特許 7327793 トレッドミル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-07

(45)【発行日】2023-08-16

(54)【発明の名称】トレッドミル

(51)【国際特許分類】

   A63B 22/02 20060101AFI20230808BHJP

   A63B 23/04 20060101ALI20230808BHJP

   A61H 1/02 20060101ALI20230808BHJP

   H10N 30/30 20230101ALI20230808BHJP

   H10N 30/857 20230101ALI20230808BHJP

   H10N 35/80 20230101ALI20230808BHJP

【ＦＩ】

A63B22/02

A63B23/04 P

A61H1/02 R

H10N30/30

H10N30/857

H10N35/80

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019166013

(22)【出願日】2019-09-12

(65)【公開番号】P2021041007

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-09-06

(73)【特許権者】

【識別番号】594201630

【氏名又は名称】株式会社大武ルート工業

(74)【代理人】

【識別番号】100103137

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 滋

(74)【代理人】

【識別番号】100145838

【弁理士】

【氏名又は名称】畑添 隆人

(72)【発明者】

【氏名】太田 義武

(72)【発明者】

【氏名】高橋 宏

(72)【発明者】

【氏名】松本 学

【審査官】槙 俊秋

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第８００２６７２（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】中国特許出願公開第１０８４５２４８０（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１１８６８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平９－１２２２６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６３Ｂ ２２／０２

Ａ６３Ｂ ２３／０４

Ａ６３Ｂ ２４／００

Ａ６１Ｈ １／０２

Ｈ１０Ｎ ３０／３０

Ｈ１０Ｎ ３０／８５７

Ｈ１０Ｎ ３５／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フロントローラとリアローラに巻き掛けされたエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトの上側部位の下方に位置して設けられ、その上を前記エンドレスベルトの上側部位が走行する走行板と、
を備えたトレッドミルにおいて、
前記走行板の内部には、前記エンドレスベルトの上側部位から前記走行板に作用した力を検出するように複数の圧電素子が設けてあり、
前記走行板は上側部分と下側部分からなり、前記複数の圧電素子は、前記上側部分と前記下側部分の間に設けてあり、
前記上側部分と下側部分の間には中間シートが設けてあり、前記中間シートには複数の開口が形成されており、各圧電素子は各開口内に収容されている、トレッドミル。

【請求項2】

フロントローラとリアローラに巻き掛けされたエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトの上側部位の下方に位置して設けられ、その上を前記エンドレスベルトの上側部位が走行する走行板と、
を備えたトレッドミルにおいて、
前記走行板の内部には、前記エンドレスベルトの上側部位から前記走行板に作用した力を検出するように複数の圧電素子が設けてあり、
前記走行板は上側部分と下側部分からなり、前記複数の圧電素子は、前記上側部分と前記下側部分の間に設けてあり、前記下側部分の上面に各圧電素子の下面が当接しており、各圧電素子の上面に上側部分の下面が当接しており、各圧電素子は、上側部分の下面、あるいは／および、下側部分の上面に接着されており、
前記上側部分の下面の周縁と前記下側部分の上面の周縁の間にはスペーサが設けてある、トレッドミル。

【請求項3】

フロントローラとリアローラに巻き掛けされたエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトの上側部位の下方に位置して設けられ、その上を前記エンドレスベルトの上側部位が走行する走行板と、
を備えたトレッドミルにおいて、
前記走行板の内部には、前記エンドレスベルトの上側部位から前記走行板に作用した力を検出するように複数の圧電素子が設けてあり、
前記走行板は上側部分と下側部分からなり、前記複数の圧電素子は、前記上側部分と前記下側部分の間に設けてあり、
前記複数の圧電素子の配線は、前記走行板の内部で延びており、
前記下側部分は、複数枚のシートから積層構造となっており、前記下側部分の最上位のシートには、各圧電素子の直下に位置して孔が形成されており、最上位のシートの直下のシートには、前記孔の直下に位置して圧電素子の配線経路の一部となる溝が形成されている、
トレッドミル。

【請求項4】

各圧電素子の上面と前記走行板の前記上側部分の下面の間にはプッシャが設けてあり、各圧電素子の上面と前記上側部分の下面は前記プッシャを介して当接している、請求項１～３いずれか１項に記載のトレッドミル。

【請求項5】

フロントローラとリアローラに巻き掛けされたエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトの上側部位の下方に位置して設けられ、その上を前記エンドレスベルトの上側部位が走行する走行板と、
を備えたトレッドミルにおいて、
前記走行板の表面は、前記エンドレスベルトの上側部位に対向する部位と、前記エンドレスベルトの上側部位に対向しない非対向部位と、を備え、
複数の圧電素子が、前記走行板の表面にのみ接触した状態で前記非対向部位に設けられており、
前記圧電素子は、前記エンドレスベルトの上側部位から前記走行板に作用した力を当該走行板の振動として検出する、
トレッドミル。

【請求項6】

前記走行板の上面の幅は、前記エンドレスベルトの幅よりも大きく、前記上面は、前記非対向部位を備えており、前記圧電素子は、前記上面の前記非対向部位に設けてある、
請求項５に記載のトレッドミル。

【請求項7】

前記非対向部位は、前記走行板の下面及び端面を含み、前記圧電素子は、前記下面、あるいは／および、前記端面に設けてある、請求項５、６いずれか１項に記載のトレッドミル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トレッドミルに関するものである。

【背景技術】

【0002】

トレッドミルは、走行するエンドレスベルト（走行ベルト）の上側部位に対象が載って走行動作や歩行動作を行うことで、室内でのランニングやウォーキングを可能とする装置であり、例えば、トレーニングやリハビリテーションに用いられる。トレッドミルは、本来的に、ベルトの走行速度の調整等を含む走行機能を備えているが、走行機能に加えて、計測機能を備えたものも存在する。

【0003】

計測機能として、トレッドミルの走行ベルト上で歩行ないし走行する対象の床反力を計測することは有用である。フォースプレートが内蔵されたトレッドミルは、以下に例示するように存在する。特許文献１～４には、歪みゲージを用いたフォースプレートを備えたトレッドミルが開示されている。特許文献５～６には、静電容量式センサを用いたフォースプレートを備えたトレッドミルが開示されている。特許文献７には、３方向検出可能な水晶振動子力センサを備えたトレッドミルが開示されている。

【0004】

本出願人は、床から走行ベルトの上側部位（歩行面ないし走行面）までの高さが低いロープロファイルすなわち薄型のトレッドミル（例えば、床面から走行ベルトまでの高さが３５ｍｍ程度）を開発した（特許文献８～１０）。このようなロープロファイルのトレッドミルは、走行ベルトの上側部位に対して、対象（特にリハビリ中の患者や高齢者等）が容易に乗り降りすることを可能とし、また、歩行中に走行ベルトから床面に落ちた場合にも衝撃が少なくて済むという利点を備えている。

【0005】

このようなロープロファイルのトレッドミルでは、走行ベルトの上側部位の下方空間の高さが制限される。上記の従来のフォースプレートを備えたトレッドミルにおいて、走行ベルトの上側部位の下方には十分な空間が確保されており、極めて制限された高さの空間にフォースプレートを納めようという課題や着想はない。特に、ロードセル（歪みゲージ）を用いたフォースプレートは下方から荷重が作用するプレートを支持する構造となるため、その分高さ寸法が大きくなる。

【文献】米国特許第４８３００２１号

【文献】特許第５９３０３８９号

【文献】特許第６１８７２０８号

【文献】特開２０１８－１３９９７５

【文献】米国特許第６０１０４６５号

【文献】米国特許第８００２６７２号

【文献】米国特許第６１７３６０８号

【文献】特開２００２－８５５８６

【文献】特開２００５－２４５９００

【文献】特開２０１８－１２１９６２

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、エンドレスベルトの上側部位の下方空間の高さが制限されているトレッドミルであっても、前記上側部位上の対象から当該上側部位に作用した力を検出することを可能とする手段を備えたトレッドミルを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明が採用した技術手段は、
フロントローラとリアローラに巻き掛けされたエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトの上側部位の下方に位置して設けられ、その上を前記エンドレスベルトの上側部位が走行する走行板と、
を備えたトレッドミルにおいて、
前記走行板の内部あるいは／および表面には、前記エンドレスベルトの上側部位から前記走行板に作用した力を検出するように複数の圧電素子が設けてある、
トレッドミル、である。

【0008】

１つの態様では、圧電素子としては、圧電振動板（圧電素子を黄銅やニッケル等の金属板に接着したもの）、圧電セラミック、水晶圧電素子、軟磁性材料と磁歪材料を接合した要素（ＷＯ２０１８／２３０１５４参照）を例示することができる。好ましくは、圧電素子の厚さは、１ｍｍ以下であり、例えば、０．６ｍｍ以下である。圧電素子を走行板内に設ける場合において、走行板の板厚に影響を与えないためには、より薄い圧電素子を採用することが望ましい。

【0009】

１つの態様では、前記走行板は上側部分と下側部分からなり、前記複数の圧電素子は、前記上側部分と前記下側部分の間に設けてある。
走行板の上側部分は、１枚ないし複数枚のシートから形成されている。
１つの態様では、走行板の上側部分は、上側の木製シートと、下側の金属製（例えば、鉄製ないしスチール製）シートとを貼り合わせてなる。
走行板の下側部分は、１枚ないし複数枚のシートから形成されている。
１つの態様では、走行板の下側部分は、最上位の金属製（例えば、鉄製ないしスチール製）シート、中間の１枚ないし複数枚の木製シート（例えば、べニア板）、最下位の金属製シート（例えば、鉄製ないしスチール製）から形成されている。
圧電素子は、走行板に上方から作用した力を検出できるような態様で走行板内に設けられる。具体的には、圧電素子の下面は、前記下側部分の上面に直接あるいは間接的（例えば、後述するプッシャのような要素を介して）に当接しており、圧電素子の上面は、前記上側部分の下面に直接あるいは間接的（例えば、後述するプッシャのような要素を介して）に当接している。
走行板の上側部分と下側部分は、上側部分の下面と下側部分の上面の間にスペーサを設けて一体化するようにしてもよい。

【0010】

１つの態様では、前記上側部分と下側部分の間には中間シートが設けてあり、前記中間シートには複数の開口が形成されており、各圧電素子は各開口内に収容されている。
１つの態様では、前記中間シートは金属製（例えば、鉄製、スチール製、アルミ製）である。
１つの態様では、各開口に収容された圧電素子の下面は、走行板の前記下側部分の上面に当接ないし固定（接着）されている。
１つの態様では、圧電素子の上面と走行板の上側部分の下面の間にはプッシャが設けてある。
１つの態様では、前記上側部分の下面及び前記中間シートは金属製であり、前記プッシャは絶縁体（例えば、樹脂製）から形成されている。
１つの態様では、前記中間シートの厚さ（開口の深さ）は、前記圧電素子の高さ（厚さ）よりも大きく、前記プッシャの下側の部分は前記開口内に位置しており、残りの上側の部分は前記中間シートの上面よりも上方に位置している。
１つの態様では、前記上側部分と前記中間シートは、前記上側部分の下面と前記中間シートの上面の間にスペーサを設けて固定されている。
１つの態様では、前記中間シートには、多数の開口が形成されており、一部の開口に圧電素子が収容されており、残りの他の開口にはダミープレートが収容される。１つの態様では、ダミープレートは、圧電素子と略同じ高さ寸法を備えている。
１つの態様では、ダミープレートは、中間シートと同じ材質から形成されており、例えば、中間シートが鉄製であれば、ダミープレートは鉄製である。
１つの態様では、前記中間シートには、走行板の前後方向及び左右方向に間隔を存して多数の開口が形成されている。

【0011】

１つの態様では、前記複数の圧電素子の配線は、前記走行板の内部あるいは前記走行板の下面に沿って延びている。
１つの態様では、前記配線は、走行板の上側部分と下側部分の間、あるいは、下側部分内、あるいは、下側部分の下面に沿って延びている。
１つの態様では、走行板の下側部分は、複数枚のシートから積層構造となっており、最上位のシートには、圧電素子（中間シートに形成された開口）の直下に位置して孔が形成されており、最上位のシートの直下のシートには、前記孔の直下に位置して溝が形成されている。
圧電素子の配線は、フレキシブル基板から形成されていてもよく、例えば、フレキシブル基板は、前記上側部分と前記下側部分の間を通って延びている。
また、圧電素子から出力される信号（出力電圧）は、無線で処理部に送信してもよい。

【0012】

１つの態様では、前記走行板は、前記エンドレスベルトの上側部位に対向する部位と、前記エンドレスベルトの上側部位に対向しない非対向部位と、を備え、前記非対向部位の表面に複数の圧電素子を設けてなる。
１つの態様では、前記圧電素子は、走行板に力が作用した時の当該走行板の振動を検出するものであり、例えば、可撓性を備えた極薄のフィルム（例えば、圧電ＰＶＤＦポリマフィルム）である。
１つの態様では、前記複数の圧電素子は、前記走行板のみに接触している。「走行板のみに接触している」とは、トレッドミルの走行板以外の構造体や床面に接触していないことを意味し、圧電素子を走行板に固定する手段に接触することは排除されない。
走行板に、当該走行板の表面に設けられた圧電素子を保護する要素を設けてもよい。
１つの態様では、前記走行板の上面の幅は、前記エンドレスベルトの幅よりも大きく、前記上面は、前記非対向部位を備えており、前記複数の圧電素子は、前記上面の前記非対向部位に設けてある。
１つの態様では、前記上面の前記非対向部位は、エンドレスベルトの上側部位の下方に位置しない幅方向両側部位である。
また、左右の独立したエンドレスベルトを備えており、左右のエンドレスベルト間に間隔がある場合には、前記上面の前記非対向部位は、左右のエンドレスベルトの上側部位間に位置する上面の中央部位であり、かかる部位に圧電素子を設けてもよい。
また、前記走行板の下面や端面は、前記非対向部位であり、前記複数の圧電素子は、前記下面や端面に設けてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明では、トレッドミルの走行板の内部あるいは／および表面に、前記エンドレスベルトの上側部位から前記走行板に作用した力を検出するように複数の圧電素子を設けたことによって、エンドレスベルトの上側部位の下方空間の高さが制限されているトレッドミルであっても、前記走行板に作用した力を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係るトレッドミルの斜視図である。

【図2】本実施形態に係るトレッドミルの主要部の幅方向の断面図である。

【図3】本実施形態に係るトレッドミルの主要部の縦方向の断面図である。

【図4】他の実施形態に係るトレッドミルの斜視図である。

【図5】本実施形態に係るトレッドミルの機台及び走行板の分解斜視図である。

【図6】本実施形態に係るトレッドミルの走行板の部分断面図である。

【図7】本実施形態に係るトレッドミルの走行板の部分分解斜視図である。

【図8】図６の部分拡大図（圧電素子）である。

【図9】図６の部分拡大図（ダミープレート）である。

【図10】本発明に係る走行板の実施形態の幾つかのバリエーションを説明する図である。

【図11】圧電素子を備えた走行板の他の実施形態を示す図である。

【図12】圧電素子で取得した信号の流れを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［Ａ］トレッドミルの基本構成
本実施形態に係るトレッドミルの基本構成について、図１～図３を参照しつつ説明する。トレッドミルは、フロントベース１と左右のサイドフレーム２とからなる機台と、左右のサイドフレーム２間に支持された走行板３と、走行板３の前方に位置してフロントベース１上に回転可能に設けられたフロントローラ（駆動ローラ）４と、走行板３の後方に位置して左右のサイドフレーム２間に回転可能に設けられたリアローラ（従動ローラ）５と、フロントローラ４とリアローラ５に巻き掛けされ、走行板３の上下に位置して走行するエンドレスベルト（走行ベルト）６と、を備えている。

【0016】

エンドレスベルト６は、例えば、可撓性を備えた樹脂製のエンドレスベルトであって、走行板３の上側を走行する上側部位６０と、走行板３の下側を走行する下側部位６１と、フロントローラ４に巻き掛けされた前方巻き掛け部位６２と、リアローラ５に巻き掛けされた後方巻き掛け部位６３と、を備えている。エンドレスベルト６の上側部位６０が、対象が載る歩行面ないし走行面を形成している。

【0017】

フロントローラ４はリアローラ５に比べて大径であり、走行板３の前端とフロントローラ４の間で走行板３の前端の前方斜め上方に位置して押圧ローラ７が設けてある。エンドレスベルト６の上側部位６０は、前後方向に水平に延びると共に、上側部位６０と前方巻き掛け部位６２との遷移部位６４は、押圧ローラ７に下方に押圧されて前方に向かって上向き傾斜状に延びている。押圧ローラ７により、エンドレスベルト６の上側部位６０の前方部位を下側部位６１側に押圧することで、上側部位６０と下側部位６１は狭い間隔（フロントローラ４の直径よりも小さい）で平行に延びている。

【0018】

フロントベース１上には駆動モータ８０と伝動機構８１からなる駆動機構８が搭載されており、駆動モータ８０の回転力を伝動機構８１によってフロントローラ４に伝動することで、エンドレスベルト６が走行するようになっている。駆動機構８はカバー８２によって覆われている。

【0019】

左右のサイドフレーム２の前端には、フロントフレーム９が立設されている。フロントフレーム９は、左右のサイドフレーム２の前端に位置して立ち上がるフロント支柱９０と、フロント支柱９０の上端間を接続する上部フレーム９１からなり、上部フレーム９１には表示部９２と操作部９３が設けてある。左右のサイドフレーム２の側部に位置して手摺フレーム１０が設けてある。手摺フレーム１０は、前後の支柱１００、１０１と、前後の支柱１００、１０１を接続する手摺バー１０２からなる。フロントフレーム９及び手摺フレーム１０の形状や構成は、図示のものに限定されない。

【0020】

サイドフレーム２は、前後方向に延びる長尺部材であって、下側のサイドフレーム本体２０と、上側のサイドカバー２１と、からなる。１つの態様では、サイドフレーム本体２０及びサイドカバー２１はアルミニウム製である。サイドカバー２１の上面には樹脂製のサイドステップ２２が設けてあり、サイドフレーム本体２０の下方にはゴム製のフレームラバー２３が設けてある。サイドフレーム２の形状や構成は、図示のものに限定されず、また、サイドフレーム２を構成する要素の材質も限定されない。

【0021】

走行板３は、エンドレスベルト６の上側部位の直下に位置し、その上を上側部位が走行する最上位層３０と、最上位層３０を支持する支持板３´と、からなる。本実施形態に係る支持板３´は、最上位層３０よりも幅広であり、支持板３´の幅方向両端部は最上位層３０に覆われずに露出している。走行板３は、サイドフレーム本体２０の水平状の支持面２００に支持板３´の幅方向両端部の下面を載置した状態で、取付ボルト２４によってサイドフレーム本体２０に固定されている。図２に示すように、取付ボルト２４は支持板３´の幅方向両端部に貫設されているが、最上位層３０を貫通していない。

【0022】

走行板３の最上位層３０は摺接面を形成し、走行板３は、エンドレスベルト６の上側部位６０と下側部位６１の間に位置して、エンドレスベルト６の上側部位６０を摺接可能に支承する。走行板３の最上位層３０は、滑り性の良い材料から形成されており、例えば、表面が研磨された木製シートの表面にシリコン等を含浸させて形成される。

【0023】

図２に示す態様では、支持板３´は、上側の金属製シート３１と、下側の金属製シート３２と、上下の金属製シート３１、３２間に挟まれた中間層３３と、からなる。中間層３３の材料は限定されないが、例えば、１枚ないし複数枚のべニア板から形成される。支持板３´を、上下の金属製シート３１、３２間に中間層３３を挟み込んだ構成とすることで、支持板３´の厚さを押えつつ、強度を確保している。後述するように、走行板３の内部に圧電素子Ｐを設ける実施形態においては、上下の金属製シート３１、３２間の中間層３３は複数のシートの積層構造となり得る。

【0024】

本実施形態に係るトレッドミルは、ロープロファイルすなわち薄型である。１つの態様では、走行板３の厚さは、少なくとも２０ｍｍ以下である。押圧ローラ７によって、エンドレスベルト６の上側部位６０と下側部位６１の間隔をフロントローラ４の直径よりも小さく維持することができ、小径のリアローラ５及び薄肉の走行板３と相俟って、全体として薄型のトレッドミルが提供される。１つの態様では、トレッドミルが設置された床面からエンドレスベルト６の上側部位６０(歩行面ないし走行面)までの高さが４０ｍｍ以下、例えば、３５ｍｍに設定される。図示の態様では、押圧ローラ７を用いることでトレッドミルの薄型化を可能としているが、エンドレスベルト６の駆動手段は押圧ローラ７を用いるものに限定されない。例えば、小径のフロントローラ及びリアローラを用いて薄型のトレッドミルを構成することも可能である。また、本発明は薄型のトレッドミルに限定されるものではなく、トレッドミル一般に広く適用し得るものである。

【0025】

図４は、薄型のトレッドミルの他の態様を示し、並行して走行する２つのエンドレスベルト（右足用エンドレスベルト６Ａ、左足用エンドレスベルト６Ｂ）を備えている。本発明は、図４に示すようなタイプのトレッドミルにも適用することができる。図４において、手摺フレーム１０´は、前後の支柱１００´、１０１´と、前後の支柱１００´、１０１´を接続する手摺バー１０２´からなり、左右の前側の支柱１００´の上方部位は平面視Ｕ字状の接続フレーム１０３´で接続されており、左右の手摺バー１０２´の前端間を架け渡すようにフロントバー１０４´が設けてある。これらのフレームの形状・構成は一例である。右足用エンドレスベルト６Ａ、左足用エンドレスベルト６Ｂを備えたトレッドミル自体は公知であって、例えば、特許文献２、特許文献７に開示されており、具体的な構成は、特許文献２、特許文献７の記載を参照することができる。

【0026】

［Ｂ］圧電素子が設けられた走行板の構成
本実施形態に係るトレッドミルは、フロントローラ４とリアローラ５に巻き掛けされたエンドレスベルト６と、エンドレスベルト６の上側部位６０の下方に位置して設けられ、その上をエンドレスベルト６の上側部位６０が走行する走行板３と、を備えたトレッドミルにおいて、走行板３の内部あるいは／および表面には、対象がエンドレスベルト６の上側部位６０上で歩行ないし走行した時に、エンドレスベルト６の上側部位６０から走行板３に作用した力を検出するように複数の圧電素子Ｐが設けてある。

【0027】

［Ｂ－１］圧電素子を走行板の内部に設ける構成
１つの態様では、走行板３は上側部分３Ａと下側部分３Ｂからなり、複数の圧電素子Ｐは、上側部分３Ａの上面に作用した力を検出するように、上側部分３Ａと下側部分３Ｂの間に設けられる。典型的には、走行板３の上側部分３Ａは、エンドレスベルト６の上側部位６０に対向する上面と、下面と、を備え、下側部分３Ｂは、上面と、下面と、を備え、複数の圧電素子Ｐは、上側部分３Ａの下面と下側部分３Ｂの上面の間に位置して設けられる。走行板３の上側部分３Ａは、１枚ないし複数枚のシートから形成されており、走行板３の下側部分３Ｂは、１枚ないし複数枚のシートから形成されている。圧電素子Ｐは、上側部分３Ａの下面、あるいは／および、下側部分３Ｂの上面に不動状態で固定（接着等、挟み込む力による固定を含む）される。

【0028】

図５～図９に示す実施形態では、走行板３の上側部分３Ａは、最上位層３０を形成する上側の木製シートと、下側の金属製（例えば、鉄製ないしスチール製）シート３１とを接着して形成されている。

【0029】

走行板３の下側部分３Ｂは、最上位の金属製（例えば、鉄製ないしスチール製）シート３４と、中間の２枚の木製シート（例えば、べニア板）３３０、３３１と、最下位の金属製シート３２とを接着して形成されている。

【0030】

図５～図９に示す実施形態では、走行板３の上側部分３Ａの下面と下側部分３Ｂの上面の間に金属製（例えば、鉄製ないしスチール製、あるいはアルミニウム製）の中間シート３５が設けられる。中間シート３５の所定箇所には複数の開口３５０が形成されており、各開口３５０に圧電素子Ｐが収容されている。より具体的には、走行板３の下側部分３Ｂの上面が中間シート３５に形成された開口３５０の底面を形成しており、圧電素子Ｐは開口３５０内に位置して走行板３の下側部分３Ｂの上面に載置した状態で固定（例えば接着）される。

【0031】

本実施形態では、圧電素子Ｐの高さ（厚さ）は、中間シート３５の板厚よりも僅かに小さく、中間シート３５の開口３５０に収納した圧電素子Ｐの上面にプッシャ３６が配置される。１つの態様では、プッシャ３６は圧電素子Ｐの上面に固定（接着等）される。プッシャ３６は、形状は限定されないが、例えば薄肉の円板であり、プッシャ３６の下面が圧電素子Ｐの上面に当接し、上側部分３Ａの下面がプッシャ３６の上面に当接する。すなわち、プッシャ３６の下側の部分は開口３５０内に位置し、上側の部分は中間シート３５の上面の上方に位置しており、走行板３の上側部分３Ａの下面と下側部分３Ｂの上面は僅かに離間しており隙間Ｇが形成されている（図８参照）。１つの態様ではプッシャ３６は絶縁体から形成され、例えば樹脂製である。

【0032】

走行板３の上側部分３Ａの下面と中間シート３５の上面間には、例えば、角部を含む周縁に沿って間隔を存して、複数のスペーサ３７が設けてあり、隙間Ｇを確保するようにしている。

【0033】

１つの態様では、中間シート３５には、多数の開口３５０が設けてあり、一部の開口３５０にのみ圧電素子Ｐが設けられ、他の残りの開口３５０には圧電素子Ｐは設けられない。例えば、中間シート３５に縦横方向に間隔を存して格子状に開口３５０を形成することで、所定の開口３５０を選択して、選択した開口３５０に圧電素子Ｐが収容される。圧電素子Ｐが収容されない開口３５０には、開口３５０を埋めるようにダミープレート３８が収容される。１つの態様ではダミープレート３８は圧電素子Ｐと同じ高さを備え、ダミープレート３８の上面と上側部分３Ａの下面の間にはプッシャ３６が設けられる。１つの態様では、ダミープレート３８は、中間シート３５と同じ材質から形成されており、例えば、中間シート３５が鉄製であれば、ダミープレート３５は鉄製である。

【0034】

中間シート３５の開口３５０の底面を形成する下側部分３Ｂの最上位の金属製シート３４には底面に位置して穿孔３４０が形成されており、金属製シート３４の直下の木製シート３３０には、穿孔３４０に対応して穿孔３３００が形成されている。木製シート３３０の直下の木製シート３３１の上面には、穿孔３３００の下方に位置して溝３３１０が形成されている。走行板３の下側部分３Ｂに形成された穿孔３４０、穿孔３３００、溝３３１０は圧電素子Ｐの配線経路を形成している。図５に示す態様では、溝３３１０は、走行板３の全幅に亘って延びており、溝３３１０によって案内された配線（図示せず）は、例えば、一方あるいは両方のサイドフレーム２内の空間を通って、例えば、フロントベース１上に設けた処理部（図示せず）に接続される。溝３３１０が延びる方向は図示のような幅方向に限定されず、また、走行板３における各穿孔や溝が形成される層や位置は限定されない。

【0035】

図５に示すように、本実施形態に係る走行板３は、上から順に、木製シート（最上位層３０）、金属製シート３１、金属製の中間シート３５、金属製シート３４、木製シート３３０、木製シート３３１、金属製シート３２を重ね合わせることで形成されている。木製シート（最上位層３０）、金属製シート３１を接着剤で貼り合わせることで走行板３の上側部分３Ａが形成されている。金属製シート３４、木製シート３３０、木製シート３３１、金属製シート３２を接着剤で貼り合わせることで走行板３の下側部分３Ｂが形成されている。上側部分３Ａの下面と下側部分３Ｂの上面間に、中間シート３５を挟んだ状態で、上側部分３Ａと下側部分３Ｂを螺子３９で固定する。なお、走行板３を一体化させるための螺子３９と、走行板３をサイドフレーム２に固定するための取付ボルト２４の一部あるいは全部を兼用してもよい。走行板３において、金属製シート３１、金属製の中間シート３５、金属製シート３４、木製シート３３０、木製シート３３１、金属製シート３２は走行板３の支持板３´を形成しており、支持板３´の上面に木製シートからなる最上位層３０が形成されている。

【0036】

走行板３を形成する各シートの厚さは、例えば、木製シート（最上位層３０）が１ｍｍ～３ｍｍ、金属製シート３１、金属製の中間シート３５、金属製シート３４、金属製シート３２が１ｍｍ前後、木製シート３３０、木製シート３３１が５ｍｍ前後である。

【0037】

走行板３の最上位層３０が木製シートから形成されるものにおいて、最上位層３０が乾燥によって反ると、最上位層３０に接着された金属製シート３１が反ってしまい、圧電素子Ｐと金属製シート３１が密着せずに、歩行時等における圧電素子Ｐの応答性が悪くなって正確な荷重が得られないおそれがある。そこで、１つの態様では、木製シート（最上位層３０）は１ｍｍ以下の厚さであり、金属製シート３１は木製シートの変形（反り）を阻止する（すなわち、木製シート及び金属製シート３１自身の平坦を維持できる）強度を備えている。また、走行板３の上側部分３Ａの下面を形成する金属製シート３１（鉄製ないしスチール製）を磁力によって下側部分３Ｂに吸着させることで、木製シート及び金属製シート３１の反りを規制してもよい。磁石は、例えば、下側部分３Ｂの金属製シート３４に設けられるが、磁石を中間シート３５に設けてもよく、あるいは、金属製シート３１に磁石を設けて、中間シート３５（鉄製ないしスチール製）及び下側部分３Ｂの金属製シート３４（鉄製ないしスチール製）を吸着するようにしてもよい。

【0038】

複数の圧電素子Ｐを走行板３の上側部分３Ａと下側部分３Ｂの間に設ける態様の非限定的バリエーションを図１０に示す。複数の圧電素子Ｐを走行板３内に設ける場合に、圧電素子Ｐは、エンドレスベルト６の上側部位６０から走行板３に作用した力を検出できるような態様で設けられていればよく、図５～図９に示す実施形態に限定されるものではない。複数の圧電素子を走行板３内部に設ける場合には、好ましくは、同じ深さ位置で走行板３の面方向（ＸＹ面に平行する方向）に離間して複数の圧電素子Ｐが設けられる。

【0039】

図１０（Ａ）に示す態様では、下側部分３Ｂの上面に圧電素子の下面が当接しており、圧電素子の上面に上側部分３Ａの下面が当接している。上側部分３Ａの下面と下側部分３Ｂの上面の周縁にはスペーサ３７が設けてある。図１０（Ｂ）に示す態様は、図５～図９に示す上述の実施形態と類似しており、上側部分３Ａと下側部分３Ｂの間には中間シート３５が設けてあり、中間シート３５には複数の開口が形成されており、各圧電素子は各開口内に収容されている。図５～図９に示す実施形態で記載したようなプッシャ３６やスペーサ３７を設けてもよい。プッシャに代えて上側部分３Ａの下面に下向き凸部を一体形成してもよい。

【0040】

図１０（Ｃ）に示す態様では、上側部分３Ａの下面には、下向き凹部が形成されており、圧電素子Ｐの下面は、下側部分３Ｂの上面に当接しており、圧電素子Ｐの上面は、上側部分３Ａの下面（下向き凹部の上面）に当接している。図１０（Ｄ）に示す態様では、上側部分３Ａの下面には、下向き凹部が形成されており、下側部分３Ｂの上面には、上向き凹部が形成されており、圧電素子Ｐの下面は、下側部分３Ｂの上面（上向き凹部の下面）に当接しており、上面は、上側部分３Ａの下面（下向き凹部の上面）に当接している。図１０（Ｅ）に示す態様では、上側部分３Ａの下面には、下向き凸部が形成されており、下側部分３Ｂの上面には、上向き凹部が形成されており、圧電素子Ｐの下面は、下側部分３Ｂの上面（上向き凹部の下面）に当接しており、上面は、上側部分３Ａの下面（下向き凸部）に当接している。図１０（Ｃ）～（Ｅ）に示すように、上側部分３Ａの下面、あるいは／および、下側部分３Ｂの上面は、全体としてフラットな平面でなくてもよく、圧電素子Ｐが設けられる部位において凹状ないし凸状となっていてもよい。図１０（Ｃ）～（Ｅ）に示す態様においても、図５～図９に示す実施形態で記載したようなプッシャ３６やスペーサ３７を設けてもよい。

【0041】

図１０（Ｆ）に示す態様では、走行板３は、支持板３´（下側部分３Ｂ）と、支持板３´の上面を被覆するように設けられた最上位層３０（上側部分３Ａ）からなり、支持板３´の上面と最上位層３０の下面の間に複数の圧電素子Ｐが設けてある。より具体的には、支持板３´の上面の所定箇所に複数の圧電素子Ｐが固定（接着等）されており、圧電素子Ｐ及び支持板３´の上面を覆うように最上位層３０が設けられる。この態様では、最上位層３０は、滑り性の良い樹脂製フィルム等から形成される。

【0042】

図１０において、圧電素子Ｐは、上側部分３Ａの下面、あるいは／および、下側部分３Ｂの上面に不動状態で固定（接着等、挟み込む力による固定を含む）される。図１０において、圧電素子Ｐからの信号を出力する配線は省略されている。なお、圧電素子Ｐからの信号の出力は、有線を用いたものに限定されず、無線で出力してもよい。また、１つの態様では、複数の圧電素子Ｐはフレキシブル基板に一体形成されていてもよく、圧電素子Ｐからの信号がフレキシブル基板を介して出力されるようにしてもよい。例えば、走行板３の上側部分３Ａと下側部分３Ｂの間に、圧電素子Ｐを備えたフレキシブル基板を設けてもよい。

【0043】

［Ｂ－２］圧電素子を走行板の表面に設ける構成
走行板３の内部に圧電素子Ｐを設けた構成について説明したが、圧電素子Ｐを走行板３の表面に設けたものでもよい。この実施形態について、図１１を参照しつつ説明する。走行板３は、エンドレスベルト６の上側部位６０に対向する部位と、エンドレスベルト６の上側部位６０に対向しない非対向部位と、を備えている。本来的に、走行板３の上面は、エンドレスベルト６の上側部位６０に対向する部位を備えている。本実施形態では、エンドレスベルト６の上側部位６０に対向しない非対向部の表面に複数の圧電素子Ｐが設けられる。圧電素子Ｐは、走行板３に力が作用した時の当該走行板３の振動を検出する。

【0044】

図１１（Ａ）に示す態様では、走行板３（支持板３´）の上面の幅は、前記エンドレスベルト６（上側部位６０）の幅よりも大きく、前記上面の幅方向両側部位３０´は、エンドレスベルト６の上側部位６０の下方に位置しない非対向部位となっている。複数の圧電素子Ｐが、走行板３の上面の幅方向両側部位３０´（非対向部位）に固定（接着等）されている。

【0045】

走行板３（支持板３´）の下面３１´や端面は、エンドレスベルト６の上側部位６０に対向しない非対向部位であり、複数の圧電素子Ｐを、走行板３の下面３１´や端面に設けてもよい。図１１（Ｂ）は、走行板３（支持板３´）の下面３１´に複数の圧電素子Ｐを固定（接着等）した態様を示している。また、左右の独立したエンドレスベルト６Ａ、６Ｂを備えており（図４参照）、左右のエンドレスベルト６Ａ、６Ｂの上側部位間に位置して、エンドレスベルト６Ａ、６Ｂの上側部位６０に対向しない非対向部位が形成されている場合には、かかる部位に圧電素子を設けてもよい。

【0046】

圧電素子Ｐは、走行板３に力が作用した時の当該走行板３の振動を検出するものであり、１つの態様では、複数の圧電素子Ｐは、走行板３のみに接触している。「走行板のみに接触している」とは、トレッドミルの走行板以外の構造体や床面に接触していないことを意味し、圧電素子Ｐを走行板３に固定する手段に接触することは排除されない。なお、走行板３の表面に、走行板３の表面に設けられた圧電素子Ｐを保護する要素を設けてもよい。また、圧電素子Ｐが手摺等のフレームから走行板３に伝わる振動を検出する可能性があるが、予め実験によって、歩行以外の振動による出力電圧（信号）をデータ化しておき、歩行以外の振動によるノイズをキャンセルすることで、圧電素子Ｐからの出力電圧を補正してもよい。

【0047】

［Ｃ］圧電素子を用いた床反力の検出
圧電素子は、圧電体に加えられた力を電圧に変換する素子であり、走行板３に作用した力を電圧に変換して出力する。圧電素子としては、圧電振動板（圧電素子を黄銅やニッケル等の金属板に接着したもの）、圧電セラミック、水晶圧電素子、軟磁性材料と磁歪材料を接合した要素（ＷＯ２０１８／２３０１５４参照）を例示することができる。圧電素子Ｐを走行板３の内部に設ける場合は、圧電素子の厚さは、限定されないものの、好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．６ｍｍ以下である。圧電素子は、複数の圧電素子をアレイ状に配置したシート体（例えば、フレキシブル基板から形成される）であってもよい。圧電素子を走行板３の表面に設ける場合は、当該圧電素子は、走行板の振動を検出するものであり、可撓性を備えた極薄のフィルム（例えば、圧電ＰＶＤＦポリマフィルム）である。

【0048】

図１２に、圧電素子で取得した信号の流れを示す。トレッドミルのエンドレスベルト６の上側部位６０に載った対象が歩行動作ないし走行動作を行うと、上側部位６０の直下に位置する走行板３に力が作用する。走行板３に作用した力は、走行板３に設けた複数の圧電素子Ｐによって検出されて、各圧電素子Ｐから信号（出力電圧）が出力され、有線あるいは無線で処理部に送信される。処理部では受信した複数の圧電素子Ｐからの出力電圧を用いて所定の計算が実行され、処理データが出力される。処理部は、トレッドミルに搭載されていてもよく、あるいは、トレッドミルとは別個に設けてあってもよい。本実施形態に係る圧電素子Ｐは鉛直方向の力を検出するものであるが、処理データは、例えば、他の計測データ（例えば、対象の動作データ）と組み合わせて用いることができる。なお、エンドレスベルト６の回転時に、走行板３とエンドレスベルト６（特に、ベルト接合部の段差）の接触でノイズが発生するおそれがあるが、エンドレスベルト６の回転と同期するノイズをキャンセルするようにしてもよい。

【符号の説明】

【0049】

３ 走行板
３´ 支持板
３Ａ 上側部分
３Ｂ 下側部分
３０ 最上位層（上側部分）
３１ 金属製シート（上側部分）
３２ 金属製シート（下側部分）
３３０ 木製シート（下側部分）
３３１ 木製シート（下側部分）
３４ 金属製シート（下側部分）
３５ 中間シート
３６ プッシャ
３７ スペーサ
３８ ダミープレート
３９ 螺子
３０´ 支持板の幅方向両側部位（非対向部位）
３１´ 支持板の下面（非対向部位）
４ フロントローラ
５ リアローラ
６ エンドレスベルト
６０ 上側部位
６１ 下側部位
Ｐ 圧電素子
Ｇ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】