JP4788487B2 - バランス訓練装置 - Google Patents

Description

本発明は、被験者が着座した座席を揺動させることで、前記被験者に乗馬を模した運動負荷を付与し、バランス能力を訓練するバランス訓練装置に関する。

上記のように、被験者が着座した座席を揺動させることで、前記被験者に乗馬を模した運動負荷を付与し、バランス能力を訓練するバランス訓練装置は、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。そのようなバランス訓練装置の典型的な従来技術としては、たとえば本件出願人が先に提案した特許文献１がある。
特開２００６−６１６７２号公報

上述の従来技術には、座席下に収納されたコンパクトな構造の揺動機構が示されている。しかしながら、揺動は前後方向や上下方向であり、一層の効果アップが望まれる。

本発明の目的は、複雑な動きによって運動効果を一層増進することができるバランス訓練装置を提供することである。

本発明のバランス訓練装置は、被験者が着座した座席を揺動機構が少なくとも前後方向に揺動することで、前記被験者に運動負荷を付与するバランス訓練装置において、前後方向に伸び、かつ前下がりの回転軸線回りに前記揺動機構を揺動自在に支持する保持部材と、一端が前記揺動機構に連結され、他端が前記保持部材に連結され、前記揺動機構からの駆動力によって該揺動機構を前記回転軸線回りに揺動する偏心ロッドとを有し、前記揺動機構における前後方向の揺動の周期と、前記偏心ロッドによる左右方向の揺動の周期とが１：２であり、かつ前記偏心ロッドによる左右方向の揺動の基点が、前記揺動機構における前後方向の揺動の基点に対して、−１／４周期のずれから、相互に一致する範囲に設定されており、さらに、床面に設置される脚部と前記保持部材との間に介在され、前記保持部材の回転軸線の傾斜角を変化させる第１の傾斜手段と、前記揺動機構と前記座席との間に介在され、前記第１の傾斜手段による前記揺動機構に対する傾斜角変化に伴う座席の傾斜角変化の少なくとも一部を補償するように前記座席の傾斜角を変化することができる第２の傾斜手段とを含み、前記傾斜角の変化によって、前記保持部材に対する揺動機構の前記回転軸線回りの揺動を、略水平軸線回りの揺動から、略鉛直軸線回りの揺動の間で変化させることを特徴とする。

上記の構成によれば、被験者が着座した座席を揺動機構が揺動することで、前記被験者に乗馬を模した運動負荷を付与し、被験者のバランス能力を訓練するバランス訓練装置において、前記揺動機構を、保持部材によって、前後（ｘ）方向に伸び、かつ前下がりの回転軸線回りに揺動自在に支持させる。一方、前記揺動機構は少なくとも前後（ｘ）方向に揺動可能であり、かつ歯車などで取出されたその駆動力を前記保持部材との間に設けた偏心ロッドに与えることで、該揺動機構を前記回転軸線回りに揺動可能とする。そして、前記揺動機構における前後（ｘ）方向の揺動の周期と、前記偏心ロッドによる左右（ｙ）方向の揺動の周期、すなわち前後揺動用の歯車と左右揺動用の歯車との歯数比が１：２であると、座席は平面視で、横８の字やＶ字、逆Ｖ字の軌跡を描くことになる。

詳しくは、揺動機構における前後（ｘ）方向の揺動の基点と前記偏心ロッドによる左右（ｙ）方向の揺動の基点とが相互に一致、すなわち前後揺動の歯車の０°のタイミングに左右揺動の歯車の０°のタイミングが一致していると横８の字（内周から描かれる）となり、前後（ｘ）方向の揺動の１／４周期のタイミングが左右（ｙ）方向の揺動の基点に設定、すなわち前後揺動の歯車の９０°のタイミングに左右揺動の歯車の０°のタイミングが一致していると逆Ｖ字となり、前後（ｘ）方向の揺動の１／２周期のタイミングが左右（ｙ）方向の揺動の基点に設定、すなわち前後揺動の歯車の１８０°のタイミングに左右揺動の歯車の０°のタイミングが一致していると逆の横８の字（外周から描かれる）となり、前後（ｘ）方向の揺動の３／４周期（−１／４周期）のタイミングが左右（ｙ）方向の揺動の基点に設定、すなわち前後揺動の歯車の２７０°のタイミングに左右揺動の歯車の０°のタイミングが一致しているとＶ字となる。

したがって、前記揺動機構における前後（ｘ）方向の揺動の基点に対して、前記偏心ロッドによる左右（ｙ）方向の揺動の基点を、−１／４周期のずれから、相互に一致する範囲に設定することで、前記前下がりの回転軸線によって、左右（ｙ）の移動方向の成分（ロール）に対して、さらに鉛直軸回りの捻りの成分（ヨー）が加わることになり、座席が左右（ｙ）にロールしてゆく程、そのロールしてゆく方向に座席が捻れる複雑な動きを実現することができる。これによって、運動効果を一層増進することができる。

また、前記保持部材を第１の傾斜手段によって床面に設置される脚部に取付けるようにし、その第１の傾斜手段によって保持部材、したがって揺動機構の回転軸線の傾斜角を、鉛直面内で角変位可能とする。一方、座席は前記揺動機構に対して第２の傾斜手段を介して取付けるようにし、その第２の傾斜手段は、前記揺動機構に対する座席の傾斜角を変化可能であり、前記第１の傾斜手段での傾斜角変化の少なくとも一部を補償するように、揺動機構に対して座席を支持することができる。

したがって、前記第１の傾斜手段によって前記回転軸線が略水平（ｘ）方向から鉛直（ｚ）方向に近付く（起立する）ように変位される程、前記回転軸線回りの揺動を、略前後（ｘ）軸線回りの左右（ｙ）の揺動（ロール）から、略鉛直（ｚ）軸線回りの揺動（捻れ（座席の揺動中心が前記回転軸線上に位置するとヨー））の間で変化させることができる。また、前記回転軸線を、略水平（ｘ）方向にある状態から起立させてゆく程、その揺動の成分は、前後（ｘ）方向の成分が減少し、略鉛直（ｚ）方向の成分が発生する。

これによって、動きのパターンを変化させ、さらにその動きのパターンの変化に伴いそれぞれのストロークの幅を変化させてゆくことができる。また、第１および第２の傾斜手段が相互の傾きを打ち消すように傾斜することで、座席の床面からの高さを変化することができ、座席を昇降する手段を別途設けなくても、被験者の身長に合わせたり、被験者の乗り降りをし易くすることができる。

さらにまた、本発明のバランス訓練装置では、前記揺動機構は、駆動源と、前記駆動源を収容する箱体と、前記駆動源によって回転駆動されるとともに、前記箱体の側壁によって水平軸線回りに回転自在に支持され、その一部に偏心軸を有する第１の駆動軸と、前記第１の駆動軸によって回転駆動されるとともに、前記箱体の側壁によって水平軸線回りに回転自在に支持され、その一部に偏心軸を有し、その偏心軸が前記偏心ロッドの一端に連結される第２の駆動軸と、前記第１の駆動軸の偏心軸が回転自在に嵌り込む凹所を有する昇降部材と、前記昇降部材によって支持されるとともに、前記座席を搭載する台座と、前記第１の駆動軸から離間した位置で前記昇降部材を前記箱体に支持し、前記昇降部材の前記偏心軸回りの転倒を防止する規制部材とを含んで構成されることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記揺動機構を、モータなどの駆動源と、前記駆動源を収容する箱体と、前記駆動源によって回転駆動されるとともに、前記箱体の側壁によって水平軸線回りに回転自在に支持され、その一部、たとえば両端に偏心軸を有する第１の駆動軸と、前記偏心軸が回転自在に嵌り込む凹所を有する昇降部材と、前記昇降部材によって支持されるとともに、前記座席を搭載する台座と、前記第１の駆動軸から離間した位置で前記昇降部材を前記箱体に対して支持し、前記昇降部材の前記偏心軸回りの転倒を防止する規制部材とによって構成する。

したがって、座席を搭載する台座を支持する昇降部材を、１本の第１の駆動軸によって駆動することで、コンパクトな構成で、前記前後の揺動（往復動）に、上下の揺動（往復動）を加え、側面視で円から楕円の軌道を描かせることができ、動きのパターンを拡げることができる。また、上下の揺動（往復動）を加えることで、被験者の自律神経を活性化させるとともに、脚回りの筋力アップを図ることができる。さらにまた、側面視で円から楕円の軌道を描かせることで、揺動による人体への負荷を滑らかに連続的に変化させることができ、人体へのダメージを小さくしつつ、運動効果を高めることができる。

本発明のバランス訓練装置は、以上のように、被験者が着座した座席を揺動機構が揺動することで、前記被験者に乗馬を模した運動負荷を付与し、被験者のバランス能力を訓練するバランス訓練装置において、前記揺動機構を、保持部材によって、前後（ｘ）方向に伸び、かつ前下がりの回転軸線回りに揺動自在に支持させる一方、前記揺動機構を少なくとも前後（ｘ）方向に揺動可能とし、かつ歯車などで取出されたその駆動力を前記保持部材との間に設けた偏心ロッドに与えることで、該揺動機構を前記回転軸線回りに揺動可能とするとともに、前記揺動機構における前後（ｘ）方向の揺動の周期と、前記偏心ロッドによる左右（ｙ）方向の揺動の周期とを１：２とし、かつ前記揺動機構における前後方向の揺動の基点に対して、前記偏心ロッドによる左右方向の揺動の基点を、−１／４周期のずれから、相互に一致する範囲に設定する。

それゆえ、左右（ｙ）の移動方向の成分（ロール）に対して、さらに鉛直軸回りの捻りの成分（ヨー）が加わることになり、座席が左右（ｙ）にロールしてゆく程、そのロールしてゆく方向に座席が捻れる複雑な動きを実現することができる。これによって、運動効果を一層増進することができる。

また、本発明のバランス訓練装置は、以上のように、前記保持部材を第１の傾斜手段によって床面に設置される脚部に取付けるようにし、その第１の傾斜手段によって保持部材、したがって揺動機構の回転軸線の傾斜角を変化可能とする一方、座席は前記揺動機構に対して第２の傾斜手段を介して取付けるようにし、その第２の傾斜手段は、前記揺動機構に対する座席の傾斜角を変化可能であり、前記第１の傾斜手段での傾斜角変化の少なくとも一部を補償するように、揺動機構に対して座席を支持する。

それゆえ、前記第１の傾斜手段によって前記回転軸線が略水平（ｘ）方向から鉛直（ｚ）方向に近付く（起立する）ように変位される程、前記回転軸線回りの揺動を、略前後（ｘ）軸線回りの左右（ｙ）の揺動（ロール）から、略鉛直（ｚ）軸線回りの揺動（捻れ（座席の揺動中心が前記回転軸線上に位置するとヨー））の間で変化させることができる。また、前記回転軸線を、略水平（ｘ）方向にある状態から起立させてゆく程、その揺動の成分は、前後（ｘ）方向の成分が減少し、略鉛直（ｚ）方向の成分が発生する。

これによって、動きのパターンを変化させ、さらにその動きのパターンの変化に伴いそれぞれのストロークの幅を変化させてゆくことができる。また、第１および第２の傾斜手段が相互の傾きを打ち消すように傾斜することで、座席の床面からの高さを変化することができ、座席を昇降する手段を別途設けなくても、被験者の身長に合わせたり、被験者の乗り降りをし易くすることができる。

さらにまた、本発明のバランス訓練装置は、以上のように、前記揺動機構を、モータなどの駆動源と、前記駆動源を収容する箱体と、前記駆動源によって回転駆動されるとともに、前記箱体の側壁によって水平軸線回りに回転自在に支持され、その一部、たとえば両端に偏心軸を有する第１の駆動軸と、前記偏心軸が回転自在に嵌り込む凹所を有する昇降部材と、前記昇降部材によって支持されるとともに、前記座席を搭載する台座と、前記第１の駆動軸から離間した位置で前記昇降部材を前記箱体に対して支持し、前記昇降部材の前記偏心軸回りの転倒を防止する規制部材とによって構成する。

それゆえ、座席を搭載する台座を支持する昇降部材を、１本の第１の駆動軸によって駆動することで、コンパクトな構成で、前後の揺動（往復動）に、上下の揺動（往復動）を加え、側面視で円から楕円の軌道を描かせることができ、動きのパターンを拡げることができる。また、上下の揺動（往復動）を加えることで、被験者の自律神経を活性化させるとともに、脚回りの筋力アップを図ることができる。さらにまた、側面視で円から楕円の軌道を描かせることで、揺動による人体への負荷を滑らかに連続的に変化させることができ、人体へのダメージを小さくしつつ、運動効果を高めることができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の第１の形態に係るバランス訓練装置１の全体構成を示す側面図であり、図２はその平面図であり、図３はその透視側面図であり、図４は図３の切断面線Ａ−Ａから見た断面図であり、図５はその分解斜視図である。このバランス訓練装置１は、大略的に、馬の背や鞍を模した形状で被験者が着座する座席２と、前記座席２内に設けられ、座席２を揺動させる揺動機構３と、それらを支える脚部４とを備えて構成される。前記座席２は、前記揺動機構３に取付けられるシート２ａ上に、クッション台２ｂが積層されて成る。

前記座席２の前方両側には、鐙７が垂下して取付けられている（図２〜図５では、図面の簡略化のために省略している）。鐙７は、被験者が足を掛ける足掛け部７ａと、前記シート２ａにねじ止め固定される取付け片７ｂと、それらを連結する連結片７ｃとを備えて構成されており、取付け片７ｂの下端に立設されたピン７ｄに連結片７ｃの上端に形成された孔７ｅが嵌め込まれることで該連結片７ｃが揺動自在となり、その連結片７ｃの下端に立設されたピン７ｆに、足掛け部７ａの上端に複数形成された孔７ｇの何れかが嵌め込まれることで、該鐙７の長さ（足掛け部７ａの高さ）調整が可能となっている。

前記座席２の前方には、たづな８が設けられている。このたづな８は、半円弧状の持ち手８ａの両端８ｂ，８ｃが内方に（直径線方向に）折り返され、その両端８ｂ，８ｃが座席２の前部で枢支されることで、前記持ち手８ａが被験者から遠い側で前記座席２から起こして使用可能になり、倒すことで収納可能に構成されている。

また、前記座席２の前方において、前記たづな８の収納状態で内周側となる部分には、陥没した支持台が形成されており、該支持台上には、操作器ケースで覆われた操作器回路基板９ａが搭載された後、さらにフロントパネル９ｂで覆われることで、操作部が設けられている。

前記脚部４は、床面５に設置される脚台４ａと、その脚台４ａから立設される脚柱４ｂと、前記脚台４ａの前後を覆うカバー４ｃ，４ｄと、前記脚柱４ｂを覆うカバー４ｅとを備えて構成される。脚台４ａは、大略的に、左右のフレーム４ｆ，４ｇが前端側で連結フレーム４ｈによって連結されるとともに、中央部が連結棒４ｉによって連結されることで構成されている。フレーム４ｆ，４ｇの各端部には、前記床面５に合わせた高さ調整を可能にする螺子込み式の基台４ｊがそれぞれ取付けられており、またフレーム４ｆ，４ｇの後端部には、所定高さにキャスター４ｋがそれぞれ取付けられている。

したがって、後端側の基台４ｊの突出高さを低くし、前端側の連結フレーム４ｈを持ち上げることで該バランス訓練装置１を床面５上を滑走させての移動が可能になり、基台４ｊをキャスター４ｋよりも突出させることで、該バランス訓練装置１を床面５に対してずれなく、かつ水平に保持するとともに、被験者を載せての揺動によっても、前記揺動機構３から座席２を安定して支持することができる。

前記脚柱４ｂは、前記揺動機構３から座席２および被験者による荷重を支持するために、側面視で略三角形状に形成される左右一対の支持柱４ｍ，４ｎから成り、その底部は前記左右のフレーム４ｆ，４ｇの略中央部に固定され、頂部には軸受け４ｐが嵌め込まれている。また、支持柱４ｍ，４ｎの少なくとも一方において、前記三角形の中央部には凹所４ｑが形成されており、この凹所４ｑ内には、該バランス訓練装置１の電源供給から駆動制御を行う本体側回路基板４ｒが収納される。この脚柱４ｂ部分の構成は、前記カバー４ｅによって覆われ、そのカバー４ｅの上端と前記シート２ａの底面との間は、伸縮自在のカバー６によって覆われている。

図６は、上述のように構成されるバランス訓練装置１において、座席２、カバー４ｃ，４ｄ，４ｅを取外した状態を示す斜視図である。この図６はバランス訓練装置１を左後方から見た図であり、前述の図５は右後方から見た図である。また、図７は前記揺動機構３の分解斜視図であり、図８はその右側面である。これらの図５〜図８を参照して、揺動機構３付近の構成について詳述する。

前記揺動機構３は、保持部材１１を介して前記脚部４に支持されている。前記保持部材１１は、側面視で略くの字状に形成される左右一対の回転板１１ａ，１１ｂと、前記回転板１１ａ，１１ｂの後端側を連結する傾斜軸支持板１１ｃと、略中央部を連結する傾斜軸支持板１１ｄと、底部を連結するリフト支持板１１ｅとを備えて構成され、前記各支持板１１ｃ，１１ｄ，１１ｅが各回転板１１ａ，１１ｂに溶接固定されて構成される。前記回転板１１ａ，１１ｂの前端側には、雌ねじが刻設されたブッシュ１１ｆが圧入固定されており、このブッシュ１１ｆには、前記左右の支持柱４ｍ，４ｎの頂部に設けられた軸受け４ｐを挿通したボルト４ｓが螺着されることで、該保持部材１１は前記軸受け４ｐによって左右の軸線回りに枢支される。また、前記リフト支持板１１ｅの略中央部には、ブラケット１１ｈが取付けられており、このブラケット１１ｈと前記脚台４ａの連結棒４ｉとの間には伸縮自在リフト１２が挿入され、その伸縮自在リフト１２の伸縮によって保持部材１１、したがって揺動機構３の前後（ｘ）方向での傾斜角が変化可能となっている。一方、前記傾斜軸支持板１１ｃ，１１ｄは、所定の間隔を開けて相互に対向配置され、その中央部には軸受け１１ｉ，１１ｊがそれぞれ圧入固定されており、この軸受け１１ｉ，１１ｊによって、後述するように前記揺動機構３が揺動変位自在に支持される。

前記伸縮自在リフト１２は、筒体１２ａと、その筒体１２ａから伸縮自在の作動片１２ｂと、筒体１２ａの上部に取付けられるギアボックス１２ｃと、前記ギアボックス１２ｃを駆動するモータ１２ｄと、高さ検知ユニット１２ｅとを備えて構成される。前記筒体１２ａの下端は、前記連結棒４ｉによって脚台４ａに左右の軸線回りに揺動自在に枢支される。前記作動片１２ｂは、ボールねじなどから成り、その上端が前記保持部材１１のブラケット１１ｈとピン１２ｋによって左右の軸線回りに揺動自在に枢支されている。前記ボールねじにはギアボックス１２ｃ内の図示しない歯車の内周面に形成された内ねじが噛合し、その歯車がモータ１２ｄの出力軸に固着されたウォームギアで駆動されることで前記作動片１２ｂが筒体１２ａ内から伸長／縮小し、前記保持部材１１、したがって揺動機構３の前後（ｘ）方向での傾斜角が変化可能となる。

前記高さ検知ユニット１２ｅは、図６で示すように、連結片１２ｆによって作動片１２ｂの下端部７ｄに連結されたスリット板１２ｇの変位を、センサ１２ｈで読取ることで、前記リフト支持板１１ｅの高さ、したがって前記保持部材１１の傾斜角を検知する。前記連結片１２ｆは、筒体１２ａに形成されたスリット１２ｉからその内部に入り込み、ビス１２ｊによって作動片１２ｂの下端部７ｄと連結される。

前記揺動機構３は、保持部材１１の回転板１１ａ，１１ｂおよび支持板１１ｃ，１１ｄ，１１ｅによって区画された空間内に、図７の状態では左右揺動自在に収納されるコンパクトな構造となっている。図７および図８を参照して、この揺動機構３は、前面歯車ケース３ａおよび後面歯車ケース３ｂに、左右両側から側板３ｃ，３ｄが、ビス３ｅによってねじ止め固定されることで形成される箱体３ｆ内に、モータ１３、第１駆動歯車１４、第２駆動歯車１５および規制軸１６が収納されて構成されている。

前記第１駆動歯車１４、第２駆動歯車１５および規制軸１６は、左右の側板３ｃ，３ｄにそれぞれ形成され、中央に軸孔３ｇ，３ｈ，３ｉを有する凹所３ｊ，３ｋ，３ｌに嵌め込まれる軸受け３ｍ，３ｎ，３ｏによって、左右（ｙ）方向の回転軸回りに回転自在に枢支される。

前記第１駆動歯車１４の大径のウォームホイール１４ａには、前記モータ１３の出力軸１３ａに圧入されたウォーム１３ｂが噛合する。このモータ１３にはブラケット１３ｃが溶接等で固定されており、このブラケット１３ｃの左右両側板１３ｄ，１３ｅに形成されたねじ孔１３ｆに、前記側板３ｃ，３ｄに対応して形成された挿通孔３ｐを挿通した前記ビス３ｅが螺着されることによって、モータ１３が揺動機構３に固定される。

このとき、モータ１３の側面において、重心Ｇから遠い位置にピン１３ｇが立設されており、前記箱体３ｆが、前記第１駆動歯車１４、第２駆動歯車１５、規制軸１６およびモータ１３を収納して組立てられる際に、先ずこのピン１３ｇが前記側板３ｃ，３ｄに対応して形成されたピン孔３ｑに嵌り込む。箱体３ｆがビス３ｅによって組立てられた後、モータ１３は前記ピン１３ｇおよびピン孔３ｑによって、第１駆動歯車１４と規制軸１６との間の範囲で揺動自在であり、図８で示すように第１駆動歯車１４の下方に規制軸１６が位置するように、その組立てられた箱体３ｆが治具などで位置決めされ、作業者がモータ１３の支持を解除すると、その自重Ｆ１に対応した力Ｆ２によって、ウォーム１３ｂがウォームホイール１４ａに噛合する（この揺動機構３では、ウォームホイール１４ａの下からウォーム１３ｂが当る）。この状態で、作業者がビス３ｅを螺着し、モータ１３を側板３ｃ，３ｄに固定することによって、バックラッシュが自動的に最適に調整されるようになっている。

前記ピン１３ｇおよびピン孔３ｑの位置は、モータ１３の自重Ｆ１に、バックラッシュを低減するために必要な力Ｆ２および組立て時の箱体３ｆの姿勢などに対応して設定される。たとえば、モータ１３が水平の状態で組立てられる場合、ピン孔３ｑから、重心Ｇまでの距離をＤ１とし、出力軸１３ａにおいてウォーム１３ｂがウォームホイール１４ａに噛合する位置に対応した地点までの距離をＤ２とすると、Ｆ１×Ｄ１＝Ｆ２×Ｄ２である。

これによって、煩雑なバックラッシュ調整を不要にすることができるとともに、バックラッシュ調整のための調整ねじや与圧のためのコイルばね等の特別な部品も不要になり、低コスト化を図ることもできる。さらにまた、前記ビス３ｅの緩みや輸送中の振動などによって、また駆動すべき負荷が増大して噛合いを開く方向に力が発生しても、モータ１３の自重Ｆ１によって、常にバックラッシュを低減する方向に力Ｆ２が加わるので、バックラッシュ音の発生を抑えることができる。

前記ピン１３ｇとピン孔３ｑとは、相互に入替えて設けられてもよく、すなわち左右両側板１３ｄ，１３ｅにピン１３ｇが立設され、モータ１３にピン孔３ｑが形成されてもよく、ピン孔３ｑはピン１３ｇを、その軸線回りに回動可能に支持すればよい。また、前記ピン１３ｇは、重心Ｇよりも出力軸１３ａ側に設けられたけれども、ウォーム１３ｂがウォームホイール１４ａの上方から噛合う場合、重心Ｇから出力軸１３ａとは反対側に設けられれば、同様にバックラッシュ調整を不要にすることができる。

そして、ウォーム１３ｂによって前記第１駆動歯車１４に伝達されたモータ１３の回転力は、その両端部に形成された偏心軸１４ｃ，１４ｄから、箱体３ｆの外側に配置される昇降レバー１７，１８の中央部付近に形成された軸孔１７ａ，１８ａに伝達される。この昇降レバー１７，１８は、図８で示すように、基端側の略「Ｌ」字状の部分１７ｂ，１８ｂの上方に、斜め外方に延びる遊端側の部分１７ｃ，１８ｃが連なる略「し」の字状に形成され、前記偏心軸１４ｃ，１４ｄは基端側の部分１７ｂ，１８ｂを支持する。

前記昇降レバー１７，１８の基端側の部分１７ｂ，１８ｂはまた、第１駆動歯車１４の下方に位置する規制軸１６によって、後述するようにして前記偏心軸１４ｃ，１４ｄ回りの回転（転倒）が阻止されており、これによって該昇降レバー１７，１８は、前記第１駆動歯車１４によって、側面視で楕円運動を行うようになる。前記軸受け３ｍから昇降レバー１７，１８の軸孔１７ａ，１８ａを挿通した前記第１駆動歯車１４の両端部には、そこに形成される外ねじ１４ｅにナット３ｒが螺着されて抜け止めが行われる。

一方、前記規制軸１６は、前記軸受け３ｏに対応した外径に形成されており、この軸受け３ｏ内で、すなわち左右（ｙ）方向の軸線回りに角変位可能である。この規制軸１６の両端部には、一直径線方向に延びる連結突起１６ａ，１６ｂが形成されている。この連結突起１６ａ，１６ｂは、前記昇降レバー１７，１８の基端側の略「Ｌ」字状の部分１７ｂ，１８ｂにおいて、軸孔１７ａ，１８ａの下方で、上下方向に延びて形成された長孔１７ｄ，１８ｄに嵌め込まれるスライド軸受け１７ｅ，１８ｅ内に嵌り込み、抜け止めされている。したがって、偏心軸１４ｃ，１４ｄによる前記昇降レバー１７，１８の水平方向の動きが規制され、上下方向の動きが許容され、水平方向のストローク（揺動の幅）を、上下方向のストロークより大きくすることができ、座席２に、上述のような側面視で楕円状の動きを行わせることができる。

規制手段としては、規制軸１６のように、前記昇降レバー１７，１８を往復移動させられる構成であればよく、往復のリンク構造などが用いられてもよい。また、座席２に求める揺動の軌跡によって、前記長孔１７ｄ，１８ｄの形状や形成方向が変化されればよい。すなわち、長孔１７ｄ，１８ｄは直線状に限らず、円弧状や、複数の半径（曲率）が組合わせられた円弧状などであってもよく、また水平方向や傾斜した方向に形成されてもよい。

さらにまた、後述の図２５で示すように、前記規制軸１６に対する座席２および第１駆動歯車１４の距離をそれぞれＨ１，Ｈ２とし、偏心軸１４ｃ，１４ｄの偏心量（ストローク）をＨ３とするとき、前記偏心量Ｈ３は、Ｈ１／Ｈ２倍に拡大され、それらの配列ラインＨ４が傾くと、後述するように、水平方向のストロークと上下方向のストロークとの配分が変化し、前記ストロークを拡大または縮小することができる。

前記「し」の字状の昇降レバー１７，１８の遊端には、内ねじが刻設されたブッシュ１７ｆ，１８ｆが圧入されており、そのブッシュ１７ｆ，１８ｆには、前記座席２を搭載する台座１９の後端部に垂下して形成されているブラケット１９ａ，１９ｂに圧入された軸受け１９ｃ，１９ｄを挿通したボルト１９ｅ，１９ｆが螺着され、こうして台座１９の後端部が左右（ｙ）方向の軸線回りに枢支される。これに対して、台座１９の前端部にはブラケット１９ｇが取付けられており、そのブラケット１９ｇと前記しの字状の昇降レバー１７，１８の前端との間は、伸縮自在リフト２０によって連結されている。

前記伸縮自在リフト２０は、前述の伸縮自在リフト１２と同様に構成され、筒体２０ａと、その筒体２０ａから伸縮自在の作動片２０ｂと、筒体２０ａの上部に取付けられるギアボックス２０ｃと、前記ギアボックス２０ｃを駆動するモータ２０ｄと、高さ検知ユニット２０ｅとを備えて構成される。前記筒体２０ａの下端には、左右両側に内ねじが刻設されたブッシュ２０ｆが圧入されており、そのブッシュ２０ｆには、前記「し」の字状の昇降レバー１７，１８の前端に圧入されている軸受け１７ｇ，１８ｇを挿通したボルト１７ｈ，１８ｈが螺着されることで、伸縮自在リフト２０の下端部が左右（ｙ）方向の軸線回りに枢支される。

前記作動片２０ｂは、ボールねじなどから成り、その上端にはブラケット２０ｇが固着されている。このブラケット２０ｇはピン２０ｈによって前記台座１９のブラケット１９ｇに左右の軸線回りに揺動自在に枢支されている。前記ボールねじにはギアボックス２０ｃ内の図示しない歯車の内周面に形成された内ねじが噛合し、その歯車がモータ２０ｄの出力軸に固着されたウォームギアで駆動されることで前記作動片２０ｂが筒体２０ａ内から伸長／縮小し、前記台座１９、したがって座席２の前後（ｘ）方向での傾斜角が変化可能となる。前記高さ検知ユニット２０ｅは、前記ブラケット２０ｇに連結されたスリット板２０ｉの変位を、センサ２０ｊで読取ることで、前記台座１９の前端の高さ、したがって該台座１９の傾斜角を検知する。

前記揺動機構３において、ウォーム１３ｂによって前記第１駆動歯車１４に伝達されたモータ１３の回転力はまた、小径の歯車１４ｂから第２駆動歯車１５の歯車１５ａに伝達される。第２駆動歯車１５の一端側には偏心軸１５ｂが形成されており、この偏心軸１５ｂは、前記側板３ｃに設けられた軸受け３ｎを挿通した後、偏心ロッド２１の一端に設けられた自在軸受け２１ａに嵌め込まれ、その先端に形成された外ねじ１５ｃにナット２１ｂが螺着されることで抜け止めが行われる。第２駆動歯車１５の他端側は、前記側板３ｄに設けられた軸受け３ｎを挿通した後、その先端に形成された外ねじ１５ｄにナット３ｓが螺着されることで抜け止めが行われる。

前記自在軸受け２１ａは、軸受け面が球面に形成されており、同様の自在軸受け２１ｃが偏心ロッド２１の他端にも設けられる。その自在軸受け２１ｃには、軸２２の一端側に形成された偏心軸２２ａが挿通し、Ｅリング２２ｂによって抜け止めが行われている。軸２２の中央部２２ｃは、前記保持部材１１を構成する一方の回転板１１ａの後端側に形成された孔１１ｍに圧入された軸受け１１ｎによって回転自在に支持され、その他端側には歯車２２ｄが刻設される。

前記歯車２２ｄは、回転板１１ａの外側に配置される歯車２３の内周面に刻設された内歯２３ａと噛合し、さらにその歯車２２ｄの先端に刻設された外ねじ２２ｅに抜け止め用のナット２２ｆが螺着されることで、前記軸２２は歯車２３と一体となり、連動して回転する。前記歯車２３の外周面に刻設された外歯２３ｂには、モータ２４の出力軸２４ａに圧入されたウォーム２４ｂが噛合する。モータ２４は、前記回転板１１ａの外側から形成された収納凹所に、取付け部材２５によって取付けられる。前記軸２２と一体となった歯車２３の回転角は、エンコーダ２６によって検出される。エンコーダ２６は、図６で示すように、歯車２３の端面に形成された基準ピット２３ｃを検出し、歯車２３の回転に伴い、等間隔に形成されたピット２３ｄをカウントすることで、前記歯車の回転角、したがって後述する偏心ロッド２１の揺動基点の位置を検出することができる。

一方、前記揺動機構３において、前面歯車ケース３ａおよび後面歯車ケース３ｂの下端側は相互に平行に形成され、その中央部には、内ねじが刻設されたブッシュ３ｘ，３ｙが圧入されており、そのブッシュ３ｘ，３ｙには、前記傾斜軸支持板１１ｄ，１１ｃに取付けられた軸受け１１ｊ，１１ｉを挿通したボルト１１ｘ，１１ｙが螺着される。これによって、前記揺動機構３が、前記軸受け１１ｊ，１１ｉを結ぶ線１１ｚを回転軸線として回転可能となる。したがって、前記第２駆動歯車１５が回転すると、その偏心軸１５ｂから偏心ロッド２１の作用によって、揺動機構３が、回転軸線１１ｚ回りに揺動する。このとき、偏心ロッド２１は、側板３ｃに対して近接・離反変位することになるが、前記自在軸受け２１ａ，２１ｃによって、第２駆動歯車１５および軸２２からそれぞれ外れることなく、駆動力が伝達可能となっている。

また、前記モータ２４が歯車２３を回転駆動すると、前記偏心ロッド２１の他端が連結される偏心軸２２ａ、したがって前記偏心ロッド２１の揺動基点を昇降変位することができる。これによって、後に詳述するように、保持部材１１に対する揺動機構３の前記回転軸線１１ｚ回りの位置にオフセットを持たせることができ、前記回転軸線１１ｚ回りに所定の角度だけ傾いた位置を基準として、前記回転軸線１１ｚ回りに、揺動機構３、したがって座席２を揺動することができる。また、偏心軸２２ａをウォーム２４ｂおよび歯車２３によって駆動することで、負荷によって傾き角度が変化してしまうことを防止することができる。

上述のように構成されるバランス訓練装置１において、モータ１３が回転すると、第１駆動歯車１４の偏心軸１４ｃ，１４、昇降レバー１７，１８および規制軸１６によって、座席２は、前後（ｘ）方向および上下（ｚ）方向に往復運動し、側面視で、図９で示すように、楕円の軌跡Ｒ１を描くことになる。このように、座席２を搭載する台座１９を支持する昇降レバー１７，１８を、１本の第１の駆動歯車１４によって駆動することで、コンパクトな構成で、前後（ｘ）方向の揺動（往復動）に、上下（ｚ）方向の揺動（往復動）を加えて前記楕円の軌跡Ｒ１を描かせることができ、動きのパターンを拡げることができる。また、従来の前後（ｘ）方向の揺動に、新たに上下（ｚ）方向の揺動（往復動）を加えることで、被験者の自律神経を活性化させるとともに、脚回りの筋力アップを図ることができる。さらにまた、側面視で円から楕円の軌道を描かせることで、揺動による人体への負荷を滑らかに連続的に変化させることができ、人体へのダメージを小さくしつつ、運動効果を高めることができる。

ここで、第１駆動歯車１４の歯車１４ｂと第２駆動歯車１５の歯車１５ａとの周期の比、したがって歯数比が、たとえば１：１に設定されると、回転数比も１：１となる。そして、原点のタイミングが０°で一致していると、座席２は、図１０で示すように、平面視で斜め前方から後方への直線の軌跡Ｌ１１を描くことになる。このときの第１の駆動歯車１４（ｘ軸方向）と第２の駆動歯車１５（ｙ軸方向）との噛合わせの変化、すなわち座席２の各軸方向での位置の変化を、図１１で示す。そして、第１の駆動歯車１４に対して、第２の駆動歯車１５の位相が１８０°遅れている場合は、揺動の方向が変化するだけで、同様の直線の軌跡となる。

これに対して、前記第１の駆動歯車１４（ｘ軸方向）と第２の駆動歯車１５（ｙ軸方向）との噛合わせタイミングが、１／４周期、すなわち９０°ずれていると、前記偏心ロッド２１による揺動によって、座席２は、図１２で示すように、平面視で円の軌跡Ｌ１２を描くことになる。このときの第１の駆動歯車１４と第２の駆動歯車１５との噛合わせの変化を、図１３で示す。図１２および図１３は、第１の駆動歯車１４に対して、第２の駆動歯車１５の位相が９０°遅れている場合の例を示している。９０°進み、すなわち２７０度の遅れの場合も同様の円の軌跡となり、始点が異なるだけである。他の位相のずれの場合は、上記変位を、そのずれの割合で合成した軌跡となる。

一方、第１駆動歯車１４の歯車１４ｂと第２駆動歯車１５の歯車１５ａとの歯数比が、１：２に設定されると、回転数比は２：１となり、原点のタイミングが０°で一致していると、前記偏心ロッド２１による揺動によって、座席２は、図１４で示すように、平面視で横８の字（内周から描かれる）の軌跡Ｌ２１を描くことになる。このときの第１の駆動歯車１４と第２の駆動歯車１５との噛合わせの変化を、図１５で示す。

また、原点のタイミングが１８０°ずれていると、座席２は、図１６で示すように、横８の字（外周から描かれる）の軌跡Ｌ２２を描くことになる。このときの第１の駆動歯車１４と第２の駆動歯車１５との噛合わせの変化を、図１７で示す。

さらにまた、第１の駆動歯車１４に対して、第２の駆動歯車１５の位相が９０°遅れていると、座席２は、図１８で示すように、平面視で逆Ｖ字の軌跡Ｌ２３を描くことになる。このときの第１の駆動歯車１４と第２の駆動歯車１５との噛合わせの変化を、図１９で示す。また、第１の駆動歯車１４に対して、第２の駆動歯車１５の位相が９０°進んでいると（２７０°の遅れ）、座席２は、図２０で示すように、平面視でＶ字の軌跡Ｌ２４を描くことになる。このときの第１の駆動歯車１４と第２の駆動歯車１５との噛合わせの変化を、図２１で示す。

さらに、第１駆動歯車１４の歯車１４ｂと第２駆動歯車１５の歯車１５ａとの歯数比が、２：１に設定されると、回転数比は１：２となり、原点のタイミングが０°で一致していると、前記偏心ロッド２１による揺動によって、座席２は、図２２で示すように、平面視で縦８の字の軌跡Ｌ３を描くことになる。

ただし、偏心ロッド２１の揺動基点である偏心軸２２ａは、揺動機構３に回転軸線１１ｚ回りのオフセットを生じさせない位置にあるものとする。前記オフセットが生じていると、後述するように、前記各軌跡Ｌ１，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ３は、そのオフセット方向にずれて現れる。また、回転軸線１１ｚは、水平であるものとする。該回転軸線１１ｚが傾斜した場合の軌跡についても、後述する。

以上の状態は、長孔１７ｂ，１８ｂの長径方向が鉛直方向となるようにした状態での軌跡である。そこで、伸縮自在リフト２０を伸縮させず、伸縮自在リフト１２を伸縮させて上述のような揺動を行わせた場合、たとえば伸縮自在リフト１２を伸長させると、保持部材１１から座席２が前傾し、第１駆動歯車１４の偏心軸１４ｃ，１４ｄ、昇降レバー１７，１８および規制軸１６によって、描かれる座席２の軌跡は、側面視で、図２３で示すように前傾した楕円の軌跡Ｒ２となる。そしてこの場合、前後（ｘ）方向の成分と鉛直（ｚ）方向の成分とが相互に入替わってゆき、或る角度以上傾斜すると、図２４で示すように、前記図９で示す軌跡Ｒ１に比べて、楕円の水平方向のストロークＷ１はＷ１’に減少するものの、鉛直方向のストロークＷ２は、Ｗ２’で示すように増加する。こうして、軌跡Ｒ１，Ｒ２の大きさを変化することもできる。

また、伸縮自在リフト２０を伸縮することでも、図２５で示すように、座席２の傾斜が変化する。この場合、揺動機構３（揺動の基点となる前記規制軸１６の中心）から座席２（台座１９の揺動中心）までの距離Ｈ１が、Ｈ１’へ変化し、図２５で示すように長孔１７ｄ，１８ｄの長径方向が鉛直方向の状態では、鉛直方向のストロークＷ２は変わらず、水平方向のストロークＷ１がＷ１”に変化する。また、左右（ｙ）方向についても、揺動の基点となる回転軸線１１ｚから座席２（台座１９の揺動中心）までの距離も変化し、ストロークが変化する。

このようにして、伸縮自在リフト１２，２０を伸縮することで、揺動のストロークを変化することができる。また、伸縮自在リフト２０を伸長する程、座席２の前部側が前記回転軸線１１ｚから離反してゆくことになり、その回転軸線１１ｚ回りの揺動（後述するロール〜ヨー）のストロークを大きくすることができる。これによって、従来では、高齢者や体力のない被験者は揺動の速度を落として使用していたのに対して、本実施の形態では、揺動のストロークの変化で対応することができ、安心して利用することができる。また、ストロークを大きくすることもできる。このようにして、被験者の体格、体調、年齢、性別、体力等に合った運動を付与することができ、運動効果の優れたバランス訓練装置を実現することができる。

また、伸縮自在リフト１２，２０を相互に連動して伸縮させることで、前述のように座席２の運動軌跡やストロークを変えながら、座席２を上下に昇降できるので、バランス運動のバリエーションや臨場感が増加し、飽きの来ない運動メニューを実現することができる。

一方、伸縮自在リフト１２，２０を相互に連動して伸縮させることで、図２６で示すように、座席２（台座１９）の角度を変化することなく、前記回転軸線１１ｚの傾斜角を、前後（ｘ）方向から鉛直（ｚ）方向の面内で変化することができる。すなわち、図２６において、前記回転軸線１１ｚの床面５に対する傾斜角θが４５°の状態を基準状態とし、その状態から伸縮自在リフト１２を縮小すると、回転軸線１１ｚは水平状態に近付き、伸縮自在リフト１２を伸長すると、回転軸線１１ｚは鉛直状態に近付く（起立する）ように変位する。図２６では、前記基準状態の保持部材１１、揺動機構３、昇降レバー１７，１８および台座１９を実線で示し、回転軸線１１ｚが鉛直状態に傾いた状態を仮想線で示し、各部の参照符号に’を付して示している。

前記回転軸線１１ｚが前後（ｘ）方向から鉛直（ｚ）方向に近付く（起立する）ように変位される程（前記傾斜角θが大きくなってゆく程）、前記第２駆動歯車１５および偏心ロッド２１などによる前記回転軸線１１ｚ回りの揺動を、左右（ｙ）方向の揺動（ロール）から、略鉛直（ｚ）軸線回りの揺動（捻れ（座席２の揺動中心が前記回転軸線１１ｚ上に位置するとヨー））の間で変化させることができるとともに、揺動機構３による前後（ｘ）方向の往復動の成分を、鉛直（ｚ）方向の往復動の成分に切替えることができる。これによって、動きのパターンを変化させ、さらにその動きのパターンの変化に伴い、それぞれのストロークの幅を変化させてゆくことができ、被験者の鍛えるべき部位に合わせた運動パターンを得ることができるとともに、運動パターンを多様にして、飽きの来ない継続使用性に優れたバランス訓練装置を実現することができる。

表１に、前記傾斜角θの変化に伴う揺動角度の変化の一例を示す。この揺動角度は、前記第２駆動歯車１５における偏心軸１５ｂの偏心量、偏心ロッド２１の長さ、回転軸線１１から軸２２までの距離などによって変化する。

また、前記回転軸線１１ｚが、水平状態（θ＝０°）から、起立してゆく程、上述のように左右（ｙ）方向の揺動（ロール）から鉛直（ｚ）軸線回りの揺動に切替わってゆくので、第１駆動歯車１４の歯車１４ｂと第２駆動歯車１５の歯車１５ａとの歯数比が、たとえば１：２の場合、座席２は、平面視では、前記図１４で示すような横８の字の軌跡Ｌ２１が、図２７において、参照符号Ｌ２１’で示すように小さくなり、代りに、参照符号Ｖ１，Ｖ２で示すような捻れが加わる。この捻れは、第１駆動歯車１４と第２駆動歯車１５との噛合わせタイミングによって異なり、共に基準位置Ｐ０（変位０）の状態でタイミングを合わせる（第２駆動歯車１５の０°の位置を、第１駆動歯車１４の０°の位置に合わせる）と、左右にロールしてゆく程、参照符号Ｖ１で示すように、そのロールしてゆく方向に座席２が捻れることになり、基準位置Ｐ０に復帰する程、前記参照符号Ｖ１とは反対方向で示すように、座席２の捻れが解消してゆく。これによって、運動効果を一層増進することができる。

これに対して、前記１：２の歯数比で、第１駆動歯車１４の１８０°の位置に、第２駆動歯車１５の０°の位置を合わせると、同じ横８の字でも、前記図１６で示すような軌跡Ｌ２２となり、この場合は上述の場合とは逆に、左右にロールしてゆく程、参照符号Ｖ２で示すように、そのロールとは反対（カウンター）方向に座席２が捻れることになり、基準位置に復帰する程、参照符号Ｖ２とは反対方向で示すように、座席２の捻れが解消してゆく。この場合、ソフトな運動を行うことができる。

また、前記図２０で示すＶ字の場合には、左右にロールしてゆく程、参照符号Ｖ１で示すように、そのロールしてゆく方向に座席２が捻れることになる。

したがって、運動効果を増進するためには、第１駆動歯車１４の歯車１４ｂと第２駆動歯車１５の歯車１５ａとの歯数比が１：２で、かつ第２駆動歯車１５の０°の位置が第１駆動歯車１４の２７０°（−９０°）から、０°の範囲に設定すればよい。すなわち、前記偏心ロッド２１による左右（ｙ）方向の揺動の基点が、前記揺動機構３における前後（ｘ）方向の揺動の基点に対して、−１／４周期のずれから、相互に一致する範囲に設定されればよい。

図３３には、この範囲の第１の駆動歯車１４と第２の駆動歯車１５との噛合わせの変化を示し、左右方向の図において、参照符号α１で示す実線は、ずれの無い状態（０°）を示し、参照符号α２で示す破線は、−１／４周期（−９０°）のずれがある状態を示す。図３４には、それらのタイミングによる座席２の平面視での揺動の軌跡をそれぞれ同一の参照符号で示すとともに、それらの間のタイミング（略４５°ずれ）での揺動の軌跡を参照符号α３で示す。

さらにまた、伸縮自在リフト１２，２０が相互の伸縮による傾きを打ち消すように連動して傾斜することで、座席２の床面５からの高さを変化することができ、座席を昇降する手段を別途設けなくても、被験者の身長に合わせたり、被験者の乗り降りをし易くすることができる。

なお、座席２を傾斜したままとすることで局所的な運動効果を高める場合などでは、伸縮自在リフト１２の伸縮による座席２の傾きの変化の総てを、伸縮自在リフト２０が打ち消さなくてもよく、所望の角度だけ傾斜したままとされてもよい。また、座席２が台座１９に対して９０°回転して取付けられる場合には、前記揺動機構３の揺動は、左右（ｙ）方向の揺動（往復動）に、鉛直（ｚ）方向の往復動となり、前後から見た座席２の軌跡が前記楕円となる。そして、前記第２駆動歯車１５および偏心ロッド２１などによる揺動は、左右（ｙ）軸線回りの前後（ｘ）の揺動（ピッチ）となる。また、座席２は、台座１９に対して１８０°回転して、すなわち前後逆に取付けられてもよい。このように、揺動機構３に対する座席２の取付け方向は、該バランス訓練装置１に要求される用途に応じて適宜定められればよい。

一方、モータ２４によって歯車２３が回転されるが、該歯車２３に一体の偏心軸２２ａ、したがって前記偏心ロッド２１の揺動基点が、偏心軸２２ａに最も引き付けられるとき、すなわち偏心ロッド２１が下死点にあるとき、および偏心軸２２ａに最も押し上げられるとき、すなわち偏心ロッド２１が上死点にあるときには、前記揺動機構３は、前記回転軸線１１ｚ回りに最大のオフセットを生じる。これによって、θ≒０°で、前記捻れ（ヨー）の成分を有する場合、図２８や図２９で示すように、揺動の基準位置が、前記Ｐ０からＰ０’に変化する。図２８は、偏心ロッド２１の揺動基点が偏心軸２２ａに引き付けられる場合であり、揺動機構３は左側にオフセットしている。これに対して、図２９は、偏心ロッド２１の揺動基点が偏心軸２２ａに押し上げられる場合であり、揺動機構３は右側にオフセットしている。なお、θ＝０°で、前記捻れ（ヨー）の成分が無い場合には、前後揺動の軸線が、図２７において参照符号Ｖ１１からＶ１１’で示すように、左右にシフトする。

これによって、座席２の軌跡を、前記回転軸線１１ｚ回りに傾けることができ、左右のロール角、左右の捻り角、左右の直進移動量を、左側と右側とで差を持たせることができる。これによって、たとえば側筋や内転筋などを部分的に強化することができ、効率のよい体力造りが可能になるとともに、被験者のバランス感覚を養うこともできる。また、モータ２４を連続的に回転させると、揺動機構３の前記回転軸線１１ｚ回りの傾きを連続的に変化させることができ、運動パターンを多様化して、被験者が飽きの来ない継続使用性の優れたバランス訓練装置を実現することができる。

さらにまた、ウォーム１３ｂの歯形は、モータ１３および駆動歯車１４，１５の回転方向に対応して、右回りまたは左回りの何れの方向に刻設することも可能であるが、本実施の形態では、荷重で座席２が沈み込む（逆転駆動される）際に、ウォームホイール１４ａから該ウォーム１３ｂに、前記出力軸１３ａに圧入される方向（モータ１３方向）に力が加わる方向に刻設されている。これによって、被験者の体重などによって座席２が沈み込んでいる際に、ウォーム１３ｂが出力軸１３ａから脱落してしまい、該座席２が急激に降下しないようになっている。

図３０は、このバランス訓練装置１の電気的構成を示すブロック図である。前記操作回路基板９ａからの操作に応答して、前記本体側回路基板４ｒは、直流ブラシレスモータなどから成る揺動用のモータ１３、直流モータなどから成る座席傾斜用のモータ２０ｄ、直流モータなどから成るメカ機構前後傾斜（昇降）用のモータ１２ｄおよび直流モータなどから成るメカ機構左右傾斜用のモータ２４を駆動する。前記座席傾斜用のモータ２０ｄによる台座１９（座席２）の揺動機構３に対する傾斜量は高さ検知ユニット２０ｅによって検知されており、前記メカ機構前後傾斜（昇降）用のモータ１２ｄによる脚柱４ｂに対する保持部材１１（揺動機構３）の傾斜量、すなわち回転軸線１１ｚの前記傾斜角θは高さ検知ユニット１２ｅによって検知されており、前記メカ機構左右傾斜用のモータ２４による保持部材１１に対する揺動機構３の傾斜量はエンコーダ２６によって検知されており、それらの検知結果は前記本体側回路基板４ｒに入力される。

図３１は、前記本体側回路基板４ｒの電気的構成を示すブロック図である。先ず電源プラグ５１から入力された商用交流は、電源回路５２において、たとえば１４０Ｖ、１００Ｖ、１５Ｖ、１２Ｖおよび５Ｖの各直流に変換されて、該本体側回路基板４ｒ内の各回路へ供給される。この本体側回路基板４ｒでは、マイクロコンピュータ５３ａを備える制御回路５３が動作を制御しており、操作器駆動回路５４を介して、前記操作器回路基板９ａに表示出力を行わせるとともに、操作器回路基板９ａからの入力を受付ける。その入力や、センサ信号処理回路５５を介して入力される揺動用のモータ１３の回転角度位置および回転速度、センサ駆動回路５６，５７，５８を介して入力される高さ検知ユニット２０ｅ，１２ｅおよびエンコーダ２６の検知結果に応答して、前記制御回路５３は、駆動回路５９を介して揺動用のモータ１３を駆動し、駆動回路６０を介して傾斜用のモータ２０ｄ，１２ｄ，２４を駆動する。

そして、駆動面で注目すべきは、図３２で示すように、制御回路５３は、モータ１２ｄによって回転軸線１１ｚの傾斜角θを変化すると、揺動用のモータ１３の回転方向を切換えることである。また注目すべきは、図３２で示すように、制御回路５３は、センサ信号処理回路５５を介して入力される揺動用のモータ１３の回転角度から、座席２が上昇に向うときは回転速度が相対的に遅くなるように制御し、下降に向うときは回転速度が相対的に速くなるように制御することである。

したがって、先ず回転軸線１１ｚの傾斜角θ変化に対応してモータ１３の回転方向を切換えることで、被験者が前後方向を乗替えしなくても、逆軌道での揺動を体験することができ、普段使わない、鍛えることが少ない筋肉を鍛えることができる。

また、揺動用のモータ１３の回転速度を、座席２が上昇に向うときは遅くし、下降に向うときは速くすることで、モータ１３に要求される最大トルクを抑え、該モータ１３、したがって揺動機構３を小型化することができる。また、運動効果の点では、同じ上下のストロークであっても、鐙７に載せた脚への体重負荷を大きくすることができ、被験者の脚力を向上することができる。

本発明の実施の第１の形態に係るバランス訓練装置の全体構成を示す側面図である。 図１で示すバランス訓練装置の平面図である。 図１の透視側面図である。 図３の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。 図１の右後方から見た分解斜視図である。 図５で示すバランス訓練装置において、座席およびカバーを取外した状態を左後方から見た斜視図である。 揺動機構の分解斜視図である。 図７の右側面である。 本発明による上下動を含む座席の揺動軌跡を示す側面図である。 第１駆動歯車と第２駆動歯車との歯数比が１：１であり、かつ原点のタイミングが０°で一致している場合の座席の揺動軌跡を示す平面図である。 図１０の場合の第１駆動歯車と第２駆動歯車との噛合わせの変化を示すグラフである。 第１駆動歯車と第２駆動歯車との歯数比が１：１であり、かつ原点のタイミングが９０°ずれている場合の座席の揺動軌跡を示す平面図である。 図１２の場合の第１駆動歯車と第２駆動歯車との噛合わせの変化を示すグラフである。 第１駆動歯車と第２駆動歯車との歯数比が１：２であり、かつ原点のタイミングが０°で一致している場合の座席の揺動軌跡を示す平面図である。 図１４の場合の第１駆動歯車と第２駆動歯車との噛合わせの変化を示すグラフである。 第１駆動歯車と第２駆動歯車との歯数比が１：２であり、かつ原点のタイミングが１８０°ずれている場合の座席の揺動軌跡を示す平面図である。 図１６の場合の第１駆動歯車と第２駆動歯車との噛合わせの変化を示すグラフである。 第１駆動歯車と第２駆動歯車との歯数比が１：２であり、かつ原点のタイミングが９０°ずれている場合の座席の揺動軌跡を示す平面図である。 図１８の場合の第１駆動歯車と第２駆動歯車との噛合わせの変化を示すグラフである。 第１駆動歯車と第２駆動歯車との歯数比が１：２であり、かつ原点のタイミングが２７０°ずれている場合の座席の揺動軌跡を示す平面図である。 図２０の場合の第１駆動歯車と第２駆動歯車との噛合わせの変化を示すグラフである。 第１駆動歯車と第２駆動歯車との歯数比が２：１であり、かつ原点のタイミングが０°で一致している場合の座席の揺動軌跡を示す平面図である。 揺動機構を傾斜させる伸縮自在リフトを伸長させた場合の座席の揺動軌跡を示す側面図である。 図９の場合と図２３の場合との座席の揺動軌跡を比較するための側面図である。 座席を傾斜させる伸縮自在リフトを伸長させた場合の座席の揺動軌跡を示す側面図である。 座席を傾斜させることなく、前記揺動機構を傾斜させた場合の各部の変位を示す側面図である。 前記揺動機構の傾斜に伴う座席の揺動パターンの変化を示す平面図である。 左右揺動のオフセットによる座席の揺動パターンの変化を示す平面図である。 左右揺動のオフセットによる座席の揺動パターンの変化を示す平面図である。 バランス訓練装置の電気的構成を示すブロック図である。 本体側回路基板の電気的構成を示すブロック図である。 制御回路による揺動用のモータの制御動作を説明するための側面図である。 第１駆動歯車と第２駆動歯車との歯数比が１：２であり、かつ原点のタイミングが−９０°のずれと０°で一致している場合とにおける第１駆動歯車と第２駆動歯車との噛合わせの変化を示すグラフである。 第１駆動歯車と第２駆動歯車との歯数比が１：２であり、かつ原点のタイミングが−９０°のずれから０°で一致している場合の座席の揺動軌跡を示す平面図である。

符号の説明

１ バランス訓練装置
２ 座席
２ａ シート
２ｂ クッション台
３ 揺動機構
３ａ，３ｂ 歯車ケース
３ｃ，３ｄ 側板（側壁）
３ｆ 箱体
３ｑ ピン孔
４ 脚部
４ａ 脚台
４ｂ 脚柱
４ｒ 本体側回路基板
５ 床面
７ 鐙
８ たずな
９ａ 操作器回路基板
１１ 保持部材
１１ａ，１１ｂ 回転板
１１ｃ，１１ｄ 傾斜軸支持板
１１ｅ リフト支持板
１１ｚ 回転軸線
１２ 伸縮自在リフト(第１の傾斜手段)
１２ｄ，２０ｄ，２４ モータ
１２ｅ，２０ｅ 高さ検知ユニット
１３ モータ（駆動源）
１３ａ，２４ａ 出力軸
１３ｂ，２４ｂ ウォーム
１３ｇ ピン
１４ 第１駆動歯車（第１の駆動軸）
１４ａ ウォームホイール
１４ｃ，１４ｄ，１５ｂ，２２ａ 偏心軸
１５ 第２駆動歯車
１６ 規制軸（規制部材）
１６ａ，１６ｂ 連結突起
１７，１８ 昇降レバー（昇降部材）
１７ａ，１８ａ 軸孔
１７ｄ，１８ｄ 長孔
１７ｅ，１８ｅ スライド軸受け
１９ 台座
２０ 伸縮自在リフト(第２の傾斜手段)
２１ 偏心ロッド
２１ａ，２１ｃ 自在軸受け
２２ 軸
２３ 歯車
２５ 取付け部材
２６ エンコーダ
５１ 電源プラグ
５２ 電源回路
５３ 制御回路
５３ａ マイクロコンピュータ
５４ 操作器駆動回路
５５ センサ信号処理回路
５６，５７，５８ センサ駆動回路
６０ 駆動回路

Claims (2)

1. 被験者が着座した座席を揺動機構が少なくとも前後方向に揺動することで、前記被験者に運動負荷を付与するバランス訓練装置において、
   前後方向に伸びる回転軸線回りに前記揺動機構を揺動自在に支持する保持部材と、
   一端が前記揺動機構に連結され、他端が前記保持部材に連結され、前記揺動機構からの駆動力によって該揺動機構を前記回転軸線回りに揺動する偏心ロッドとを有し、
   前記揺動機構における前後方向の揺動の周期と前記偏心ロッドによる左右方向の揺動の周期とが１：２であり、かつ前記偏心ロッドによる左右方向の揺動の基点が、前記揺動機構における前後方向の揺動の基点に対して、−１／４周期のずれから、相互に一致する範囲に設定されており、さらに、
   床面に設置される脚部と前記保持部材との間に介在され、前記保持部材の回転軸線の傾斜角を変化させる第１の傾斜手段と、
   前記揺動機構と前記座席との間に介在され、前記第１の傾斜手段による前記揺動機構に対する傾斜角変化に伴う座席の傾斜角変化の少なくとも一部を補償するように前記座席の傾斜角を変化することができる第２の傾斜手段とを含み、
   前記傾斜角の変化によって、前記保持部材に対する揺動機構の前記回転軸線回りの揺動を、略水平軸線回りの揺動から、略鉛直軸線回りの揺動の間で変化させることを特徴とするバランス訓練装置。
2. 前記揺動機構は、
   駆動源と、
   前記駆動源を収容する箱体と、
   前記駆動源によって回転駆動されるとともに、前記箱体の側壁によって水平軸線回りに回転自在に支持され、その一部に偏心軸を有する第１の駆動軸と、
   前記第１の駆動軸によって回転駆動されるとともに、前記箱体の側壁によって水平軸線回りに回転自在に支持され、その一部に偏心軸を有し、その偏心軸が前記偏心ロッドの一端に連結される第２の駆動軸と、
   前記第１の駆動軸の偏心軸が回転自在に嵌り込む凹所を有する昇降部材と、
   前記昇降部材によって支持されるとともに、前記座席を搭載する台座と、
   前記第１の駆動軸から離間した位置で前記昇降部材を前記箱体に支持し、前記昇降部材の前記偏心軸回りの転倒を防止する規制部材とを含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のバランス訓練装置。

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