(実施形態1)
 本実施形態の運動補助装置は、図2、図3に� �すように、床などの定位置に置かれる基台10 を有し、基台10の上には、使用者Mの臀部を支 持するシート21を上端部に備えたシート支持� ��20と、使用者Mが必要に応じて手で把持する� ��ンドル31を上端部に備えたハンドルポスト30 とが設けられる。基台10においてシート支持� ��20とハンドルポスト30との間の部位には、上 面を足置き面40aとする足置き台40が設けられ� ��いる。足置き台40は使用者Mが足裏を足置き� ��40aに載せることによって足位置を規制する� ��のである。

 シート支持台20には、シート21を揺動させ るシート駆動装置50と、シート31とシート駆� �装置50とを基台10に対して昇降させるシート� ��さ調整装置60とが設けられる。シート高さ� �整装置60は、シート21を運動基準位置に移動� ��せるために設けられている。シート駆動装� ��50は、シート21を、運動基準位置を中心に揺 動させるために設けられている。運動基準位 置は、足置き面から標準高さ高い位置に位置 する。シート駆動装置50およびシート高さ調� ��装置60の構成については後述する。

 シート駆動装置50は、シート21の接触面21a に臀部を載せるとともに足置き台40の足置き� ��40aに足裏を載せた状態の使用者Mに対して、 駆動源を用いてシート21を運動基準位置を中� ��に揺動させ臀部の位置を変化させることに� ��り、使用者Mの脚部に作用する自重を変化さ せる。つまり、使用者Mの体重を臀部と脚部� �に分散して支持している状態において、臀� �の位置を変化させることにより臀部で支持� �る自重を増減させ、結果的に脚部に作用す� �自重を変化させるのである。シート駆動装� �50は、シート21を可変の周期で運動基準位置� ��中心に揺動させるように構成されている。� ��ート21が足置き面40aから標準高さ高い位置� �ある場合、シート駆動装置50は、シート21を� ��定の周期で揺動させるように構成されてい� ��。加えて、シート駆動装置50は、シートを� �変の変位量で運動基準位置を中心に揺動さ� �るように構成されている。そして、シート21 が足置き面40aから標準高さ高い位置にある場 合、シート21を所定の変位量で揺動させるよ� ��に構成されている。

 ここで、膝(膝関節)を所定角度だけ曲げ� �いると、シート21で体重を支持する割合が減 少したときに、スクワット運動を行って膝を 曲げているときと同様に、使用者Mの大腿部� �作用する負荷が増加し、大腿部の筋群を筋� �縮させることが可能になる。つまり、シー� �21を駆動源により揺動させると、使用者Mの� �発的な運動ではない他動的な運動によって� �腿部の筋群が緊張と弛緩とを繰り返すこと� �なる。すなわち、シート駆動装置50がシート 21を揺動させることにより、主として大腿部� ��筋群の運動が可能になる。

 シート21の揺動方向は、膝関節に剪断力� �作用しないように設定しておくことが望ま� �い。使用者Mの臀部をシート21の接触面21aで� �持している状態において、使用者Mの足は、� ��3に示すように、爪先側の距離が踵側の距離 よりも大きくなるのが自然な姿勢であり、両 足間の開き角度θ2は足置き台40に足を載せる� ��置で決めることができる。そこで、足置き� ��40に足を載せたときの各足の踵と爪先とを� �ぶ中心線に沿う方向にシート21を揺動させる ことによって、膝関節に剪断力を作用させず に運動させることが可能になる。つまり、シ ート21が揺動範囲において後端位置から前方� ��移動する際に、斜め右前方に移動する期間� ��斜め左前方に移動する期間とを設けること� ��より、膝関節に剪断力を作用させることな� ��左右の脚の大腿部にそれぞれ自重を作用さ� ��ることが可能になる。また、シート21の揺� �に同期して、足置き台40の足置き面40aを降下 させる機構を設けることにより、常に着座位 置と足裏位置の相対距離を一定にし、膝関節 角度を変えずに運動させることができ、これ も膝関節の剪断力を低減させる仕組みである 。

 なお、図2に示す例では、シート21の上面� ��ある接触面21aは略水平面であるが、使用者M の脚部に作用する自重を変化させることによ って大腿部の筋群の筋収縮を誘発する運動を 行うから、使用者Mの臀部に接触する接触面21 aはシート21が揺動する方向での前方に向かっ て下り傾斜していることが望ましい。つまり 、シート21の前端部であって使用者Mの右臀部 を支持する部位は斜め右前方に下り傾斜し、 使用者Mの左臀部を支持する部位は斜め左前� �に下り傾斜していることが望ましい。この� �うな形状であると、シート21が揺動範囲の後 端位置から前方に移動したときに、脚部に作 用する自重を増加させやすくなり、運動効果 を高めることができる。

 ハンドルポスト30の上端部には、ハンド� �31の中央部において操作装置32が設けられ、� ��作装置32において、シート駆動装置50やシー ト高さ調整装置60の動作に関する指示操作が� ��われる。なお、ハンドル31を把持すれば、� �用者Mの上体の位置を安定させることができ� ��。

 シート支持台20の構造について、さらに� �しく説明する。図4に示すように、シート支� ��台20は、基台10に立設された中空の支持部22� ��有し、支持部22の内部にはシート高さ調整� �置60の下端部が収納される。シート高さ調整 装置60は、支柱部22に対して摺動可能に昇降� �る昇降ベース61を有しており、昇降ベース61� ��上端部にシート駆動装置50が搭載される。� �たがって、シート駆動装置50はシート21とと� ��に基台10に対して移動可能になる。これに� �り、シート高さ調整装置60は、シート駆動装 置50及びシート21を、足置き面から標準高さ� �い運動基準位置に移動させるように構成さ� �る。

 ここに、支柱部22の中心線は直線であっ� �上下方向に対して後傾しており(つまり、後� ��に向かって上り傾斜しており)、昇降ベース 61が支柱部22内を摺動することによって、シ� �ト21の接触面21aは、上下方向に対して支柱部 22の中心線に沿った一直線上で位置調節が可� ��になる。言い換えると、シート21の接触面21 aは、上下方向において位置調節すると同時� �左右方向において位置調節され、かつ上方� �位置するほど後方に位置することになる。� �柱部22の中心線が基台10に対してなす角度に� ��いては後述する。

 ところで、昇降ベース61は、駆動モータ63 を備える昇降駆動部62により昇降駆動される� ��昇降駆動部62は昇降ベース61とともにシート 高さ調整装置60を構成する。昇降駆動部62と� �ては、駆動モータ63に加えて、基台10に固定� ��れる柱状の固定部材64と、固定部材64に螺合 するボールねじを備えた可動部材65とを備え� ��駆動モータ63の回転を減速して可動部材65を 回転させることにより、可動部材65を固定部� ��64に対して進退させる構成を採用している� �昇降ベース61は、可動部材65の上端部に取り� ��けられ、可動部材65が固定部材64に対して進 退するのに伴って昇降する。

 昇降ベース61は、シート駆動装置50を搭載 する台座61aを備え、台座61aの下面には一対の ガイド板61bが設けられている。昇降駆動部62� ��おける可動部材65の上端部は台座61aの下面� �に結合される。また、各ガイド板61bの外側� �にはローラ61cが取り付けられており、支柱� �22の内側に設けたレール部22aでローラ61cを案 内することにより、昇降ベース61を支柱部22� �対して滑らかに移動させることができる。

 昇降ベース61の台座61aには、筒状の昇降� �バー66が取付けられる。昇降カバー66の下端� ��は、昇降駆動部62が伸縮する範囲において� �柱部22の外側面に重複し、このことによって 昇降駆動部62が最大に伸長した状態でも昇降� ��ース61が外部に露出しないようにしてある� �また、昇降ベース61の台座61aには、布状の柔 軟材料で形成された機構部カバー67も取り付� ��られる。機構部カバー67は、台座61aとシー� �21との間を覆うことにより、シート駆動装置 50の外部への露出を防止する。

 次に、シート駆動装置50について、図5お� ��び図6を用いて説明する。シート駆動装置50� ��、昇降ベース61の台座61aとともにシート21を 揺動させる機構を構成するものであり、台座 61aの上面に立設した前後一対の軸支板51a,51b� �軸部52a,52bで軸着される。前後の軸部52a,52bは 同軸上に配置してあり、シート駆動装置50が� ��部52a,52bの回りに回動することにより、シー ト駆動装置50に結合されたシート21の左右方� �(図4に矢印Nで示す方向)の揺動が可能になっ� ��いる。

 シート駆動装置50は、前後一対のフレー� �板53a,53bを備え、両フレーム板53a,53bは左右一 対のフレーム側板54a,54bを介して結合される� �両フレーム側板54a,54bには、左右方向の軸周� ��に回動する前リンク55と後リンク56との下端 部が軸部55a,56aで軸着されており、前リンク55 と後リンク56との上端部は軸部55b,56bで台板57� ��軸着される。ここに、後リンク56の上端部� �台板57に直接軸着されるのではなく台座57に� ��定した軸受板57aに軸着される。

 台板57の前端部は軸部55aを中心とする円� �上を移動し、台板57の後端部は軸部56aを中心 とする円弧上を移動するように、台板57の移� ��範囲が規制されている。ここで、後リンク5 6は前リンク55よりも長寸に形成してあり、台 板57の前端部と後端部との回転半径が異なる� ��とにより、台板57は前後に移動するのに伴� �て上面の傾斜角度を変化させることになる� �具体的には、図6の位置を前後方向の移動範� ��の後端位置とすると、前方への移動に伴っ� ��台板57の前端部が後端部に対して相対的に� �降して上面の傾斜角度が大きくなる。逆に� �前端位置から後方に移動するときには、台� �57の前端部が後端部に対して相対的に上昇し て上面の傾斜角度が小さくなる。つまり、シ ート21の前後方向(図4に矢印Xで示す方向)の移 動が可能になる。図4には直線移動として示� �ているが、実際には前後方向の傾斜角度が� �化するから、前後方向の直進移動と回転移� �とを複合した変位になる。

 台座61aに対して台板57を揺動させるため� �駆動源であるモータ71は両フレーム側板54a,54 bにより保持される。また、モータ71は出力軸 が上向きに突出するように縦置きされる。モ ータ71の出力軸にはウォーム72が結合される� �フレーム側板54a,54bには第1シャフト73と第2シ ャフト74とが支承されており、第1シャフト73� ��はウォーム72に噛合するウォームホイール75 が設けられる。第1シャフト73にはギア76も設� ��られ、ギア76は第2シャフト74に設けられた� �ア77に噛合する。

 第1シャフト73の両端部には、第1シャフト 73とともに回転する偏心クランク78がそれぞ� �取り付けられる。各偏心クランク78にはそれ ぞれアームリンク79の一端部が軸着され、各� ��ームリンク79の他端部は前リンク55の左右に 突設された軸ピン55cにそれぞれ軸着される。

 この構成により、モータ71が回転し第1シ� ��フト73が回転すると、偏心クランク78および アームリンク79によって前リンク55が軸部55a� �周りで前後方向に往復移動し、台板57の前部 が軸部55aの周りで前後方向(図4に矢印Xで示す 方向)に揺動する。また、後リンク56が軸部56a の周りで回転するから、台板57は前後方向の� ��動に伴って上面の傾斜角度を変化させるこ� ��になる。

 一方、第2シャフト74の一端部には、偏心� ��ン74aが立設されており、偏心ピン74aには偏� ��ロッド80の一端部が軸着される。偏心ロッ� �80の他端部は、台座61aに取付けられた連結金 具81に揺動自在に連結されている。ピン74aお� ��び偏心ロッド80は、シート駆動装置50の左右 どちらに設けてもよい。

 この構成により、モータ71が回転し第1シ� ��フト73を介して第2シャフト74が回転すると� �ピン74aおよび偏心ロッド80によって、偏心ピ ン74aの台座61aに対する高さ位置が変化し、結 果的に台板57が軸部52a,52bの周りで左右(図4に� ��印Nで示す方向)に揺動する。

 なお、モータ71には直流ブラシレスモー� �などを用いており、駆動モータ63にも直流モ ータを用いる。ここに、モータ63はフレーム� ��53a,53bとフレーム側板54a,54bと台座61aと台板57 とに囲まれた空間に配置され、ギア75~77も同� ��間に配置されているから、シート駆動装置5 0がコンパクトになっている。

 シート駆動装置50は、基本的にはシート21 を右前下方と左前下方とに移動させる。ただ し、上述した構成では、ギア76,77のギア比お� ��び偏心クランク78と偏心ピン74aとの位相差� �適宜に設定することにより、シート21の移動 軌跡をV字状(左右1回の往復移動の間に前後2� �往復)とするほか、W字状(左右1回の往復移動� ��間に前後4回往復)、8の字状(左右1回の往復� �動の間に前後2回往復で後端位置が左右に偏� ��ている軌跡)などとすることが可能である。

 駆動モータ63およびモータ71の運転・停止 は操作装置32の操作により指示される。すな� ��ち、操作装置32には、モータ71の運転・停止 の指示や膝の曲げ角度θが適正角度を含む任� ��の角度に設定できるように、シート21を昇� �させる指示などを行うための操作入力受付� �32aが設けられている。

 ところで従来技術で説明したように、上� ��したような運動補助装置では、膝痛を持つ� ��用者Mが膝痛を生じることなく大腿部の筋群 の筋収縮を促すためには、膝の曲げ角度θを� ��正角度(例えば、140度)に保つことが必要で� �る。一方、膝の曲げ角度を上記適正角度(140� ��)よりも小さい角度(例えば、130度や120度)に� ��て運動した方が筋力訓練の効果をより高め� ��ことができる。

 上述したようにシート21の高さ位置はシ� �ト高さ調整装置60により調節可能であり、シ ート21の高さ位置を変えることで使用者Mの膝 の曲げ角度θを調整することができる。即ち� ��シート高さ調整装置は、シートを運動基準� ��置に移動させるようにシートを上下方向及� ��前後方向に移動させ、これにより使用者の� ��の曲げ角度を適当な角度とするためのもの� ��ある。そして、これにより、シート駆動装� ��は、シートを運動基準位置を中心に揺動さ� ��、使用者の脚部に作用する自重を変化させ� ��ように構成される。尚、シート高さ調整装� ��60はシート21を基台10に対して後傾する一直� ��上で移動させることによって、シート21の� �触面21aが上方に移動するほど後方に位置す� �ように位置調節を行っている。

 以下では、操作装置32に設けた操作部の� �作と、シート高さ調整装置60の駆動源である 駆動モータ63およびシート駆動装置50の駆動� �であるモータ71の制御との関係について説明 する。操作装置32は、図1に示すようにシート 21を上向き及び下向きに移動(昇降)させるた� �の操作入力やシート21の位置を確定するため の操作入力、電源のオンオフを指示する操作 入力などを受け付ける操作入力受付部32aを具 備している。

 操作入力受付部32aは、種々の操作入力に� ��別に対応した複数の操作スイッチ(図示せず )を有し、各々の操作スイッチが操作される� �とで種々の操作入力を受け付けるものであ� �て、シート高さ調整装置60並びにシート駆動 装置50を制御する制御部82に当該操作入力に� �応した操作信号を出力する。制御部82は、マ イクロコンピュータを主構成とする電気回路 であり、操作装置32の操作入力受付部32から� �け取る操作信号に応じて、駆動モータ63並び にモータ71を制御する。制御部82は、操作入� �受付部32aからシート21を移動させるための操 作信号を受け取っている間に駆動モータ63を� ��速で回転させることによってシート21を上� �き又は下向きに移動させる。尚、操作入力� �付部32aから当該操作信号が出力されなくな� �ば、制御部82は駆動モータ63を停止する。

 シート21の適正位置は、使用者Mの膝の曲� ��角度θが適正角度(例えば、140度)になる位置 を意味しており、操作入力受付部32aの操作の 際には膝の曲げ角度θが適正角度になったか� ��かを計測する必要がある。そこで、図7に示 す形状の角度定規90を用いて膝の曲げ角度θ� �計測する。角度定規90は、大腿部片91と下腿� ��片92とを備える。大腿部片91の一端は、下腿 部片92の一端と結合されている。大腿部片91� �、大腿部の前面に当接させるために設けら� �ている。下腿部片92は、腿部の前面に当接さ せるために設けられている。

 大腿部片91と下腿部片92とには、それぞれ 長手方向の2箇所に大腿部あるいは下腿部に� �接する当接部91a,92aが形成されている。各当� ��部91a,92aの先端面は大腿部片91あるいは下腿� ��片92の長手方向に沿った平面であって、大� �部片91の2個の当接部91aは一つの平面上に位� �し、下腿部片92の2個の当接部92aは別の一つ� �平面上に位置する。そして、大腿部片91は、 下腿部片92と適当な角度θを作るように設け� �れている。

 大腿部片91と下腿部片92との交差部位の内 側(膝の前面に対向する部位)には、角度定規9 0を脚に当てたときに膝の前面が角度定規90に 接触するのを避けるために、凹曲面を備えた 凹部93が形成されている。

 このような角度定規90を、凹部93を膝の前 面に当てながら脚部に当てると、膝の曲げ角 度θが適正角度であるときに、大腿部片91の2� ��の当接部91aと下腿部片92の2個の当接部92aと� ��それぞれ大腿部の前面と下腿部の前面とに� ��触するから、この状態になるように膝の曲� ��角度θを調節すれば、膝の曲げ角度θが適正 角度になったことを知ることができる。

 したがって、使用者Mは、シート21に着座� ��た状態で、たとえば角度定規90の下腿部92に 設けた2個の当接部92aを下腿部前面に接触さ� �、操作入力受付部32aを用いてシート21を移動 させるための操作入力を行うことでシート21� ��位置を調節する。この間に大腿部片91に設� �た2個の当接部91aが大腿部前面に接触すれば� ��膝の曲げ角度θが適正角度になっているか� �、その時点で操作入力受付部32aを用いたシ� �ト21の移動を停止する。このような方法によ り、使用者Mの個人差に応じてシート21の位置 を適正位置に合わせることができる。これに より、シートは、シート駆動装置によって、 運動基準位置を中心に揺動される。そしてこ のとき、運動基準位置は、足置き面から標準 高さ高い位置に位置する。

 一方、上述のようにして、膝の曲げ角度� �が適正角度になるようにシート21の位置を調 節した後に、操作入力受付部32aでシート21の� ��置を確定する操作入力が受け付けられると� ��制御部82は、操作入力受付部32aからの操作� �力によるシート高さ調整装置60の駆動を禁止 し、シート駆動装置50によるシート21の駆動� �許可する。シート21の駆動が許可された状態 では、操作入力受付部32aで運動開始の操作入 力が受け付けられると、制御部82がモータ71� �駆動してシート駆動装置50によるシート21の� ��動が開始される。つまり、操作入力受付部3 2aでシート21の位置を確定する操作入力が受� �付けられるまではシート駆動装置50によるシ ート21の揺動が禁止されているから、使用者M がシート21を適正位置に調節した後でなけれ� ��運動が開始されず、膝の曲げ角度θを適正� �度に調節している途中で不用意に運動が開� �されてしまうのを防止することができる。

 ここで、制御部82のメモリ(図示せず)には シート21が適正位置に設定されているとき、� ��なわち、使用者Mの膝の曲げ角度θが適正角� ��に設定されているときのモータ71の回転速� �が基準値として記憶されており、モータ71が 基準値の回転速度で回転している場合に、シ ート駆動装置50によってシート21が所定の基� �周期(基準速度)で揺動することになる。言い 換えると、制御部82のメモリ(図示せず)には� �シート21が運動基準位置に位置するときのモ ータ1の回転速度が基準値として記憶される� �そして、モータ71が基準値の回転速度で回転 している場合に、シート21は、シート駆動装� ��50によって所定の基準周期(基準速度)で揺動 される。

 次に、本発明の要旨である使用者Mの膝の 曲げ角度θが適正角度よりも小さい角度に設� ��されたときの動作について説明する。

 上述のように、使用者Mの個人差に応じて シート21の位置を適正位置に合わせた後、操� ��入力受付部32aでシート21の位置変更を指示� �る操作入力が受け付けられると、制御部82は シート駆動装置50によるシート21の駆動を禁� �するとともにシート高さ調整装置60の駆動を 許可する。そして、使用者Mが操作入力受付� �32aを用いてシート21を下向きに移動させるた めの操作入力を行うことでシート21の位置を� ��正位置から下降させ、膝の曲げ角度θを適� �角度よりも小さい適当な角度(例えば、100度) に設定した後に、操作入力受付部32aでシート 21の位置を確定する操作入力が受け付けられ� ��と、制御部82は、再度操作入力受付部32aか� �の操作入力によるシート高さ調整装置60の駆 動を禁止し、シート駆動装置50によるシート2 1の駆動を許可する。そして、シート21の駆動 が許可された状態において、操作入力受付部 32aで運動開始の操作入力が受け付けられると 、制御部82がモータ71を駆動してシート駆動� �置50によるシート21の駆動が開始される。こ� ��とき、制御部82では、シート21が適正位置か ら移動した移動量をメモリに記憶しており、 当該移動量が大きくなるに従って、言い換え ると、使用者Mの膝の曲げ角度θが適正角度よ りも小さくなるに従って、モータ71の回転速� ��を適正位置(適正角度)に対応した基準値よ� �も小さく(遅く)してシート駆動装置50による� ��ート21の揺動周期を相対的に長く(揺動速度� ��相対的に遅く)する。すなわち、膝の曲げ角 度θが適正角度よりも小さくなるほど膝関節� ��かかる負荷が大きくなるので、上述のよう� ��膝の曲げ角度θが相対的に小さくなるほど� �つまり、シート21の接触面21aと足裏を載せた 足置き台40の足置き面40aとの距離が相対的に� ��くなるほど、シート21の揺動周期を長く(揺� ��速度を遅く)することで使用者Mの膝関節に� �かる負荷を減少させることができる。言い� �えると、負荷調整手段たる制御部82は、標準 高さよりもシートの接触面と足置き面との距 離が短くなるに伴って、所定の周期よりも長 い周期でシートを運動基準位置を中心に揺動 させるようにシート駆動装置を制御する。こ れにより、シート21の揺動周期を長く(揺動速 度を遅く)することで使用者Mの膝関節にかか� ��負荷を減少させることができる。具体的に� ��、シート21の揺動によって誘発される人体� �重心移動の加速度が小さくなるために、脚� �にかかる荷重量が小さくなるのである。

 而して、シート21の接触面21aと足置き面40 aとの距離が相対的に短くなる、すなわち、� �用者Mの膝の曲げ角度θが大きくなるに従っ� �負荷調整手段たる制御部82がシート21の揺動� ��期を長くして使用者Mの膝関節にかかる負荷 を減少させるので、膝関節に過度の負荷をか けることなく幅広い関節角度で安全且つ効果 的に運動を行わせることが可能となる。

 尚、シート21の揺動周期を長くする代わ� �に、シート21の接触面21aと足置き面40aとの距 離が相対的に短くなるに従ってシート21を後� ��させることも好ましい。シート21を後傾さ� �る方法としては、例えば、シート駆動装置50 の後リンク56に伸縮機構を設け、シート21の� �触面21aと足置き面40aとの距離が相対的に短� �なるに従って後リンク56を短縮することでシ ート21を後傾させたり、あるいは、昇降ベー� ��61の上端部にシート駆動装置50を前後方向に 揺動させる機構を設けることでシート21を後� ��させればよい。而して、シート21を後傾さ� �れば使用者Mの体重のうちシート21で支持す� �割合が増えることにより、脚部に作用する� �重を減らして膝関節にかかる負荷を減少さ� �ることができる。

  (実施形態2)
 実施形態1ではシート21の揺動周期を長くし� ��り、あるいはシート21を後傾させることで� �用者Mの膝関節にかかる負荷を減少させてい� ��のに対し、本実施形態は、シート21の接触� �21aと足置き面40aとの距離が相対的に短くな� �に従ってシート21の変位量を減少させる点に 特徴がある。すなわち、本実施形態は、シー ト21の接触面21aの足置き面40aに対する高さが� ��準高さよりも短くなるにしたがって、シー� ��21の変位量を減少させる点に特徴がある。� �し、本実施形態の基本構成は実施形態1と共� ��であるから、実施形態1と共通の構成要素に は同一の符号を付して図示並びに説明を省略 する。

 本実施形態のシート駆動装置50の構成に� �いては、シート駆動装置50の台板57からの距� ��(鉛直方向の距離)が短くなるほどシート駆� �装置50によって駆動されるシート21の変位量� ��小さくなる。そこで、図8に示すようにシー ト21を2つの部材(シート上部材210とシート下� �材211)に分割し、シート下部材211をシート支� ��台20に支持させ、シート上部材210をシート� �部材211に対して上下方向に移動自在とする� �動機構212で連結している。この移動機構212� �、油圧式、空圧式、電磁式あるいはシート� �さ調整装置60と同様の機械式の昇降装置から なり、制御部82により制御されてシート上部� ��210を上下方向に移動させる。但し、この種� ��昇降装置については従来周知であるから詳� ��な構成の図示並びに説明は省略する。

 次に、本発明の要旨である使用者Mの膝の 曲げ角度θが適正角度よりも小さい角度に設� ��されたときの動作について説明する。

 実施形態1で説明したように、使用者Mの� �人差に応じてシート高さ調整装置60によりシ ート21の位置を適正位置に合わせた後、操作� ��力受付部32aでシート21の位置変更を指示す� �操作入力が受け付けられると、制御部82はシ ート駆動装置50によるシート21の駆動を禁止� �るとともにシート高さ調整装置60の駆動を許 可する。すなわち、実施形態1で説明したよ� �に、使用者Mの個人差に応じてシート高さ調� ��装置60によりシート21の位置を運動基準位置 に移動させる。このとき、シート21は、足置� ��面から標準高さ高い位置に位置する。その� ��、操作入力受付部32aでシート21の位置変更� �指示する操作入力が受け付けられると、制� �部82はシート駆動装置50によるシート21の駆� �を禁止すると共にシート高さ調整装置60の駆 動を許可する。

 そして、使用者Mが操作入力受付部32aを用 いてシート21を下向きに移動させるための操� ��入力を行うことでシート21の位置を適正位� �から下降させ、膝の曲げ角度θを適正角度よ りも小さい適当な角度(例えば、100度)に設定� ��た後に、操作入力受付部32aでシート21の位� �を確定する操作入力が受け付けられると、� �御部82は、移動機構212を制御してシート上部 材210を下向き、つまり、シート下部材211に近 付く向きに移動させるとともに、シート上部 材210の下向きの移動量と同じ量だけシート高 さ調整装置60を駆動してシート21全体を上向� �に移動させる。この動作により、シート21の 位置を変えずにシート上部材210とシート下部 材211との距離を縮めることができる。その後 、制御部82は操作入力受付部32aからの操作入� ��によるシート高さ調整装置60の駆動を禁止� �、シート駆動装置50によるシート21の駆動を� ��可する。そして、シート21の駆動が許可さ� �た状態において、操作入力受付部32aで運動� �始の操作入力が受け付けられると、制御部82 がモータ71を駆動してシート駆動装置50によ� �シート21の駆動が開始される。このとき、シ ート駆動装置50の台板57からシート21までの距 離は、膝の曲げ角度θが適正角度に設定され� ��いるときの距離よりも短くなっているから� ��シート21の変位量が相対的に小さくなる。� �して、シート21の変位量が小さくなるほど脚 部にかかる荷重量が小さくなり、その結果、 使用者Mの膝関節にかかる負荷が減少するこ� �になる。

 而して、シート21の接触面21aと足置き面40 aとの距離が相対的に短くなる、すなわち、� �用者Mの膝の曲げ角度θが大きくなるに従っ� �負荷調整手段たる制御部82がシート21の変位� ��を小さくして使用者Mの膝関節にかかる負荷 を減少させる。言い換えると、シート21の接� ��面21aと足置き面40aとの距離が標準高さより� ��短くなるにしたがって、負荷調整手段であ� ��制御部82がシート21の変位量を小さくする。 これにより、使用者Mの膝関節にかかる負荷� �減少される。その結果、膝関節に過度の負� �をかけることなく幅広い関節角度で安全且� �効果的に運動を行わせることが可能となる� �

  (実施形態3)
 本実施形態はシート駆動装置50の構成に特� �があり、その他の構成については実施形態1� ��共通である。従って、実施形態1と共通の構 成要素には同一の符号を付して図示並びに説 明を省略する。

 図9(a)に示すようにシート駆動装置50によ� ��シート21(台板57)の変位量((揺動量)は、フレ� ��ム側板54a,54bに軸着される前リンク55の軸部5 5aからアームリンク79の端部が軸着される前� �ンク55の軸ピン55cまでの距離α、若しくは第1 シャフト73の端部に取り付けられる偏心クラ� ��ク78の中心部からアームリンク79の端部が軸 着される軸部78aまでの距離(偏心量)βを変え� �ことで増減させることができる。但し、図9� ��はシート駆動装置50を簡略化して示してお� �、前リンク55や偏心クランク78、フレーム側� ��54a,54b等の各部材の形状も若干変更している が、基本的な構成並びに動作は実施形態1の� �ート駆動装置50と同一である。

 本実施形態においては、軸部55aから軸ピ� ��55cまでの距離αを可変とする第1機構部、あ� ��いは偏心クランク78の偏心量βを可変とする 第2機構部の少なくとも何れか一方を設ける� �とでシート21の変位量を増減できるようにし ている。

 第1機構部100は、図9(b)に示すように前リ� �ク55における軸部55aと軸ピン55cとの間に設け られた空圧式のピストン101と、制御部82に制� ��されてピストン101を駆動するポンプ102とで� ��成され、ポンプ102によりピストン101が駆動� ��れることで前リンク55における軸部55aと軸� �ン55cとの距離αを変化させるものである。ま た、第2機構部110は、図9(c)に示すようにアー� ��リンク79に設けられた空圧式のピストン111� �、制御部82に制御されてピストン111を駆動す るポンプ112と、ピストン111の先端に設けられ て偏心クランク78の複数(図示例では2つ)の軸� ��78a,78bの何れかを狭持する狭持部113とで構成 され、ポンプ112によりピストン111が駆動され ることで偏心クランク78の中心部からアーム� ��ンク79の端部が軸着される軸部78a又は78bま� �の距離(偏心量)βを変化させるものである。� ��し、ピストン101,111とポンプ102,112に代えて� �ータと送りねじを用いても構わない。

 この構成によれば、第1機構部100により前 リンク55における軸部55aと軸ピン55cとの距離� �を短くするか、あるいは第2機構部110により� ��心クランク78の偏心量βを大きくすれば、シ ート駆動装置50の揺動量(シート21の変位量)が 増加し、反対に第1機構部100により前リンク55 における軸部55aと軸ピン55cとの距離αを長く� ��るか、あるいは第2機構部110により偏心クラ ンク78の偏心量βを小さくすれば、シート駆� �装置50の揺動量(シート21の変位量)が減少す� �ことになる。

 而して、シート21の接触面21aと足置き面40 aとの距離が相対的に短くなる、すなわち、� �用者Mの膝の曲げ角度θが大きくなるに従っ� �負荷調整手段たる制御部82が第1機構部100若� �くは第2機構部110の少なくとも何れか一方を� ��御してシート21の変位量を小さくすること� �脚部にかかる荷重量を小さくして使用者Mの� ��関節にかかる負荷を減少させるので、膝関� ��に過度の負荷をかけることなく幅広い関節� ��度で安全且つ効果的に運動を行わせること� ��可能となる。

  (実施形態4)
本実施形態はシート21の構成に特徴があり、� ��の他の構成については実施形態1と共通であ る。従って、実施形態1と共通の構成要素に� �同一の符号を付して図示並びに説明を省略� �る。

 本実施形態のシート駆動装置50の構成に� �いては、シート21の接触面21aが増大するほど 使用者Mの体重のうちシート21で支持する割合 が増えることにより、脚部に作用する自重を 減らして膝関節にかかる負荷を減少させるこ とができる。そこで、図10に示すようにシー� ��21を2つの部材(シート本体220とシート前部材 221)に分割し、シート本体220をシート支持台20 に支持させ、シート本体220の前端部分に外挿 されたシート前部材221をシート本体220に対し て前後方向(図10における左右方向)に移動自� �とする移動機構222で連結している。この移� �機構222は、油圧式、空圧式、電磁式あるい� �シート高さ調整装置60と同様の機械式の駆動 装置からなり、制御部82により制御されてシ� ��ト前部材221を前後方向に移動させる。但し� ��この種の駆動装置については従来周知であ� ��から詳細な構成の図示並びに説明は省略す� ��。

 この構成によれば、移動機構222によりシ� ��ト前部材221の前方への移動距離が長くなる� ��どシート21の接触面21aが増大することにな� �。

 しかして、シート21の接触面21aと足置き� �40aとの距離が相対的に短くなる、即ち、使� �者Mの膝の曲げ角度θが大きくなるにしたが� �て負荷調整手段たる制御部82が移動機構222を 制御してシート前部材221を前方に移動させる 。即ち、シート21の接触面21aと足置き面40aと� ��距離が標準高さよりも短くなるにしたがっ� ��、負荷調整手段たる制御部82が移動機構222� �制御してシート前部材221を前方に移動させ� �。その結果、シート21の接触面21aの面積は増 大される。これにより、使用者Mの自重は、� �り多くシート21に支えられる。その結果、使 用者Mの膝関節にかかる負荷を減少させるこ� �ができるので、膝関節に過度の負荷をかけ� �ことなく幅広い関節角度で安全且つ効果的� �運動を行わせることが可能となる。尚、シ� �ト21の接触面21aを増大させる方法としては、 シート前部材221を前方へ移動させるものだけ ではなく、例えば、シート21を左右に分割し� ��2つの部材で構成し、それらのうちの少なく とも一方を左右方向(側方)に移動させること� ��接触面21aを増大させるようにしても構わな� ��。

  (実施形態5)
本実施形態は、図11に示すように使用者Mの脚 部の筋活動を検出する検出部83を備え、シー� ��21の接触面21aの上下方向の位置が制御部82に よって検出部83の筋活動の検出結果に応じて� ��整される点に特徴があり、その他の構成に� ��いては実施形態1~4の何れかと共通である。� ��って、実施形態1~4の何れかと共通の構成要� ��には同一の符号を付して図示並びに説明を� ��略する。

 検出部83は、筋肉の能動的な収縮活動を� �気的に検出する筋電計や、筋肉の能動的な� �縮活動を力学的に検出する筋硬度計などの� �知の手段からなり、筋活動の検出値を電気� �号(検出信号)に変換して制御部82に出力する� ��尚、検出部83で筋活動を検出する箇所(筋肉) は、大腿直筋、内側広筋、外側広筋の少なく とも何れか一つとすることが望ましい。

 制御部82では、検出部83から取り込む検出 信号に基づいて使用者Mの脚部にかかる実際� �負荷を推測し、当該推測値が使用者Mの年齢� ��性別、体格(身長,体重)などのパラメータか� ��決定される適正範囲を超えてしまっていた� ��合、膝の曲げ角度θを大きくするように駆� �モータ63を制御してシート21の高さ位置を上� ��させる。

 而して、本実施形態では、使用者Mが自発 的に膝の曲げ角度θを適正角度よりも小さく� ��て運動した場合において、検出部83の検出� �果から推測される脚部の実際の負荷が適正� �囲を超えていたときに制御部82がシート21と� ��置き面40aとの距離(シード部21の上下方向の� ��置)、すなわち、使用者Mの膝の曲げ角度θを 調整することで安全性を保ったまま、対象と する筋肉に運動負荷をかけることができる。

 なお、上記の各実施形態で示された個別� ��特徴は、任意に組み合わせることが可能で� ��る。