２ａはすでにアクチュエータ３６ａによって予荷重がかけられているため、初期移動に達した時点ですぐに特定の反力を重ね合わせる必要があり、移動の増加に伴って反力が上昇する。図３−Ｅでは、アクチュエータ３６ａによってスプリングエレメント３２ａが最大予荷重をかけられているため、装置１０ａを損傷しない限り、台１２ａは移動することができず、そのために必要な力は、この力が通常の作動では達成されないように、スプリングエレメント３２ａの適切な選択により決定されている。反力ユニット２０ａにおいて、非線形の力特性を備えるエレメントを使用する場合、図示されているグラフは、線形に上昇する反力の変化が非線形に上昇する反力の変化と置き換えられるように変化する。
【００３３】
図４には、本発明のもう１つの実施例が示されている。以下の説明および図は、主としてこれらの実施例間の違いに限定され、同一の名称で表される構成部品に関して、とくに同じ符号を持つ構成部品に関しては、基本的に、その他の実施例の図及び／又は説明も参照することができ、とくに図１〜３の説明を参照することができる。実施例を区別するため、図１〜３の実施例の符号には文字ａが付けられている。図４の実施例には、文字ａの代わりに文字ｂが用いられている。
【００３４】
少なくとも２つの次元で揺動することができる可動台１２ｂ、可動台１２ｂを移動する力に抵抗を加える反力ユニット２０ｂ、及び少なくとも１つの作動状態において、可動台１２ｂと反力ユニット２０ｂとの間における力伝達を中断する力伝達中断ユニット６０ｂを備える代替のバランストレーニング用装置１０ｂは、これまでの実施例とほぼ同様に実施されている（図４）。装置１０ｂの力伝達中断ユニット６０ｂは、ピストン容器内のピストンエレメント３８ｂを具備し、このエレメントは、調整ユニット３４ｂの電気アクチュエータ３６ｂによってピストン容器内を移動することができる。ピストンエレメント３８ｂは、中央の接続エレメント２２ｂに接続されており、この接続エレメントによってピストンエレメントをピストン容器から引き出すことができる。中央の接続エレメント２２ｂの方向から見て、ピストンエレメント３８ｂの後部にスプリングエレメント３２ｂが配置されている。ピストンエレメント３８ｂの引き出しは、ほとんど力を加えることなく行われるため、可動台１２ｂの上に立っている人の動きによる可動台１２ｂの移動によって、まずピストンエレメント３８ｂが引き出されて、反力ユニット２０ｂへの力伝達が中断されることにより、反力なしに揺動が行われる。ピストンエレメント３８ｂが完全に引き出されると、台１２ｂのさらなる移動によって、ピストン３８ｂ及びピストン容器が一緒に中央の接続エレメント２２ｂによって引っ張られる。このために、ピストン容器及びピストンエレメント３８ｂは移動可能に支持され、ピストンエレメント３８ｂが完全に引き出される前に動き出さないように、規定の力によって解除できるロック装置でロックされている。次に、スプリングエレメント３２ｂが伸ばされ、このスプリングエレメントは、弾性に基づいてこの伸びに戻り力を加えることから、移動に伴って線形に増加する反力が発生する。
【符号の説明】
【００３５】
１０            装置
１２            台
１４            懸架ユニット
１６            懸架エレメント
１８            懸架エレメント
２０            反力ユニット
２２            接続エレメント
２４            運動転換ユニット
２６            穴
２８            スリーブエレメント
３０            中立軸
３２            スプリングエレメント
３４            調整ユニット
３６            アクチュエータ
３８            ピストンエレメント
４０            コントロールユニット
４２            センサ
４４            ゲーム機
４６            ハンドル
４８            運動方向
５０            運動方向
５２            フレーム
５４            ガイドプーリ
５６            ねじれ解除ユニット
５８            追加の緩衝エレメント
６０            力伝達中断ユニット
６２            接続エレメント
６４            引締め区間
６６            伸び区間
【図１】
2014184143.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
2014184143.tif 000008
【図３Ｅ】
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【図４】
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