CN101909572A - 立姿用被动锻炼设备 - Google Patents

Abstract

一种立姿用被动锻炼设备，包括左脚基座和右脚基座，基于所述左脚基座和所述右脚基座，处于立姿的使用者的左脚和右脚能够分别搁置在所述左脚基座和右脚基座上，并且所述左脚基座和所述右脚基座通过驱动单元在至少一个平面内移动。所述左脚基座、所述右脚基座和所述驱动单元安装在基架上。左右踝关节之间在左右方向上的距离小于或者大于左右髋关节之间的距离的范围包括在所述左脚基座和所述右脚基座的移动范围之内。

Description

立姿用被动锻炼设备

技术领域

本发明总体上涉及一种立姿用被动锻炼设备，用于通过驱动单元移动右脚基座和左脚基座，处于立姿的使用者的右脚和左脚分别地搁置在右脚基座和左脚基座上，从而被动地对使用者施加肌肉刺激以引起使用者的肌肉活动。

背景技术

现有技术的锻炼设备提供了一种室内锻炼的简单方式(例如：见日本专利申请公开号2004-261256(下文中称为“第一现有技术”)以及日本专利申请公开号2004-267724(下文中称为“第二现有技术”))。锻炼设备具有踏板，使用者的脚底可以搁置于其上；以及具有用于使踏板振动的驱动单元，从而能够进行被动锻炼。第一现有技术和第二现有技术均给脚踝提供了单调的弯曲和伸展锻炼以促使血液流动。

另外，像年老人群的足底力弱化易导致其跌倒，因此加强例如小腿或者类似的肌肉群是理想的。第一现有技术和第二现有技术均不足以合理且有效地增强肌肉群以在保持平衡的同时控制足底力。

发明内容

本发明的目的是在合理且有效地保持平衡的同时，促进腿的内侧和外侧肌肉群内的肌肉活动。

本发明的一种立姿用被动锻炼设备包括：左脚基座和右脚基座，以使处于立姿的使用者的左脚和右脚可以分别地搁置在其上；用于在至少一个平面内移动左脚基座和右脚基座的驱动单元；以及基架，左脚基座、右脚基座和驱动单元安装在该基架上。根据本发明的一个方面，左脚基座和右脚基座配置为使得左右踝关节之间在左右方向上的距离不同于左右髋关节之间的距离的范围包括在左脚基座和右脚基座的移动范围之内。

在该配置中(以下简称为“第一配置”)，左右踝关节之间在左右方向上的距离不同于左右髋关节之间的距离的范围包括在左脚基座和右脚基座的移动范围之内。因此，能够增强臀部的肌肉群的肌肉活动。另外，由于左脚基座和右脚基座在至少一个平面内移动，腿部的肌肉群得到伸展和收缩。因此，能够为肌肉和静脉血回流促进糖分供应以保证促进血液循环。

在实施例中，左脚基座和右脚基座配置为使得左右踝关节之间在左右方向上的距离小于左右髋关节之间的距离的范围包括在左脚基座和右脚基座的移动范围之内。在该配置中，由于左右踝关节之间在左右方向上的距离小于左右髋关节之间的距离的范围包括在左脚基座和右脚基座的移动范围之内，所以能够增强臀部的肌肉群的肌肉活动。

在实施例中，左脚基座和右脚基座配置为使得左右踝关节之间在左右方向上的距离大于左右髋关节之间的距离的范围包括在左脚基座和右脚基座的移动范围之内。在该配置中，由于左右踝关节之间在左右方向上的距离大于左右髋关节之间的距离的范围包括在左脚基座和右脚基座的移动范围之内，所以能够增强内收肌的肌肉活动。

在实施例中，被动锻炼设备进一步包括范围调节器，其配置为调节左脚基座和右脚基座在左右方向上的移动范围。在该配置中，能够通过范围调节器调节左脚基座和右脚基座在左右方向上的移动范围。因此，通过调节成将左右踝关节之间在左右方向上的距离小于左右髋关节之间的距离的范围包括在左脚基座和右脚基座的移动范围之内，能够增强臀部的肌肉群的肌肉活动。通过调节成将左右踝关节之间在左右方向上的距离大于左右髋关节之间的距离的范围包括在左脚基座和右脚基座的移动范围之内，还能够增强内收肌的肌肉活动。也就是说，能够调节待加强的肌肉活动部位。

本发明的立姿用被动锻炼设备包括：左脚基座和右脚基座，处于立姿的使用者的左右脚可以分别地搁置在其上；用于在至少一个平面内移动左脚基座和右脚基座的驱动单元；以及基架，左脚基座、右脚基座和驱动单元安装在该基架上。根据本发明的一个方面，被动锻炼设备进一步包括范围调节器，其配置为调节左脚基座和右脚基座在左右方向上的移动范围。

在该配置中(下文简称为“第二配置”)，能够通过范围调节器调节左脚基座和右脚基座的移动范围。因此，通过调节成将左右踝关节之间在左右方向上的距离小于左右髋关节之间的距离的范围包括在左脚基座和右脚基座的移动范围之内，能够增强臀部的肌肉群的肌肉活动。通过调节成将左右踝关节之间在左右方向上的距离大于左右髋关节之间的距离的范围包括在左脚基座和右脚基座的移动范围之内，还能够增强内收肌的肌肉活动。也就是说，能够调节待加强的肌肉活动部位。另外，由于左脚基座和右脚基座在至少一个平面内移动，所以腿部的肌肉群得到伸展和收缩。因此，能够为肌肉和静脉血回流促进糖分供应以保证促进血液循环。

在第一配置或者第二配置中，被动锻炼设备可以进一步包括：操作输入部，所述操作输入部用于输入属性和待通过锻炼进行加强的部位，使用者的左右髋关节之间的距离能够通过所述属性来计算；以及范围决定部，所述范围决定部配置为基于通过所述操作输入部输入的属性估计左右髋关节之间的距离，并且还基于通过所述操作输入部输入的部位和所估计的髋关节之间的距离来决定所述左脚基座和右脚基座的移动范围。所述范围调节器包括驱动源并且配置为响应于命令值调节所述左脚基座和右脚基座的移动范围。所述范围决定部配置为对所述范围调节器提供所决定的移动范围作为所述命令值。在本配置中，使用者通过操作输入部输入例如使用者的身高的属性和主要待加强的部位，从而决定左脚基座和右脚基座的移动范围。另外，将响应于所决定的移动范围的命令值提供给包括驱动源的范围调节器。从而，左脚基座和右脚基座的移动范围自动地调节，并且解决了移动范围调节的麻烦。如果作为计算使用者的左右髋关节之间的距离所必需的信息的属性以及待加强的部位通过操作输入部输入，那么就可以定义髋关节之间的距离与踝关节之间在左右方向上的距离之间在左脚基座和右脚基座的移动范围内的关系。

在第一配置或者第二配置中，驱动单元可以配置为改变左脚基座和右脚基座在前后方向上的各位置。在本配置中，左脚基座和右脚基座在前后方向上的位置被改变。因此，使用者的脚的位置像步行一样前后移动，从而刺激肌肉群(股直肌、股内侧肌、股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌、腓肠肌或者类似的肌肉群)以弯曲和伸展。

在第一配置或者第二配置中，驱动单元可以配置为改变左脚基座和右脚基座在左右方向上的各位置。在本配置中，由于左脚基座和右脚基座的位置在左右方向上改变，所以股外侧肌、内收肌等被刺激。

在第一配置或者第二配置中，驱动单元配置为改变左脚基座和右脚基座在前后方向和左右方向上的各位置。在本配置中，由于左脚基座和右脚基座的位置在前后方向上和左右方向上改变，所以腿部的不同肌肉被刺激，并且进一步为肌肉和静脉血回流促进糖分的供应。

附图说明

下面将对本发明的优选实施例进行进一步的说明。结合下面的详细说明和附图，本发明的其他特征和优点将能更好地理解，其中：

图1是本发明的第一实施例的示意平面图；

图2是第一实施例的分解透视图；

图3是第一实施例的操作的说明图；

图4是第一实施例的驱动单元的***图表；

图5是第一实施例的基本部件的截面图；

图6是第一实施例的基本部件的操作的说明图；

图7是第一实施例的基本部件的截面图；

图8示出了第一实施例的有益效果；

图9示出了第一实施例的有益效果；

图10是本发明的第二实施例的基本部件的分解透视图；

图11是本发明的第三实施例的框图；

图12是示出第三实施例的构成示例的基本部件的透视图；

图13是示出第三实施例的构成示例的基本部件的前视图；

图14是示出第三实施例的构成示例的基本部件的后视图；以及

图15显示第三实施例的构成示例，图15A是后视示意图，以及图15B是前视示意图。

具体实施方式

(第一实施例)

图1和图2显示了作为本发明的基本配置的构成示例。本实施例以放置在地板上的配置示出，但是嵌入在地板中的配置才可以采用。存在多种选择，例如固定在适当位置的配置以及可移动的配置。下面将要描述的设备可以在使用者坐在座椅上的情况下使用，但是主要意在在使用者处于立姿的情况下使用。

如图1和图2所示，本实施例具有作为放置在地板上的基架的基板1a。基板1a具有矩形形状，但不限于矩形。为了简要说明的目的，当基板1a放置在地板上时，基板1a的顶面与地板面平行。因此，图1中的上-下对应于使用中的上-下。

上壁1b位于基板1a上方，且基板1a与上壁1b相联，构成壳体1。作为选择，壳体1可以为长方体形状，但是如果其内部具有存储空间，那么壳体1的外观配置可以应用空心圆柱体或多角圆柱体或者类似的形状。为了简要说明的目的，当壳体1放置在地板上时，壳体1的顶面(上壁1b的顶面)与地板面平行。在嵌入地板中的配置中，能够将仅仅包括除了上壁1b之外的部件作为框架的配置应用于壳体1。

基板1a上设置有左脚基座2a和右脚基座2b以及用于移动左脚基座2a和右脚基座2b的驱动单元3，使用者的左脚和右脚分别搁置在左脚基座2a和右脚基座2b上。图1和图2中的箭头X的方向在下文中定义为前方。在其他附图中，如果标示有箭头X，那么该方向即变为前方。

上壁1b设置有两个在厚度方向上穿透的开口11a和11b，其分别暴露出左脚基座2a和右脚基座2b。开口11a和11b中每个均为矩形。开口11a和11b的各自的沿着长度方向的中心线与壳体1的前后方向相交，且壳体1的前端侧的中心线之间的距离比后端侧的中心线之间的距离长。开口11a和11b的各自长度方向与基板1a的前后方向之间的角度可以任意设置。例如，角度可以设置在5至15度范围内。关于左开口11a的角度是绕后端作为中心的逆时针角度，而关于右开口11的角度是绕后端作为中心的顺时针角度。

在开口11a和11b的各自的宽度方向上的两侧形成有向内敞开的滑槽(未显示)。脚凳框架22的凸缘22b能够滑动地***至滑槽中。左脚基座2a和右脚基座2b由脚凳框架22和脚凳板21形成，使用者的脚可以搁置在脚凳板21上。脚凳框架22各自具有类似矩形框架的主体部分22a。各个凸缘22b沿着其自身的主体部分22a的一个敞开面(顶面)绕主体部分22a形成。在各个主体部分22a的内底处一体地形成附接板22c。

主体部分22a的长度和宽度在尺寸上比开口11a和11b小，凸缘22b的长度和宽度在尺寸上比开口11a和11b大。滑槽12的底部之间的距离比各个凸缘22b的边缘之间的距离大。因此，各个脚凳框架22可以沿宽度方向在滑槽12的范围内移动，也可以在长度方向上移动。

脚凳板21均为矩形板，其比脚凳框架22的主体部分22a的内部边缘稍小，且其尺寸均设定为使得使用者的整个脚能够搁置在其上。脚凳板21的各个顶面可以应用不同的材料或者形状以增大摩擦系数。框架主体21a和21b弯曲成正方形支架的形状，且框架主体21a和21b一体地位于脚凳板21的各底面的***。各脚凳板21一体地设置有在其自身的宽度方向上间隔开的成对的轴承21c，且所述轴承21c位于脚凳板21的底面上，并由框架主体21a和21b围绕。

向上敞开的轴承板23的横截面呈正方形支架的形状，且其被固定在脚凳框架22的附接板22c的各顶面上。位于各脚凳板21中的轴承21c与轴承板23的支腿件23a的外表面接触。柄24穿过支腿件23a，且进一步地设置有轴承21c。因此，柄24均沿着脚凳板21的宽度方向布置，并且脚凳板21可以绕柄24转动，以使其自身的长度方向上的前部和后部能够相对于脚凳框架22上下移动。当脚凳板21相对于脚凳框架22转动时，框架主体21a和21b用于覆盖脚凳板21和脚凳框架22的底面之间的间隙。

向下敞开的滑架41的横截面呈正方形支架形状，且所述滑架41附接于脚凳框架22的附接板22c的底面。两个轮子42附接于滑架41的支腿件41a的各个外侧。相对于各左脚基座2a和右脚基座2b，两个导轨43固定在基板1a的顶面上，并且滑架41放置在导轨43上，以使轮子42能够在形成于导轨43的上部的导轨槽43a中转动。轮子分离防止板44分别固定在导轨43的顶面上，并与轮子42的侧面相接触，以防止轮子42从导轨槽43a中分离出来。

在本实施例中，导轨43的长度方向各自不同于形成在壳体1上的开口11a和11b的长度方向。开口11a和11b分别设置为使得其在壳体1的前侧沿长度方向的中心线比在后侧的大。导轨43的长度方向也不同于壳体1的前后方向。

导轨43的长度方向相对于壳体1的前后方向在角度上比开口11a和11b的长度方向相对于壳体1的前后方向的大。例如，如果开口11a和11b的长度方向相对于壳体1的前后方向的角度均为30°，那么导轨43的长度方向的角度分别设定为45°或者类似的角度。当脚搁置在左脚基座2a和右脚基座2b上时，脚的中心线与开口11a和11b的长度方向相一致。在这种情况下，左脚基座2a和右脚基座2b沿着导轨43移动，从而导轨43的长度方向设定为即使脚的位置改变，剪切力也不作用在膝盖上的方向。

在上述配置中，左脚基座2a和右脚基座2b可以沿着导轨43的长度方向往复运动，所述长度方向不同于开口11a和11b的长度方向上的中心线。因此，脚凳板21和脚凳框架22可以在与长度方向相交的方向上在开口11a和11b内移动。也就是说，滑架41、轮子42以及轮子分离防止板44用作引导部4，以限制左脚基座2a和右脚基座2b的移动路径。

如图4所示，用于移动左脚基座2a和右脚基座2b的驱动单元3具有：用于产生驱动力的驱动源31；***分离部32，其配置为分开用于两个***的驱动力，以传递分开的驱动力至左脚基座2a和右脚基座2b；以及往复驱动器33，其配置为通过使用驱动力使得滑架41沿着导轨43往复运动。

下面对驱动单元3进行进一步的详细解释。回转马达(下文简称为“马达”，其用数字31指代)应用于驱动源31。***分离部32与马达31的输出轴31a相联。

***分离部32包括与马达31的输出轴31a相联的蜗杆(第一齿轮)32a，以及与蜗杆32a啮合的一对蜗轮(第二齿轮)32b。蜗杆32a和两个蜗轮32b放置在固定于基板1a上的变速箱34内。变速箱34由具有上部开口的齿轮壳体34a和附连成关闭齿轮壳体34a的盖板34b构成。用于支撑蜗杆32a的在其长度方向上的两端的一对轴承32c附连在齿轮壳体34a和盖板34b之间。

由齿轮壳体34a和盖板34b支撑的旋转轴35***在蜗轮32b中，且蜗轮32b与旋转轴35相结合，从而旋转轴35可以响应于蜗轮32b的旋转而旋转。横截面是非圆形(在附图的示例中为矩形)的连接部35a形成在旋转轴35的各个顶部边缘上。

马达31安装在支撑部34c上，设置支撑部34c用于齿轮壳体34a和固定在基板1a上的支撑板13a，并且马达31通过盖板34b和压板13b固定于基板1a，盖板34b附接为覆盖齿轮壳体34a，压板13b联接于支撑板13a。

如图5所示，每个往复驱动器33包括曲柄板36和曲柄杆38，曲柄板36的一端和旋转轴35的连接部35a相联，曲柄杆38通过曲柄轴37和曲柄板36相联。曲柄轴37的一端固定在曲柄板36上，而另一端由与曲柄杆38的一端相联的轴承38a保持。也就是说，曲柄杆38的一端与曲柄板36可转动地连接。曲柄杆38的另一端通过轴38b与滑架41相联，从而曲柄杆38的另一端可相对于滑架41转动。

因而，曲柄杆38起到转换机构的作用，用于将蜗轮32b的回转力转换成滑架41的往复运动。每个蜗轮32b均设置有曲柄杆38，左脚基座2a和右脚基座2b分别设置有滑架41。因此，曲柄杆38起到转换机构的作用，用于将蜗轮32b的回转力分别转换成左脚基座2a和右脚基座2b的往复运动。

由于滑架41的运动路径受限于轮子42和导轨43，所以滑架41能够响应于蜗轮32b的旋转而沿着导轨43的长度方向往复运动。也就是说，马达31的旋转通过蜗杆32a和蜗轮32b传递给曲柄板36，并且滑架41通过联接于曲柄板36的曲柄杆38沿着导轨43呈直线地往复运动。结果，连接于滑架41的脚凳框架22沿着导轨43往复运动。也就是说，左脚基座2a和右脚基座2b在导轨43的长度方向上往复运动。

在本实施例中，驱动力通过蜗杆32a和一对蜗轮32b被分成用于两个***，用于两个***的驱动力分别用于左脚基座2a和右脚基座2b。因此，左脚基座2a和右脚基座2b是相关联的并且由驱动单元3驱动。蜗轮32b与蜗杆32a啮合，使得啮合位置之差变为180°。因此，当左脚基座2a出现在其移动范围的后端时，右脚基座2b出现在其移动范围的前端。左脚基座2a的移动范围的后端是左脚基座2a的移动范围内的右端，并且右脚基座2b的移动范围内的前端是右脚基座2b的移动范围内的右端。因此，左脚基座2a和右脚基座2b在左右方向上沿同一个方向移动。

从前述配置中可以清楚的看到，左脚基座2a和右脚基座2b的移动相位差可以基于蜗杆32a和蜗轮32b之间的啮合位置任意设定。当使用者以立姿站立在左脚基座2a和右脚基座2b上时，如果相位差是如实施例中的180°，那么使用者在前后方向上的重心移动变少；因此，即使使用者在平衡能力上下降，本装置也是可用的。另一方面，除非相位差是既定的，否则会发生使用者在前后方向上的的重心移动。因此，这对腰部或者类似部位的肌肉群锻炼是有用的，用于除了对腿部的肌肉群锻炼之外，还保持平衡能力。

另外，设置为用于左脚基座2a和右脚基座2b的脚凳板21可以相对于脚凳框架22绕柄24转动。因此，如图6所示，能够改变脚凳板21的前端和后端的高度位置。也就是说，改变搁置在脚凳板21上的足尖和足跟的高度位置使踝关节能够脚底弯曲和背屈。

绕柄24转动脚凳板21与沿着导轨43的往复运动互锁。因此，如图7所示，基板1a形成有引导面14，其中引导面14的至少一部分具有沿着脚凳板21的各移动路径的斜面14a。跟踪突起位于脚凳板21的底面上并与引导面14相接触。在附图的示例中，斜面14a形成在引导面14的整个长度上，且其相对于基板1a的顶面以恒定的角度倾斜。然而，不仅限于此，各引导面14的至少一部分可以包括斜面14a。在本实施例中，在引导面14上滚动的滚动件25a分别位于跟踪突起25的尖端上。然而，对各跟踪突起25的尖端可以选择减小相对于各引导面14的摩擦系数的材料或形状。

这样，跟踪突起25设置为触及引导面14，从而响应于马达31的旋转，左脚基座2a和右脚基座2b往复运动，同时跟踪突起25与引导面14的斜面14a相接触。此时，脚凳板21绕柄24转动，且脚凳板21相对于基板1a改变角度。结果，进行踝关节的脚底弯曲和背屈。

另外，当以立姿使用本设备时，左脚基座2a和右脚2b暂停在默认位置。在这个默认位置，使用者将其左右脚分别地搁置在左脚基座2a和右脚基座2b上，从而站立在左脚基座2a和右脚基座2b上，然后激活驱动单元3。左脚基座2a和右脚基座2b布置为使得其长度方向Dx分别与前后方向(箭头X的方向)形成例如大约9°的角。当站立在左脚基座2a和右脚基座2b上时，使用者可以不用扭曲其腿就能以自然的立姿站立。

在默认位置，左脚基座2a和右脚基座2b在前后位置上处于相同的位置上。也就是说，在默认位置，左脚基座2a和右脚基座2b布置在左右方向上的一直线上。因此在默认位置，当使用者站立在左脚基座2a和右脚基座2b上时，从使用者的重心向下的直线穿过左脚基座2a和右脚基座2b的中心。

从前述配置中可以清楚的看到，当驱动单元3被激活时，左脚基座2a和右脚基座2b在前后方向上的位置改变，并且还响应于前后方向上的位置改变而在左右方向上改变。在这种情况下，左脚基座2a和右脚基座2b沿着导轨43以直线往复运动，且从脚的前后方向上以不同的方向移动。例如，在相对于壳体1的前后方向分别成45°角的方向上移动。

另外，左脚基座2a和右脚基座2b沿着导轨43往复运动，而同时脚凳板21绕柄24转动。当脚凳板21向前移动时，跟踪突起25沿着引导面14的斜面14a上升。因此，踝关节在左脚基座2a和右脚基座2b的前端变得背屈，并且还在左脚基座2a和右脚基座2b的后端变得脚底弯曲。柄24的位置设定为邻近脚底的根部，并且脚底弯曲和背屈的角度设定为分别相对于作为参考水平面的基板1a的顶面大约为10°。

脚底弯曲和背屈与左脚基座2a和右脚基座2b的前后位置的关系可以与上述示例相反。脚底弯曲相对于参考水平面的角度可以不同于背屈相对于参考水平面的角度。通过将各引导面14形成为适合的形状可以容易地实现这些操作。

如上面所提到的，当左脚基座2a和右脚基座2b中的一个在前端移动时，另一个则在后端移动。另外，当其中一个在左边的方向上移动时，另一个则在右边的方向上移动。因此，使用者的躯干被扭曲，且使用者的肠道会被施加刺激。然而，由于使用者可以自由地移动上身，所以使用者可以移动其身体以使其躯干不被扭曲。

因此，可以设置栏杆以使使用者可以在使用中握住栏杆。从而，使用者的上身可以被控制。栏杆可以一体地形成在壳体1上，或者可以位于该设备的使用点内的构建侧。如果设置有栏杆，使用者可以用栏杆支撑身体，从而即使使用者在平衡能力上下降，也能轻易地使用该设备。该设备基本上是在立姿下使用，但当处于立姿存在困难时，也可以通过提供座椅在坐姿下使用，用于例如复原或者类似的使用。

在上述配置中，当左脚基座2a和右脚基座2b从移动范围的后端移动至前端时，其在左右方向上沿离开躯干的方向移动。因此，当左脚基座2a和右脚基座2b均移动至移动范围的后端时，代表点之间在左右方向上的距离比当左脚基座2a和右脚基座2b均移动至移动范围的前端时的代表点之间的距离小。代表点是参照左脚基座2a和右脚基座2b任意限定的。移动路径可以是直线路径(后面将给予说明)，或者可以是例如曲线路径或者蜿蜒路径的路径。另外，直线路径可以包括前端运动和后端运动之间的不同路径。

在这些操作中，左脚基座2a和右脚基座2b的总体移动地点是向前敞开的V形。相反，通过使后端处的在左右方向上的距离比前端处的距离宽，移动地点可以是倒置的V形。前端处的代表点之间的距离可以和后端处的距离相同(最简单的操作是仅在前后方向上的操作)。移动地点内的左端位置和右端位置可以在前后位置上相同(最简单的操作是仅在左右方向上的操作)。

另外，如上面提及到的，左脚基座2a和右脚基座2b可以分别绕柄转动。例如，脚的左右(宽度)方向上的轴(如前所述)、前后(长度)方向上的轴以及竖直方向上的轴可以单独地使用或者组合起来使用，从而获得绕轴的旋转。这种绕轴的旋转可以与左脚基座2a和右脚基座2b的沿着上壁1b的移动互锁，或者可以与左脚基座2a和右脚基座2b在使用中的移动无关地保持恒定的旋转角度。各个轴可以由一个轴形成，或者多个轴可以由一个例如球形接头或者类似构件的构件形成。

绕脚的宽度方向上的轴转动将改变脚趾和脚跟在竖直方向上的位置关系，从而转动踝关节。结果，对小腿的肌肉群(腓肠肌或者类似的肌肉)的肌肉刺激增加，且响应于小腿的肌肉群的膨胀和收缩而刺激了来自腿部的静脉回流。从而，整个身体的血液循环得到提高。另外，通过转动踝关节，使用者的用于保持前后方向上的平衡的肌肉群得到刺激。腰部和腿部的肌肉群的肌肉活动还通过神经***的反射得到促进，用于保持特别为了防止在前后方向上跌倒的姿势。

在具有膝外翻或者弓形腿的使用者使用时，通过绕脚的长度方向上的轴转动，可以对左脚基座2a和右脚基座2b中的至少一个给定在用于矫正腿的畸形的方向上的倾斜。通过改变倾角，还能够刺激腿的肌肉群的外侧或内侧的肌肉活动。在左脚基座2a和右脚基座2b的移动中产生相位差使得躯干能够进行扭转锻炼。(例如，如果相位差是180°，当它们中的其中之一在前端时，另一个则在后端。)另外，通过绕竖直方向上的轴转动，躯干的扭转角度可以进一步增大，从而保证内脏机能的提高。

当绕脚的宽度或者长度方向的轴转动时，左脚基座2a和右脚基座2b可以均以恒定的角度相对于水平面倾斜。当在使用中伴随有角度改变时，左脚基座2a和右脚基座2b可以分别具有恒定的角度偏移。此时，偏移意味着对相对于水平面的角度进行偏置。当伴随有角度改变时，偏移意味着在角度变化的中心位置相对于水平面对角度进行偏置。

如果绕使用者的脚的长度方向上的轴设定恒定的固定倾角，则能够矫正例如膝外翻或者弓形腿的腿部畸形。如果绕脚的宽度方向上的轴设定恒定的倾角，则能够加强作用在脚趾和膝盖上的用于控制体重平衡的腓肠肌肌肉。

当在使用中绕脚的宽度方向上的轴设定恒定的角度偏移时，脚跟位于脚趾下方的时间被延长，从而延长了腓肠肌肌肉伸展的时间以增强伸展效果。也就是说，通过伸展肌肉群，能够促进废物的消化或者扩展踝关节的运动范围。用于使使用者的躯干背部完全倾斜的力也作用在使用者上，从而通过神经***的反射引起用于保持平衡的肌肉群(例如腰部、背部和腹部)的肌肉活动。偏移可以通过调整左脚基座2a和右脚基座2b的可移动范围而设定，或者通过在壳体1的背侧上设置支腿而设定，从而调节壳体1的支腿的各自突出长度。然而，不限于设置诸如左脚基座2a和右脚基座2b的两个脚基座，也可以设置有一个脚基座。

另外，如图3(a)所示，在本发明中，范围(W1＞W2)包括在左脚基座2a和右脚基座2b的移动范围之内。在范围(W1＞W2)中，使用者的右踝关节(J2)和左踝关节(J2)之间的距离“W2”比右髋关节(J1)和左髋关节(J1)之间的距离“W1”小。使用者的右髋关节(J1)和左髋关节(J1)之间的距离“W1”受到使用者体形不同的影响。然而，如上述构造，如果左脚基座2a和右脚基座2b在前后移动的同时左右移动，则能够提供这样的时间，其中：当左脚基座2a和右脚基座2b移动时，距离“W2”比距离“W1”小而与个体之间的体形差异无关。

如图3(b)所示，可以应用如下操作，其中：范围(W1＜W2)包括在左脚基座2a和右脚基座2b的移动范围之内。在范围(W1＜W2)中，使用者的右踝关节(J2)和左踝关节(J2)之间的距离“W2”比右髋关节(J1)和左髋关节(J1)之间的距离“W1”大。在上述构造中，能够提供这样的时间，其中：当左脚基座2a和右脚基座2b移动时，距离“W2”比距离“W1”大而与个体之间的体形差异无关。

在如下操作过程中，其中右踝关节(J2)和左踝关节(J2)之间的距离“W2”比右髋关节(J1)和左髋关节(J1)之间的距离“W1”小的范围包括在左脚基座2a和右脚基座2b的移动范围之内，能够主要增强臀部的肌肉活动。在如下操作过程中，其中右踝关节(J2)和左踝关节(J2)之间的距离“W2”比右髋关节(J1)和左髋关节(J1)之间的距离“W1”大的范围包括在左脚基座2a和右脚基座2b的移动范围之内，能够主要增强内收肌的肌肉活动。

图8显示了当左右踝关节之间的在左右方向上的距离改变时，关于股外侧肌、股骨肌和内收肌的肌肉活动变化率(＝(锻炼肌肉力/最大力)x100％)。图8显示了当踝关节之间的在左右方向上的距离分五个阶段(200毫米、250毫米、300毫米、350毫米和400毫米)改变时，每种肌肉的肌肉活动率。每种肌肉的五个柱形图表示踝关节之间的距离从左到右变得更宽。在图示的示例中，左右踝关节之间的距离的标准值是300毫米。

从图8可以理解随着踝关节之间的距离变窄，腿部的内收肌肉(股外侧肌)和臀部的肌肉(股骨肌)具有增加的趋势，而随着踝关节之间的距离变宽，腿部的内收肌肉(股外侧肌)具有增加的趋势(在某些部分是不利的变化)。

图9显示了当左右踝关节之间的距离变化时，肌肉活动率和作用于膝关节的剪切力之间的关系。在图9中，“A”-“E”显示了左右踝关节之间的距离分别为200毫米、250毫米、300毫米、350毫米和400毫米。各中心盒体表示距离的平均值，各十字形表示变化。从图9中可以理解，即使左右踝关节之间的距离改变，剪切力也没有太大改变，而肌肉活动率随着距离变大而变大。

在本实施例中，优选地，左脚基座2a和右脚基座2b的操作是前后运动和横向运动的复合操作。然而，通过导轨43的各个布置方向，能够使左脚基座2a和右脚基座2b仅在前后方向或者左右方向上移动。当左脚基座2a和右脚基座2b仅能在前后方向上移动时，左右踝关节之间的距离不改变。因此，左右踝关节之间的距离需要根据使用者提前进行调节。接下来的实施例均配置为使得通过左脚基座2a和右脚基座2b的位置能够调节，从而能够调节左右踝关节之间的距离。

(第二实施例)

如图10所示，在本实施例中，左脚基座2a和右脚基座2b(在图中只显示了左脚基座2a，但可以应用于它们两者中)中的至少一个的脚凳板21由台板51和脚凳板52构成。在本配置中，台板51和曲柄杆38的一端相联，脚凳板52可拆除地安装在台板51上。脚凳板52可拆除地联接至台板51。这种联接模式可以是自发的，但在本实施例中，台板51和脚凳板52通过穿过脚凳板52从而螺纹旋进至台板51中的固定螺钉53而固定。

供固定螺钉53***的圆柱形的通孔54布置在脚凳板52的左右方向上。因此，通过选择供固定螺钉53***的通孔54，能够调节脚凳板52相对于台板51的在左右方向上的位置。脚凳板52一体地形成有台阶件52a和固定件52b，使用者的脚搁置在台阶件52a上，固定件52b具有通孔54且固定在台板51上。在固定件52b的顶面上形成有凹部，其设定为比台阶件52a的顶面低。在使用中，理想的是利用所述凹部将盖子附连在台阶件52a的端面上以使台阶件52a的顶面不被暴露。

本实施例中的构造可以用来代替第一实施例中的左脚基座2a和右脚基座2b中的至少一个，并且能够调节脚凳板52相对于台板51的安装位置。因此，在使用中，右踝关节和左踝关节之间的距离能够根据使用者的体型或要加强的肌肉区域而调节。其他的构造和操作与第一实施例相同。

(第三实施例)

在第二实施例中，左脚基座2a和右脚基座2b的至少一个位置可以调节，但是脚凳板52相对于台板51的位置由人工调节。如图11所示，在本实施例中，使用具有诸如马达的驱动源55的范围调节器5。从而，能够在不进行手动操作的情况下调节左脚基座2a和右脚基座2b的至少一个位置。尽管本实施例中，左脚基座2a和右脚基座2b仅有一个位置可以调节，但两个位置同时被调节。

基于利用具有开关(例如按钮开关)的操作输入部4和显示设备(例如液晶显示器)输入的信息，范围调节器5内的驱动源55调节左脚基座2a和右脚基座2b的距离。利用操作输入部4输入的信息为使用者的属性和待通过锻炼加强的区域，使用者的左右髋关节之间的距离可以通过该属性计算出来。左右髋关节之间的距离与使用者的身高属性之间被认为具有相关性。因而，左右髋关节之间的距离基本上通过从多个范围内选择身高范围来输入。例如，用于选择身高范围的按钮开关设置为以10厘米为间隔(例如140-150厘米、150-160厘米等)。

这样，左右踝关节之间的距离的标准值通过选择身高范围来计算。也就是说，利用操作输入部4选择的身高范围输入在范围决定部6中，且利用范围决定部6内的数据存储器6a进行核对。在数据存储器6a内，各身高范围与髋关节之间的距离的标准值相关，且如果身高范围被设定，则髋关节之间的距离的标准值也被估计。另外，髋关节之间的距离可能由于使用者的体形而偏离标准值很多。因此，除了身高之外，代表体形的属性例如体重或者体质指数以及性别也可以选择，从而从身高、体形和性别中获得标准值。

在操作输入部4中，还能够选择待通过锻炼加强的使用者部位。通过例如身高范围的按钮开关来选择部位，或者无论何时按下一个按钮开关就可以循环地选择部位。部位的类型为例如：臀部肌肉、内收肌和二者兼有这三种类型。

如第一实施例所述，在臀部的情况下，左脚基座2a和右脚基座2b之间的距离变窄，从而主要包括踝关节之间的距离变得比髋关节之间的距离小的操作。在内收肌的情况下，左脚基座2a和右脚基座2b之间的距离增加，从而主要包括踝关节之间的距离变得比髋关节之间的距离大的操作。在臀部和内收肌都加强的情况下，操作时期(其中驱动单元3被驱动)包括左脚基座2a和右脚基座2b变窄的时期，以及左脚基座2a和右脚基座2b之间的距离增加的时期。在如第一实施例中的左脚基座2a和右脚基座2b在沿前后方向运动的同时在左右方向上移动的配置中，左脚基座2a和右脚基座2b之间的位置被调节，以在操作时期内设置踝关节之间的距离变得比髋关节之间的距离小的时期和踝关节之间的距离变得比髋关节之间的距离大的时期。

左脚基座2a和右脚基座2b响应于待加强的部位的移动范围(例如：踝关节之间距离的可变能力范围)参照髋关节之间的距离而相对地决定。也就是说，待加强的部位取决于髋关节之间距离和踝关节之间距离的比率和差值。在数据存储器6a中，待加强部位与髋关节之间距离的各个组合与踝关节之间距离(在本实施例中，当左脚基座2a和右脚基座2b处于标准位置时，其在左右方向上的距离)的可变能力范围有关。因而，通过数据存储器6a核查利用操作输入部4输入的使用者属性，然后获得使用者的髋关节之间的距离。另外，如果待加强部位已经利用操作输入部4输入，那么通过数据存储器6a核查髋关节之间距离与部位的组合，然后获得左脚基座2a和右脚基座2b的在左右方向上的距离。

因此，在范围决定部6中，给定关于范围调节器中的驱动源55的命令值，且响应于该命令值调节左脚基座2a和右脚基座2b之间的距离。范围调节器设置有位置检测器56以检测左脚基座2a和右脚基座2b的位置。驱动源55通过来自范围决定部6的命令值来启动，并且如果位置检测器56检测到左脚基座2a和右脚基座2b之间的距离变为所述命令值所指示的距离，则驱动源55停止工作。

图12和13所示的构造可以应用于范围调机器5。在图12和13显示的构造中，左脚基座2a和右脚基座2b的各脚凳板21像第二实施例中那样由台板51和脚凳板52构成。脚凳板52的位置也可以相对于台板51进行调节。然而，在图示构造中，各左脚基座2a和右脚基座2b设置为在其底面具有齿条57a。作为驱动源的马达驱动和旋转与齿条57a啮合的小齿轮。脚凳板52由限制其运动方向的导轨(未显示)引导，以允许仅在齿条57的长度方向上移动。导轨和驱动源55安装在各台板51上，且可以相对于壳体1沿着台板51移动。

图14显示了范围调节器5的配置示例。各驱动源55设置有可呈直线延伸的柱塞55a，并且使用能够改变柱塞55a从主体55b的延伸长度的致动器。该致动器具有用于主体55b内的直线马达的磁路，且其配置为通过直线马达驱动柱塞55a。悬在脚凳板52上的推动件52a与柱塞55a的尖端相联，并且脚凳板52的位置能够响应于柱塞55a的伸展和收缩而在图14的左右方向上改变。

各脚凳板52由导轨引导以使其像图12所示的构造一样仅在图14的左右方向上移动。在这种情况下，仅通过致动器难以保证用于相对于台板51停止脚凳板52的保持力。因而，例如可以在台板51和脚凳板52之间设置诸如离合器或制动器的构件，以使当脚凳板52移动时，脚凳板52容易地相对于台板51而移动，并且当脚凳板52停止时，也禁止了脚凳板52相对于台板51移动。

在本例中，左脚基座2a和右脚基座2b的各位置可以独立地改变。然而，左脚基座2a和右脚基座2b的位置可以如图15中所示的配置示例那样同时改变。在这种情况下，必须为各左脚基座2a和右脚基座2b独立地设置驱动单元3。也就是说，设置有两个驱动源31，并且为各驱动源31设置往复驱动器33。另外，由于驱动源31分别地驱动左脚基座2a和右脚基座2b，所以不需要***分离部32。

各往复驱动器33由和驱动源31的输出轴31a相联的蜗杆32a、与蜗杆32a啮合的蜗轮32b以及一端可旋转地联接至蜗轮32b的曲柄板36构成。曲柄板36的另一端像第一实施例中那样可转动地联接至滑架41。

驱动单元3安装在基座58上。各滑架41能够沿着附连于基座58的导轨43(见图1和图2)移动。在图15中，导轨43的长度方向垂直于柄24的长度方向，但其关系也可以是如第一实施例中的不垂直的关系。

另外，基座58的各移动方向仅通过导轨(未显示)在左右方向上受限制。螺钉容纳件58a分别从基座58的底面伸出来，且杆状螺钉59的两端旋进螺钉容纳件58a中。杆状螺钉59的拧在螺钉容纳件58a上的部分形成有螺纹孔，所述螺纹孔是彼此相对的螺纹。如果旋转杆状螺钉59，则基座58在左右方向上的距离将改变。

蜗轮59a固定在杆状螺钉59在长度方向上的中间位置，且与联接于作为驱动源55的马达的输出轴的蜗杆59b啮合。因此，如果驱动源55旋转，杆状螺钉59便旋转，且可以响应于驱动源55的旋转方向改变左右基座58之间的距离。也就是说，左脚基座2a和右脚基座2b之间的距离可以通过改变基座58之间的距离而改变。

在本配置中，各左脚基座2a和右脚基座2b需要驱动单元4，但由于其互锁和移动，所以保持了左右对称的特性。左右驱动单元4是独立的，且因此左脚基座2a和右脚基座2b之间的位置关系可以通过单独的控制进行任意调节。也就是说，在第一实施例中，当左脚基座2a处于前端时，右脚基座2b处于后端(即：相位差为180°)，但是相位差可以通过采用图15所示的配置来任意设定。其他的配置和操作均和第一实施例中的一样。

在上述示例中，通过操作输入部4输入使用者的属性，例如体重或者体质指数，以获取髋关节之间的距离。然而，左脚基座2a和右脚基座2b可以分别设置有负荷传感器(未显示)，且负荷传感器检测到的负荷的总量可以作为使用者的体重来使用。

尽管已经参照特定的优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员在不背离本发明的真正精神和范围的情况下可以做出许多修改和变型。

Claims (13)

1.一种立姿用被动锻炼设备，包括：

左脚基座和右脚基座，处于立姿的使用者的左脚和右脚能够分别搁置在所述左脚基座和右脚基座上；

驱动单元，所述驱动单元用于在至少一个平面内移动所述左脚基座和右脚基座；以及

基架，所述左脚基座、右脚基座以及驱动单元安装在所述基架上，

其中，所述左脚基架和右脚基架配置为使得左右踝关节之间在左右方向上的距离不同于左右髋关节之间的距离的范围包括在所述左脚基座和右脚基座的移动范围之内。

2.如权利要求1所述的立姿用被动锻炼设备，其中，所述左脚基座和右脚基座配置为使得左右踝关节之间在左右方向上的距离小于左右髋关节之间的距离的范围包括在所述左脚基座和右脚基座的移动范围之内。

3.如权利要求1所述的立姿用被动锻炼设备，其中，所述左脚基座和右脚基座配置为使得左右踝关节之间在左右方向上的距离大于左右髋关节之间的距离的范围包括在所述左脚基座和右脚基座的移动范围之内。

4.如权利要求1至3中任一项所述的立姿用被动锻炼设备，进一步包括范围调节器，所述范围调节器配置为调节所述左脚基座和右脚基座在左右方向上的移动范围。

5.一种立姿用被动锻炼设备，包括：

左脚基座和右脚基座，处于立姿的使用者的左脚和右脚能够分别搁置在所述左脚基座和右脚基座上；

驱动单元，所述驱动单元用于在至少一个平面内移动所述左脚基座和右脚基座；

基架，所述左脚基座、右脚基座和驱动单元安装在所述基架上；以及

范围调节器，所述范围调节器配置为调节所述左脚基座和右脚基座在左右方向上的移动范围。

6.如权利要求4所述的立姿用被动锻炼设备，进一步包括：

操作输入部，所述操作输入部用于输入属性和待通过锻炼进行加强的部位，使用者的左右髋关节之间的距离能够通过所述属性来计算；以及

范围决定部，所述范围决定部配置为基于通过所述操作输入部输入的属性来估计左右髋关节之间的距离，并且还基于通过所述操作输入部输入的部位和所估计的髋关节之间的距离来决定所述左脚基座和右脚基座的移动范围，

其中，所述范围调节器包括驱动源并且配置为响应于命令值调节所述左脚基座和右脚基座的移动范围，

其中，所述范围决定部配置为向所述范围调节器提供所决定的移动范围作为所述命令值。

7.如权利要求5所述的立姿用被动锻炼设备，进一步包括：

操作输入部，所述操作输入部用于输入属性和待通过锻炼进行加强的部位，使用者的左右髋关节之间的距离能够通过所述属性来计算；以及

范围决定部，所述范围决定部配置为基于通过所述操作输入部输入的属性估计左右髋关节之间的距离，并且还基于通过所述操作输入部输入的部位和所估计的髋关节之间的距离来决定所述左脚基座和右脚基座的移动范围，

其中，所述范围调节器包括驱动源并且配置为响应于命令值来调节所述左脚基座和右脚基座的移动范围，

其中，所述范围决定部配置为对所述范围调节器提供所决定的移动范围作为所述命令值。

8.如权利要求1、2、3、5和7中任一项所述的立姿用被动锻炼设备，其中，所述驱动单元配置为改变所述左脚基座和右脚基座在前后方向上的各位置。

9.如权利要求4或6所述的立姿用被动锻炼设备，其中，所述驱动单元配置为改变所述左脚基座和右脚基座在前后方向上的各位置。

10.如权利要求1、2、3、5和7中任一项所述的立姿用被动锻炼设备，其中，所述驱动单元配置为改变所述左脚基座和右脚基座在左右方向上的各位置。

11.如权利要求4或6所述的立姿用被动锻炼设备，其中，所述驱动单元配置为改变所述左脚基座和右脚基座在左右方向上的各位置。

12.如权利要求1、2、3、5和7中任一项所述的立姿用被动锻炼设备，其中，所述驱动单元配置为改变所述左脚基座和右脚基座在前后方向和左右方向上的各位置。

13.如权利要求4或6所述的立姿用被动锻炼设备，其中，所述驱动单元配置为改变所述左脚基座和右脚基座在前后方向和左右方向上的各位置。

Images