(57)【要約】【課題】行き方向への運動の過程における負荷変動を小さく抑え、しかも、行き方向への運動の過程においてのみ必要な負荷をかけて戻り方向へは負荷を小さくするあるいはなくすことができる身体運動機器用負荷装置を提供する。【解決手段】ピストン３で区画されたシリンダー２内の第１室４と第２室５とが、第２室５への作動流体の移動を許容し第１室４への作動流体の移動を阻止する逆止弁７の設けられた第１通路６ｃで連通されると共に、両方向への作動流体の移動を許容する第２通路６ｄで連通され、第２通路６ｄに負荷調節弁８が設けられ、第１、第２通路６ｃ，６ｄは、シリンダーの外に備えられた配管パイプ６で形成され、逆止弁７を開かせる方向にピストン３を付勢するバネ１１が備えられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダー内がピストンで二つの室に区画され、一方の室ともう一方の室とが、一方向への作動流体の移動を許容し他方向への作動流体の移動を阻止する逆止弁の設けられた第１通路で連通されると共に、両方向への作動流体の移動を許容する第２通路で連通され、それにより、シリンダー内でのピストンの往復移動において行きと戻りで抵抗が異らせられていることを特徴とする身体運動機器用負荷装置。
【請求項２】
前記第２通路に負荷調節弁が設けられている請求項１に記載の身体運動機器用負荷装置。
【請求項３】
前記第１、第２通路が、シリンダーの外に備えられた配管パイプで形成されている請求項１又は２に記載の身体運動機器用負荷装置。
【請求項４】
逆止弁を開かせる方向にピストンを付勢する付勢手段が備えられ、逆止弁を閉じさせる方向に移動させたピストンが、付勢手段による付勢力で逆止弁を開かせる方向に移動復帰していくようになされている請求項１乃至３のいずれか一に記載の身体運動機器用負荷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、身体運動機器用負荷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
身体機能の衰えてきた高齢者等の動作アップを図ったり、要介護高齢者等が自力で歩行できるようにしたり、寝たきり高齢者等が一時的にも自立姿勢をとれるよう動作力を回復させる等の目的において、仰向けの姿勢で脚部の屈伸運動を行うことができるようにした運動用機器が提案されている。
【０００３】
また、健康な者が更なる筋力アップや脂肪燃焼を行うための運動機器も種々提供されている。
【０００４】
そして、そのような運動機器には、身体に負荷を与えるため手段が備えられるが、そのような負荷付与手段として、従来は、コイルバネやゴムバンド、おもり、油圧シリンダーなどが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、負荷付与手段がコイルバネやゴムバンドである場合は、コイルバネやゴムバンドの変形量と負荷の大きさとが比例関係にあるため、行き方向への運動の過程において負荷が比例的に大きく変動してしまい、そのため、行き方向への運動の過程における負荷の変動を小さく抑えるあるいはなくすことが求められる場合にはそのような負荷付与手段は使えない。
【０００６】
その点、負荷付与手段がおもりである場合は、行き方向への運動の過程における負荷の大きさを一定にすることができるが、その反面、戻りの際にも行きと同じ大きさの負荷がかかってしまい、行き方向への運動の過程においてのみ必要な大きさの負荷をかけ、戻り方向への運動過程では負荷を小さく抑えるあるいはなくすことが求められる場合の負荷付与手段としては使えない。
【０００７】
また、負荷付与手段が油圧シリンダーである場合は、おもりの場合と同様に、行き方向への運動の過程における負荷を一定にすることができるものの、行きも戻りも抵抗の大きさが同じであるため、戻りの負荷を小さく抑えるあるいはなくすことが求められる場合には、そのような負荷付与手段は使えない。
【０００８】
そこで、油圧シリンダーの場合には、コイルバネやゴムバンドなどの付勢手段を組み合わせることで、戻り方向における負荷を小さく抑えるあるいはなくすようにすることも考えられる。
【０００９】
しかし、油圧シリンダーでは戻りの抵抗が行きの抵抗と同じ大きさであることから、付勢力の大きな付勢手段を用いなければならなくなり、そうすると、行き方向の運動において油圧シリンダーによる負荷のほかに付勢手段の付勢力による負荷が大きく作用することとなって、行き方向への運動の過程において負荷が比例的に大きくなっていき、行き方向への運動の過程における負荷の変動を小さく抑えるあるいはなくすことが求められる場合には、油圧シリンダーに付勢手段を組み合せたそのような負荷付与手段は使えない。
【００１０】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、行き方向への運動の過程における負荷の変動を小さく抑えるあるいはなくすことができ、しかも、行き方向への運動の過程においてのみ必要な負荷をかけて戻り方向への運動過程では負荷を小さく抑えるあるいはなくすことができる身体運動機器用負荷装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、シリンダー内がピストンで二つの室に区画され、一方の室ともう一方の室とが、一方向への作動流体の移動を許容し他方向への作動流体の移動を阻止する逆止弁の設けられた第１通路で連通されると共に、両方向への作動流体の移動を許容する第２通路で連通され、それにより、シリンダー内でのピストンの往復移動において行きと戻りで抵抗が異らせられていることを特徴とする身体運動機器用負荷装置によって解決される。
【００１２】
この身体運動機器用負荷装置では、ピストンで区画されたシリンダー内の二つの室を通路で連通させ、作動流体を通路を介して両室間で行き来させることで負荷を生じさせるようになされているので、コイルバネやゴムバンドを負荷付与手段とする場合に比べて、行き方向、即ち上記の他方向への運動の過程における負荷の変動を小さく抑えるあるいはなくすことができる。
【００１３】
しかも、ピストンを行き方向、即ち上記の他方向に移動させると、第１通路は逆止弁によって閉じられて作動流体は第１通路を通過することができず、第２通路のみを通過して必要な負荷が身体に作用する。そして、ピストンを戻り方向、即ち上記の一方向に移動させると、第１通路の逆止弁は開いて、作動流体は第１通路と第２通路の両方を通過するようになり、戻り方向への運動過程では抵抗は小さくなる。こうして、行き方向への運動の過程においてのみ必要な負荷をかけて戻り方向への運動過程では身体への負担を小さくすることができる。
【００１４】
上記の負荷装置において、第２通路に負荷調節弁が設けられている場合は、負荷調節弁で第２通路の開度を調節することにより、身体にかける負荷の大きさを大小調節することができる。
【００１５】
また、上記の負荷装置において、第１、第２通路が、シリンダーの外に備えられた配管パイプで形成されている場合は、シリンダーの外に逆止弁を備えさせることができて負荷装置を容易に製作することができ、負荷装置のコストを低く抑えることができる。特に、第２通路に負荷調節弁が設けられている場合には、負荷調節弁も、シリンダーの外に備えさせることができて、逆止弁付きで負荷調節機能付きの負荷装置を容易に製作することができ、同負荷装置のコストを低く抑えることができる。
【００１６】
上記の負荷装置において、逆止弁を開かせる方向にピストンを付勢する付勢手段が備えられ、逆止弁を閉じさせる方向に移動させたピストンが、付勢手段による付勢力で逆止弁を開かせる方向に移動復帰していくようになされているのもよい。
【００１７】
この場合は、付勢手段は、逆止弁を開かせる方向にピストンを移動復帰させていくようになされているから、戻り方向における負荷をなくすことができると共に、ピストンを小さな付勢力で戻り方向に移動復帰させていくことができて付勢力の小さな付勢手段を使用することができる。従って、行き方向の運動において、付勢手段の付勢力による負荷が影響しにくくなり、そのため、付勢手段を備えさせたものでありながら、行き方向への運動の過程における負荷の変動を小さく抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示す第１実施形態の身体運動機器用負荷装置１において、２はシリンダーであり、シリンダー２内にはピストン３が備えられ、ピストン３によってシリンダー２内は第１，第２の二つの室４，５に区画され、第１室４と第２室５とが、シリンダー２の外に備えられた配管パイプ６で連通されている。
【００２０】
配管パイプ６は、第１室４と連通するようにシリンダー２の端部に接続された合流パイプ６ａと、第２室５と連通するようにシリンダー２の端部に接続された合流パイプ６ｂと、これら合流パイプ６ａ，６ｂを連通接続する第１，第２の分岐パイプ６ｃ，６ｄとで構成されている。
【００２１】
そして、第１分岐パイプ６ｃに逆止弁７が設けられ、この逆止弁７の作用で、第１室４側へのピストン３の移動により、第１室４の作動流体が第１分岐パイプ６ｃと第２分岐パイプ６ｄの両方を通じて第２室５に移動するのが許容される一方、第２室５側へのピストン３の移動により、第２室５の作動流体が第２分岐パイプ６ｄを通じて第１室４に移動するのは許容されるが、第１分岐パイプ６ｃを通じて第１室４に移動するのが阻止される。これにより、第２室５の作動流体を第１室４に移動させていく行きの抵抗が、第１室４の作動流体を第２室５に移動させていく戻りの抵抗よりも大きくなるようになされており、シリンダー２内でのピストン３の往復移動において行きと戻りで抵抗が大小異らせられている。
【００２２】
そして更に、本実施形態では、第２分岐パイプ６ｄに負荷調節弁８が設けられ、この負荷調節弁８の開度を段階的にあるいは無段階で変化させることにより、行き方向における抵抗の大きさを大小調節することができるようになされている。
【００２３】
なお、本実施形態では、第１分岐パイプ６ｃによって本発明における第１通路が形成され、第２分岐パイプ６ｄによって本発明における第２通路が形成され、第１，第２通路はそれぞれ合流パイプ６ａ，６ｂを介してシリンダー２内の第１室４と第２室５とに連通されているが、本発明における第１、第２の通路は、いずれか一方又は両方の合流パイプをなくし、各分岐パイプの一端又は両端を直接シリンダー２に接続するという形式で形成されたものであってもよい。
【００２４】
そして、上記のピストン３にはロッド９が連結され、ロッド９はシリンダー２の端部から外に導出され、導出部分に往復走行体１０が連結され、付勢手段としてのバネ１１が往復走行体１０、ロッド９を介してピストン３を戻り方向に付勢し、ピストン３が、シリンダー２内を行き方向に移動した後、バネ１１の付勢力で戻り方向に復帰移動していくようになされている。
【００２５】
本実施形態では、作動流体に油が用いられて負荷装置１は油圧式に構成され、油の補助タンク１２が備えられているが、作動流体として、水などのその他の液体を用いた液圧式に構成されていてもよいし、エアーなどの気体を用いた空圧式に構成されていてもよい。
【００２６】
上記の負荷装置１は、図３に示すように、例えば、脚部屈伸用の運動機器１３に組み込まれ、同図（イ）に示すようにベッド１４に横になって仰向けの状態で、あるいは、同図（ロ）に示すように車椅子１５に腰掛けたままの姿勢で、脚部に負荷を与えるのに用いられる。なお、運動機器１３において、１３ａは、負荷装置１の組み込まれるベース、１３ｂは足受け部であり、足受け部１３ｂは、負荷装置１における往復走行体１０そのものであるか、あるいは、往復走行体１０に連結されて備えられる。
【００２７】
上記のように例えば脚部屈伸用の運動機器１３に組み込まれた負荷装置１は、次のように動作する。即ち、図２（イ）に示すように、脚部を伸展させていき、ピストン３を第２室５の側に向けて移動させていく行きの過程では、逆止弁７は閉じて、第２室５の作動流体は、第１分岐パイプ６ｃは通らず、第２分岐パイプ６ｄを通って第１室４に送り込まれ、それによって、脚部に必要な大きさの負荷が与えられる。
【００２８】
そして、伸展後、脚部を屈折させていく戻りの過程では、図２（ロ）に示すように、バネ１１の付勢力によってピストン３は第１室４の側に向けて復帰移動していき、伸展後の脚部屈折過程で脚部に負荷はかからず、脚部を伸展状態から屈折状態に楽に戻していくことができる。
【００２９】
この戻りの過程において、ピストン３は第１室４の側に向けて移動していき、それによって逆止弁７が開いて、第１室４の作動流体は、第１分岐パイプ６ｃと第２分岐パイプ６ｄの両方を通って第２室５に送り込まれていくので、ピストン３の動作抵抗は小さく、そのため、バネ１１の付勢力は小さくてよい。従って、小さな付勢力のバネ１１を用いることで、脚部を伸展させていく運動過程においてバネ１１の付勢力による負荷が脚部に影響しにくくなり、伸展過程における脚部への負荷の変動を小さく抑えることができる。
【００３０】
また、上記の負荷装置１には、負荷調節弁８が備えられているから、負荷調節弁８の開度を小さくすることで、脚部伸展過程での負荷を大きくすることができると共に、開度を大きくすることで脚部伸展過程での負荷を小さくすることができ、運動機器１３を使用する者の体力や体調に応じて負荷を大小調節することができる。
【００３１】
また、上記の負荷装置では、シリンダー２の外に備えさせた配管パイプ６でシリンダー２内の第１室４と第２室５とを連通させるようにしているので、シリンダーを二重管構造にして第１室と第２室とを連通させたり、ピストンに通路を設けて第１室と第２室とを連通させたりする場合に比べて、負荷装置を簡素で容易に製作しうる構造にすることができる。なお、本発明では、第１室と第２室とを連通する第１，第２の通路はシリンダーを二重管構造にすることで形成されていてもよいし、ピストンに備えられていてもよい。
【００３２】
図４及び図５（イ）（ロ）に示す第２実施形態の身体運動機器用負荷装置１は、付勢手段としてのバネ１１を省略したものである。その他は、第１実施形態と同様である。この負荷装置１を例えば図３に示すような脚部屈伸用運動機器１３に組み込み、機器１３の足受け部１３ｂに足掛けを備えさせて用いることができる。
【００３３】
即ち、図５（イ）に示すように、脚部を伸展させていき、ピストン３を第２室５の側に向けて移動させていく行きの過程では、逆止弁７は閉じて、第２室５の作動流体は、第１分岐パイプ６ｃは通らず、第２分岐パイプ６ｄを通って第１室４に送り込まれ、それによって、脚部に負荷が与えられる。そして、伸展後、脚部を屈折させていく戻りの過程では、図５（ロ）に示すように、逆止弁７は開いて、第１室４の作動流体は、第１分岐パイプ６ｃと第２分岐パイプ６ｄの両方を通って第２室５に送り込まれ、それによって、脚部に行きの場合よりも小さな負荷が与えられ、伸展、屈折のいずれの動作においても脚部に負荷を与えることができながら、脚部の屈折動作を楽に行っていくことができる。しかも、本実施形態の負荷装置によれば行きの過程における負荷変動も、戻りの過程における負荷変動もなくすないしは小さく抑えることができる。
【００３４】
以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、脚部屈伸運動において伸展方向を負荷のかかる行き方向とし、屈折方向を戻り方向としているが、屈折方向を負荷のかかる行き方向とし、伸展方向を戻り方向として構成されていてもよい。また、本発明の負荷装置は、脚部屈伸用の運動機器のほか、各種の運動機器に組み込んで用いることができるものであることはいうまでもない。また、上記の第１実施形態では付勢手段としてバネ１１を用いた場合を示しているが、ゴムバンドなどでもよく、要は、バネ弾性で付勢力を発現しうるようなものであればよい。また、バネ弾性によらずに付勢力を発現しうるようなものであってももちろんよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上のとおりのものであるから、行き方向への運動の過程における負荷の変動を小さく抑えるあるいはなくすことができ、しかも、行き方向への運動の過程においてのみ必要な負荷をかけて戻り方向への運動過程では負荷を小さく抑えるあるいはなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の負荷装置の原理構成図である。
【図２】図（イ）（ロ）はそれぞれ、同負荷装置の動きを示す説明図である。
【図３】図（イ）（ロ）はそれぞれ、負荷装置を組み込んだ運動機器の使用例を示す側面図である。
【図４】第２実施形態の負荷装置の原理構成図である。
【図５】図（イ）（ロ）はそれぞれ、同負荷装置の動きを示す説明図である。
【符号の説明】
１…負荷装置
２…シリンダー
３…ピストン
４…第１室
５…第２室
６ｃ…第１分岐パイプ（第１通路）
６ｄ…第２分岐パイプ（第２通路）
７…逆止弁
８…負荷調節弁
１１…バネ（付勢手段）
１３…運動機器
【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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