(57)【要約】【課題】階段昇降訓練を、被訓練者自身が装置の動きを制御しつつ行うことのできる、安全性の高い装置を提供する。【解決手段】階段昇降訓練装置１は、相対向して配置され、垂直面内で同期回転する１対の回転板２３Ｌ、２３Ｒに、１対の踏板５０Ａ、５０Ｂを支持させたものである。踏板５０Ａ、５０Ｂを支える左右の踏板支持部４１Ｌ、４１Ｒは、回転板２３Ｌ、２３Ｒの角度にかかわらず、角度保持機構により角度一定に保たれる。踏板５０Ａ、５０Ｂは所定の階段形状を形成した状態で停止する。足を片方ずつ踏み出し、前方の踏板の上に両足を移した状態で被訓練者がリピートスイッチ７１を押すと、回転板２３Ｌ、２３Ｒは半回転して踏板の位置を入れ替える。被訓練者は今立っている踏板から前方の踏板へと両足を移動させてはリピートスイッチ７１を押し、階段昇降訓練を繰り返す。【選択図】      図１
2004329776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構成要素を備えた階段昇降訓練装置：
（ａ）１対の踏板
（ｂ）前記１対の踏板を支持する踏板支持装置
（ｃ）前記踏板支持装置を動かし、前記踏板に所定の階段形状を形成させる駆動装置
（ｄ）一方の踏板の上に両足を移した被訓練者からの指令を受け、踏板同士が位置を交替するように前記駆動装置を動作させる制御部。
【請求項２】
被訓練者の両足が一方の踏板の上に移動したことを確認するセンサーを設け、両足の移動が確認されないかぎり、前記制御部は被訓練者からの指令があっても前記駆動装置を動作させないことを特徴とする請求項１に記載の階段昇降訓練装置。
【請求項３】
下記（イ）〜（ハ）の構成を有する踏板支持装置と、下記（ニ）及び（ホ）の構成を有する駆動装置とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の階段昇降訓練装置：
（イ）相対向して配置され、互いに垂直面内で回転する１対の回転板
（ロ）前記１対の回転板のそれぞれに、回転中心に関し対称の位置に設けられた踏板支持部
（ハ）前記踏板支持部の角度を、前記１対の回転板の角度にかかわらず一定に保つ角度保持機構
（ニ）モーター
（ホ）前記モーターの回転を前記１対の回転板のそれぞれに伝え、回転板を互いに同期回転させる回転伝達装置。
【請求項４】
踏板間の段差を多段階に設定可能としたことを特徴とする請求項３に記載の階段昇降訓練装置。
【請求項５】
前記回転板の回転中心位置に回転不能に配置された太陽ホイールと、前記踏板支持部に連結された遊星ホイールと、前記太陽ホイール及び遊星ホイールを連結する巻き掛け伝動手段とにより前記角度保持機構を構成したことを特徴とする請求項３に記載の階段昇降訓練装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記踏板の位置交替時、被訓練者が立っていない方の踏板が被訓練者の足に当たることがないように前記回転板の回転方向を定めることを特徴とする請求項３に記載の階段昇降訓練装置。
【請求項７】
踏板の位置交替回数をカウントするカウント手段と、予め設定しておいた回数の踏板の位置交替が完了したとき、その旨を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の階段昇降訓練装置。
【請求項８】
前記踏板の上に立った被訓練者の手の届く位置に手すりを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の階段昇降訓練装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歩行機能の回復訓練を行う階段昇降訓練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歩行機能が失われたり、低下した傷病者に対しては、歩行機能を回復するための訓練が必要となる（本明細書においては歩行訓練を受ける傷病者を「被訓練者」と呼称し、理学療法士や作業療法士など、訓練担当のスタッフを「トレーナー」と呼称する）。歩行訓練を行うための装置、あるいは歩行訓練に使用できる装置はこれまでにも種々提案され、また実用化されている。特許文献１、２にそのような装置の例を見ることができる。
【０００３】
特許文献１には歩行訓練の一環としての階段歩行訓練を行う高さ可変階段が記載されている。被訓練者は一方の側から階段を昇り、他方の側から階段を降りる。階段の天板と踏板はリンク機構により支持されており、リンク機構の開脚角度を変更することにより、階段のステップの高さを調節できるようになっている。この高さ可変階段では、一人の被訓練者が一方の側の階段を降りる時、次の被訓練者は他方の側の階段を昇ることができる。すなわち複数の被訓練者の階段歩行訓練を同時に行うことが可能である。
【０００４】
特許文献２には複数の踏板を無端チエンに枢支したエスカレーター型の歩行体感装置が記載されている。被訓練者は同一位置で無端チエンの回動速度に応じて踏板の上を歩行する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１３７３０５号公報
【特許文献２】
特開平１０−４３２５９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された装置には次のような問題がある。すなわち一方の階段を昇り、他方の階段を降りた被訓練者は、もう一度昇り側の階段の方に戻ってこなければならない。自力で戻れればよいが、歩行訓練を開始したばかりの被訓練者であればトレーナーが手助けをしなければならない。高さ可変階段を使用しているのが一人だけであれば、階段を降りたところでくるりと向きを変えて今降りた階段を昇るといった使い方も可能であるが、それにしても方向転換にトレーナーの介助が必要となるケースがある。
【０００７】
また、特許文献１に記載された高さ可変階段は、天板の両側に階段部分を備えた構造のため、設置に広い面積が必要という問題もある。
【０００８】
特許文献２に記載された歩行体感装置では、被訓練者は１箇所に留まって階段歩行訓練を行うことができるので、特許文献１記載の装置に比べ、トレーナーが手をとられる度合いが少ない。しかしながら被訓練者は無端チエンの動きに合わせて足を動かし続けねばならず、体力が十分回復していない被訓練者には負担が大きい。足を思うように動かせない被訓練者であれば、踏板の動きと足の動きをうまく同期させることができず、踏板を踏み外す危険もある。またこのような訓練は、装置の両脇に設けられた手すりを手で握り、上半身を手で支える形で行うのが通例であるが、上の踏板に昇る動作がうまくできないと、手は手すりを握ったまま、足の方がどんどん下がり、前のめりに倒れ込む体勢になるという危険性がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載された歩行体感装置は、一種の小型エスカレーターのようなものであり、構造が複雑で、製作コストが高い。広い設置面積も必要である。
【００１０】
その上、特許文献１、２に記載された装置はいずれも階段の段数が多く、被訓練者は高い位置まで昇らねばならない。足を踏み外して転落した場合、落差が大きいので危険である。被訓練者が高い位置に昇ってしまったら、落下しないようにトレーナーが支えておくのも難しい。
【００１１】
本発明は上記のような従来装置の問題点を解決するためになされたものであり、歩行訓練の一環としての階段昇降訓練を、被訓練者自身が装置の動きを制御しつつ行うことのできる、安全性の高い装置を提供することを目的とする。また、機構がシンプルで製作しやすいうえ、広い設置面積を必要としない階段昇降訓練装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の階段昇降訓練装置は、１対の踏板と、これら１対の踏板を支持する踏板支持装置と、この踏板支持装置を動かし、前記踏板に所定の階段形状を形成させる駆動装置と、一方の踏板の上に両足を移した被訓練者からの指令を受け、踏板同士が位置を交替するように前記駆動装置を動作させる制御部とを備える。
【００１３】
この構成によれば、踏板同士の位置を交替させては一歩ずつ階段昇降訓練を行うものであり、被訓練者からの指令を待って踏板の位置交替が実施されるので、被訓練者はトレーナーの助けを借りることなく自分自身に装置の動きを合わせつつ訓練を進めることができる。従って、被訓練者の肉体の動きに装置の動きが先行し、被訓練者が危険な体勢に陥るようなことがなく、安全性が高い。
【００１４】
また、踏板は１対しか使用しないので、装置が小型になり、狭い設置面積で事足りる。踏板の位置交替をさせる機構もシンプルな構成で済み、製作コストが安く、堅牢で信頼性の高い装置とすることができる。しかも、階段としての段数が少ないため、被訓練者は高い位置まで昇る必要がなく、転落したとしても安全である。トレーナーが介助するのも容易である。
【００１５】
（２）上記のような階段昇降訓練装置において、被訓練者の両足が一方の踏板の上に移動したことを確認するセンサーを設け、両足の移動が確認されないかぎり、前記制御部は被訓練者からの指令があっても前記駆動装置を動作させないこととした。
【００１６】
この構成によれば、被訓練者の両足が一方の踏板の上に移動し、踏板の位置交替を行っても問題のない状態にならないかぎり、たとえ被訓練者から指令があったとしても踏板の位置交替は実施されないから、装置の安全性がさらに高まる。
【００１７】
（３）上記のような階段昇降訓練装置において、前記踏板支持装置は、相対向して配置され、互いに垂直面内で回転する１対の回転板と、これら１対の回転板のそれぞれに、回転中心に関し対称の位置に設けられた踏板支持部と、この踏板支持部の角度を、前記１対の回転板の角度にかかわらず一定に保つ角度保持機構とを備え、前記駆動装置は、モーターと、このモーターの回転を前記１対の回転板のそれぞれに伝え、回転板を互いに同期回転させる回転伝達装置とを備えるものとした。
【００１８】
この構成によれば、回転板を回転させるだけで踏板の位置交替を実現できるから、踏板の位置交替をさせる機構がシンプルで済む。駆動装置も複雑な機構は不要であり、全体としてシンプルでコスト安の構成とすることができる。また、踏板の角度は常に一定であり、踏板の位置交替の際も角度が動揺しないので、被訓練者は不安を憶えることなく訓練を受けることができる。
【００１９】
（４）上記のような階段昇降訓練装置において、踏板間の段差を多段階に設定可能とした。
【００２０】
この構成によれば、被訓練者の体格、体力、機能回復程度などを考慮したうえで無理のない段差を選ぶことができるよう、何段階もの段差を設定でき、装置の適用範囲が広がる。
【００２１】
（５）上記のような階段昇降訓練装置において、前記回転板の回転中心位置に回転不能に配置された太陽ホイールと、前記踏板支持部に連結された遊星ホイールと、前記太陽ホイール及び遊星ホイールを連結する巻き掛け伝動手段とにより前記角度保持機構を構成した。
【００２２】
この構成によれば、踏板の角度を常に一定に保つための角度保持機構を簡単な機構で実現できる。この機構は堅牢であり、故障のおそれが少ない。
【００２３】
（６）上記のような階段昇降訓練装置において、前記制御部は、前記踏板の位置交替時、被訓練者が立っていない方の踏板が被訓練者の足に当たることがないように前記回転板の回転方向を定めるものとした。
【００２４】
この構成によれば、被訓練者の足に踏板が当たって被訓練者が怪我をしたり、現在立っている踏板から被訓練者が落とされるといった事態を回避できる。
【００２５】
（７）上記のような階段昇降訓練装置において、踏板の位置交替回数をカウントするカウント手段と、予め設定しておいた回数の踏板の位置交替が完了したとき、その旨を報知する報知手段を備えるものとした。
【００２６】
この構成によれば、被訓練者が達成感を味わうことができるのでモチベーションが高まり、決められた回数の階段昇降を確実に行わせることができる。従って歩行機能回復訓練の実効性が高まる。
【００２７】
（８）上記のような階段昇降訓練装置において、前記踏板の上に立った被訓練者の手の届く位置に手すりを設けた。
【００２８】
この構成によれば、被訓練者は手すりを握って体を支え、安全に歩行機能回復訓練に取り組むことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図に基づき説明する。
【００３０】
図１は階段昇降訓練装置１の外観斜視図である。階段昇降訓練装置１は正面から見て左右にハウジング１０Ｌとハウジング１０Ｒを有する。左側のハウジング１０Ｌと右側のハウジング１０Ｒとは所定間隔を隔てて配置される。複数の連結部材１１がハウジング１０Ｌ、１０Ｒを連結し、ハウジング同士の間隔が変動したり、前後にずれが生じたりするのを防ぐ。ハウジング１０Ｌ、１０Ｒの間には１対の踏板５０Ａ、５０Ｂが配置される。踏板５０Ａ、５０Ｂの構造及びその移動の仕組みについては後で説明する。
【００３１】
ハウジング１０Ｌの内部から、前方支柱１２Ｌと後方支柱１３Ｌが垂直に突き出す。ハウジング１０Ｒの内部からも、前方支柱１２Ｒと後方支柱１３Ｒが垂直に突き出す。前方支柱１２Ｌ及び後方支柱１３Ｌの上部からはそれぞれハウジング１０Ｒの方に向かってブラケット１４Ｌが突き出す。前方支柱１２Ｒ及び後方支柱１３Ｒの上部からはそれぞれハウジング１０Ｌの方に向かってブラケット１４Ｒが突き出す。
【００３２】
前後のブラケット１４Ｌは手すり１５Ｌを支持し、前後のブラケット１４Ｒは手すり１５Ｒを支持する。前方支柱１２Ｌと後方支柱１３Ｌのハウジング１０Ｌからの突出長さは互いに独立して段階的に調節でき、これにより手すり１５Ｌの高さ及び前後方向の勾配を調節できる。同様に前方支柱１２Ｒと後方支柱１３Ｒのハウジング１０Ｒからの突出長さも互いに独立して段階的に調節でき、これにより手すり１５Ｒの高さ及び前後方向の勾配を調節できる。
【００３３】
前方支柱１２Ｌのブラケット１４Ｌと前方支柱１２Ｒのブラケット１４Ｒにはそれぞれ押釦型のリピートスイッチ７１を取り付ける。リピートスイッチ７１の機能は後で説明する。
【００３４】
ハウジング１０Ｌの上面には次の構成要素が配置される。操作パネル７０、プリセットカウンター６２、及びスピーカー６３である。これらの構成要素の機能も後で説明する。
【００３５】
次に、踏板５０Ａ、５０Ｂを支持し、これを動かす機構を図２〜４に基づき説明する。図２は踏板５０Ａ、５０Ｂの支持・駆動機構の概略構成を示す平面図、図３は踏板支持装置の一部をなす回転板の正面図、図４は回転板の角度設定のためのセンサーと回転板との関係を説明するための正面図である。
【００３６】
踏板支持装置２０は、ハウジング１０Ｌに属する部分と、ハウジング１０Ｒに属する部分とからなる。踏板支持装置２０のうち、ハウジング１０Ｌに属する部分のベースとなるのはハウジング１０Ｌの内部に設けられるシャーシ２１Ｌである。同じくハウジング１０Ｒに属する部分のベースとなるのはハウジング１０Ｒの内部に設けられるシャーシ２１Ｒである。シャーシ２１Ｌ、２１Ｒはいずれも、垂直な板部材を２枚、互いに間隔を置いた状態で連結固定した構成になっている。シャーシ２１Ｌ、２１Ｒを連結部材１１が連結し、シャーシ２１Ｌ、２１Ｒの間隔の変動及び前後のずれを防ぐ。
【００３７】
シャーシ２１Ｌには水平な支持軸２２Ｌが回転不能に取り付けられ、シャーシ２１Ｒには水平な支持軸２２Ｒが回転不能に取り付けられる。支持軸２２Ｌ、２２Ｒは同一軸線上に並ぶ。支持軸２２Ｌは回転板２３Ｌを垂直面内で自由に回転できるように支持し、支持軸２２Ｒは回転板２３Ｒを垂直面内で自由に回転できるように支持する。
【００３８】
回転板２３Ｌ、２３Ｒは１対のものである。回転板２３Ｒの正面形状は図３に示す通りで、中央を回転中心とし、そこから対称的に腕が延びる形の、八角形を細長く引き伸ばしたような正面形状を有する。回転板２３Ｌも回転板２３Ｒと同じ正面形状を有する。
【００３９】
回転板２３Ｌ、２３Ｒを回転させるのはハウジング１０Ｌの内部に設けた駆動装置３０である。駆動装置３０は、シャーシ２１Ｌに固定された減速装置３１、減速装置３１の入力部に連結されたモーター３２、及び減速装置３１の出力部に連結された回転伝達装置３３により構成される。
【００４０】
回転伝達装置３３は、回転板２３Ｌ、２３Ｒのそれぞれにモーター３２の回転を伝え、回転板２３Ｌ、２３Ｒを互いに同期回転させるためのものである。回転伝達装置３３は、回転板２３Ｌの回転中心に固定されたタイミングプーリー３４Ｌ、回転板２３Ｒの回転中心に固定されたタイミングプーリー３４Ｒ、シャーシ２１Ｌ、２１Ｒに支持軸２２Ｌ、２２Ｒと平行する形で軸支された回転軸３５、タイミングプーリー３４Ｌ、３４Ｒと前後方向に整列するよう回転軸３５に固定されたタイミングプーリー３６Ｌ、３６Ｒ、及びタイミングプーリー３４Ｌ、３６Ｌを連結するタイミングベルト３７Ｌと、タイミングプーリー３４Ｒ、３６Ｒを連結するタイミングベルト３７Ｒとにより構成される。
【００４１】
タイミングプーリー３４Ｌ、３４Ｒは同一形状、同一歯数である。タイミングプーリー３６Ｌ、３６Ｒも同一形状、同一歯数である。タイミングベルト３７Ｌによりタイミングプーリー３４Ｌ、３６Ｌを連結し、タイミングベルト３７Ｒによりタイミングプーリー３４Ｒ、３６Ｒを連結する際、回転板２３Ｌ、２３Ｒの位相を合わせ、回転板２３Ｌ、２３Ｒが正しく相対向するようにする。
【００４２】
減速装置３１の出力部には、回転軸３５の一端が軸継手３８を介して連結される。モーター３２を駆動すれば、その回転は減速装置３１により減速された形で回転軸３５に伝わる。回転軸３５が回転すると、これにタイミングベルト３７Ｌ、３７Ｒで連結された回転板２３Ｌ、２３Ｒは、相対向する状態を保ちつつ同期回転する。
【００４３】
回転板２３Ｌには、回転中心に関し対称の位置に、水平な支持軸４０Ｌ、４１Ｌが固定されている。回転板２３Ｒには、回転中心に関し対称の位置に、水平な支持軸４０Ｒ、４１Ｒが固定されている。支持軸４０Ｌと支持軸４０Ｒ、及び支持軸４１Ｌと支持軸４１Ｒはそれぞれ同一軸線上に並ぶ。
【００４４】
支持軸４０Ｌ、４０Ｒ、４１Ｌ、４１Ｒには後述する踏板支持部が取り付けられる。この踏板支持部が回転板２３Ｌ、２３Ｒの角度にかかわらず一定の角度を保つよう、踏板支持部に対し角度保持機構を設ける。角度保持機構は、回転板２３Ｌ、２３Ｒの回転中心位置に回転不能に配置された太陽ホイールと、踏板支持部に連結された遊星ホイールと、太陽ホイールと遊星ホイールとを連結する巻き掛け伝動手段とにより構成される。この実施形態では、太陽ホイール及び遊星ホイールとしてタイミングプーリーを用い、巻き掛け伝動手段としてタイミングベルトを用いる。
【００４５】
支持軸４０Ｌは遊星ホイールを構成するタイミングプーリー４２Ｌを回転自在に支持し、支持軸４１Ｌは遊星ホイールを構成するタイミングプーリー４３Ｌを回転自在に支持する。支持軸２２Ｌには太陽ホイールを構成するタイミングプーリー４４Ｌ、４５Ｌを固定する。タイミングプーリー４４Ｌ、４５Ｌは支持軸２２Ｌの上に直列に並ぶ。タイミングプーリー４４Ｌとタイミングプーリー４２Ｌは前後方向に整列する位置にあり、タイミングベルト４６Ｌで連結されている。タイミングプーリー４５Ｌとタイミングプーリー４３Ｌも前後方向に整列する位置にあり、タイミングベルト４７Ｌで連結されている。
【００４６】
同様に、支持軸４０Ｒは遊星ホイールを構成するタイミングプーリー４２Ｒを回転自在に支持し、支持軸４１Ｒは遊星ホイールを構成するタイミングプーリー４３Ｒを回転自在に支持する。支持軸２２Ｒには太陽ホイールを構成するタイミングプーリー４４Ｒ、４５Ｒを固定する。タイミングプーリー４４Ｒ、４５Ｒは支持軸２２Ｒの上に直列に並ぶ。タイミングプーリー４４Ｒとタイミングプーリー４２Ｒは前後方向に整列する位置にあり、タイミングベルト４６Ｒで連結されている。タイミングプーリー４５Ｒとタイミングプーリー４３Ｒも前後方向に整列する位置にあり、タイミングベルト４７Ｒで連結されている。
【００４７】
タイミングプーリー４２Ｌ、４４Ｌ、４３Ｌ、４５Ｌ、４２Ｒ、４４Ｒ、４３Ｒ、及び４５Ｒはすべて同一形状、同一歯数である。従って、回転板２３Ｌが支持軸２２Ｌのまわりを回転するとき、タイミングプーリー４２Ｌ、４３Ｌは同じ角度を保ったままタイミングプーリー４４Ｌ、４５Ｌのまわりを公転する。同様に回転板２３Ｒが支持軸２２Ｒのまわりを回転するとき、タイミングプーリー４２Ｒ、４３Ｒは同じ角度を保ったままタイミングプーリー４４Ｒ、４５Ｒのまわりを公転する。
【００４８】
この実施形態では、太陽ホイール及び遊星ホイールとしてタイミングプーリーを用い、巻き掛け伝動手段としてタイミングベルトを用いたが、これをスプロケットとチェーンで置き換えることもできる。
【００４９】
タイミングプーリー４２Ｌの側面にはブラケット４８Ｌを固定し、タイミングプーリー４３Ｌの側面にはブラケット４９Ｌを固定する。同様に、タイミングプーリー４２Ｒの側面にはブラケット４８Ｒを固定し、タイミングプーリー４３Ｒの側面にはブラケット４９Ｒを固定する。ブラケット４８Ｌ、４９Ｌの端はハウジング１０Ｌの外に突き出すものであり、ここにそれぞれ踏板支持部５１Ｌを、踏板支持面が水平になるように固定する。ブラケット４８Ｒ、４９Ｒの端はハウジング１０Ｒの外に突き出すものであり、ここにそれぞれ踏板支持部５１Ｒを、踏板支持面が水平になるように固定する。踏板支持部５１Ｌ、５１Ｒは断面Ｌ形のアングル材より形成される。
【００５０】
タイミングプーリー４２Ｌの踏板支持部５１Ｌ及びタイミングプーリー４２Ｒの踏板支持部５１Ｒは第１の踏板５０Ａを水平に支持する。タイミングプーリー４３Ｌの踏板支持部４１Ｌ及びタイミングプーリー４３Ｒの踏板支持部５１Ｒは第２の踏板５０Ｂを水平に支持する。第１及び第２の踏板５０Ａ、５０Ｂは同一形状で、成人の両足を余裕をもって載せられる幅及び奥行きと、成人が乗ってもたわまない剛性を備える。また第１及び第２の踏板５０Ａ、５０Ｂは、それぞれ両側部に、足のはみ出しを防ぐ立ち上がり壁５２を有している。
【００５１】
踏板支持部５１Ｌ、５１Ｒの上面には、それぞれ前後１対の位置決めピン５３が設けられている。位置決めピン５３は踏板５０Ａ、５０Ｂの下面に設けられた図示しない穴に係合し、踏板５０Ａ、５０Ｂが前後にずれるのを防ぐ。
【００５２】
ブラケット４８Ｌ、４９Ｌ、４８Ｒ、４９Ｒをハウジング１０Ｌ、１０Ｒの外に突き出させるため、ハウジング１０Ｌ、１０Ｒの側面には円形の穴５４が明けられている（図１参照）。穴５４から手足が入り込んだり、棒のようなものが差し込まれたりするのを防ぐため、穴５４より少し直径の大きい円形の目隠し板５５を用意し、これをハウジング１０Ｌ、１０Ｒの内部に配置する。ハウジング１０Ｌ側の目隠し板５５は図示しない連結手段により回転板２３Ｌに連結されて回転板２３Ｌと共に回転し、ハウジング１０Ｒ側の目隠し板５５は図示しない支持手段により回転板２３Ｒに連結されて回転板２３Ｒと共に回転する。
【００５３】
回転板２３Ｌ、２３Ｒが回転すると、その回転中心のまわりを第１及び第２の踏板５０Ａ、５０Ｂも回転する。前述の角度保持機構により、踏板５０Ａ、５０Ｂは常に水平状態を保っている。第１及び第２の踏板５０Ａ、５０Ｂの間の段差は、回転板２３Ｌ、２３Ｒの角度に応じて変化する。第１及び第２の踏板５０Ａ、５０Ｂの段差を知り、またこれを調節するため、回転板２３Ｌに対し複数のセンサーを設ける。図４にセンサーの配置状況を示す。計９個の反射型光センサー５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ、５６ｅ、５６ｆ、５６ｇ、５６ｈ、５６ｉが同一円周上に所定の角度間隔で配置されている。回転板２３Ｌには各反射型光センサーの放つ光を反射する反射部材５７が装着されている。
【００５４】
図５は階段昇降訓練装置１の制御ブロック図である。階段昇降訓練装置１の制御を司るのはＣＰＵ及びメモリを含む制御部６０である。制御部６０は電源スイッチ６１を介して商用電源に接続される。制御部６０には駆動装置３０のモーターの他、プリセットカウンター６２とスピーカー６３とが接続される。プリセットカウンター６２は踏板５０Ａ、５０Ｂの位置交替回数をカウントするカウント手段として機能する。スピーカー６３は、予め設定しておいた回数の踏板の位置交替が完了したとき、その旨を報知する報知手段として機能する。
【００５５】
制御部６０には定位置センサー、高さセンサー、及び安全センサーが接続される。
【００５６】
定位置センサーは踏板５０Ａ、５０Ｂが動作開始前の定位置にあることを検知するためのものであり、回転板２３Ｌに対して設けられた計９個の反射型光センサーのうち、最も低い位置にある反射型光センサー５６ａがその役割を果たす。
【００５７】
高さセンサーは踏板５０Ａ、５０Ｂの高さを検知するものであり、反射型光センサー５６ａを含む計９個の反射型光センサーがその役割を果たす。
【００５８】
安全センサーは被訓練者の足が所定位置にあるか、またはないかを検知するためのものであり、ハウジング１０Ｌ、１０Ｒの一方に発光部、他方に受光部を置いた透過型光センサーにより構成される。図１に見られるように、４箇所に安全センサー５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄが配置される（図１に見えているのは光を通すための透孔であるが、これをもってセンサーを象徴させるものとする）。
【００５９】
図６は操作パネル７０の上面図である。操作パネル７０には電源スイッチ６１の他、次のようなスイッチ群が配置される。すなわちリピートスイッチ７１、移動スイッチ７２、階段高さ設定スイッチ７３、移動スピード切替スイッチ７４、及びアラームリセットスイッチ７５である。
【００６０】
リピートスイッチ７１は押釦スイッチである。これを押すと踏板５０Ａ、５０Ｂの位置交替が１回だけ実行される。前述の通り、前方支柱１２Ｌのブラケット１４Ｌと前方支柱１２Ｒのブラケット１４Ｒにも押釦型のリピートスイッチ７１が取り付けられている。
【００６１】
移動スイッチ７２はモメンタリースイッチであり、前後方向に動くつまみ７２ａを備える。移動スイッチ７２の操作により、階段昇降訓練装置１の動作開始と動作終了を実行することができる。
【００６２】
階段高さ設定スイッチ７３はダイヤル式の段階切替スイッチであり、踏板５０Ａ、５０Ｂの段差を選択するのに用いる。
【００６３】
移動スピード切替スイッチ７４もダイヤル式の段階切替スイッチであり、踏板５０Ａ、５０Ｂの移動スピードを選択するのに用いる。
【００６４】
アラームリセットスイッチ７５は押釦スイッチであり、何らかの異常事態が発生して警報の発令あるいは動作の緊急停止が行われたとき、異常の原因が解消された後に階段昇降訓練装置１の制御モードを元に戻すのに用いる。
【００６５】
続いて階段昇降訓練装置１の動作を図７〜９に基づき説明する。図７は動作フローチャート、図８、９はそれぞれ異なる動作状態を示す部分断面図である。
【００６６】
被訓練者は階段昇降訓練装置１で階段昇りの訓練を受けるものとする。トレーナーは最初に操作パネル７０の電源スイッチ６１をＯＮにする（図７のステップ＃１０１）。
【００６７】
前方にある踏板５０Ａが最も高い高さ設定位置に来るとともに、後方にある踏板５０Ｂが最も低い高さ設定位置に来た状態がスタート位置であり、板５０Ａ、５０Ｂがスタート位置以外の位置にあったときは、制御部６０は駆動装置３０を駆動して回転板２３Ｌ、２３Ｒを回転させる。反射型光センサー５６ａが反射部材５７を検知した時点で回転板２３Ｌ、２３Ｒの回転は止まる（ステップ＃１０２）。この時、踏板５０Ａは最も高い高さ設定位置、踏板５０Ｂは最も低い高さ設定位置に来る。回転板２３Ｌ、２３Ｒの回転方向は図８において反時計方向（ｃｏｕｎｔｅｒｃｌｏｃｋｗｉｓｅ：ＣＣＷ）である。踏板５０Ａ、５０Ｂが最初からこの位置にあれば、回転板２３Ｌ、２３Ｒの反時計方向回転は実行されない。なお以下の説明においても、回転板２３Ｌ、２３Ｒの回転方向は図８における回転方向を意味するものとする。
【００６８】
続いてトレーナーは階段高さ設定スイッチ７３を操作し、階段高さ、すなわち踏板５０Ａ、５０Ｂ間の段差を設定する（ステップ＃１０３）。ダイヤルを「上り」の方向に回すか「下り」の方に回すかにより、「階段昇り」の訓練になるか、「階段降り」の訓練になるかが決まる。「上り」の場合、反射型光センサー５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄのいずれかが反射部材５７を検知する状態を段差として設定することができる。「下り」の場合、反射型光センサー５６ｉ、５６ｈ、５６ｇ、５６ｆのいずれかが反射部材５７を検知する状態を段差として設定することができる。すなわちこの実施形態の場合、「上り」「下り」各４段階の段差の中から選択が可能である。被訓練者の体格、体力、歩行機能の回復程度などを考慮したうえで、無理のない段差を選ぶ。
【００６９】
ここでトレーナーは、図８に示すように被訓練者を後方の踏板５０Ｂの上に立たせる（ステップ＃１０４）。ここで、前方の踏板５０Ａの上に何もないことが安全センサー５８ａにより確認されれば、次のステップに移行する。
【００７０】
手前側の連結部材１１のすぐ上に設けた安全センサー５８ｄは、この連結部材１１と踏板５０Ａ又は５０Ｂ、あるいは  連結部材１１と踏板支持部４１Ｌ又は４１Ｒとの間で人体や物が挟まれる危険がないかどうかをチェックするためのものである。挟まれる可能性があれば、その状態が解除されないかぎり、次のステップに移行することはできない。
【００７１】
被訓練者が手すり１５Ｌ、１５Ｒを握り、用意が整ったところで、トレーナーは移動スイッチ７２を「スタート位置へ移動」の方に動かす（ステップ＃１０５）。すると制御部６０は、階段昇降訓練の開始位置まで、すなわちステップ＃１０３で設定されていた階段高さの位置まで踏板５０Ｂを移動させ、踏板５０Ａ、５０Ｂに所定の階段形状を形成させる（ステップ＃１０６）。踏板５０Ｂの移動は反時計方向（ＣＣＷ）に行われる。この回転方向であれば、被訓練者が立っていない方の踏板、すなわち踏板５０Ａが被訓練者の足に当たることはない。なお、スタート位置の段差を階段高さとして選んでいれば、踏板５０Ｂの移動は起こらない。
【００７２】
ここで被訓練者は、低い方の踏板５０Ｂから高い方の踏板５０Ａへと階段を１段昇る（ステップ＃１０７）。安全センサー５８ａの光が遮られ、安全センサー５８ｂ、５８ｃの方は光が遮られなくなることにより、制御部６０は被訓練者の両足が踏板５０Ａの上に移動したことを確認する。
【００７３】
続いて被訓練者は、ブラケット１４Ｌ、１４Ｒにそれぞれ設けたリピートスイッチ７１のうち、どちらかを押し、制御部６０に踏板移動指令を発する（ステップ＃１０８）。これを受けて制御部６０は駆動装置３０を駆動し、回転板２３Ｌ、２３Ｒを半回転させる。回転板２３Ｌ、２３Ｒが半回転すると、図９に示すように、踏板５０Ａは踏板５０Ｂの位置に移動し、踏板５０Ｂは踏板５０Ａの位置に移動する（ステップ＃１０９）。踏板５０Ａ、５０Ｂの移動は時計方向（ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ：ＣＷ）に行われる。この回転方向であれば、被訓練者が立っていない方の踏板、すなわち踏板５０Ｂが被訓練者の足に当たることはない。
【００７４】
踏板５０Ａは、踏板５０Ｂと位置を交替するとき、一旦上昇して円軌道の頂点に達してから下降する。この動きにより、踏板５０Ａの上に立っている被訓練者は浮揚感を覚え、同じ動きを繰り返すことが楽しみになる。
【００７５】
被訓練者がリピートスイッチ７１を押して踏板移動指令を出したとしても、安全センサー５８ｂ、５８ｃの少なくとも一方が光を遮られていれば、すなわち踏板５０Ｂの上に何か物体が残っていれば、制御部６０は駆動装置３０を動作させない。このため被訓練者が足を挟まれるといった事故は発生しない。
【００７６】
こうして被訓練者は、階段を１段昇ってはリピートスイッチ７１を押す動作を繰り返し、階段昇降訓練を続ける。
【００７７】
リピートスイッチ７１を１回押す度にプリセットカウンター６２の示す数字が１ずつ減少する。トレーナーは、訓練メニューで定めた階段昇降回数を前もってプリセットカウンター６２にセットしておく。
【００７８】
プリセットカウンター６２のカウントがゼロになれば階段昇降訓練は終了である。制御手段６０はスピーカー６３を通じ、訓練メニューのノルマが果たされたというメッセージ、及び被訓練者の努力を称えるメッセージを流す。訓練終了時のメッセージだけでなく、訓練の途中において「後○○回です。がんばりましょう」といったメッセージを流してもよい。
【００７９】
プリセットしておいた回数の階段昇降訓練が終了したことを知ったトレーナーは移動スイッチ７２を「降り位置へ移動」の方に動かす（ステップ＃１１０）。この時点で安全センサー５８ａが被訓練者の足を検知せず、安全センサー５８ｂ又は５８ｃが被訓練者の足を検知していれば、被訓練者は下段側の踏板に立っているということである。制御部６０はその下段側の踏板がステップ＃１０２における踏板５０Ｂの位置に来るまで、回転板２３Ｌ、２３Ｒを時計方向に回転させる（ステップ＃１１１）。なおプリセットしておいた回数の階段昇降が達成される前であっても、移動スイッチ７２の操作により訓練を終了することができる。
【００８０】
安全センサー５８ａが被訓練者の足を検知し、安全センサー５８ｂ、５８ｃが被訓練者の足を検知していなければ、被訓練者は上段側の踏板に立っているということである。制御部６０はその上段側の踏板がステップ＃１０２における踏板５０Ｂの位置に来るまで、回転板２３Ｌ、２３Ｒを時計方向に回転させる。
【００８１】
上記のように回転板２３Ｌ、２３Ｒを時計方向に回転させれば、被訓練者が立っていない方の踏板を被訓練者の足に当てずに済む。
【００８２】
被訓練者を乗せた踏板がステップ＃１０２における踏板５０Ｂの位置、すなわち踏板の停止位置として最も下の位置に来ることにより、階段昇降訓練のフローは完結する。トレーナーは被訓練者を階段昇降訓練装置１から下ろして退去させる。
【００８３】
上記は階段昇りの訓練についての説明であった。続いて図１０〜１２に基づき、階段降りの訓練について説明を行う。図１０は動作フローチャート、図１１、１２はそれぞれ異なる動作状態を示す階段昇降訓練装置１の部分断面図である。
【００８４】
トレーナーが電源スイッチ６１をＯＮにする（ステップ＃１２１）と、踏板５０Ａ、５０Ｂはスタート位置に移動する（ステップ＃１２２）。スタート位置は階段昇りの場合と同じである。踏板５０Ａ、５０Ｂが最初からスタート位置にあれば、移動は行われない。
【００８５】
続いてトレーナーは階段高さ設定スイッチ７３を操作し、階段高さ、すなわち踏板５０Ａ、５０Ｂ間の段差を設定する（ステップ＃１２３）。階段高さ設定後、トレーナーは被訓練者を後方の踏板５０Ｂの上に立たせる（ステップ＃１２４）。
【００８６】
被訓練者が手すり１５Ｌ、１５Ｒを握り、用意が整ったところで、トレーナーは移動スイッチ７２を「スタート位置へ移動」の方に動かす（ステップ＃１２５）。すると制御部６０は、図１１に示すように、階段昇降訓練の開始位置まで、すなわちステップ＃１２３で設定されていた階段高さの位置まで踏板５０Ｂを持ち上げ、踏板５０Ａ、５０Ｂに所定の階段形状を形成させる（ステップ＃１２６）。踏板５０Ｂの移動は、踏板５０Ａが被訓練者の足に当たらないよう、反時計方向（ＣＣＷ）に行われる。
【００８７】
ここで被訓練者は、高い方の踏板５０Ｂから低い方の踏板５０Ａへと階段を１段降りる（ステップ＃１２７）。安全センサー５８ａの光が遮られ、安全センサー５８ｂ、５８ｃの方は光が遮られなくなることにより、制御部６０は被訓練者の両足が踏板５０Ａの上に移動したことを確認する。
【００８８】
被訓練者がリピートスイッチ７１を押し、制御部６０に踏板移動指令を発すると（ステップ＃１２８）、制御部６０は駆動装置３０を駆動し、回転板２３Ｌ、２３Ｒを半回転させる。回転板２３Ｌ、２３Ｒが半回転すると、図１２に示すように、踏板５０Ａは踏板５０Ｂの位置に移動し、踏板５０Ｂは踏板５０Ａの位置に移動する（ステップ＃１２９）。踏板５０Ａ、５０Ｂの移動は時計方向（ＣＷ）に行われ、被訓練者が立っていない方の踏板、すなわち踏板５０Ｂが被訓練者の足に当たることはない。
【００８９】
踏板５０Ａは、踏板５０Ｂと位置を交替するとき、一旦上昇して円軌道の頂点に達してから下降する。この動きにより、踏板５０Ａの上に立っている被訓練者は浮揚感を覚え、同じ動きを繰り返すことが楽しみになる。
【００９０】
被訓練者がリピートスイッチ７１を押して踏板移動指令を出したとしても、安全センサー５８ｂ、５８ｃの少なくとも一方が光を遮られていれば、すなわち踏板５０Ｂの上に何か物体が残っていれば、制御部６０は駆動装置３０を動作させない。このため被訓練者が足を挟まれるといった事故は発生しない。
【００９１】
こうして被訓練者は、階段を１段降りてはリピートスイッチ７１を押す動作を繰り返し、階段昇降訓練を続ける。
【００９２】
プリセットカウンター６２にセットしておいた回数の階段昇降を達成すれば階段昇降訓練は終了である。トレーナーは移動スイッチ７２を「降り位置へ移動」の方に動かす（ステップ＃１３０）。必要があれば、プリセットカウンター６２のカウントアップを待たずに移動スイッチ７２を操作してもよい。この時点で安全センサー５８ａが被訓練者の足を検知せず、安全センサー５８ｂ又は５８ｃが被訓練者の足を検知していれば、被訓練者は上段側の踏板に立っているということである。制御部６０はその上段側の踏板がステップ＃１２２における踏板５０Ｂの位置に来るまで、回転板２３Ｌ、２３Ｒを時計方向に回転させる（ステップ＃１３１）。
【００９３】
安全センサー５８ａが被訓練者の足を検知し、安全センサー５８ｂ、５８ｃが被訓練者の足を検知していなければ、被訓練者は下段側の踏板に立っているということである。制御部６０はその下段側の踏板がステップ＃１２２における踏板５０Ｂの位置に来るまで、回転板２３Ｌ、２３Ｒを時計方向に回転させる。
【００９４】
被訓練者を乗せた踏板がステップ＃１２２における踏板５０Ｂの位置、すなわち踏板の停止位置として最も下の位置に来ることにより、階段昇降訓練のフローは完結する。トレーナーは被訓練者を階段昇降訓練装置１から下ろして退去させる。
【００９５】
被訓練者が制御部６０にリピート指令を出すのに、この実施形態では押釦スイッチであるリピートスイッチ７１を用いたが、他のインターフェース手段を用いることも可能である。例えば、被訓練者の指の届くところに光センサーを配置し、指の動きを検知してシグナルを得るようにすることができる。またタッチパネル付きのディスプレイを用意し、「階段を昇ったら（降りたら）このボタンにさわってください」といった表示を出して被訓練者の操作を促すようにすることもできる。あるいはマイクロフォンを用意し、被訓練者の発する音声を認識して動作を進めるようにすることもできる。
【００９６】
以上本発明の実施形態につき説明したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更を加えて実施することができる。
【００９７】
【発明の効果】
本発明の階段昇降訓練装置は、１対の踏板と、これら１対の踏板を支持する踏板支持装置と、この踏板支持装置を動かし、踏板に所定の階段形状を形成させる駆動装置と、一方の踏板の上に両足を移した被訓練者からの指令を受け、踏板同士が位置を交替するように駆動装置を動作させる制御部とを備えるものであり、踏板の位置交替は被訓練者自身が指令を出すことにより実行されるから、被訓練者はトレーナーの助けを借りることなく自分のペースで安全に階段昇降訓練を進めることができる。
【００９８】
また、踏板は１対しか使用しないので、装置が小型になり、狭い設置面積で事足りる。踏板の位置交替をさせる機構もシンプルな構成で済み、製作コストが安く、堅牢で信頼性の高い装置とすることができる。しかも、階段としての段数が少ないため、被訓練者は高い位置まで昇る必要がなく、転落したとしても安全である。トレーナーが介助するのも容易である。
【００９９】
さらに、被訓練者の両足が一方の踏板の上に移動したことを確認するセンサーを設け、両足の移動が確認されないかぎり、制御部は被訓練者からの指令があっても駆動装置を動作させないこととしたから、装置の安全性がさらに高まる。また踏板間の段差を多段階に設定可能としたから、被訓練者の体格、体力、機能回復程度などを考慮して無理のない段差を選ぶことができるよう、何段階もの段差を設定でき、装置の適用範囲が広がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る階段昇降訓練装置の外観斜視図
【図２】踏板の支持・駆動機構の概略構成を示す平面図
【図３】踏板支持装置の一部をなす回転板の正面図
【図４】下限設定装置を図３と直角の方向から見た部分正面図
【図５】制御ブロック図
【図６】操作パネルの上面図
【図７】階段昇り訓練の動作フローチャート
【図８】部分断面図
【図９】異なる動作状態を示す部分断面図
【図１０】階段降り訓練の動作フローチャート
【図１１】部分断面図
【図１２】異なる動作状態を示す部分断面図
【符号の説明】
１    階段昇降訓練装置
１０Ｌ、１０Ｒ  ハウジング
１５Ｌ、１５Ｒ  手すり
２０  踏板支持装置
２３Ｌ、２３Ｒ  回転板
３０  駆動装置
３１  減速装置
３２  モーター
３３  回転伝達装置
３５  回転軸
３４Ｌ、３４Ｒ、３６Ｌ、３６Ｒ  タイミングプーリー
３７Ｌ、３７Ｒ  タイミングベルト
４２Ｌ、４２Ｒ、４３Ｌ、４３Ｒ  タイミングプーリー（遊星ホイール）
４４Ｌ、４４Ｒ、４５Ｌ、４５Ｒ  タイミングプーリー（太陽ホイール）
４６Ｌ、４６Ｒ、４７Ｌ、４７Ｒ  タイミングベルト（巻き掛け伝動手段）
５０Ａ、５０Ｂ  踏板
５１Ｌ、５１Ｒ  踏板支持部
５６ａ〜５６ｉ  反射型光センサー
５７  反射部材
５８ａ〜５８ｄ  安全センサー
６０  制御部
６２  プリセットカウンター（カウント手段）
６３  スピーカー（報知手段）
７１  リピートスイッチ
【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】
2004329776.tif 000009
【図８】
2004329776.tif 000010
【図９】
2004329776.tif 000011
【図１０】
2004329776.tif 000012
【図１１】
2004329776.tif 000013
【図１２】
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