JP4400206B2 - 運動補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、膝関節を屈伸させることなく大腿部を含む脚部の筋肉群に負荷を与えることができる運動補助装置に関するものである。

従来から、適度な運動によって糖代謝を促進し血中の余剰のブドウ糖を消費すると、高血糖、高インスリン血症が改善され、結果的に、生活習慣病（糖尿病、肥満、高脂血症など）の改善に寄与することが知られている。筋収縮による糖代謝を効率的に行うには、有酸素運動に寄与する赤筋（遅筋）であって体積の大きい筋肉を筋収縮を生じさせることが望ましい。したがって、大腿部や背部の筋肉を筋収縮を生じさせることが有効と考えられる。

ところで、糖尿病患者においては、筋肉での糖代謝が健常者よりも低下しており、筋肉へのブドウ糖の取り込みが少なくなっているから、積極的に筋収縮を生じさせて糖代謝を高めることが必要であるが、糖尿病患者などでは膝痛を伴っていることが多く、膝関節の屈伸を伴うスクワット運動や歩行運動などを行うと、膝関節の痛みが強くなったり症状が悪化したりするという問題が生じる可能性がある。このように、運動が必要であるにもかかわらず膝痛があるために運動が困難である人にとっては、膝痛を生じないように筋収縮を生じさせる運動補助装置が必要である。また、運動効果を高めるには筋肉の体積が大きい大腿部において筋収縮を可能とする運動補助装置が望ましいといえる。

そこで、本件出願人は先の出願（特願２００３−１４４０１３号）において、使用者の足位置と重心位置との相対位置の変化方向を膝関節の屈伸方向に制限する構成を提案し、さらには膝関節の屈伸を伴わずに脚部に作用する負荷を変化させる技術について種々構成を提案した。先の出願では、膝関節を屈伸させないために、使用者の臀部を支持する支柱体と、使用者の足部を載置する足置台とを設け、支柱体を傾けるなどして脚部に作用する負荷を変化させる際に、足置台を上下あるいは前後に移動させる技術を採用した。支柱体と足置台とは各別の駆動源により駆動しており、膝関節を屈伸させないために支柱体と足置台とに対応する駆動源を同期させて制御している。

上述したように、支柱体と足置台とを各別の駆動源により駆動するものであるから、駆動源の個数が多くなり、コスト高になる可能性がある。また、複数個の駆動源を同期させるためには各駆動源の位置関係を認識する必要があり、複雑な制御が必要になるという問題を生じる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、１つの駆動源で膝関節の屈伸を伴わずに大腿部の筋肉の筋収縮を伴う運動を可能とすることにより、複数個の駆動源を設ける場合に比較して制御を簡易化し、しかもコストを低減した運動補助装置を提供することにある。

請求項１の発明は、定位置に設置される架台と、使用者の自重の少なくとも一部が大腿部を含む脚部に作用する形で使用者の臀部および足部を支持するように架台に取り付けられた支持部と、使用者の足位置と重心位置との相対位置の変位により使用者の自重で脚部に作用する負荷が変化するように架台に対して支持部を変位させる１つの駆動源を備えた駆動部とを有し、支持部は、臀部を支持する腰掛けと、足部を支持する足置台と、使用者の膝関節の屈曲角度を変化させないように腰掛けと足置台とを機械的に連動させる連動機構部とからなることを特徴とする。

この構成によれば、使用者の臀部と足部とを支持する支持部が腰掛けと足置台とを機械的に連動させる連動機構部を備えており、かつ支持部が１つの駆動源を備える駆動部により架台に対して変位するから、使用者の臀部と足部との相対位置をほぼ一定に保つことによって膝関節を屈伸させることなく大腿部の筋肉の筋収縮を伴う運動を実現することができ、しかも駆動源は１個であるから、コストを低減することができる上に制御が簡単になる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記連動機構部が、前記腰掛けを上端部に備え前記架台に対して直立する位置と傾く位置との間で前記駆動部によって揺動される支柱体と、支柱体の定位置と足置台の定位置とを連結し支柱体の定位置と足置台の定位置との距離を一定に保つ連結体とからなることを特徴とする。

この構成によれば、上端部に腰掛けを備える支柱体の定位置と足置台の定位置との距離を連結体によって一定に保っているから、駆動部によって支柱体を変位させたときに股関節と足関節（くるぶしの関節）との少なくとも一方は角度が変化するが、膝関節の屈曲角度はほとんど変化せず、膝関節を屈伸させないようにしながらも脚部に作用する負荷を変化させて筋収縮を促すことが可能になる。

請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記駆動部を前記足置台よりも上方に配置する載置台を備えることを特徴とする。

この構成によれば、載置台により足置台よりも駆動部が上方に配置され、支柱体が短くなるから、載置台を設けない場合と支柱体の傾斜角度を同じにするとすれば、駆動部に必要なトルクが低減される。

請求項４の発明では、請求項２または請求項３の発明において、前記連結体が、前記支柱体と連結される一端部が使用時における使用者の股関節の側方に位置決めされ、前記足置台と連結される他端部が使用時における使用者の足関節の側方に位置決めされることを特徴とする。

この構成によれば、連結体の各端部が股関節の側方と足関節の側方とにそれぞれ位置決めされているから、連結体によって股関節と足関節との間の距離をほぼ一定に保つから、膝関節の屈曲角度の変化を連結体により規制することになり、膝関節の屈伸を確実に防止することができる。

請求項５の発明では、請求項１の発明において、前記連動機構部が、前記腰掛けを上端部に備え前記架台に対して直立する位置と傾く位置との間で前記駆動部によって揺動される支柱体と、架台に対する前記足置台の移動方向を上下方向に規制する移動規制部と、支柱体の定位置と足置台の定位置とを連結するとともに定位置に設けた滑車に掛け回され支柱体の傾斜角度が大きくなるほど足置台を下方に移動させるワイヤとを備えることを特徴とする。

この構成によれば、上端部に腰掛けを備える支柱体の定位置と足置台の定位置とを連結するワイヤを設け、定位置に設けた滑車にワイヤを掛け回すことによって、支柱体の傾斜角度が大きくなると足置台が下方に移動させるから、駆動部によって支柱体を変位させたときに股関節と足関節（くるぶしの関節）との少なくとも一方は角度が変化するが、膝関節の屈曲角度はほとんど変化せず、膝関節を屈伸させないようにしながらも脚部に作用する負荷を変化させて筋収縮を促すことが可能になる。

請求項６の発明では、請求項２ないし請求項４の発明において、前記足置台への下向き荷重に抗して上方への復帰力を生じる弾性部材を足置台と前記架台との間に設けたことを特徴とする。

この構成によれば、足置台を上昇させる動作の際に弾性部材からの復帰力を作用させることにより、足置台が上昇方向に移動する際に駆動部に作用する負荷を軽減することができる。

請求項７の発明では、請求項２ないし請求項６の発明において、前記駆動部が、使用者の右脚と左脚とに作用する負荷が片脚ずつ交互に変化するように前記支柱体を揺動させることを特徴とする。

この構成によれば、使用者の右脚と左足とに交互に片脚ずつ負荷を与えるように支柱体を揺動させるから、支柱体の傾動に際して１個の駆動源によって左右交互に傾動させる簡単な機構により実現することができる。この動作は、架台に対して支柱体を直立させた位置から右前方に倒し、再び架台に対して直立させた位置に戻してから左前方に倒し、さらに架台に対して直立させた位置に戻すという動作であって、支柱体を前後方向に倒す周期を対して支柱体を左右に倒す周期を２倍にしたことになる。

請求項８の発明では、請求項１ないし請求項７の発明において、前記駆動部は、前記腰掛けを少なくとも前後方向に移動させる機構を備えることを特徴とする。

この構成によれば、腰掛けを少なくとも前後方向に移動させることによって使用者の重心位置を前後に移動させるから、腰掛けの移動に伴って脚部に作用する荷重を変化させることができる。

請求項９の発明では、請求項１の発明において、前記駆動部が、前記腰掛けを上下方向に交差する一つの面内で平行移動させる案内装置を備えることを特徴とする。

この構成によれば、腰掛けの移動方向を平行移動（たとえば、前後方向と左右方向の移動）に制限することになるから、腰掛けを移動させる制御が簡単であり、しかも腰掛けは架台に平行な面内で移動するだけであって、支柱体を用いる場合のような重力によるモーメントが作用せず、出力の比較的小さい駆動源を用いて腰掛けを変位させることが可能になる。

本発明の構成によれば、使用者の臀部と足部とを支持する支持部が腰掛けと足置台とを機械的に連動させる連動機構部を備えており、かつ支持部が１つの駆動源を備える駆動部により架台に対して変位するから、使用者の臀部と足部との相対位置をほぼ一定に保つことによって膝関節を屈伸させることなく大腿部の筋肉の筋収縮を伴う運動を実現することができる上に、駆動源が１個であるから、コストを低減することができる上に制御が簡単になるという利点がある。

（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、床のような設置面の定位置に設置される架台１を有し、架台１の上には使用者Ｍの臀部および足部を支持する支持部が取り付けられる。支持部は、使用者Ｍの臀部を載せる腰掛けと使用者Ｍが足を載せる足置台３とを有している。図１では腰掛けを示していないが、支柱体２の上端部に腰掛けが設けられる。また、図示例では使用者Ｍの左足を載せる足置台３のみを示しているが、左右の足をそれぞれ載せる足置台３を設けるのが望ましい。さらに、支持部は、腰掛けと足置台３とを機械的に連動させる連動機構部として、図２のように、腰掛けを上端部に備えた支柱体２と、支柱体２の上端部の定位置と足置台３の後端部の定位置との間を連結する棒状の剛体からなる連結体４とを備える。支柱体２の下端部は架台１に載置固定された駆動部５に連結されている。駆動部５は、駆動源としての図示しない１個のモータを備えるとともに、モータの回転力を支柱体２の揺動に変換する変換機構を備える。足置台３は左右一対設けられる。

支柱体２の上端部に設ける腰掛けは、種々形状のものを用いることができ、たとえば自転車等におけるサドルと同様の形状のものを用いることができる。この種の腰掛けは、平面視では前端部（使用者Ｍが腰掛けに着座したときの前側）が後端部よりも狭幅になる三角形状に形成される。あるいはまた、平面視において円形や楕円形の腰掛けを用いることも可能であり、さらには腰掛けに着座した使用者Ｍの大腿部の位置を決めるための切欠凹所を周部に設けたり、使用者Ｍの背部を当接させる背もたれ部を設けてもよい。支柱体２は、下端部と上端部とを入れ子状に形成することによって伸縮可能に構成し、使用者Ｍの体形に合わせて腰掛けの高さを調節可能としておく。

駆動部５の変換機構は、駆動源である１個のモータの回転を減速する減速輪列のほか、カム、クランク、リンク、クラッチなどの機械要素を組み合わせることによって、支柱体２を架台１に対して直立する位置と傾く位置との間で揺動（起伏）させるように構成されている。図示例のように使用者Ｍの左足を載せる足置台２のみを設ける場合には、支柱体２が傾く方向は使用者Ｍの左前方になる。このように支柱体２が架台１に対して直立する位置と左前方に傾く位置との間で揺動することにより、支柱体２の傾きが大きくなるに従って使用者Ｍの左側の脚部（とくに大腿部）に作用する負荷が大きくなるのであって、支柱体２の揺動に伴って左側の脚部に作用する負荷を変化させることが可能になる。すなわち、使用者Ｍの左側の脚部の筋収縮を促し、結果的に筋代謝、糖代謝を促進することになる。

ところで、上述したように、支柱体２の定位置と足置台３の定位置との間を連結体４により連結しているから、支柱体２の定位置と足置台３の定位置との間の距離は一定に保たれる。したがって、支柱体２の架台１に対する傾斜角度によらず膝角度はほぼ一定に保たれることになる。使用にあたって、図１（ａ）のように支柱体２が架台１に対して直立している状態では支柱体２が足置台３よりも多く使用者Ｍの体重を支え、図１（ｂ）のように支柱体２が架台１に対して傾斜した状態では図１（ａ）の状態よりも使用者Ｍの体重によって足置台３にかかる荷重が大きくなる。つまり、図１（ｂ）の状態では図１（ａ）の状態よりも使用者Ｍの自重によって大腿部に作用する負荷が大きくなる。ただし、図１（ｂ）の状態でも使用者Ｍの自重の一部は依然として支柱体２で支持しているから、使用者Ｍの全自重を負荷として脚部に作用させるスクワット運動に比較すると軽負荷であり、膝関節に障害を持つ場合でも支柱体２の架台１に対する傾斜角度を調節するなどして脚部に作用する負荷を調節することによって使用することが可能になる。

要するに、支柱体２を揺動させることによって使用者Ｍの脚部に作用する負荷を変化させる際に膝が屈伸せず、変形性膝関節症のように膝痛を持つ使用者Ｍであっても、痛みの増加や症状の悪化のような悪影響を与えることなく使用することが可能になる。なお、使用者Ｍが膝関節に痛みを持つような場合に、膝の中心と第２指とを結ぶ方向には膝関節をある程度屈伸させることが可能であるが、他の方向に屈伸させると強い痛みを生じたり、症状が悪化することがある。そこで、支柱体２と足置台３との位置関係は、支柱体２を揺動させたときの使用者Ｍの重心位置と足置台３に載せた足の位置との相対位置の変位方向が、膝関節の屈伸方向に一致するように設定されている。この設定により、膝関節に捻れを伴うことなく使用者Ｍの脚部に作用する負荷を変化させることができる。

上述のように、支柱体２の起伏方向を膝関節の屈伸方向に一致させるには、支柱体２と足置台３との位置関係だけではなく、足置台３の上での足位置および足先の向きを決めるか、足位置および足先の向きを適宜のセンサによって検出することが必要である。そこで、足置台３の上に足位置および向きを決めるためのマークを表記するとともに、足置台３の表面に滑り止め用の部材を設けるか、足位置と足先の向きとを固定するために足置台３にスリッパあるいはサンダルの先端部のように足先を差し入れるトークリップ部を設けるのが望ましい。

図１に示す例では左足用の足置台３のみを示しているが、右足用の足置台３のみを設ける構成も可能である。また、両足をそれぞれ載せる足置台３を設ける場合には、各足置台３と支柱体２とを連結体４により連結する。この場合、支柱体２が一方の足置台３のほうに傾くことによって足置台３が元の位置（支柱体２が架台１に直立しているときの位置）から下降すると、他方の足置台３は元の位置から上昇することになり、使用者Ｍの重心位置の変位が大きくなって脚部により大きい負荷を与えることになる。

このように左右両足をそれぞれ載せる足置台３を設けている場合には、支柱体２を架台１に対して直立している位置から左前に傾斜させた後に架台１に対して直立する位置に戻し、次に右又に傾斜させた後に架台１に対して直立する位置に戻すという動作を繰り返すようにするのが望ましい。すなわち、支柱体２の左右方向の揺動の周期と前後方向の揺動の周期とを２：１にするのである。このような動作は、駆動部５において１つの駆動源しか用いない構成であっても、左右方向と前後方向との揺動をそれぞれ実現するためのクランクあるいはカムの回転周期を上述の関係にすることで対応できるから、容易に実現することができ、また変換機構の構成によって対応できるから駆動源の特別な制御が不要になり制御が簡単である。なお、支柱体２を１本だけ設けた構成を例示したが、複数本の支柱体２を設けることも可能である。

（実施形態２）
実施形態１では、連結体４を支柱体２と足置台３とにそれぞれ固定的に結合してあり、支柱体２と足置台３と連結体４との間に可動部分はない。したがって、支柱体２が架台１に対して傾斜したときに、支柱体２の傾斜に伴って下降する足置台３は支柱体２の下端部に近付く向きに移動することになる。

本実施形態は、足置台３を上下方向にのみ移動可能とし、支柱体２の下端部と足置台３との距離をほぼ一定に保つようにしたものである。すなわち、図３に示すように、板状の足置台３の四隅に設けたガイド孔３ａに対して架台１に立設された４本のガイドピン３ｂを挿通することにより、足置台３をガイドピン３ｂに沿って上下方向にのみ移動させる構成を採用している。この構成の場合、支柱体２と足置台３とに対して連結体４を不動に固定すると、支柱体２を架台１に対して傾けることができなくなるから、連結体４の両端部において支柱体２と足置台３とにそれぞれ結合する部位に、球軸受のようなヒンジ４ａ．４ｂを設けている。この構成により、支柱体２と連結体４とがなす角度と、足置台３と連結体４とがなす角度とをそれぞれ任意に変化させることができ、支柱体２の揺動に伴って足置台３を上下方向に移動させることが可能になる。

図３に示す構成と同様の動作は、図４に示すように、足置台３を上下方向にのみ伸縮自在であるパンタグラフ３ｃを介して架台１に取り付ける構成によっても実現できる。架台１の上に取り付けたパンタグラフ３ｃは伸縮方向が上下方向に制限されているから、足置台３も上下方向にのみ移動する。さらにまた、図５に示すように、足置台３を、架台１において使用者の後方位置でヒンジ１ａにより枢着されたリンク３ｄと、リンク３ｄの前端部上面に固定され使用者Ｍの足を載せる足載部３ｅとで構成し、連結体４の下端部をリンク３ｄの前端部（図示例では足載部３ｅの後方）に対してヒンジ４ｂで連結した構成を採用することも可能である。リンク３ｄは剛体であって、足載部３ｅが実質的に上下方向のみの移動となるようにリンク３ｄの長さ寸法を十分に大きく設定すれば、図３、図４に示した構成例と同様に、使用者の足の移動方向を上下方向に規制することができる。

実施形態１の構成では、連結体４が支柱体２および足置台３に対して定位置に不動に固定されているから、腰掛けに対する使用者Ｍの臀部の位置と、足置台３に対する使用者Ｍの足の位置とがずれないかぎりは、架台１に対する支柱体２の傾斜角度によらず膝関節の屈曲角度は一定に保たれる。一方、本実施形態のように、連結体４の両端部にヒンジ４ａ，４ｂを設けている場合には、腰掛けに対する臀部の位置や足置台３に対する足の位置がずれないとしても、股関節および足関節の位置が連結体４の両端に設けたヒンジ４ａ，４ｂの位置とずれていると、５本のリンクを５関節で連結した構造に近似されるから、支柱体２の傾斜角度に応じて膝関節Ｊ１（図６参照）の屈曲角度が変化する可能性が生じる。そこで、図６に示すように、連結体４の両端部に設けたヒンジ４ａ，４ｂの位置を股関節Ｊ２の側方と足関節Ｊ３の側方とに位置決めするのが望ましい。すなわち、支柱体２の上端部に設けた腰掛けよりも上方でヒンジ４ａを設け、足置台３の上面よりも上方でヒンジ４ｂを設ける。この構成を実現するために、ヒンジ４ａ，４ｂは支柱体２および足置台３に対して適宜のスペーサを介して取り付ける。また、股関節Ｊ２および足関節Ｊ３の位置とヒンジ４ａ，４ｂの位置とがずれるのを防止するために、腰掛けおよび足置台３にベルトのような拘束具を設けてもよい。なお、股関節Ｊ２および足関節Ｊ３の位置とヒンジ４ａ，４ｂの位置とがずれないことを保証することができる場合には、足置台３の移動方向を上下方向のみに規制する構成を採用しなくてもよいが、このような保証は難しいから足置台３（足置台３にのせた足）の移動方向を上下方向に規制しておくのが望ましい。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
上述した実施形態では、腰掛けと足置台３とを連動させる連動機構部が支柱体２と連結体４とからなる例を示したが、本実施形態は、図７に示すように、連動機構部が支柱体２とワイヤ６とを備え、さらに足置台３の移動方向を上下方向に規制する移動規制部を備える。移動規制部は、図７に示していないが、実施形態２において説明した足置台３の移動方向を規制する構成と同様に構成される。ワイヤ６は、支柱体２の上端部の定位置と足置台３の定位置とを連結するものであり、支柱体２の後方を通り足置台３の下方から足置台３に結合されるように、架台１に対して定位置に固定した滑車７ａ〜７ｃに掛け回される。図示例においては、３個の滑車７ａ〜７ｃを用い、ワイヤ６を支柱体２の上端部から後方に引き出して滑車７ａに掛け回した後、滑車７ａにより下方に方向転換して滑車７ａの下方に配置した滑車７ｂに掛け回し、次に滑車７ｂにより前方に方向転換して滑車７ｂの前方に配置した滑車７ｃに掛け回し、さらに滑車７ｃにより上方に方向転換して足置台３に結合する構成を採用している。ここに、支柱体２が架台１に対して直立した位置から右前方と左前方とに傾くから、支柱体２から滑車７ａへのワイヤ６の向きは左右に振れることになる。したがって、滑車７ａについては左右の振れを許容する形で架台１に取り付けるのが望ましい。なお、滑車７ａ，７ｂは１個で兼用することが可能である。

上述した構成では支柱体２の上端部が図の左方に倒れると、ワイヤ６の張力によって足置台３は下向きに移動する。ただし、図示した構成では支柱体２が傾いた位置から直立する位置に復帰したときに足置台３を上昇させることができないから、支柱体２が架台１に対して傾いた位置から直立する位置に復帰する際に足置台３を上昇させる構成が必要である。この構成としては、足置台３から上方に引き出したワイヤを支柱体２の前方から支柱体２に結合する構成を採用することができる。また、後述するように、足置台３と架台１との間に弾性部材を設け、弾性部材により足置台３の下向き荷重に抗するばね力を生じさせるようにしてもよい。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

上述した実施形態１〜３については、図８に示すように、架台１と足置台３との間に弾性部材としての復帰ばね８を配置し、足置台３に下向き荷重が作用したときに、復帰ばね８が圧縮されることにより足置台３の下向き荷重に抗するばね力が足置台３に作用する構成を採用するのが望ましい。この構成によって、支柱体２が架台１に対して傾いた位置から直立する位置に復帰する際に、復帰ばね８のばね力を支柱体２に作用させることができ、駆動部５のみによって支柱体２を復帰させる場合に比較すると駆動部５が発揮する力を軽減することができる。なお、復帰ばね８に代えてウレタンフォームのような他の弾性部材を用いることも可能である。

（実施形態４）
本実施形態は、図９に示すように、駆動部５を足置台３よりも上方に位置するように駆動部５を載せる載置台９を設けたものである。つまり、駆動部５と腰掛け１１との距離を短くすることによって、支柱体２の長さ寸法を小さくしてある。この構成により、支柱体２の傾斜角度が同じであれば、支柱体２の下端部回りのモーメントが小さくなり、駆動部５が発揮する力を低減することが可能になる。また、図示例においては、駆動部５に半球状ないしドーム状のガイド１０を設け、ガイド１０には支柱体２を案内する案内溝１０ａを設けている。ガイド１０に設けた案内溝１０ａにより支柱体２の移動方向が規制されるから、使用者の臀部を腰掛け１１で支持することによって支柱体２に作用する荷重の一部をガイド１０に分散させることになり、このことによっても駆動部５が発揮する力を軽減させることができる。案内溝１０ａはガイド１０の頂点である上端から２条形成され、支柱体２が架台１に対して直立する位置から右前方と左前方とに傾くことができるようにしてある。なお、図９には示していないが、本実施形態においても上述した各実施形態において用いた連動機構部を設けることにより、腰掛け１１と足置台３とを連動させることができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

（実施形態５）
本実施形態は、図１０に示すように、駆動部５を足置台３よりも上方に位置するように駆動部５を載せる載置台９を設けるとともに、駆動部５として前後方向の往復直線移動と左右軸の回りの往復回転移動（ピッチング）に制限した機構を備えるものを用いている。具体的には、載置台９に固定される固定板５ａと、固定板５ａの上方に配置され腰掛け１１を載せる可動板５ｂと、固定板５と可動板５ｂとの前後両端部をそれぞれ結合する左右２本ずつのリンク５ｃ，５ｄとを設けている。固定板５ａおよび可動板５ｂに対してリンク５ｃ，５ｄは左右方向の軸回りに回動可能となるように結合される。固定板５ａに対するリンク５ｃ，５ｄの結合部位の距離は、可動板５ｂに対するリンク５ｃ，５ｄの結合位置の距離よりも短く設定される。したがって、図１０（ａ）に示す初期位置では可動板５ｂはやや後傾し、図１０（ｂ）に示す中間位置において可動板５ｂが略水平になり、さらに図１０（ｃ）に示す最大傾斜位置において可動板５ｂが前傾する。腰掛け１１の上面は必ずしも可動板５ｂの上面と平行でなくてもよく、可動板５ｂが後傾した図１０（ａ）の位置において腰掛け１１の上面が略水平になるようにしてもよい。また、図１０では駆動源を示していないが、駆動源の出力はカムやクランクのような伝達機構を用いて可動板５ｂに伝達すればよい。あるいはまた、駆動源の出力をリンク５ｃ，５ｄにおける固定板５ａ側の軸に伝達する構成とし、リンク５ｃ，５ｄを支柱体２として用いることも可能である。つまり、支柱体２は１本に限らず複数本設けることが可能である。さらにまた、リンク５ｃ，５ｄの上下方向の中間部に駆動源の出力を伝達する構成とすることも可能である。他の構成および動作は実施形態４と同様である。

なお、駆動部５として前後方向のみに移動方向を規制したものを用いることも可能であり、また前後軸の回りに往復回転移動（ローリング）する機構を付加することも可能である。

（実施形態６）
本実施形態では、図１１に示すように、駆動部５を足置台３よりも上方に位置するように駆動部５を載せる載置台９を設け、また架台１に対して揺動する支柱体２を設けずに腰掛け１１を上下方向に交差する一つの面内で平行移動させる案内装置１２を駆動部５に設けている。

案内装置１２は、腰掛け１１の移動方向を前後方向に規制する第１ガイドレール１２ａと、第１ガイドレール１２ａを含めて腰掛け１１の移動方向を左右方向に規制する第２ガイドレール１２ｂとを備える。駆動部５は、第１ガイドレール１２ａと第２ガイドレール１２ｂとを同時に用いることにより、腰掛け１１を基準位置と右前方の位置との間で往復させ、また腰掛け１１を基準位置と左前方の位置との間で往復させる。要するに、第１ガイドレール１２ａおよび第２ガイドレール１２ｂは、腰掛け１１の移動方向を規制するものであり、駆動部５に設けたクランクなどの他の要素とともに、１つの駆動源（モータ）の回転力を腰掛け１１の上述した動きに変換する変換機構の一部を構成する。

上述した各実施形態のように支柱体２を用いると、駆動部５と支柱体２との結合部位の回りでモーメントが生じるから、駆動部５と支柱体２との結合部位においてモーメントに抗する強度が必要になるが、本実施形態ではモーメントが作用しないから、案内装置１２において使用者の質量に対応する強度を確保すればよく、比較的低強度の材料を用いて実現することが可能になる。また、実施形態２、３のように足置台３の移動方向を上下方向に規制する構成を採用すれば、本実施形態においても連結体４やワイヤ６により足置台３を腰掛け１１に連動させることができる。

図示例では案内装置１２が腰掛け１１とともに外部に露出しているが、案内装置１２は外部に露出しないようにカバーで覆うのが望ましい。また、案内装置１２は腰掛け１１を一つの面内で平行移動させるものであれば、架台１の上面に平行であるか架台１０の上面に対して傾斜しているかを問わない。たとえば、前方に向かって下り傾斜する面内で腰掛け１１が移動するように案内装置１２を構成してもよい。なお、腰掛け１１と足置台３とを連動させるにあたって、足置台３を駆動する駆動源を腰掛け１１を駆動する駆動源とは別に設け、両駆動源を連動させる構成を採用することも可能であるが、コスト高になるから、実施形態２、３と同様の連動機構部を設けて機械的に連動させることが望ましい。他の構成および動作は実施形態２、３と同様である。

実施形態１を示し、（ａ）は支柱体が直立した状態を示す概略斜視図、（ｂ）は支柱体が傾斜した状態を示す概略斜視図である。 実施形態１の要部側面図である。 実施形態２を示し、（ａ）は要部概略側面図、（ｂ）は要部概略斜視図である。 実施形態２の他例を示す要部概略側面部である。 実施形態２のさらに他例を示す要部概略側面図である。 実施形態２の別例を示す要部概略側面図である。 実施形態３を示す要部概略側面図である。 実施形態１〜３に適用可能な構成を示す要部概略側面図である。 実施形態４を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略斜視図である。 実施形態５を示す動作説明図である。 実施形態６を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略斜視図である。

符号の説明

１ 架台
１ａ ヒンジ
２ 支持体
３ 足置台
３ａ ガイド孔
３ｂ ガイドピン
３ｃ パンタグラフ
３ｄ リンク
３ｅ 足載部
４ 連結体
４ａ，４ｂ ヒンジ
５ 駆動部
７ａ〜７ｃ 滑車
６ ワイヤ
８ 復帰ばね
９ 載置台
１０ ガイド
１０ａ 案内溝
１１ 腰掛け
１２ 案内装置
１２ａ 第１ガイドレール
１２ｂ 第２ガイドレール
Ｊ１ 膝関節
Ｊ２ 股関節
Ｊ３ 足関節
M 使用者

Claims (9)

1. 定位置に設置される架台と、使用者の自重の少なくとも一部が大腿部を含む脚部に作用する形で使用者の臀部および足部を支持するように架台に取り付けられた支持部と、使用者の足位置と重心位置との相対位置の変位により使用者の自重で脚部に作用する負荷が変化するように架台に対して支持部を変位させる１つの駆動源を備えた駆動部とを有し、支持部は、臀部を支持する腰掛けと、足部を支持する足置台と、使用者の膝関節の屈曲角度を変化させないように腰掛けと足置台とを機械的に連動させる連動機構部とからなることを特徴とする運動補助装置。
2. 前記連動機構部は、前記腰掛けを上端部に備え前記架台に対して直立する位置と傾く位置との間で前記駆動部によって揺動される支柱体と、支柱体の定位置と足置台の定位置とを連結し支柱体の定位置と足置台の定位置との距離を一定に保つ連結体とからなることを特徴とする請求項１記載の運動補助装置。
3. 前記駆動部を前記足置台よりも上方に配置する載置台を備えることを特徴とする請求項２記載の運動補助装置。
4. 前記連結体は、前記支柱体と連結される一端部が使用時における使用者の股関節の側方に位置決めされ、前記足置台と連結される他端部が使用時における使用者の足関節の側方に位置決めされることを特徴とする請求項２または請求項３記載の運動補助装置。
5. 前記連動機構部は、前記腰掛けを上端部に備え前記架台に対して直立する位置と傾く位置との間で前記駆動部によって揺動される支柱体と、架台に対する前記足置台の移動方向を上下方向に規制する移動規制部と、支柱体の定位置と足置台の定位置とを連結するとともに定位置に設けた滑車に掛け回され支柱体の傾斜角度が大きくなるほど足置台を下方に移動させるワイヤとを備えることを特徴とする請求項１記載の運動補助装置。
6. 前記足置台への下向き荷重に抗して上方への復帰力を生じる弾性部材を足置台と前記架台との間に設けたことを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の運動補助装置。
7. 前記駆動部は、使用者の右脚と左脚とに作用する負荷が片脚ずつ交互に変化するように前記支柱体を揺動させることを特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載の運動補助装置。
8. 前記駆動部は、前記腰掛けを少なくとも前後方向に移動させる機構を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の運動補助装置。
9. 前記駆動部は、前記腰掛けを上下方向に交差する一つの面内で平行移動させる案内装置を備えることを特徴とする請求項１記載の運動補助装置。

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