(57)【要約】  使用者を支持する支持部２を備えて、該支持部２を動かすことで使用者に運動を行わせる他動式の運動装置である。使用者の運動量を基に走行距離を演算するとともに上記走行距離と設定された走行コースとから走行コース中の現在位置を求める演算部Ｃ１と、走行コース中の現在位置を使用者に呈示する表示部Ｄと、走行コース中の現在位置の斜度データに応じて前記支持部の姿勢を変化させる制御部Ｃとを備える。支持部の姿勢を変化させることで支持部で支持されている使用者の姿勢を斜度データに対応した姿勢とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者を支持する支持部を備えるとともに、該支持部を動かすことで使用者に運動を行わせる他動式の運動装置において、使用者の運動量を基に走行距離を演算するとともに上記走行距離と設定された走行コースとから走行コース中の現在位置を求める演算部と、走行コース中の現在位置を使用者に呈示する表示部と、走行コース中の現在位置の斜度データに応じて前記支持部の姿勢を変化させる制御部とを備えていることを特徴とする運動装置。
【請求項２】
上記支持部は使用者が座るシートであり、上記制御部はシートの前後方向傾斜を変化させるものであることを特徴とする請求項１記載の運動装置。
【請求項３】
上記支持部は使用者が足を載せて立つステップであり、上記制御部はステップの前後方向傾斜を変化させるものであることを特徴とする請求項１記載の運動装置。
【請求項４】
上記支持部は上下動自在な足置き部に足を置いた使用者が座るシートであり、上記制御部は上記シートの上記足置き部からの高さを変化させるものであることを特徴とする請求項１または２記載の運動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動装置、殊に人体に外力を加えて人体を動かすことで人体に運動を行わせる他動式の運動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
使用者が能動的に運動を行う運動装置において、室内に設置された運動装置での運動の単調さを紛らわせたり、運動の継続性の向上を狙って、数値地図データを運動に連携させた運動装置がある。【０００３】
たとえば特許文献１に示された運動装置においては、ディスプレー上に表示させた地図上で走行コースを設定し、該運動装置を用いて運動を行えばその運動量に応じた移動距離や現在位置を上記地図上に表示するとともに、地図データ中に含まれる斜度データ（各地点の高度データから求めることができる）に応じて運動負荷を変更するもの、つまり地図上において登り勾配になれば運動負荷を高く、下り勾配になれば運動負荷を小さくするものが示されている。
【特許文献１】特開平６−２３０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで他動式の運動装置は、人体が機器を動かすのではなく、動く機器によって人体が動かされるものであるために、運動負荷を大きく増減させることは難しく、登り勾配と下り勾配とを使用者の運動に反映させることができない。【０００５】
本発明は上記の点に鑑み為されたものであり、走行コース中の勾配変化に応じた変化を他動式の運動に導くことができる運動装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、使用者を支持する支持部を備えるとともに、該支持部を動かすことで使用者に運動を行わせる他動式の運動装置において、使用者の運動量を基に走行距離を演算するとともに上記走行距離と設定された走行コースとから走行コース中の現在位置を求める演算部と、走行コース中の現在位置を使用者に呈示する表示部と、走行コース中の現在位置の斜度データに応じて前記支持部の姿勢を変化させる制御部とを備えていることに特徴を有している。支持部の姿勢を変化させることで支持部で支持されている使用者の姿勢が斜度データに対応した姿勢となるようにしたものである。【０００７】
なお、上記走行コースは、予め設定されているもののほか、数値地図データを基に表示部に表示した地図を利用して使用者がスタート地点や中継地点やゴール地点を指示することで走行コースが設定されるものであってもよい。【０００８】
使用者が座るシートが支持部である場合、あるいは使用者が足を載せて立つステップが支持部である場合、制御部はシートやステップの前後方向傾斜を変化させるものを好適に用いることができ、また、使用者がシートに座るとともに上下動が自在な足置き台に足を載せるものであれば、足置き台からのシートの高さを変化させるものであってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる運動装置は、使用者を支持する支持部の姿勢が斜度データに応じて変化するために、斜度に応じて使用者の姿勢を変化させて各筋肉にかかる負荷の度合いを変化させることができるできて、登りと下りとで異なる各筋肉への負荷度合いの違いに対応させることができるものであり、従って上り下りのある走行コースを模擬した他動式の運動を使用者に行わせることができる。このために使用者にしてみれば、該運動装置を利用した運動をより多様に楽しむことができ、また、運動に使用する複数の筋肉のうちのどの筋肉を鍛えるかについて使用者は選択を行うことができることにもなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック回路図である。
【図２】同上の装置の一例の外観を示す斜視図である。
【図３】同上の部分分解斜視図である。
【図４】同上の部分側面図である。
【図５】同上の部分分解斜視図である。
【図６】他例の斜視図である。
【図７】同上の部分透視平面図である。
【図８】同上の動作を示す斜視図である。
【図９】同上の破断側面図である。
【符号の説明】
【００１１】
１  本体
２  シート
３  駆動部
４  ポスト
５  ステップ駆動部
６  足置き台
７  ステップ
９  操作パネル
Ｃ  制御手段
Ｃ１  機器制御部
Ｃ２  演算部
Ｄ  表示部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、この運動装置は、下面に接地部を備えたベース１０と、ベース１０の後部から立ち上がる立ち上がり部１１の上端に配したシート２と、ベース１０の前端部から立ち上がるポスト８と、該ポスト８の上端に配した操作パネル９と、上記ベース１０の上面に配されて上記シート２に座る使用者の左右の足を個別に置くことができる左右一対の足置き台６，６と、上記立ち上がり部１１に配した鐙７７とからなるもので、上記立ち上がり部１１内には背もたれ２０を備えた上記シート２を動かすための駆動部３が納められている。【００１３】
また上記立ち上がり部１１内に図２に示すように電動アクチュエータ１４によって上下に昇降する支持フレーム１３が配されており、該支持フレーム１３の上面側に駆動部３が取り付けられている。【００１４】
前記駆動部３は、図４及び図５に示すように、箱形に形成された可動フレーム３０内に、モータ３１とこのモータ３１の回転を２つの出力軸３２，３３に伝えるギア群３４とを配置するとともに、可動フレーム３０の上方に位置する可動プレート４０を２種のリンクプレート４１，４２で可動フレーム３０に連結したもので、上記可動フレーム３０は、その前後の端面の軸受け部３００，３００が本体１における本体１内に配された支持フレーム１３に対し、図４に示す軸Ａの軸回りに回動自在に連結されることで本体１に取り付けられる。【００１５】
ここで、可動プレート４０の後端側に連結されるリンクプレート４１は、可動フレーム３０の後部側の側面に軸３０１で連結されたものであるのに対して、リンクプレート４２は可動フレーム３０内に配されて軸３０２によって可動フレーム３０に一端側が支持されている回動プレート３９の他端側に軸３０３によって支持されており、また、リンクプレート４２は可動プレート４０の前端側に伸縮アクチュエータ４５を介して連結されている。【００１６】
回転駆動される２つの出力軸３２，３３のうちの出力軸３２は、可動フレーム３０の外側面側に偏心部を位置させているとともに、この偏心部がリンク３５によって前記支持フレーム１３に連結されている。【００１７】
他方の出力軸３３は、可動フレーム３０の外側面側に２つの偏心部３３ａ，３３ｂを位置させており、偏心量が小さい偏心部３３ａは上記リンクプレート４２に連結され、偏心量が大きい偏心部３３ｂは一端をリンクプレート４１に連結した連結リンク３６に連結されてピッチ駆動部を構成している。【００１８】
上記２つの出力軸３２，３３のうち、リンク３５で支持フレーム１３に連結されている出力軸３２の偏心部の回転は、可動フレーム３０を軸Ａの軸回りに往復回動させる。【００１９】
また、他方の出力軸３３の偏心部３３ａの偏心回転はリンクプレート４２と伸縮アクチュエータ４５とを介して可動プレート４０の前端側を前後及び上下に揺らし、偏心部３３ｂの偏心回転は連結リンク３６とリンクプレート４１とを介して可動プレート４０の後端側を主として前後に揺らす。図４中のＴ１はリンクプレート４１と可動プレート４０との連結軸４０ａの前後動の軌跡を、図４中のＴ２は上記伸縮アクチュエータ４５と可動プレート４０との連結軸４０ｂの前後動の軌跡を示している。【００２０】
ここにおいて、前記シート２は、出力軸３２，３３の回転に伴って前後左右に揺動駆動されることになる上記可動プレート４０上に固定されるものであり、このために可動プレート４０と共にシート２も前後左右の揺動を行うのであるが、左右の揺動の１サイクルの間に前後の揺動が２サイクル行われるように出力軸３２，３３の回転数を設定しているとともに、駆動部３が左右に傾く時に、可動プレート８及びシート２が前方に揺れるように左右揺動と前後揺動の位相を設定している。【００２１】
駆動部３における伸縮アクチュエータ４５は、シート２の前後傾斜角を変更するために設けたもので、この伸縮アクチュエータ４５は、操作パネル９に配したスイッチの操作によって、あるいは後述する制御部Ｃ２の制御によって伸縮してシート２の前後傾斜角を変更し、前傾姿勢と水平姿勢と後傾姿勢とを切り換える。【００２２】
本体１のベース１０の前端部から立ち上がるポスト８は、その下端がベース１０に対して所定の角度範囲内で軸Ｂ回りに前後に回動自在に取り付けられたもので、その上端には前述のように操作パネル９が取り付けられており、上部の左右にはハンドル８０，８０が配されている。【００２３】
ベース１０の上面における前記立ち上がり部１１よりも前方で且つポスト８よりも手前の部分に位置する足置き台６，６は、上下に可動となるように支持されているとともにばね（図示せず）によって上方へ付勢されたもので、足置き台６を使用者が足で踏み込む時、上記ばねによる反発力が負荷として足に加えられる。【００２４】
本体１の立ち上がり部１１に配したバー状の鐙７７は、左右両端に右足と左足とを乗せることができるもので、図１に示す状態の鐙７７は、シート２に座った使用者が足を前記足置き台６に置く際に邪魔にならない位置に退避させた状態にあり、該鐙７７を使用する時は、鐙７７を上方に移動させた状態とする。なお、ここでは鐙７７の上下移動に関する機構的なことは省略するが、シート２の部分から左右の鐙７７，７７を吊り下げた構成のものであってもよい。【００２５】
このように構成された運動装置は、２種の運動を行うことができる。すなわち、鐙７７を前述の退避状態においた状態で、使用者がシート２に腰を掛けて左右の足を夫々足置き台６，６に置き、操作パネル９に配した起動スイッチを投入することで、前記駆動部３を作動させてシート２を揺動させる。この時、前述のように、シート２が左右に傾きながらシート２が前方に傾くものであり、使用者の重心を片足側に移動させることで片足で自重を支える状態に誘導することになるために、使用者は意図しなくても足置き台６を交互に踏み込むことになる。【００２６】
この踏み込み動作に対する前記ばね６１による抵抗が足に対して運動を与える。しかも足置き台６の降下量を適切に設定すればシート２と足置き台６との相対距離を略一定に保つことができるために、踏み込み動作を行うとはいえ、使用者の膝関節角度を一定に保つことができ、このために膝に疾患があって膝の屈伸に痛みが伴う使用者でも問題なく使用することができる。特に膝角度が１４０lang=EN-US>°程度になるようにシート２の高さをセットすれば、膝にかかる負担がきわめて小さくて済む。また、シート２の高さを低くして膝の屈曲角度を大きくした状態で上記踏み込み動作を行えば、膝関節に対しても上記ばね６１による負荷を加えることができる。【００２７】
一方、鐙７７を上方に移動させて、使用者がシート２に座るとともに鐙７７に足を乗せられる状態とし、この状態で駆動部３を作動させてシート２を揺動させれば、乗馬を模した運動を行うことができるものであり、この時、使用者は前後左右に身体が揺すられることに対してバランスを保つ動きを行うことになる。【００２８】
いずれの運動を行う時にも、ポスト８に設けたハンドル８０を握って行えば、バランス機能が低下している使用者でも安心して使用することができる。ここにおけるポスト８を前述のように所定の角度範囲内で軸Ｂ回りに前後に回動自在に取り付けているのは、シート２上に乗り込む際にハンドル８０が邪魔になることがないようにすることができるようにしたためである。【００２９】
次に上記運動装置の動作制御に関して説明すると、上記揺動駆動用のモータ３１と、シート２の傾斜の切り換え用伸縮アクチュエータ４５、そしてシート２の高さ位置の変更用電動アクチュエータ１４を動作制御対象とする機器制御部Ｃ１を有する制御手段Ｃは、マイクロコンピュータで形成されたもので、複数の走行コース及び各走行コース毎の風景画像データ（または風景映像データ）を納めたデータベースＤＢと、上記操作パネル９に配した表示手段Ｄ及び操作パネル９に配した前記起動スイッチを含む入力デバイスＩが接続されている。【００３０】
上記データベースＤＢに納めた複数の走行コースは、夫々スタート地点からゴール地点までの距離データと、途中地点での高度データで構成されたものであるとともに、各コース毎の風景画像データが関連づけられている。【００３１】
また、上記制御手段Ｃは、機器制御部Ｃ１のほかに、使用者の運動量に所定の係数を乗算することで走行距離を求めることと、選択された走行コース中の現在位置を上記走行距離から求める演算部Ｃ２を備えている。【００３２】
今、操作パネル９を操作することでコース走行モードを選択すれば、上記制御手段ＣはデータベースＤＢ中に納めた複数の走行コースを操作パネル９の表示部に表示して使用者にコースの選択を行わせ、使用者が走行コースを選択すれば、制御手段Ｃはその走行コースのデータを読み出すとともに、たとえば高低差変化も示すプロフィールマップとして上記表示部Ｄにコースを呈示する。【００３３】
そして、起動スイッチの投入でシート２の揺動を開始させたならば、制御手段Ｃはシート２の揺動が使用者に与える運動量を予め与えられたデータを基に演算して、該運動量に所定係数を乗算することで走行距離を求め、上記走行コース中の現在位置を上記プロフィールマップにマッピングして表示する。この時、その地点での風景画像データを表示部Ｄに合わせて表示する。【００３４】
さらに制御手段Ｃは、走行コースのデータが含んでいる高度データを基に現在位置での斜度を求め、この斜度に応じてシート２の前後傾斜角を変化させる。つまり、前記伸縮アクチュエータ４５を伸縮させることで、現在位置が登り勾配であれば後傾状態に、下り勾配であれば前傾状態にする。走行コースのデータに予め演算した斜度データを入れておいても良いのはもちろんである。【００３５】
このようなシート２の姿勢変化は、シート２に座る使用者に対し、登り勾配であれば下半身に対して上半身が前かがみとなる姿勢を、下り勾配であれば上半身が後ろに反った姿勢を保たせることになる。また、このような姿勢変化は、シート２の揺動量が同じであっても、使用する各筋肉にかかる負荷の度合いが変化するものであり、実際に登り運動や下り運動を行っている時と同様の負荷を各筋肉に付加することになる。【００３６】
上記の動作は、前述の２つの運動について共通であるが、シート２に座るとともに足置き部６に足を置く場合については、シート２の前後の傾斜角度を変更するのではなく、シート２の高さを変更することで足置き台６とシート２との距離を変化させて、走行コース中の斜度データに対応させてもよい。登り勾配の時にはシート２を低く、下り勾配の時にはシート２を高くするのである。【００３７】
他の運動装置の例を図６〜図９に示す。この運動装置は、上面に左右一対のステップ７，７が配されている本体１と、この本体１から立ち上がる高さ調節可能な左右の手摺り８５，８５と、本体１の前方側に上記手摺り８５，８５を利用して配設した操作パネル９と、上記本体１内に配設されて上記ステップ７，７の駆動を担うステップ駆動手段５とからなり、使用者は左右の手摺り８５，８５を掴んで上記ステップ７，７に左右の足を載せて立ち、この状態で上記ステップ駆動手段５を作動させれば、ステップ駆動手段５は、前後左右方向にステップ７，７を往復スライド動作させるとともに、ステップ７の前端側と後端側との高さ位置関係を変化させることで、ステップ７に載せた使用者の足に対し、そのつま先側を下げる底屈lang=EN-US>(plantar flexion)動作と、つま先側を上げる背屈(class=SpellE>dorsi flexion)動作とを繰り返し行わせる。【００３８】
上記ステップ駆動手段５の一例を図７及び図８に示す。ベース板５０の左右上面には夫々ガイドレール５１，５１が固定されており、各ガイドレール５１には底部にガイドレール５１に沿ってスライド自在なスライダー部を備えたスライドブロック５２が夫々取り付けられている。そして各スライドブロック５２の上面側には回転軸５３が設けられており、この回転軸５３によってプレート状のステップ７が回転軸５３の軸回りに回動自在に支持されている。【００３９】
これらのステップ７，７は、その一端（後端）側とベース板５０とがリンク５４によって連結されている。なお、リンク５４一端とベース板５０との連結部及びリンク５４他端とステップ７との連結部には、夫々自在継手６０，６０が設けられている。【００４０】
ベース板５０上の左右のスライドブロック５２，５２間には、駆動用のモータ５５が設置されて、その出力軸にはウォーム５６が設けられており、一対のウォームホイール５７，５７がウォーム５６の左右に配設されている。上記ウォーム５６に共に噛み合うウォームホイール５７，５７は各々偏心軸５８，５８を備えており、該偏心軸５８がコネクティングロッド５９によって上記リンク５４に連結されている。なお、偏心軸５８を備えるウォームホイール５７と上記リンク５４とは上記ガイドレール５１の長手方向において離れたところに位置し、この両者をつなぐコネクティングロッド５９の一端と偏心軸５８との連結部並びにコネクティングロッド５９他端とリンク５４との連結部にも自在継手６０，６０が設けられている。【００４１】
今、モータ５５によってウォーム５６及びウォームホイール５７を介して偏心軸５８を回転させる時、偏心軸５８と共にクランク機構を構成するコネクティングロッド５９はリンク５４にそのベース板５０側の自在継手６０を中心とした揺動動作を行わせる。この揺動動作のうち、ガイドレール５１の長手方向と一致する成分の動きによって、スライドブロック５２，５２及びステップ７はガイドレール５１に沿った方向の往復スライド動作を行う。【００４２】
また、リンク５４の揺動動作により、リンク５４とステップ７との連結部は上下方向にも動き、これに伴ってステップ７は回転軸５３を中心とする回動も行うことになるが、上記スライド動作のストロークの中程でステップ７が水平状態となり、上記ストロークの一端ではリンク５４が接続されたステップ７の後端側が持ち上げられ、上記ストロークの他端ではステップ７の後端側が引き下げられるように偏心軸５８とリンク５４とをコネクティングロッド５９で連結している。【００４３】
このために、ステップ７はガイドレール２に沿ったスライド動作を行うと同時に、前方側に移動した時につま先側が下がり、後方側に移動した時に踵側が下がる回動動作も行う。【００４４】
また、図示例においては左右のガイドレール５１，５１に開き角lang=EN-US>αの角度を持たせてスライドブロック５２及びステップ７が前方側に移動する時、側方に広がるように移動するようにしている。また、ステップ７の回動中心となる回転軸５３は、ステップ７の長手方向と直交する方向で且つステップ７の長手方向中央よりも後端寄りの位置に設けているとともに、回転軸５３の軸方向はガイドレール５１の長手方向と直交させずに、ステップ７の前端側（つま先側）がガイドレール５１よりも内側に振った方向に位置させて、両ステップ７，７はの間隔はその前端側が後端側より広くなっているのであるが、この開き角lang=EN-US>βは１０〜３０°の範囲に設定してある。【００４５】
なお、両ガイドレール５１，５１を平行に配してステップ７，７が前後方向にのみスライドするとともに、前後方向においてのみ回動するものであってもよい。【００４６】
また、ステップ駆動手段５による左右のステップ７，７の駆動は、ウォーム５６と噛み合う一対のウォームホイール５７，５７に設けた偏心軸５８の位置をずらして、右足側のステップ７が前進する時、左足側のステップ７が後退し、左足側のステップ７が前進する時、右足側のステップ７が後退するように、つまりは互いに逆位相で動作するように設定してある。【００４７】
使用者は手摺り８５，８５を掴んだ状態で左右のステップ７，７上に左足と右足とを載せて立ち、操作パネル９に配されている動作スイッチを投入すれば、上記ステップ駆動手段５が左右のステップ７，７に前後左右への動きを逆位相で与えるとともに、各ステップ７は前進時に前端側が下がり、後退時に後退側が下がる回動動作を行う。【００４８】
このためにステップ７，７に足を載せた使用者は、ステップ７の動きに併せて前後且つ左右に足が動かされることになるとともに、ステップ７の回動によって足関節に底屈と背屈の動作が加えられることになる。【００４９】
そして、この運動装置においては、図９に示すように上記本体１が上下２段に形成されて両者の前端側が回動自在に連結されており、更に下段側の下部本体１ａ内から上方に突出させたねじ軸１８が上部本体１ｂ内に配されたナット１９に螺合している。また、下部本体１ａ内には上記ねじ軸１８を回転させるためのモータ１７が配されている。【００５０】
上記モータ１７は、前記制御手段Ｃによって走行コース中の現在地点の斜度データに応じて回転して、ねじ軸１８を正転乃至逆転させることでステップ７を上面に備える上部本体１ｂの前後方向における傾斜角度を変化させる。従って、このものにおいても、登り勾配及び下り勾配に応じた姿勢を使用者にとらせることになる。【００５１】
上記の各例においては、予め設定された走行コースを有するものを示したが、前述の従来例のものと同様に標高データを含む数値地図データをデータベースＤＢに納めて、該数値地図データから作成した地図を表示部Ｄに表示し、使用者が表示された地図からスタート地点や中継地点やゴール地点を指定すれば走行コースを制御手段Ｃが作成するとともに、地点間の標高差から斜度データを生成して、人体を支持するシート２やステップ７の姿勢を変化させるものであってもよい。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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