下肢訓練装置
【課題】 使用者が自らの下肢体力を客観的かつ定量的に評価でき、評価結果に基づいて訓練を行うことができる、下肢訓練装置を提供する。
【解決手段】 使用者の下肢の少なくとも一部を押し付けるための訓練具と使用者の足裏を置くための足置き部とを有する荷重受部と、前記荷重受部にかかる荷重を検出する少なくとも一つの荷重センサと、前記荷重に基づいて使用者の下肢体力を演算する演算装置と、
前記演算装置の演算結果を出力する出力装置と、を備える。
【解決手段】 使用者の下肢の少なくとも一部を押し付けるための訓練具と使用者の足裏を置くための足置き部とを有する荷重受部と、前記荷重受部にかかる荷重を検出する少なくとも一つの荷重センサと、前記荷重に基づいて使用者の下肢体力を演算する演算装置と、
前記演算装置の演算結果を出力する出力装置と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身体の訓練装置に関する。より詳しくは、下肢の訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膝の疾患や加齢は、下肢の体力が低下する原因となる。下肢体力が低下すると、歩行や安定した立位姿勢が困難になる。高齢者では転倒により骨折を招く恐れがあり、骨折が原因となって寝たきりの状態になる可能性もある。下肢体力を強化することは、健康維持にとって極めて重要な課題と言える。
【０００３】
下肢体力を強化するための従来の装置として、例えば、特開平１１−２９０３０１号公報に開示された大腿四頭筋筋力測定装置がある。この大腿四頭筋筋力測定装置は、足首支持台と、膝裏支持台と、膝裏高さ調節手段と、荷重検出手段と、表示装置とを備える。使用者は、足首を足首支持台で固定し、膝裏を用いて膝裏支持台に荷重を加える。荷重は、膝裏支持台に備えられた検出器により検出され、その値が表示部に表示される。この大腿四頭筋筋力測定装置によれば、使用者は、大腿筋の最大筋力を測定することができ、また、荷重の強度を確認しながら訓練することが可能となる。
【特許文献１】特開平１１−２９０３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
下肢の体力を強化する場合、適正な強度で訓練を行う必要がある。しかし、前記従来の四頭筋筋力測定装置では、訓練の強度を適切に決定するための手段が提供されておらず、適正な訓練を行うためには、医師や理学療法士、専門のトレーナー等による補助を受けねばならなかった。使用者が自らの主観で強度を設定すれば、強度不足で十分に訓練の効果を得られない可能性や、強度過剰で怪我をする危険性があった。
【０００５】
もし下肢体力を客観的かつ定量的に評価することができれば、評価結果に基づいて訓練の内容を適切に決定できる。下肢体力の評価ができれば、目標を設定することで、訓練の継続性を促すことにもつながる。しかし、前記従来の四頭筋筋力測定装置では、下肢体力の指標は最大筋力のみである。最大筋力は、年齢や性別、体重等によって様々に変化する。このため、最大筋力が分かったとしても、自分の下肢体力が適正であるのか客観的に把握することはできない。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、使用者が自らの下肢体力を客観的かつ定量的に評価でき、評価結果に基づいて訓練を行うことができる、下肢訓練装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の下肢訓練装置は、使用者の下肢の少なくとも一部を押し付けるための訓練具と使用者の足裏を置くための足置き部とを有する荷重受部と、前記荷重受部にかかる荷重を検出する少なくとも一つの荷重センサと、前記荷重に基づいて使用者の下肢体力を演算する演算装置と、前記演算装置の演算結果を出力する出力装置と、を備える。
【０００８】
かかる構成により、下肢を押し付けることによって生じる荷重を検出し、検出結果に基づいて下肢体力を評価することができる。下肢体力の評価結果は、出力装置により出力されるため、使用者は、自らの下肢体力を客観的かつ定量的に評価でき、評価結果に基づいて目標を持って訓練を行うことができる。
【０００９】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、前記演算結果を記憶する記憶装置を備えてもよい。
【００１０】
かかる構成により、下肢体力の評価結果を記憶させておくことが可能となる。記憶された下肢体力の評価結果は出力装置により出力されるため、使用者は、自らの下肢体力のこれまでの変動を客観的かつ定量的に評価でき、その変動に基づいて訓練を行うことで、達成感を得ることができ、また新たな目標設定が可能となる。
【００１１】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、使用者の身体特定情報を入力するための入力装置を備え、前記演算装置は、前記荷重と、前記入力装置により入力された使用者の身体特定情報とに基づいて、前記下肢体力を演算し、前記記憶装置は、前記演算結果および前記身体特定情報を記憶してもよい。
【００１２】
かかる構成により、身体特定情報を参考にしながら使用者の下肢体力を評価できる。よって、使用者の身長、体重、年齢、性別等、身体の状態により適合した適切な評価を行うことができる。
【００１３】
本発明の下肢訓練装置において、前記下肢体力は、体重あたりの下肢筋力であり、前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を下肢筋力とし、前記演算装置は、前記体重および前記下肢筋力に基づいて、前記体重あたりの下肢筋力を演算してもよい。
【００１４】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、体重あたりの下肢筋力を利用できる。
【００１５】
本発明の下肢訓練装置において、前記下肢体力は、年齢に応じた下肢筋力の強さを含み、
前記身体特定情報は、使用者の年齢を含み、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を下肢筋力とし、前記演算装置は、前記年齢と前記下肢筋力に基づいて、前記年齢に応じた下肢筋力の強さを演算してもよい。
【００１６】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、年齢に応じた下肢筋力の強さを利用できる。
【００１７】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、計時装置を備え、前記下肢体力は、重心動揺であり、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記重心動揺を演算してもよい。
【００１８】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、重心動揺を利用できる。
【００１９】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、計時装置を備え、前記下肢体力は、年齢に応じた重心動揺の小ささであり、前記身体特定情報は、使用者の年齢を含み、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記重心動揺を演算し、前記演算装置は、前記年齢と前記重心動揺に基づいて、前記年齢に応じた重心動揺の小ささを演算してもよい。
【００２０】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、年齢に応じた重心動揺の小ささを利用できる。
【００２１】
本発明の下肢訓練装置において、前記重心動揺は、片脚起立時の重心動揺であってもよい。
【００２２】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、片脚起立時の重心動揺を利用できる。片脚で起立する場合には、両脚起立時に比べ、バランスを保つことが困難であり、下肢体力をより鋭敏に反映することが期待される。片脚起立時の重心動揺を検出することで、より容易かつ的確に、下肢体力を評価できる。
【００２３】
本発明の下肢訓練装置において、前記下肢体力は、下肢筋肉量であり、前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、前記演算装置は、前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて、前記下肢筋肉量を演算してもよい。
【００２４】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、下肢筋肉量を用いることができる。
【００２５】
本発明の下肢訓練装置において、前記下肢体力は、片脚の筋肉量であり、前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、さらに操作ユニットを備え、前記操作ユニットは、生体インピーダンス検出用の手電極を備え、前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、前記演算装置は、前記手電極および前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて、前記下肢筋肉量を演算してもよい。
【００２６】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、片脚（左脚または右脚）の筋肉量を用いることができる。訓練を行う側の脚（下肢）の筋肉量を評価指標とすれば、より適切な訓練につなげることができる。
【００２７】
本発明の下肢訓練装置において、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、重心動揺を演算し、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において、前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を、下肢筋力とし、前記演算装置は、前記重心動揺と前記下肢筋力を、二次元グラフとして、前記出力装置に出力してもよい。
【００２８】
かかる構成により、重心動揺と下肢筋力がグラフとして視覚的に出力される。グラフを用いると、下肢体力を視覚的に明瞭に把握できるので好適である。
【００２９】
本発明の下肢訓練装置において、前記荷重受部は、前記訓練具の前方および後方に、脚あて部を有し、前記訓練具は、左右方向に延びる仮想の主軸の周りに上方に凸状に湾曲し左右の端面が前記主軸に略垂直であるように形成され、前記荷重受部の上面中央に、前記荷重受部の前後軸に沿って、前記訓練具が設けられていてもよい。
【００３０】
かかる構成により、本体の前後には脚あて部があるため、太腿やふくらはぎが装置の角に当たることなく、快適に訓練を行うことができる。
【００３１】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、計時装置を備え、前記下肢体力は、片脚起立可能時間であり、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記片脚起立可能時間を演算してもよい。
【００３２】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、片脚起立可能時間を利用できる。
【００３３】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、計時装置を備え、前記下肢体力は、立位安定姿勢移行時間であり、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記立位安定姿勢移行時間を演算してもよい。
【００３４】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、立位安定姿勢移行時間を利用できる。
【００３５】
本発明の下肢訓練装置において、前記演算装置は、前記身体特定情報および前記下肢体力に基づいて、訓練プログラムを決定し、前記制御装置は、前記出力装置の出力を介して、前記訓練プログラムに基づき、使用者の訓練を誘導してもよい。
【００３６】
かかる構成により、身体特定情報および下肢体力の評価結果に基づいて訓練プログラムを適宜変更できる。使用者は、出力される訓練プログラムに従って訓練を行うことができる。使用者はより適切な訓練を行うことができる。
【００３７】
「身体特定情報」とは、使用者の身体を特定する情報であって、使用者の氏名、識別番号、身長、年齢、性別、体重の少なくとも一つを含むものをいう。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、以上に説明したような構成を有し、以下のような効果を奏する。すなわち、使用者が自らの下肢体力を客観的かつ定量的に評価でき、評価結果に基づいて訓練を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
［構造］
本発明の第１実施形態の下肢訓練装置は、概略として、本体１００と操作ユニット２００からなる。図１、図２、図３、図４は、本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の本体１００の概略構成の一例を示す上面図、背面図、側面図、断面図である。また、図５、図６、図７は、本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット２の概略構成の一例を示す正面図、上面図、側面図である。以下、図１乃至図７を参照しながら、本実施形態の下肢訓練装置について、ハードウェアと制御系統に分けて説明する。
【００４０】
最初に、ハードウェアについて以下に説明する。図１乃至図３に示す通り、本実施形態の下肢訓練装置の本体１００は、踏み台１０１と踏み台１０１の四隅を支持する脚１０２とを供えている。踏み台１０１は略矩形の板状の形状を有し、前端部及び後端部の各中央部に、太ももが入る程度の幅（１５ｃｍ程度）を有する脚あて部１１２（切り欠き）がそれぞれ形成されている。踏み台１０１の上面の中央部には、上述の一対の脚あて部１１２の間に位置するように膝受部１０３（下肢受部）が配設されている。膝受部１０３は、その上面が、左右方向に延びる仮想の主軸の周りに上方に凸状に湾曲し、左右の端面が前記主軸に略垂直であるように形成されている。膝受部１０３は、硬質プラスチック等からなる基体１０４と柔軟性のあるクッション１０５を有し、クッション１０５が基体１０４の上面に嵌め込まれる態様で構成されている。これにより、下肢を膝受部１０３に置いたときに膝裏がクッション１０５に当たることとなり、快適である。
【００４１】
踏み台１０１の上面にはさらに、膝受部１０３の右側と左側に、それぞれ右足と左足を載置するための水平な平坦面からなる右足置き部１１３および左足置き部１１４が形成されている。右足置き部１１３には、前後に足電極１０６Ａ、１０６Ｂが配設され、左足置き部１１４には、前後に足電極１０６Ｃ、１０６Ｄが配設されている。かかる構成によれば、使用者が踏み台１０１に乗ると、右足のつま先が足電極１０６Ａに、右足のかかとが足電極１０６Ｂに、左足のつま先が足電極１０６Ｃに、左足のつま先が足電極１０６Ｄに、接触することになる。また、踏み台１０１の前面にはカールコードケーブル１１１が配設され、カールコードケーブル１１１を介して本体１００と操作ユニット２００とが接続されている。
【００４２】
図４は、図１の線Ａ−Ａ’に沿って矢印方向から見た場合の断面図である。図４に示す通り、脚１０２の上には板状の裏面パネル１０７が載せられており、裏面パネル１０７の上には、脚１０２の上方に位置するようにロードセル１０８Ｄ（荷重センサ）が配設されている。ロードセル１０８Ｄの上端には、支持板１０９が載せられており、支持板１０９は半球状のゴムからなるスペーサ１１０を介して、踏み台１０１を支持している。踏み台１０１は、板材を屈曲させて、下面が開放された箱状に形成され、この踏み台１０１の内部空間に、スペーサ１１０、支持板１０９、ロードセル１０８Ｄ、及び裏面パネル１０７が収容され、脚１０２が踏み台１０１から下方に突出している。上面から見れば、踏み台１０１、支持板１０９、裏面パネル１０７はほぼ同一の大きさと形状を有しているが、踏み台１０１は、支持板１０９および裏面パネル１０７とは分離して（浮いて）いる。踏み台１０１への荷重は、スペーサ１１０およびロードセル１０８Ｄを介して、脚１０２により支持される。図４は、本体１００の４つの隅のうち一つを示すものであり、その他の３つの隅も同様な構成を有する。かかる構造により、踏み台１０１への荷重を４個のロードセルにより検出できることになる。支持板１０９は、十分な強度が必要であり、適度な厚さを有する金属の板を用いると好適である。スペーサ１１０は、必ずしも脚１０２やロードセルと同数である必要はなく、支持板１０９の上面全体に分散して多数配設してもよい。
【００４３】
本実施形態の下肢訓練装置では、膝受部１０３が訓練具に相当する。踏み台１０１と膝受部１０３は荷重受部を構成している。ロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄ（荷重センサ）は、踏み台１０１と膝受部１０３のいずれについても、その上にかかる荷重を検出する。
【００４４】
図５乃至図７に示す通り、本実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット２００は、複数のボタンを備えた入力部２０１（入力装置）と、表示部２０２（表示装置）を前面に備え、上面の右と左にそれぞれ、手電極２０３Ａ、２０３Ｂを、下面の右と左にそれぞれ手電極２０３Ｃ、２０３Ｄを、備えている。かかる構成によれば、右手および左手で操作ユニット２００を保持する場合、右手人差し指および中指が手電極２０３Ａに、右手の親指が手電極２０３Ｂに、左手の人差し指および中指が手電極２０３Ｃに、左手の親指が手電極２０３Ｄに、接触することになる。操作ユニット２００の内部には、スピーカ２０４も配設されている。本実施形態では、表示部２０２およびスピーカ２０４が出力装置に相当する。操作ユニット２００の背面には、カールコードケーブル１１１が接続されている。本実施形態では、表示部２０２には、例えば液晶パネルや有機ＥＬディスプレイが用いられる。
【００４５】
次に、本実施形態の下肢訓練装置が備える制御系統の構成について説明する。図８は、本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の制御系統の一例を模式的に示すブロック図である。図８に示すように、下肢訓練装置の制御系統は、ＣＰＵ等の演算処理装置からなる制御部３０１（演算装置）を有している。制御部３０１は、バスを介して不揮発メモリ等からなる記憶部３０２（記憶装置）に接続されている。記憶部３０２には、本実施形態に係る下肢訓練装置の動作を遂行するためのプログラムや各種パラメータ等が記憶されている。制御部３０１および記憶部３０２は、Ｉ／Ｏ３０５に接続されている。Ｉ／Ｏ３０５には、インピーダンス検出回路３０４、ロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄ、入力部２０１、表示部２０２、スピーカ２０４、カレンダー付クロック回路からなる計時装置３０３も接続されている。手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄおよび入力部２０１、表示部２０２、スピーカ２０４は、操作ユニット２００に配設され、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄおよびロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄは本体１００に配設される。インピーダンス検出回路３０４、Ｉ／Ｏ３０５、計時装置３０３、制御部３０１、記憶部３０２は、本体１００あるいは操作ユニット２００のいずれに配設されていてもよい。インピーダンス検出回路３０４は、手電極用および足電極用の２系統が設けられていてもよい。
【００４６】
次に、本実施形態の下肢訓練装置が備える制御系統の概略動作について説明する。インピーダンス検出回路３０４は、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄおよび手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄに接続されている。足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄおよび手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄとインピーダンス検出回路３０４は、公知の方法により生体インピーダンスを検出する。計時装置３０３は、現在時刻を計時し、適宜、Ｉ／Ｏ３０５を介して制御部３０１へ出力する。計時装置３０３が計時している現在時刻や年月日は入力部２０１からの入力に応じて、制御部３０１の指令により、適宜書き換えられる。インピーダンス検出回路３０４およびロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄの検出結果および入力部２０１、計時装置３０３からの信号は制御部３０１に送られ、適宜、記憶部３０２に記憶される。制御部３０１は、記憶部３０２に記憶されているプログラムおよびデータに従って演算を行い、演算結果を適宜、計時装置３０３、表示部２０２、スピーカ２０４に出力する。
【００４７】
ロードセル１０８Ａ乃至１０８ＤはＩ／Ｏ３０５、制御部３０１、記憶部３０２と公知の方法により連動して、膝受部１０３への荷重を検出する荷重検出装置、踏み台１０１に乗った使用者の体重を検出する体重検出装置、踏み台１０１に乗った使用者の重心動揺を検出する重心動揺検出装置を構成している。足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄおよび手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄは、インピーダンス検出回路３０４、Ｉ／Ｏ３０５、制御部３０１、記憶部３０２と公知の方法により連動して、生体インピーダンス検出装置（筋肉量検出装置、体組成検出装置）を構成している。
【００４８】
かかる構成および動作により、本実施形態の下肢訓練装置は、使用者の身長、年齢等を記憶し、使用者の体重や筋肉量、膝受部１０３が受けている荷重等を検出するとともに、記憶内容や検出結果に基づいて、使用者の下肢訓練を誘導する。
［使用方法］
次に、訓練時の使用態様について説明する。図９は、本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の使用態様を示す図である。図９に示すように、使用時には、下肢訓練装置は床に置かれる。使用者の一方の脚はゆるく曲げられ、膝裏が膝受部１０３のクッション１０５に置かれる。使用者のもう一方の脚は伸ばして床に置かれ、操作ユニット２００が手で保持される。入力部２０１が操作され、制御部３０１に訓練の開始が指示される。前記指示を受け取ると、制御部３０１は、ロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄによって検出された荷重を、初期荷重（片脚荷重）として記憶部３０２に記憶させる。その後、制御部３０１は、スピーカ２０４を通して、訓練開始の合図を音声で出力する。使用者は、訓練開始の合図があった後、膝受部１０３に置いた脚の膝裏で膝受部１０３を押す。制御部３０１は、ロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄによって検出された荷重と、記憶されている初期荷重との差分を演算する。この差分（押圧）は、使用者が下肢に力を入れて膝受部を押すことにより生じる荷重であり、この最大値が言わば使用者の下肢の最大筋力（下肢筋力）に相当する。下肢訓練装置は、この差分を表示部２０２に即時的に（リアルタイムで）表示する。これにより、使用者は、実際にどの程度の押圧を膝受部１０３に与えることができているかを客観的に把握しながら、訓練を行うことができる。膝受部１０３を膝裏で押し、所定荷重を膝受部１０３に与えた後、脱力するまでの過程を、以下、１回の訓練動作と呼ぶ。
［動作］
次に、本実施形態の下肢訓練装置の具体的な動作について以下に説明する。図１０は、本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の動作プログラムの概略を示すフローチャートである。以下、図１０を参照しながら、動作の概略を説明し、その後に各ステップについての詳細な説明を行う。
【００４９】
まず、電源が投入されると、ステップＳ１が実行される。ステップＳ１においては、現在時刻等の初期設定ルーチンが実行される。初期設定がすでに行われている場合には、初期設定を省略することとしてもよい。ステップＳ１が完了すると、ステップＳ２に進む。
【００５０】
ステップＳ２においては、身体特定情報入力ルーチンが実行される。身体特定情報入力ルーチンでは、使用者毎に、身長、性別、年齢（生年月日でもよい）、体重等のデータが入力され、記憶される。過去の使用時に身体特定情報がすでに記憶されていれば、入力を省略してもよい。ステップＳ２が完了すると、ステップＳ３に進む。
【００５１】
ステップＳ３においては、下肢体力評価ルーチンが実行される。下肢体力評価ルーチンでは、下肢筋力、筋肉量、重心動揺、片脚起立可能時間等、下肢体力の指標となるパラメータが演算される。ステップＳ３が完了すると、ステップＳ４に進む。
【００５２】
ステップＳ４においては、訓練プログラム作成ルーチンが実行される。訓練プログラム作成ルーチンでは、ステップＳ２で入力された身体特定情報と、ステップＳ３で演算された下肢体力に指標に基づいて、訓練プログラムの作成あるいは入力が行われる。ステップＳ４が完了すると、ステップＳ５に進む。
【００５３】
ステップＳ５においては、訓練誘導ルーチンが実行される。訓練誘導ルーチンでは、ステップＳ４で作成された訓練プログラムにしたがって、使用者の訓練が誘導される。使用者は、装置の誘導にしたがって効果的な訓練を行うことができる。
【００５４】
以下、各ステップについて詳細な説明を行う。
（初期設定）
まず、ステップＳ１の初期設定ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、購入後、初めて電源を投入した際に初期設定を行う。初期設定を行う場合、入力部２０１を操作して（例えば初期設定ボタンを設けておき、それを押すものとする）、下肢訓練装置を初期設定モードにする。下肢訓練装置の動作モードが初期設定モードに設定された後、入力部２０１を操作することによって、操作時点における年月日や時刻等のデータを入力する。入力された年月日および時刻により、計時装置３０３のデータが更新される。下肢訓練装置は、図示されない内臓電池やカレンダー回路を備えており、一度年月日や時刻を入れれば、現在時刻が自動で更新される。なお、工場出荷時に、年月日や時刻を入力しておいてもよい。
（身体特定情報の入力）
次に、ステップＳ２の身体特定情報入力ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、各使用者につき、初めて使用する場合には、身体特定情報の入力が行われる。あるいは、身体特定情報の入力を行う場合、入力部２０１を操作して（例えば身体特定情報入力ボタンを設けておき、それを押すものとする）、下肢訓練装置を身体特定情報入力ルーチンを実行することとしてもよい。身体特定情報入力ルーチンが実行された場合、入力部２０１が操作されることにより、使用者の氏名、身長、年齢、性別等、使用者の身体を特定する情報（以下、身体特定情報）が入力される。身体特定情報は、使用者の個人識別番号（例えば使用者の数を最大４とすれば４までの自然数としてもよい）と共に記憶される。識別番号ではなく、氏名を入力することとし、氏名を使用者の識別に用いてもよい。身体特定情報を一度入力しておけば、その後は、起動時に個人識別番号を選択することで身体特定情報の入力を省略することとしてもよい。体重も身体特定情報であるが、本実施形態では、身体特定情報入力ルーチンにおいて使用者の体重を検出し、得られた体重を記憶してもよい。体重を検出する場合には、踏み台１０１の上面の左側および右側に足置き部を有することが好ましい。着衣等で体重の検出結果に誤差が生じる場合は、入力した体重を用いてもよい。着衣の補正を行ってもよい。
（下肢体力の評価）
次に、ステップＳ３の下肢体力評価ルーチンについて説明する。本発明において、下肢体力の指標として用いることができるパラメータとしてはさまざまなものが考えられる。本実施形態の下肢訓練装置では、下肢体力評価ルーチン実行時に、表示部２０２にモード選択メニューが表示される。使用者は、各パラメータのうちいずれにより下肢体力を評価するかを選択できる。本実施形態では、下肢体力の一例として、以下のパラメータを用いる。
【００５５】
一つ目は、身体特定情報に基づいて補正した下肢筋力である。このパラメータは、上述の方法で求めた下肢筋力を、身体特定情報（体重、身長、年齢）で補正した数値である。体が大きく、体重が重ければ重いほど（身長が高ければ高いほど）、下肢筋力は高くなると考えられる。また、年齢が高くなればなるほど、下肢筋力は低くなると考えられる。下肢筋力を、体重や身長、年齢で補正することで、統一的指標により下肢体力を把握できる。補正方法としては、様々なものが考えられる。例えば、体重（身長）で下肢筋力を除して得られる単位体重（単位身長）あたりの下肢筋力を、下肢体力としてもよい。下肢体力は、年齢に応じた下肢筋力の強さであってもよい。この場合、統計データから年齢と下肢筋力の相関関係を求め、使用者の年齢における下肢筋力の平均値で検出された下肢筋力を除す（平均値に対する指数を求める）。補正後の下肢筋力（指数）は、数値として表示装置に表示される。使用者は、指数により自分の下肢体力を客観的に把握できる。比較対象となる標準的な下肢筋力も同時に表示することとすれば、比較がより容易になり好ましい。下肢筋力と対応させるパラメータは必ずしも一つである必要はなく、年齢、身長、体重、性別を組み合わせて平均的な下肢筋力や指数を演算してもよい。
【００５６】
二つ目は、重心動揺である。重心動揺からは、安定立位姿勢保持能力が導き出されると言われる。重心動揺は、筋力ならびに関節構成体である靭帯や半月板等も含めた関節の安定性として、歩行の基本となる静的バランス能力を示すものであり、下肢体力の重要なチェック項目となっている。本実施形態では、本体１００が４個のロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄを備えている。本実施形態では、複数（好ましくは３点以上）の部位で荷重を検出することで、重心位置を演算する。重心動揺を下肢体力とする場合、使用者は、訓練が終わった後、あるいは訓練前に、踏み台１０１に乗り、操作ユニット２００の入力部２０１を操作して、重心動揺検出モードを選択する。重心動揺検出モードが選択されると、制御部３０１は、それぞれのロードセルによる検出値を用いて、記憶部３０２に記憶されているプログラム（演算方法は公知のものを用いることができるため説明を省略する）に従って、重心の位置（踏み台１０１の上面にかかる荷重の重心）を演算する。得られた重心位置は、計時装置３０３から受け取った時刻データと共に記憶部３０２に記憶される。所定時間に亘り重心位置を検出すると、制御部３０１は、重心動揺検出モードを終了し、結果を表示する。重心動揺の検出結果は、所定時間における重心の移動距離や、平均移動速度、重心の軌跡を囲む図形（矩形、多角形、円等）の面積等の数値として表示されてもよいし、２次元のグラフに軌跡を描くことで表示されてもよい。重心動揺検出時は、両脚で起立することとしてもよいし、片脚で起立することとしてもよい。片脚で起立する場合には、よりバランスを保つことが困難であるため、下肢体力をより鋭敏に反映することが期待される。片脚起立時の重心動揺を検出する場合には、足置き部は１個でもよい。年齢や身長、体重等に伴って、標準的な重心動揺量も変化する。重心動揺の結果を年齢や身長、体重等の身体特定情報により補正して表示し、比較できるようにすれば、使用者が下肢体力をより客観的に把握することができ好適である。例えば、下肢体力は、年齢に応じた重心動揺であってもよい。この場合、統計データから年齢と重心動揺の相関関係を求め、使用者の年齢における重心動揺の平均値により、使用者の重心動揺の検出結果を除す（平均値に対する指数を求める）。補正後の重心動揺（指数）は、数値として表示装置に表示される。使用者は、指数により自分の下肢体力を客観的に把握できる。比較対象となる標準的な重心動揺も同時に表示することとすれば、比較がより容易になり好ましい。重心動揺と対応させるパラメータは必ずしも一つである必要はなく、年齢、身長、体重、性別を組み合わせて平均的な重心動揺や指数を演算してもよい。重心動揺の検出結果と上述の方法で検出された下肢筋力とを、二次元のグラフ上に出力させてもよい。グラフを用いると、下肢体力を視覚的に明瞭に把握できるので好適である。
【００５７】
三つ目は、生体インピーダンスを用いるものである。本実施形態の下肢訓練装置は、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄ、手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄと、インピーダンス検出回路３０４を備えている。かかる構成により、生体インピーダンスおよび記憶部３０２に記憶されている身体特定情報に基づいて、下肢体力に関連する各種の指標を演算できる。生体インピーダンスを用いて得られる下肢体力の指標として代表的なものは、下肢の筋肉量（下肢筋肉量）である。以下、下肢筋肉量を下肢体力とする場合を例に説明する。使用者は、訓練が終わった後、あるいは訓練前に、踏み台１０１に乗り、操作ユニット２００の入力部２０１を操作して、下肢筋肉量検出モードを選択する。このとき使用者は、右足のつま先を足電極１０６Ａに、右足のかかとを足電極１０６Ｂに、左足のつま先を足電極１０６Ｃに、左足のかかとを足電極１０６Ｄに、接触させる。また、右手人差し指および中指を手電極２０３Ａに、右手の親指を手電極２０３Ｂに、左手の人差し指および中指を手電極２０３Ｃに、左手の親指を手電極２０３Ｄに、接触させる。下肢筋肉量検出モードが選択されると、制御部３０１は、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄ、手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄ、インピーダンス検出回路３０４による検出結果および記憶部３０２に記憶されている体重および身長を用いて、記憶部３０２に記憶されているプログラム（演算方法は公知のものを用いることができるため説明を省略する）に従って、下肢筋肉量を演算する。得られた下肢筋肉量は、計時装置３０３から受け取った時刻データと共に記憶部３０２に記憶される。下肢筋肉量の演算が終了すると、制御部３０１は、下肢筋肉量検出モードを終了し、結果を表示する。かかる構成によれば、使用者は、下肢筋肉量を下肢体力の定量的な指標として把握することができる。得られた下肢筋肉量を、年齢や身長、体重等の身体特定情報により補正して表示し、比較できるようにすれば、使用者が下肢体力をより客観的に把握することができ、好ましい。足電極と手電極を両方供える場合には、身体各部（左右の脚、腕等）の筋肉量を検出できる。かかる構成によれば、訓練の対象となっている脚（左脚または右脚）の筋肉量を選択的に検出することができ、訓練効果をより的確に把握できる。なお、下肢筋肉量（両脚の筋肉量の平均または合計）を検出する場合には、手電極を備えず足電極のみを備える構成としてもよい。かかる構成により、より簡潔な構成で下肢体力評価を行うことができる。
【００５８】
四つ目は、下肢を用いて行う一定の動作に関連する時間を測定するものである。本実施形態の下肢訓練装置は、ロードセルを４個備えており、さらに計時装置も有している。かかる構成によれば、座位（しゃがんだ体勢）から立位安定姿勢までの時間（立位安定姿勢移行時間）や片脚で立っていられる時間（片脚起立可能時間）を演算することができる。
【００５９】
立位安定姿勢移行時間を下肢体力とする場合、使用者は、踏み台の上に両脚を乗せ、しゃがんだ状態で操作ユニット２００を操作して、立位安定姿勢移行時間検出モードを選択する。前記モードが選択されると、制御部３０１は、動作開始の合図を表示部２０１およびスピーカ２０４に出力する。使用者は、前記合図を受けて、しゃがんだ状態から立ち上がり、なるべく早く重心を安定させる。制御部３０１は、前記合図を出力した時点から、重心動揺の検出（上記参照）を開始する。立位の姿勢が安定し、単位時間あたりの重心動揺が所定の閾値を下回ると、制御部３０１は、合図の出力からの経過時間を演算し、結果を立位安定姿勢移行時間として出力する。下肢体力が高ければ、立位安定姿勢移行時間は短くなる。かかる構成では、使用者は、立位安定姿勢移行時間を指標として、自分の下肢体力を客観的かつ総合的に把握することができる。
【００６０】
片脚起立可能時間を下肢体力とする場合、使用者は、踏み台の上に両脚で立ち、操作ユニット２００を操作して、片脚起立可能時間検出モードを選択する。前記モードが選択されると、制御部３０１は、動作開始の合図を表示部２０１およびスピーカ２０４に出力する。使用者は、前記合図を受けて、踏み台１０１の上で片脚立ちを開始する。同時に、制御部３０１は、ロードセルの検出値を用いて、荷重の検出を開始する。使用者の立位バランスが崩れ、両脚が地面につくと、荷重の検出結果に大きな変動が生じる。制御部３０１は、荷重の変動が閾値を超えた時点で、片脚立ちが終了したと判定する。制御部３０１は、前記合図からの経過時間を計時装置３０３からの入力を用いて演算し、片脚起立可能時間として表示する。下肢体力が高ければ、片脚起立可能時間は長くなる。かかる構成では、使用者は、片脚起立可能時間を指標として、自分の下肢体力を客観的かつ総合的に把握することができる。
【００６１】
下肢体力の評価指標としては、上述のもの以外にもさまざまなものが考えられる。荷重センサの検出結果あるいはインピーダンス検出回路の検出結果に基づいて下肢体力を評価できるものであれば、いかなる指標であってもよい。
（訓練プログラムの作成）
次に、ステップＳ４の訓練プログラム作成ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、ステップＳ２で入力された身体特定情報およびステップＳ３で演算された下肢体力評価指標に基づいて、訓練プログラムを作成する。本実施形態における訓練プログラムは、例えば、行うべき訓練動作の回数（動作回数）、訓練動作を計数する基準となる押圧（目標押圧）、一回の訓練動作にかけるべき時間（動作時間）、所定の押圧を維持するべき時間（押圧維持時間）、個々の訓練動作の間にとるべき時間間隔（動作間隔）により特定される。
【００６２】
例えば、本実施形態の下肢訓練装置は、身体特定情報として、年齢（年齢は、３０代、４０代、５０代等の年代であってもよい）、性別、身長、体重を利用する。制御部３０１は、記憶部３０２に記憶されている身体特定情報およびデータテーブル（回帰式でもよい）を用いて、使用者の年齢や性別等における標準的な重心動揺のレベル（例えば、所定時間内における重心移動距離）を求める。求められた標準的な重心動揺のレベルと、使用者について検出された重心動揺のレベルとが比較される。最後に、前記比較の結果に基づいて、訓練プログラムが決定される。例えば、使用者の重心動揺のレベルが標準よりはるかに低ければ、下肢体力が大幅に不足していることになる。かかる場合には、下肢への過大な負荷とならないように訓練プログラムを設定する必要がある。一方、負荷が少なすぎても、訓練の効果を上げることができなくなる。本実施形態では、統計データに基づいて、適正に、目標押圧（例えば５ｋｇ）、動作回数（例えば１０回）、押圧維持時間（例えば１０秒）、動作間隔（例えば１０秒）が設定されることで、下肢への過大な負担を防止しつつ、十分な訓練効果を上げることができる。
【００６３】
訓練プログラムは、使用者によって入力されることとしてもよい。この場合には、身体特定情報や下肢体力評価指標に基づいて、使用者自身が、その他の資料等も利用しながら自ら訓練プログラムを決定し、入力部２０１を介して入力する。
【００６４】
訓練プログラムにおける目標押圧は、最大筋力（下肢筋力）に所定の割合をかけた値としてもよい。アイソメトリックトレーニングにおいては、最大筋力に対するトレーニング強度（％）と必要な収縮時間（秒）の好適な範囲が知られている（Ｈｅｔｔｉｎｇｅｒ Ｔ．著、猪飼道夫・松井秀治訳、『アイソメトリックトレーニング』大修館書店、１９７０、ｐ．９８，ｐ．１１２，ｐ．１１７，ｐｐ．１８３−１９２）。本実施形態においては、訓練プログラムとして、目標押圧を最大筋力の６０−７０％とし、筋収縮時間を６−１０秒とすることが好ましい。あるいは目標押圧を最大筋力の８０−９０％とし、筋収縮時間を４−６秒とすることが好ましい。最大筋力に基づいて目標押圧を決定することで、最大筋力の測定により訓練当日の訓練者の身体状態を把握し、その状態にあった至適運動（訓練）を、医療従事者がいなくとも訓練者に提供できる。よって、強度過剰や強度不足を防止できる。
（訓練の誘導）
次に、ステップＳ５の訓練誘導ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、ステップＳ４で作成された訓練プログラムに基づいて、出力装置の出力を介して、使用者による下肢訓練を誘導する。使用者は、膝受部１０３に膝裏を置き、スピーカ２０４からのアナウンスあるいは表示部２０２の表示に従って、膝裏で膝受部１０３を押して訓練を行う。制御部３０１は、所定のプログラムに従って、押圧を検出し、結果を表示部２０２に表示する。さらに、制御部３０１は、押圧が目標押圧に達した場合や、押圧が目標押圧を超えて押圧維持時間が経過した場合、訓練を開始してからの訓練動作の回数が動作回数に達した場合等に、その旨をスピーカ２０４や表示部２０２に出力する。かかる動作により、使用者は設定された訓練プログラムに従って容易に訓練を行うことができる。また、訓練に目標が設定されており、その目標に従って訓練することができるため、訓練の継続性を促すことにもつながる。
（補足）
なお、初期設定、身体特定情報の入力、下肢体力の評価、訓練プログラム作成は、必ずしも毎回の訓練時に行う必要はなく、適宜省略できるようにしてもよい。あるいは、原則として、直前に設定された訓練プログラムに従って訓練を誘導することとし、必要に応じて、操作ユニット２００を操作することで、初期設定や身体特定情報の入力、下肢体力の評価、訓練プログラム作成を行うこととしてもよい。
［効果］
以上のように、本実施形態の下肢訓練装置によれば、所定のパラメータを指標として下肢体力を評価できる。よって使用者は、自分の下肢体力を客観的かつ定量的に把握し、評価結果に基づいて訓練を行うことができる。
【００６５】
使用者は、膝受部１０３に膝裏を押し当てることにより訓練を行うが、力を入れる部位（力点）が膝裏であるため、膝関節にかかる負担を極力少なくすることができる。膝受部１０３の上面はクッション１０５が嵌め込まれているため、膝裏部への当たりが柔らかく、訓練を行う上で好適である。本体１００の前後には脚あて部１１２があるため、太腿やふくらはぎが装置の角に当たることなく、快適に訓練を行うことができる。訓練に使用する膝受部１０３と、体重等を検出する本体１００が一体として形成されているため、装置全体がコンパクトとなり使いやすい。訓練時に膝受部１０３が受ける荷重を検出するセンサと、本体１００に乗った使用者の体重や重心動揺を検出するセンサに、共通のロードセルを用いるため、構成を簡潔にでき、コストも抑えることができる。
【００６６】
ロードセルおよび電極を用いれば、下肢体力の指標のみならず、体脂肪率や血行など、様々な健康上の指標を検出することもでき、総合的な健康維持支援装置としても有用である。
［変形例］
操作ユニット２００は必須ではなく、入力系統や出力系統が全て本体１００に一体として形成されていてもよい。この場合、手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄを設けず、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄのみを用いて生体インピーダンスの検出を行ってもよい。
【００６７】
ロードセルの個数は必ずしも４個である必要はなく、４個より多くても少なくてもよい。
【００６８】
毎回の訓練時において、運動前後の生体インピーダンスの値およびその変化量を蓄積しておき、蓄積されたデータを用いて定期的（例えば一定回数毎）に訓練プログラムを更新してもよい。適宜訓練プログラムを修正することで、身体の変動に従って、より適切に訓練を行うことができる。蓄積されたデータを表示できるように構成してもよい。これにより、訓練の効果を客観的に把握することができる。
【００６９】
生体インピーダンスを用いた下肢体力の指標としては、筋肉量以外にも様々なものが利用できる。例えば、ＢＭＩ、体脂肪率、体脂肪量、内臓脂肪面積指数、筋肉率、筋肉レベル、基礎代謝量、推定骨量、水分量などの体組成、水分分布、脱水度、筋肉の断面積や緊張度や伸展度、あるいは血行の指標といった身体情報を演算し、演算結果を表示してもよい。演算は、基本的には、人の集団のデータから求めた各パラメータの相関式を用いて行う。演算結果を出力することにより、使用者は自らの下肢体力に加え、体組成や身体情報を確認しながら訓練を行うことができる。例えば、体組成の変化を通して、訓練の効果を容易に知ることができる。
【００７０】
過去の下肢体力評価指標、訓練の効果度を、訓練を行った年月日および時刻とともに記憶部３０２に記憶しておいてもよい。また、記憶された過去の下肢体力評価指標、訓練の効果度を、時系列に沿って数値またはグラフ等により表示してもよい。これにより、過去に行った訓練の効果を、体組成、身体情報、訓練の効果度といった客観的指標を通じて明瞭に把握できる。体組成や身体情報の演算結果は、訓練中以外の時に表示できるようにしてもよい。
【００７１】
訓練中に、生体インピーダンスを検出してもよい。操作ユニット２００に手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄを備えているため、下肢の訓練中でも生体インピーダンスを検出できる。生体インピーダンスにより訓練中の下肢への負荷量をモニタしてもよい。例えば、訓練中に検出された生体インピーダンスから筋肉の収縮度を演算して表示すれば、身体への負荷をリアルタイムで把握しながら訓練することができる。筋肉の収縮度が一定の基準を超えたときには、表示部２０２やスピーカ２０４から警告を出力してもよい。かかる構成によれば、過剰な負荷による怪我をさらに確実に防止できると期待される。
【００７２】
訓練中の生体インピーダンスや荷重の変動パターンから、動作の緩急を検出してもよい。訓練は、ゆるやかな動作で行う方がより効果が高い。急激な動作はかえって怪我の原因となる場合もある。動作の緩急が一定の閾値を超えた場合には、警告を出力してもよい。かかる構成によれば、急激な負荷の変動による怪我をさらに確実に防止できると期待される。
【００７３】
手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄ、および、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄを組み合わせて、左腕、右腕、左脚、右脚、胴体、およびそれらを組み合わせた身体の各部位の生体インピーダンスを検出してもよい。これにより、訓練を行う部位（特に左右それぞれの脚）の生体インピーダンスを検出できる。よって、部位毎に身体情報を得ることができる。したがって、訓練の効果をより的確に把握できる。また、部位別の生体インピーダンスを訓練の客観的な指標とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の下肢訓練装置は、使用者が自らの下肢体力を客観的かつ定量的に評価でき、評価結果に基づいて訓練を行うこと可能な下肢訓練装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の本体１００の概略構成の一例を示す上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の本体１００の概略構成の一例を示す背面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の本体１００の概略構成の一例を示す側面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の本体１００の概略構成の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット２００の概略構成の一例を示す正面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット２００の概略構成の一例を示す上面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット２００の概略構成の一例を示す側面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の制御系統の一例を模式的に示すブロック図である。
【図９】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の使用態様を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の動作プログラムの概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１００ 本体
１０１ 踏み台
１０２ 脚
１０３ 膝受部
１０４ 基体
１０５ クッション
１０６Ａ〜Ｄ 足電極
１０７ 裏面パネル
１０８Ａ〜Ｄ ロードセル
１０９ 支持板
１１０ スペーサ
１１１ カールコードケーブル
１１２ 脚あて部
１１３ 右足置き部
１１４ 左足置き部
２００ 操作ユニット
２０１ 入力部
２０２ 表示部
２０３Ａ〜Ｄ 手電極
２０４ スピーカ
３０１ 制御部
３０２ 記憶部
３０３ 計時装置
３０４ インピーダンス検出回路
３０５ Ｉ／Ｏ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身体の訓練装置に関する。より詳しくは、下肢の訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膝の疾患や加齢は、下肢の体力が低下する原因となる。下肢体力が低下すると、歩行や安定した立位姿勢が困難になる。高齢者では転倒により骨折を招く恐れがあり、骨折が原因となって寝たきりの状態になる可能性もある。下肢体力を強化することは、健康維持にとって極めて重要な課題と言える。
【０００３】
下肢体力を強化するための従来の装置として、例えば、特開平１１−２９０３０１号公報に開示された大腿四頭筋筋力測定装置がある。この大腿四頭筋筋力測定装置は、足首支持台と、膝裏支持台と、膝裏高さ調節手段と、荷重検出手段と、表示装置とを備える。使用者は、足首を足首支持台で固定し、膝裏を用いて膝裏支持台に荷重を加える。荷重は、膝裏支持台に備えられた検出器により検出され、その値が表示部に表示される。この大腿四頭筋筋力測定装置によれば、使用者は、大腿筋の最大筋力を測定することができ、また、荷重の強度を確認しながら訓練することが可能となる。
【特許文献１】特開平１１−２９０３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
下肢の体力を強化する場合、適正な強度で訓練を行う必要がある。しかし、前記従来の四頭筋筋力測定装置では、訓練の強度を適切に決定するための手段が提供されておらず、適正な訓練を行うためには、医師や理学療法士、専門のトレーナー等による補助を受けねばならなかった。使用者が自らの主観で強度を設定すれば、強度不足で十分に訓練の効果を得られない可能性や、強度過剰で怪我をする危険性があった。
【０００５】
もし下肢体力を客観的かつ定量的に評価することができれば、評価結果に基づいて訓練の内容を適切に決定できる。下肢体力の評価ができれば、目標を設定することで、訓練の継続性を促すことにもつながる。しかし、前記従来の四頭筋筋力測定装置では、下肢体力の指標は最大筋力のみである。最大筋力は、年齢や性別、体重等によって様々に変化する。このため、最大筋力が分かったとしても、自分の下肢体力が適正であるのか客観的に把握することはできない。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、使用者が自らの下肢体力を客観的かつ定量的に評価でき、評価結果に基づいて訓練を行うことができる、下肢訓練装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の下肢訓練装置は、使用者の下肢の少なくとも一部を押し付けるための訓練具と使用者の足裏を置くための足置き部とを有する荷重受部と、前記荷重受部にかかる荷重を検出する少なくとも一つの荷重センサと、前記荷重に基づいて使用者の下肢体力を演算する演算装置と、前記演算装置の演算結果を出力する出力装置と、を備える。
【０００８】
かかる構成により、下肢を押し付けることによって生じる荷重を検出し、検出結果に基づいて下肢体力を評価することができる。下肢体力の評価結果は、出力装置により出力されるため、使用者は、自らの下肢体力を客観的かつ定量的に評価でき、評価結果に基づいて目標を持って訓練を行うことができる。
【０００９】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、前記演算結果を記憶する記憶装置を備えてもよい。
【００１０】
かかる構成により、下肢体力の評価結果を記憶させておくことが可能となる。記憶された下肢体力の評価結果は出力装置により出力されるため、使用者は、自らの下肢体力のこれまでの変動を客観的かつ定量的に評価でき、その変動に基づいて訓練を行うことで、達成感を得ることができ、また新たな目標設定が可能となる。
【００１１】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、使用者の身体特定情報を入力するための入力装置を備え、前記演算装置は、前記荷重と、前記入力装置により入力された使用者の身体特定情報とに基づいて、前記下肢体力を演算し、前記記憶装置は、前記演算結果および前記身体特定情報を記憶してもよい。
【００１２】
かかる構成により、身体特定情報を参考にしながら使用者の下肢体力を評価できる。よって、使用者の身長、体重、年齢、性別等、身体の状態により適合した適切な評価を行うことができる。
【００１３】
本発明の下肢訓練装置において、前記下肢体力は、体重あたりの下肢筋力であり、前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を下肢筋力とし、前記演算装置は、前記体重および前記下肢筋力に基づいて、前記体重あたりの下肢筋力を演算してもよい。
【００１４】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、体重あたりの下肢筋力を利用できる。
【００１５】
本発明の下肢訓練装置において、前記下肢体力は、年齢に応じた下肢筋力の強さを含み、
前記身体特定情報は、使用者の年齢を含み、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を下肢筋力とし、前記演算装置は、前記年齢と前記下肢筋力に基づいて、前記年齢に応じた下肢筋力の強さを演算してもよい。
【００１６】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、年齢に応じた下肢筋力の強さを利用できる。
【００１７】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、計時装置を備え、前記下肢体力は、重心動揺であり、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記重心動揺を演算してもよい。
【００１８】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、重心動揺を利用できる。
【００１９】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、計時装置を備え、前記下肢体力は、年齢に応じた重心動揺の小ささであり、前記身体特定情報は、使用者の年齢を含み、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記重心動揺を演算し、前記演算装置は、前記年齢と前記重心動揺に基づいて、前記年齢に応じた重心動揺の小ささを演算してもよい。
【００２０】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、年齢に応じた重心動揺の小ささを利用できる。
【００２１】
本発明の下肢訓練装置において、前記重心動揺は、片脚起立時の重心動揺であってもよい。
【００２２】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、片脚起立時の重心動揺を利用できる。片脚で起立する場合には、両脚起立時に比べ、バランスを保つことが困難であり、下肢体力をより鋭敏に反映することが期待される。片脚起立時の重心動揺を検出することで、より容易かつ的確に、下肢体力を評価できる。
【００２３】
本発明の下肢訓練装置において、前記下肢体力は、下肢筋肉量であり、前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、前記演算装置は、前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて、前記下肢筋肉量を演算してもよい。
【００２４】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、下肢筋肉量を用いることができる。
【００２５】
本発明の下肢訓練装置において、前記下肢体力は、片脚の筋肉量であり、前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、さらに操作ユニットを備え、前記操作ユニットは、生体インピーダンス検出用の手電極を備え、前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、前記演算装置は、前記手電極および前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて、前記下肢筋肉量を演算してもよい。
【００２６】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、片脚（左脚または右脚）の筋肉量を用いることができる。訓練を行う側の脚（下肢）の筋肉量を評価指標とすれば、より適切な訓練につなげることができる。
【００２７】
本発明の下肢訓練装置において、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、重心動揺を演算し、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において、前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を、下肢筋力とし、前記演算装置は、前記重心動揺と前記下肢筋力を、二次元グラフとして、前記出力装置に出力してもよい。
【００２８】
かかる構成により、重心動揺と下肢筋力がグラフとして視覚的に出力される。グラフを用いると、下肢体力を視覚的に明瞭に把握できるので好適である。
【００２９】
本発明の下肢訓練装置において、前記荷重受部は、前記訓練具の前方および後方に、脚あて部を有し、前記訓練具は、左右方向に延びる仮想の主軸の周りに上方に凸状に湾曲し左右の端面が前記主軸に略垂直であるように形成され、前記荷重受部の上面中央に、前記荷重受部の前後軸に沿って、前記訓練具が設けられていてもよい。
【００３０】
かかる構成により、本体の前後には脚あて部があるため、太腿やふくらはぎが装置の角に当たることなく、快適に訓練を行うことができる。
【００３１】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、計時装置を備え、前記下肢体力は、片脚起立可能時間であり、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記片脚起立可能時間を演算してもよい。
【００３２】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、片脚起立可能時間を利用できる。
【００３３】
本発明の下肢訓練装置は、さらに、計時装置を備え、前記下肢体力は、立位安定姿勢移行時間であり、前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記立位安定姿勢移行時間を演算してもよい。
【００３４】
かかる構成により、下肢体力の評価指標として、立位安定姿勢移行時間を利用できる。
【００３５】
本発明の下肢訓練装置において、前記演算装置は、前記身体特定情報および前記下肢体力に基づいて、訓練プログラムを決定し、前記制御装置は、前記出力装置の出力を介して、前記訓練プログラムに基づき、使用者の訓練を誘導してもよい。
【００３６】
かかる構成により、身体特定情報および下肢体力の評価結果に基づいて訓練プログラムを適宜変更できる。使用者は、出力される訓練プログラムに従って訓練を行うことができる。使用者はより適切な訓練を行うことができる。
【００３７】
「身体特定情報」とは、使用者の身体を特定する情報であって、使用者の氏名、識別番号、身長、年齢、性別、体重の少なくとも一つを含むものをいう。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、以上に説明したような構成を有し、以下のような効果を奏する。すなわち、使用者が自らの下肢体力を客観的かつ定量的に評価でき、評価結果に基づいて訓練を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
［構造］
本発明の第１実施形態の下肢訓練装置は、概略として、本体１００と操作ユニット２００からなる。図１、図２、図３、図４は、本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の本体１００の概略構成の一例を示す上面図、背面図、側面図、断面図である。また、図５、図６、図７は、本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット２の概略構成の一例を示す正面図、上面図、側面図である。以下、図１乃至図７を参照しながら、本実施形態の下肢訓練装置について、ハードウェアと制御系統に分けて説明する。
【００４０】
最初に、ハードウェアについて以下に説明する。図１乃至図３に示す通り、本実施形態の下肢訓練装置の本体１００は、踏み台１０１と踏み台１０１の四隅を支持する脚１０２とを供えている。踏み台１０１は略矩形の板状の形状を有し、前端部及び後端部の各中央部に、太ももが入る程度の幅（１５ｃｍ程度）を有する脚あて部１１２（切り欠き）がそれぞれ形成されている。踏み台１０１の上面の中央部には、上述の一対の脚あて部１１２の間に位置するように膝受部１０３（下肢受部）が配設されている。膝受部１０３は、その上面が、左右方向に延びる仮想の主軸の周りに上方に凸状に湾曲し、左右の端面が前記主軸に略垂直であるように形成されている。膝受部１０３は、硬質プラスチック等からなる基体１０４と柔軟性のあるクッション１０５を有し、クッション１０５が基体１０４の上面に嵌め込まれる態様で構成されている。これにより、下肢を膝受部１０３に置いたときに膝裏がクッション１０５に当たることとなり、快適である。
【００４１】
踏み台１０１の上面にはさらに、膝受部１０３の右側と左側に、それぞれ右足と左足を載置するための水平な平坦面からなる右足置き部１１３および左足置き部１１４が形成されている。右足置き部１１３には、前後に足電極１０６Ａ、１０６Ｂが配設され、左足置き部１１４には、前後に足電極１０６Ｃ、１０６Ｄが配設されている。かかる構成によれば、使用者が踏み台１０１に乗ると、右足のつま先が足電極１０６Ａに、右足のかかとが足電極１０６Ｂに、左足のつま先が足電極１０６Ｃに、左足のつま先が足電極１０６Ｄに、接触することになる。また、踏み台１０１の前面にはカールコードケーブル１１１が配設され、カールコードケーブル１１１を介して本体１００と操作ユニット２００とが接続されている。
【００４２】
図４は、図１の線Ａ−Ａ’に沿って矢印方向から見た場合の断面図である。図４に示す通り、脚１０２の上には板状の裏面パネル１０７が載せられており、裏面パネル１０７の上には、脚１０２の上方に位置するようにロードセル１０８Ｄ（荷重センサ）が配設されている。ロードセル１０８Ｄの上端には、支持板１０９が載せられており、支持板１０９は半球状のゴムからなるスペーサ１１０を介して、踏み台１０１を支持している。踏み台１０１は、板材を屈曲させて、下面が開放された箱状に形成され、この踏み台１０１の内部空間に、スペーサ１１０、支持板１０９、ロードセル１０８Ｄ、及び裏面パネル１０７が収容され、脚１０２が踏み台１０１から下方に突出している。上面から見れば、踏み台１０１、支持板１０９、裏面パネル１０７はほぼ同一の大きさと形状を有しているが、踏み台１０１は、支持板１０９および裏面パネル１０７とは分離して（浮いて）いる。踏み台１０１への荷重は、スペーサ１１０およびロードセル１０８Ｄを介して、脚１０２により支持される。図４は、本体１００の４つの隅のうち一つを示すものであり、その他の３つの隅も同様な構成を有する。かかる構造により、踏み台１０１への荷重を４個のロードセルにより検出できることになる。支持板１０９は、十分な強度が必要であり、適度な厚さを有する金属の板を用いると好適である。スペーサ１１０は、必ずしも脚１０２やロードセルと同数である必要はなく、支持板１０９の上面全体に分散して多数配設してもよい。
【００４３】
本実施形態の下肢訓練装置では、膝受部１０３が訓練具に相当する。踏み台１０１と膝受部１０３は荷重受部を構成している。ロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄ（荷重センサ）は、踏み台１０１と膝受部１０３のいずれについても、その上にかかる荷重を検出する。
【００４４】
図５乃至図７に示す通り、本実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット２００は、複数のボタンを備えた入力部２０１（入力装置）と、表示部２０２（表示装置）を前面に備え、上面の右と左にそれぞれ、手電極２０３Ａ、２０３Ｂを、下面の右と左にそれぞれ手電極２０３Ｃ、２０３Ｄを、備えている。かかる構成によれば、右手および左手で操作ユニット２００を保持する場合、右手人差し指および中指が手電極２０３Ａに、右手の親指が手電極２０３Ｂに、左手の人差し指および中指が手電極２０３Ｃに、左手の親指が手電極２０３Ｄに、接触することになる。操作ユニット２００の内部には、スピーカ２０４も配設されている。本実施形態では、表示部２０２およびスピーカ２０４が出力装置に相当する。操作ユニット２００の背面には、カールコードケーブル１１１が接続されている。本実施形態では、表示部２０２には、例えば液晶パネルや有機ＥＬディスプレイが用いられる。
【００４５】
次に、本実施形態の下肢訓練装置が備える制御系統の構成について説明する。図８は、本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の制御系統の一例を模式的に示すブロック図である。図８に示すように、下肢訓練装置の制御系統は、ＣＰＵ等の演算処理装置からなる制御部３０１（演算装置）を有している。制御部３０１は、バスを介して不揮発メモリ等からなる記憶部３０２（記憶装置）に接続されている。記憶部３０２には、本実施形態に係る下肢訓練装置の動作を遂行するためのプログラムや各種パラメータ等が記憶されている。制御部３０１および記憶部３０２は、Ｉ／Ｏ３０５に接続されている。Ｉ／Ｏ３０５には、インピーダンス検出回路３０４、ロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄ、入力部２０１、表示部２０２、スピーカ２０４、カレンダー付クロック回路からなる計時装置３０３も接続されている。手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄおよび入力部２０１、表示部２０２、スピーカ２０４は、操作ユニット２００に配設され、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄおよびロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄは本体１００に配設される。インピーダンス検出回路３０４、Ｉ／Ｏ３０５、計時装置３０３、制御部３０１、記憶部３０２は、本体１００あるいは操作ユニット２００のいずれに配設されていてもよい。インピーダンス検出回路３０４は、手電極用および足電極用の２系統が設けられていてもよい。
【００４６】
次に、本実施形態の下肢訓練装置が備える制御系統の概略動作について説明する。インピーダンス検出回路３０４は、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄおよび手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄに接続されている。足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄおよび手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄとインピーダンス検出回路３０４は、公知の方法により生体インピーダンスを検出する。計時装置３０３は、現在時刻を計時し、適宜、Ｉ／Ｏ３０５を介して制御部３０１へ出力する。計時装置３０３が計時している現在時刻や年月日は入力部２０１からの入力に応じて、制御部３０１の指令により、適宜書き換えられる。インピーダンス検出回路３０４およびロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄの検出結果および入力部２０１、計時装置３０３からの信号は制御部３０１に送られ、適宜、記憶部３０２に記憶される。制御部３０１は、記憶部３０２に記憶されているプログラムおよびデータに従って演算を行い、演算結果を適宜、計時装置３０３、表示部２０２、スピーカ２０４に出力する。
【００４７】
ロードセル１０８Ａ乃至１０８ＤはＩ／Ｏ３０５、制御部３０１、記憶部３０２と公知の方法により連動して、膝受部１０３への荷重を検出する荷重検出装置、踏み台１０１に乗った使用者の体重を検出する体重検出装置、踏み台１０１に乗った使用者の重心動揺を検出する重心動揺検出装置を構成している。足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄおよび手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄは、インピーダンス検出回路３０４、Ｉ／Ｏ３０５、制御部３０１、記憶部３０２と公知の方法により連動して、生体インピーダンス検出装置（筋肉量検出装置、体組成検出装置）を構成している。
【００４８】
かかる構成および動作により、本実施形態の下肢訓練装置は、使用者の身長、年齢等を記憶し、使用者の体重や筋肉量、膝受部１０３が受けている荷重等を検出するとともに、記憶内容や検出結果に基づいて、使用者の下肢訓練を誘導する。
［使用方法］
次に、訓練時の使用態様について説明する。図９は、本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の使用態様を示す図である。図９に示すように、使用時には、下肢訓練装置は床に置かれる。使用者の一方の脚はゆるく曲げられ、膝裏が膝受部１０３のクッション１０５に置かれる。使用者のもう一方の脚は伸ばして床に置かれ、操作ユニット２００が手で保持される。入力部２０１が操作され、制御部３０１に訓練の開始が指示される。前記指示を受け取ると、制御部３０１は、ロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄによって検出された荷重を、初期荷重（片脚荷重）として記憶部３０２に記憶させる。その後、制御部３０１は、スピーカ２０４を通して、訓練開始の合図を音声で出力する。使用者は、訓練開始の合図があった後、膝受部１０３に置いた脚の膝裏で膝受部１０３を押す。制御部３０１は、ロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄによって検出された荷重と、記憶されている初期荷重との差分を演算する。この差分（押圧）は、使用者が下肢に力を入れて膝受部を押すことにより生じる荷重であり、この最大値が言わば使用者の下肢の最大筋力（下肢筋力）に相当する。下肢訓練装置は、この差分を表示部２０２に即時的に（リアルタイムで）表示する。これにより、使用者は、実際にどの程度の押圧を膝受部１０３に与えることができているかを客観的に把握しながら、訓練を行うことができる。膝受部１０３を膝裏で押し、所定荷重を膝受部１０３に与えた後、脱力するまでの過程を、以下、１回の訓練動作と呼ぶ。
［動作］
次に、本実施形態の下肢訓練装置の具体的な動作について以下に説明する。図１０は、本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の動作プログラムの概略を示すフローチャートである。以下、図１０を参照しながら、動作の概略を説明し、その後に各ステップについての詳細な説明を行う。
【００４９】
まず、電源が投入されると、ステップＳ１が実行される。ステップＳ１においては、現在時刻等の初期設定ルーチンが実行される。初期設定がすでに行われている場合には、初期設定を省略することとしてもよい。ステップＳ１が完了すると、ステップＳ２に進む。
【００５０】
ステップＳ２においては、身体特定情報入力ルーチンが実行される。身体特定情報入力ルーチンでは、使用者毎に、身長、性別、年齢（生年月日でもよい）、体重等のデータが入力され、記憶される。過去の使用時に身体特定情報がすでに記憶されていれば、入力を省略してもよい。ステップＳ２が完了すると、ステップＳ３に進む。
【００５１】
ステップＳ３においては、下肢体力評価ルーチンが実行される。下肢体力評価ルーチンでは、下肢筋力、筋肉量、重心動揺、片脚起立可能時間等、下肢体力の指標となるパラメータが演算される。ステップＳ３が完了すると、ステップＳ４に進む。
【００５２】
ステップＳ４においては、訓練プログラム作成ルーチンが実行される。訓練プログラム作成ルーチンでは、ステップＳ２で入力された身体特定情報と、ステップＳ３で演算された下肢体力に指標に基づいて、訓練プログラムの作成あるいは入力が行われる。ステップＳ４が完了すると、ステップＳ５に進む。
【００５３】
ステップＳ５においては、訓練誘導ルーチンが実行される。訓練誘導ルーチンでは、ステップＳ４で作成された訓練プログラムにしたがって、使用者の訓練が誘導される。使用者は、装置の誘導にしたがって効果的な訓練を行うことができる。
【００５４】
以下、各ステップについて詳細な説明を行う。
（初期設定）
まず、ステップＳ１の初期設定ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、購入後、初めて電源を投入した際に初期設定を行う。初期設定を行う場合、入力部２０１を操作して（例えば初期設定ボタンを設けておき、それを押すものとする）、下肢訓練装置を初期設定モードにする。下肢訓練装置の動作モードが初期設定モードに設定された後、入力部２０１を操作することによって、操作時点における年月日や時刻等のデータを入力する。入力された年月日および時刻により、計時装置３０３のデータが更新される。下肢訓練装置は、図示されない内臓電池やカレンダー回路を備えており、一度年月日や時刻を入れれば、現在時刻が自動で更新される。なお、工場出荷時に、年月日や時刻を入力しておいてもよい。
（身体特定情報の入力）
次に、ステップＳ２の身体特定情報入力ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、各使用者につき、初めて使用する場合には、身体特定情報の入力が行われる。あるいは、身体特定情報の入力を行う場合、入力部２０１を操作して（例えば身体特定情報入力ボタンを設けておき、それを押すものとする）、下肢訓練装置を身体特定情報入力ルーチンを実行することとしてもよい。身体特定情報入力ルーチンが実行された場合、入力部２０１が操作されることにより、使用者の氏名、身長、年齢、性別等、使用者の身体を特定する情報（以下、身体特定情報）が入力される。身体特定情報は、使用者の個人識別番号（例えば使用者の数を最大４とすれば４までの自然数としてもよい）と共に記憶される。識別番号ではなく、氏名を入力することとし、氏名を使用者の識別に用いてもよい。身体特定情報を一度入力しておけば、その後は、起動時に個人識別番号を選択することで身体特定情報の入力を省略することとしてもよい。体重も身体特定情報であるが、本実施形態では、身体特定情報入力ルーチンにおいて使用者の体重を検出し、得られた体重を記憶してもよい。体重を検出する場合には、踏み台１０１の上面の左側および右側に足置き部を有することが好ましい。着衣等で体重の検出結果に誤差が生じる場合は、入力した体重を用いてもよい。着衣の補正を行ってもよい。
（下肢体力の評価）
次に、ステップＳ３の下肢体力評価ルーチンについて説明する。本発明において、下肢体力の指標として用いることができるパラメータとしてはさまざまなものが考えられる。本実施形態の下肢訓練装置では、下肢体力評価ルーチン実行時に、表示部２０２にモード選択メニューが表示される。使用者は、各パラメータのうちいずれにより下肢体力を評価するかを選択できる。本実施形態では、下肢体力の一例として、以下のパラメータを用いる。
【００５５】
一つ目は、身体特定情報に基づいて補正した下肢筋力である。このパラメータは、上述の方法で求めた下肢筋力を、身体特定情報（体重、身長、年齢）で補正した数値である。体が大きく、体重が重ければ重いほど（身長が高ければ高いほど）、下肢筋力は高くなると考えられる。また、年齢が高くなればなるほど、下肢筋力は低くなると考えられる。下肢筋力を、体重や身長、年齢で補正することで、統一的指標により下肢体力を把握できる。補正方法としては、様々なものが考えられる。例えば、体重（身長）で下肢筋力を除して得られる単位体重（単位身長）あたりの下肢筋力を、下肢体力としてもよい。下肢体力は、年齢に応じた下肢筋力の強さであってもよい。この場合、統計データから年齢と下肢筋力の相関関係を求め、使用者の年齢における下肢筋力の平均値で検出された下肢筋力を除す（平均値に対する指数を求める）。補正後の下肢筋力（指数）は、数値として表示装置に表示される。使用者は、指数により自分の下肢体力を客観的に把握できる。比較対象となる標準的な下肢筋力も同時に表示することとすれば、比較がより容易になり好ましい。下肢筋力と対応させるパラメータは必ずしも一つである必要はなく、年齢、身長、体重、性別を組み合わせて平均的な下肢筋力や指数を演算してもよい。
【００５６】
二つ目は、重心動揺である。重心動揺からは、安定立位姿勢保持能力が導き出されると言われる。重心動揺は、筋力ならびに関節構成体である靭帯や半月板等も含めた関節の安定性として、歩行の基本となる静的バランス能力を示すものであり、下肢体力の重要なチェック項目となっている。本実施形態では、本体１００が４個のロードセル１０８Ａ乃至１０８Ｄを備えている。本実施形態では、複数（好ましくは３点以上）の部位で荷重を検出することで、重心位置を演算する。重心動揺を下肢体力とする場合、使用者は、訓練が終わった後、あるいは訓練前に、踏み台１０１に乗り、操作ユニット２００の入力部２０１を操作して、重心動揺検出モードを選択する。重心動揺検出モードが選択されると、制御部３０１は、それぞれのロードセルによる検出値を用いて、記憶部３０２に記憶されているプログラム（演算方法は公知のものを用いることができるため説明を省略する）に従って、重心の位置（踏み台１０１の上面にかかる荷重の重心）を演算する。得られた重心位置は、計時装置３０３から受け取った時刻データと共に記憶部３０２に記憶される。所定時間に亘り重心位置を検出すると、制御部３０１は、重心動揺検出モードを終了し、結果を表示する。重心動揺の検出結果は、所定時間における重心の移動距離や、平均移動速度、重心の軌跡を囲む図形（矩形、多角形、円等）の面積等の数値として表示されてもよいし、２次元のグラフに軌跡を描くことで表示されてもよい。重心動揺検出時は、両脚で起立することとしてもよいし、片脚で起立することとしてもよい。片脚で起立する場合には、よりバランスを保つことが困難であるため、下肢体力をより鋭敏に反映することが期待される。片脚起立時の重心動揺を検出する場合には、足置き部は１個でもよい。年齢や身長、体重等に伴って、標準的な重心動揺量も変化する。重心動揺の結果を年齢や身長、体重等の身体特定情報により補正して表示し、比較できるようにすれば、使用者が下肢体力をより客観的に把握することができ好適である。例えば、下肢体力は、年齢に応じた重心動揺であってもよい。この場合、統計データから年齢と重心動揺の相関関係を求め、使用者の年齢における重心動揺の平均値により、使用者の重心動揺の検出結果を除す（平均値に対する指数を求める）。補正後の重心動揺（指数）は、数値として表示装置に表示される。使用者は、指数により自分の下肢体力を客観的に把握できる。比較対象となる標準的な重心動揺も同時に表示することとすれば、比較がより容易になり好ましい。重心動揺と対応させるパラメータは必ずしも一つである必要はなく、年齢、身長、体重、性別を組み合わせて平均的な重心動揺や指数を演算してもよい。重心動揺の検出結果と上述の方法で検出された下肢筋力とを、二次元のグラフ上に出力させてもよい。グラフを用いると、下肢体力を視覚的に明瞭に把握できるので好適である。
【００５７】
三つ目は、生体インピーダンスを用いるものである。本実施形態の下肢訓練装置は、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄ、手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄと、インピーダンス検出回路３０４を備えている。かかる構成により、生体インピーダンスおよび記憶部３０２に記憶されている身体特定情報に基づいて、下肢体力に関連する各種の指標を演算できる。生体インピーダンスを用いて得られる下肢体力の指標として代表的なものは、下肢の筋肉量（下肢筋肉量）である。以下、下肢筋肉量を下肢体力とする場合を例に説明する。使用者は、訓練が終わった後、あるいは訓練前に、踏み台１０１に乗り、操作ユニット２００の入力部２０１を操作して、下肢筋肉量検出モードを選択する。このとき使用者は、右足のつま先を足電極１０６Ａに、右足のかかとを足電極１０６Ｂに、左足のつま先を足電極１０６Ｃに、左足のかかとを足電極１０６Ｄに、接触させる。また、右手人差し指および中指を手電極２０３Ａに、右手の親指を手電極２０３Ｂに、左手の人差し指および中指を手電極２０３Ｃに、左手の親指を手電極２０３Ｄに、接触させる。下肢筋肉量検出モードが選択されると、制御部３０１は、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄ、手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄ、インピーダンス検出回路３０４による検出結果および記憶部３０２に記憶されている体重および身長を用いて、記憶部３０２に記憶されているプログラム（演算方法は公知のものを用いることができるため説明を省略する）に従って、下肢筋肉量を演算する。得られた下肢筋肉量は、計時装置３０３から受け取った時刻データと共に記憶部３０２に記憶される。下肢筋肉量の演算が終了すると、制御部３０１は、下肢筋肉量検出モードを終了し、結果を表示する。かかる構成によれば、使用者は、下肢筋肉量を下肢体力の定量的な指標として把握することができる。得られた下肢筋肉量を、年齢や身長、体重等の身体特定情報により補正して表示し、比較できるようにすれば、使用者が下肢体力をより客観的に把握することができ、好ましい。足電極と手電極を両方供える場合には、身体各部（左右の脚、腕等）の筋肉量を検出できる。かかる構成によれば、訓練の対象となっている脚（左脚または右脚）の筋肉量を選択的に検出することができ、訓練効果をより的確に把握できる。なお、下肢筋肉量（両脚の筋肉量の平均または合計）を検出する場合には、手電極を備えず足電極のみを備える構成としてもよい。かかる構成により、より簡潔な構成で下肢体力評価を行うことができる。
【００５８】
四つ目は、下肢を用いて行う一定の動作に関連する時間を測定するものである。本実施形態の下肢訓練装置は、ロードセルを４個備えており、さらに計時装置も有している。かかる構成によれば、座位（しゃがんだ体勢）から立位安定姿勢までの時間（立位安定姿勢移行時間）や片脚で立っていられる時間（片脚起立可能時間）を演算することができる。
【００５９】
立位安定姿勢移行時間を下肢体力とする場合、使用者は、踏み台の上に両脚を乗せ、しゃがんだ状態で操作ユニット２００を操作して、立位安定姿勢移行時間検出モードを選択する。前記モードが選択されると、制御部３０１は、動作開始の合図を表示部２０１およびスピーカ２０４に出力する。使用者は、前記合図を受けて、しゃがんだ状態から立ち上がり、なるべく早く重心を安定させる。制御部３０１は、前記合図を出力した時点から、重心動揺の検出（上記参照）を開始する。立位の姿勢が安定し、単位時間あたりの重心動揺が所定の閾値を下回ると、制御部３０１は、合図の出力からの経過時間を演算し、結果を立位安定姿勢移行時間として出力する。下肢体力が高ければ、立位安定姿勢移行時間は短くなる。かかる構成では、使用者は、立位安定姿勢移行時間を指標として、自分の下肢体力を客観的かつ総合的に把握することができる。
【００６０】
片脚起立可能時間を下肢体力とする場合、使用者は、踏み台の上に両脚で立ち、操作ユニット２００を操作して、片脚起立可能時間検出モードを選択する。前記モードが選択されると、制御部３０１は、動作開始の合図を表示部２０１およびスピーカ２０４に出力する。使用者は、前記合図を受けて、踏み台１０１の上で片脚立ちを開始する。同時に、制御部３０１は、ロードセルの検出値を用いて、荷重の検出を開始する。使用者の立位バランスが崩れ、両脚が地面につくと、荷重の検出結果に大きな変動が生じる。制御部３０１は、荷重の変動が閾値を超えた時点で、片脚立ちが終了したと判定する。制御部３０１は、前記合図からの経過時間を計時装置３０３からの入力を用いて演算し、片脚起立可能時間として表示する。下肢体力が高ければ、片脚起立可能時間は長くなる。かかる構成では、使用者は、片脚起立可能時間を指標として、自分の下肢体力を客観的かつ総合的に把握することができる。
【００６１】
下肢体力の評価指標としては、上述のもの以外にもさまざまなものが考えられる。荷重センサの検出結果あるいはインピーダンス検出回路の検出結果に基づいて下肢体力を評価できるものであれば、いかなる指標であってもよい。
（訓練プログラムの作成）
次に、ステップＳ４の訓練プログラム作成ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、ステップＳ２で入力された身体特定情報およびステップＳ３で演算された下肢体力評価指標に基づいて、訓練プログラムを作成する。本実施形態における訓練プログラムは、例えば、行うべき訓練動作の回数（動作回数）、訓練動作を計数する基準となる押圧（目標押圧）、一回の訓練動作にかけるべき時間（動作時間）、所定の押圧を維持するべき時間（押圧維持時間）、個々の訓練動作の間にとるべき時間間隔（動作間隔）により特定される。
【００６２】
例えば、本実施形態の下肢訓練装置は、身体特定情報として、年齢（年齢は、３０代、４０代、５０代等の年代であってもよい）、性別、身長、体重を利用する。制御部３０１は、記憶部３０２に記憶されている身体特定情報およびデータテーブル（回帰式でもよい）を用いて、使用者の年齢や性別等における標準的な重心動揺のレベル（例えば、所定時間内における重心移動距離）を求める。求められた標準的な重心動揺のレベルと、使用者について検出された重心動揺のレベルとが比較される。最後に、前記比較の結果に基づいて、訓練プログラムが決定される。例えば、使用者の重心動揺のレベルが標準よりはるかに低ければ、下肢体力が大幅に不足していることになる。かかる場合には、下肢への過大な負荷とならないように訓練プログラムを設定する必要がある。一方、負荷が少なすぎても、訓練の効果を上げることができなくなる。本実施形態では、統計データに基づいて、適正に、目標押圧（例えば５ｋｇ）、動作回数（例えば１０回）、押圧維持時間（例えば１０秒）、動作間隔（例えば１０秒）が設定されることで、下肢への過大な負担を防止しつつ、十分な訓練効果を上げることができる。
【００６３】
訓練プログラムは、使用者によって入力されることとしてもよい。この場合には、身体特定情報や下肢体力評価指標に基づいて、使用者自身が、その他の資料等も利用しながら自ら訓練プログラムを決定し、入力部２０１を介して入力する。
【００６４】
訓練プログラムにおける目標押圧は、最大筋力（下肢筋力）に所定の割合をかけた値としてもよい。アイソメトリックトレーニングにおいては、最大筋力に対するトレーニング強度（％）と必要な収縮時間（秒）の好適な範囲が知られている（Ｈｅｔｔｉｎｇｅｒ Ｔ．著、猪飼道夫・松井秀治訳、『アイソメトリックトレーニング』大修館書店、１９７０、ｐ．９８，ｐ．１１２，ｐ．１１７，ｐｐ．１８３−１９２）。本実施形態においては、訓練プログラムとして、目標押圧を最大筋力の６０−７０％とし、筋収縮時間を６−１０秒とすることが好ましい。あるいは目標押圧を最大筋力の８０−９０％とし、筋収縮時間を４−６秒とすることが好ましい。最大筋力に基づいて目標押圧を決定することで、最大筋力の測定により訓練当日の訓練者の身体状態を把握し、その状態にあった至適運動（訓練）を、医療従事者がいなくとも訓練者に提供できる。よって、強度過剰や強度不足を防止できる。
（訓練の誘導）
次に、ステップＳ５の訓練誘導ルーチンについて説明する。本実施形態の下肢訓練装置では、ステップＳ４で作成された訓練プログラムに基づいて、出力装置の出力を介して、使用者による下肢訓練を誘導する。使用者は、膝受部１０３に膝裏を置き、スピーカ２０４からのアナウンスあるいは表示部２０２の表示に従って、膝裏で膝受部１０３を押して訓練を行う。制御部３０１は、所定のプログラムに従って、押圧を検出し、結果を表示部２０２に表示する。さらに、制御部３０１は、押圧が目標押圧に達した場合や、押圧が目標押圧を超えて押圧維持時間が経過した場合、訓練を開始してからの訓練動作の回数が動作回数に達した場合等に、その旨をスピーカ２０４や表示部２０２に出力する。かかる動作により、使用者は設定された訓練プログラムに従って容易に訓練を行うことができる。また、訓練に目標が設定されており、その目標に従って訓練することができるため、訓練の継続性を促すことにもつながる。
（補足）
なお、初期設定、身体特定情報の入力、下肢体力の評価、訓練プログラム作成は、必ずしも毎回の訓練時に行う必要はなく、適宜省略できるようにしてもよい。あるいは、原則として、直前に設定された訓練プログラムに従って訓練を誘導することとし、必要に応じて、操作ユニット２００を操作することで、初期設定や身体特定情報の入力、下肢体力の評価、訓練プログラム作成を行うこととしてもよい。
［効果］
以上のように、本実施形態の下肢訓練装置によれば、所定のパラメータを指標として下肢体力を評価できる。よって使用者は、自分の下肢体力を客観的かつ定量的に把握し、評価結果に基づいて訓練を行うことができる。
【００６５】
使用者は、膝受部１０３に膝裏を押し当てることにより訓練を行うが、力を入れる部位（力点）が膝裏であるため、膝関節にかかる負担を極力少なくすることができる。膝受部１０３の上面はクッション１０５が嵌め込まれているため、膝裏部への当たりが柔らかく、訓練を行う上で好適である。本体１００の前後には脚あて部１１２があるため、太腿やふくらはぎが装置の角に当たることなく、快適に訓練を行うことができる。訓練に使用する膝受部１０３と、体重等を検出する本体１００が一体として形成されているため、装置全体がコンパクトとなり使いやすい。訓練時に膝受部１０３が受ける荷重を検出するセンサと、本体１００に乗った使用者の体重や重心動揺を検出するセンサに、共通のロードセルを用いるため、構成を簡潔にでき、コストも抑えることができる。
【００６６】
ロードセルおよび電極を用いれば、下肢体力の指標のみならず、体脂肪率や血行など、様々な健康上の指標を検出することもでき、総合的な健康維持支援装置としても有用である。
［変形例］
操作ユニット２００は必須ではなく、入力系統や出力系統が全て本体１００に一体として形成されていてもよい。この場合、手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄを設けず、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄのみを用いて生体インピーダンスの検出を行ってもよい。
【００６７】
ロードセルの個数は必ずしも４個である必要はなく、４個より多くても少なくてもよい。
【００６８】
毎回の訓練時において、運動前後の生体インピーダンスの値およびその変化量を蓄積しておき、蓄積されたデータを用いて定期的（例えば一定回数毎）に訓練プログラムを更新してもよい。適宜訓練プログラムを修正することで、身体の変動に従って、より適切に訓練を行うことができる。蓄積されたデータを表示できるように構成してもよい。これにより、訓練の効果を客観的に把握することができる。
【００６９】
生体インピーダンスを用いた下肢体力の指標としては、筋肉量以外にも様々なものが利用できる。例えば、ＢＭＩ、体脂肪率、体脂肪量、内臓脂肪面積指数、筋肉率、筋肉レベル、基礎代謝量、推定骨量、水分量などの体組成、水分分布、脱水度、筋肉の断面積や緊張度や伸展度、あるいは血行の指標といった身体情報を演算し、演算結果を表示してもよい。演算は、基本的には、人の集団のデータから求めた各パラメータの相関式を用いて行う。演算結果を出力することにより、使用者は自らの下肢体力に加え、体組成や身体情報を確認しながら訓練を行うことができる。例えば、体組成の変化を通して、訓練の効果を容易に知ることができる。
【００７０】
過去の下肢体力評価指標、訓練の効果度を、訓練を行った年月日および時刻とともに記憶部３０２に記憶しておいてもよい。また、記憶された過去の下肢体力評価指標、訓練の効果度を、時系列に沿って数値またはグラフ等により表示してもよい。これにより、過去に行った訓練の効果を、体組成、身体情報、訓練の効果度といった客観的指標を通じて明瞭に把握できる。体組成や身体情報の演算結果は、訓練中以外の時に表示できるようにしてもよい。
【００７１】
訓練中に、生体インピーダンスを検出してもよい。操作ユニット２００に手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄを備えているため、下肢の訓練中でも生体インピーダンスを検出できる。生体インピーダンスにより訓練中の下肢への負荷量をモニタしてもよい。例えば、訓練中に検出された生体インピーダンスから筋肉の収縮度を演算して表示すれば、身体への負荷をリアルタイムで把握しながら訓練することができる。筋肉の収縮度が一定の基準を超えたときには、表示部２０２やスピーカ２０４から警告を出力してもよい。かかる構成によれば、過剰な負荷による怪我をさらに確実に防止できると期待される。
【００７２】
訓練中の生体インピーダンスや荷重の変動パターンから、動作の緩急を検出してもよい。訓練は、ゆるやかな動作で行う方がより効果が高い。急激な動作はかえって怪我の原因となる場合もある。動作の緩急が一定の閾値を超えた場合には、警告を出力してもよい。かかる構成によれば、急激な負荷の変動による怪我をさらに確実に防止できると期待される。
【００７３】
手電極２０３Ａ乃至２０３Ｄ、および、足電極１０６Ａ乃至１０６Ｄを組み合わせて、左腕、右腕、左脚、右脚、胴体、およびそれらを組み合わせた身体の各部位の生体インピーダンスを検出してもよい。これにより、訓練を行う部位（特に左右それぞれの脚）の生体インピーダンスを検出できる。よって、部位毎に身体情報を得ることができる。したがって、訓練の効果をより的確に把握できる。また、部位別の生体インピーダンスを訓練の客観的な指標とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の下肢訓練装置は、使用者が自らの下肢体力を客観的かつ定量的に評価でき、評価結果に基づいて訓練を行うこと可能な下肢訓練装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の本体１００の概略構成の一例を示す上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の本体１００の概略構成の一例を示す背面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の本体１００の概略構成の一例を示す側面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の本体１００の概略構成の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット２００の概略構成の一例を示す正面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット２００の概略構成の一例を示す上面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の操作ユニット２００の概略構成の一例を示す側面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の制御系統の一例を模式的に示すブロック図である。
【図９】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の使用態様を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の下肢訓練装置の動作プログラムの概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１００ 本体
１０１ 踏み台
１０２ 脚
１０３ 膝受部
１０４ 基体
１０５ クッション
１０６Ａ〜Ｄ 足電極
１０７ 裏面パネル
１０８Ａ〜Ｄ ロードセル
１０９ 支持板
１１０ スペーサ
１１１ カールコードケーブル
１１２ 脚あて部
１１３ 右足置き部
１１４ 左足置き部
２００ 操作ユニット
２０１ 入力部
２０２ 表示部
２０３Ａ〜Ｄ 手電極
２０４ スピーカ
３０１ 制御部
３０２ 記憶部
３０３ 計時装置
３０４ インピーダンス検出回路
３０５ Ｉ／Ｏ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の下肢の少なくとも一部を押し付けるための訓練具と使用者の足裏を置くための足置き部とを有する荷重受部と、
前記荷重受部にかかる荷重を検出する少なくとも一つの荷重センサと、
前記荷重に基づいて使用者の下肢体力を演算する演算装置と、
前記演算装置の演算結果を出力する出力装置と、を備える、下肢訓練装置。
【請求項２】
さらに、前記演算結果を記憶する記憶装置を備える、請求項１に記載の下肢訓練装置。
【請求項３】
さらに、使用者の身体特定情報を入力するための入力装置を備え、
前記演算装置は、前記荷重と、前記入力装置により入力された使用者の身体特定情報とに基づいて、前記下肢体力を演算し、
前記記憶装置は、前記演算結果および前記身体特定情報を記憶する、請求項２に記載の下肢訓練装置。
【請求項４】
前記下肢体力は、体重あたりの下肢筋力であり、
前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を下肢筋力とし、
前記演算装置は、前記体重および前記下肢筋力に基づいて、前記体重あたりの下肢筋力を演算する、請求項２に記載の下肢訓練装置。
【請求項５】
前記下肢体力は、年齢に応じた下肢筋力の強さを含み、
前記身体特定情報は、使用者の年齢を含み、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を下肢筋力とし、
前記演算装置は、前記年齢と前記下肢筋力に基づいて、前記年齢に応じた下肢筋力の強さを演算する、請求項３に記載の下肢訓練装置。
【請求項６】
さらに、計時装置を備え、
前記下肢体力は、重心動揺であり、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記重心動揺を演算する、請求項２に記載の下肢訓練装置。
【請求項７】
さらに、計時装置を備え、
前記下肢体力は、年齢に応じた重心動揺の小ささであり、
前記身体特定情報は、使用者の年齢を含み、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記重心動揺を演算し、
前記演算装置は、前記年齢と前記重心動揺に基づいて、前記年齢に応じた重心動揺の小ささを演算する、請求項３に記載の下肢訓練装置。
【請求項８】
前記重心動揺は、片脚起立時の重心動揺である、請求項６に記載の下肢訓練装置。
【請求項９】
前記下肢体力は、下肢筋肉量であり、
前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、
前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、
前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、
前記演算装置は、前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて、前記下肢筋肉量を演算する、請求項３に記載の下肢訓練装置。
【請求項１０】
前記下肢体力は、片脚の筋肉量であり、
前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、
前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、
さらに操作ユニットを備え、
前記操作ユニットは、生体インピーダンス検出用の手電極を備え、
前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、
前記演算装置は、前記手電極および前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて、前記下肢筋肉量を演算する、請求項３に記載の下肢訓練装置。
【請求項１１】
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、重心動揺を演算し、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において、前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を、下肢筋力とし、
前記演算装置は、前記重心動揺と前記下肢筋力を、二次元グラフとして、前記出力装置に出力する、請求項２に記載の下肢訓練装置。
【請求項１２】
前記荷重受部は、前記訓練具の前方および後方に、脚あて部を有し、
前記訓練具は、左右方向に延びる仮想の主軸の周りに上方に凸状に湾曲し左右の端面が前記主軸に略垂直であるように形成され、
前記荷重受部の上面中央に、前記荷重受部の前後軸に沿って、前記訓練具が設けられている、請求項１に記載の下肢訓練装置。
【請求項１３】
さらに、計時装置を備え、
前記下肢体力は、片脚起立可能時間であり、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記片脚起立可能時間を演算する、請求項１に記載の下肢訓練装置。
【請求項１４】
さらに、計時装置を備え、
前記下肢体力は、立位安定姿勢移行時間であり、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記立位安定姿勢移行時間を演算する、請求項１に記載の下肢訓練装置。
【請求項１５】
前記演算装置は、前記身体特定情報および前記下肢体力に基づいて、訓練プログラムを決定し、
前記制御装置は、前記出力装置の出力を介して、前記訓練プログラムに基づき、使用者の訓練を誘導する、請求項３に記載の下肢訓練装置。
【請求項１】
使用者の下肢の少なくとも一部を押し付けるための訓練具と使用者の足裏を置くための足置き部とを有する荷重受部と、
前記荷重受部にかかる荷重を検出する少なくとも一つの荷重センサと、
前記荷重に基づいて使用者の下肢体力を演算する演算装置と、
前記演算装置の演算結果を出力する出力装置と、を備える、下肢訓練装置。
【請求項２】
さらに、前記演算結果を記憶する記憶装置を備える、請求項１に記載の下肢訓練装置。
【請求項３】
さらに、使用者の身体特定情報を入力するための入力装置を備え、
前記演算装置は、前記荷重と、前記入力装置により入力された使用者の身体特定情報とに基づいて、前記下肢体力を演算し、
前記記憶装置は、前記演算結果および前記身体特定情報を記憶する、請求項２に記載の下肢訓練装置。
【請求項４】
前記下肢体力は、体重あたりの下肢筋力であり、
前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を下肢筋力とし、
前記演算装置は、前記体重および前記下肢筋力に基づいて、前記体重あたりの下肢筋力を演算する、請求項２に記載の下肢訓練装置。
【請求項５】
前記下肢体力は、年齢に応じた下肢筋力の強さを含み、
前記身体特定情報は、使用者の年齢を含み、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を下肢筋力とし、
前記演算装置は、前記年齢と前記下肢筋力に基づいて、前記年齢に応じた下肢筋力の強さを演算する、請求項３に記載の下肢訓練装置。
【請求項６】
さらに、計時装置を備え、
前記下肢体力は、重心動揺であり、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記重心動揺を演算する、請求項２に記載の下肢訓練装置。
【請求項７】
さらに、計時装置を備え、
前記下肢体力は、年齢に応じた重心動揺の小ささであり、
前記身体特定情報は、使用者の年齢を含み、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記重心動揺を演算し、
前記演算装置は、前記年齢と前記重心動揺に基づいて、前記年齢に応じた重心動揺の小ささを演算する、請求項３に記載の下肢訓練装置。
【請求項８】
前記重心動揺は、片脚起立時の重心動揺である、請求項６に記載の下肢訓練装置。
【請求項９】
前記下肢体力は、下肢筋肉量であり、
前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、
前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、
前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、
前記演算装置は、前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて、前記下肢筋肉量を演算する、請求項３に記載の下肢訓練装置。
【請求項１０】
前記下肢体力は、片脚の筋肉量であり、
前記足置き部は、両足それぞれの足裏を置くための右足置き部と左足置き部とを備え、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、使用者の体重を演算し、
前記身体特定情報は、前記入力装置により入力された使用者の身長と前記演算された体重とを含み、
さらに操作ユニットを備え、
前記操作ユニットは、生体インピーダンス検出用の手電極を備え、
前記右足置き部および前記左足置き部は、生体インピーダンス検出用の足電極を備え、
前記演算装置は、前記手電極および前記足電極を用いた生体インピーダンスの検出結果および前記身体特定情報に基づいて、前記下肢筋肉量を演算する、請求項３に記載の下肢訓練装置。
【請求項１１】
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、重心動揺を演算し、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を置いた状態において、前記下肢の力を抜いた状態における前記荷重を片脚荷重とし、
前記演算装置は、使用者が前記訓練具に下肢を押し付けた状態における前記荷重と、前記片脚荷重との差分を、下肢筋力とし、
前記演算装置は、前記重心動揺と前記下肢筋力を、二次元グラフとして、前記出力装置に出力する、請求項２に記載の下肢訓練装置。
【請求項１２】
前記荷重受部は、前記訓練具の前方および後方に、脚あて部を有し、
前記訓練具は、左右方向に延びる仮想の主軸の周りに上方に凸状に湾曲し左右の端面が前記主軸に略垂直であるように形成され、
前記荷重受部の上面中央に、前記荷重受部の前後軸に沿って、前記訓練具が設けられている、請求項１に記載の下肢訓練装置。
【請求項１３】
さらに、計時装置を備え、
前記下肢体力は、片脚起立可能時間であり、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記片脚起立可能時間を演算する、請求項１に記載の下肢訓練装置。
【請求項１４】
さらに、計時装置を備え、
前記下肢体力は、立位安定姿勢移行時間であり、
前記演算装置は、前記荷重センサの検出結果に基づいて、前記立位安定姿勢移行時間を演算する、請求項１に記載の下肢訓練装置。
【請求項１５】
前記演算装置は、前記身体特定情報および前記下肢体力に基づいて、訓練プログラムを決定し、
前記制御装置は、前記出力装置の出力を介して、前記訓練プログラムに基づき、使用者の訓練を誘導する、請求項３に記載の下肢訓練装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−６８６２３（Ｐ２００７−６８６２３Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５６２６７（Ｐ２００５−２５６２６７）
【出願日】平成１７年９月５日（２００５．９．５）
【出願人】（０００２０８４４４）大和製衡株式会社 (535)
【出願人】（０００１５１３８０）アルケア株式会社 (88)
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月５日（２００５．９．５）
【出願人】（０００２０８４４４）大和製衡株式会社 (535)
【出願人】（０００１５１３８０）アルケア株式会社 (88)
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