(57)【要約】【課題】可動部の周期的な動きに使用者の動きが適切に対応しているかどうかを容易に判定することができて、より効果的な運動を使用者に行わせることができるものとする。【解決手段】使用者が乗る可動部２と、該可動部２に周期的動作を行わせる駆動部３と、周期的動作を行っている可動部に乗っている使用者の体動を検出する動作検出手段Ｓ１と、動作検出手段で検出された使用者の体動の周期と駆動部による可動部の周期的動作の周期とを比較してその周期差から上記使用者のリズム感を求めるリズム感判定手段Ｄとを備え可動部の周期的動作に同調したリズム感のある動きを使用者が行っているかどうかを判定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が乗る可動部と、該可動部に周期的動作を行わせる駆動部とを備えた運動装置において、周期的動作を行っている可動部に乗っている使用者の体動を検出する動作検出手段と、動作検出手段で検出された使用者の体動の周期と駆動部による可動部の周期的動作の周期とを比較してその周期差から上記使用者のリズム感を求めるリズム感判定手段とを備えていることを特徴とする運動装置。
【請求項２】
周期差を使用者に知らせる報知手段を備えていることを特徴とする請求項１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、殊に使用者が乗る可動部に周期的動作を行わせることで使用者に可動部の動きに応じた体動を行わせる運動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
使用者が乗る可動部に周期的動作を行わせることで使用者に可動部の動きに応じた体動を行わせる運動装置として、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するものが知られている。また、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型運動装置なども存在している。
【０００３】
このような使用者に対して他動的運動を行わせる運動装置は、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。この種の運動装置の典型的な従来技術として、特許文献１，２がある。
【０００４】
ところで、このような運動装置においては、使用者が積極的に身体を動かすものではなく、可動部の動きに合わせてたとえばバランスを保つべく身体を動かすものであり、可動部の周期的な動きに同調した動きを使用者が行う時、もっとも効果的な運動を行うことになる。
【０００５】
ここにおいて、使用者にしてみれば可動部の動きに合わせているつもりでも、実際には可動部の動きに対して大幅に遅れた動きとなっていたり、可動部の動きと全くあっていない動きとなっていることが多々存在しているとともに、この点に使用者が気付いていないことがある。
【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、可動部の周期的な動きに使用者の動きが適切に対応しているかどうかを容易に判定することができて、より効果的な運動を使用者に行わせる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】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る運動装置は、使用者が乗る可動部と、該可動部に周期的動作を行わせる駆動部とを備えた運動装置において、周期的動作を行っている可動部に乗っている使用者の体動を検出する動作検出手段と、動作検出手段で検出された使用者の体動の周期と駆動部による可動部の周期的動作の周期とを比較してその周期差から上記使用者のリズム感を求めるリズム感判定手段とを備えていることに特徴を有している。可動部の周期的動作に同調したリズム感のある動きを使用者が行っているかどうかを判定することができる。
【０００８】
そして、上記周期差を使用者に知らせる報知手段を備えたものにおいては、使用者に適切な動きを行わせることを促すことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、周期的動作を行っている可動部に乗っている使用者の体動を検出する動作検出手段で検出された使用者の体動の周期と、駆動部による可動部の周期的動作の周期とを比較してその周期差から上記使用者のリズム感を求めるリズム感判定手段とを備えているために、可動部の周期的動作に同調したリズム感のある動きを使用者が行っているかどうかを判定することができるものであり、この判定結果から使用者は可動部の動きに対応した自身の動きが適切なものであるかどうかを知ることができ、適切な動きを保つことにより、効果的な運動を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。まず運動装置の機構的な点から説明すると、図２及び図３に示す運動装置は、使用者が座るシート２を前後左右に周期的な揺動を行わせることで、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。
【００１１】
上記本体１は、四隅に接地脚１５を備えるとともにほぼ中央部から斜め後方に向けて立ち上がる部分の内部に、後述する駆動部３を上下位置調節自在に収納したもので、その外面はベースカバー１６とカバー１７，１８によって覆われている。
【００１２】
一方、シート２はシート枠２０の上面に取り付けられる座面２１と、シート枠２０の左右に取り付けられる保護カバー２３，２３等で構成されている。また、前記鐙７は、上記シート枠２０側面に固定される固定片７１と、固定片７１から吊り下げられた連結片７２と、連結片７２から吊り下げられた足掛け片７０とからなる。
【００１３】
前記駆動部３は、図３〜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（図示せず）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。
【００１４】
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。
【００１５】
そして、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。この時、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Ｔ１、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Ｔ２とする時、図４に示すように、両者Ｔ１，Ｔ２のストロークは同じであるものの、上下成分が両軌跡Ｔ１，Ｔ２で異なるように設定されている。
【００１９】
ちなみに上記軌跡Ｔ１はほぼ前後に動くだけのものとなっているが、上記軌跡Ｔ２はリンクプレート４２における軸３０３が軸４０ｂよりも後方にずれた位置にあるために、前後に加えて上下に動く成分が多くなっている。しかも、可動プレート４０の前端側の揺動駆動のための構成部品中に回動プレート３９があってリンクプレート４２の回動支点となる軸３０３の位置を回動プレート３９が上下させるために、軌跡Ｔ２は往路と帰路とで上下にずれたルートをとるものとなっている。
【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上にシート枠２０が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ことから、シート２の座面２１における左右方向中央で且つ前後方向において最も低くなっている中央点２１ａは、上記前後左右の揺動によって、図６(a)に示すように平面視で８の字を描くものとなっている。また、軌跡Ｔ１，Ｔ２の違いにより、図６(b)に示すように、上記中央点２１ａは前方へ沈み込み、浮き上がりながら後方に戻るという軌跡を描く。
【００２１】
また、図６はシート２の中央点の動きを所定時間間隔でプロットしたものであり、このために点の間隔が大であるところは速度が大、小さい間隔から大きな間隔に短時間に変化するところは加速度が大であることを示している。つまり、図６に示すものでは、前方への移動時の加速度が後退時の加速度よりも大となっている。これはシート２に座ってシート２の動きを受ける使用者にしてみれば、前に進んでいるという感覚を受けるものであり、このために実際の乗馬をしている感覚を得られるものである。
【００２２】
さらに、左右の揺動は可動プレート４０及び座面２１とほぼ平行な水平軸の軸回りにではなく、前側が後ろ側よりも下がった前後方向の軸Ａの軸回りになされることから、可動プレート４０は前側も後ろ側も左右の揺動を同じ角度範囲で行うものの、上記前後軸Ａからの距離は後ろ側よりも前側が長くなっているために、可動プレート４０の前端側の左右移動ストロークが後端側の左右移動ストロークよりも大きくなっている。このために前後方向の揺動（ピッチ）と左右方向の揺動（ロール）が合成されて平面視で８の字となっている動きは、図６(a)に示すように、前方側での左右移動幅が後方側での左右移動幅よりも大きくなっている上に、前方斜め移動はシート２の前端側が斜め前方に捻れながらずれ動くというヨー成分を含んだものとなっている。
【００２３】
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、後述する操作パネル８に対する操作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。上記の前後左右の揺動に連動する伸縮を行わせることで、上下動成分を増大させたり減少させることも可能である。
【００２４】
図７はシート２の前端部に配した操作パネル８を示している。図中８０は電源スイッチ、８１は前述の電動スライドユニット１４を作動させることでシート２の高さを調整する高さ調整スイッチ、８２は伸縮アクチュエータ４５を作動させることでシート２の傾斜角度を調整するための角度調整スイッチ、８３は駆動部３のモータ３１の回転速度を変更することで揺動速度を調整する速度調整スイッチ、８４は使用者の体重値入力用のアップダウンスイッチ、８５は揺動動作を初心者向きのものに抑えるための動作モード選択スイッチ、８６は揺動動作による運動強度を切り換えるための動作モード切換スイッチ、８７は運動対象を切り換えるための運動対象切替スイッチ、８８は液晶パネルで構成されたディスプレーである。運動対象切替スイッチ８７を操作した時、伸縮アクチュエータ４５によってシート２の前後傾斜角がそれぞれに適した状態に切り換えられる。
【００２５】
上記ディスプレー８８は、シート２の傾斜状態の表示、速度調整状態の表示、動作時間の表示、運動強度の表示などのほか、算出した運動量（消費カロリー）の表示、伸縮アクチュエータ４５の伸縮によるシート２の前後傾斜の姿勢変化により、人体の腹筋・背筋・太もも前部・太もも後部のどの筋肉に対してどのような値の負荷がかかるようになるかの表示等を行う。なお、上記運動量はシート２に設けた加速度センサＳの出力と、入力された体重値とを基に算出しており、シート２の前後傾斜の姿勢変化に伴う各筋肉への負荷度合いに関しては、シート２の前後傾斜角の違いとモータ３１の速度の違いで各筋肉の筋電位がどのように変化するかのデータをとり、このデータを基に決定している。
【００２６】
ところで、上記のような周期的動作を行うシート２に座った使用者は、シート２の揺動動作に伴い、バランスを保つための動きを行うことになる。そしてこの使用者の体動は、シート２の周期的動作に同期した動きである時、もっとも効果的な運動を行っていることになる。しかし、前述のように、自身の体動がシート２の周期的動作に同期したものとなっているかどうかを使用者が認識することは困難である。
【００２７】
このために、この運動装置においては、周期的動作を行っている可動部に乗っている使用者の体動を検出する動作検出手段Ｓ１を設けるとともに、リズム感判定手段Ｄとを設けている。図１中のＣは駆動部３の動作制御を司る制御部である。上記動作検出手段Ｓ１としては、左右の鐙７，７に設けた荷重センサを好適に用いることができるが、その他、使用者の身体に装着する加速度センサ、手綱６や座面２１に取り付けた荷重センサなども利用することができる。
【００２８】
左右の鐙７，７に夫々設けた荷重センサを動作検出手段Ｓ１とする時のほぼ１０秒間の出力例を図８に示す。図中イが右側の鐙７、ロが左側の鐙７に設けた荷重センサの出力であり、検出される荷重が周期的に増減していることがわかる。
【００２９】
一方、駆動部３によって周期的な揺動駆動がなされるシート２には前述のように加速度センサＳ２を設けていることから、この加速度センサＳ２の出力変化からシート２の上記揺動の周期を検出することができる。なお、シート２の揺動周期の検出は、加速度センサＳ２ではなく、機構部３の動きを基に検出するものであってもよい。
【００３０】
ここにおいて、上記リズム感判定手段Ｄは、動作検出手段Ｓ１の出力として得られる体動の周期と、加速度センサＳ２の出力として得られるシート２の動きの周期とを比較し、その周期差から使用者のリズム感を求めるものであり、たとえばピーク値のずれが所定時間（たとえば０．２秒）以内であれば、リズム感が良いとの判定を出力する。周期的変化のパターンそのものを比較し、相関係数がたとえば０．９以上であればリズム感が良いと判定するものであってもよい。このような判定結果は、前記ディスプレー８８を利用して使用者に報知したり、音声報知によって使用者に報知する。
【００３１】
この報知は、シート２の動きに使用者の動きが追従して同期したものとなっているかどうかだけでなく、たとえば前記ピーク値のずれが大きい時には、身体の動きの遅れが大きい旨の報知を行って、使用者の動きが望むべき動きに対してどうであるかを使用者に知らせることができるものが好ましい。また、上記ディスプレー８８を利用して、周期差を視覚的に確認することができる表示を行うようにしてもよい。このような表示としては、使用者の動きのうちの例えば前後方向の動きのグラフと、シート２の前後方向の動きのグラフとを重ね合わせて表示するものを用いることができる。
【００３２】
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の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、使用者が立つ台を周期的に動かすことで、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９に示すように、使用者が腰掛けるシート２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９０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。これらにおける動作検出手段Ｓ１には、上記足載せ台９０に設けた荷重センサ、バランス維持の補助用に設けられて使用者が手に持つハンドルや紐などに設けた荷重センサを用いることができる。
【００３３】
上記操作パネル８に設けたディスプレー８８は、前述のように周期差（位相差）を表示して使用者に自身の動きをどのようにすればよいのかの判断の補助となる情報を使用者に伝えることができるものが好適に用いることができるが、このほか、メモリカードやパソコン、形態電話などとの接続インターフェースを備えて、背景画像などを使用者の好みのものに変更することができるカスタマイズ機能を持たせたり、荷重センサの出力値から使用者の運動量を算出表示したり、これまでの運動履歴を表示したり、前回と今回とで使用者のリズム感に変化があるかどうかを表示したりすることができるようにしておけば、使用者がこの運動装置を用いて運動を行うことについての意識を高めることができる。
【００３４】
更には、うまくリズムに乗って運動を行うことができる時には、バーチャルキャラクターの育成が促されるというようなゲーム感覚を盛り込んだものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック図である。
【図２】同上の斜視図である。
【図３】同上の駆動部の斜視図である。
【図４】同上の駆動部の側面図である。
【図５】同上の駆動部の分解斜視図である。
【図６】(ａ）(b)は同上の駆動部による可動部の前後左右方向揺動の動作説明図である。
【図７】同上の操作パネルの正面図である。
【図８】同上の動作検出手段の出力例を示すタイムチャートである。
【図９】他例の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  本体
２  シート
３  駆動部
Ｓ１  動作検出手段
Ｓ２  加速度センサ
Ｄ  リズム感判定手段
【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】
2009160185.tif 000009
【図８】
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【図９】
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