JP5091623B2

JP5091623B2 - 他動運動機器

Info

Publication number: JP5091623B2
Application number: JP2007284252A
Authority: JP
Inventors: 昌通宮口; 和弘越智; 孝夫後藤; 望遠山; 泉三原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-10-31
Also published as: JP2009106662A

Description

本発明は、外部からの物理的な働きかけにより使用者の身体を運動させる他動運動機器に関する。

従来から、屋内で気軽に運動を行うことのできる運動機器が提供されている。例えば特許文献１や特許文献２には、使用者が足裏を乗せるステッパと、このステッパを揺動させる駆動機構とを備えた他動運動機器が示されている。

ところで、高齢者等においては転倒を防止するため、バランスを取りながら踏ん張る力（特に脹脛等の筋力）を鍛えることが望まれる。しかし、上記の従来の他動運動機器は、足首に単調な屈伸運動を行わせて血行促進等を図るだけのものであって、バランスを取りながら踏ん張る力を無理なく且つ効率的に鍛えるという点では、不十分なものである。
特開２００４−２６１２５６号公報特開２００４−２６７７２４号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、外部からの物理的な働きかけにより主に脹脛を刺激して、バランスを取りながら踏ん張る力を無理なく且つ効率的に鍛えることができる他動運動機器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を、使用者が足を乗せる支持台部２と、使用者の足裏の位置を拘束する位置決め部１０と、使用者の足裏の足指部分に当たって上下動することで該足指部分が前方に伸びた状態と甲側に反った状態を切換えるアクチュエータ１５とを具備し、前記アクチュエータ１５を、使用者の足裏の足指部分と対応する場所に、片足ごと左右に複数並設し、各アクチュエータ１５を協調動作可能に設けた他動運動機器とする。

この他動運動機器によれば、急激な運動が困難な高齢者等の使用者であっても、起立姿勢を保持している間にアクチュエータ１５を動作させ、足指部分が甲側に反った状態に切換えることで、主に使用者の脹脛部分の筋肉を刺激することができ、踏ん張って転倒を防止する力を効果的に鍛えることが可能となる。また、起立姿勢のまま足指部分が伸びた状態と反った状態が強制的に切換わることで、バランスを取りながら柔軟に身体全体を支える能力も向上することになる。加えて、この他動運動機器においては、前記アクチュエータ１５を、使用者の足裏の足指部分と対応する場所に、片足ごと左右に並設し、各アクチュエータ１５を協調動作可能に設けているので、左右のアクチュエータ１５の動作のタイミングを相違させれば、足先を捻るような動作を付加することが可能となり、バラエティに富んだ他動運動が提供可能となる。

前記アクチュエータ１５はエアバッグ７であることが好適である。このようにすることで、足指部分に対して弾力的に外力をかけることができ、しかも膨張時以外はコンパクトに収納されるので邪魔になることがない。

また、使用者の足首が後方に曲がることを防止する規制部１８を具備することも好適である。このようにすることで、使用者の足指部分を甲側に反らせた際に、これと連動して足首が後側に倒れて転倒することが防止される。加えて、使用者の下腿部分は直立する姿勢を維持することになるので、足指部分の反りによって脹脛部分の筋肉を効果的に刺激することが可能となる。

前記規制部１８は、使用者の足首および脹脛の少なくとも一方に当たる加圧手段であることが好適である。このようにすることで、加圧により確実に拘束することができる。

このとき、前記アクチュエータ１５が使用者の足指部分を甲側に反らせる際に前記加圧手段による圧力を強めるように、アクチュエータ１５と加圧手段を協調動作させることが好適である。このようにすることで、足指部分を反らせる場合にのみ加圧による拘束を強めるとともに、それ以外の場合には必要以上の拘束を回避することができる。

前記加圧手段はエアバッグ１９であることが好適である。このようにすることで、弾力的に且つ確実に拘束することができ、しかも膨張時以外はコンパクトに収納されるので邪魔になることがない。

更に、この他動運動機器においては、前記支持台部２を、使用者の左右の足をそれぞれ乗せる左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを用いて形成し、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを移動させる駆動装置３を具備するとともに、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂにそれぞれ位置決め部１０とアクチュエータ１５を配することも好適である。このようにすることで、使用者の足指部分を強制的に甲側に反らせて主に脹脛部分の筋肉を刺激するという上記の他動運動と、左右の足を強制的に所定の軌跡で移動させて脚部の様々な筋群を刺激するという別の他動運動とを、組み合わせることができる。

請求項１に係る発明は、アクチュエータを用いた外部からの物理的な働きかけによりバラエティに富んだ他動運動を提供することで、主に脹脛を刺激して、バランスを取りながら踏ん張る力を無理なく且つ効率的に鍛えることができ、左右のアクチュエータの動作のタイミングを相違させて足先を捻るような動作を付加することも可能になるという効果を奏する。

また請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加えて、足指部分に対して弾力的に外力をかけることができ、しかも膨張時以外はコンパクトに収納されるので邪魔にならないという効果を奏する。

また請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明の効果に加えて、使用者の足指部分を甲側に反らせた際に転倒することが防止されるとともに、この足指部分の反りによって脹脛部分の筋肉を効果的に刺激することができるという効果を奏する。

また請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の効果に加えて、加圧により確実に拘束することができるという効果を奏する。

また請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明の効果に加えて、足指部分を反らせる場合にのみ拘束を強め、それ以外の場合には必要以上に拘束することがなくなるという効果を奏する。

また請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明の効果に加えて、弾力的に且つ確実に拘束することができ、しかも膨張時以外はコンパクトに収納されるので邪魔にならないという効果を奏する。

また請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、左右の足を強制的に所定の軌跡で移動させて脚部の様々な筋群を刺激するという別の他動運動を組み合わせ、多様な他動運動を提供することができるという効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１〜図３には、本発明の実施形態における第１例の他動運動機器を示している。本例の他動運動機器は、使用者が起立した姿勢のまま両足を乗せる方式である立位式の他動運動機器であって、使用者が片足ずつを挿入する左右一対の靴型ハウジング５と、各靴型ハウジング５の底壁６の略平坦な内面に配されるエアバッグ７と、エアバッグ７を膨縮させるための給排気を行うポンプ装置８を内蔵した制御ボックス２６とを具備している。

本例では、上記靴型ハウジング５の底壁６が、使用者が足を乗せる支持台部２を成し、上記靴型ハウジング５の底壁６上方を覆う上カバー部９が、使用者の足裏の位置を拘束する位置決め部１０を成す。そして、上記エアバッグ７が、使用者の足裏の足指部分に当たって上下動するアクチュエータ１５を成す構造である。なお、アクチュエータ１５として他の構成、つまり上下スライド自在な突起体を足裏の足指部分に当たるように配置し、該突起体を上下駆動させる等の構成を用いても構わない。

上記エアバッグ７は、上カバー部９に設けてある開口１６から挿入して底壁６内面に載置させた足裏のうち、足指の爪先部分と根元部分の少なくとも一方に当たる部分に配してある。これにより、エアバッグ７を収縮した状態に保持すれば、使用者の足は足指部分を底壁６に沿って前方に伸ばした状態となり、エアバッグ７を膨張させて上方に突出した状態に保持すれば、使用者の足は足指部分だけを甲側に反らせた状態となる。即ち、エアバッグ７の膨縮の切換えにより、起立姿勢にある使用者の足先の状態を、図３（ａ）に示すように足指部分を前方に伸ばした状態（以下「伸張状態」という。）と、図３（ｂ）に示すように足指部分を甲側に反らした状態（以下「反り状態」という。）との間で切換えることができる。

図２に示すように制御ボックス２６内には、上記ポンプ装置８に加えて、ポンプ装置８から各エアバッグ７への給排気を切換える電磁弁２７や、ポンプ装置８及び各電磁弁２７を制御する制御回路部２８を備えている。また制御ボックス２６の外面には、使用者が指令を入力する操作パネル２９を設けており、この操作パネル２９に入力された指令に基づいて操作回路部２８がポンプ装置８及び各電磁弁２７を制御し、各エアバッグ７を給排気させるようになっている。

本例の他動運動機器によれば、急激な運動が困難な高齢者等の使用者であっても、靴型ハウジング５に足を挿入して起立姿勢を保持している間に自動的に各靴型ハウジング５内のエアバッグ７を膨縮させ、使用者の足先を伸張状態と反り状態との間で強制的に切換え、反り状態としたときに、主に使用者の脹脛部分の筋肉を刺激し、踏ん張って転倒を防止する力を効果的に鍛えることができる。また、起立姿勢のまま足先の伸張状態と反り状態が強制的に切換わることで、バランスを取りながら柔軟に身体全体を支える能力も向上することになる。

図４〜図６には、本発明の実施形態における第２例の他動運動機器を示している。なお、本例の構成のうち上記した第１例の構成と同様の構成については詳しい説明を省略し、第１例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

本例にあっては、第１例のように左右の靴型ハウジング５ごとにエアバッグ７を一つ配するのではなく、靴型ハウジング５ごとに複数のエアバッグ７を配している。そして、各エアバッグ７が協調動作しながら使用者に他動運動を行わせるように給排気を制御するものである。

具体的には、使用者の各足裏が当たる底壁６の内面ごとに、該足裏の足指部分に当たるエアバッグ７ａ，７ｂを左右一対配している。即ち、左右に五指ある足指部分のうち、内側の足指部分（親指、人差し指等）に当たるエアバッグ７ａと、外側の足指部分（小指、薬指等）に当たるエアバッグ７ｂとが備えてあり、左右両足における内側の足指部分と外側の足指部分を、それぞれ伸張状態と反り状態との間で切換え自在にしている。

図５に示すように制御ボックス２６内には、ポンプ装置８から左右のエアバッグ７ａ，７ｂへの給排気を切換える電磁弁２７や、ポンプ装置８及び各電磁弁２７を制御する制御回路部２８を備えており、操作パネル２９に入力された指令に基づいて操作回路部２８がポンプ装置８及び各電磁弁２７を制御し、左右のエアバッグ７ａ，７ｂを給排気させるようになっている。

本例の他動運動機器によれば、左右のエアバッグ７ａ，７ｂの膨縮のタイミングを一致させれば第１例と同様の他動運動を行わせることができ、更に、左右のエアバッグ７ａ，７ｂの膨縮のタイミングを相違させた場合には、足先を捻るようにしながら足指部分を甲側に反らすという特徴的な他動運動を行わせることができる。

例えば、左足を載置する底壁６内面に配してある右側の（内側の）エアバッグ７ａと、右足を載置する底壁６内面に配してある左側の（内側の）エアバッグ７ａだけを膨張させた（図６参照）場合には、使用者には、左右両足の足先を外側に捻るようにしながら足指部分を甲側に反らすという他動運動を行わせることができる。また、左足を載置する底壁６内面に配してある左側の（外側の）エアバッグ７ｂと、右足を載置する底壁６内面に配してある右側の（外側の）エアバッグ７ｂだけを膨張させた場合には、使用者には、左右両足の足先を内側に捻るようにしながら足指部分を甲側に反らすという他動運動を行わせることができる。

また、左足を載置する底壁６内面の右側の（内側の）エアバッグ７ａと、右足を載置する底壁６内面の右側の（外側の）エアバッグ７ｂだけを膨張させた場合や、左足を載置する底壁６内面の左側の（外側の）エアバッグ７ｂと、右足を載置する底壁６内面の左側の（内側の）エアバッグ７ａだけを膨張させた場合には、使用者には、両足先を左右同一方向に捻りながら足指部分を甲側に反らすという他動運動を行わせることができる。

このように本例では、アクチュエータ１５を成すエアバッグ７を、足裏に対応する場所ごとに（即ち、左右の靴型ハウジング５の底壁６ごとに）左右に複数並設して協調動作させることで、左右両足の反り状態に足先の内側への捻りを加えた状態、左右両足の反り状態に足先の外側への捻りを加えた状態、左右両足の反り状態に足先の左右同一方向への捻りを加えた状態、等に切り替え自在となっている。したがって、第１例のものと比較しても更に多様な刺激を使用者の脹脛部分に与えることができ、踏ん張って転倒を防止する力を更に効果的に鍛えることができる。また、起立姿勢のまま足先が多様な状態に強制的に切換わることで、バランスを取りながら柔軟に身体全体を支える能力も更に向上する。

なお、本例では底壁６内面の足指部分に当たる箇所ごとにエアバッグ７を左右一対配しているが、エアバッグ７を左右に３以上並設してあってもよいし、或いは、前後に並設してあってもよい。

図７には、本発明の実施形態における第３例の他動運動機器を示している。なお、本例の構成のうち上記した第１例の構成と同様の構成については詳しい説明を省略し、第１例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

本例の靴型ハウジング５は、使用者の下腿部分を覆う筒体部１７を上カバー部９から延設したブーツ型のものであり、上下に貫通する筒体部１７の上端開口が、使用者が足を挿入する開口１６となっている。筒体部１７の少なくとも後部には、硬質の板状部材から成る規制部１８を設けており、規制部１８の内面に使用者の下腿部分が当たれば、それ以上後方に足首が曲がること（つまり、それ以上後方にまで下腿部分が倒れること）を防止するようになっている。

したがって、本例の他動運動機器によれば、底壁６内面のエアバッグ７が膨張して使用者の足指部分を甲側に反らせた際に、これと連動して足首が後側に倒れて転倒することが防止される。加えて、下腿部分は底壁６内面に対して直立する姿勢を維持するので、足指部分の反りによって脹脛部分の筋肉を効果的に刺激することが可能となる。

図示例では、規制部１８として板状部材を立設した構成となっているが、この構成に限定されるわけではなく、例えば、上記筒体部１７の後部自体を硬質の材料で形成して規制部１８とする構成であってもよい。

図８には、本発明の実施形態における第４例の他動運動機器を示している。なお、本例の構成のうち上記した第３例の構成と同様の構成については詳しい説明を省略し、第３例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

本例の他動運動機器においては、使用者の足首が後方に倒れることを防止する規制部１８として、使用者の足首および脹脛の少なくとも一方に当たって加圧するエアバッグ１９を用いている。この加圧手段を成すエアバッグ１９は、ポンプ装置８に接続されたうえで筒体部１７内面の板状部材に配されており、底壁６内面に配されるエアバッグ７と協調動作を行うようにその膨縮を制御される。

つまり、エアバッグ７が膨張して使用者の足指部分を甲側に反らせる際に、加圧手段を成すエアバッグ１９も膨張して圧力を強め、使用者の下腿部分を確実にホールドするように設けている。これにより、足首が後側に曲がることをエアバッグ１９で弾力的に且つ確実に拘束することができ、しかもこのエアバッグ１９は足指部分を甲側に反らす際以外には収縮しているので邪魔になることがない。

図９〜図１８には、本発明の実施形態における第５例の他動運動機器を示している。なお、本例の構成のうち上記した第１例の構成と同様の構成については詳しい説明を省略し、第１例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

本例の他動運動機器においては、左足用の靴型ハウジング５の底壁６を後述の左足支持台２ａの設置板２１上面に平行に設置固定し、右足用の靴型ハウジング５の底壁６を後述の右足支持台２ｂの設置板２１上面に平行に設置固定している。換言すれば、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂにそれぞれ、靴型ハウジング５の底壁６や、位置決め部１０を成す靴型ハウジング５の上カバー部９や、アクチュエータ１５を成すエアバッグ７が配された構成である。本例の場合、底壁６と左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂとで、使用者が足を乗せる支持台部２を形成している。

なお、靴型ハウジング５については図９に右側の靴型ハウジング５を示しているが、他の図中では図示を省略している。また、ポンプ装置８についても図示は省略している。

そして、本例の他動運動機器には左足支持台２ａと右足支持台２ｂを往復移動させる駆動装置３を備え、左足支持台２ａと右足支持台２ｂがエアバッグ７の膨縮と協調して動作するように設けている。したがって、使用者の足指部分を強制的に甲側に反らせて主に脹脛の筋肉を刺激するという第１例で示した他動運動と、左右の足を強制的に所定の軌跡で往復動させて脚部の様々な筋群を刺激するという別の他動運動とを、組み合わせることが可能になっている。以下、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂや、この左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを往復動させる駆動装置３について詳述する。

本例においては、図９および図１０に示すように、床上に載置するための架台としてベース板１ａを備える。ベース板１ａは直方体状のものを図示しているが、ベース板１ａの外周形状にはとくに制限はない。以下では、説明を簡単にするために、ベース板１ａを床上に載置した状態でベース板１ａの上面が床面と平行になるものとする。したがって、図９および図１０における上下が使用時の上下になる。

ベース板１ａの上方には上板１ｂが配設され、ベース板１ａと上板１ｂとを結合することによりハウジング１が形成される。ベース板１ａの上には、使用者の左右の足をそれぞれ乗せる靴型ハウジング５や、左右の靴型ハウジング５を取り付ける左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂや、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの位置をそれぞれ移動させる駆動装置３が配置される。なお、図９および図１０における矢印Ｘの向きを前方とし、他の図においても矢印Ｘを記載している場合には、その向きを前方とする。

上板１ｂには左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂをそれぞれ露出させる２個の開口窓１１ａ，１１ｂが厚み方向に貫設される。各開口窓１１ａ，１１ｂは、それぞれ矩形状に開口する。ただし、各開口窓１１ａ，１１ｂは、長手方向に沿った中心線がハウジング１の前後方向に対して傾斜し、両中心線間の距離がハウジング１の前端側で後端側よりも大きくなるように形成してある。

各開口窓１１ａ，１１ｂの幅方向の両側部には、図１１に示すように、スライド溝１２が開口窓１１ａ，１１ｂの内側に臨む形で開口する。スライド溝１２には、足置カバー２２に形成したフランジ部２２ｂがスライド可能に挿入される。足置カバー２２は、靴型ハウジング５を設置するための設置板２１とともに左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを構成するものであって、矩形筒状に形成された本体部２２ａを有しており、フランジ部２２ｂは本体部２２ａの一方の開口面（上面）に沿って本体部２２ａの全周に亘って延設されている。足置カバー２２の本体部２２ａの内側には下部において取付板２２ｃが一体に形成される。

本体部２２ａは長手方向の寸法および幅方向の寸法が開口窓１１ａ，１１ｂよりも小さく、フランジ部２２ｂは長手方向の寸法および幅方向の寸法が開口窓１１ａ，１１ｂよりも大きく形成されている。さらに、スライド溝１２の底間の距離はフランジ部２２ｂの先端縁間の距離よりも大きく形成される。したがって、足置カバー２２は、幅方向においてはスライド溝１２の範囲内において移動可能になり、また長手方向においても移動可能になる。

設置板２１は、足置カバー２２における本体部２２ａの内周縁よりもやや小さい矩形板状に形成されており、靴型ハウジング５全体を乗せることができる寸法に形成される。設置板２１の下面周部にはそれぞれコ字状に折曲されたカバー体２１ａ，２１ｂが一体に設けられる。さらに、設置板２１の下面であってカバー体２１ａ，２１ｂに囲まれる部位には設置板２１の幅方向に離間した一対の軸受２１ｃが設置板２１と一体に設けられる。

足置カバー２２に設けた取付板２２ｃの上面には上方に開放された断面コ字状の軸受板２３が固定される。設置板２１に設けた軸受２１ｃは、軸受板２３の各脚片２３ａの外側面に当接する。さらに、軸受板２３の両脚片２３ａおよび両軸受２１ｃを通る軸部２４が設けられる。したがって、軸部２４は設置板２１の幅方向に沿って配置され、設置板２１は、足置カバー２２に対して長手方向の前後が上下するように軸部２４の周りに回動可能になる。上述したカバー体２１ａ，２１ｂは、設置板２１が足置カバー２２に対して回動する際に、設置板２１の下面と足置カバー２２との間に隙間が生じるのを防止するために設けられている。

足置カバー２２に設けた取付板２２ｃの下面には下面に開放された断面コ字状の台車４１が取り付けられる。台車４１の両脚片４１ａの外側面には各２個ずつの車輪４２が取り付けられる。ベース板１ａの上面には左足支持台２ａと右足支持台２ｂとに対してそれぞれ２本ずつのレール４３が固定されており、レール４３の上面に設けたレール溝４３ａの中で車輪４２が転動するように、レール４３上に台車４１が載置される。また、レール４３の上面には車輪４２がレール溝４３ａから脱落するのを防止するために、脱輪防止板４４が固定される（図１２参照）。

ところで、レール４３の長手方向はハウジング１に設けた開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向とは異なる方向としてある。上述したように開口窓１１ａ，１１ｂは長手方向の中心線がハウジング１の前端側で後端側よりも大きくなるように傾斜しており、レール４３の長手方向もハウジング１の前後方向に対して同様に傾斜している。

ただし、レール４３ではハウジング１の前後方向に対する角度が開口窓１１ａ，１１ｂよりもさらに大きくなっている。たとえば、ハウジング１の前後方向に対する角度が、開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向で３０度とすれば、レール４３の長手方向は４５度などに設定される。すなわち、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに設置してある靴型ハウジング５内に足を挿入し、開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向に足の中心線を一致させた状態において、レール４３に沿って左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを移動させることにより足の位置を変化させても膝に剪断力が作用しない方向に、レール４３の長手方向が設定される。なお、本実施形態では、望ましい動作として、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが前後方向と左右方向とを複合した移動経路で移動する例を示しているが、レール４３を配置する方向により左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを前後方向や左右方向に移動させることも可能である。

上述の構成によって、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはレール４３の長手方向に沿って往復移動することが可能になり、レール４３の長手方向は開口窓１１ａ，１１ｂの長手方向の中心線に対して傾斜しているから、設置板２１および足置カバー２２は開口窓１１ａ，１１ｂの中で長手方向に対して交差した方向に移動することになる。すなわち、上述した台車４１と車輪４２とレール４３と脱輪防止板４４とは、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの移動経路を拘束する案内部４として機能する。

左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂを移動させる駆動装置３は、図１３に示すように、駆動力を発生させる駆動源３１と、駆動力を左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂにそれぞれ伝達するように２系統に分離する系統分離部３２と、駆動力を用いて台車４１をレール４３に沿って往復移動させる往復駆動部３３とを有する。本実施形態では、図１３（ａ）のように系統分離部３２により駆動力を分離し、分離された駆動力を往復駆動部３３に伝達する構成を採用しているが、図１３（ｂ）のように往復駆動部３３により得られる往復駆動の駆動力を系統分離部３２で２系統に分離することも可能である。

駆動装置３について、さらに具体的に説明する。駆動源３１には回転モータ（以下、単にモータと略称し、符号３１を用いる）を採用しており、モータ３１の出力軸３１ａには系統分離部３２が連結される。

系統分離部３２は、モータ３１の出力軸３１ａに連結されたウォーム（第１歯車）３２ａと、ウォーム３２ａに噛合する一対のウォームホイール（第２歯車）３２ｂとを備える。ウォーム３２ａおよび２個のウォームホイール３２ｂはベース板１ａに固定されるギアボックス３４に収納される。ギアボックス３４は、上面に開口を有するギアケース３４ａと、ギアケース３４ａの開口面に覆着される蓋板３４ｂとにより形成される。ギアケース３４ａと蓋板３４ｂとの間にはウォーム３２ａの長手方向の両端部を支承する一対の軸受３２ｃが取り付けられる。

ウォームホイール３２ｂには、ギアケース３４ａと蓋板３４ｂとに保持される回転軸３５が挿通され、ウォームホイール３２ｂの回転に伴って回転軸３５が回転するように、ウォームホイール３２ｂと回転軸３５とを結合してある。回転軸３５の上端部には断面が非円形状（図示例では矩形状）に形成された結合部３５ａが形成される。

モータ３１は、ギアケース３４ａに設けた口受部３４ｃとベース板１ａに固定した口受板１３ａとに載置され、ギアケース３４ａに覆着される蓋板３４ｂと口受け板１３ａに結合される押さえ板１３ｂとによりベース板１ａに固定される。

図１４に示すように、往復駆動部３３は、回転軸３５の結合部３５ａに一端部が結合されるクランク板３６と、クランク板３６にクランク軸３７を介して結合されたクランクロッド３８とを備える。クランク軸３７の一端部はクランク板３６に固定され、他端部はクランクロッド３８の一端部に保持された軸受３８ａに保持される。つまり、クランクロッド３８の一端部はクランク板３６に対して回動自在に結合される。クランクロッド３８の他端部は台車４１に対して軸体３８ｂを用いて結合され、クランクロッド３８の他端部は台車４１に対して回動自在に結合される。

上述の構成から明らかなように、クランクロッド３８は、ウォームホイール３２ｂの回転力を台車４１の往復移動に変換する変換機構として機能する。クランクロッド３８はウォームホイール３２ｂごとに設けられ、台車４１は左足支持台２ａと右足支持台２ｂとにおいて個別に設けられているから、クランクロッド３８は、ウォームホイール３２ｂの回転力をそれぞれ左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの往復移動に変換する変換機構として機能する。

台車４１は上述したように車輪４２とレール４３とにより移動経路が拘束されているから、ウォームホイール３２ｂの回転に伴って台車４１がレール４３の長手方向に沿って往復移動する。つまり、モータ３１の回転がウォーム３２ａおよびウォームホイール３２ｂを介してクランク板３６に伝達され、さらに、クランク板３６に結合されたクランクロッド３８により台車４１がレール４３に沿った直線上で往復移動を行うのである。その結果、台車４１に結合されている足置カバー２２がレール４３に沿って往復移動する。つまり、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとがレール４３の長手方向において往復移動する。

本実施形態では、ウォーム３２ａと２個のウォームホイール３２ｂとにより駆動力を２系統に分離し、各系統ごとに左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの駆動力として用いるから、駆動装置３により左足支持台２ａと右足支持台２ｂとが関連付けて駆動される。ここで、各ウォームホイール３２ｂがウォーム３２ａに噛合する位置を１８０度異ならせてあり、したがって左足支持台２ａが移動範囲の後端に位置するときには、右足支持台２ｂは移動範囲の前端に位置する。左足支持台２ａの移動範囲における後端は左足支持台２ａの移動範囲の右端であって、右足支持台２ｂの移動範囲における前端は右足支持台２ｂの移動範囲の右端であるから、左右方向においては、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは同じ向きに移動することになる。

なお、上述の構成から明らかなように、ウォーム３２ａとウォームホイール３２ｂとを噛み合わせる位置に応じて、左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの移動における位相差を適宜に付与することが可能である。左足支持台２ａと右足支持台２ｂの上に立って立位で使用する場合には、本実施形態のように１８０度の位相差を付与すれば、使用者の前後方向の重心移動が少なくなるからバランス機能が低下している使用者でも使用できる。あるいは、位相差を持たないようにすれば、使用者の前後方向の重心移動が生じるから、単に脚部の筋群の運動になるだけではなく、バランス機能を保つための腰背部などの筋群の運動にも役立つ。

ところで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに設けた設置板２１は足置カバー２２に対して軸部２４の周りで回動可能であるから、図１５に示すように、設置板２１の前端部と後端部との高さ位置を変化させることが可能になっている。つまり、設置板２１上の靴型ハウジング５内に置いた足の爪先と踵との高さ位置を変化させることにより、足関節の底屈と背屈とが可能になっている。

ここで、軸部２４の周りでの設置板２１の回動をレール４３に沿った往復移動に連動させるために、ベース板１ａには、図１６に示すように、設置板２１の移動経路に沿って少なくとも一部に傾斜面１４ａを有したガイド面１４が形成され、設置板２１の下面にはガイド面１４に当接する倣い突部２５が設けられている。図示例では、ガイド面１４の全長に亘ってベース板１ａの上面に対して一定角度で傾斜する傾斜面１４ａを形成しているが、ガイド面１４の形状はとくに限定されるものではなく、一部に傾斜面１４ａを含んでいればよい。倣い突部２５の先端部は、ガイド面１４に対する摩擦係数が小さくなるように材料および形状を選択しておけばよいが、本実施形態では、ガイド面１４の上で転動するローラ２５ａを倣い突部２５の先端部に設けている。

上述のように、ガイド面１４に当接する倣い突部２５を設けていることにより、モータ３１の回転に伴って左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが往復移動を行う際に、倣い突部２５がガイド面１４に設けた傾斜面１４ａに当接する際には、設置板２１が軸部２４の周りで回動することにより設置板２１のベース板１ａに対する角度が変化し、結果的に足関節の底屈および背屈が行われる。

なお、上述の例では、ガイド面１４をベース板１ａに設け、倣い突部２５を設置板２１に設けているが、図１７のように、ガイド面１４を設置板２１に設け倣い突部２５をベース板１ａに設けるようにしても同様に動作する。

上述した構成例では、駆動装置３における系統分離部３２の構成として、ウォーム３２ａとウォームホイール３２ｂとを用いることにより、モータ３１の出力軸３１ａとウォームホイール３２ｂとともに回転する回転軸３５との直角軸間の伝達を可能にするとともに減速を行う構成例を示したが、モータ３１の出力軸３１ａと回転軸３５との直角軸間の伝達をベルトにより行う構成を採用してもよい。この場合、ウォームホイール３２ｂに代えてベルトを掛け回すプーリを用い、ウォーム３２ａを省略することができる。

また、上述の構成例では、モータ３１の出力軸３１ａがベース板１ａの上面に沿って配置されているが、出力軸３１ａがベース板１ａの上面に直交するように配置する場合には、ウォーム３２ａとウォームホイール３２ｂとの組み合わせではなく、平歯車の組み合わせによって回転力の伝達と系統の分離とを行うことが可能である。この構成において平歯車をプーリに置き換えたり、プーリ間で回転力をベルトで伝達するように構成したりすることが可能である。

ところで、装置の使用にあたり、立位で使用する場合には、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが停止位置している初期位置において、左右の足をそれぞれ左足支持台２ａと右足支持台２ｂに設置してある靴型ハウジング５内に挿入して立ち、駆動装置３の運転を開始させる。図１８に示すように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの長手方向Ｄｘは前後方向（矢印Ｘの向き）に対して、たとえば９度程度の角度をなすように配置され、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に立ったときに、使用者の脚部に捻れを生じることがなく、自然な立ち位置になるようにしてある。

初期位置では、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは前後方向において同位置に位置する。つまり、初期位置では左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂが左右方向の一直線上に並ぶ。したがって、初期位置で使用者が左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの上に載ると、使用者の重心から鉛直方向に下ろした直線は左足支持台２ａと右足支持台２ｂとの間でほぼ中央を通ることになる。

上述した構成から明らかなように、駆動装置３の運転を開始すると、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはそれぞれ前後方向に位置を変化させるとともに、前後方向の位置変化に伴って左右方向の位置も変化させる。ここで、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂはレール４３に沿った一直線上を往復移動し、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂは足の前後方向とは異なる方向に移動する。たとえば、ハウジング１の前後方向に対して４５度をなす方向に移動する。この移動距離は、たとえば２０ｍｍなどに設定する。

また、上述したように、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂがレール４３に沿って往復移動するのと同時に、設置板２１が軸部２４の周りに回動する。設置板２１が前方に移動する際には倣い突部２５がガイド面１４の傾斜面１４ａを昇るから、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの前端位置において足関節が背屈し、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの後端位置において足関節が底屈することになる。軸部２４の位置は足裏において踵付近に設定し、底屈と背屈との角度はベース板１ａの上面を基準面として基準面に対してそれぞれ１０度程度に設定する。

左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの前後の位置と底屈および背屈との関係は上述の例とは逆にすることが可能であり、また基準面に対する底屈および背屈の角度は異ならせてもよい。これらの動作はガイド面１４の形状を適宜に設定することにより、容易に実現することができる。

以上述べたように、本例の他動運動機器においては、靴型ハウジング５に設けたエアバッグ７により使用者の足指部分を強制的に甲側に反らせて主に脹脛の筋肉を刺激するという第１例に示した他動運動と、駆動装置３により左右の足を強制的に所定の軌跡で往復動させて脚部の様々な筋群を刺激するという別の他動運動とを組み合わせることが可能である。

これら他動運動の組み合わせとしては多様なものが考えられる。例えば、前後方向に往復動する左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの前端位置において設置板２１が傾斜して足関節を背屈（或いは底屈）させるとともに、エアバッグ７が膨張して足指部分を甲側に反らせるといった組み合わせや、更に、左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂの後端位置において設置板２１が傾斜して足関節を底屈（或いは背屈）させるとともに、エアバッグ７が膨張して足指部分を甲側に反らせるといった組み合わせが挙げられるが、他の組み合わせも適宜設定可能である。

なお、本例では第１例の靴型ハウジング５を左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに設置した場合について説明したが、第２例〜第４例の靴型ハウジング５を左足支持台２ａおよび右足支持台２ｂに設置してもよいことは勿論である。

本発明の実施形態における第１例の他動運動機器を示す斜視図である。同上の他動運動機器の構成図である。同上の他動運動機器の要部断面図であり、（ａ）は足指部分を伸ばした状態、（ｂ）は足指部分を甲側に反らした状態を示している。本発明の実施形態における第２例の他動運動機器を示す斜視図である。同上の他動運動機器の構成図である。同上の他動運動機器の要部正面図である。本発明の実施形態における第３例の他動運動機器の要部断面図であり、（ａ）は足指部分を伸ばした状態、（ｂ）は足指部分を甲側に反らした状態を示している。本発明の実施形態における第４例の他動運動機器の要部断面図であり、（ａ）は足指部分を伸ばした状態、（ｂ）は足指部分を甲側に反らした状態を示している。本発明の実施形態における第５例の他動運動機器の要部分解斜視図である。同上の他動運動機器の要部平面図である。同上の他動運動機器の後方からみた要部断面図である。同上の他動運動機器の要部断面図である。（ａ）、（ｂ）は同上の他動運動機器の駆動装置の機能説明図である。同上の他動運動機器の右側方からみた要部断面図である。同上の他動運動機器の要部斜視図である。（ａ）、（ｂ）は同上の他動運動機器の要部を示す動作説明図である。（ａ）、（ｂ）は同上の他動運動機器の他の構成例の要部を示す動作説明図である。同上の他動運動機器の使用時の足位置を示す説明図である。

符号の説明

２支持台部
２ａ左足支持台
２ｂ右足支持台
３駆動装置
７エアバッグ
１０位置決め部
１５アクチュエータ
１８規制部
１９エアバッグ

Claims

使用者が足を乗せる支持台部と、使用者の足裏の位置を拘束する位置決め部と、使用者の足裏の足指部分に当たって上下動することで該足指部分が前方に伸びた状態と甲側に反った状態を切換えるアクチュエータとを具備し、前記アクチュエータを、使用者の足裏の足指部分と対応する場所に、片足ごと左右に複数並設し、各アクチュエータを協調動作可能に設けたことを特徴とする他動運動機器。
前記アクチュエータはエアバッグであることを特徴とする請求項１に記載の他動運動機器。
使用者の足首が後方に曲がることを防止する規制部を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の他動運動機器。
前記規制部は、使用者の足首および脹脛の少なくとも一方に当たる加圧手段であることを特徴とする請求項３に記載の他動運動機器。
前記アクチュエータが使用者の足指部分を甲側に反らせる際に前記加圧手段による圧力を強めるように、アクチュエータと加圧手段を協調動作させることを特徴とする請求項４に記載の他動運動機器。
前記加圧手段はエアバッグであることを特徴とする請求項５に記載の他動運動機器。
前記支持台部を、使用者の左右の足をそれぞれ乗せる左足支持台および右足支持台を用いて形成し、左足支持台および右足支持台を移動させる駆動装置を具備するとともに、左足支持台および右足支持台にそれぞれ位置決め部とアクチュエータを配することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の他動運動機器。