JP2009172315A

JP2009172315A - 運動装置

Info

Publication number: JP2009172315A
Application number: JP2008016930A
Authority: JP
Inventors: Koichi Okada; 浩一岡田; Norio Nakano; 紀夫中野; Akihiro Michimori; 章弘道盛; Bungo Imai; 文吾今井; Toshiaki Tokifuji; 稔明時藤
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-08-06
Also published as: WO2009096262A1

Abstract

【課題】使用者に効果的な運動を行わせることができるものとする。
【解決手段】使用者の身体を動かすための可動部２と、該可動部を動かすとともに可動部を介して使用者に与える運動を可変としている駆動部３を備える。また使用者の生体情報や運動能力情報である身体情報を取得する情報取得手段と、身体情報とそれに対応する可動手段の好ましい動作情報とが格納された動作データベースと、可動部の動作状況を取得する動作取得手段と、動作取得手段で取得した動作状況と情報取得手段で取得した身体情報を基に上記動作データベースを参照して可動部の好ましい動作についての動作パラメータ情報を取得してこの情報を出力する制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、運動装置、殊に使用者が乗る可動部を動かすことで使用者に可動部の動きに応じた動きを行わせる運動装置に関するものである。

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。

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。

このような運動装置において、可動部を動かす速度や動かす範囲等を変えることができるようにしたものがあるが、使用者にしてみれば効果的な運動を行うためには、どのような設定にすればよいのかわからず、このために運動装置の持つ機能及び効用を使用者が十分に受けることができないことが多々ある。
特許第３３９４８９０号明細書特開２００１−２８６５７８号公報

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、使用者に応じた効果的な動きを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。

上記課題を解決するために本発明に係る運動装置は、使用者の身体を動かすための可動部と、該可動部を動かす駆動部とを備えるとともに、該駆動部は可動部を介して使用者に与える運動を可変としている運動装置であって、上記使用者の生体情報や運動能力情報である身体情報を取得する情報取得手段と、身体情報とそれに対応する可動手段の好ましい動作情報とが格納された動作データベースと、可動部の動作状況を取得する動作取得手段と、動作取得手段で取得した動作状況と情報取得手段で取得した身体情報を基に上記動作データベースを参照して可動部の好ましい動作についての動作パラメータ情報を取得してこの情報を出力する制御部とを備えていることに特徴を有している。使用者にとって好ましい動作パラメータを使用者は知ることができる。

前記出力手段の示す情報を、表示又は音声にて報知する手段を備えたものとしてもよい。

また、制御部は取得した動作パラメータ情報に基づく動作を駆動部に行わせるものであってもよい。

前記情報取得手段としては、使用者によるデータ入力で身体情報を得るものを用いることができるが、センサであってもよく、この時のセンサとしては使用者が着用する衣服に取り付けられているものを好適に用いることができる。

本発明は、使用者の生体情報や運動能力情報に応じた可動部の動きがどのようなものであるかを使用者は知ることができるために、使用者にしてみれば効果的な運動を行うことができる動作を可動部に行わせることができる。

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。

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。

一方、本願発明における可動部に相当するシート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等で構成されたもので、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、可動部であるシート２の上記動きを検出するための加速度センサＡＳ（図１参照）がシート２の内部に取り付けられて、該加速度センサＡＳが可動部の動作状況を取得する動作取得手段として機能している。

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。

次に上記運動装置が備える身体情報取得手段について説明すると、上記運動装置は、使用者の生体情報を取得するための体組成計Ｔを組み込んだものとなっているとともに、使用者の運動能力情報を取得するためのセンサＳを組み込んだものとなっている。

上記体組成計Ｔは、座面２１の上面と鐙７とに荷重センサＳ１を配してシート２に座るとともに鐙７に足をかける使用者の体重を測定し、使用者の掌と足裏とが触れる手綱６と鐙７とに夫々人体に微弱電流を流すための電極Ｍを設けて、インピーダンスを利用した体組成の測定を行う。この体組成計Ｔにより、体重、体脂肪、内臓脂肪、骨格筋率、基礎代謝等を生体情報として得ることができる。

運動能力情報を取得するセンサＳは、シート２の側面で使用者がシート２に座った時に内腿部が触れる位置に配された荷重センサＳ１と、使用者の動きを検出するためのセンサＳ２とからなるもので、このセンサＳ２としては図７に示すように使用者が着用する衣服Ｗに取り付けた複数の歪みセンサまたは加速度センサを用いることができる。なお、ここでは衣服Ｗに取り付けているが、使用者の身体に装着することが容易にできるものであれば、どのように取り付けるようにしてもよい。もっとも、身体に密着する衣服ＷにセンサＳ２を取り付けた場合、どの筋肉が弛んでどの筋肉が緊張しているかをフィードバックすることができる。

一方、前記駆動部３の駆動制御を行う駆動制御部Ｃ１を備える制御部Ｃは、図１に示すように、記憶部Ｃ２、運動能力算出部Ｃ３、出力部Ｃ４、動作データベースであるデータテーブルＣ５を備えるとともに、上記操作パネル８における操作入力部や、上記の各種センサＳ、体組成計Ｔが接続されたもので、更に上記出力部Ｃ４からの出力で動作する報知部Ｈと表示部８８とが接続されている。

上記運動能力算出部Ｃ３は、前記加速度センサＡＳから得られるシート２の動きと、前記センサＳ２から得られる使用者の動き並びに前記加重センサＳ１によって計測される力から、シート２の動きに対する使用者の動きの応答性や動きの比較、力の大小から使用者の運動能力（たとえば、運動レベルEx、筋力、持久力、柔軟性、バランス、筋持久力）を推定する。これらの運動能力を大中小の３段階で選択する場合の判断例を図９に示す。

データテーブル５は、身体情報の値に応じてシート２に与える動きはどのような速度が好ましいのか、シート２の傾斜角度はどのような値が好ましいのか等のシート２の動作に関するパラメータデータで構成した動作データベースを収納したものである。なお、この動作データベースは、多数の被験者の身体情報の計測と、シート２の動作パラメータを変更した時の使用者の筋電位やカロリー消費量、使用者の動きの観測データ等から作成したものである。

今、使用者がシート２に乗って鐙７に足を掛けるとともに手綱６を握り、駆動部３によるシート２の前記動きを予め設定した速度や傾斜角度で動作させると、制御部Ｃは体組成計Ｔから前記生体情報を取得するとともに、加重センサＳ１及びセンサＳ２から取得した情報を基に運動能力算出部Ｃ３で運動能力を算出し、これら生体情報及び運動能力情報を記憶部Ｋに保存する。またデータテーブルＣ５を参照することで、得られた生体情報及び運動能力情報に対応する好ましいパラメータデータを取得する。

そして、制御部Ｃは、駆動制御部Ｃ１に与えている速度データやシート２の傾斜角度データと、上記パラメータデータとを比較し、その比較結果や好ましいパラメータデータを操作パネル８中に設けてある表示部８８に表示する。この時、報知部Ｈによって同様の内容についての音声による報知も行うことが好ましく、たとえば、「あなたにはもっと速い動きが好ましいために、速度を〜に、シートを前傾状態にセットしてください。」と言った報知を行う。使用者にしてみれば、どのような動きをシート２に行わせれば、効果的な運動を行うことができるのかを知ることができるものである。

制御部ＣがデータテーブルＣ５から得た動作パラメータに自動的に変更するものであってもよい。ただし、この場合の変更は、表示部８８や報知部Ｈを用いて予め使用者に通知を行ってから変更を行うことが好ましい。

制御部Ｃの管理下にある上記表示部８８は、操作パネル８中に設けたもので、その表示モードを変更すれば、上記体組成計Ｔで測定した体重（身長が別途入力されている時にはＢＭＩ値も）、体脂肪率、内臓脂肪レベル、骨格筋率、基礎代謝などを表示する。この時、過去の測定値を記憶部Ｋから読み出して、上記表示に際して、たとえば前回の測定値を現在の測定値に併記する状態で上記表示部８８に表示することができるようにしておくことが望ましい。

前記センサＳ２や荷重センサＳ１の出力及び運動時間から運動量や消費カロリーを算出することができるために、これらのデータの表示モードも設けておいてもよく、更にこれらのデータも記憶部Ｋに記憶させておくことができるようにして、過去の運動履歴の表示も行えるようにしておいてもよい。なお、運動量や消費カロリーは、駆動部３のモータ負荷から算出することも可能であり、また運動量については厚生労働省の２００６運動指針で提唱された単位であるエクササイズＥｘ（Ｅｘ＝メッツ×時間メッツ：運動の強さの単位）を用いるのが好ましい。

生体情報を取得する生体情報取得手段として体組成計Ｔを備えたものを示したが、血圧や脈拍を測定する血圧計、血糖値を光学的に測定する血糖計、皮脂厚を光学的に測定する皮脂厚計などを備えたものであってもよい。これらの生体情報取得手段は、有線もしくは無線で運動装置に接続されて測定情報を運動装置側の制御部Ｃに転送するものとすると使い勝手がよく、特に指の先端に装着されて指の先端での測定を可能としたタイプのものを好適に用いることができる。

生体情報や運動能力情報を運動装置自体が計測するものを示したが、別途生体情報測定装置や運動能力測定装置から情報を受け取るものであってもよい。このような情報は、例えば通信インターフェース９２を介して取り込んだり、上記情報を記録した情報媒体から情報媒体インターフェース９１を介して情報を読み出すことで取り込んだりしてもよい。動作データベースについても、これらインターフェース９１，９２を通じて更新を行うことができるようにしておくことが好ましい。

さらに、生体情報や運動能力情報は、問診に答えるかたちで使用者が生体情報及び運動能力情報を入力するものであってもよい。図８は上記情報入力を行うことができる操作パネル８の一例を示している。図中８０は電源スイッチ、８１は電動スライドユニット（図示せず）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速度を調整する速度調整スイッチ、８４は情報入力のための選択スイッチ群、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であり、表示部８８は液晶ディスプレーで構成されており、情報入力モードにセットすれば、表示部８８に問診の質問が表示され、選択スイッチ群８４を使用して情報の入力を行う。

この場合の運動能力情報は、たとえば柔軟性や筋力の目安となる動きを使用者が行った時の結果を入力することで得られるようにしておくのが好ましい。

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、図１０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２５，２５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、図１１に示すように使用者が左右の足を載せるステップ（可動部）２，２に例えば６軸の動きを行わせるもの、図１２に示すように、使用者が左右の足を共に載せる振動台（可動部）２に周期可変の振動を行わせるもの等であってもよい。図１２中の６１は本体１から立ち上がる支柱１９上に設けたハンドルである。これらの例においても、生体情報や運動能力情報の取得に関して、上記実施例と同様のものを用いることができる。

本発明の実施の形態の一例のブロック図である。同上の斜視図である。同上の駆動部の斜視図である。同上の駆動部の側面図である。同上の駆動部の分解斜視図である。 (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。同上のセンサの一例の斜視図である。他例の操作パネルの正面図である。運動能力判断に関する説明図である。別の例の斜視図である。更に別の例の斜視図である。他の例の斜視図である。

符号の説明

１本体
２シート（可動部）
３駆動部
Ｓセンサ
Ｔ体組成計

Claims

使用者の身体を動かすための可動部と、該可動部を動かす駆動部とを備えるとともに、該駆動部は可動部を介して使用者に与える運動を可変としている運動装置であって、上記使用者の生体情報や運動能力情報である身体情報を取得する情報取得手段と、身体情報とそれに対応する可動手段の好ましい動作情報とが格納された動作データベースと、可動部の動作状況を取得する動作取得手段と、動作取得手段で取得した動作状況と情報取得手段で取得した身体情報を基に上記動作データベースを参照して可動部の好ましい動作についての動作パラメータ情報を取得してこの情報を出力する制御部とを備えていることを特徴とする運動装置。
前記出力手段の示す情報を、表示又は音声にて報知する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。
制御部は取得した動作パラメータ情報に基づく動作を駆動部に行わせるものであることを特徴とする請求項１または２記載の運動装置。
前記情報取得手段は使用者によるデータ入力で身体情報を得るものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の運動装置。
前記情報取得手段はセンサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の運動装置。
前記センサは使用者が着用する衣服に取り付けられていることを特徴とする請求項５記載の運動装置。