JPWO2011093054A1 - 運動補助装置 - Google Patents
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Abstract
Description
筋肉への余剰ブドウ糖の取り込みは筋収縮によって生じ、筋肉へのブドウ糖の取り込み量を増加させれば、糖代謝を促進することが可能になる。
筋収縮による糖代謝を効率的に行うには、体積の大きい筋肉に筋収縮を生じさせることが望ましく、股関節を屈伸して大腿部や体幹などの大筋群を筋収縮させることが有効と考えられる。
エアロバイクは、固定式自転車のペダリングによる運動補助装置である。脚筋力の強化や全身持久力のトレーニングを目的としている。
また、トレッドミルは、歩行又は走行面である移動ベルトの回転速度や傾斜角度が調節可能な運動補助装置である。全身持久力のトレーニングを目的として、トレッドミル上での走行や歩行運動が行われることも多い。
この電動椅子は、座部と背もたれ部とアームレスト部とを有する椅子であって、座部を揺動させるための手段と、膝を上下させる屈伸運動手段とを備えている(特許文献1参照)。
エアロバイクは、使用者の体幹部を動かさずとも、脚などの末端部のみでペダリングできるものである。また、歩く、走るという実際の動作と比較すると、ペダルの回転半径が定められているため、使用者の使う筋群範囲が限定的である。
またこれらに加え、足首関節(距腿関節)、膝関節、股関節の使用割合が使用者によって異なるという問題もある。
第1に、使用者Sの脚Lの後方に配置する膝受け体2と、この膝受け体2に対して前後移動する本体3とを有し、この本体3に前記使用者Sが着座する座部4と着座した使用者Sが把持する把持部5とを設けた運動補助装置であって、
前記膝受け体2は、前記使用者Sの股関節Kが伸展する時に前記脚Lの後方側に当接して、前記使用者Sの膝関節Hの後方移動を規制し、
前記本体3は、前記膝受け体2の規制を受けた膝関節Hを支点として前記股関節Kが前方に移動する時に前方移動して、前記使用者Sの体幹Tの軸線J上に股関節Kと膝関節Hとが位置するように使用者Sを座部4と把持部5とで支えていることを特徴とする。
前記本体3を、前記使用者Sの股関節Kの前方移動につれられて前記基台6上を移動するように構成していることを特徴とする。
第3に、前記膝受け体2は、前記基台6に対して移動可能に支持され、
前記基台6に、前記膝受け体2の移動距離D1を規制し且つこの移動距離D1と前記本体3の移動距離D2との比を調整する移動調整手段7を設けていることを特徴とする。
第4に、前記本体3は車輪8を介して前記基台6上を移動し、前記基台6に前記本体3が前方に移動するにつれて上るように上り坂状の傾斜部9を設けていることを特徴とする。
第6に、前記傾斜部9を、上面の傾きが傾斜部9の起点から漸減するように形成していることを特徴とする。
第7に、前記本体3は、前記膝受け体2を連結部材51を介して前後移動自在に支持していることを特徴とする。
前記膝受け体2は、前記使用者Sの股関節Kが伸展する時に前記脚Lの後方側に当接して、前記使用者Sの膝関節Hの後方移動を規制し、
前記本体3は、前記膝受け体2の規制を受けた膝関節Hを支点として前記股関節Kが前方に移動する時に前方移動して、前記使用者Sの体幹Tの軸線J上に股関節Kと膝関節Hとが位置するように使用者Sを座部4と把持部5とで支えていることを特徴とする。
前記連結部材51は、前記本体3に上端が枢支される膝受けアーム51であって、
前記膝受け体2は、前記膝受けアーム51の下端に枢支される膝受けパット2であることを特徴とする。
第10に、前記使用者Sの脚Lの足部Aで踏み込み可能な足踏み体53を有していることを特徴とする。
第12に、前記足踏み体53は、前記枠組みフレーム52から左右外方へ突設されるステップ56であることを特徴とする。
前記本体3に、左右一方の膝受け体2の移動と左右他方の膝受け体2の移動とを連動させる連動調整手段57を設けていることを特徴とする。
第14に、前記連動調整手段57は、前記左右一方の膝受け体2が後方移動した時に左右他方の膝受け体2を前方移動させることを特徴とする。
第15に、前記連動調整手段57は、前記左右いずれかの膝受け体2が後方移動するごとに本体3を枠組みフレーム52に対して前進させ、前記本体3が所定距離Rを越えて前進した後には、前記左右いずれかの膝受け体2の後方移動で前記所定距離Rを越えた本体3の前進位置Fを保つことを特徴とする。
前記膝受け体2は、前記使用者Sの股関節Kが伸展する時に前記脚Lの後方側に当接して、前記使用者Sの膝関節Hの後方移動を規制し、
前記本体3は、前記膝受け体2の規制を受けた膝関節Hを支点として前記股関節Kが前方に移動する時に前方移動して、前記使用者Sの体幹Tの軸線J上に股関節Kと膝関節Hとが位置するように使用者Sを体保持部58で支えていることを特徴とする。
さらに、傾斜部9の上面の傾きが起点から漸減するように形成することで、股関節Kの伸展時にかかる負荷を、動作の初端から終端にかけて漸減(瞬時、連続性をもって減少)させることができる。
なお、足踏み体53は、枠組みフレーム52から左右外方へ突設されたステップ56であってもよい。
図1〜4には、本発明の第1実施形態に係る運動補助装置1が示されている。
図1に示すように、この運動補助装置1は、床のような設置面の定位置に設置される基台6と、この基台6上で車輪(前後輪)8a、8bを介して前後方向に移動可能な本体3とを有している。この本体3は、使用者Sが着座する座部4と、着座した使用者Sが把持する把持部(ハンドル)5とを備え、左右側部に前記車輪8a、8bが枢支されている。
なお、本体3の前後移動とは、前上り斜め前後移動を含む。
傾斜台9の下面と基台6前部の上面との間には、傾斜台9の傾斜角度αを調整するための前記傾斜調整手段10が設けられている。
前記基台6の上面には、傾斜台9の上面にわたって長手方向に沿って延びる左右一対のレール溝21が設けられている。
したがって、移動調整手段7は、膝受け体2の移動距離D1を規制することによって、この移動距離D1と、本体3の前方への移動距離D2との比を、例えば、0:10や、1:9などのように調整することが可能となる。
このように支持部材11に取り付けることで、膝受け体2は、座部4に着座した使用者Sの脚L後方側(膝裏)に配置される。
また、後述のように、使用者Sが股関節Kを伸展させた際に、膝受け体2は、使用者Sの脚Lの後方(膝裏、大腿部の裏やふくらはぎ上部の裏)側に当接することとなる。
座部4は、上面が前下りとなるように支持アーム29先端に取り付けられており、座部4上面の傾斜角度を調整自在としてもよい。
まず、使用者Sは、自分の体型に合わせて、座部4の支持アーム29の長さ、膝受け体2の支持部材11のアーム長さ、及びポストアーム26の長さを調整する。
このとき、支持部材11は前方に、支持アーム29は後方に傾斜しているため、少ない長さ調整幅で膝受け体2と座部4との間の距離及び座部4の高さを同時に調整でき、使用者Sの身長及び大腿部の長さに容易に対応できる。
なお、競技力向上を目指すアスリートならば、移動距離D1と移動距離D2との比を0:10などとし、傾斜角度αもきつめに設定する。
このとき、使用者Sの股関節Kの伸展角度βは、図1の2点鎖線にて示すように、略180°まで開いている。
なお、使用者Sが股関節Kを伸展しきって且つ骨盤の前方移動を伴って膝上に股関節Kを乗せた時における本体3の位置を、以下「終端位置P2」とする。
トレーニング終了後には、表示部28には、消費カロリー等のトレーニング結果が表示される。
さらに、この運動補助装置1を使って使用者Sが股関節Kを伸展させている際には、瞬時、連続性をもって負荷が漸減することにより、股関節Kを伸筋(大臀筋及び大腿二頭筋等)が収縮しようとしている時に、拮抗する屈筋(腸腰筋、大腿直筋及び大腿筋膜腸筋等)も同時に収縮して、股関節Kを加速度的に動かすことができない状態を防ぐことができる。
このように同時に収縮した状態を起こすことなく股関節Kの伸展を行うことで、感覚受容器である筋紡錘・腱器官に適切な負荷を与え、神経筋制御を促進・発達させることが可能となる。
なお、上述では、左右いずれかの股関節Kを屈伸させることとしたが、左右両方の股関節Kを同時に屈伸させることもできる。
第2実施形態においては、枠組みに固定された電動モータ、エンジン等の駆動源Mを有し、この駆動源Mからの駆動力によって座部4を膝受け体2に対して前方移動させることによって、使用者Sの股関節Kの伸展を補助する点が異なっている。
前記枠体41は、後下部から前上方に延設する支持部材11を有している。
これらのポストアーム26及び支持部材11と、後述の支持アーム29の構成は、第1実施形態と同様である。
また、制動手段45は、可動体3(股関節K)の前上方移動に伴って、股関節Kの伸展に対する負荷を漸減させることができる。
なお、駆動源Mとしては、油圧、空気圧のシリンダ等を用いるものでもよい。
その他の運動補助装置1の構成、作用効果及び使用態様は、第1実施形態と同様である。
第3実施形態は、第2実施形態における枠組み(略直方体状の枠体41、枠体41内で前上り斜め前後方向に架設された案内部材42)を発展させた枠組みフレーム52を用いており、第2実施形態との大きな違いは、前記膝受け体2が本体3に連結部材51を介して前後移動自在に支持されている点である。
この案内部材63は、後端部が後支持脚61bに枢支され、前端部が前支持脚61aに高さ調整自在に取り付けられるため、案内部材63の傾斜角度γは調整可能である。
図7に示す如く、上述した案内部材63には、コロを介して前上り斜め前後方向に移動自在に設けられた可動体3が設けられている。
前記膝受けアーム51の中途部は、受けリンク66を介して摺動体67に連動しており、膝受けアーム51の前後揺動によって摺動体67は前後に移動する。
この摺動体67は、案内部材63の後部側面に左右一対に取り付けられた前進シリンダ68a、68bのピストンロッドに連結している(図7、8参照)。
なお、使用者Sが膝受けパット2を後方移動させる(こぐ)ことをやめると、可動体3は、前進位置Fより後方へ下って、こぐ前の位置にもどる。
このローラチェーンは、2つの支持スプロケット間に掛け渡された無限軌道であって、この支持スプロケットは回転時にかかる負荷が調整可能(チェーン負荷調整手段)となっている。
なお、連動調整手段57は、歯車が乗り継ぐべく前後配備した複数のローラチェーンの回転負荷が、前方にいくにつれて漸減している構成とされてもよい。
また、前進シリンダ68a、68bは、空気圧シリンダでなく、油圧シリンダであってもよく、そのときは、油圧システム76となる。
なお、足踏み体53は、枠組みフレーム52の支持梁62の左右側面から左右外方へ突設された左右一対のステップ56であってもよい。この場合には、可動体3の前進移動によって、足踏み体53が相対的に後方に位置していくことなり、使用者Sの股関節K伸展がより促される。
また、体幹Tの軸線J上に股関節Kと膝関節Hとが位置するように、本体3の座部4だけでなく、図示しない肩当て、胸当てなど(体保持部58)によっても使用者Sを支えてもよい。
なお、本発明における体保持部58とは、肩当て、胸当てや、座部4、把持部5などであって、使用者Sを支えるものをいう。
その他の運動補助装置1の構成、作用効果及び使用態様は、第1実施形態と同様である。
運動補助装置1は、基台6上で本体3を移動させるものとしたが、膝受け体2を支持する基台6がなくともよく、膝受け体2を建築物の天井から垂下し、膝受け体2に対して相対移動可能に座部4を天井から吊り下げてもよい。
膝受け体2は、支持部材11に対して相対移動可能に取り付けられていなくともよく、膝受け体2の移動距離D1を調整する移動調整手段7も設けられていなくともよい。
座部4は、自転車のサドル状でなくとも、使用者Sが着座した股関節Kを屈伸できるのであれば、椅子状や鞍状であってもよい。
把持部5は、自転車のドロップハンドル状でなくとも、使用者Sの体重を支えられるように把持可能であれば、縦アーム32a、32bを有さない棒状や、取っ手状であってもよい。
また、把持部5a、5bのグリップセンサは、トレーニング中に握っているだけで使用者Sの体脂肪率を測定できるものとしてもよい。
また、本体3の前上り斜め前後方向の移動とは、略水平に前後方向に移動することも含む。
車輪8は、前輪8aが後輪8bより直径が小さくなくともよく、前後輪を略同一径として、製造の容易化を図ってもよい。また、車輪8は、本体3に駆動可能に枢支されていてもよい。
本体ストッパ25は、基台6前後で立設し且つ本体3側の面にクッション材を備えた板体であってもよい。
膝受け体2及び本体3が一体となったユニットは、運搬可能な枠組みフレーム52に支持されていたが、建物に据え付けられた案内部材63等に前後移動自在に支持されていてもよい。
連結部材(膝受けアーム51、足踏みアーム54)は、使用者Sの体型に合わせて、アーム長さ調整自在であったり、膝受け体2及び足踏み体53の取付位置自在となっていてもよい。
足踏み体53は、ペダル55やステップ56でなくとも、本体3の側面部に設けられたフランジ状の足置きでもよく、またなくてもよい。
なお、上述の付勢手段は、使用者Sの体重や希望する運動負荷に応じて、タッチパネル等の表示部28からの入力に基づき、駆動モータ等で付勢力を調整してもよい。
2 膝受け体
3 本体
4 本体の座部
5 本体の把持部
6 基台
7 移動調節手段
8 本体の車輪
9 傾斜部
10 傾斜調整手段
51 連結部材(膝受けアーム)
52 枠組みフレーム
53 足踏み体
54 足踏みアーム
55 ペダル
56 ステップ
57 連動調整手段
58 本体の体保持部
S 使用者
L 使用者の脚
K 使用者の股関節
H 使用者の膝関節
T 使用者の体幹
J 体幹の軸線
A 使用者の脚の足部
D1 膝受け体の移動距離
D2 本体の移動距離
α 傾斜部の傾斜角度
R 所定距離
F 本体の前進位置
Claims (16)
- 使用者(S)の脚(L)の後方に配置する膝受け体(2)と、この膝受け体(2)に対して前後移動する本体(3)とを有し、この本体(3)に前記使用者(S)が着座する座部(4)と着座した使用者(S)が把持する把持部(5)とを設けた運動補助装置であって、
前記膝受け体(2)は、前記使用者(S)の股関節(K)が伸展する時に前記脚(L)の後方側に当接して、前記使用者(S)の膝関節(H)の後方移動を規制し、
前記本体(3)は、前記膝受け体(2)の規制を受けた膝関節(H)を支点として前記股関節(K)が前方に移動する時に前方移動して、前記使用者(S)の体幹(T)の軸線(J)上に股関節(K)と膝関節(H)とが位置するように使用者(S)を座部(4)と把持部(5)とで支えていることを特徴とする運動補助装置。 - 前記膝受け体(2)を支持する基台(6)を有していて、
前記本体(3)を、前記使用者(S)の股関節(K)の前方移動につれられて前記基台(6)上を移動するように構成していることを特徴とする請求項1に記載の運動補助装置。 - 前記膝受け体(2)は、前記基台(6)に対して移動可能に支持され、
前記基台(6)に、前記膝受け体(2)の移動距離(D1)を規制し且つこの移動距離(D1)と前記本体(3)の移動距離(D2)との比を調整する移動調整手段(7)を設けていることを特徴とする請求項2に記載の運動補助装置。 - 前記本体(3)は車輪(8)を介して前記基台(6)上を移動し、前記基台(6)に前記本体(3)が前方に移動するにつれて上るように上り坂状の傾斜部(9)を設けていることを特徴とする請求項2又は3に記載の運動補助装置。
- 前記基台(6)に前記傾斜部(9)の傾斜角度(α)を調整する傾斜調整手段(10)を設けていることを特徴とする請求項4に記載の運動補助装置。
- 前記傾斜部(9)を、上面の傾きが傾斜部(9)の起点から漸減するように形成していることを特徴とする請求項5に記載の運動補助装置。
- 前記本体(3)は、前記膝受け体(2)を連結部材(51)を介して前後移動自在に支持していることを特徴とする請求項1に記載の運動補助装置。
- 使用者(S)の脚(L)の後方に配置する膝受け体(2)と、この膝受け体(2)を連結部材(51)を介して前後移動自在に支持する本体(3)とを有し、この本体(3)に前記使用者(S)が着座する座部(4)と着座した使用者(S)が把持する把持部(5)とを設けた運動補助装置であって、
前記膝受け体(2)は、前記使用者(S)の股関節(K)が伸展する時に前記脚(L)の後方側に当接して、前記使用者(S)の膝関節(H)の後方移動を規制し、
前記本体(3)は、前記膝受け体(2)の規制を受けた膝関節(H)を支点として前記股関節(K)が前方に移動する時に前方移動して、前記使用者(S)の体幹(T)の軸線(J)上に股関節(K)と膝関節(H)とが位置するように使用者(S)を座部(4)と把持部(5)とで支えていることを特徴とする運動補助装置。 - 前記本体(3)を前後移動自在に支持する枠組みフレーム(52)を有していて、
前記連結部材(51)は、前記本体(3)に上端が枢支される膝受けアーム(51)であって、
前記膝受け体(2)は、前記膝受けアーム(51)の下端に枢支される膝受けパット(2)であることを特徴とする請求項7又は8に記載の運動補助装置。 - 前記使用者(S)の脚(L)の足部(A)で踏み込み可能な足踏み体(53)を有していることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の運動補助装置。
- 前記足踏み体(53)は、前記膝受け体(2)に上端が枢支された足踏みアーム(54)を介して支持されるペダル(55)であることを特徴とする請求項10に記載の運動補助装置。
- 前記足踏み体(53)は、前記枠組みフレーム(52)から左右外方へ突設されるステップ(56)であることを特徴とする請求項10に記載の運動補助装置。
- 前記膝受け体(2)を左右一対に有していて、
前記本体(3)に、左右一方の膝受け体(2)の移動と左右他方の膝受け体(2)の移動とを連動させる連動調整手段(57)を設けていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の運動補助装置。 - 前記連動調整手段(57)は、前記左右一方の膝受け体(2)が後方移動した時に左右他方の膝受け体(2)を前方移動させることを特徴とする請求項13に記載の運動補助装置。
- 前記連動調整手段(57)は、前記左右いずれかの膝受け体(2)が後方移動するごとに本体(3)を枠組みフレーム(52)に対して前進させ、前記本体(3)が所定距離(R)を越えて前進した後には、前記左右いずれかの膝受け体(2)の後方移動で前記所定距離(R)を越えた本体(3)の前進位置(F)を保つことを特徴とする請求項13に記載の運動補助装置。
- 使用者(S)の脚(L)の後方に配置する膝受け体(2)と、この膝受け体(2)に対して前後移動する本体(3)とを有し、この本体(3)に前記使用者(S)を支える体保持部(58)を設けた運動補助装置であって、
前記膝受け体(2)は、前記使用者(S)の股関節(K)が伸展する時に前記脚(L)の後方側に当接して、前記使用者(S)の膝関節(H)の後方移動を規制し、
前記本体(3)は、前記膝受け体(2)の規制を受けた膝関節(H)を支点として前記股関節(K)が前方に移動する時に前方移動して、前記使用者(S)の体幹(T)の軸線(J)上に股関節(K)と膝関節(H)とが位置するように使用者(S)を体保持部(58)で支えていることを特徴とする運動補助装置。
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