JP2008061825A - 下肢訓練装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 使用者の下肢の少なくとも一部を押し付けるための訓練具と使用者の足裏を置くための足置き部とを有する荷重受部と、前記荷重受部にかかる荷重を検出する少なくとも一つの荷重センサと、前記荷重に基づいて使用者の下肢体力を演算する演算装置と、
前記演算装置の演算結果を出力する出力装置と、を備える。
【選択図】 図9
Description
前記身体特定情報は、使用者の年齢を含み、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を下肢筋力とし、前記演算装置は、前記年齢と前記下肢筋力に基づいて、前記年齢に応じた下肢筋力の強さを演算してもよい。
[構造]
本発明の第1実施形態の下肢訓練装置は、概略として、本体100と操作ユニット200からなる。図1、図2、図3、図4は、本発明の第1実施形態の下肢訓練装置の本体100の概略構成の一例を示す上面図、背面図、側面図、断面図である。また、図5、図6、図7は、本発明の第1実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット2の概略構成の一例を示す正面図、上面図、側面図である。以下、図1乃至図7を参照しながら、本実施形態の下肢訓練装置について、ハードウェアと制御系統に分けて説明する。
次に、訓練時の使用態様について説明する。図9は、本発明の第1実施形態の下肢訓練装置の使用態様を示す図である。図9に示すように、使用時には、下肢訓練装置は床に置かれる。使用者の一方の脚はゆるく曲げられ、膝裏が膝受部103のクッション105に置かれる。使用者のもう一方の脚は伸ばして床に置かれ、操作ユニット200が手で保持される。入力部201が操作され、制御部301に訓練の開始が指示される。前記指示を受け取ると、制御部301は、ロードセル108A乃至108Dによって検出された荷重を、初期荷重(片脚荷重)として記憶部302に記憶させる。その後、制御部301は、スピーカ204を通して、訓練開始の合図を音声で出力する。使用者は、訓練開始の合図があった後、膝受部103に置いた脚の膝裏で膝受部103を押す。制御部301は、ロードセル108A乃至108Dによって検出された荷重と、記憶されている初期荷重との差分を演算する。この差分(押圧)は、使用者が下肢に力を入れて膝受部を押すことにより生じる荷重であり、この最大値が言わば使用者の下肢の最大筋力(下肢筋力)に相当する。下肢訓練装置は、この差分を表示部202に即時的に(リアルタイムで)表示する。これにより、使用者は、実際にどの程度の押圧を膝受部103に与えることができているかを客観的に把握しながら、訓練を行うことができる。膝受部103を膝裏で押し、所定荷重を膝受部103に与えた後、脱力するまでの過程を、以下、1回の訓練動作と呼ぶ。
次に、本実施形態の下肢訓練装置の具体的な動作について以下に説明する。図10は、本発明の第1実施形態の下肢訓練装置の動作プログラムの概略を示すフローチャートである。以下、図10を参照しながら、動作の概略を説明し、その後に各ステップについての詳細な説明を行う。
まず、ステップS1の初期設定ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、購入後、初めて電源を投入した際に初期設定を行う。初期設定を行う場合、入力部201を操作して(例えば初期設定ボタンを設けておき、それを押すものとする)、下肢訓練装置を初期設定モードにする。下肢訓練装置の動作モードが初期設定モードに設定された後、入力部201を操作することによって、操作時点における年月日や時刻等のデータを入力する。入力された年月日および時刻により、計時装置303のデータが更新される。下肢訓練装置は、図示されない内臓電池やカレンダー回路を備えており、一度年月日や時刻を入れれば、現在時刻が自動で更新される。なお、工場出荷時に、年月日や時刻を入力しておいてもよい。
次に、ステップS2の身体特定情報入力ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、各使用者につき、初めて使用する場合には、身体特定情報の入力が行われる。あるいは、身体特定情報の入力を行う場合、入力部201を操作して(例えば身体特定情報入力ボタンを設けておき、それを押すものとする)、下肢訓練装置を身体特定情報入力ルーチンを実行することとしてもよい。身体特定情報入力ルーチンが実行された場合、入力部201が操作されることにより、使用者の氏名、身長、年齢、性別等、使用者の身体を特定する情報(以下、身体特定情報)が入力される。身体特定情報は、使用者の個人識別番号(例えば使用者の数を最大4とすれば4までの自然数としてもよい)と共に記憶される。識別番号ではなく、氏名を入力することとし、氏名を使用者の識別に用いてもよい。身体特定情報を一度入力しておけば、その後は、起動時に個人識別番号を選択することで身体特定情報の入力を省略することとしてもよい。体重も身体特定情報であるが、本実施形態では、身体特定情報入力ルーチンにおいて使用者の体重を検出し、得られた体重を記憶してもよい。体重を検出する場合には、踏み台101の上面の左側および右側に足置き部を有することが好ましい。着衣等で体重の検出結果に誤差が生じる場合は、入力した体重を用いてもよい。着衣の補正を行ってもよい。
次に、ステップS3の下肢体力評価ルーチンについて説明する。本発明において、下肢体力の指標として用いることができるパラメータとしてはさまざまなものが考えられる。本実施形態の下肢訓練装置では、下肢体力評価ルーチン実行時に、表示部202にモード選択メニューが表示される。使用者は、各パラメータのうちいずれにより下肢体力を評価するかを選択できる。本実施形態では、下肢体力の一例として、以下のパラメータを用いる。
次に、ステップS4の訓練プログラム作成ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、ステップS2で入力された身体特定情報およびステップS3で演算された下肢体力評価指標に基づいて、訓練プログラムを作成する。本実施形態における訓練プログラムは、例えば、行うべき訓練動作の回数(動作回数)、訓練動作を計数する基準となる押圧(目標押圧)、一回の訓練動作にかけるべき時間(動作時間)、所定の押圧を維持するべき時間(押圧維持時間)、個々の訓練動作の間にとるべき時間間隔(動作間隔)により特定される。
次に、ステップS5の訓練誘導ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、ステップS4で作成された訓練プログラムに基づいて、出力装置の出力を介して、使用者による下肢訓練を誘導する。使用者は、膝受部103に膝裏を置き、スピーカ204からのアナウンスあるいは表示部202の表示に従って、膝裏で膝受部103を押して訓練を行う。制御部301は、所定のプログラムに従って、押圧を検出し、結果を表示部202に表示する。さらに、制御部301は、押圧が目標押圧に達した場合や、押圧が目標押圧を超えて押圧維持時間が経過した場合、訓練を開始してからの訓練動作の回数が動作回数に達した場合等に、その旨をスピーカ204や表示部202に出力する。かかる動作により、使用者は設定された訓練プログラムに従って容易に訓練を行うことができる。また、訓練に目標が設定されており、その目標に従って訓練することができるため、訓練の継続性を促すことにもつながる。
なお、初期設定、身体特定情報の入力、下肢体力の評価、訓練プログラム作成は、必ずしも毎回の訓練時に行う必要はなく、適宜省略できるようにしてもよい。あるいは、原則として、直前に設定された訓練プログラムに従って訓練を誘導することとし、必要に応じて、操作ユニット200を操作することで、初期設定や身体特定情報の入力、下肢体力の評価、訓練プログラム作成を行うこととしてもよい。
以上のように、本実施形態の下肢訓練装置によれば、所定のパラメータを指標として下肢体力を評価できる。よって使用者は、自分の下肢体力を客観的かつ定量的に把握し、評価結果に基づいて訓練を行うことができる。
操作ユニット200は必須ではなく、入力系統や出力系統が全て本体100に一体として形成されていてもよい。この場合、手電極203A乃至203Dを設けず、足電極106A乃至106Dのみを用いて生体インピーダンスの検出を行ってもよい。
[構造]
本発明の第1実施形態の下肢訓練装置は、足電極と手電極を備えた構成であったのに対し、本発明の第2実施形態の下肢訓練装置は、さらに膝裏電極を供えた構成である点で異なっている。図11、図12、および図13は、それぞれ本発明の第2実施形態の下肢訓練装置の本体100の概略構成の一例を示す上面図、背面図、および側面図である。図14は、本発明の第2実施形態の下肢訓練装置の制御系統の一例を模式的に示すブロック図である。以下、図11乃至図14を参照しながら、本実施形態の下肢訓練装置400について説明する。なお、本実施形態の下肢訓練装置400は、第1実施形態の下肢訓練装置に対し、膝受部103に膝裏電極115A、115B(訓練具電極)を追加したものであり、その他の部分の構成は、操作ユニット200も含め、第1実施形態の下肢訓練装置と共通である。よって、共通する要素には同一符号および同一名称を付して、説明を省略する。
本実施形態の下肢訓練装置400の動作は、下肢体力評価ルーチンを除けば第1実施形態の下肢訓練装置のもの(図10)と同様である。よって、下肢体力評価ルーチン以外の部分については説明を省略する。
本実施形態の下肢訓練装置において、対象とする訓練部位は両脚の太腿部(大腿四頭筋)である。下肢訓練装置400によれば、膝受部に電極を備えることで、太腿部そのものの生体インピーダンスを求めることができる。得られた太腿部の生体インピーダンスを用いることにより、下肢体力の指標として、太腿部の筋肉量や体脂肪率等、訓練部位に固有の指標を求めることができる。本実施形態の下肢訓練装置400によれば、訓練部位固有の体力指標を使用者が把握できるため、より効果的な訓練を行うことが可能となる。
第1実施形態において、訓練プログラムの設定および訓練の誘導は目標押圧を用いて行われた。下肢訓練装置400でも目標押圧を用いた同様な動作が可能であることは当然であるが、下肢訓練装置400ではさらに、訓練時にリアルタイムで太腿部を含む生体インピーダンスの変化を検出できる。訓練の強度が大きいほど、生体インピーダンスの変化は大きくなる。よって、訓練中の生体インピーダンスを指標として訓練プログラムを設定し、訓練を誘導してもよい。また、訓練部位の生体インピーダンス(あるいはこれを用いて得られる指標)を表示部202に表示し、使用者が該表示に基づいて訓練強度を客観的に把握しながら訓練を行うこととしてもよい。
[構造]
本発明の第2実施形態の下肢訓練装置は、足電極と手電極と膝裏電極を供えた構成であったのに対し、本発明の第3実施形態の下肢訓練装置は手電極を備えない点で異なっている。なお、本実施形態の下肢訓練装置500は、第2実施形態の下肢訓練装置400に対し、操作ユニット200において手電極を削除し、操作ユニット200を置くスタンド205を追加したものであり、その他の部分の構成は、第2実施形態の下肢訓練装置と共通である。よって、共通する要素には同一符号および同一名称を付して、説明を省略する。
本実施形態の下肢訓練装置500の動作は、下肢体力評価ルーチンを除けば第2実施形態の下肢訓練装置のものと同様である。よって、下肢体力評価ルーチン以外の部分については説明を省略する。
本実施形態の下肢訓練装置において、対象とする訓練部位は太腿部(大腿四頭筋)である。本実施形態は、片側のみならず両側の太腿部の体力向上を目標とする場合に特に有効である。下肢訓練装置500によれば、膝受部に電極を備えることで、両太腿部の生体インピーダンスを求めることができる。すなわち本実施形態では、両太腿部の生体インピーダンスを用いることにより、下肢体力の指標として、両太腿部の筋肉量や体脂肪率等、訓練部位に固有の指標を求めることができる。本実施形態の下肢訓練装置500によれば、訓練部位固有の体力指標を使用者が把握できるため、より効果的な訓練を行うことが可能となる。また、本実施形態においては手電極を有しない構成であるため、装置構成が簡潔なる。すなわち、簡潔な装置構成であっても、使用者が訓練部位である両太腿部の体力指標を把握することができるという効果を奏する。
操作ユニットを本体と一体化してもよい。図17、図18、図19は、本発明の第3実施形態の変形例による下肢訓練装置の本体の概略構成の一例を示す上面図、背面図、側面図である。本変形例の下肢訓練装置は、下肢訓練装置500の操作ユニットが操作パネルとして本体に一体化して構成されるが、その他の部分の構成は下肢訓練装置500と共通である。よって、共通する要素には同一符号および同一名称を付して説明を省略する。
101 踏み台
102 脚
103 膝受部
104 基体
105 クッション
106A〜D 足電極
107 裏面パネル
108A〜D ロードセル
109 支持板
110 スペーサ
111 カールコードケーブル
112 脚あて部
113 右足置き部
114 左足置き部
115A、B 膝裏電極
200 操作ユニット
201 入力部
202 表示部
203A〜D 手電極
204 スピーカ
205 スタンド
301 制御部
302 記憶部
303 計時装置
304 インピーダンス検出回路
305 I/O
Z1 左腕部の生体インピーダンス
Z2 右腕部の生体インピーダンス
Z3 体幹部の生体インピーダンス
Z4 左太腿部の生体インピーダンス
Z5 右太腿部の生体インピーダンス
Z6 左すね部の生体インピーダンス
Z7 右すね部の生体インピーダンス
Claims (3)
- 使用者の下肢の少なくとも一部を押し付けるための訓練具と使用者の足裏を置くための足置き部とを有する荷重受部と、
前記荷重受部にかかる荷重を検出する少なくとも一つの荷重センサと、
前記荷重に基づいて使用者の下肢体力を演算する演算装置と、
前記演算装置の演算結果を出力する出力装置と、
前記演算結果を記憶する記憶装置と、
使用者の身体特定情報を入力するための入力装置と、を備え、
前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、
前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、
前記訓練具に生体インピーダンス検出用の訓練具電極を備え、
前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、
前記演算装置は、前記荷重と前記入力装置により入力された使用者の身体特定情報とに基づいて前記下肢体力を演算し、前記荷重センサの検出結果に基づいて使用者の体重を演算し、前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて前記下肢体力を演算し、前記訓練具電極と前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて訓練部位の体力を演算し、
前記記憶装置は、前記演算結果および前記身体特定情報を記憶する下肢訓練装置。 - 使用者の下肢の少なくとも一部を押し付けるための訓練具と使用者の足裏を置くための足置き部とを有する荷重受部と、
前記荷重受部にかかる荷重を検出する少なくとも一つの荷重センサと、
前記荷重に基づいて使用者の下肢体力を演算する演算装置と、
前記演算装置の演算結果を出力する出力装置と、
前記演算結果を記憶する記憶装置と、
使用者の身体特定情報を入力するための入力装置と、を備え、
前記荷重受部は、前記訓練具の前方および後方に脚あて部を有し、
前記荷重受部の上面中央に、前記荷重受部の前後軸に沿って、前記訓練具が設けられており、
前記訓練具は、左右方向に延びる仮想の主軸の周りに上方に凸状に湾曲し左右の端面が前記主軸に略垂直であるように形成され、
前記訓練具に生体インピーダンス検出用の訓練具電極を備え、
前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、
前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、
前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、
前記演算装置は、前記荷重と前記入力装置により入力された使用者の身体特定情報とに基づいて前記下肢体力を演算し、前記荷重センサの検出結果に基づいて使用者の体重を演算し、前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて前記下肢体力を演算し、前記訓練具電極と前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて両太腿部の体力を演算し、
前記記憶装置は、前記演算結果および前記身体特定情報を記憶する下肢訓練装置。 - 使用者の下肢の少なくとも一部を押し付けるための訓練具と使用者の足裏を置くための足置き部とを有する荷重受部と、
前記荷重受部にかかる荷重を検出する少なくとも一つの荷重センサと、
前記荷重に基づいて使用者の下肢体力を演算する演算装置と、
前記演算装置の演算結果を出力する出力装置と、
前記演算結果を記憶する記憶装置と、
使用者の身体特定情報を入力するための入力装置と、
操作ユニットと、を備え、
前記荷重受部は、前記訓練具の前方および後方に脚あて部を有し、
前記荷重受部の上面中央に、前記荷重受部の前後軸に沿って、前記訓練具が設けられており、
前記訓練具は、左右方向に延びる仮想の主軸の周りに上方に凸状に湾曲し左右の端面が前記主軸に略垂直であるように形成され、
前記訓練具に生体インピーダンス検出用の訓練具電極を備え、
前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、
前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、
前記操作ユニットは、生体インピーダンス検出用の手電極を備え、
前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、
前記演算装置は、前記荷重と前記入力装置により入力された使用者の身体特定情報とに基づいて前記下肢体力を演算し、前記荷重センサの検出結果に基づいて使用者の体重を演算し、前記手電極および前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて前記下肢体力を演算し、前記訓練具電極と前記手電極と前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて左太腿部または右太腿部の体力を演算し、
前記記憶装置は、前記演算結果および前記身体特定情報を記憶する下肢訓練装置。
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