專利名稱：輔助鍛煉設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體涉及一種借助于外力幫助使用者伸展使用者的腿部肌肉的輔助鍛煉 設備。
背景技術：
過去，已經提出過各種類型的輔助鍛煉設備，這種輔助鍛煉設備幫助使用者在無 需費力而是借助于施加于使用者的外力的情況下伸展使用者的肌肉，從而達到鍛煉效果。 已知這些設備構造成施加使使用者的關節(jié)彎曲的力以伸展與關節(jié)相關聯(lián)的肌肉(例如，參 見日本專利申請?zhí)亻_No. 2007-37850)。這種輔助鍛煉設備幫助使用者收縮使用者大腿部區(qū) 域的肌肉而幾乎無需彎曲膝蓋。即使使用者具有膝痛，亦可增強大腿部區(qū)域的肌肉。另外， 由于大腿部區(qū)域的肌肉的體積大，與肌肉收縮相關的糖的新陳代謝被有效的加強了。因此， 預期有助于改善諸如糖尿病這樣的生活習慣病。然而，在這種構造中，使用者借助于外力鍛煉以將使用者的體重保持在使用者足 部的整個足底上。因此，這種設備問題在于僅能增強特定部分的肌肉而不可能刺激更寬范 圍部分的肌肉。另一種輔助鍛煉設備包括用于支撐使用者足部的足部支撐臺、以及座椅。該設備 在將使用者的臀部支撐在座椅的接觸表面上的同時在幾乎無需彎曲使用者膝蓋的情況下 通過移動座椅來幫助使用者拉緊和放松使用者大腿部區(qū)域的肌肉(例如，參見日本專利申 請?zhí)亻_No. 2007-181731)。這種設備移動座椅的位置并且改變由座椅支撐的重量與使用者 體重的比例。這使得作用于使用者腿部上的重量能夠改變。當作用于使用者腿部上的重量 增加時，足部支撐臺的安裝表面下降。因此，使用者膝蓋的彎曲角保持為幾乎恒定角度。與構造為使得使用者幾乎全部的體重作用于腿部上的設備相比，上述設備能夠通 過這種操作降低負荷。并且即使使用者是例如糖尿病人并且具有膝痛，該使用者也可能在 幾乎無需彎曲使用者膝蓋的情況下通過收縮大腿部區(qū)域的肌肉來增強所述肌肉。另外，由 于所述肌肉的體積大，因此也預期與肌肉收縮相關的糖的新陳代謝有助于生活習慣病的改 善。此外，使用者可通過使用驅動源和移動座椅的方式在無需費力的情況下進行被動鍛煉。 因此，由于與輕負荷聯(lián)接，因而，即使使用者鍛煉能力弱或沒有鍛煉興趣，該使用者也可能 使用上述設備。附帶地，為了在降低使用者膝關節(jié)的負荷的同時使股四頭肌肌肉獲得鍛煉效果， 重要的是使具有上述構造的設備同時收縮腿筋(股二頭肌肌肉，半膜肌肌肉和半腱肌肌 肉)和小腿肌肉并且減小作用于膝關節(jié)上的剪切力。因此，在專利文件1所描述的已有設 備中，足部支撐臺的安裝表面(即，頂面)向下傾斜使得使用者的足趾側下降(沿著從足跟 朝向足趾的方向在向下的方向上)，從而在足趾側施加較大的負荷而使使用者的足關節(jié)跖 屈。通過這種構造，能使小腿三頭肌肌肉(腓腹肌肌肉和比目魚肌肌肉)收縮，并且同時還 能使作為協(xié)調肌肉的腿筋收縮。因而，能使膝部周圍的肌肉同時收縮。然而，在上面所提及的現(xiàn)有技術中，足部支撐臺的安裝表面僅沿著從足跟朝向足趾的方向向下傾斜。因而，現(xiàn)有技術的問題在于，當座椅移動并且作用在使用者的腿部上的 重量增加時，負荷很少根據使用者騎坐在座椅上的方式或個體間的體格差異而施加至使用 者的足跟側。當相比于足趾側向足跟側施加較大的負荷時，存在可能將過多的負荷施加于 使用者的膝關節(jié)的可能性。因此，希望防止過多的負荷被施加于膝關節(jié)并且希望增強膝部 周圍的肌肉。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種輔助鍛煉設備，該輔助鍛煉設備能夠通過將使用者的 體重集中于使用者的足底的一部分并且防止體重被施加至足底的其余部分來增強特定的 肌肉。本發(fā)明的輔助鍛煉設備包括用于支撐使用者(M)的足部的擱腳板21。擱腳板21 構造成使得擱腳板21的一部分相對于擱腳板21的其余部分后退并因此離開足部，而擱腳 板21的其余部分支撐足部。在這種構造中(在下文中，被稱為第一構造)，當使用者(M)的足部支承在擱腳板 21上時，擱腳板21的在其上支承足部的一部分離開足部，并且擱腳板21的其余部分支撐足 部。因而，使用者(M)必須用擱腳板21的其余部分來支撐使用者(M)的幾乎全部體重，因 此能增強特定的肌肉。 在實施方式中，擱腳板21包括多個構件。擱腳板21構造成使得多個構件中的至少 一個相對于多個構件中的其余構件彎曲并且因此離開使用者(M)的足部。在這種構造中， 能通過簡單的構造使擱腳板21的一部分相對于擱腳板的其余部分相對運動。在實施方式中，擱腳板21的多個構件前后分離地設置。在這種構造中，如果擱腳 板21的前構件21F向下彎曲，則使用者(M)以足部的后側來支撐使用者(M)的體重并且因 此能夠增強特定的肌肉?；蛘呷绻麛R腳板21的后構件21B向下彎曲，則使用者(M)以足部 的前側來支撐使用者(M)的體重并且因此能夠增強特定的肌肉。在實施方式中，擱腳板21的多個構件是前半部21F和后半部21B。擱腳板21構造 成使得前半部21F相對于后半部21B向下彎曲。在這種構造中，主要能夠增強前脛骨肌和 足趾的肌肉。在實施方式中，擱腳板21的多個構件是前半部21F和后半部21B。擱腳板21構造 成使得后半部21B相對于前半部21F向下彎曲。在這種構造中，主要能夠增強足趾，足底和 小腿的肌肉。在實施方式中，擱腳板21的多個構件左右分離地設置。在這種構造中，當擱腳板 21的外側構件向下彎曲時，使用者(M)通過使用者(M)的足部的內側來支撐使用者(M)的 體重并且因此能夠增強特定的肌肉?；蛘弋敂R腳板21的內側構件向下彎曲時，使用者(M) 通過足部的外側來支撐體重并且因此能夠增強特定的肌肉。在實施方式中，擱腳板21的多個構件是內側半部和外側半部。擱腳板21構造成 使得內側半部相對于外側半部向下彎曲。在這種構造中，當擱腳板21的內側構件向下彎曲 時，能夠增強使用者(M)的足部的外側肌肉并且因此能夠矯正膝外翻。在實施方式中，擱腳板21的多個構件是內側半部和外側半部。擱腳板21構造成 使得外側半部相對于內側半部向下彎曲。在這種構造中，當擱腳板21的外側構件向下彎曲
5時，能夠增強使用者(M)的足部的內側肌肉并且因此能夠矯正弓形腿。在實施方式中，擱腳板21構造成對處于站姿的使用者(M)的足部進行支撐。在這 種構造中，使用者(M)的全部體重可施加于使用者(M)的足部并且因此能夠獲得高負荷及 高效率的鍛煉。在第一構造中，輔助鍛煉設備還包括用于支撐擱腳板21的足部支撐臺2、用于在 使用者(M)的足底支承在擱腳板21的支承表面21A上時支撐使用者(M)的臀部的座椅51、 以及座椅驅動單元52，該座椅驅動單元52構造成通過使用驅動源來使座椅移位，從而改變 通過使用者(M)的體重而作用在使用者(M)的腿部上的重量。優(yōu)選足部支撐臺2包括設置 于固定位置的支撐基部la、以及支撐機械部分210，該支撐機械部分210構造成相對于支撐 基部Ia支撐擱腳板21并向上偏置擱腳板21，使得擱腳板21能夠沿豎直方向往復運動。優(yōu) 選擱腳板21的支承表面21A形成為沿著從使用者(M)的足跟朝向使用者(M)的足趾的方 向向下傾斜，并且支撐機械部分210構造成當作用在腿部上的重量增加時，使擱腳板21的 后部2IB相對地比擱腳板21的前部2IF移動更多。在這種構造中(以下稱為第二構造)，支撐機械部分210構造成當作用在腿部上的 重量增加時，使后部21B相對地比前部21F移動更多。因此，無論使用者(M)騎坐在座椅51 上的方式或個體間的體格差異如何，相比于足跟側能夠對足趾側施加較大的負荷。因而，可 防止過大的負荷被施加至膝關節(jié)上，并且可增強膝部周圍的肌肉。在第二構造中，輔助鍛煉設備可包括檢測器61和控制器62，檢測器61用于對使用 者(M)的腿部的肌肉活動性進行檢測，控制器62構造成根據檢測器61所檢測到的肌肉活 動性的結果來對通過支撐機械部分210而移動擱腳板21的移動距離進行控制。在這種構 造中，擱腳板21的移動距離是根據使用者(M)的腿部的肌肉活動性的程度來控制的，因此 能夠對膝部周圍的肌肉施加適當?shù)呢摵?。在第二構造中，檢測器61可構造成檢測使用者(M)的腿筋或小腿三頭肌的肌肉活 動性。腿筋包括股二頭肌肌肉、半膜肌肌肉和半腱肌肌肉。小腿三頭肌肌肉包括腓腹肌肌 肉和比目魚肌肌肉。


現(xiàn)在將對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行更詳細的描述。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點通 過以下詳細的描述和附圖將變得更好理解。圖IA是示出根據本發(fā)明的實施方式的、設置在中間位置的擱腳板的縱向截面?zhèn)?視圖，圖IB是示出所述擱腳板的正截面視圖；圖2是示出從所述中間位置向前運動的所述擱腳板的縱向截面?zhèn)纫晥D；圖3是根據所述實施方式的總體示意性側視圖；圖4是示出根據所述實施方式的殼體的平面透視圖；圖5是根據所述實施方式的總體分解立體圖；圖6是從所述殼體的后側所見的主要構件的橫截面圖；圖7是根據所述實施方式的導引部的主要構件的橫截面圖；圖8A和8B分別是根據所述實施方式的驅動單元的框圖；圖9是根據所述實施方式的足部支撐臺的主要構件的橫截面圖IOA是示出根據本發(fā)明的實施方式的、設置在中間位置的擱腳板的縱向截面?zhèn)?視圖，圖IOB是示出所述擱腳板的正截面視圖；圖11是示出根據所述實施方式的、從所述中間位置向前運動的所述擱腳板的縱 向截面?zhèn)纫晥D；圖12是根據本發(fā)明的實施方式的擱腳板的正視圖；圖13是根據本發(fā)明的實施方式的擱腳板的正視圖；圖14A和14B分別是示出根據本發(fā)明的實施方式中的足部支撐臺的示意性側視 圖；圖15是根據所述實施方式的示意性側視圖；圖16是根據所述實施方式的示意性俯視圖；圖17是根據本發(fā)明的實施方式的控制系統(tǒng)的框圖；圖18是示出根據所述實施方式的足部支撐臺的示意性側視圖。
具體實施例方式本發(fā)明的輔助鍛煉設備的實施方式是基于圖1到圖9來說明的。如圖3所示，設 備包括設置在諸如地板這樣的固定位置的基座10。手柄柱(HP)設置在基座10上，并且在 頂部處包括手柄(HD)，處于站姿的使用者(M)在需要的情況下用手抓握該手柄(HD)。另外， 基座10設置有足部支撐臺2 (左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b)、用于對左足部支撐臺 2a和右足部支撐臺2b中的每一個的行進路徑進行限制的導引部4、以及用于驅動足部支撐 臺2的驅動單元3。足部支撐臺2的頂面被稱為支承表面，并且使用者(M)的左腳和右腳被 分別支承在支承表面上。手柄(HD)和手柄柱(HP)并不是不可或缺的。如圖4和圖5所示，基座10包括由支撐基部Ia和上板Ib組成的殼體1。在圖中 示出的支撐基部Ia構造為具有矩形平行六面體形狀，然而并不局限于這種形狀。為了在下 文中進行簡化說明，支撐基部Ia被例示為在被設置在地板上時具有平行于地板的頂面。上板Ib設置在支撐基部Ia上，并且聯(lián)接至支撐基部Ia以構成殼體1。支撐基部 Ia設置有左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b，使用者(M)的左腳和右腳分別被支承在左 足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b上。此外，驅動單元3設置在底板Ia上，用于使左擱腳 板2a和右擱腳板2b運動。應當指出，圖2和圖3中所示的箭頭X指示設備的向前方向。上板Ib形成有沿板的厚度方向延伸的兩個開口 Ila和11b，以分別暴露出左足部 支撐臺2a和右足部支撐臺2b。開口 Ila和lib中的每一個都形成為矩形形狀。沿著開口 Ila和lib的縱向方向的中心線中的每一個都相對于殼體1的前/后方向傾斜，使得中心線 之間的距離在開口的前端部處比在開口的后端部處大。如圖6所示，滑槽12在每個開口 Ila和lib的寬度方向的相對端部上設置成與開 口連通，用于容納形成在每個擱腳板框架22上的凸緣22b。每個擱腳板框架22與擱腳板 21協(xié)作以分別限定左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b，使用者(M)的足部支承在擱腳板 21上，并且擱腳板框架22包括呈矩形筒狀的主要部分22a。此外，每個擱腳板框架22形成 有凸緣22b，凸緣22b圍繞敞開面(上表面)在主要部分22a的整個外周上延伸。另外，每 個擱腳板框架22具有在主要部分22a內在下端部處一體形成的附接板22c。主要部分22a的長度尺寸以及寬度尺寸分別小于開口 1 Ia和1 Ib的長度尺寸和寬
7度尺寸，而凸緣22b的長度尺寸和寬度尺寸大于開口 Ila和lib的長度尺寸和寬度尺寸。此 外，滑槽12的對置的底部之間的距離大于凸緣22b的相反邊緣之間的距離。因而，使每個 擱腳板框架22能夠在滑槽12的邊界范圍內相對于寬度方向和縱向方向移動。每個擱腳板21形成為略小于主要部分22a的內周的矩形板以使其尺寸能支承使 用者(M)的整個足部。如以下將描述的，前半部21F和后半部21B由鉸鏈21C連接以構成 擱腳板21。擱腳板21的上表面由具有大摩擦系數(shù)的材料制成或者成形為具有大摩擦系數(shù)。 擱腳板21繞其下部周邊一體形成有呈大體方形支架形的框架構件21a和21b。具有呈方形支架形的橫截面的支承板23固定至擱腳板框架22的附接板22c的頂 部以使其開口端朝上取向。軸24以延伸狀態(tài)設置于鉸鏈21C的兩個端部處以分別插入穿 過支承板23的支腿構件23a。因此，軸24設置成沿擱腳板21的寬度方向延伸，并且使擱腳 板21能夠繞軸24回轉從而相對于擱腳板框架22在擱腳板21的縱向方向上的前端和后端 處上下運動。上述框架構件21a和21b設置成對當擱腳板21相對于擱腳板框架22回轉時 形成于擱腳板21與擱腳板框架22之間的間隙進行遮蔽。具有呈方形支架形的橫截面的輪架41穿過擱腳板框架22固定至附接板22c的底 部以使輪架41的開口端朝下取向。設置于輪架41處的每個支腿構件41a的外表面上設置 有兩個輪42。支撐基部Ia的上表面上形成有分別用于左足部支撐臺2a和右足部支撐臺 2b的兩個固定軌道43。輪架41設置于軌道43上，使得輪42在軌道槽43a中滾動，軌道槽 43a設置于軌道43的上端部中。在軌道43的頂部上分別設置有防脫軌板44以防止輪42 脫離軌道槽43a(見圖7)。附帶地，每個軌道43都沿與殼體1中的每個開口 Ila和lib的縱向方向不同的方 向延伸。如上所述，沿著開口 Ila和lib的縱向方向的每個中心線都傾斜成在殼體1的前 端處比在殼體1的后端處大。同樣，每個軌道43的縱向方向也都以類似的方式傾斜。然而，每個軌道43的縱向方向都相對于殼體1的前后方向以比每個開口 Ila和 lib的縱向方向相對于殼體1的前后方向的角度大的角度傾斜。例如，如果每個開口 Ila和 lib的縱向方向相對于所述前后方向以30°角傾斜，則每個軌道43的縱向方向以45°角傾 斜。換言之，當足部支承在左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b上使得足部的中心線分別 與開口 Ila和lib的縱向方向對齊時，每個軌道43的縱向方向取向于這樣的方向即，防止 剪切力作用在膝關節(jié)上，即使當左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b沿著軌道43運動從而 使每個足部的位置移動時也如此。盡管本實施方式例示了這樣的優(yōu)選模式即，使左足部支 撐臺2a和右足部支撐臺2b既在前后方向上也在橫向方向上沿著使它們的位置移位的各自 的行進路徑而運動，但是可將軌道43的取向確定成使得左足部支撐臺2a和右足部支撐臺 2b或者沿前后方向運動或者沿橫向方向運動。通過以上設置，使左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b能夠分別沿著軌道43的縱 向方向往復運動。因為軌道43的縱向方向分別相對于開口 Ila和lib的縱向中心線傾斜， 所以使擱腳板21和擱腳板框架22能夠分別沿著關于開口 Ila和lib的縱向方向傾斜的方 向在開口 Ila和lib內運動。換言之，上述輪架41、輪42、軌道43以及防脫軌板44作用為 導引部4以分別限制左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b的行進路徑。如圖8所示，驅動單元3使左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b的位置移位。驅 動單元3包括用于產生驅動力的驅動源31 ；用于將驅動力傳遞至左足部支撐臺2a和右足
8部支撐臺2b的分路裝置32 ；以及用于使用驅動力以使輪架41分別沿著軌道43往復運動 的往復運動裝置33。盡管如圖8(a)所示，本實施方式的設備構造成在分路裝置32處對驅 動力進行劃分并且將劃分后的驅動力傳遞至兩個往復運動裝置33，但是如圖8(b)所示，同 樣可以在一個往復運動裝置33處產生往復運動驅動力并在分路裝置32處對該往復運動驅 動力進行劃分?，F(xiàn)在將對驅動單元3的細節(jié)進行說明。旋轉馬達31用作為驅動源31 (以下稱為 馬達31)，并且分路裝置32聯(lián)接至馬達31的輸出軸31a。分路裝置32包括與馬達31的輸出軸31a聯(lián)接的蝸桿(第一齒輪)32a、以及與蝸 桿32a嚙合的一對蝸輪(第二齒輪)32b。蝸桿32a和兩個蝸輪32b保持在被固定至支撐基 部Ia的齒輪箱34內。齒輪箱34包括具有頂部開口的齒輪箱體34a以及裝配在齒輪箱體 34a的開口中的蓋34b。在齒輪箱體34a與蓋34b之間安裝有一對軸承32c以對蝸桿32a 的兩個相反的縱向端部進行支承。旋轉軸35由齒輪箱體34a和蓋34b保持并延伸穿過蝸輪32b。并且，該旋轉軸35 聯(lián)接至蝸輪32b從而能夠由蝸輪驅動以旋轉。此外，旋轉軸35在其上端部處形成有具有非 圓形橫截面(在示例中為矩形橫截面)的聯(lián)接部35a。馬達31安裝在齒輪箱體34a的保持構件34c上、以及被緊固至支撐基部Ia的保 持板13a上，并且馬達31通過裝配在齒輪箱體34a上的蓋34b以及聯(lián)接至保持板13a的止 動板13b而固定至支撐基部la。如圖9所示，往復運動裝置33包括一端與旋轉軸35的聯(lián)接部35a相聯(lián)接的曲柄 板36、以及通過曲柄軸37聯(lián)接至曲柄板36的曲柄桿38。曲柄軸37的一端固定至曲柄板 36而另一端容置于軸承38a中，軸承38a承載于曲柄桿38的一個端部上。也就是說，曲柄 桿38的一端以可旋轉的方式聯(lián)接至曲柄板36，并且曲柄桿38的另一端通過軸38b聯(lián)接至 輪架41，從而以可旋轉的方式聯(lián)接至輪架41。如從上文顯而易見的，曲柄桿38用作為運動轉換裝置以將蝸輪32b的旋轉運動轉 換成輪架41的往復運動。為每個蝸輪32b設置曲柄桿38，并且分別對左足部支撐臺2a和 右足部支撐臺2b設置輪架41。因此，曲柄桿38分別作用為單獨的運動轉換裝置以將蝸輪 32b的旋轉運動轉換成左足部支撐臺2a的往復運動和右足部支撐臺2b的往復運動。如上所述，輪架41的行進路徑由輪42和軌道43來限制。因此，當蝸輪32b回轉 時，輪架41分別沿著軌道43的縱向方向往復運動。也就是說，馬達31的旋轉經由蝸桿32a 和蝸輪32b傳遞至曲柄板36，因此聯(lián)接至曲柄板36的曲柄桿38使輪架41沿著軌道43線 性地往復運動。因而，聯(lián)接至輪架41的擱腳板框架22受到驅動以沿著軌道43往復運動。 換言之，左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b分別受到驅動而沿著軌道43的縱向方向往復 運動。在本實施方式中，蝸桿32a和兩個蝸輪32b負責將驅動力分成兩路以分別驅動左 足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b。因此，驅動單元3以使左足部支撐臺2a和右足部支撐臺 2b彼此相聯(lián)的方式驅動左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b。在此，蝸輪32b在隔開180° 的不同部位與蝸桿32a嚙合。因此，當左足部支撐臺2a到達其可移動范圍的后端部時，右 足部支撐臺2b到達其可移動范圍的前端部。由于當左足部支撐臺2a到達其可移動范圍的 后端部時到達其可移動范圍的右端部，并且當右足部支撐臺2b到達其可移動范圍的前端部時到達其可移動范圍的右端部，因此左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b沿著橫向方向 沿相同的方向移位。如從上文顯而易見的，可通過改變蝸桿32a與蝸輪32b的嚙合位置而在左足部支 撐臺2a與右足部支撐臺2b之間提供所需的運動相位差。180°的相位差能夠有效地使使 用者(M)的重心沿著前后方向的移位最小化，從而使得即便是平衡能力減弱的使用者(M) 也能夠鍛煉。可替代地，當未提供相位差時，該設備必然使重心沿著前后方向移動，由此發(fā) 展成這樣的鍛煉即，不僅用于腿部肌肉，而且用于使用者(M)的下背部肌肉以維持平衡能 力。如從上文顯而易見的，驅動單元3能將左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b驅動 成以彼此相聯(lián)的方式沿前/后方向運動并且同時沿橫向方向運動。在此，左足部支撐臺2a 和右足部支撐臺2b分別被驅動成沿軌道43線性地往復運動，從而沿著與腳的前后方向不 同的方向運動。例如，左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b沿相對于殼體1的前后方向以 45°角傾斜的方向運動。該行進距離超過例如20毫米。現(xiàn)在，允許分別設置在左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b上的擱腳板21繞軸24 相對于擱腳板框架22回轉，使得能夠改變擱腳板21的前端部和后端部的高度位置。也就 是說，可改變支承在擱腳板21上的足部的足趾和足跟的高度位置，而這使得踝關節(jié)能夠跖 屈和背屈。在此，為了將擱腳板21繞軸24的回轉運動與擱腳板21沿軌道43的往復運動相 關聯(lián)，如圖1所示，在導軌17作為導引部4的情況下將支撐基部Ia設置在沿著擱腳板21 的行進路徑的一部分處。如圖1所示，形成在基座10中的導軌17限制左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b 各自的行進路徑。導軌17允許左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b中的每一個大致相對 于前/后方向運動，并且在足部支撐臺2沿著行進路徑運動時使足部支撐臺2的一部分向 后移動。凹陷15在基座10內形成為沿著左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b中的每一個 的行進路徑延伸。槽16分別形成為穿過凹陷15的上壁，并且槽16的縱向方向大致沿著前 /后方向延伸。在本實施方式中，左足部支撐臺2a前進越多，則其行進路徑向左傾斜越多。 此外，右足部支撐臺2b前進越多，則其行進路徑向右傾斜越多。槽16沿著這些行進路徑形 成。左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b中每一個的擱腳板21都包括前半部21F和 后半部21B。前半部21F的前/后長度幾乎為后半部21B的前后長度的兩倍。鉸鏈21C將 前半部21F的后端與后半部21B的前端相連接。因此，擱腳板21構造成在鉸鏈21C處彎 曲，鉸鏈21C設置在離開足部支撐臺2的后端大約為擱腳板21的長度的三分之一處。前半 部21F是在其上支承足趾的支承部，并且后半部21B是在其上支承足部的中間部分和足跟 的支承部。在前半部21F的下表面處，前下垂部25a形成為從下表面的前段的中間向下凸 出，并且中間下垂部25b形成為從下表面的后段的中間向下凸出。后下垂部25c形成為從 后半部21B的下表面的中間向下凸出。下垂部25 (25a c)被分別插入到槽16中，并且下 垂部25的底端中的每一個都被設置在基座10的凹陷15中。每個所述底端都設置有橫桿 26。在凹陷15中，橫桿26具有比槽16的寬度長的長度并且其縱向方向指向為平行于槽16的寬度方向。導軌17形成于沿著基座10的行進路徑所設置的凹陷15的底部表面上。艮口， 導軌17包括用于對前下垂部25a的橫桿26進行引導的前部導軌17a、用于對中間下垂部 25b的橫桿26進行引導的中間導軌17b、以及用于對后下垂部25c的橫桿26進行引導的后 部導軌17c。導軌17將橫桿26容置其內，并且根據橫桿26的前后位置來確定橫桿的豎直位 置。在本實施方式中，導軌17大致成型為盒狀，并在其內部設置有行進空間18，該行進空間 18允許橫桿26分別沿前/后方向運動。槽19分別形成為穿過行進空間18的上壁并且沿 著行進空間18的縱向方向(即，行進方向)延伸。每個槽19的寬度都比每個橫桿26的長 度短并且比每個下垂部25的寬度略長。下垂部25分別通過槽19插入到行進空間18中， 并且橫桿26分別設置在行進空間18內，從而能夠防止橫桿26從槽19中掉出。前部導軌 17a向前向下斜向地延伸，使得行進空間18向前延伸越多，則橫桿26的位置被向下設置得 越多。中間導軌向前向上斜向地延伸，使得行進空間18向前延伸越多，則橫桿26的位置被 向上設置得越多。后部導軌的前半部水平地延伸，而后部導軌的后半部向后向下斜向地延 伸，使得行進空間18向后延伸越多，則橫桿26的位置被向下設置得越多。因此，如圖1所示，當左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b中的每一個都相對于行 進路徑的前/后方向設置于大致中間(稱為中間位置)時，前半部21F的上表面幾乎與后 半部21B的上表面平齊并且它們的上表面幾乎是水平的。如圖2所示，當擱腳板21相對于所述中間位置向前(圖中為向右)移動時，前半部 21F向前向下斜向地傾斜且后半部21B向后向下斜向地傾斜，并且使足部跖屈。前半部21F 的長度比后半部21B的長度長，足趾保持為支承于前半部21F上，而足跟離開后半部21B，從 而能夠增強包括足底和小腿在內的肌肉。當擱腳板21相對于所述中間位置向后運動時，前半部21F和后半部21B兩者均向 后向下斜向地傾斜(未示出)。擱腳板21保持這樣的狀態(tài)前半部21F的上表面幾乎與后 半部21B的上表面平齊，并使足部背屈，但整個足部保持被支承于擱腳板21上。如上所述，擱腳板21構造成使得擱腳板21的一部分能向后移動。即，擱腳板21構 造成使得它的一部分相對于它的其余部分后退，從而使擱腳板21的所述一部分離開足部， 而所述其余部分支撐足部。因此，使用者(M)的體重集中于足底的一部分，由此增強特定的 肌肉。另外，擱腳板21包括多個構件，并且該多個構件中的至少一個相對于該多個構件中 其余的構件彎曲。因此，擱腳板21的一部分能通過簡單的構造而相對于擱腳板21的其余 部分運動。此外，擱腳板21的多個構件被前后分離地設置，并且構件中的至少一個相對于其 余構件彎曲。因此，如果擱腳板21的前構件向下彎曲，則使用者(M)以使用者(M)的足部 的后側來支撐使用者(M)的體重，從而能增強特定的肌肉?；蛘撸绻麛R腳板21的后構件 向下彎曲，則使用者(M)以使用者(M)的足部的前側來支撐使用者(M)的體重，從而能增強 特定的肌肉。例如，當擱腳板21的前構件相對于后構件向下彎曲時，能增強包括足底和小 腿在內的肌肉。另外，基于圖10來說明另一個實施方式。如果在圖10所示的一些構件與在圖1 到圖9所示的上述實施方式中所說明的構件相同，則在所述的一些構件上分別運用相同的 數(shù)字，并且省略其解釋。主要對除了在上述實施方式中說明過的構件之外的構件進行說明。
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左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b中的每一個的擱腳板21包括前半部21F和 后半部21B。在本實施方式中，前半部21F的前后長度幾乎為后半部21B的前后長度的一 半。鉸鏈21C將前半部21F的后端與后半部21B的前端相連接。因此，擱腳板21構造為在 鉸鏈21C處彎曲，鉸鏈21C設置于離開足部支撐臺2的前端大約為擱腳板21的長度的三分 之一處。前半部21F是在其上支承足趾和足部的中間部分的支承部，并且后半部21B是在 其上支承足跟的支承部。前下垂部25a形成為從前半部21F的下表面的中間向下凸出。在 后半部21B的下表面上，中間下垂部25b形成為從該下表面的前部向下凸出，并且后下垂部 25c形成為從該下表面的后部向下凸出。基座10的底部表面設置有用于引導前下垂部25a 的橫桿26的前部導軌17a、用于引導中間下垂部25b的橫桿26的中間導軌17b以及用于引 導后下垂部25c的橫桿26的后部導軌17c。前部導軌17a包括前半部分和后半部分。所述前半部分和后半部分分別向前向下 斜向地延伸，使得行進空間18向前延伸越多，則橫桿26的位置被向下設置得越多。然而， 前半部分的傾斜大于后半部分的傾斜。中間導軌向前向下斜向地延伸，使得行進空間18向 前延伸越多，則橫桿26的位置被向下設置得越多。后部導軌向前向上斜向地延伸，使得行 進空間18向前延伸越多，則橫桿26的位置被向上設置得越多。因此，如圖10所示，當左足部支撐臺2a和右足部支撐臺2b被分別設置于行進路 徑的中間位置時，前半部21F的上表面幾乎與后半部21B的上表面平齊并且它們的上表面 幾乎是水平的。如圖11所示，當擱腳板21相對于所述中間位置向前(在圖中為向右)運動時，前 半部21F和后半部21B分別向前向下斜向地傾斜。然而，前半部21F的傾斜大于后半部21B 的傾斜。相對于足部支撐臺2的縱向方向而言，前半部21F的長度短于后半部21B的長度。 足跟保持被支承于后半部21B上而足趾離開前半部21F。因而，能增強前脛骨的肌肉和足趾 的肌肉。當擱腳板21相對于所述中間位置向后運動時，前半部21F和后半部21B向后向下 斜向地傾斜(未示出)。擱腳板21保持這樣的狀態(tài)S卩，前半部21F的上表面幾乎與后半 部21B的上表面平齊，并使足部背屈，但整個足部保持被支承于擱腳板21上。因此，擱腳板21的前構件相對于擱腳板21的前構件向下彎曲，從而能增強前脛骨 的肌肉和足趾的肌肉。現(xiàn)在，對再一個實施方式進行說明。如果一些構件與在圖1到圖9所示的上述實 施方式中所說明的構件相同，則在所述一些構件上分別運用相同的數(shù)字，并且省略其說明。 主要對除了在上述實施方式中說明過的構件之外的構件進行說明。在本實施方式中，擱腳板21構造為使得它的一部分相對于它的其余部分后退，從 而使擱腳板21的所述一部分離開足部，而所述其余部分支撐足部。例如，擱腳板21包括相 對于左右分離的構件，并且這些構件被設置成彼此相鄰。擱腳板21構造成所述多個構件 中的至少一個相對于所述構件中的其余構件彎曲并且因此離開使用者(M)的足部。因此， 當擱腳板21的外側半部向下彎曲時，使用者(M)以使用者(M)的足部的內側來支撐使用者 (M)的體重，從而能增強特定的肌肉?；蛘?，當擱腳板21的內側半部向下彎曲時，使用者(M) 以使用者(M)的足部的外側來支撐使用者(M)的體重，從而能增強特定的肌肉。在圖12示出的本實施方式中，內側半部相對于外側半部向下彎曲。左足部支撐臺
122a和右足部支撐臺2b中的每一個擱腳板21包括右側構件21R和左側構件21L。鉸鏈21C 連接右側構件21R的左端和左側構件21L的右端。因此，擱腳板21構造成在鉸鏈21C處彎 曲，鉸鏈21C相對于足部支撐臺2的水平方向設置于中間部分處。如圖12所示，左足部支 撐臺2a構造成第五指側的右側構件21R向下彎曲。未示出的是，右足部支撐臺2b構造成 第五指側的左側構件21L向下彎曲。因此，擱腳板21的內側半部相對于外側半部向下彎曲，從而能增強足部的外側肌 肉并能矯正膝外翻。另外，在圖13示出的本實施方式中，外側半部相對于內側半部向下彎曲。如圖13 所示，左足部支撐臺2a構造成第一足趾側的左側構件21L向下彎曲。未示出的是，右足部 支撐臺2b構造成第一足趾側的右側構件21R向下彎曲。因此，擱腳板21的外側半部相對于內側半部向下彎曲，從而能增強足部的內側肌 肉并能矯正弓形腿。圖14到圖16示出了一種根據本發(fā)明的實施方式的輔助鍛煉設備。如圖15和圖 16所示，本實施方式中的設備包括設置在諸如地板這樣的固定位置處的基座10。座椅支撐 件50和手柄柱(HP)設置在基座10上。座椅支撐件50的上端設置有用于支撐使用者(M) 的臀部的座椅51。手柄柱(HP)的上部設置有手柄(HD)，處于站姿的使用者(M)在需要的 情況下用手抓握該手柄(HD)。在基座10上，在位于座椅支撐件50與手柄柱(HP)之間的位 置處形成有足部支撐臺2，該足部支撐臺2的頂表面為支承表面21A。使用者(M)的足底支 承在支承表面21A上并由此調節(jié)足部的位置。座椅支撐件50設置有用于使座椅51搖動的座椅驅動單元52、以及用于相對于基 座10上下移動座椅51和座椅驅動單元52的升降機械部分53。即，升降機械部分53使座 椅51和座椅驅動單元52相對于基座10上下運動，從而能夠在臀部置于座椅51的接觸表 面51a上并且足底支承在支承表面21A上時調節(jié)使用者(M)的膝部的彎曲角度“ θ ”。對于其臀部置于接觸表面51a上并且其足底支承在支承表面21A上的使用者(M)， 座椅驅動單元52搖動座椅51以移動臀部的位置。因此，通過使用者(M)的體重而作用于 使用者(M)的腿部上的重量被改變。即，當設備支撐使用者(M)并將通過使用者(M)的體 重而作用其上的重量分散到臀部和腿部中時，由臀部所支撐的重量是通過移動臀部的位置 來增加或減少的。因而，能改變通過使用者(M)的體重而作用于腿部上的重量。在此，當膝蓋彎曲成預定的角度并且由座椅51所支撐的使用者(M)的體重的比率 降低時，隨著如進行下蹲鍛煉那樣彎曲膝部，作用于使用者(M)的大腿區(qū)域上的負荷增加。 因此，可收縮大腿部區(qū)域的肌肉。即，當座椅驅動單元52搖動座椅51時，大腿部區(qū)域的肌 肉通過不是非常自發(fā)的鍛煉而是被動的鍛煉而在激發(fā)與松弛之間交替。換句話說，座椅驅 動單元52搖動座椅51從而可主要鍛煉大腿部區(qū)域的肌肉。優(yōu)選將座椅51的搖動方向設定成防止剪切力作用在膝關節(jié)上。如圖16所示，當 使用者(M)的臀部由座椅51的接觸表面51a支撐時，使用者(M)的足部變?yōu)檫@樣的即，足 趾部之間的距離大于足跟部之間的距離，并且這種狀態(tài)是自然姿態(tài)。足部之間的打開角度 “ θ 2”可通過足部支承于其上的足部支撐臺2的位置來確定。因此，座椅51沿著這樣的方 向搖動即，當足部支承在足部支撐臺2上時，連接每個足部的足趾部和足跟部的中心線的 方向，因此使用者(M)能夠在沒有剪切力作用在膝關節(jié)上的情況下被動地鍛煉。即，當座椅51從搖動范圍的后端向前運動時，對向右向前斜向地運動以及向左向前斜向地運動的時長 進行設定，因此幾乎使用者(M)的體重都能夠作用在每條腿的大腿部區(qū)域上而不存在作用 在膝關節(jié)上的剪切力。另外，在圖15所示的示例中，座椅51的接觸表面51a為大致的水平表面。然而， 使用者(M)被動地進行鍛煉，其通過改變由使用者(M)的體重而作用在腿部上的重量來促 使大腿部區(qū)域的肌肉收縮，因此優(yōu)選的是接觸表面51a沿著座椅51的搖動方向向前向下斜 向地傾斜。即，優(yōu)選就座椅51的前端部而言，對使用者(M)的右臀進行支撐的部分向下并 且向右向前斜向地傾斜，而對使用者(M)的左臀進行支撐的部分向下并且向左向前斜向地 傾斜。具有這樣的形狀的座椅51使得作用在腿部上的重量能夠容易地增加，從而能實現(xiàn)高 效的訓煉。另外，對本實施方式的足部支撐臺2進行說明。如圖14A和圖14B所示，足部支撐 臺2包括支撐基部la，該支撐基部Ia緊固至基座10并因此被設置到位；擱腳板21，該擱 腳板21設置有支承表面21A，支承表面21A沿著從使用者(M)的足跟朝向使用者(M)的足 趾的方向(在圖14中為向左)向下傾斜；以及支撐機械部分210，該支撐機械部分210構造 成相對于支撐基部Ia而對擱腳板21進行支撐，并且向上偏置擱腳板21使得擱腳板21能 夠在豎直方向上往復運動。擱腳板21包括兩個構件，并且構件之間的分界線靠近擱腳板21 的縱向方向上的中間。即，擱腳板21被分成位于足趾側的前半部21F和位于足跟側的后半 部21B。連接機構(未示出)連接前半部21F和后半部21B使得它們能夠相對于豎直方向 運動。支撐機械部分210包括第一可動板211、第二可動板212、第一彈簧213以及第二 彈簧214。第一可動板211和第二可動板212分別由窄而長的板件形成，并且彼此具有相同 的形狀和相同的尺寸。第一可動板211的前端通過從前半部21F的端部向下凸出的凸出部 樞轉地支撐，并且第一可動板211的后端由支撐基部Ia的后端樞轉地支撐。另一方面，第 二可動板212的前端通過從支撐基部Ia的端部向上凸出的凸出部樞轉地支撐，并且第二可 動板212的后端由后半部21B的后端樞轉地支撐。第一可動板211和第二可動板212通過 銷215以可旋轉的方式連接，銷215設置于沿縱向方向向前離開中間位置一定距離處。第一 彈簧213相對于支撐基部Ia向上偏置前半部21F，并且第二彈簧214向上偏置后半部21B。 然而，第二彈簧214的彈簧常數(shù)小于第一彈簧213的彈簧常數(shù)。因此，當足底支承于擱腳板21的支承表面21A上并且作用在腿部上的重量增加、 且在足趾側與足底相接觸的前半部21F克服第一彈簧213的壓力以向下移動(下降)時， 第一可動板211繞著由支撐基部Ia樞轉地支撐的后端沿逆時針方向旋轉，從而通過銷215 連接第一可動板211的第二可動板212繞著由支撐基部Ia樞轉地支撐的前端沿順時針方 向旋轉。這里，連接第一可動件211和第二可動件212的位置(即，銷215的位置)被設置 于沿第一可動件211和第二可動件212中的每一個的縱向方向向前離開中間位置一定距離 處。因此，后半部21B的向下行進距離(下降距離)大于前半部21F的向下行進距離。根據這種構造，當足底支承在擱腳板21的支承表面21A上并且作用在腿部上的重 量增加時，足跟側的足底離開擱腳板21的后半部21B并且重量僅作用在足趾側的足底上， 足趾側的足底與擱腳板21的前半部21F相接觸。另外，在本實施方式中，當作用在腿部上的重量增加時，支撐機械部分210使得后
14半部21B能夠比前半部21F相對更多地向下移動。因此，無論使用者(M)騎坐在座椅51上 的方式或個體間的體格差異如何，能夠相比于足跟側向足趾側施加較大的負荷。因而，可防 止過大的負荷被施加至膝關節(jié)，并且可增強膝部周圍的肌肉。圖17和圖18分別示出了根據本發(fā)明的實施方式的輔助鍛煉設備的足部支撐臺和 控制系統(tǒng)。本實施方式的特征在于該設備包括用于對使用者(M)的腿部的肌肉活動性進行 檢測的檢測器61、以及控制器62?？刂破?2構造成根據通過檢測器61所檢測到的肌肉活 動性的結果來對通過支撐機械部分210所移動的擱腳板21 (后半部21B)的移動距離進行 控制。然而，除了這些構件之外的構件與圖14到圖16所示的上述實施方式中的構件相同。 因此，分別在這種構件上運用相同的數(shù)字，并且省略其說明。如圖18所示，本實施方式的支撐機械部分210包括第一彈簧213和致動器216，第 一彈簧213支撐擱腳板21的前半部21F并向上偏置前半部21F，使得前半部21F能沿豎直 方向移動，致動器216沿豎直方向以可移動的方式支撐擱腳板21的后半部21B。檢測器61包括已知的器件，例如用于對肌肉的主動收縮活動性進行電檢測的肌 動電流描記器、用于對肌肉的主動收縮活動性進行動態(tài)檢測的肌肉硬度計、或者用于通過 近紅外光譜法對取決于肌肉收縮的氧消耗量進行檢測的測量設備。檢測器61構造成將肌 肉活動性的檢測值轉變成電信號(檢測信號)并且將電信號輸出到控制器62中。另外，優(yōu) 選的是，由檢測器61檢測到的肌肉活動性至少是腿筋(股二頭肌肌肉、半膜肌肌肉以及半 腱肌肌肉)或者小腿三頭肌(腓腹肌肌肉和比目魚肌肌肉)的活動性。控制器62是主要由微型計算機構成的電路，并且根據從檢測器61處接收到的檢 測信號(肌肉活動性的檢測值)來控制致動器216，并控制后半部21B的移動距離。如在上述背景技術中所說明的，對于輔助鍛煉設備來說重要的是同時收縮腿筋 (股二頭肌肌肉、半膜肌肌肉和半腱肌肌肉)和小腿肌肉，并且減少作用在膝關節(jié)上的剪切 力，以便在降低膝關節(jié)的負荷的同時為股四頭肌肌肉提供鍛煉的效果。相比于足跟側向足 趾側施加較大的負荷并且使足關節(jié)跖屈，從而能使小腿三頭肌(腓腹肌和比目魚肌)收縮 并且同時也能使作為協(xié)調肌肉的腿筋收縮，并因此能使膝部周圍的肌肉同時收縮。因而，在 腿筋或小腿三頭肌的肌肉活動性被檢測器61檢測到、并且控制器62控制致動器216使得 檢測值在預定的適當范圍內較大并且擱腳板21的后半部21B向下移動的情況下，能夠安全 且有效地增強膝部周圍的肌肉。另外，當檢測器61既檢測股四頭肌的肌肉活動性又檢測腿 筋或小腿三頭肌的肌肉活動性并且腿筋或小腿三頭肌的肌肉活動性小于股四頭肌的肌肉 活動性時，控制器62可構造成增加后半部21B的向下移動距離以使腿筋或小腿三頭肌的肌 肉活動性與股四頭肌的肌肉活動性相平衡。盡管已參照特定的優(yōu)選實施方式來描述了本發(fā)明，但本領域的技術人員能夠在不 背離本發(fā)明即權利要求的真實精神和范圍的情況下做出許多修改和變化。
權利要求
一種輔助鍛煉設備，包括用于支撐使用者的足部的擱腳板，其中，所述擱腳板構造成使得所述擱腳板的一部分相對于所述擱腳板的其余部分后退并因此離開所述足部，而所述擱腳板的所述其余部分支撐所述足部。
2.如權利要求1所述的輔助鍛煉設備，其中，所述擱腳板包括多個構件，其中，所述擱腳板構造成使得所述多個構件中的至少一個相對于所述多個構件中的其 余構件彎曲并因此離開所述使用者的足部。
3.如權利要求2所述的輔助鍛煉設備，其中，所述擱腳板的所述多個構件前后分離地 設置。
4.如權利要求3所述的輔助鍛煉設備，其中，所述擱腳板的所述多個構件是前半部和 后半部，其中，所述擱腳板構造成使得所述前半部相對于所述后半部向下彎曲。
5.如權利要求3所述的輔助鍛煉設備，其中，所述擱腳板的所述多個構件是前半部和 后半部，其中，所述擱腳板構造成使得所述后半部相對于所述前半部向下彎曲。
6.如權利要求2所述的輔助鍛煉設備，其中，所述擱腳板的所述多個構件左右分離地設置。
7.如權利要求6所述的輔助鍛煉設備，其中，所述擱腳板的所述多個構件是內側半部 和外側半部，其中，所述擱腳板構造成使得所述內側半部相對于所述外側半部向下彎曲。
8.如權利要求6所述的輔助鍛煉設備，其中，所述擱腳板的所述多個構件是內側半部 和外側半部，其中，所述擱腳板構造成使得所述外側半部相對于所述內側半部向下彎曲。
9.如權利要求1至8中任一項所述的輔助鍛煉設備，其中，所述擱腳板構造成支撐處于 站姿的所述使用者的足部。
10.如權利要求1所述的輔助鍛煉設備，還包括 足部支撐臺，用于支撐所述擱腳板；座椅，用于當所述使用者的足底支承在所述擱腳板的支承表面上時支撐所述使用者的 臀部；以及座椅驅動單元，其構造成通過使用驅動源而使所述座椅移位，從而改變通過所述使用 者的體重而作用在使用者的腿部上的重量；其中，所述足部支撐臺包括支撐基部和支撐機械部分，所述支撐基部設置于固定位置， 所述支撐機械部分構造成相對于所述支撐基部支撐所述擱腳板并向上偏置所述擱腳板，使 得所述擱腳板能夠沿豎直方向往復運動，其中，所述擱腳板的支承表面形成為沿著從所述使用者的足跟朝向所述使用者的足趾 的方向向下傾斜，其中，所述支撐機械部分構造成當通過所述使用者的體重作用在所述使用者的腿部 上的重量增加時，使所述擱腳板的后部的一部分相對地比所述擱腳板的前部的一部分移動更多。
11.如權利要求10所述的輔助鍛煉設備，還包括檢測器，用于檢測所述使用者的腿部的肌肉活動性；以及控制器，其構造成根據由所述檢測器檢測到的肌肉活動性的結果來對通過所述支撐機 械部分而移動所述擱腳板的移動距離進行控制。
12.如權利要求11所述的輔助鍛煉設備，其中，所述檢測器構造成檢測所述使用者的 腿筋或小腿三頭肌的肌肉活動性，所述腿筋包括股二頭肌肌肉、半膜肌肌肉以及半腱肌肌 肉，所述小腿三頭肌肌肉包括腓腹肌肌肉和比目魚肌肌肉。
全文摘要
一種輔助鍛煉設備，包括用于支撐使用者的足部的擱腳板。擱腳板構造成使得擱腳板的一部分相對于擱腳板的其余部分后退從而離開足部，而擱腳板的其余部分支撐足部。
文檔編號A63B24/00GK101939063SQ20088012626
公開日2011年1月5日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權日2007年12月25日
發(fā)明者后藤孝夫, 四宮葉一, 小澤尚久, 越智和弘 申請人:松下電工株式會社