(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が乗る可動部と、該可動部に周期的な揺動運動を行わせる駆動部と、この駆動部の揺動動作速度を制御する制御部とを備えた揺動型運動装置において、別途再生される音楽データからリズムを抽出するリズム抽出部と、上記可動部上に乗る使用者の動きを検出する加速度センサとを備えており、上記制御部は上記リズム抽出部から出力されるリズム信号に応じて上記揺動動作速度を変更して上記可動部の揺動運動の周期を上記リズムに同期させるものであり、且つ、上記制御部は上記加速度センサによる加速度の変化から使用者の動きの死点のタイミングを検出するとともにこのタイミングがリズムに同期するように可動部の揺動運動の位相を制御するものであることを特徴とする揺動型運動装置。
【請求項２】
上記リズム抽出部は、外付けで付加されるアダプタに設けられている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】
上記リズム抽出部で抽出したリズムに合わせて音楽データの低周波成分を強調するリズム強調部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の揺動型運動装置。
【請求項４】
制御部は可動部の揺動動作速度の限界値についてのデータを保持しており、再生される音楽データを処理する音楽信号処理回路は上記データに基づいて音楽データのテンポを変更する処理部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の揺動型運動装置。
【請求項５】
使用者が乗る可動部と、該可動部に周期的な揺動運動を行わせる駆動部と、上記可動部上に乗る使用者の動きを検出する加速度センサと、上記駆動部の揺動動作速度を制御するとともに上記加速度センサによる加速度の変化から使用者の動きの死点のタイミングを検出する制御部とを備えた揺動型運動装置に外付けで付加されるアダプタであって、
別途再生される音楽データからリズムを抽出するリズム抽出部を備え、該リズム抽出部は、上記揺動型運動装置の制御部が上記揺動動作速度及び上記揺動運動の位相を変更して上記可動部の揺動運動の周期を上記リズムに同期させるとともに上記タイミングを上記リズムに同期させるためのリズム信号を、上記制御部に送出するものであることを特徴とする揺動型運動装置用アダプタ。
【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て使用者に乗馬を模した運動負荷を付与したり、使用者がその上に立つ台を揺動させることで使用者にバランスを保つことを強制する揺動型運動装置とこの装置用アダプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗馬を模した運動負荷を使用者に付与する揺動型運動装置は、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。この揺動型運動装置の典型的な従来技術としては、たとえば特許文献１，２がある。
【０００３】
特許文献１は６軸パラレルメカニズムなどを用いて、一連の滑らかな揺動パターンを実現するようにした腰痛予防訓練装置を示したものであり、特許文献２はモータとリンクとで前後揺動及び左右揺動を実現するようにしたものである。
【０００４】
このような揺動型運動装置では、揺動駆動される可動部に乗っているだけで使用者は他動的な運動を行うことになるために、体力が無い人にも手軽に運動を行うことができるものとなっている。
【０００５】
しかし、このような運動装置を用いた運動は継続性を持たなければその効果を十分発揮できないのに対し、可動部に乗って揺られることになるために他の作業をしながら運動を行うということが困難なこともその一因であるが、使用者は得てしてさぼりがちになって継続性を保つことができないことが多々ある。
【特許文献１】特許第３３９４８９０号明細書
【特許文献２】特開２００１−２８６５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、他動型運動の継続性を高めることができる揺動型運動装置とこの運動装置用アダプタ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】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る揺動型運動装置は、使用者が乗る可動部と、該可動部に周期的な揺動運動を行わせる駆動部と、この駆動部の揺動動作速度を制御する制御部とを備えたものにおいて、別途再生される音楽データからリズムを抽出するリズム抽出部と、上記可動部上に乗る使用者の動きを検出する加速度センサとを備えており、上記制御部は上記リズム抽出部から出力されるリズム信号に応じて上記揺動動作速度を変更して上記可動部の揺動運動の周期を上記リズムに同期させるものであり、且つ、上記制御部は上記加速度センサによる加速度の変化から使用者の動きの死点のタイミングを検出するとともにこのタイミングがリズムに同期するように可動部の揺動運動の位相を制御するものであることに特徴を有している。再生される音楽のリズムに合わせた揺動周期で可動部が動作するために、使用者は聞いている音楽のリズムに合わせた動きを行うことができるものであり、しかも可動部の動きに対して使用者の動きが少し遅れても音楽のリズムに合わせた動きを使用者が行うことができる。
【０００８】
上記リズム抽出部は、外付けで付加されるアダプタに設けられていることが好ましい。商品展開上、オプションとして提供することが可能となるためである。
【０００９】
また、上記リズム抽出部で抽出したリズムに合わせて音楽データの低周波成分を強調するリズム強調部を備えていると、再生される音楽のリズムを捉えることが容易となる。
【００１０】
制御部は可動部の揺動動作速度の限界値についてのデータを保持しており、再生される音楽データを処理する音楽信号処理回路は上記データに基づいて音楽データのテンポを変更する処理部を備えているものとしてもよい。テンポ（リズム）が早すぎたり遅すぎたりする音楽を用いた時も、可動部の揺動周期に合わせたテンポで音楽で再生されるために、音楽のリズムに合わせた動きを常に行うことができる。
【００１２】
また本発明に係る揺動型運動装置用アダプタは、使用者が乗る可動部と、該可動部に周期的な揺動運動を行わせる駆動部と、上記可動部上に乗る使用者の動きを検出する加速度センサと、上記駆動部の揺動動作速度を制御するとともに上記加速度センサによる加速度の変化から使用者の動きの死点のタイミングを検出する制御部とを備えた揺動型運動装置に外付けで付加されるアダプタであって、別途再生される音楽データからリズムを抽出するリズム抽出部を備え、該リズム抽出部は、上記揺動型運動装置の制御部が上記揺動動作速度及び上記揺動運動の位相を変更して上記可動部の揺動運動の周期を上記リズムに同期させるとともに上記タイミングを上記リズムに同期させるためのリズム信号を、上記制御部に送出するものであることに特徴を有している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、再生される音楽のリズムに合わせた揺動周期で可動部が動作するものであり、このために使用者にしてみれば音楽に合わせた動きを行うことができて、より楽しく運動を行えることから継続性を高めることができるものであり、しかも音楽のリズムに合わせて動けば可動部の揺動に対応した動きを行うことになるために、他動型の運動装置の利用がより容易となるとともに使用効果も高くなる。また、揺動周期をリズムに同期させるだけでなく、使用者の動きの死点のタイミングがリズムに同期するように可動部の揺動運動の位相も制御するために、可動部の動きに対して使用者の動きが少し遅れても音楽のリズムに合わせた動きを使用者が行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、図２に示す揺動型運動装置は、使用者が座るシート２を前後左右に揺動させることでシート２に座った使用者にバランス訓練となる運動を行わせるもので、馬の背や鞍を模した形状となっているとともに上面が座面となっている上記シート２と、上部内に上記シート２の揺動駆動を行う駆動部３を納めた本体１とからなり、上記シート２の前端側には半円弧状で両端がシート２に前後に回動自在に連結された手綱６が配されているとともに、操作パネル８が設けられており、またシート２の前寄り両側からは夫々鐙７，７が吊り下げられている。
【００１５】
上記駆動部３は、前記特許文献２に示されたものと同様に図１に示すモータ３０の回転とリンク機構とを用いてシート２に前後左右に例えば平面視で８の字を描く周期的な揺動動作を行わせるものであるが、このモータ３０はその回転速度が可変であって揺動動作の周期を変更することができるものとなっている。図中４はモータ駆動回路３１を介して上記モータ３０を作動させる制御部であり、モータ３０の速度制御を司る。
【００１６】
また上記制御部４は、上記揺動周期を後述する音楽のリズム（テンポ）に同期させるためのリズム同期用の入力インターフェース４０を備えたものとなっており、制御部４は入力インターフェース４０から同期用のリズム信号が入力される時、上記揺動周期が入力されたリズム信号に同期するように、つまり揺動の際の動作方向を反転させるタイミング（死点通過タイミング）がリズム信号に一致するようにモータ３０の回転速度を変更する。なお、制御部４はリズムと揺動周期（モータ速度）との相関に関する同期用テーブル４１を備えており、この同期用テーブル４１内のデータに基づいてモータ速度を変更して上記揺動周期の変更を行う。
【００１７】
上記入力インターフェース４０に送出する同期用のリズム信号は、図１に示す例では揺動型運動装置に対して外付けされるアダプタ５に配した音楽信号処理回路５０によって生成される。該音楽信号処理回路５０は、音楽信号入力部５１を通じて入力された音楽データからリズムを抽出するリズム抽出部５２と、音楽データ中のリズムを強調するリズム強調回路５３と、リズム強調回路５３でリズムが強調された音楽データを出力する音楽信号出力部５４と、リズム抽出部５２で抽出したリズムに応じたタイミングで信号（リズム信号）を出力するリズム信号出力部５５とを備えたもので、リズム信号出力部５５から出力されたリズム信号が上記制御部４に送出される。
【００１８】
上記音楽信号処理回路５０における音楽信号入力部５１に入力される音楽データは、携帯型音楽プレーヤー６０やビデオプレーヤー、テレビ等のＡＶ機器のライン出力端子もしくはヘッドフォン出力端子から出力されるデータ（アナログ音声データ／ＷＡＶファイル）であり、音楽信号入力部５１から入力された音楽データに対し、リズム抽出部５２は次の処理を行うことでリズムを抽出してリズム信号を生成する。
【００１９】
すなわち、音楽データに対して上記リズム抽出部５２はローパスフィルタを介して低周波成分を取り出すとともに、該低周波成分に対して所定の閾値を基準として信号レベルのピークを順次検出し、続いて各ピークの立ち上がり時点から所定時間だけデータを無視するピーク幅を設定して、このピーク幅を除いた波形データを解析することでほぼ一定間隔のピークを得る。リズム信号はこのピークに合わせて出力されるパルス信号、もしくはピーク間隔の平均値を示す周波数の信号としてリズム信号出力部５５から制御部４に送られる。
【００２０】
上記リズム強調回路５３は、上述のようにして抽出したリズムに合わせて音楽データの低周波成分を強調するもので、音楽信号出力部５４からはこのリズム強調回路５３によってリズムが強調された音楽データが出力される。なお、リズム強調回路５３によって強調されていない音楽データがそのまま音楽信号出力部５４から出力されるようにしてもよい。
【００２１】
音楽信号出力部５４から出力された音楽データは、スピーカ６６が接続されたアンプ６５に送られるために、携帯型音楽プレーヤー６０をアダプタ５に接続して再生を開始すれば、リズムが強調された音楽データがアンプ６５及びスピーカー６６によって再生されると同時に、音楽信号処理回路５０から送られてくるリズム信号に同期した揺動動作を可動部２が行うものであり、このために使用者は自分の好きな音楽を聴きながらそのリズムに合わせて運動を行うことができることになる。しかも再生される音楽データはリズムが強調されたものとなっているために、使用者はその音楽のリズムを的確に捉えることができるものであり、また、リズムに合わせれば可動部２の揺動動作に対応した動きを行うことになり、揺動する可動部２上でバランスをとる運動が容易となって運動効果がより高くなる。
【００２２】
なお、上記音楽信号処理回路５０は、処理速度の点からＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）で構成してもよい。また、リズム抽出部５２によるリズム抽出動作は上記の実施例に記載のものに限るものではなく、波形データの自己相関値を利用して求めることも可能である。また、リズム強調回路５３としては、たとえば抽出したリズムに合わせた手拍子などのリズム系音楽データを生成して元の音楽データに重畳するものを用いてもよい。
【００２３】
更には、音楽信号処理回路５０を外付けのアダプタ５内に配したものを示したが、揺動型運動装置の本体１内に音楽信号処理回路５０を組み込んだものであってもよいのはもちろん、制御部４が音楽信号処理回路５０を内包する形態のもの（例えば制御部４を構成するマイクロプロセッサをＤＳＰを内包した複合プロセッサとしたもの）であってもよい。
【００２４】
また、アンプ６５及びスピーカ６６も上記本体１内に組み込んだものとすることも可能であり、スピーカ６６に代えてヘッドフォンを用いるようにしてもよい。なお、スピーカ６６を本体１内に組み込む場合、床面での反射音が使用者に聞こえるようにスピーカを設置するとともに、サラウンド処理を行った音が再生されるようにすると、可動部２に乗っている使用者は心地よい音楽を聴くことができる。
【００２５】
ヘッドフォンを用いる場合は、使用者は揺動動作を行う可動部２上に乗る関係で、例えばBluetoothを使用したワイヤレスヘッドフォンを用いることができるようにしておくことが好ましい。更に、音楽信号入力部５１はマイク入力端子であってもよい。
【００２６】
このほか、携帯型音楽プレーヤー６０等のＡＶ機器を接続することで音楽データを得るのではなく、図３に示すように、デジタル形式の音楽データを格納した不揮発性メモリやハードディスク等のメモリ手段６１を着脱自在に接続することができるようにして、メモリ手段６１に格納された音楽データを取り込むものとしてもよい。この場合、ＰＣＭ，ＭＰ３等のデジタル形式の音楽データに対応するためのデコーダ５７を音楽信号処理回路５０が備えたものとする。ネットワークインターフェース５８を備えて、ネットワークを通じて他のネットワーク機器内に格納された音楽データを取り込むことができるようにしてもよい。
【００２７】
音楽データは、ＭＩＤＩのような演奏情報形式のものであってもよい。この場合、音楽信号処理回路５０中にＭＩＤＩ音源を設けたものとするか、もしくは図４に示すように音楽信号処理回路５０とアンプ６５との間にＭＩＤＩ音源５９を設けたものとし、音楽信号処理回路５０中のリズム抽出部５２は、ＭＩＤＩ信号中のテンポ信号及びリズム系の楽器のチャンネルの信号を基にリズム信号を生成するものとすればよく、リズム強調回路５３もリズム系の楽器のチャンネルの信号や低音域コードのベロシティコードを書き換えるものを用いることができる。また、ＭＩＤＩ形式の音楽データを用いる場合、その信号コード中の拡張エリアを利用して、駆動手段のモータ３０を起動させるためのイベント情報を盛り込むことも可能である。
【００２８】
ところで、再生される音楽のリズムが早すぎて可動部２の揺動周期をリズム（テンポ）に同期させることができない場合が考えられるが、ＭＩＤＩ形式の音楽データであれば、揺動動作の周期の調整可能な範囲を記したデータを制御部４に持たせておき、音楽信号処理回路５０側で上記データを参照してテンポ信号を書き換えて再生することでリズムと揺動周期とを合致させることができる。リズム（テンポ）が遅すぎる場合は逆に速く再生することも可能である。なお、このような音楽再生のテンポを変更する処理は、音楽データがＭＩＤＩ形式のものに限られるものではなく、先に述べた実施例のものに対しても前記ＤＳＰなどを利用することで容易に実現することができる。
【００２９】
図５に他の実施例を示す。これは可動部２の揺動動作に対し、可動部２に乗る使用者の動作は少し位相が遅れたものとなることに鑑みたもので、使用者の例えば腰付近に装着される３Ｇ型の加速度センサ９を設けて、この加速度センサ９から無線乃至有線通信で送られる加速度信号を受けた制御部４が、揺動する可動部２に乗った使用者の動き（特に前後の動き）の死点のタイミングを上記加速度信号から検出し、このタイミングが前記リズム信号に合致するように可動部２の揺動動作の位相をリズム信号の位相から少しずらす。この場合、可動部２の揺動はリズムよりも少しだけ早く折り返す動作を行い、揺動する可動部２に乗った使用者の動きがリズムに合致したものとなる。
【００３０】
上記加速度センサ９を用いて使用者の動きを検知するのではなく、予め揺動周期の早さに応じた使用者の動きの遅れ時間を計測しておき、この遅れ時間を補正データとして制御部４における記憶部内に格納して、リズム信号に同期させる際に該補正データを参照して揺動動作を制御するようにしてもよいのはもちろんである。なお、このような補正データを作成する場合、使用者の体型別にデータを作成することが好ましい。
【００３１】
上記実施例では、乗馬を模した運動を使用者に負荷する揺動型運動装置を示したが、本発明はこの形態のものに限定されるものではなく、図６に示すように使用者が立つステップ部９１を揺動させることで、例えばサーフィンを模した運動を使用者に負荷するもの、図７に示すように使用者が腰掛けるシート９２を揺動させるとともに使用者の各足を個別に載せる足載せ台９３，９３を上下動させることによって歩行動作を模した運動を使用者に負荷するものなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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】同上の斜視図である。
【図３】他例のブロック回路図である。
【図４】更に他例のブロック回路図である。
【図５】他の例のブロック回路図である。
【図６】別の例の概略斜視図である。
【図７】更に別の例の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  本体
２  可動部
３  駆動部
４  制御部
５  アダプタ
３０  モータ
５１  リズム抽出部
【図１】
0004760824.tif 000002
【図２】
0004760824.tif 000003
【図３】
0004760824.tif 000004
【図４】
0004760824.tif 000005
【図５】
0004760824.tif 000006
【図６】
0004760824.tif 000007
【図７】
0004760824.tif 000008