JP2015147038A - サポータ - Google Patents

Abstract

【課題】 人体に負荷を与えることなく、人体の動きを正確に検出することを可能とするサポータを提供する。
【解決手段】 サポータ１は、下肢部の周囲に装着される装着部１０と、この装着部１０に固定された伸縮検出部１１とを有する。伸縮検出部１１は、装着部１０とともに伸縮する部材であり、装着部１０が下肢部に装着された状態において、下肢部の周径方向に沿った当該部材の伸縮を検出する。このサポータによれば、サポータを装着した使用者が運動し、下肢部の周径が変化した場合、その周径の変化により装着部１０及び伸縮検出部１１が伸縮し、その伸縮量が検出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体の動きを検出する機能を備えたサポータに関する。

近年、高齢者を中心に運動器症候群（ロコモティブ症候群）の患者が増加している。運動器症候群とは、骨や関節、筋肉などの体を支えたり動かしたりする運動器の機能が低下し、要介護や寝たきりになる危険性を伴う病気という。そこで、このような運動器症候群の予防や治療のために、患者の体力に合わせて無理なくできるトレーニング方法が検討されている。

ところで、このようなトレーニングをより効果的に実施するためには、トレーニング時における関節の曲げ運動や人体の動きを検出して記録し、患者が必要な運動を行ったかどうかを客観的に確認する必要がある。

このような運動に伴う人体の各部の動きを検出する手段として、従来、曲げ応力を検出する歪センサがあった。例えば、引用文献１には、歪センサにより上肢部における関節の曲げ運動を検出するサポータが開示されている。

実開平６−０３６０９７号公報

しかしながら、引用文献１に記載の技術では、使用者がサポータを装着すると、歪センサが関節の屈曲部を跨った状態で固着される。そのため、使用者は、関節を曲げると、歪センサ自体の弾性力により、関節の曲げ運動を妨げる向きに抵抗力を感じることになる。このように引用文献１に記載の技術は、使用者に負荷を与えるという問題がある。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、人体に負荷を与えることなく、人体の動きを正確に検出することができるサポータを提供することにある。

この発明は、下肢部の周囲に装着され、前記下肢部の膨張収縮に応じて伸縮する装着部と、前記装着部に固定され、前記装着部とともに伸縮する部材であり、前記下肢部に装着された前記装着部における前記下肢部の周径方向に沿った当該部材の伸縮を検出する伸縮検出部とを具備することを特徴とするサポータを提供する。

かかるサポータによれば、使用者が装着部を下肢部に装着して運動し、この運動により下肢部の周径が変化すると、この下肢部の周径の変化に応じて伸縮検出部が伸縮し、伸縮検出部によりその伸縮量が検出される。従って、使用者に負担を掛けることなく、使用者が運動するときの下肢部の筋肉の動きを正確に検出することができる。また、この発明によれば、筋肉が動くことによる下肢部の周径の変化を検出するので、例えば踵の上げ下げ運動等、関節の曲げ角度の変化として捉えることが困難な使用者の動きを正確に検出することができる。

この発明の第１実施形態であるサポータ１の構成を示す平面図である。 同実施形態におけるサポータ１の下肢部への固定態様を示す背面図である。 同実施形態における伸縮検出部の構成を示す上面図、断面図及び下面図である。 同実施形態におけるサポータ１の伸縮検出部及び信号処理部の機能構成を示すブロック図である。 同実施形態においてサポータ１を下肢部に装着した使用者が踵の上げ下げ運動をしている様子を示す側面図及び背面図である。 この発明の他の実施形態であるサポータ１における伸縮検出部の位置を示す図である。 この発明の他の実施形態であるサポータ１における伸縮検出部及び歪センサの位置を示す図である。 同実施形態において伸縮検出部及び歪センサにより得られる出力電圧波形を示す図である。 この発明の第２実施形態であるサポータ１Ａの構成を示す平面図である。 本実施形態によるサポータ１Ａの使用者の足首への固定態様を示す斜視図および側面図である。 本実施形態によるサポータ１Ａの効果を説明するための図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の第１実施形態であるサポータ１の構成を示す平面図である。以下の説明においては、使用者がサポータ１を下肢部に装着した時、下肢部に接する側の面をサポータ１の下面、その裏側を上面とする。

本実施形態によるサポータ１は、図１に示すように、布状の装着部１０と、この装着部１０の上面に設けられた伸縮検出部１１、信号処理部１２および配線１３とを有する。ここで、伸縮検出部１１と信号処理部１２は、配線１３により接続されている。

装着部１０は、使用者の下肢部に装着される部材であり、ゴム、布製ゴム等の弾力性および可撓性を有する材料で形成されている。図１に示すように、装着部１０は、凡そ右半分が４本の帯状部分１０＿１〜１０＿４に分断されている。装着部１０において、これらの帯状部分１０＿１〜１０＿４の先端部の下面には面ファスナの雄部１４ａが固定され、帯状部分１０＿１〜１０＿４の反対側の端部上面には、面ファスナの雌部１４ｂが各々固定されている。

装着部１０は、使用者の下肢部の周囲に巻かれ、帯状部分１０＿１〜１０＿４の各先端の面ファスナの雄部１４ａが装着部１０に固定された面ファスナの雌部１４ｂに接着されることにより、下肢部の周囲に装着される。従って、以下では便宜上、装着部１０において面ファスナの雄部１４ａとこれに接着される面ファスナの雌部１４ｂとを結ぶ線分の方向を装着部１０の周径方向という。装着部１０を下肢部に装着する時の着圧指数については特に制限はないが、１０〜４０ｈＰａの範囲内であることが望ましい。このような着圧指数とすることにより、装着部１０によって筋肉が過度に締め付けられることを防止でき、筋肉のスムーズな伸縮が可能となる。なお、面ファスナの雄部１４ａと雌部１４ｂの位置関係を逆にしてもよい。

装着部１０において、帯状部分１０＿３および１０＿４間のスリットは、帯状部分１０＿１および１０＿２間のスリット、帯状部分１０＿２および１０＿３間のスリットよりも浅い。そして、装着部１０における帯状部分１０＿３および１０＿４の付け根近傍には、伸縮検出部１１が固定されている。

この伸縮検出部１１は、長手方向に伸縮自在な部材であり、長手方向に沿った伸縮量を検出する機能を有する。そして、伸縮検出部１１は、装着部１０の周径方向に長手方向を一致させて装着部１０に固定されている。

図２は、本実施形態によるサポータ１の使用者の下肢部への固定態様を示す背面図である。なお、図２では下肢部を一点鎖線で示している。また、図２では、図面の煩雑化を避けるため、配線１３および信号処理部１２の図示を省略している（図５以降も同様）。

図２に示す例において、装着部１０は、最も上の帯状部分１０＿１を膝裏の上方に位置させ、その次の帯状部分を膝裏に位置させ、帯状部分１０＿３および１０＿４を膝裏の下方の下腿三頭筋上部に位置させ、使用者の下肢部に固定されている。上述したように、伸縮検出部１１は、装着部１０の周径方向に長手方向を一致させて装着部１０に固定されている。このため、図２に示すように装着部１０が下肢部に装着された状態において、伸縮検出部１１の長手方向である伸縮方向は、下肢部の周径方向と一致する。また、伸縮検出部１１は、使用者の下肢部の下腿三頭筋上部に位置する。

図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態における伸縮検出部１１の構成を示す図である。ここで、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ’線断面図、図３（ａ）は図３（ｂ）における伸縮検出部１１を矢印Ａ方向から見た上面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）における伸縮検出部１１を矢印Ｂ方向から見た下面図である。

図３（ａ）に示すように、伸縮検出部１１は、略長方形状の伸縮部１０１と、この伸縮部１０１の長手方向両側に固定された非伸縮部１０２＿１及び１０２＿２とにより構成されている。図３（ｃ）に示すように、非伸縮部１０２＿１及び１０２＿２の端部は、伸縮部１０１の両端部と重なり合って固着されている。伸縮部１０１は、可撓性を有するとともに、引っ張り応力に応じて伸縮する扁平な部材により構成されている。一方、非伸縮部１０２＿１及び１０２＿２は、高摩擦係数を有する扁平な硬質部材により構成されている。非伸縮部１０２＿１及び１０２＿２に用いられる部材は、伸縮検出部１１の一部としてサポータ１へ装着されるため、若干伸縮性を有していてもよい。ただし、非伸縮部として機能するためには、伸縮部１０１と比較して伸縮されにくい部材が用いられる必要がある。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、伸縮部１０１の上面には歪センサ１０３が着設されている。この歪センサ１０３は、長手方向に沿った応力により伸縮する抵抗体であり、その伸縮量に比例して抵抗値を変化させる性質を有する。本実施形態では、この歪センサ１０３として、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用いたＣＮＴセンサが用いられている。

伸縮検出部１１は、キノコ型ベルクロ（登録商標）およびスナップボタンにより装着部１０に固定されている。ここで、キノコ型ベルクロとは、２枚のナイロンテープの組からなる面ファスナの一種であり、一方のナイロンテープは鉤状の微小な突起を有する雄部、他方のナイロンテープは無数の輪が密生した雌部となっている。図示の例では、２個のキノコ型ベルクロの雄部１０４が、伸縮部１０１の両端と非伸縮部１０２＿１及び非伸縮部１０２＿２とが各々重なり合った領域に固定されている。一方、２個のキノコ型ベルクロの雌部は装着部１０に固定されている。これらのキノコ型ベルクロの雄部１０４を装着部１０の雌部に接着させることにより、伸縮部１０１の両端が装着部１０に固定される。

なお、この例では、キノコ型ベルクロの雄部１０４を伸縮検出部１１に、雌部を装着部１０に固定したが、雌部を伸縮検出部１１に、雄部１０４を装着部１０に固定してもよい。また、図３（ｃ）に示す例では、キノコ型ベルクロを略長方形状としたが、接合状態を維持することができさえすれば、任意の形状や大きさのものを用いてもよい。

一方、スナップボタンは、先端に頭部を有する軸上の雄部と、この雄部が嵌合されるリング状の雌部とからなる雄雌嵌合構造を有するボタンである。図３に示す例では、スナップボタンの雄部１０５が、非伸縮部１０２＿１及び１０２＿２の各々の両端部のうちキノコ型ベルクロ１０４が取り付けられていない側の各端部（すなわち、伸縮検出部１１の両端部）に固定されている。

ここで、非伸縮部１０２＿１及び１０２＿２には図示しない導電性配線が縫いこまれており、導電性配線は歪センサ１０３とスナップボタンの雄部１０５とを電気的に接続する。また、スナップボタンの雌部には図１に示す配線１３が接続されている。従って、これらのスナップボタンの各雄部１０５を装着部１０に固定された各雌部に嵌合させることにより、非伸縮部１０２＿１及び１０２＿２が装着部１０に固定されると同時に歪センサ１０３が配線１３へ電気的に接続される。

以上のように、伸縮部１０１の両端は、キノコ型ベルクロにより装着部１０に固定されるとともに、非伸縮部１０２＿１及び１０２＿２を各々介してスナップボタンにより装着部１０に固定される。また、このとき歪センサ１０３は両端に接続された導電性配線や配線１３等を介して信号処理部１２に接続される。

本実施形態において、伸縮部１０１は、装着部１０と同じ素材により構成されている。また、歪センサ１０３のヤング率（縦弾性係数）は十分に低い。従って、装着部１０が下肢部に装着された状態において下肢部の膨張収縮に応じて伸縮する際、伸縮部１０１および歪センサ１０３が装着部１０の伸縮を妨げることは殆どなく、伸縮部１０１および歪センサ１０３は、装着部１０とともに伸縮する。また、本実施形態において、装着部１０、伸縮部１０１および歪センサ１０３は、引っ張り応力に応じて自在に伸縮する部材であるため、サポータ１を着用した使用者の負担となることはない。

図４は、本実施形態における伸縮検出部１１および信号処理部１２の機能構成を示すブロック図である。信号処理部１２は、図４に示すように、電圧変換手段２０１、Ａ／Ｄ変換手段２０２、変調手段２０３および送信手段２０４により構成される。

電圧変換手段２０１は、図１に示す２本の配線１３、２個のスナップボタンの雄部１０５および図示しない雌部、図３（ａ）および（ｂ）に示す非伸縮部１０２＿１及び１０２＿２が各々備える導電性配線を介して、歪センサ１０３の両端に接続されている。この電圧変換手段２０１は、歪センサ１０３の抵抗値に応じた電圧を出力する回路であり、例えばホイートストンブリッジにより構成されている。Ａ／Ｄ変換手段２０２は、電圧変換手段２０１の出力電圧を一定のサンプリングレートでサンプリングし、デジタル信号に変換する回路である。変調手段２０３は、Ａ／Ｄ変換手段２０２が出力するデジタル信号により搬送波を変調する回路である。送信手段２０４は、変調手段２０３によって変調された搬送波を図示しない外部装置に無線送信する回路である。

図５（ａ）及び（ｃ）は、サポータ１を装着した使用者が踵を地面につけたときの下肢部の状態を示す側面図及び背面図、図５（ｂ）及び（ｄ）は同使用者が踵を地面から上げたときの下肢部の状態を示す側面図及び背面図である。以下、この図を参照し、本実施形態の動作を説明する。

使用者は、前掲図２のように、装着部１０を下肢部の周囲に巻き、装着部１０の帯状部分１０＿１〜１０＿４に固定された面ファスナの雄部１４ａを、装着部１０の左側端部に固定された面ファスナの雌部１４ｂに接着させ、装着部１０を下肢部に固定する。なお、装着部１０は下肢部に直接装着してもよいし、被服の上から装着してもよい。

踵を地面につけて起立した使用者が、踵を地面から上げると、使用者のふくらはぎの筋肉が上方向に移動し、下肢部における下腿三頭筋上部の周径が増加する（図５（ｂ）及び（ｄ）参照）。この結果、装着部１０において下腿三頭筋上部を囲っている領域の周径が伸び、伸縮検出部１１における伸縮部１０１及び歪センサ１０３が長手方向に伸びる。これにより歪センサ１０３の抵抗値が増加し、電圧変換手段２０１の出力電圧が例えば正方向に変化する。

その後、使用者が地面から上げた踵を再び地面につけると、使用者のふくらはぎが下肢部の下方向に移動し、下肢部における下腿三頭筋上部の周径が減少する（図５（ａ）及び（ｃ）参照）。この結果、装着部１０において下腿三頭筋上部を囲っている領域の周径が縮み、伸縮検出部１１における伸縮部１０１及び歪センサ１０３が長手方向に縮む。これにより歪センサ１０３の抵抗値が減少し、電圧変換手段２０１の出力電圧が例えば負方向に変化する。

Ａ／Ｄ変換手段２０２は、このようにして変化する電圧変換手段２０１の出力電圧をサンプリングしてデジタル信号に変換する。このようにして得られるデジタル信号は、変調手段２０３および送信手段２０４を経ることにより無線信号となって、図示しない外部装置に送信される。外部装置では、このようにして送信されるデジタル信号から電圧変換手段２０１の出力電圧波形が求められ、この出力電圧波形に基づき使用者の下肢部の運動の解析が行われる。

以上説明した本実施形態によれば、次の効果が得られる。まず、従来技術の下では、使用者の体の部位に歪センサを固定し、使用者が体の部位を曲げることによって歪センサに加わる曲げ応力を歪センサにより検出し、使用者の体の動きを検出していた。このため、従来技術では、歪センサを曲げる負担を使用者に与えていた。これに対し、本実施形態では、伸縮検出部１１の固定された装着部１０を使用者の下肢部の周囲に装着し、この装着部１０の伸縮に伴う伸縮検出部１１の伸縮を検出することにより使用者の動きを検出する。このため、本実施形態によれば、使用者に歪センサを曲げることによる負担を掛けることなく、使用者の運動を検出することができる。また、本実施形態によれば、装着部１０が周囲に固定された下肢部の膨張収縮を検出するので、踵の上げ下ろし等、関節の曲げ角度の変化として検出することができない運動を正確に検出することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
以上、この発明の第１実施形態について説明したが、第１実施形態の変形例として次のものがある。

（１）上記実施形態では、サポータ１を使用者の下肢部に装着した状態において伸縮検出部１１が使用者の下腿三頭筋上部に位置するように装着部１０における伸縮検出部１１の位置を決定したが、装着部１０における伸縮検出部１１の設置態様はこれに限定されるものではない。図６（ａ）〜（ｃ）は、この発明の他の実施形態であるサポータ１を使用者の下肢部に装着した場合における伸縮検出部１１の位置を示す図である。なお、図６（ａ）〜（ｃ）では装着部１０の図示を省略している。

図６（ａ）に示す例では、使用者の下肢部に装着された装着部１０において使用者の下腿三頭筋上部及び下部と各々対向する位置に２個の伸縮検出部１１が固定されている。また、上記実施形態と同様、各伸縮検出部１１は、装着部１０が使用者の下肢部に装着された状態において、各々の長手方向が下肢部の周径方向に一致するように装着部１０に固定されている。

この態様によれば、踵の上げ下げや膝を屈曲・伸展させた時の、下腿三頭筋上部及び下部に対応する部位の周径の変化を２個の伸縮検出部１１により検出することができる。

また、この態様によれば、使用者が踵の上げ下げ運動を行う場合のその運動の検出感度を高めることができる。さらに詳述すると、次の通りである。

まず、使用者が踵を地面から上げた場合、ふくらはぎの筋肉が上方に移動するので、下肢部における下腿三頭筋下部の周径が縮み、下腿三頭筋上部の周径が伸びる。このため、２個の伸縮検出部１１のうち下腿三頭筋下部に位置する伸縮検出部１１に接続された電圧変換手段２０１の出力電圧が例えば負方向に変化し、下腿三頭筋上部に位置する伸縮検出部１１に接続された電圧変換手段２０１の出力電圧が正方向に変化する。

次に使用者が踵を地面に下した場合、ふくらはぎの筋肉が下方に移動するので、下肢部における下腿三頭筋下部の周径が伸び、下腿三頭筋上部の周径が縮む。このため、２個の伸縮検出部１１のうち下腿三頭筋下部に位置する伸縮検出部１１に接続された電圧変換手段２０１の出力電圧が例えば正方向に変化し、下腿三頭筋上部に位置する伸縮検出部１１に接続された電圧変換手段２０１の出力電圧が負方向に変化する。

このように使用者が踵の上げ下げ運動を行った場合、２個の電圧変換手段２０１から互いに逆方向に変化する出力電圧が得られる。従って、２個の電圧変換手段２０１の出力電圧の差電圧を検出する差分検出手段を設けることにより、使用者によって行われる踵の上げ下げ運動を高い感度で検出することができる。

図６（ｂ）に示す例では、使用者の下肢部に装着された装着部１０において使用者の前脛骨筋と対向する位置に伸縮検出部１１が固定されている。この態様によれば、使用者がスクワットを行った場合に、前脛骨筋の緊張による下腿部の周径の変化を伸縮検出部１１により検出することができる。

図６（ｃ）に示す例では、使用者の下肢部に装着された装着部１０において使用者の大腿四頭筋及び膝蓋腱と各々対向する位置に２個の伸縮検出部１１が固定されている。この態様によれば、大腿部と対向する伸縮検出部１１により、使用者が膝を屈曲させたときの大腿部の周径の変化を検出することができる。

また、この態様によれば、膝蓋腱と対向する伸縮検出部１１により、使用者が膝を屈曲させたときの膝蓋腱の緊張による膝蓋腱付近の周径の変化を検出することができる。

ここで、使用者が膝を屈曲させたとき、大腿部の周径と、膝蓋腱付近の周径は互いに逆方向に変化する。従って、２個の伸縮検出部１１に接続された２個の電圧変換手段２０１の出力電圧の差電圧を検出する差分検出手段を設けることにより、使用者によって行われる膝の屈曲運動を高い感度で検出することができる。

（２）サポータ１において、上記実施形態における伸縮検出部１１と、曲げ応力を検出する歪サンサとを併用してもよい。図７に示す例では、使用者の下肢部に装着された装着部１０において使用者の下腿三頭筋下部に伸縮検出部１１が固定されている。また、同装着部１０において膝関節の屈曲部を跨ぐ領域に曲げ応力を検出する歪センサ１０９が固定されている。

図８は、このサポータ１を下肢部に装着した使用者がスクワット及び踵上げ下げ動作を行った時に、下腿三頭筋下部に当接する伸縮検出部１１に接続された電圧変換手段２０１から得られた出力電圧と、膝部に当接する歪センサ１０９に接続された電圧変換手段（電圧変換手段２０１と同様な回路）から得られた出力電圧の時間変化を示している。この例において、使用者は０ｍｓｅｃから１７０００ｍｓｅｃの間はスクワットを、１７０００ｍｓｅｃから３５０００ｍｓｅｃの間は踵上げ下げ運動を行っている。図８に示すように、使用者がスクワットを行っている期間、膝部に当接する歪センサ１０９に接続された電圧変換手段から大きな振幅の出力電圧が得られる。一方、使用者が踵上げ下げ動作を行っている期間は、下腿三頭筋下部に当接する伸縮検出部１１に接続された電圧変換手段２０１から大きな振幅の出力電圧が得られる。このように、伸縮検出部１１を利用することにより、膝関節の曲げ動作を伴わない踵の上げ下げ運動を正確に検出することができる。

（３）伸縮検出部１１は必ずしも筋肉の存在する部位に当接させる必要はない。例えば、下腿三頭筋上部の伸縮を検出したい場合は、伸縮検出部１１を下腿三頭筋上部の真上から周径方向にずらした位置に当接させても構わない。なぜなら、伸縮検出部１１は下肢の周径の変化を検出しているのであるが、筋肉の存在する部位から周径方向にずれた位置に当接されても、筋肉の伸縮に伴う下肢の周径の変化が及ぶからである。

（４）上記実施形態において伸縮検出部１１を装着部１０に固定するための固定手段として、キノコ型ベルクロ及びスナップボタンを用いたが、これらに代わる他の固定手段を用いることも可能である。例えば接着剤や両面テープ等をこの固定手段として用いてもよい。

（５）伸縮検出部１１を固定するための固定手段を装着部１０上の複数個所に設けておき、それらのうちの所望の箇所に伸縮検出部１１を固定できるようにしてもよい。

（６）上記実施形態では、歪センサ１０３として、引っ張り応力に応じて伸縮し、その伸縮量に応じて抵抗値の変化する歪センサを用いた。しかし、このような歪センサを用いる代わりに、引っ張り応力に応じて伸縮するバネやゴム等の弾性体と、引っ張り応力に応じて電気的特性が変化するが、伸縮はしない圧電センサ等とを組み合わせたものを使用してもよい。

＜第２実施形態＞
図９は、この発明の第２実施形態であるサポータ１Ａの構成を示す平面図である。図９に示すように、サポータ１Ａは、装着部１０Ａと、この装着部１０Ａの一端に一端が固定された踵支持部１５とを有する。本実施形態におけるサポータ１Ａは、使用者の足首に装着される。以下の説明においては、便宜上、踵がある側の領域を足首の背面、踵の反対側の領域を足首の前面と呼ぶ。

装着部１０Ａは、略長方形状を有し、第１実施形態で示したサポータ１の装着部１０と同一の部材で構成される。サポータ１Ａの足首への装着時、装着部１０Ａは、長手方向を足首の周径方向と一致させ、使用者の足首の前面に当接する。より正確には、装着部１０Ａは、足首における踝の左右両側の領域と、足首の前面を結ぶ領域に当接する。

装着部１０Ａの上面には、伸縮検出部１１、信号処理部１２および配線１３が固定されている。ここで、伸縮検出部１１がその長手方向を装着部１０Ａの長手方向に一致させて装着部１０Ａの上面に固定されている。上記第１実施形態と同様、この伸縮検出部１１の裏側には歪センサ１０３（図３参照）が固定されている（図示略）。使用者が装着部１０Ａを足首の前面に固定すると、伸縮検出部１１は主に前脛骨筋腱や長趾伸筋腱、長母趾伸筋腱の上に位置する。伸縮検出部１１は、スナップボタンの雄部１０５を、装着部１０Ａに固定された図示しない各雌部に嵌合させることにより、装着部１０Ａに固定される。これにより、歪みセンサ１０３（図３参照）は配線１３へ電気的に接続される。

装着部１０Ａの上面にはスナップボタンの雄部１７＿１および１７＿２が固定されている。スナップボタンの雄部１７＿１および１７＿２には、各々配線１３が接続されている。

信号処理部１２には、図示しないスナップボタンの雌部が２個固定されており、各々がスナップボタンの雄部１７＿１および１７＿２に嵌合することにより、信号処理部１２は装着部１０Ａに固定されると同時に、配線１３に電気的に接続される。

踵支持部１５は、例えばゴムや布等を材料とする紐状の扁平部材であるバンド部１５＿１〜１５＿３により構成されている。バンド部１５＿１および１５＿２の一端は、各々装着部１０Ａの一端に固定手段により固定されている。また、バンド部１５＿１および１５＿２の他端は、面ファスナの雄部１６ａに固定手段により固定されている。バンド部１５＿３は、一端がバンド部１５＿１の中央付近に、他端がバンド部１５＿２の中央付近に固定部材により固定され、バンド部１５＿１および１５＿２の間を接続する。面ファスナの雄部１６ａは、装着部１０Ａの他端に固定された面ファスナの雌部１６ｂに接着される。

図１０（ａ）および（ｂ）は、本実施形態によるサポータ１Ａの使用者の足首への固定態様を示す斜視図および側面図である。なお、図１０では、図面の煩雑化を避けるため、配線１３および信号処理部１２の図示を省略している。使用者は、サポータ１Ａを自身の足首に装着するにあたり、装着部１０Ａの長手方向を足首の周径方向に一致させ、装着部１０Ａを足首周辺部における前脛骨筋腱や長趾伸筋腱、長母趾伸筋腱などに対向させる。そして、使用者は、踵支持部１５を足首の背面へ回し、バンド部１５＿３を踵に当てつつ、面ファスナの雄部１６ａを装着部１０Ａに固定された面ファスナの雌部１６ｂに接着する。これにより、踵支持部１５が踵に固定されると同時に、サポータ１Ａが使用者の足首に固定される。このように、装着部１０Ａを踵支持部１５で使用者の踵に固定することにより、運動動作に伴うサポータ１Ａの位置ずれを防止することができる。

図１１（ａ）および（ｂ）は、それぞれサポータ１Ａを右足および左足の足首に装着した使用者が各種運動を実施したときに、伸縮検出部１１に接続された電圧変換手段２０１（図４参照）から得られた出力電圧の時間変化を示している。この測定において、被験者は１１名（男性９名、女性２名）であり、図１１（ａ）および（ｂ）にはそのうちの１名から取得した測定値が例示されている。この測定において、各被験者は、最初に踵上げを３回実施し、続けて通常のスクワットを３回、通常のスクワットよりも膝を前に出したスクワットを３回、右足上げを２回、左足上げを２回実施した。

図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、踵上げ実行時、被験者が踵を上げると、足関節の底屈運動および足指の屈曲運動に作用する筋肉や腱が変位するとともに、関節角度の変化に伴い骨格位置が変化するため、足首の周径が減少し、電圧が減少している。その後、踵を地面に着けると、再び足首の周径が増大し、電圧が増加している。図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、踵を地面に着けるときの電圧の変化は、踵を上げる時の変化よりも大きいことが分かる。これは、踵を地面に着ける速度の方が踵を上げる速度よりも速いためである。また、踵を地面に着けた後、もう一度踵を上げるまでの間、一定時間、電圧が変化していない。これは、踵を地面に着けた後、被験者の動きが一瞬停止したためである。このように、サポータ１Ａによると、踵上げ実行時における細かな動作の特徴を検出することができる。従って、サポータ１Ａによると、動作の正確性に関する情報を定性的かつ定量的に得ることができる。

また、スクワット実行時、膝を曲げると、前脛骨筋など足関節の背屈筋群の収縮に伴う腱の緊張により、足首の周径が増大し、電圧が増大している。その後、膝を伸ばすと、前脛骨筋腱等の弛緩により、足首の周径が減少し、電圧が減少している。この電圧の変化は、通常のスクワットよりも膝を前に突き出すスクワットの実行時においても同様である。しかし、膝を曲げた後、再び膝を伸ばすまでの間における電圧の変化を比較すると、通常のスクワットよりも膝を前に突き出すスクワットを実行した場合、電圧の変化していない時間が短いことが分かる。これは、膝を前に突き出した場合、被験者に大きな負担がかかるため、この負担から解放されようと被験者が急激に膝を伸ばそうとしたためである。このように、サポータ１Ａによると、スクワット実行時における細かな動作の特徴を検出することができる。従って、サポータ１Ａによると、動作の正確性に関する情報を定性的かつ定量的に得ることができる。

また、右足および左足上げ実行時、電圧にスパイク状の変化が発生している。これは、被験者が片足立ちしている際に重心を安定させようとした結果、軸足が小刻みに震えたためである。このように、サポータ１Ａによると、右足および左足上げ実行時におけるバランス感覚に関する情報を定性的かつ定量的に得ることができる。

なお、本実施形態についても各種の変形例が考えられる。例えば本実施形態では、面ファスナにより踵支持部の一端を装着部１０Ａの一端に固定するようにしたが、踵支持部の両端を装着部１０Ａの両端に縫い付けて固定してもよい。あるいは踵支持部の両端を装着部１０Ａの両端に面ファスナにより固定してもよい。

１，１Ａ…サポータ、１０，１０Ａ…装着部、１１…伸縮検出部、１２…信号処理部、１３…配線、１４，１６ａ，１６ｂ…面ファスナ、１０１…伸縮部、１０２＿１，１０２＿２…非伸縮部、１０３，１０９…歪センサ、１０４…キノコ型ベルクロ、１７＿１，１７＿２，１０５…スナップボタン、２０１…電圧変換手段、２０２…Ａ／Ｄ変換手段、２０３…変調手段、２０４…送信手段、１５…踵支持部。

Claims (4)

1. 下肢部の周囲に装着され、前記下肢部の膨張収縮に応じて伸縮する装着部と、
   前記装着部に固定され、前記装着部とともに伸縮する部材であり、前記下肢部に装着された前記装着部における前記下肢部の周径方向に沿った当該部材の伸縮を検出する伸縮検出部と
   を具備することを特徴とするサポータ。
2. 前記伸縮検出部は、
   両端が前記装着部に固定され、前記両端間の引っ張り応力に応じて伸縮する伸縮部と、
   前記伸縮部の表面に着設され、前記伸縮部とともに伸縮し、その伸縮量を検出する歪センサと
   を具備することを特徴とする請求項１に記載のサポータ。
3. 前記伸縮検出部を複数有するとともに、前記複数の伸縮検出部のうちの２つの伸縮検出部の検出結果の差分を検出する差分検出手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載のサポータ。
4. 踵を収容することにより前記装着部を足首における踵の反対側の領域に固定する踵支持部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のサポータ。
   

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