電気刺激併用型運動装置
【課題】
使用者が搭乗する搭乗板を移動させ、その搭乗板の移動中に使用者に電気刺激を付与することにより、速筋に対する運動効果を向上させ、安全且つ効率良く運動効果が得られる電気刺激併用型運動装置を提供する。
【解決手段】
モータ１３と、モータ１３の回転軸１３ａに取着される移動用アーム１９から構成される駆動機構部３により、使用者Ｍが搭乗する搭乗板２を水平方向に往復移動させ、使用者Ｍの腰部から下肢におよぶ筋群を強化する。回転軸１３ａに該軸１３ａの回転位置、即ち、搭乗板２の移動位置を検出するセンサ部２９を設ける。センサ部２９によって搭乗板２が所定位置に移動したことが検出された場合に電流パルスによる電気刺激を使用者Ｍに付与する電気刺激発生装置５を設ける。搭乗板２の往復移動と電気刺激の両方を用いて腰部及び下肢の遅筋と速筋の両筋を刺激する。
使用者が搭乗する搭乗板を移動させ、その搭乗板の移動中に使用者に電気刺激を付与することにより、速筋に対する運動効果を向上させ、安全且つ効率良く運動効果が得られる電気刺激併用型運動装置を提供する。
【解決手段】
モータ１３と、モータ１３の回転軸１３ａに取着される移動用アーム１９から構成される駆動機構部３により、使用者Ｍが搭乗する搭乗板２を水平方向に往復移動させ、使用者Ｍの腰部から下肢におよぶ筋群を強化する。回転軸１３ａに該軸１３ａの回転位置、即ち、搭乗板２の移動位置を検出するセンサ部２９を設ける。センサ部２９によって搭乗板２が所定位置に移動したことが検出された場合に電流パルスによる電気刺激を使用者Ｍに付与する電気刺激発生装置５を設ける。搭乗板２の往復移動と電気刺激の両方を用いて腰部及び下肢の遅筋と速筋の両筋を刺激する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者が搭乗する搭乗板を水平方向に往復移動させ腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以前に、本件出願人は、下記特許文献１に開示される基台上でスライド板を強制的にスライドさせることでスライド板上に搭乗した使用者の腰部から下肢におよぶ筋群の強化を図る転倒防止訓練器を創出している。
【特許文献１】特開２００５−２７７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、通常、姿勢制御についてはエネルギーの消費を最小限に留めるために遅筋が主として使用されるが、例えば不意にバランスを崩した場合に転倒しないようにする等、瞬間的な姿勢制御を行う場合には速筋が主に使用されることが知られている。
【０００４】
上記特許文献１の技術では、スライド板の移動による強制運動を施しても、安定した姿勢が保持された状態であるため、使用者の腰部と下肢の遅筋が中心に収縮し使用され、速筋に対する運動効果が十分得られていないという不都合があった。
更に、一般に転倒防止訓練の目的で強制的且つ不随意的にバランスを崩す転倒刺激を患者に付与する場合、患者が転倒して怪我をする事故が発生しないようにする必要がある為、大掛かりな装置や人的な対応による安全確保が必要となる、又、安全確保ができない場合は、実際の転倒状況を想定した訓練が十分に行えない為、速筋に対する運動効果が十分得られないという問題があった。
【０００５】
本発明はこれらの諸問題を解決すべくなされたものであって、その目的は、使用者が搭乗する搭乗板を移動させ、その搭乗板の移動中に使用者に電気刺激を付与ことにより、速筋に対する運動効果を向上させ、安全且つ効率良く運動効果が得られる電気刺激併用型運動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を実現する為、請求項１記載の発明は、使用者が搭乗する搭乗板を移動させることにより使用者の腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置であって、前記搭乗板の移動に対応して使用者の腰部と下肢の少なくとも一部位に電気刺激を付与する電気刺激手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、搭乗板を移動させる駆動機構部が設けられ、前記搭乗板の移動位置が前記駆動機構部に設けられるセンサ部により検出され、前記センサ部により前記搭乗板が所定位置に移動したことが検出されると、電気刺激手段が作動し電気刺激が使用者の腰部と下肢の少なくとも一部位に付与されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、使用者が搭乗する搭乗板を移動させることにより使用者の腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置であって、前記搭乗板の移動により誘発される腰部又は下肢の重心移動と筋電位とのいずれか一方を検出し、当該検出結果に基づいて腰部と下肢の少なくとも一部位に電気刺激を付与する電気刺激手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、電気刺激手段により、主動筋と拮抗筋のいずれか一方の筋、又は、主動筋と拮抗筋の両筋に電気刺激を付与することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、使用者の膝関節の屈曲角度を計測する膝屈曲角度計測手段を付設し、搭乗板の移動中に膝関節の屈曲角度に係る変化量が予め設定する変化量以上に至ったことを運動装置の制御部が検出すると、該制御部は下肢へ付与する電気刺激の強度を変更出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
従来の搭乗板の往復移動のみによる強制運動では腰部及び下肢の遅筋が中心的に刺激され、一方、腰部及び下肢への電気刺激のみの付与では該当各部位の速筋が刺激されるが、請求項１記載の発明によれば、搭乗板の移動に対応して使用者の腰部と下肢に電気刺激を付与できるので、搭乗板の往復移動と電気刺激の両方を用いて腰部及び下肢の遅筋と速筋の両筋を刺激でき、運動効果を一層向上することができる。又、腰部及び下肢の遅筋と速筋の両筋の刺激によって、糖代謝及び脂肪代謝の改善効果を一層向上することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、搭乗板が所定位置へ移動したことをセンサ部が検出すると、電気刺激手段が自動的に作動し電気刺激が付与される構成であるから、例えば、搭乗板の往復運動中に使用者自身が電気刺激手段からの電流出力を手動にて都度オンオフ操作する必要がなく、煩わしさを軽減できる。又、センサ部を、例えば、モータの回転軸に固着されるエンコーダとすることで搭乗板の移動位置を容易に検出できる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、例えば、腰部に加速度センサを取着することにより腰部の重心移動量を検出でき、この検出結果に基づいて使用者の腰部又は下肢に好適に電気刺激を付与できる。又、使用者の下肢の筋電位を筋電計により検出することで、下肢の筋肉の状態を把握しながら、好適に電気刺激を付与できる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、主動筋と拮抗筋のいずれか一方の筋、又は、主動筋と拮抗筋の両筋への電気刺激の付与を使用者に応じて使い分けることで、目的とする各筋を電気刺激により効果的に収縮させ強化することが可能となる。又、電気刺激を使用者の姿勢制御を撹乱させる撹乱因子（抵抗因子）として作用させることによって使用者のバランス能力の訓練も可能となる。
【００１５】
例えば、高齢虚弱者や麻痺疾患患者等の使用者が本発明を使用した場合、搭乗板の移動速度によっては膝折れが発生し、搭乗板上で起立姿勢を維持できないことが想定されるが、請求項５記載の発明は、使用者の膝関節の屈曲角度を計測する膝屈曲角度計測手段が付設され、搭乗板の移動中に膝関節の屈曲角度に係る変化量が予め設定する変化量以上に至ったことを運動装置の制御部が検出すると、制御部が下肢へ付与する電気刺激の強度を変更出力する構成であるから、膝折れに起因して膝関節の屈曲角度の変化量が瞬間的に予め設定する変化量以上に至ったときに、高強度の出力に変更した電気刺激を使用者の下肢の各筋肉（例えば、大腿四頭筋）へ付与することで、各筋肉を効果的に収縮させ膝折れを抑制し、搭乗板上で使用者が転倒するという危険な事態を回避でき、安全に運動が行えるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１乃至３は本発明の第一の実施形態を示している。図１は電気刺激併用型運動装置１の斜視図、図２は同装置１の主要部の電気的構成を示すブロック図、図３は搭乗板２を駆動させる機構を示す概略構成図である。
【００１７】
電気刺激併用型運動装置１は、使用者Ｍが搭乗する搭乗板２を駆動機構部３により水平方向に強制的に往復移動させるとともに、搭乗板２の移動に対応して使用者Ｍの腰部又は下肢に電流パルスによる電気刺激を付与する電気刺激手段４としての電気刺激発生装置５を前記装置１に設け、搭乗板２の往復移動と電気刺激発生装置５から発生される電流パルスによる電気刺激を併用しながら使用者Ｍの腰部と下肢の筋群を強化する装置である。
【００１８】
図３に示すように、使用者Ｍが搭乗する略正方形状の搭乗板２は、長方形状の底板７と、該底板７の各長辺に沿って底板７上面から突出状に取着される細長板状の支持枠６・６とから形成される基台部８に対して水平方向（図３中、左右方向）に往復移動可能に設けられている。搭乗板２の裏面であって各支持枠６に近接する両辺端側にはそれぞれ内部に複数個の球状の転動子を有する二個のリニアガイド１０・１０が所定間隔を有して固着されており、リニアガイド１０・１０は各支持枠６内側の取付部材９に螺着されるレール１１に嵌合している。
【００１９】
搭乗板２が配置される位置と反対側（図３中、右方向）の基台部８には、搭乗板２を往復移動させる駆動機構部３が設けられる。駆動機構部３は、支持枠６・６間に架設される載置板１２上に固定され載置板１２面に直交する方向に延伸する回転軸１３ａを有するモータ１３と、回転軸１３ａに取着されたブラケット１４に一端がピン１５枢着される第一アーム１６と第一アーム１６他端に一端がピン１７枢着される第二アーム１８からなる移動用アーム１９とを主たる構成要素としている。
【００２０】
回転軸１３ａの中途位置には該軸１３ａの回転位置を検出するセンサ部２９が介装され、センサ部２９は具体的にはエンコーダ３０である。
【００２１】
支持枠６・６間には支持板２０が架設され、該支持板２０に支軸２１にて第二アーム１８他端部が軸着されている。駆動機構部３の反対側における第二アーム１８長辺には、長辺方向に延在し第二アーム１８の長辺寸法と略同寸法のレール２２が取着され、第二アーム１８とレール２２とはモータ１３の作動により支軸２１を支点として一体的に回転する。
【００２２】
レール２２にはリニアガイド２３が嵌合され、リニアガイド２３と、該ガイド２３と対向位置にある搭乗板２の一辺２ａとが、搭乗板２の左右方向の移動幅（以下、振幅と称呼する）を調整する振幅調整手段２４を介して連結されている。
【００２３】
振幅調整手段２４は、搭乗板２の一辺２ａに沿って固着される目盛板２５と、目盛板２５に対して移動可能に設けられる調節部材２６と、調節部材２６と前記リニアガイド２３とを連結する連結片２７とで構成される。目盛板２５に対する調節部材２６の固定は二個の固定具２８・２８による締め付けにて行う。二個の固定具２８・２８による締め付けを解除し、調節部材２６を目盛板２５に対して移動させることにより、搭乗板２の左右方向の振幅が調整できる。例えば、図３中、調節部材２６を下方向へ移動させることで、搭乗板２の振幅を縮小することができる。振幅調整手段２４を用い振幅調整することで使用者Ｍの運動能力に応じた運動を行える。
【００２４】
モータ１３を作動させ、回転軸１３ａの正反転を繰り返すと、移動用アーム１９が支軸２１を支点として所定方向に回転し、この回転に伴って搭乗板２が左右方向に往復移動する。この往復移動時に、センサ部２９は回転軸１３ａの回転位置、即ち、搭乗板２の移動位置を検出する。
【００２５】
使用者Ｍに電流パルス（電圧パルスとしてもよい）による電気刺激を付与する電気刺激発生装置５は、載置板１２上に固定される本体部５ａと、一端が本体部５ａに不図示のコネクタを介して接続される接続コード３２と、該コード３２先端部に設けられ使用者Ｍの皮膚表面に貼り付けられる電極３１とから構成される。電極３１は一対を一組としている。接続コード３２は駆動機構部３を上方から覆い隠すカバー３３（図１参照）の適宜位置に穿設される透孔３４を通過し、駆動機構部３外へ導出している。尚、図１乃至３においては、電極３１の組数を二組とした例を示しているが、電極３１の組数は二組に限定されるものではない。又、図示は省略するが、電気刺激の強度は電極３１の各組ごとに独立して変更調節可能とされている。
【００２６】
又、図示及び詳細な説明は省略するが、前記カバー３３は、上述した振幅調整手段２４による搭乗板２の振幅調整を行う際などに開蓋できるよう基台部８に対して開閉可能に設けられている。
【００２７】
図１に示すように、基台部８上には、駆動機構部３と反対側の各支持枠６端部に支柱部３５ａ・３５ａが立設されるとともに、両支柱部３５ａ上端部から支柱部３５ａと略直交方向に門形状に曲折する把持部３５ｂが一体的に形成される把持部材３５が設けられている。把持部材３５は、運動時又は搭乗板２への搭乗時等に使用者Ｍが把持することによって、体勢を安定に保持するものである。
【００２８】
又、駆動機構部３上方には、標準的な身長の使用者Ｍが手動操作し易い高さ位置となるように支持柱４５によって支持される操作部３８が設けられる。操作部３８は、電気刺激発生装置５から出力される電流パルスの出力強度を設定する出力強度設定部４６や搭乗板２を往復移動させる時間（運動時間）を設定する運動時間設定部４９等からなる設定部３６と、設定部３６にて設定した項目を数値や図柄で画面表示する表示部３７とを有している（図２参照）。
【００２９】
出力強度設定部４６は、後述する使用者Ｍの膝関節の屈曲角度に係る変化量が予め設定する変化量未満の場合（通常時）に、使用者Ｍに対して付与する電気刺激の強度を設定する第一の出力強度設定部４７と、使用者Ｍの膝関節の屈曲角度に係る変化量が予め設定する変化量以上に至った場合（膝折れ発生時）に、使用者Ｍに対して付与する電気刺激の強度を設定する第二の出力強度設定部４８とからなる。
【００３０】
次に、図３を用いて、電気刺激併用型運動装置１の主要な電気的構成について説明する。装置１の制御部３９は、設定部３６にて設定された運動時間等の項目に基づいてモータ１３の作動を制御し、又、センサ部２９からの信号を受け電気刺激発生装置５の作動を制御する。
【００３１】
センサ部２９によって、モータ１３の回転軸１３ａが予め設定された回転位置にまで回転したこと、即ち、搭乗板２が所定の移動位置に移動したことが検出されると、センサ部２９の検知信号が制御部３９に送信される。該信号を受けた制御部３９は電気刺激発生装置５を瞬時に作動させ、電流パルスによる電気刺激を電極３１を介して使用者Ｍに付与する。
【００３２】
本実施形態では、電気刺激発生装置５を作動させるタイミングは、搭乗板２の移動範囲における両末端位置、即ち、搭乗板２が駆動機構部３に接近する側の末端位置（以下、一方所定位置）及び駆動機構部３から離間する側の末端位置（以下、他方所定位置）に移動した際に設定している。尚、搭乗板２が前記一方・他方所定位置のいずれかの位置に移動した際に電気刺激発生装置５を作動させるように構成しても勿論よい。
【００３３】
次に、電気刺激併用型運動装置１の作用について説明する。運動開始前に、カバー３３を開蓋し、振幅調整手段２４を用いて使用者Ｍに適した振幅を設定しておく。使用者Ｍは把持部材３５を掴みながら搭乗板２上に搭乗する。電気刺激を付与したい箇所（腰部又は下肢）に適宜選択した個数の電極３１を装着する。例えば、下肢に電気刺激を付与する場合は、主動筋と拮抗筋のいずれか一方の筋、又は、主動筋と拮抗筋の両筋へ適宜個数の電極３１を装着し、前記各筋に電気刺激を付与できるようにすればよい。本実施形態では、搭乗板２が一方所定位置に移動した際に主動筋である大腿四等筋に一方の電極３１・３１を介して電気刺激を付与し、他方所定位置に移動した際に拮抗筋であるハムストリングスに他方の電極３１・３１を介して電気刺激を付与するように構成している。
【００３４】
第一の出力強度設定部４６で電流パルスの強度を、運動時間設定部４９で運動時間の設定を行う。操作部３８に装備される不図示の運動開始スイッチを押下し駆動機構部３を作動させ、搭乗板２を往復移動させる。
【００３５】
搭乗板２が一方所定位置と他方所定位置に移動したことをセンサ部２９が検出すると同時に、電気刺激発生装置５が作動し、電極３１を介して電気刺激が使用者Ｍの下肢に付与される。搭乗板２が一方所定位置に移動すると主動筋である大腿四等筋に電気刺激が付与され、他方所定位置に搭乗板２が移動すると拮抗筋であるハムストリングスに電気刺激が付与される。本実施形態によれば、搭乗板２の移動に対応して使用者Ｍの腰部又は下肢に電気刺激を付与できるので、搭乗板２の往復移動と電流による電気刺激の両方を用いて腰部又は下肢の遅筋と速筋の両筋を刺激でき、運動効果を一層向上することができる。
【００３６】
装置１に内蔵される不図示のタイマが設定された運動時間に至ったことを検出すると、制御部３９によってモータ１３の作動が停止され、搭乗板２の移動が停止する。使用者Ｍは把持部３５ｂを適宜把持しながら、搭乗板２から降下し運動をおえる。
【００３７】
尚、上述した第一の実施形態ではセンサ部２９をエンコーダ３０とした例を説明したが、本発明はエンコーダに限定されるものではなく、その他の手段、例えば、光センサ等を利用してもよく、要は、搭乗板２の移動位置を検出することができれば如何なる手段を利用してもよい。又、搭乗板２の往復移動中に使用者Ｍの意思によって電気刺激発生装置５からの電気刺激を一時停止できる停止ボタンを操作部３８に設けてもよい。又、振幅以外の搭乗板２の移動に関わる調整項目として、例えば、モータへ供給する電源の周波数を可変するインバータを装置に設け、該インバータによりモータの回転速度を増減制御することで搭乗板の移動周期（移動時間）を可変調整できるように構成してもよい。
【００３８】
又、高齢虚弱者や麻痺疾患患者等の使用者Ｍが装置１を使用する場合であって、搭乗板２の移動によって膝折れが発生し搭乗板２上で起立姿勢を維持できない場合には、以下のように使用者Ｍの大腿四頭筋側へ付与する電気刺激の強度を高くするように出力を変更する制御を行えばよい。
【００３９】
即ち、膝屈曲角度計測手段５１により使用者Ｍの瞬間的な膝関節の屈曲角度に係る変化を計測し、該計測結果に基づいて制御部３９が膝関節の屈曲角度に係る変化量を算出するとともに、制御部３９が算出された変化量（以下、算出変化量と称呼する）と変化量設定部５０で設定する変化量（以下、設定変化量と称呼する）とを比較し、前記算出変化量が前記設定変化量以上に至った旨を検出した場合に、高強度に出力変更した電気刺激を電気刺激発生装置５から使用者Ｍの大腿四頭筋に付与する。高強度の電気刺激を付与し大腿四頭筋をより一層効果的に収縮させることで、膝折れによって使用者Ｍが搭乗板２上で転倒する危険な事態を回避でき、安全に運動が行えることになる。以下、図２を用いて膝関節の屈曲角度に係る算出変化量が設定変化量以上に至った場合に大腿四頭筋に付与する電気刺激の強度を変更する構成・作用を説明する。
【００４０】
膝屈曲角度計測手段５１は、使用者Ｍの膝に装着可能で使用者Ｍの膝関節の屈曲角度を計測する公知のアナログ式の膝関節角度計５２と、膝関節角度計５２により計測された膝関節の屈曲角度に係るアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器５３とから構成され、ＡＤ変換器５３にて変換されたデジタル信号は制御部３９に入力される。
【００４１】
膝関節の屈曲角度に係る設定変化量は変化量設定部５０を介して制御部３９内に入力され、制御部３９が算出する前記算出変化量が膝折れ発生によって前記設定変化量以上に至った場合に、使用者Ｍに対して付与される電気刺激の強度が第二の出力強度設定部４８で設定される。第二の出力強度設定部４８で設定される電気刺激の強度は、第一の出力強度設定部４７で設定される強度より高強度に設定される。
【００４２】
制御部３９はＡＤ変換器５３によってデジタル化された膝関節角度計５２の計測信号を逐次読み取り、運動開始時（例えば、搭乗板２の移動開始直後）を零基準とする膝関節の屈曲角度と運動中（移動する搭乗板２上に搭乗している使用者Ｍ）の膝関節の屈曲角度とから、屈曲角度に係る変化量を算出するとともに、該算出変化量と変化量設定部５０にて設定されている設定変化量とを逐次比較する。制御部３９は、前記算出変化量が前記設定変化量以上に至った旨を検出すると、第二の強度設定部４８で設定された強度に対応した電気刺激を使用者Ｍの大腿四頭筋に付与する制御を行う。
【００４３】
運動開始に際して、使用者Ｍの少なくとも一方の膝に膝関節角度計５２を装着する。運動中、膝関節角度計５２は使用者Ｍの膝関節の屈曲角度を逐次計測する。搭乗板２が一方所定位置に移動した時点において、制御部３９によって膝関節の屈曲角度に係る前記算出変化量が前記設定変化量未満である旨が検出された場合は、第一の出力強度設定部４７で設定された強度に対応した強度の電気刺激が出力される。
【００４４】
制御部３９によって膝関節の屈曲角度に係る前記算出変化量が設定変化量以上に至ったことが検出されると、制御部３９は、一方所定位置に搭乗板２が移動した時点で、第二の出力強度設定部４８で設定された高強度の電気刺激を変更出力する。この高強度に変更出力された電気刺激によって大腿四頭筋が効果的に収縮し使用者Ｍの膝折れを抑制でき、運動中の使用者Ｍの転倒を防止することが可能となる。
【００４５】
使用者Ｍの大腿四頭筋に付与された電気刺激によって膝関節の屈曲角度に係る算出変化量が前記設定変化量未満に低下した場合は、使用者Ｍに付与される電気刺激の出力の強度は制御部３９によって第一の出力強度設定部４７で設定した強度（弱強度）に自動的に変更される。
【００４６】
尚、制御部３９が算出する膝関節の屈曲角度に係る変化量（算出変化量）を単位時間当たりの変化量とし、使用者Ｍが移動する搭乗板２上でゆっくり膝を屈伸しながら運動を行えるようにしてもよく、又、算出変化量が設定変化量以上に至ったことが制御部３９で検出された場合に高強度の電気刺激を使用者Ｍに付与すると同時に、使用者Ｍの安全を考慮しモータ１３の作動を停止し搭乗板２の移動を停止するように構成してもよい。
【００４７】
次に、図４を用いて、本発明の第二の実施形態について説明する。図４は、第二の実施形態に係る電気刺激併用型運動装置１の主要部の電気的構成を示すブロック図である。尚、図４において図２と同一又は同等の構成要素については、同一符号を付記して、特に説明を要する場合を除いて構成要素の説明は省略する。
【００４８】
第二の実施形態は、搭乗板２の往復移動によって誘発される腰部の重心移動を重心移動検出部４０にて検知し、この検出結果に基づいて制御部３９が電気刺激発生装置５の作動を制御し電気刺激を使用者Ｍに付与するものである。
【００４９】
重心移動検出部４０は、具体的には、使用者Ｍの腰部に装着可能とされる加速度センサ４１である。設定部３６の重心移動量設定部５４において電気刺激発生装置５を作動させるか否かの閾値としての重心移動量を予め制御部３９に設定しておく。
【００５０】
制御部３９は、加速度センサ４１からの出力を積分して得た重心移動量が重心移動量設定部５４で設定した重心移動量を超過した場合に、電気刺激発生装置５を作動させ電気刺激を使用者Ｍに付与する。尚、加速度センサ４１は腰部でなく、下肢の適宜箇所に装着可能となるように構成しても勿論よい。
【００５１】
次に、図５を用いて、本発明の第三の実施形態について説明する。図５は、第三の実施形態に係る電気刺激併用型運動装置１の主要部の電気的構成を示すブロック図である。尚、図５において図２と同一又は同等の構成要素については、同一符号を付記して、特に説明を要する場合を除いて構成要素の説明は省略する。
【００５２】
第三の実施形態は、搭乗板２の往復移動によって誘発される下肢の筋肉の表面筋電位の変化を検知し、この検出結果に基づいて電気刺激発生装置５を作動させ電気刺激を付与するものである。
【００５３】
下肢の筋肉における表面筋電位の変化は筋電位検出部４２にて検出される。筋電位検出部４２は具体的には、筋電計４３である。一対の筋電位測定用電極４４を使用者Ｍの下肢の適宜箇所に装着し、電極４４間の表面筋電位を計測しながら、搭乗板２を往復移動させる。筋電計４３による表面筋電位の計測結果は逐次、制御部４３に入力される。
【００５４】
設定部３６の筋電変化範囲設定部５５において電気刺激発生装置５を作動させるか否かの判断基準となる表面筋電位の変化に係る範囲を制御部３９に設定しておく。搭乗板２の往復移動によって、下肢の筋肉の表面筋電位が筋電変化範囲設定部５５で設定した表面筋電位の変化範囲を超過して変化した旨を制御部３９が判断した場合に、電気刺激発生装置５を作動させ電気刺激を使用者Ｍに付与する。尚、下肢の筋肉の表面筋電位ではなく、腰部の筋肉の表面筋電位の変化を計測し、電気刺激を付与するように構成しても勿論よい。
【００５５】
本発明は、上述した第一乃至三の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、使用者が搭乗する搭乗板を水平方向に往復移動させ腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の電気刺激併用型運動装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る電気刺激併用型運動装置の主要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の搭乗板を駆動させる機構を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る電気刺激併用型運動装置の主要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第三の実施形態に係る電気刺激併用型運動装置の主要部の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電気刺激併用型運動装置
２ 搭乗板
３ 駆動機構部
４ 電気刺激手段
５ 電気刺激発生装置
１９ 移動用アーム
２９ センサ部
３９ 制御部
４０ 重心移動検出部
４２ 筋電位検出部
５１ 膝屈曲角度計測手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者が搭乗する搭乗板を水平方向に往復移動させ腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以前に、本件出願人は、下記特許文献１に開示される基台上でスライド板を強制的にスライドさせることでスライド板上に搭乗した使用者の腰部から下肢におよぶ筋群の強化を図る転倒防止訓練器を創出している。
【特許文献１】特開２００５−２７７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、通常、姿勢制御についてはエネルギーの消費を最小限に留めるために遅筋が主として使用されるが、例えば不意にバランスを崩した場合に転倒しないようにする等、瞬間的な姿勢制御を行う場合には速筋が主に使用されることが知られている。
【０００４】
上記特許文献１の技術では、スライド板の移動による強制運動を施しても、安定した姿勢が保持された状態であるため、使用者の腰部と下肢の遅筋が中心に収縮し使用され、速筋に対する運動効果が十分得られていないという不都合があった。
更に、一般に転倒防止訓練の目的で強制的且つ不随意的にバランスを崩す転倒刺激を患者に付与する場合、患者が転倒して怪我をする事故が発生しないようにする必要がある為、大掛かりな装置や人的な対応による安全確保が必要となる、又、安全確保ができない場合は、実際の転倒状況を想定した訓練が十分に行えない為、速筋に対する運動効果が十分得られないという問題があった。
【０００５】
本発明はこれらの諸問題を解決すべくなされたものであって、その目的は、使用者が搭乗する搭乗板を移動させ、その搭乗板の移動中に使用者に電気刺激を付与ことにより、速筋に対する運動効果を向上させ、安全且つ効率良く運動効果が得られる電気刺激併用型運動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を実現する為、請求項１記載の発明は、使用者が搭乗する搭乗板を移動させることにより使用者の腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置であって、前記搭乗板の移動に対応して使用者の腰部と下肢の少なくとも一部位に電気刺激を付与する電気刺激手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、搭乗板を移動させる駆動機構部が設けられ、前記搭乗板の移動位置が前記駆動機構部に設けられるセンサ部により検出され、前記センサ部により前記搭乗板が所定位置に移動したことが検出されると、電気刺激手段が作動し電気刺激が使用者の腰部と下肢の少なくとも一部位に付与されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、使用者が搭乗する搭乗板を移動させることにより使用者の腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置であって、前記搭乗板の移動により誘発される腰部又は下肢の重心移動と筋電位とのいずれか一方を検出し、当該検出結果に基づいて腰部と下肢の少なくとも一部位に電気刺激を付与する電気刺激手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、電気刺激手段により、主動筋と拮抗筋のいずれか一方の筋、又は、主動筋と拮抗筋の両筋に電気刺激を付与することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、使用者の膝関節の屈曲角度を計測する膝屈曲角度計測手段を付設し、搭乗板の移動中に膝関節の屈曲角度に係る変化量が予め設定する変化量以上に至ったことを運動装置の制御部が検出すると、該制御部は下肢へ付与する電気刺激の強度を変更出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
従来の搭乗板の往復移動のみによる強制運動では腰部及び下肢の遅筋が中心的に刺激され、一方、腰部及び下肢への電気刺激のみの付与では該当各部位の速筋が刺激されるが、請求項１記載の発明によれば、搭乗板の移動に対応して使用者の腰部と下肢に電気刺激を付与できるので、搭乗板の往復移動と電気刺激の両方を用いて腰部及び下肢の遅筋と速筋の両筋を刺激でき、運動効果を一層向上することができる。又、腰部及び下肢の遅筋と速筋の両筋の刺激によって、糖代謝及び脂肪代謝の改善効果を一層向上することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、搭乗板が所定位置へ移動したことをセンサ部が検出すると、電気刺激手段が自動的に作動し電気刺激が付与される構成であるから、例えば、搭乗板の往復運動中に使用者自身が電気刺激手段からの電流出力を手動にて都度オンオフ操作する必要がなく、煩わしさを軽減できる。又、センサ部を、例えば、モータの回転軸に固着されるエンコーダとすることで搭乗板の移動位置を容易に検出できる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、例えば、腰部に加速度センサを取着することにより腰部の重心移動量を検出でき、この検出結果に基づいて使用者の腰部又は下肢に好適に電気刺激を付与できる。又、使用者の下肢の筋電位を筋電計により検出することで、下肢の筋肉の状態を把握しながら、好適に電気刺激を付与できる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、主動筋と拮抗筋のいずれか一方の筋、又は、主動筋と拮抗筋の両筋への電気刺激の付与を使用者に応じて使い分けることで、目的とする各筋を電気刺激により効果的に収縮させ強化することが可能となる。又、電気刺激を使用者の姿勢制御を撹乱させる撹乱因子（抵抗因子）として作用させることによって使用者のバランス能力の訓練も可能となる。
【００１５】
例えば、高齢虚弱者や麻痺疾患患者等の使用者が本発明を使用した場合、搭乗板の移動速度によっては膝折れが発生し、搭乗板上で起立姿勢を維持できないことが想定されるが、請求項５記載の発明は、使用者の膝関節の屈曲角度を計測する膝屈曲角度計測手段が付設され、搭乗板の移動中に膝関節の屈曲角度に係る変化量が予め設定する変化量以上に至ったことを運動装置の制御部が検出すると、制御部が下肢へ付与する電気刺激の強度を変更出力する構成であるから、膝折れに起因して膝関節の屈曲角度の変化量が瞬間的に予め設定する変化量以上に至ったときに、高強度の出力に変更した電気刺激を使用者の下肢の各筋肉（例えば、大腿四頭筋）へ付与することで、各筋肉を効果的に収縮させ膝折れを抑制し、搭乗板上で使用者が転倒するという危険な事態を回避でき、安全に運動が行えるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１乃至３は本発明の第一の実施形態を示している。図１は電気刺激併用型運動装置１の斜視図、図２は同装置１の主要部の電気的構成を示すブロック図、図３は搭乗板２を駆動させる機構を示す概略構成図である。
【００１７】
電気刺激併用型運動装置１は、使用者Ｍが搭乗する搭乗板２を駆動機構部３により水平方向に強制的に往復移動させるとともに、搭乗板２の移動に対応して使用者Ｍの腰部又は下肢に電流パルスによる電気刺激を付与する電気刺激手段４としての電気刺激発生装置５を前記装置１に設け、搭乗板２の往復移動と電気刺激発生装置５から発生される電流パルスによる電気刺激を併用しながら使用者Ｍの腰部と下肢の筋群を強化する装置である。
【００１８】
図３に示すように、使用者Ｍが搭乗する略正方形状の搭乗板２は、長方形状の底板７と、該底板７の各長辺に沿って底板７上面から突出状に取着される細長板状の支持枠６・６とから形成される基台部８に対して水平方向（図３中、左右方向）に往復移動可能に設けられている。搭乗板２の裏面であって各支持枠６に近接する両辺端側にはそれぞれ内部に複数個の球状の転動子を有する二個のリニアガイド１０・１０が所定間隔を有して固着されており、リニアガイド１０・１０は各支持枠６内側の取付部材９に螺着されるレール１１に嵌合している。
【００１９】
搭乗板２が配置される位置と反対側（図３中、右方向）の基台部８には、搭乗板２を往復移動させる駆動機構部３が設けられる。駆動機構部３は、支持枠６・６間に架設される載置板１２上に固定され載置板１２面に直交する方向に延伸する回転軸１３ａを有するモータ１３と、回転軸１３ａに取着されたブラケット１４に一端がピン１５枢着される第一アーム１６と第一アーム１６他端に一端がピン１７枢着される第二アーム１８からなる移動用アーム１９とを主たる構成要素としている。
【００２０】
回転軸１３ａの中途位置には該軸１３ａの回転位置を検出するセンサ部２９が介装され、センサ部２９は具体的にはエンコーダ３０である。
【００２１】
支持枠６・６間には支持板２０が架設され、該支持板２０に支軸２１にて第二アーム１８他端部が軸着されている。駆動機構部３の反対側における第二アーム１８長辺には、長辺方向に延在し第二アーム１８の長辺寸法と略同寸法のレール２２が取着され、第二アーム１８とレール２２とはモータ１３の作動により支軸２１を支点として一体的に回転する。
【００２２】
レール２２にはリニアガイド２３が嵌合され、リニアガイド２３と、該ガイド２３と対向位置にある搭乗板２の一辺２ａとが、搭乗板２の左右方向の移動幅（以下、振幅と称呼する）を調整する振幅調整手段２４を介して連結されている。
【００２３】
振幅調整手段２４は、搭乗板２の一辺２ａに沿って固着される目盛板２５と、目盛板２５に対して移動可能に設けられる調節部材２６と、調節部材２６と前記リニアガイド２３とを連結する連結片２７とで構成される。目盛板２５に対する調節部材２６の固定は二個の固定具２８・２８による締め付けにて行う。二個の固定具２８・２８による締め付けを解除し、調節部材２６を目盛板２５に対して移動させることにより、搭乗板２の左右方向の振幅が調整できる。例えば、図３中、調節部材２６を下方向へ移動させることで、搭乗板２の振幅を縮小することができる。振幅調整手段２４を用い振幅調整することで使用者Ｍの運動能力に応じた運動を行える。
【００２４】
モータ１３を作動させ、回転軸１３ａの正反転を繰り返すと、移動用アーム１９が支軸２１を支点として所定方向に回転し、この回転に伴って搭乗板２が左右方向に往復移動する。この往復移動時に、センサ部２９は回転軸１３ａの回転位置、即ち、搭乗板２の移動位置を検出する。
【００２５】
使用者Ｍに電流パルス（電圧パルスとしてもよい）による電気刺激を付与する電気刺激発生装置５は、載置板１２上に固定される本体部５ａと、一端が本体部５ａに不図示のコネクタを介して接続される接続コード３２と、該コード３２先端部に設けられ使用者Ｍの皮膚表面に貼り付けられる電極３１とから構成される。電極３１は一対を一組としている。接続コード３２は駆動機構部３を上方から覆い隠すカバー３３（図１参照）の適宜位置に穿設される透孔３４を通過し、駆動機構部３外へ導出している。尚、図１乃至３においては、電極３１の組数を二組とした例を示しているが、電極３１の組数は二組に限定されるものではない。又、図示は省略するが、電気刺激の強度は電極３１の各組ごとに独立して変更調節可能とされている。
【００２６】
又、図示及び詳細な説明は省略するが、前記カバー３３は、上述した振幅調整手段２４による搭乗板２の振幅調整を行う際などに開蓋できるよう基台部８に対して開閉可能に設けられている。
【００２７】
図１に示すように、基台部８上には、駆動機構部３と反対側の各支持枠６端部に支柱部３５ａ・３５ａが立設されるとともに、両支柱部３５ａ上端部から支柱部３５ａと略直交方向に門形状に曲折する把持部３５ｂが一体的に形成される把持部材３５が設けられている。把持部材３５は、運動時又は搭乗板２への搭乗時等に使用者Ｍが把持することによって、体勢を安定に保持するものである。
【００２８】
又、駆動機構部３上方には、標準的な身長の使用者Ｍが手動操作し易い高さ位置となるように支持柱４５によって支持される操作部３８が設けられる。操作部３８は、電気刺激発生装置５から出力される電流パルスの出力強度を設定する出力強度設定部４６や搭乗板２を往復移動させる時間（運動時間）を設定する運動時間設定部４９等からなる設定部３６と、設定部３６にて設定した項目を数値や図柄で画面表示する表示部３７とを有している（図２参照）。
【００２９】
出力強度設定部４６は、後述する使用者Ｍの膝関節の屈曲角度に係る変化量が予め設定する変化量未満の場合（通常時）に、使用者Ｍに対して付与する電気刺激の強度を設定する第一の出力強度設定部４７と、使用者Ｍの膝関節の屈曲角度に係る変化量が予め設定する変化量以上に至った場合（膝折れ発生時）に、使用者Ｍに対して付与する電気刺激の強度を設定する第二の出力強度設定部４８とからなる。
【００３０】
次に、図３を用いて、電気刺激併用型運動装置１の主要な電気的構成について説明する。装置１の制御部３９は、設定部３６にて設定された運動時間等の項目に基づいてモータ１３の作動を制御し、又、センサ部２９からの信号を受け電気刺激発生装置５の作動を制御する。
【００３１】
センサ部２９によって、モータ１３の回転軸１３ａが予め設定された回転位置にまで回転したこと、即ち、搭乗板２が所定の移動位置に移動したことが検出されると、センサ部２９の検知信号が制御部３９に送信される。該信号を受けた制御部３９は電気刺激発生装置５を瞬時に作動させ、電流パルスによる電気刺激を電極３１を介して使用者Ｍに付与する。
【００３２】
本実施形態では、電気刺激発生装置５を作動させるタイミングは、搭乗板２の移動範囲における両末端位置、即ち、搭乗板２が駆動機構部３に接近する側の末端位置（以下、一方所定位置）及び駆動機構部３から離間する側の末端位置（以下、他方所定位置）に移動した際に設定している。尚、搭乗板２が前記一方・他方所定位置のいずれかの位置に移動した際に電気刺激発生装置５を作動させるように構成しても勿論よい。
【００３３】
次に、電気刺激併用型運動装置１の作用について説明する。運動開始前に、カバー３３を開蓋し、振幅調整手段２４を用いて使用者Ｍに適した振幅を設定しておく。使用者Ｍは把持部材３５を掴みながら搭乗板２上に搭乗する。電気刺激を付与したい箇所（腰部又は下肢）に適宜選択した個数の電極３１を装着する。例えば、下肢に電気刺激を付与する場合は、主動筋と拮抗筋のいずれか一方の筋、又は、主動筋と拮抗筋の両筋へ適宜個数の電極３１を装着し、前記各筋に電気刺激を付与できるようにすればよい。本実施形態では、搭乗板２が一方所定位置に移動した際に主動筋である大腿四等筋に一方の電極３１・３１を介して電気刺激を付与し、他方所定位置に移動した際に拮抗筋であるハムストリングスに他方の電極３１・３１を介して電気刺激を付与するように構成している。
【００３４】
第一の出力強度設定部４６で電流パルスの強度を、運動時間設定部４９で運動時間の設定を行う。操作部３８に装備される不図示の運動開始スイッチを押下し駆動機構部３を作動させ、搭乗板２を往復移動させる。
【００３５】
搭乗板２が一方所定位置と他方所定位置に移動したことをセンサ部２９が検出すると同時に、電気刺激発生装置５が作動し、電極３１を介して電気刺激が使用者Ｍの下肢に付与される。搭乗板２が一方所定位置に移動すると主動筋である大腿四等筋に電気刺激が付与され、他方所定位置に搭乗板２が移動すると拮抗筋であるハムストリングスに電気刺激が付与される。本実施形態によれば、搭乗板２の移動に対応して使用者Ｍの腰部又は下肢に電気刺激を付与できるので、搭乗板２の往復移動と電流による電気刺激の両方を用いて腰部又は下肢の遅筋と速筋の両筋を刺激でき、運動効果を一層向上することができる。
【００３６】
装置１に内蔵される不図示のタイマが設定された運動時間に至ったことを検出すると、制御部３９によってモータ１３の作動が停止され、搭乗板２の移動が停止する。使用者Ｍは把持部３５ｂを適宜把持しながら、搭乗板２から降下し運動をおえる。
【００３７】
尚、上述した第一の実施形態ではセンサ部２９をエンコーダ３０とした例を説明したが、本発明はエンコーダに限定されるものではなく、その他の手段、例えば、光センサ等を利用してもよく、要は、搭乗板２の移動位置を検出することができれば如何なる手段を利用してもよい。又、搭乗板２の往復移動中に使用者Ｍの意思によって電気刺激発生装置５からの電気刺激を一時停止できる停止ボタンを操作部３８に設けてもよい。又、振幅以外の搭乗板２の移動に関わる調整項目として、例えば、モータへ供給する電源の周波数を可変するインバータを装置に設け、該インバータによりモータの回転速度を増減制御することで搭乗板の移動周期（移動時間）を可変調整できるように構成してもよい。
【００３８】
又、高齢虚弱者や麻痺疾患患者等の使用者Ｍが装置１を使用する場合であって、搭乗板２の移動によって膝折れが発生し搭乗板２上で起立姿勢を維持できない場合には、以下のように使用者Ｍの大腿四頭筋側へ付与する電気刺激の強度を高くするように出力を変更する制御を行えばよい。
【００３９】
即ち、膝屈曲角度計測手段５１により使用者Ｍの瞬間的な膝関節の屈曲角度に係る変化を計測し、該計測結果に基づいて制御部３９が膝関節の屈曲角度に係る変化量を算出するとともに、制御部３９が算出された変化量（以下、算出変化量と称呼する）と変化量設定部５０で設定する変化量（以下、設定変化量と称呼する）とを比較し、前記算出変化量が前記設定変化量以上に至った旨を検出した場合に、高強度に出力変更した電気刺激を電気刺激発生装置５から使用者Ｍの大腿四頭筋に付与する。高強度の電気刺激を付与し大腿四頭筋をより一層効果的に収縮させることで、膝折れによって使用者Ｍが搭乗板２上で転倒する危険な事態を回避でき、安全に運動が行えることになる。以下、図２を用いて膝関節の屈曲角度に係る算出変化量が設定変化量以上に至った場合に大腿四頭筋に付与する電気刺激の強度を変更する構成・作用を説明する。
【００４０】
膝屈曲角度計測手段５１は、使用者Ｍの膝に装着可能で使用者Ｍの膝関節の屈曲角度を計測する公知のアナログ式の膝関節角度計５２と、膝関節角度計５２により計測された膝関節の屈曲角度に係るアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器５３とから構成され、ＡＤ変換器５３にて変換されたデジタル信号は制御部３９に入力される。
【００４１】
膝関節の屈曲角度に係る設定変化量は変化量設定部５０を介して制御部３９内に入力され、制御部３９が算出する前記算出変化量が膝折れ発生によって前記設定変化量以上に至った場合に、使用者Ｍに対して付与される電気刺激の強度が第二の出力強度設定部４８で設定される。第二の出力強度設定部４８で設定される電気刺激の強度は、第一の出力強度設定部４７で設定される強度より高強度に設定される。
【００４２】
制御部３９はＡＤ変換器５３によってデジタル化された膝関節角度計５２の計測信号を逐次読み取り、運動開始時（例えば、搭乗板２の移動開始直後）を零基準とする膝関節の屈曲角度と運動中（移動する搭乗板２上に搭乗している使用者Ｍ）の膝関節の屈曲角度とから、屈曲角度に係る変化量を算出するとともに、該算出変化量と変化量設定部５０にて設定されている設定変化量とを逐次比較する。制御部３９は、前記算出変化量が前記設定変化量以上に至った旨を検出すると、第二の強度設定部４８で設定された強度に対応した電気刺激を使用者Ｍの大腿四頭筋に付与する制御を行う。
【００４３】
運動開始に際して、使用者Ｍの少なくとも一方の膝に膝関節角度計５２を装着する。運動中、膝関節角度計５２は使用者Ｍの膝関節の屈曲角度を逐次計測する。搭乗板２が一方所定位置に移動した時点において、制御部３９によって膝関節の屈曲角度に係る前記算出変化量が前記設定変化量未満である旨が検出された場合は、第一の出力強度設定部４７で設定された強度に対応した強度の電気刺激が出力される。
【００４４】
制御部３９によって膝関節の屈曲角度に係る前記算出変化量が設定変化量以上に至ったことが検出されると、制御部３９は、一方所定位置に搭乗板２が移動した時点で、第二の出力強度設定部４８で設定された高強度の電気刺激を変更出力する。この高強度に変更出力された電気刺激によって大腿四頭筋が効果的に収縮し使用者Ｍの膝折れを抑制でき、運動中の使用者Ｍの転倒を防止することが可能となる。
【００４５】
使用者Ｍの大腿四頭筋に付与された電気刺激によって膝関節の屈曲角度に係る算出変化量が前記設定変化量未満に低下した場合は、使用者Ｍに付与される電気刺激の出力の強度は制御部３９によって第一の出力強度設定部４７で設定した強度（弱強度）に自動的に変更される。
【００４６】
尚、制御部３９が算出する膝関節の屈曲角度に係る変化量（算出変化量）を単位時間当たりの変化量とし、使用者Ｍが移動する搭乗板２上でゆっくり膝を屈伸しながら運動を行えるようにしてもよく、又、算出変化量が設定変化量以上に至ったことが制御部３９で検出された場合に高強度の電気刺激を使用者Ｍに付与すると同時に、使用者Ｍの安全を考慮しモータ１３の作動を停止し搭乗板２の移動を停止するように構成してもよい。
【００４７】
次に、図４を用いて、本発明の第二の実施形態について説明する。図４は、第二の実施形態に係る電気刺激併用型運動装置１の主要部の電気的構成を示すブロック図である。尚、図４において図２と同一又は同等の構成要素については、同一符号を付記して、特に説明を要する場合を除いて構成要素の説明は省略する。
【００４８】
第二の実施形態は、搭乗板２の往復移動によって誘発される腰部の重心移動を重心移動検出部４０にて検知し、この検出結果に基づいて制御部３９が電気刺激発生装置５の作動を制御し電気刺激を使用者Ｍに付与するものである。
【００４９】
重心移動検出部４０は、具体的には、使用者Ｍの腰部に装着可能とされる加速度センサ４１である。設定部３６の重心移動量設定部５４において電気刺激発生装置５を作動させるか否かの閾値としての重心移動量を予め制御部３９に設定しておく。
【００５０】
制御部３９は、加速度センサ４１からの出力を積分して得た重心移動量が重心移動量設定部５４で設定した重心移動量を超過した場合に、電気刺激発生装置５を作動させ電気刺激を使用者Ｍに付与する。尚、加速度センサ４１は腰部でなく、下肢の適宜箇所に装着可能となるように構成しても勿論よい。
【００５１】
次に、図５を用いて、本発明の第三の実施形態について説明する。図５は、第三の実施形態に係る電気刺激併用型運動装置１の主要部の電気的構成を示すブロック図である。尚、図５において図２と同一又は同等の構成要素については、同一符号を付記して、特に説明を要する場合を除いて構成要素の説明は省略する。
【００５２】
第三の実施形態は、搭乗板２の往復移動によって誘発される下肢の筋肉の表面筋電位の変化を検知し、この検出結果に基づいて電気刺激発生装置５を作動させ電気刺激を付与するものである。
【００５３】
下肢の筋肉における表面筋電位の変化は筋電位検出部４２にて検出される。筋電位検出部４２は具体的には、筋電計４３である。一対の筋電位測定用電極４４を使用者Ｍの下肢の適宜箇所に装着し、電極４４間の表面筋電位を計測しながら、搭乗板２を往復移動させる。筋電計４３による表面筋電位の計測結果は逐次、制御部４３に入力される。
【００５４】
設定部３６の筋電変化範囲設定部５５において電気刺激発生装置５を作動させるか否かの判断基準となる表面筋電位の変化に係る範囲を制御部３９に設定しておく。搭乗板２の往復移動によって、下肢の筋肉の表面筋電位が筋電変化範囲設定部５５で設定した表面筋電位の変化範囲を超過して変化した旨を制御部３９が判断した場合に、電気刺激発生装置５を作動させ電気刺激を使用者Ｍに付与する。尚、下肢の筋肉の表面筋電位ではなく、腰部の筋肉の表面筋電位の変化を計測し、電気刺激を付与するように構成しても勿論よい。
【００５５】
本発明は、上述した第一乃至三の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、使用者が搭乗する搭乗板を水平方向に往復移動させ腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の電気刺激併用型運動装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る電気刺激併用型運動装置の主要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の搭乗板を駆動させる機構を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る電気刺激併用型運動装置の主要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第三の実施形態に係る電気刺激併用型運動装置の主要部の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電気刺激併用型運動装置
２ 搭乗板
３ 駆動機構部
４ 電気刺激手段
５ 電気刺激発生装置
１９ 移動用アーム
２９ センサ部
３９ 制御部
４０ 重心移動検出部
４２ 筋電位検出部
５１ 膝屈曲角度計測手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が搭乗する搭乗板を移動させることにより使用者の腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置であって、前記搭乗板の移動に対応して使用者の腰部と下肢の少なくとも一部位に電気刺激を付与する電気刺激手段を備えたことを特徴とする電気刺激併用型運動装置。
【請求項２】
搭乗板を移動させる駆動機構部が設けられ、前記搭乗板の移動位置が前記駆動機構部に設けられるセンサ部により検出され、前記センサ部により前記搭乗板が所定位置に移動したことが検出されると、電気刺激手段が作動し電気刺激が使用者の腰部と下肢の少なくとも一部位に付与されることを特徴とする請求項１記載の電気刺激併用型運動装置。
【請求項３】
使用者が搭乗する搭乗板を移動させることにより使用者の腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置であって、前記搭乗板の移動により誘発される腰部又は下肢の重心移動と筋電位とのいずれか一方を検出し、当該検出結果に基づいて腰部と下肢の少なくとも一部位に電気刺激を付与する電気刺激手段を備えたことを特徴とする電気刺激併用型運動装置。
【請求項４】
電気刺激手段により、主動筋と拮抗筋のいずれか一方の筋、又は、主動筋と拮抗筋の両筋に電気刺激を付与することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気刺激併用型運動装置。
【請求項５】
使用者の膝関節の屈曲角度を計測する膝屈曲角度計測手段を付設し、搭乗板の移動中に膝関節の屈曲角度に係る変化量が予め設定する変化量以上に至ったことを運動装置の制御部が検出すると、該制御部は下肢へ付与する電気刺激の強度を変更出力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気刺激併用型運動装置。
【請求項１】
使用者が搭乗する搭乗板を移動させることにより使用者の腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置であって、前記搭乗板の移動に対応して使用者の腰部と下肢の少なくとも一部位に電気刺激を付与する電気刺激手段を備えたことを特徴とする電気刺激併用型運動装置。
【請求項２】
搭乗板を移動させる駆動機構部が設けられ、前記搭乗板の移動位置が前記駆動機構部に設けられるセンサ部により検出され、前記センサ部により前記搭乗板が所定位置に移動したことが検出されると、電気刺激手段が作動し電気刺激が使用者の腰部と下肢の少なくとも一部位に付与されることを特徴とする請求項１記載の電気刺激併用型運動装置。
【請求項３】
使用者が搭乗する搭乗板を移動させることにより使用者の腰部から下肢におよぶ筋群を強化する運動装置であって、前記搭乗板の移動により誘発される腰部又は下肢の重心移動と筋電位とのいずれか一方を検出し、当該検出結果に基づいて腰部と下肢の少なくとも一部位に電気刺激を付与する電気刺激手段を備えたことを特徴とする電気刺激併用型運動装置。
【請求項４】
電気刺激手段により、主動筋と拮抗筋のいずれか一方の筋、又は、主動筋と拮抗筋の両筋に電気刺激を付与することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気刺激併用型運動装置。
【請求項５】
使用者の膝関節の屈曲角度を計測する膝屈曲角度計測手段を付設し、搭乗板の移動中に膝関節の屈曲角度に係る変化量が予め設定する変化量以上に至ったことを運動装置の制御部が検出すると、該制御部は下肢へ付与する電気刺激の強度を変更出力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気刺激併用型運動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１１１２２２（Ｐ２００７−１１１２２２Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０５３６７（Ｐ２００５−３０５３６７）
【出願日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（０００１０３４７１）オージー技研株式会社 (109)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（０００１０３４７１）オージー技研株式会社 (109)
【Ｆターム（参考）】
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