JP2014230687A

JP2014230687A - 運動補助装置及び運動補助装置の制御方法

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Publication number: JP2014230687A
Application number: JP2013113779A
Authority: JP
Inventors: 崇日向; Takashi Hiuga
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-12-11

Abstract

【課題】補助者の補助がない場合でも、使用者が効果的なトレーニングを行う運動補助装置及び運動補助装置の制御方法等の提供。
【解決手段】運動補助装置は、被検体を可変の締め付け力で締め付ける締め付け機構１１０と、被検体の血流情報の計測処理を行う血流情報計測部１３０と、計測された血流情報に基づいて、被検体の繰り返し運動の繰り返し回数情報のカウント処理を行う処理部２１０と、を含む。さらに、処理部２１０は、計測された血流情報により得られる血流速度の変化量を求め、変化量に基づいて、繰り返し回数情報のカウント処理を行ってもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、運動補助装置及び運動補助装置の制御方法等に関係する。

腕や脚の付け根を専用のベルトで締め付けて適切に圧迫し、血流量を制限した状態で行う、加圧トレーニング（登録商標）と呼ばれる筋力トレーニング方法がある。加圧トレーニングを行って、血流を適切に制限する際には、負荷状態を計測する機構と負荷を加える機構とを有する装置と、バンド締め付け時に専門家の補助が必要である。

このような加圧トレーニングに関する発明としては、特許文献１及び特許文献２に記載される従来技術がある。

特開平７−１４４０２７号公報特開２００４−３１３４２３号公報

従来技術を用いて効果的で安全な加圧トレーニングを行う場合には、専門家などの補助者の補助を受けて、正しくかつ適度にバンドの締め付けを行う必要がある。さらに、効果的なトレーニングを行うためには、補助者の手助けや繰り返し運動の繰り返し回数をカウントする声掛け等が必要である。

しかし、実際には補助者の手助けを得られない場合も多い。また、一人で加圧トレーニングを行う場合に、高負荷がかかった状態になると、使用者が繰り返し回数を正確にカウントできないことがままある。そのため、加圧トレーニングを一人で気軽に実践することができなかった。

本発明の幾つかの態様によれば、補助者の補助がない場合でも、使用者が効果的なトレーニングを行うことを可能とする運動補助装置及び運動補助装置の制御方法等を提供することができる。

本発明の一態様は、被検体を可変の締め付け力で締め付ける締め付け機構と、前記被検体の血流情報の計測処理を行う血流情報計測部と、計測された前記血流情報に基づいて、前記被検体の繰り返し運動の繰り返し回数情報のカウント処理を行う処理部と、を含む運動補助装置に関係する。

本発明の一態様では、血流情報に基づいて、被検体の繰り返し運動の繰り返し回数情報のカウント処理を行う。

よって、補助者の補助がない場合でも、使用者が効果的なトレーニングを行うことが可能となる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、計測された前記血流情報により得られる血流速度の変化量を求め、前記変化量に基づいて、前記繰り返し回数情報の前記カウント処理を行ってもよい。

これにより、繰り返し運動の種類に関わらず、繰り返し運動のカウント処理を行うこと等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、計測された前記血流情報により得られる前記血流速度の平均化処理を行って、前記血流速度の平均値を求め、求めた前記平均値の変化量を求め、前記変化量に基づいて、前記繰り返し回数情報の前記カウント処理を行ってもよい。

これにより、測定サンプリング間隔での血流速度の変動を抑制して、繰り返し回数のカウント処理を正しく行うこと等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記血流速度の前記変化量と所与の閾値との比較処理を行って、前記変化量が前記所与の閾値以上である場合に、前記繰り返し回数情報をカウントアップする前記カウント処理を行ってもよい。

これにより、血流速度の変化量が所与の閾値以上になった場合に、繰り返し運動を行ったと判定して、繰り返し回数をカウントアップすること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記血流速度の前記変化量のピーク値を求め、前記ピーク値と所与の閾値との比較処理を行って、前記ピーク値が前記所与の閾値以上である場合に、前記繰り返し回数情報をカウントアップする前記カウント処理を行ってもよい。

これにより、血流速度の変化量と所与の閾値との比較処理に要する処理量を削減すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記血流速度の前記変化量が前記所与の閾値未満で、かつ前記変化量と前記所与の閾値との差が所与の範囲内である場合に、前記繰り返し運動が適正に行われていないことを報知する報知データの生成処理を行ってもよい。

これにより、使用者が繰り返し運動を行ったつもりでも、実際には正しく繰り返し運動を行うことができていない場合に、使用者に対して注意喚起をすること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、計測された前記血流情報に基づいて、前記締め付け機構の締め付け状態の制御処理及び締め付け状況についての報知データの生成処理のうちの少なくとも一方の処理を行ってもよい。

これにより、専門家などの補助者の補助がない場合でも、使用者が被検体を適切に加圧することが可能となる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、計測された前記血流情報が、静脈の血流情報であるか動脈の血流情報であるかを判断し、計測された前記血流情報が、前記静脈の前記血流情報である場合には、前記締め付け機構の前記締め付け状態の前記制御処理として、第１の制御処理を行い、計測された前記血流情報が、前記動脈の前記血流情報である場合には、前記締め付け機構の前記締め付け状態の前記制御処理として、前記第１の制御処理と異なる第２の制御処理を行ってもよい。

これにより、動脈流よりも静脈流の流速を強く制限して、使用者がトレーニングを行うこと等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記血流情報計測部は、前記被検体に対して超音波ビームを送信すると共に、送信した前記超音波ビームによる超音波エコーを受信する超音波トランスデューサーデバイスを有し、受信した前記超音波エコーに基づいて、前記被検体の前記血流情報の前記計測処理を行ってもよい。

これにより、大掛かりな装置を用いたり、他のセンサー等を被検体に取り付けたりせずに、被検体の血流情報を取得すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記血流情報に基づいて、前記締め付け状態が適正か否かの判定処理を行ってもよい。

これにより、締め付け状態が適正である場合には、締め付け制御を終了すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記締め付け状態が適正ではないと判定した場合に、前記血流情報に基づいて、前記締め付け機構の前記締め付け状態の前記制御処理を行ってもよい。

これにより、締め付け力が適正な値になるまで、締め付け制御を継続すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、空気を送出するポンプをさらに含み、前記締め付け機構は、前記被検体に巻き付けられるバンドと、前記バンドに取り付けられ、前記ポンプから送出された空気が注入され、内部の空気量に応じた圧力を前記被検体に加える空気袋と、を有してもよい。

これにより、被検体の締め付け位置に応じた柔軟な締め付け制御を安全に行うこと等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記締め付け機構及び前記血流情報計測部は、第１のユニットに設けられ、前記処理部は、第２のユニットに設けられ、前記第１のユニットと前記第２のユニットとは、着脱自在であってもよい。

これにより、締め付け力の調整時には第１のユニットと第２のユニットを接続し、運動時には第１のユニットと第２のユニットの接続を解除すること等が可能になる。

また、本発明の他の態様では、締め付け機構により、被検体を可変の締め付け力で締め付け、血流情報計測部により、前記被検体の血流情報の計測処理を行い、処理部により、計測された前記血流情報に基づいて、前記被検体の繰り返し運動の繰り返し回数情報のカウント処理を行う運動補助装置の制御方法に関係する。

本実施形態のシステム構成例。測定時に運動補助装置を被検体に取り付ける様子の説明図。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、運動補助装置の具体的な機器構成の一例。本実施形態の詳細なシステム構成例。運動補助装置の取り付け時の処理の流れを説明するフローチャート。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、締め付け制御の説明図。血流情報の取得処理の流れを説明するフローチャート。繰り返し運動の繰り返し回数のカウント処理の流れを説明するフローチャート。繰り返し運動実施時の血流速度の説明図。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、締め付け機構の変形例。図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、超音波トランスデューサー素子の構成例。超音波トランスデューサーデバイスの構成例。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、各チャンネルに対応して設けられる超音波トランスデューサー素子群の構成例。

以下、本実施形態について説明する。まず、本実施形態のシステム構成例について説明する。そして、フローチャートを用いて本実施形態の処理の流れについて詳細に説明し、次に本実施形態の手法についてまとめる。そして、超音波トランスデューサー素子及び超音波トランスデューサーデバイスの構成例について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．システム構成例
本実施形態の運動補助装置の構成例を図１に示す。運動補助装置は、締め付け機構１１０と、血流情報計測部１３０と、処理部２１０と、ポンプ２３０と、を含む。なお、運動補助装置は、図１の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形実施が可能である。

次に各部で行われる処理について説明する。

まず、締め付け機構１１０は、被検体を可変の締め付け力で締め付ける。そして、締め付け機構１１０は、バンド１１１と、空気袋１１３とを有する。バンド１１１は、被検体に巻き付けられる。空気袋１１３は、バンド１１１に取り付けられ、後述するポンプ２３０から送出された空気を留め（蓄え）、内部の空気量に応じた圧力を被検体に加える。

次に、血流情報計測部１３０は、被検体の血流情報の計測処理を行う。そして、血流情報計測部１３０は、超音波トランスデューサーデバイス１３１を有する。超音波トランスデューサーデバイス１３１の説明は後述する。

そして、処理部２１０は、計測された血流情報に基づいて、被検体の繰り返し運動の繰り返し回数情報のカウント処理を行う。なお、処理部２１０の機能は、各種プロセッサー（ＣＰＵ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムなどにより実現できる。

また、ポンプ２３０は、空気袋１１３に空気を送出する。ポンプ２３０の詳細な説明は後述する。

次に、本実施形態の運動補助装置ＴＳにより、右腕ＲＡの付け根付近を適切に締め付けた様子を図２に示す。このように、締め付けバンドを対象位置（腕／脚）の根元に巻きつけて固定し、装置を使って締め上げていく。図２の例では、右腕ＲＡを流れる静脈流量が適切に制限されており、血液が貯留した状態になっている。図２では、一例として、右腕ＲＡを締め付けた様子を示しているが、腕以外にも脚の付け根などに装着してトレーニングを行うことも可能である。

また、本実施形態では、締め付け機構１１０及び血流情報計測部１３０は、第１のユニット１００に設けられ、処理部２１０は、第２のユニット２００に設けられてもよい。そして、第１のユニット１００と第２のユニット２００とは、着脱自在であってもよい。

具体例として、図３（Ａ）にて第１のユニットＵＮ１を示し、図３（Ｂ）にて第２のユニットＵＮ２を示す。この第１のユニットＵＮ１と第２のユニットＵＮ２では、それぞれの制御信号ケーブル（ＣＢ１及びＣＢ２）とチューブ（ＴＵ１及びＴＵ２）が、接続コネクタＣＮにより接続又は分離される。

これにより、締め付け力の調整時には第１のユニット１００と第２のユニット２００を接続し、運動時には第１のユニットと第２のユニットの接続を解除すること等が可能になる。すなわち、運動時に第２のユニット２００が邪魔にならないようにすること等が可能になる。

次に、図３（Ａ）の第１のユニットＵＮ１の各部の説明をする。

まず、締め付けバンドＢＤは、ゴムのような弾性素材で形成されており、対象位置（腕／脚）に巻きつけるように固定する。運動時に不快感を与えず、皮膚に炎症が起きないように、内側は伸縮性と吸水性のある素材が縫い合わされている。

次に、留め具ＳＴは、締め付けバンドＢＤを被検体に巻きつけた際の状態を保持できるように、マジックテープ（登録商標）や、締め付けバンドＢＤに開けられた穴に挿し込むプラスチック若しくは金属等の素材により形成される。

そして、空気袋ＡＨは、第２のユニットＵＮ２（空気充填装置）からチューブ（ＴＵ１及びＴＵ２）を通じて送り込まれた空気を留めておく機構を持つ。空気袋ＡＨを膨らませることによって、被検体の締め上げを行っていく。

さらに、表示部ＤＳ１（後述する図４の表示部１５０）は、血流状態の計測結果や締め付け状態などを表示する。表示部ＤＳには、例えば発光素子が設けられており、適切な取り付け位置、適切な負荷状態及びトレーニングの開始又は終了等を簡易的に知らせる機能を持っている。なお、表示部ＤＳ１は、ＧＵＩ機能を持ったモニタ（タッチパネル）等であっても構わない。

また、接続コネクタＣＮは、第１のユニットＵＮ１と第２のユニットＵＮ２を接続又は接続解除するための機構を持っている。さらに、接続コネクタＣＮは、切り離し時にチューブ（ＴＵ１及びＴＵ２）を通じて送り込まれた空気が漏れださないように、切り離し時のキャップ機構も有している。

そして、制御信号ケーブル（ＣＢ１及びＣＢ２）は、第１のユニットＵＮ１と第２のユニットＵＮ２間において、制御信号の送受信を行う機能を持つ。さらに、チューブ（ＴＵ１及びＴＵ２）は、第２のユニットＵＮ２から第１のユニットＵＮ１へ空気を送り込む機構を持つ。

これに対して、第２のユニットＵＮ２は、第１のユニットＵＮ１に取り付けられている空気袋ＡＨへ空気を送り込む機構を持つ。第２のユニットＵＮ２は、適切な量の空気を送り込むために、制御信号ケーブル（ＣＢ１及びＣＢ２）から受け取った信号に基づいて空気量を制御する。以下では、図３（Ｂ）の第２のユニットＵＮ２（空気充填装置）の各部の説明をする。

スイッチＳＷは、電源のＯｎ／Ｏｆｆや、締め付け動作の各段階が終了したことの確認の入力等に用いる。スイッチＳＷは、後述する図４の操作部２９０の一例である。

また、表示部ＤＳ２（後述する図４の表示部２７０）は、適切な締め付け動作が行われていることを簡易的に表示する。例えば表示部ＤＳ２は、確実に締め付け動作が行われているか否かを確認するために、運動前の締め付け動作の各段階を示す画像やテキスト等を表示する機能を持つ（ステータス表示）。

そして、ポンプＰＰは、制御信号に応じた量の空気を空気袋ＡＨに送り込む機構を持つ。

また、後述する図４に示すように、第１のユニット１００に空気袋が複数設けられる場合には（締め付けバンドＢＤの長軸方向に対して垂直に並べた状態など）、各空気袋（第１の空気袋１１３１、第２の空気袋１１３２等）に空気を送出するポンプ（第１のポンプ２３１、第２のポンプ２３２等）をそれぞれ設けても良い。この時、ポンプ制御部２５０は、これら複数のポンプの制御処理を行う。すなわち、空気袋毎に空気量の増減を制御してもよい。

次に、図４を用いて、本実施形態の詳細なシステム構成例を説明する。なお、図１、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いて前述した説明と同様の箇所については説明を省略する。

まず、血流情報計測部１３０は、超音波プローブ１３２と、送信処理部１３３と、受信処理部１３４と、ドップラー処理部１３５と、血流情報生成部１３７と、を有する。そして、超音波プローブ１３２は、超音波トランスデューサーデバイス１３１を有する。

超音波トランスデューサーデバイス１３１は、複数の圧電素子を持っており、送信処理部１３３から与えられる駆動信号に応じた超音波を発生させる。そして、超音波トランスデューサーデバイス１３１は、被検体からの反射波を受信して電気信号に変換する。

また、超音波トランスデューサーデバイス１３１は、圧電素子に設けられた整合層と、圧電素子から本体側への超音波信号の伝搬を抑えるバッキング材等を有している。圧電素子を用いるタイプを例にとれば、超音波トランスデューサーデバイス１３１は、複数の超音波トランスデューサー素子（超音波素子アレイ）と、複数の開口がアレイ状に配置された基板とを有する。そして、超音波トランスデューサー素子としては、薄手の圧電素子と金属板（振動膜）を貼り合わせたモノモルフ（ユニモルフ）構造を用いたものを用いる。超音波トランスデューサー素子（振動素子）は、電気的な振動を機械的な振動に変換するものであるが、この場合には、圧電素子が面内で伸び縮みすると貼り合わせた金属板（振動膜）の寸法はそのままであるため反りが生じる。

また、超音波トランスデューサーデバイス１３１は、近隣に配置された数個の超音波トランスデューサー素子で一つのチャンネルを構成し、１回に複数のチャンネルを駆動しながら、超音波ビームを順次移動させるものであってもよい。

そして、超音波プローブ１３２から被検体に超音波信号が送信されると、超音波信号は被検体の体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射信号として超音波プローブ１３２が持つ複数の圧電素子で受信される。受信された反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差で決定する。送信された超音波信号が、血流などの移動物で反射された場合は、ドップラー効果によって速度方向成分に応じた周波数偏移を受ける。

また、超音波プローブ１３２は、血流状態を計測するため被検体に密着させることが望ましい。そのため、例えば図３（Ｃ）に示す第１のユニットＵＮ１では、超音波プローブＵＤは第１のユニットＵＮ１の裏面側（被検体と接触する側）に設けられる。

なお、超音波トランスデューサーデバイス１３１としては、圧電素子（薄膜圧電素子）を用いるタイプのトランスデューサーを採用できるが、本実施形態はこれに限定されない。例えばｃ‐ＭＵＴ（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers）などの容量性素子を用いるタイプのトランスデューサーを採用してもよいし、バルクタイプのトランスデューサーを採用してもよい。超音波トランスデューサー素子及び超音波トランスデューサーデバイス１３１のさらに詳細な説明については、後述する。

次に、送信処理部１３３は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルス回路等を持っており、超音波プローブ１３２に駆動信号を与える。パルス回路は、所定の周波数で、信号超音波を生成するパルスを発生する。遅延回路は、超音波プローブ１３２から発生される超音波をビーム状に集束して指向性を作り出すために用いており、パルス回路が発生させる各パルスに対して圧電素子毎の遅延時間を与える。トリガ発生回路は、パルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１３２に駆動信号を付加する。

そして、受信処理部１３４は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などから構成され、超音波プローブ１３２が受信した反射波信号に対して処理を行い、反射波データを作成する。アンプ回路は、反射信号を増幅してゲイン補正を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換して、受信指向性を決めるために必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行って、反射波データを生成する。そのため、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。

さらに、ドップラー処理部１３５は、受信処理部１３４から受け取った反射波データから速度情報を周波数解析して、ドップラー効果による血流を抽出し、平均速度など情報を多点抽出したドップラーデータを生成する。本処理においては、公知のドップラー法の技術や、例えばカラードップラーの形成技術などを利用することができる。

そして、血流情報生成部１３７は、ドップラー処理部１３５により生成されたドップラーデータに基づいて、血流情報を生成する。

また、入力部１７０は、ボタン、タッチパネル、スイッチ、トラックボールなどである。開始や終了などの電源機能が主な機能であるが、各種の設定要求を受け付けるためのやりとりを受け付ける機能を有していても良い。

また、第１のユニット１００及び第２のユニット２００は、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部を有していても良い。ＲＯＭには、第１のユニット１００又は第２のユニット２００に必要な処理を実行させるための動作プログラムや各種パラメータが記録されている。ＲＡＭには、プログラム実行時の動作に必要なメモリ領域が確保されている。

２．処理の詳細
以下では、図５のフローチャートを用いて、本実施形態の処理の流れについて説明する。

まず、腕や脚の付け根付近などの対象部位に締め付けバンド（第１のユニット）を巻き付けた状態で、且つ空気充填補助装置（第２のユニット）の電源スイッチをオンにした状態から処理を開始する。この時、締め付けバンドは、手動で位置補正が出来る状態に仮留めしておく。

まず、締め付けバンド本体に付随している血流情報計測部１３０が血流情報の計測処理を行い、制御信号ケーブルを通じて空気充填補助装置が、対象部位（腕／脚）の血流状態が計測された情報（血流情報）を取得する（Ｓ１０１）。なお、血流情報の取得処理については、図７のフローチャートを用いて後述する。

次に、ステップＳ１０１において取得した血流情報に基づいて、適切な位置に締め付けバンドが巻き付けられているか否かを判定する（Ｓ１０２）。

ここで、血流情報とは、血流の状態を表す情報であり、例えば血流方向（動脈流か静脈流かを示す情報）、血流速度（ｍｍ／ｓ）、血管の太さ（ｍｍ）、皮膚から血管までの深さ（ｍｍ）及び取付け位置内の相対的な血管位置（ｘ、ｙ）などである。また、各血管の流速、各血管の太さ、皮膚から各血管までの深さ及び各血管の位置等の数値は、トレーニングを行うに当たり適正な範囲が対象部位毎に決まっている。

そして、ステップＳ１０２において、適切な取り付け位置に締め付けバンドが巻き付けられていると判定した場合は、空気充填補助装置の表示部２７０は、その旨をメッセージや画像で表示し、締め付けバンドの表示部１５０は、発光素子の緑色を点灯させる（Ｓ１０３）。

一方で、ステップＳ１０２において、締め付けバンドの取付け位置が適切でないと判定された場合、すなわち各血管の流速、各血管の太さ、皮膚から各血管までの深さ及び各血管の位置等の数値のうち少なくともいずれか一つが適正範囲外であると判定された場合には、締め付けバンドの表示部１５０は、警告信号を発し、空気充填補助装置の表示部２７０は、各種警告メッセージを表示する（Ｓ１０４）。具体的に締め付けバンドの表示部１５０は、取り付け位置の誤差（目標位置と現在位置との差分距離量）が所定範囲内である場合には、適切な位置からのずれ量に応じて、発光素子の黄色を点滅させ、取り付け位置の誤差が所定範囲を超えている場合には、発光素子の赤色を点灯させる。

このように、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の動作を通じて、締め付けバンドを適切な位置へと使用者が手動でずらしながら合わせ込んでいくことが出来る。

次に、ステップＳ１０３の処理の後に、これまで仮留め状態であった締め付けバンドの固定を促す指示を空気充填補助装置の表示部２７０が表示し、締め付けバンドの表示部１５０も固定指示を表す警告信号を発する（Ｓ１０５）。

そして、締め付けバンドの固定が確認された後は、空気充填補助装置から締め付けバンドに空気を送り込む動作へと移る。まず、再度、血流情報計測部１３０が血流情報の計測処理を行い、制御信号ケーブルを通じて空気充填補助装置が血流情報を取得する（Ｓ１０６）。

次に、ステップＳ１０６において、取得した血流情報に基づいて、適切な負荷が締め付けバンドにより与えられているか否かを判定する（Ｓ１０７）。なお、トレーニング時に被検体に与える負荷（締め付け力）は、対象部位毎に適正な範囲（上限値や下限値）が決まっている。

ステップＳ１０７において、締め付け力が不足しており、適切な負荷が締め付けバンドにより与えられていないと判定した場合、すなわち負荷がトレーニング適正範囲に徐々に向かっている場合には、空気充填補助装置のポンプにより、ポンプに対応した空気袋へ空気が送り込まれる（Ｓ１０８）。

この時の具体的な様子を図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を用いて説明する。図６（Ａ）では、空気袋ＡＨとバンドＢＤにより被検体ＨＫの血管ＢＶに負荷がかけられており、非押圧下での血管ＢＶの太さがＷＤ１であるのに対して、押圧が加えられている部分の血管ＢＶの太さがＷＤ２になっている。

そして、図６（Ａ）の場合でも締め付け力が不足していると判定された場合には、図６（Ｂ）に示すように、さらに空気袋ＡＨを膨らませて、空気袋ＡＨとバンドＢＤにより被検体ＨＫの血管ＢＶにかける負荷を大きくし、押圧が加えられている部分の血管ＢＶの太さをＷＤ２よりも小さいＷＤ３にする。

一方で、ステップＳ１０７において、血流情報から取得される各種数値のうち少なくともいずれか一つが、トレーニング時の適正範囲外へ変動した場合には、空気充填を停止する（Ｓ１０９）。そして、空気充填補助装置の表示部２７０がその旨を表示し、締め付けバンドの表示部１５０は、警告信号を発する（Ｓ１１０）。具体的に締め付けバンドの表示部１５０は、被検体に加えられる締め付け力が少し強い場合、すなわち締め付け力の目標値と現在値との差分値が所定範囲内である場合には、適切な締め付け力からの差分値に応じた点滅速度で、発光素子の黄色を点滅させ、被検体に過負荷が加えられている場合、すなわち締め付け力の差分値が所定範囲を超えている場合には、発光素子の赤色を点灯させる。さらに、例えば、血流情報から取得される各種数値が異常値を示した場合には、空気袋から空気を抜き出すなどの動作を行うことが望ましい。この場合には、一旦処理を終了する。

一方で、ステップＳ１０８において、空気袋に空気が充填された場合には、適切に血流が制限された状態か否かをさらに判定する（Ｓ１１１）。血流制限が不十分な場合には、ステップＳ１０６へ戻り、充填作業を繰り返していく。

また、ステップＳ１１１において、十分に血流が制限されていると判定した場合は、空気袋への空気充填を止める。そして、空気充填補助装置の表示部２７０は、ステップＳ１１１の判定結果を表示し、締め付けバンドの表示部１５０は、例えば発光素子の緑色を点灯させる（Ｓ１１２）。さらに、空気充填が終了したため、チューブの接続コネクタからの取り外しや運動開始の旨を表示してもよい。そして、締め付け処理を終了し、トレーニングの開始を通知する。例えば、締め付けバンドの表示部１５０が、起動状態を表すために対応した発光素子を点灯させる。

次に、図５のフローチャートにおけるステップＳ１０１及びステップＳ１０６において行った血流情報の取得処理の詳細について、図７のフローチャートを用いて説明する。

本処理では、血流情報として血流方向と血流速度を求める。血流方向（流速方向）は、バンド締め付けの際に、血流方向に乱れがないかを判断する際に用いる情報である。また、血流速度は、バンド締め付けの際に、使用者に適した負荷が徐々に掛けられているか、すなわち正常に血流速度が減少していっているか否かを判断する際に用いる情報である。

また、血流速度は、持ち上げ動作などの繰り返し運動を行った時に、繰り返し運動の開始及び終了を判定する際に用いる情報でもある。詳しくは図８及び図９を用いて後述するが、例えば持ち上げ動作では持ち上げた状態など、負担が掛かった状態か否かを判定する際に用いる。

まず、超音波プローブから超音波信号が送信されることで、超音波信号が被検体の体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射される（Ｓ２０１）。この時、血流などの移動物で反射された際には、ドップラー効果によって速度方向成分に応じた周波数偏移を受ける。

そして、超音波プローブが持つ複数の圧電素子で受信された反射信号について、一つの信号を４分の１サイクルだけずらして復調して検波する処理を行う（Ｓ２０２）。この処理は、Ｓ／Ｎ比を向上させ、雑音を低減させる効果を持っている。

次に、ステップＳ２０２の処理後の信号に含まれている低周波数の不要信号を波形上から除去する処理を行う（Ｓ２０３）。いわゆる、高域通過型フィルターを用いることで、不要信号を落とし、ドップラー信号のみを抽出している。なお、不要信号の偏移周波数の分布は、被検体の部位毎に異なるため、不要信号を遮断する遮断周波数は部位毎に任意の値が予め設定されている。また、遮断周波数は、ユーザが任意の値に変更できるようにしておいてもよい。

そして、得られたドップラー信号から血流情報を算出する。まず、周波数がｆである血流からの反射信号のパワースペクトルをＰ（ｆ）とすると、平均周波数ｆ_ａｖｅは、原点周りの１次モーメントとして以下の式（１）で求められる。

ここで、この自己相関関数をＲ（τ）と表すと、パワースペクトルＰ（ｆ）と自己相関関数Ｒ（τ）は、互いに式（２）（Wiener-Khintchineの公式）に表されるフーリエ変換の関係で結びついている（Ｓ２０４）。

そして、τについて上式（２）を微分すると、式（３）が得られる。なお、Ｒ（τ）のτに関する１次微分関数をＲ’（τ）と表す。

さらに、Ｒ’（τ）を微分した２次微分関数をＲ”（τ）と表すと、次式（４）が得られる。

そして、Ｒ（τ）の振幅の偶関数性、位相の奇関数性を用いると、平均周波数ｆ_ａｖｅは下式（５）により求められる。なお、Ｔは、被検体に放射する超音波パルスの繰り返し周期である。

本処理では、超音波プローブに近づく流れを正の周波数で表わし、遠ざかる流れを負の周波数で表わす。よって、平均周波数ｆ_ａｖｅから血流方向を求めることができる。

さらに、式（５）により求められる平均周波数ｆ_ａｖｅと血流速度の平均値ｖ_ａｖｅとの間には、下式（６）の関係がある（Ｓ２０５）。

ここで、ｆ_０は送信超音波の中心周波数であり、ｃは生体中の音速であり、θは超音波ビームと血流方向とのなす角度である。また、血流情報計測部１３０は、超音波を一定の角度だけ偏向させるビームステアリング機能を持っているため、θは既知の値となる。

そのため、式（６）により、既知である角度θ及び平均周波数ｆ_ａｖｅから、血流速度の平均値ｖ_ａｖｅを血流情報として求めることができる（Ｓ２０５）。

次に、図８のフローチャートを用いて、繰り返し運動の繰り返し回数のカウント処理の流れを説明する。本処理は、図５のフローチャートを用いて説明した運動補助装置の取り付け時の処理が完了し、使用者がトレーニングを開始した後に行う処理である。

本処理では、処理部２１０が、血流情報生成部１３７から得られた血流速度から速度変化量を求めて、例えば持ち上げ動作を行っているか否かを判定し、繰り返し回数（動作回数）を数える。そして、速度変化量が所与の閾値以上の場合は、持ち上げ動作が行われたと判定して、繰り返し回数をカウントアップし、所与の閾値以下の場合は、静止状態又は正しく持ち上げ動作を行っていないと判定して、カウントしない。

具体的には、まず超音波プローブ１３２が持つ複数の圧電素子で受信された反射信号に基づいて、第１のユニット１００の血流情報計測部１３０（ドップラー処理部１３５）がドップラー周波数を算出する（Ｓ３０１）。

そして、第２のユニット２００の処理部２１０が、得られたドップラー周波数から血流速度を算出する（Ｓ３０２）。なお、ステップＳ３０１及びステップＳ３０２の処理は、図７を用いて説明した処理と同様である。

ここで、ステップＳ３０２において得られた血流速度は、測定サンプリング間隔での速度変動が大きく、このまま後の処理に用いると、誤ったカウント処理を行ってしまうことがある。そこで、処理部２１０は、後述する図９に示すような時系列に取得してきた速度データＢＶＤを平滑化することで、速度変化の傾向を算出する（Ｓ３０３）。具体的には、例えば下式（７）を用いて、血流速度の単純移動平均ＳＭＡ_ｍを算出する。なお、単純移動平均ＳＭＡ_ｍとは、直近のｍ個（ｍは正の整数で、例えばｍ＝１０）のデータの重み付けのない単純な平均値のことをいう。またｖ_ｎは、ｎ番目に取得された速度データを表す。

また、前述した図９は、横軸を時間ｔとし、縦軸を血流速度Ｖとした、繰り返し運動実施時の血流速度を表すグラフである。そして、図９のグラフでは、血流速度の時系列データを折れ線ＢＶＤにより表し、血流速度の単純移動平均を曲線ＡＶにより表す。なお、血流速度の平均値の算出方法は式（７）のような単純移動平均に限らず、指数移動平均や加重移動平均などを用いても構わない。

次に、血流速度の平均値の１次微分値を血流速度の変化量（速度変化量）として算出し、速度変化量のピーク値を求める（Ｓ３０３）。そして、速度変化量のピーク値が所与の閾値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３０４）。速度変化量のピーク値が所与の閾値を越えたと判定した場合は、使用者が所定の繰り返し運動を実施したと判定して、繰り返し回数（０〜９９）を前回値に１を加えた値に変更して、表示部１５０に表示する（Ｓ３０５）。

一方で、速度変化量のピーク値が所与の閾値を越えなかったと判定した場合は、ステップＳ３０６へ進み、速度変化量のピーク値が所与の閾値付近であるか否か、すなわち速度変化量のピーク値と所与の閾値との差が所与の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ３０６）。

そして、速度変化量のピーク値と所与の閾値との差が所与の範囲内であると判定した場合には、使用者が繰り返し運動を行ったものの、例えば所定の位置まで腕を上げていないなど所定の繰り返し運動を正しく実施していないものと判定して、繰り返し回数を更新せずに、繰り返し回数として前回値を表示部１５０に表示する（Ｓ３０７）。さらに、正しい繰り返し運動が行われておらず、繰り返し回数をカウントアップできなかった旨を表示部１５０に警告表示する。この時、例えば姿勢が正しくない等と使用者に注意喚起するメッセージを表示してもよいし、アラーム音を鳴らしたりしてもよい。

一方で、ステップＳ３０６において速度変化量のピーク値と所与の閾値との差が所与の範囲外であると判定した場合には、所定の繰り返し運動が実施されなかったと判定して、繰り返し回数を更新せずに、繰り返し回数として前回値を表示部１５０に表示する（Ｓ３０８）。この場合には、ステップＳ３０７の場合とは異なり、使用者は繰り返し運動を行っておらず、静止した状態であると判断できるため、警告表示等は行わない。

以上が繰り返し運動の繰り返し回数のカウント処理の流れである。なお、ステップＳ３０４の所与の閾値及びステップＳ３０６の所与の範囲については、実験的に計測した結果に基づいた値を用いる。さらに、これらの値は、使用者の負荷状況に応じて任意の値又は範囲に変動しても良い。

次に、第１のユニットに設けられる締め付け機構の変形例を図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）を用いて説明する。

図１０（Ａ）に示す締め付け機構は、バンドＢＤに複数の空気袋ＡＨを設けた例である。これにより、加圧したい部位に対応する空気袋にだけ、空気を送り込み、他の部位を加圧せずに、加圧したい部位だけを加圧する緻密な制御を行うことが可能となる。

さらに、図１０（Ｂ）に示す締め付け機構は、締め付け機構のバンドＢＤの特定の位置に凸状の加圧部ＨＤを設けたものである。この凸状の加圧部ＨＤは、バンドＢＤよりも固い素材により形成されており、加圧部ＨＤが接触する部位をより強く加圧することが可能となる。

さらに、締め付け機構は、不図示のバンド自動巻上げ機構を有していても良い。

３．本実施形態の手法
次に、本実施形態の手法について説明する。

以上の本実施形態の運動補助装置では、被検体を可変の締め付け力で締め付ける締め付け機構１１０と、被検体の血流情報の計測処理を行う血流情報計測部１３０と、計測された血流情報に基づいて、被検体の繰り返し運動の繰り返し回数情報のカウント処理を行う処理部２１０と、を含む。

本実施形態では、血流情報に基づいて、被検体の繰り返し運動の繰り返し回数情報のカウント処理を行う。

これにより、繰り返し回数が自動でカウントされることで、使用者はトレーニングに集中することができる。そのため、補助者の補助がない場合でも、使用者が効果的なトレーニングを行うことが可能となる。

また、繰り返し運動の１回の動作を行う際には、繰り返し運動の開始時と、繰り返し運動を行っている最中と、繰り返し運動の終了時とでは、それぞれの血流速度が異なる。そのため、血流速度の大きさによって、繰り返し運動を行ったか否かを判定することができる。しかし、繰り返し運動の種類によっては、運動時に通常時よりも血流速度が大きくなる場合もあるし、運動時に通常時よりも血流速度が小さくなる場合もある。したがって、一概に、血流速度が大きくなったからといって、運動を開始したと判定することはできない。

ただし、どのような繰り返し運動を行う場合においても、静止状態と運動状態とでは血流速度が異なるため、運動を行う際に血流速度の変化量が通常よりも大きくなる。そのため、血流速度の変化量により繰り返し運動の１回の動作を行ったか否かを判定することが可能である。

そこで、処理部２１０は、計測された血流情報により得られる血流速度の変化量を求め、変化量に基づいて、繰り返し回数情報のカウント処理を行ってもよい。

ここで、血流速度の変化量とは、例えば血流速度の１次微分値のことをいう。ただし、これに限定されず、所定期間内での変化量のことであってもよい。

しかし、実際に血流情報により得られる血流速度は、測定サンプリング間隔での変動が大きく、このままの値を用いた場合には、実際に繰り返し運動を行っていない非常に短い期間に繰り返し運動を行ったと判定してしまうことがある。

そこで、処理部２１０は、計測された血流情報により得られる血流速度の平均化処理を行って、血流速度の平均値を求め、求めた平均値の変化量を求め、変化量に基づいて、繰り返し回数情報のカウント処理を行ってもよい。

ここで、血流速度の平均値は、例えば前述した図９の曲線ＡＶにより表される移動平均値である。ただし、これに限定されない。

これにより、測定サンプリング間隔での血流速度の変動を抑制して、繰り返し運動の誤検出を防ぎ、繰り返し回数のカウント処理を正しく行うこと等が可能になる。

また、処理部２１０は、血流速度の変化量と所与の閾値との比較処理を行って、変化量が所与の閾値以上である場合に、繰り返し回数情報をカウントアップするカウント処理を行ってもよい。

また、実際には、常に変化量と閾値の比較処理を行う必要はなく、変化量のピーク値にのみ、比較処理を行えば十分である。

そこで、処理部２１０は、血流速度の変化量のピーク値を求め、ピーク値と所与の閾値との比較処理を行って、ピーク値が所与の閾値以上である場合に、繰り返し回数情報をカウントアップするカウント処理を行ってもよい。

また、図８のフローチャートのステップＳ３０７において説明したように、使用者が繰り返し運動を行ったつもりでも、実際には正しく繰り返し運動を行うことができていない場合もある。このような場合には、使用者に対して注意喚起をすることが望ましい。

そこで、処理部２１０は、血流速度の変化量が所与の閾値未満で、かつ変化量と所与の閾値との差が所与の範囲内である場合に、繰り返し運動が適正に行われていないことを報知する報知データの生成処理を行ってもよい。

ここで、報知データとは、表示部に表示する文字や画像等のデータであってもよいし、ＬＥＤ等のライトを発光させる発光パターン等であってもよい。またその他にも、報知データは、音声出力部により出力する音声データであってもよいし、振動部が振動するための振動パターン等であってもよい。

さらに、処理部２１０は、計測された血流情報に基づいて、締め付け機構１１０の締め付け状態の制御処理及び締め付け状況についての報知データの生成処理のうちの少なくとも一方の処理を行ってもよい。

これにより、使用者に適した負荷となるように、バンド締め付けを正確に制御した負荷量にて効果的なトレーニングに取り組むことができる。

また、血流状態（血流速度・血流方向）に基づいて、締め付け対象（動脈・静脈）の正確な状態を確認できるため、安全なトレーニングに取り組むことができる。

よって、専門家などの補助者の補助がない場合でも、使用者が被検体を適切に加圧することが可能となる。

また、前述したようにトレーニングを行う際には、動脈流よりも、静脈流の流速を強く制限することが望ましい。また、動脈血流に異常がある場合には、これを検出し、加圧を中止すべきである。

そこで、処理部２１０は、計測された血流情報が、静脈の血流情報であるか動脈の血流情報であるかを判断し、計測された血流情報が、静脈の血流情報である場合には、締め付け機構１１０の締め付け状態の制御処理として、第１の制御処理を行い、計測された血流情報が、動脈の血流情報である場合には、締め付け機構１１０の締め付け状態の制御処理として、第１の制御処理と異なる第２の制御処理を行ってもよい。

例えば、第１の制御処理では、図６（Ｂ）のように血流を強く制限する処理を行い、第２の制御処理では、図６（Ａ）のように静脈の時よりも弱く血流を制限する処理を行っても良い。

また、処理部２１０は、ドップラー効果を利用して、計測された血流情報が示す血管の血流方向を特定し、特定された血流方向に基づいて、計測された血流情報が、静脈の血流情報であるか動脈の血流情報であるかを判断してもよい。

これにより、被検体の締め付け位置にある血管が静脈である時と動脈である時とにおいて、異なる締め付け制御処理を行うこと等が可能になる。

また、血流情報計測部１３０は、被検体に対して超音波ビームを送信すると共に、送信した超音波ビームによる超音波エコーを受信する超音波トランスデューサーデバイス１３１を有し、受信した超音波エコーに基づいて、被検体の血流情報の計測処理を行ってもよい。

また、被検体の部位によって、トレーニングを行うに当たり適正な締め付け力が異なる。被検体の部位毎に、血管の太さ、皮膚から血管までの深さ、皮膚の硬さ等が異なるためである。

そこで、処理部２１０は、血流情報と、超音波トランスデューサーデバイス１３１から得られた血管の位置情報とに基づいて、締め付け機構１１０の締め付け状態の制御処理及び締め付け状況についての報知データの生成処理のうちの少なくとも一方の処理を行ってもよい。

これにより、被検体の部位毎に異なる締め付け力を加える締め付け制御を行うこと等が可能になる。

また逆に、処理部２１０が、現在被検体に加えられている締め付け力が適正な締め付け力以上であると判定した場合には、締め付け機構１１０の締め付け状態の制御処理を中止してもよい。さらに、その場合に、処理部２１０は、現在被検体に加えられている締め付け力が適正な締め付け力になるまで、締め付け力を弱める締め付け状態の制御処理を行ってもよい。

また、処理部２１０は、血流情報に基づいて、締め付け状態が適正か否かの判定処理を行ってもよい。

一方で、処理部２１０は、締め付け状態が適正ではないと判定した場合に、血流情報に基づいて、締め付け機構１１０の締め付け状態の制御処理を行ってもよい。具体的には、処理部２１０が、現在被検体に加えられている締め付け力が適正な締め付け力未満であると判定した場合には、血流情報に基づいて、締め付け機構１１０の締め付け状態の制御処理を行ってもよい。現在加えられている締め付け力が適正な締め付け力未満である状態で、トレーニングを行っても、十分な効果がないためである。

また、処理部２１０は、血管の位置、血流方向、血流速度及び血管の太さのうちの少なくとも一つの情報に基づいて、締め付け状態が適正か否かの判定処理を行ってもよい。

これにより、より正確に締め付け状態を判定すること等が可能になる。

また、本実施形態では、空気を送出するポンプ２３０をさらに含んでもよい。そして、締め付け機構１１０は、被検体に巻き付けられるバンド１１１と、バンド１１１に取り付けられ、ポンプ２３０から送出された空気が注入され、内部の空気量に応じた圧力を被検体に加える空気袋１１３と、を有してもよい。

これにより、空気袋内の空気量により締め付け力が変化するため、締め付け力を連続的（離散的でない）に制御することができる。そのため、被検体の締め付け位置に応じた柔軟な締め付け制御を行うこと等が可能になる。また、被検体を直接締め付ける機構が、空気袋１１３とバンド１１１であるため、被検体を傷付けずに、安全に締め付けること等が可能になる。

なお、本実施形態の運動補助装置等は、その処理の一部または大部分をプログラムにより実現してもよい。この場合には、ＣＰＵ等のプロセッサーがプログラムを実行することで、本実施形態の運動補助装置等が実現される。具体的には、情報記憶媒体に記憶されたプログラムが読み出され、読み出されたプログラムをＣＰＵ等のプロセッサーが実行する。ここで、情報記憶媒体（コンピューターにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＤＶＤ、ＣＤ等）、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、或いはメモリー（カード型メモリー、ＲＯＭ等）などにより実現できる。そして、ＣＰＵ等のプロセッサーは、情報記憶媒体に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。即ち、情報記憶媒体には、本実施形態の各部としてコンピューター（操作部、処理部、記憶部、出力部を備える装置）を機能させるためのプログラム（各部の処理をコンピューターに実行させるためのプログラム）が記憶される。

４．超音波トランスデューサー素子
図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に、超音波トランスデューサーデバイス１３１の超音波トランスデューサー素子１０の構成例を示す。この超音波トランスデューサー素子１０は、振動膜（メンブレン、支持部材）５０と圧電素子部とを有する。圧電素子部は、第１電極層（下部電極）２１、圧電体層（圧電体膜）３０、第２電極層（上部電極）２２を有する。

図１１（Ａ）は、基板（シリコン基板）６０に形成された超音波トランスデューサー素子１０の、素子形成面側の基板６０に垂直な方向から見た平面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＡ−Ａ’に沿った断面を示す断面図である。図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）のＢ−Ｂ’に沿った断面を示す断面図である。

第１電極層２１は、振動膜５０の上層に例えば金属薄膜で形成される。この第１電極層２１は、図１１（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１０に接続される配線であってもよい。

圧電体層３０は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）薄膜により形成され、第１電極層２１の少なくとも一部を覆うように設けられる。なお、圧電体層３０の材料は、ＰＺＴに限定されるものではなく、例えばチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３）などを用いてもよい。

第２電極層２２は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体層３０の少なくとも一部を覆うように設けられる。この第２電極層２２は、図１１（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１０に接続される配線であってもよい。

振動膜（メンブレン）５０は、例えばＳｉＯ２薄膜とＺｒＯ２薄膜との２層構造により開口４０を塞ぐように設けられる。この振動膜５０は、圧電体層３０及び第１電極層２１、第２電極層２２を支持すると共に、圧電体層３０の伸縮に従って振動し、超音波を発生させることができる。

開口４０は、基板６０（シリコン基板）の裏面（素子が形成されない面）側から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によりエッチングすることで形成される。この開口４０の開口部４５のサイズによって超音波の共振周波数が決定され、その超音波は圧電体層３０側（図１１（Ａ）において紙面奥から手前方向）に放射される。

超音波トランスデューサー素子１０の下部電極（第１電極）は、第１電極層２１により形成され、上部電極（第２電極）は、第２電極層２２により形成される。具体的には、第１電極層２１のうちの圧電体層３０に覆われた部分が下部電極を形成し、第２電極層２２のうちの圧電体層３０を覆う部分が上部電極を形成する。即ち、圧電体層３０は、下部電極と上部電極に挟まれて設けられる。

５．超音波トランスデューサーデバイス
図１２に、超音波トランスデューサーデバイス１３１（素子チップ）の構成例を示す。本構成例の超音波トランスデューサーデバイス１３１は、複数の超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１〜ＵＧ６４、駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ６４（広義には第１〜第ｎの駆動電極線。ｎは２以上の整数）、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８（広義には第１〜第ｍのコモン電極線。ｍは２以上の整数）を含む。なお、駆動電極線の本数（ｎ）やコモン電極線の本数（ｍ）は、図１２に示す本数には限定されない。

複数の超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１〜ＵＧ６４は、第２の方向Ｄ２（スキャン方向）に沿って６４列に配置される。ＵＧ１〜ＵＧ６４の各超音波トランスデューサー素子群は、第１の方向Ｄ１（スライス方向）に沿って配置される複数の超音波トランスデューサー素子を有する。

図１３（Ａ）に、超音波トランスデューサー素子群ＵＧ（ＵＧ１〜ＵＧ６４）の例を示す。図１３（Ａ）では、超音波トランスデューサー素子群ＵＧは第１〜第４の素子列により構成される。第１の素子列は、第１の方向Ｄ１に沿って配置される超音波トランスデューサー素子ＵＥ１１〜ＵＥ１８により構成され、第２の素子列は、第１の方向Ｄ１に沿って配置される超音波トランスデューサー素子ＵＥ２１〜ＵＥ２８により構成される。第３の素子列（ＵＥ３１〜ＵＥ３８）、第４の素子列（ＵＥ４１〜ＵＥ４８）も同様である。これらの第１〜第４の素子列には、駆動電極線ＤＬ（ＤＬ１〜ＤＬ６４）が共通接続される。また、第１〜第４の素子列の超音波トランスデューサー素子にはコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が接続される。

そして、図１３（Ａ）の超音波トランスデューサー素子群ＵＧが、超音波トランスデューサーデバイス１３１の１チャンネルを構成する。即ち、駆動電極線ＤＬが１チャンネルの駆動電極線に相当し、送信回路からの１チャンネルの送信信号は駆動電極線ＤＬに入力される。また、駆動電極線ＤＬからの１チャンネルの受信信号は駆動電極線ＤＬから出力される。なお、１チャンネルを構成する素子列数は図１３（Ａ）のような４列には限定されず、４列よりも少なくてもよいし、４列よりも多くてもよい。例えば図１３（Ｂ）に示すように、素子列数は１列であってもよい。

図１２に示すように、駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ６４（第１〜第ｎの駆動電極線）は、第１の方向Ｄ１に沿って配線される。駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ６４のうちの第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎである整数）の駆動電極線ＤＬｊ（第ｊのチャンネル）は、第ｊの超音波トランスデューサー素子群ＵＧｊの超音波トランスデューサー素子が有する第１の電極（例えば下部電極）に接続される。

超音波を出射する送信期間には、送信信号ＶＴ１〜ＶＴ６４が駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ６４を介して超音波トランスデューサー素子に供給される。また、超音波エコー信号を受信する受信期間には、超音波トランスデューサー素子からの受信信号ＶＲ１〜ＶＲ６４が駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ６４を介して出力される。

コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８（第１〜第ｍのコモン電極線）は、第２の方向Ｄ２に沿って配線される。超音波トランスデューサー素子が有する第２の電極は、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８のうちのいずれかに接続される。具体的には、例えば図１２に示すように、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８のうちの第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｍである整数）のコモン電極線ＣＬｉは、第ｉ行に配置される超音波トランスデューサー素子が有する第２の電極（例えば上部電極）に接続される。

コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８には、コモン電圧ＶＣＯＭが供給される。このコモン電圧ＶＣＯＭは一定の直流電圧であればよく、０Ｖ、即ちグランド電位（接地電位）でなくてもよい。

そして、送信期間では、送信信号電圧とコモン電圧との差の電圧が超音波トランスデューサー素子に印加され、所定の周波数の超音波が放射される。

なお、超音波トランスデューサー素子の配置は、図１２に示すマトリックス配置に限定されず、いわゆる千鳥配置等であってもよい。

また、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）では、１つの超音波トランスデューサー素子が送信素子及び受信素子の両方に兼用される場合について示したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば送信素子用の超音波トランスデューサー素子、受信素子用の超音波トランスデューサー素子を別々に設けて、アレイ状に配置してもよい。

以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、運動補助装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０超音波トランスデューサー素子、１００第１のユニット、
１１０締め付け機構、
１１１バンド、１１３空気袋、１３０血流情報計測部、
１３１超音波トランスデューサーデバイス、１３２超音波プローブ、
１３３送信処理部、１３４受信処理部、１３５ドップラー処理部、
１３７血流情報生成部、１５０表示部、１７０入力部、２００第２のユニット、
２１０処理部、２３０ポンプ、２３１第１のポンプ、２３２第２のポンプ、
２５０ポンプ制御部、２７０表示部、２９０操作部、１１３１第１の空気袋、
１１３２第２の空気袋

Claims

被検体を可変の締め付け力で締め付ける締め付け機構と、
前記被検体の血流情報の計測処理を行う血流情報計測部と、
計測された前記血流情報に基づいて、前記被検体の繰り返し運動の繰り返し回数情報のカウント処理を行う処理部と、
を含むことを特徴とする運動補助装置。
請求項１において、
前記処理部は、
計測された前記血流情報により得られる血流速度の変化量を求め、前記変化量に基づいて、前記繰り返し回数情報の前記カウント処理を行うことを特徴とする運動補助装置。
請求項２において、
前記処理部は、
計測された前記血流情報により得られる前記血流速度の平均化処理を行って、前記血流速度の平均値を求め、求めた前記平均値の変化量を求め、前記変化量に基づいて、前記繰り返し回数情報の前記カウント処理を行うことを特徴とする運動補助装置。
請求項２又は３において、
前記処理部は、
前記血流速度の前記変化量と所与の閾値との比較処理を行って、前記変化量が前記所与の閾値以上である場合に、前記繰り返し回数情報をカウントアップする前記カウント処理を行うことを特徴とする運動補助装置。
請求項２乃至４のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記血流速度の前記変化量のピーク値を求め、前記ピーク値と所与の閾値との比較処理を行って、前記ピーク値が前記所与の閾値以上である場合に、前記繰り返し回数情報をカウントアップする前記カウント処理を行うことを特徴とする運動補助装置。
請求項４又は５において、
前記処理部は、
前記血流速度の前記変化量が前記所与の閾値未満で、かつ前記変化量と前記所与の閾値との差が所与の範囲内である場合に、前記繰り返し運動が適正に行われていないことを報知する報知データの生成処理を行うことを特徴とする運動補助装置。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記処理部は、
計測された前記血流情報に基づいて、前記締め付け機構の締め付け状態の制御処理及び締め付け状況についての報知データの生成処理のうちの少なくとも一方の処理を行うことを特徴とする運動補助装置。
請求項７において、
前記処理部は、
計測された前記血流情報が、静脈の血流情報であるか動脈の血流情報であるかを判断し、
計測された前記血流情報が、前記静脈の前記血流情報である場合には、前記締め付け機構の前記締め付け状態の前記制御処理として、第１の制御処理を行い、
計測された前記血流情報が、前記動脈の前記血流情報である場合には、前記締め付け機構の前記締め付け状態の前記制御処理として、前記第１の制御処理と異なる第２の制御処理を行うことを特徴とする運動補助装置。
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記血流情報計測部は、
前記被検体に対して超音波ビームを送信すると共に、送信した前記超音波ビームによる超音波エコーを受信する超音波トランスデューサーデバイスを有し、
受信した前記超音波エコーに基づいて、前記被検体の前記血流情報の前記計測処理を行うことを特徴とする運動補助装置。
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記血流情報に基づいて、前記締め付け状態が適正か否かの判定処理を行うことを特徴とする運動補助装置。
請求項１０において、
前記処理部は、
前記締め付け状態が適正ではないと判定した場合に、前記血流情報に基づいて、前記締め付け機構の前記締め付け状態の前記制御処理を行うことを特徴とする運動補助装置。
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
空気を送出するポンプをさらに含み、
前記締め付け機構は、
前記被検体に巻き付けられるバンドと、
前記バンドに取り付けられ、前記ポンプから送出された空気が注入され、内部の空気量に応じた圧力を前記被検体に加える空気袋と、
を有することを特徴とする運動補助装置。
請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
前記締め付け機構及び前記血流情報計測部は、
第１のユニットに設けられ、
前記処理部は、
第２のユニットに設けられ、
前記第１のユニットと前記第２のユニットとは、
着脱自在であることを特徴とする運動補助装置。
締め付け機構により、被検体を可変の締め付け力で締め付け、
血流情報計測部により、前記被検体の血流情報の計測処理を行い、
処理部により、計測された前記血流情報に基づいて、前記被検体の繰り返し運動の繰り返し回数情報のカウント処理を行うことを特徴とする運動補助装置の制御方法。