JP2020103652A - 運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システム - Google Patents
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Abstract
【課題】膝の状態を測定できる運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムを提供する。【解決手段】運動補助プログラムは検出部により検出された下肢の状態に関する第1状態情報を読み込む第1ステップS1と、第1状態情報に応じて膝の状態を演算する第2ステップS2と、演算された膝の状態に関する第2状態情報を出力する第3ステップS3と、を制御部に実行させる。【選択図】図6
Description
本発明は運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムに関する。
歩行動作の種類を判別する運動補助システムが知られている。従来の運動補助システムは例えば歩行動作の種類に応じて下肢の運動を補助する。特許文献1は従来の運動補助システムの一例を開示している。
運動中の膝の状態に関する情報は下肢の怪我の発生を抑えることに利用できると考えられる。一方、従来の運動補助システムでは、運動中の膝の状態を測定できない。
本発明の目的は膝の状態を測定できる運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムを提供することである。
本発明の目的は膝の状態を測定できる運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムを提供することである。
本発明に関する運動補助プログラムの一形態は、検出部により検出された下肢の状態に関する第1状態情報を読み込む第1ステップと、前記第1状態情報に応じて膝の状態を演算する第2ステップと、演算された膝の状態に関する第2状態情報を出力する第3ステップと、を制御部に実行させる。
本発明に関する運動補助システムの一形態は、下肢に装着されるウェアと、前記ウェアに設けられる前記検出部と、前記検出部により検出された前記第1状態情報を送信する送信部と、前記運動補助プログラムとを備える。
本発明に関する運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムによれば、膝の状態を測定できる。
(運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムが取り得る形態の一例)
本発明に関する運動補助プログラムの一形態は、検出部により検出された下肢の状態に関する第1状態情報を読み込む第1ステップと、前記第1状態情報に応じて膝の状態を演算する第2ステップと、演算された膝の状態に関する第2状態情報を出力する第3ステップと、を制御部に実行させる。
上記運動補助プログラムによれば、膝の状態を測定できる。
本発明に関する運動補助プログラムの一形態は、検出部により検出された下肢の状態に関する第1状態情報を読み込む第1ステップと、前記第1状態情報に応じて膝の状態を演算する第2ステップと、演算された膝の状態に関する第2状態情報を出力する第3ステップと、を制御部に実行させる。
上記運動補助プログラムによれば、膝の状態を測定できる。
前記運動補助プログラムの一例によれば、前記第1ステップでは、下肢の加速度に関する情報を含む前記第1状態情報を読み込む。
膝の状態は下肢の加速度に反映される。上記運動補助プログラムによれば、下肢の加速度に関する情報が第1状態情報に含まれるため、膝の状態を好適に測定できる。
膝の状態は下肢の加速度に反映される。上記運動補助プログラムによれば、下肢の加速度に関する情報が第1状態情報に含まれるため、膝の状態を好適に測定できる。
前記運動補助プログラムの一例によれば、前記第1ステップでは、3軸の前記加速度に関する情報を含む前記第1状態情報を読み込み、前記第2ステップでは、上下軸の前記加速度と、左右軸および前後軸により規定される水平面の前記加速度との関係を基に膝の状態を演算する。
運動補助プログラムを利用して運動する運動者がジャンプする場合、その運動が上下軸の加速度に反映される。また、運動者が着地した場合の膝の安定性は上下軸の加速度および水平面の加速度に反映される。上記運動補助プログラムによれば、膝の安定性を判定できる。
運動補助プログラムを利用して運動する運動者がジャンプする場合、その運動が上下軸の加速度に反映される。また、運動者が着地した場合の膝の安定性は上下軸の加速度および水平面の加速度に反映される。上記運動補助プログラムによれば、膝の安定性を判定できる。
前記運動補助プログラムの一例によれば、下肢の運動を補助する補助部を制御する指示情報を前記第1状態情報および前記第2状態情報の少なくとも一方に応じて演算する第4ステップを前記制御部にさらに実行させ、前記第3ステップでは、前記指示情報をさらに出力する。
上記運動補助プログラムによれば、膝の状態に応じて下肢の運動を補助できる。
上記運動補助プログラムによれば、膝の状態に応じて下肢の運動を補助できる。
前記運動補助プログラムの一例によれば、前記第4ステップでは、膝の状態が安定するように前記補助部を動作させるための前記指示情報を前記第1状態情報および前記第2状態情報の少なくとも一方に応じて演算する。
上記運動補助プログラムによれば、膝の安定性を高めることができる。
上記運動補助プログラムによれば、膝の安定性を高めることができる。
前記運動補助プログラムの一例によれば、前記第4ステップでは、足が接地する直前に下肢の筋肉が活性化するように前記補助部を動作させるための前記指示情報を前記第1状態情報および前記第2状態情報の少なくとも一方に応じて演算する。
足の状態が非接地から接地に変化する状態では、膝の安定性が低下するおそれが相対的に高い。上記運動補助プログラムによれば、例えばジャンプした運動者が着地するような場合に膝の安定性を高めることができる。
足の状態が非接地から接地に変化する状態では、膝の安定性が低下するおそれが相対的に高い。上記運動補助プログラムによれば、例えばジャンプした運動者が着地するような場合に膝の安定性を高めることができる。
本発明に関する運動補助システムの一形態は、下肢に装着されるウェアと、前記ウェアに設けられる前記検出部と、前記検出部により検出された前記第1状態情報を送信する送信部と、前記運動補助プログラムとを備える。
上記運動補助システムによれば、膝の状態を測定できる。
上記運動補助システムによれば、膝の状態を測定できる。
前記運動補助システムの一例によれば、前記検出部は大腿の加速度を検出する大腿加速度センサを含む。
上記運動補助システムによれば、膝の状態を好適に測定できる。
上記運動補助システムによれば、膝の状態を好適に測定できる。
(実施の形態)
図1を参照して、運動補助システム1の構成について説明する。
運動補助システム1は例えば運動者が行うトレーニングに利用される。トレーニングは例えば一般的な生活およびスポーツ等に関連する下肢Lの運動を含む。一例では、下肢Lの運動はジャンプ運動およびサイドステップ運動等を含む。ジャンプ運動は両足が接地面から離れるように飛び跳ねる運動である。接地面の一例は地面である。サイドステップ運動は片足を接地面から離して移動する運動である。
図1を参照して、運動補助システム1の構成について説明する。
運動補助システム1は例えば運動者が行うトレーニングに利用される。トレーニングは例えば一般的な生活およびスポーツ等に関連する下肢Lの運動を含む。一例では、下肢Lの運動はジャンプ運動およびサイドステップ運動等を含む。ジャンプ運動は両足が接地面から離れるように飛び跳ねる運動である。接地面の一例は地面である。サイドステップ運動は片足を接地面から離して移動する運動である。
運動補助システム1を構成する主な要素は装着体10、端末装置40、および、運動補助プログラムである。装着体10は身体に装着される。装着体10は左半身に装着される左半身用の装着体10、および、右半身に装着される右半身用の装着体10を含む。左半身用の装着体10の構成は右半身用の装着体10の構成と実質的に同じである。左半身用の装着体10の機能は右半身用の装着体10の機能と実質的に同じである。左半身用の装着体10の形状は右半身用の装着体10の形状と左右対称の関係を有する。以下の説明では、左半身用の装着体10について詳細に説明し、右半身用の装着体10に関する説明を省略する。
装着体10を構成する主な要素はウェア11、検出ブロック20(図2参照)、および、補助ブロック30(図2参照)である。ウェア11は下肢Lに装着される。一例では、ウェア11は下肢Lに巻き付けられるように下肢Lに装着される。検出ブロック20は例えばウェア11に設けられる。補助ブロック30は例えばウェア11に設けられる。一例では、補助ブロック30は下肢Lと接触するようにウェア11に設けられる。
図2に示されるように、ウェア11は下肢被覆部12、一対の巻付部13、および、調節部14を含む。下肢被覆部12は下肢Lに巻き付け可能な帯である。下肢被覆部12は下肢Lを締め付けることに寄与する部分を含む。一対の巻付部13は下肢被覆部12を覆うように下肢被覆部12に巻き付け可能な帯である。一対の巻付部13は下肢被覆部12を下肢Lに巻き付けるために把持可能な部分を含む。一対の巻付部13は下肢被覆部12に設けられ、下肢被覆部12の長手方向に延びる。一対の巻付部13は例えば下肢被覆部12と一体に設けられる。
調節部14は下肢被覆部12の装着サイズを調節可能な構造を有する。装着サイズは下肢被覆部12が下肢Lに装着された状態における下肢被覆部12の内周を規定する。一例では、下肢被覆部12の装着サイズが調節部14により調節されることによって、下肢被覆部12が下肢Lを締め付ける強さが変更される。調節部14は例えば面ファスナ15により構成される。面ファスナ15はフック(図示略)およびループ15Aを含む。フックは例えば下肢被覆部12の外面12B(図1参照)に設けられる。ループ15Aは例えば巻付部13の内面13Aに設けられる。一例では、下肢被覆部12が下肢Lにフィットするように一対の巻付部13が下肢被覆部12に巻き付けられ、ループ15Aがフックに貼り合わせられることによって、ウェア11が下肢Lに適切に装着される。図1に示される例では、ウェア11は大腿Tに装着される。
検出ブロック20は例えば下肢被覆部12の内面12Aに設けられる。検出ブロック20は下肢被覆部12の外面12Bに設けられてもよく、下肢被覆部12を構成する生地の内部に設けられてもよい。検出ブロック20は有線または無線によって端末装置40と電気的に通信可能に構成される。一例では、検出ブロック20は端末装置40と無線通信可能に構成される。補助ブロック30は例えば下肢被覆部12の内面12Aに設けられる。一例では、補助ブロック30は後述する補助部31(図3参照)が身体と接触するように下肢被覆部12の内面12Aに設けられる。図2に示される例では、補助ブロック30は下肢被覆部12の中央に配置されるように下肢被覆部12の内面12Aに設けられる。補助ブロック30に含まれる補助部31以外の要素は下肢被覆部12の外面12Bに設けられてもよく、下肢被覆部12を構成する生地の内部に設けられてもよい。補助ブロック30は有線または無線によって端末装置40と電気的に通信可能に構成される。一例では、補助ブロック30は端末装置40と無線通信可能に構成される。
端末装置40は装着体10とは別体に設けられる。端末装置40はスマートデバイスおよびパーソナルコンピュータの少なくとも一方を含む。スマートデバイスはスマートウォッチ等のウェアラブルデバイス、スマートフォン、および、タブレットコンピュータの少なくとも1つを含む。図1に示される例では、端末装置40はタブレットコンピュータを含む。端末装置40は検出ブロック20および補助ブロック30とペアリングすることによって、検出ブロック20および補助ブロック30と無線通信できる。ペアリングに必要な通信要素は検出ブロック20、補助ブロック30、および、端末装置40のそれぞれに含まれる。端末装置40はウェア11に取り付けられてもよい。
図3を参照して、運動補助システム1の具体的な構成について説明する。図3に示される運動補助システム1は一方の装着体10を省略している。
検出ブロック20を構成する主な要素は検出部21および送信部22である。検出部21は下肢Lの状態を検出する。一例では、検出部21は大腿Tの加速度を検出する大腿加速度センサ21Aを含む。大腿加速度センサ21Aは前後軸の加速度、左右軸の加速度、および、上下軸の加速度の少なくとも1つを検出する。一例では、大腿加速度センサ21Aは上下軸の加速度と、左右軸および前後軸により規定される水平面の加速度とを検出する3軸加速度センサである。大腿加速度センサ21Aはウェア11に設けられる。一例では、大腿加速度センサ21Aはウェア11が大腿Tに装着された状態において、膝の近傍に配置されるようにウェア11に設けられる。送信部22は検出部21により検出された第1状態情報を送信する。第1状態情報は下肢Lの加速度に関する情報を含む。具体的には、第1状態情報は3軸の加速度に関する情報を含む。一例では、送信部22は大腿加速度センサ21Aにより検出された第1状態情報を端末装置40に送信する。
検出ブロック20を構成する主な要素は検出部21および送信部22である。検出部21は下肢Lの状態を検出する。一例では、検出部21は大腿Tの加速度を検出する大腿加速度センサ21Aを含む。大腿加速度センサ21Aは前後軸の加速度、左右軸の加速度、および、上下軸の加速度の少なくとも1つを検出する。一例では、大腿加速度センサ21Aは上下軸の加速度と、左右軸および前後軸により規定される水平面の加速度とを検出する3軸加速度センサである。大腿加速度センサ21Aはウェア11に設けられる。一例では、大腿加速度センサ21Aはウェア11が大腿Tに装着された状態において、膝の近傍に配置されるようにウェア11に設けられる。送信部22は検出部21により検出された第1状態情報を送信する。第1状態情報は下肢Lの加速度に関する情報を含む。具体的には、第1状態情報は3軸の加速度に関する情報を含む。一例では、送信部22は大腿加速度センサ21Aにより検出された第1状態情報を端末装置40に送信する。
補助ブロック30を構成する主な要素は補助部31、受信部32、および、電圧制御部33である。補助部31は下肢Lの運動を補助する。補助部31は第1電極31Aおよび第2電極31Bを含む。電極31A、31Bは例えば大腿Tの筋肉に電気刺激を付与する。一例では、電極31A、31Bは大腿Tのハムストリングまたは中臀筋に電気刺激を付与する。ハムストリングは半腱様筋を含む。本実施形態では、電極31A、31Bは大腿Tの半腱様筋に電気刺激を付与する。電極31A、31Bはウェア11が大腿Tに装着された状態において、大腿Tのうちの半腱様筋に対応する部分と接触するようにウェア11に設けられる。各電極31A、31Bの一方から他方に向けて電流が流れることにより、大腿Tの半腱様筋に電気刺激が付与される。受信部32は端末装置40から各種の情報を受信する。一例では、受信部32は補助部31の制御に関する各種の情報を受信する。補助部31の制御に関する各種の情報には、電気刺激を付与するタイミングに関する情報、電気刺激の刺激パターンに関する情報、および、電気刺激の強度に関する情報の少なくとも1つが含まれる。電圧制御部33は例えば受信部32により受信された各種の情報に基づいて電極31A、31Bを制御する。
装着体10は検出ブロック20および補助ブロック30に電力を供給する電源16をさらに含む。電源16は例えばウェア11に設けられる。電源16は有線または無線によって検出ブロック20および補助ブロック30と電気的に接続される。電源16は検出ブロック20を構成する電気的な要素、および、補助ブロック30を構成する電気的な要素に電力を供給する。電源16は一次電池または二次電池を含む。装着体10は検出ブロック20に電力を供給する電源と、補助ブロック30に電力を供給する電源とを個別に含んでいてもよい。
端末装置40を構成する主な要素は制御部41、操作部42、報知部43、および、電源44である。制御部41は1つまたは複数のCPU(Central Processing Unit)またはMPU(Micro Processing Unit)を含む。制御部41は第1状態情報および操作部42の操作に関する操作情報の少なくとも一方に基づいて各種の制御を実行する。制御部41は情報読込部41A、状態演算部41B、情報出力部41C、リスク判定部41D、および、補助演算部41Eを含む。情報読込部41Aは検出部21により検出された下肢Lの状態に関する第1状態情報を読み込む。情報読込部41Aは例えば第1状態情報を状態演算部41Bおよび補助演算部41Eに出力する。
状態演算部41Bは第1状態情報に応じて膝の状態を演算する。一例では、状態演算部41Bは第1状態情報に応じて下肢Lの運動を判定し、第1状態情報と下肢Lの運動との関係に基づいて膝の状態を演算する。状態演算部41Bは上下軸の加速度と、左右軸および前後軸により規定される水平面の加速度との関係を基に膝の状態を演算する。状態演算部41Bは膝の状態に関する演算結果を情報出力部41Cに出力する。情報出力部41Cは演算された膝の状態に関する第2状態情報を出力する。情報出力部41Cは例えば第2状態情報をリスク判定部41Dおよび補助演算部41Eに出力する。
リスク判定部41Dは第2状態情報に基づいて膝前十字靱帯(Anterior Cruciate Ligament:ACL)の損傷に関するリスク(以下「膝前十字靭帯のリスク」)を判定する。リスク判定部41Dは例えばリスク条件が成立すると、膝前十字靭帯のリスクに関するリスク情報を情報出力部41Cに出力する。リスク条件の成立は膝前十字靭帯が損傷する可能性が高いことを示唆する。情報出力部41Cはリスク情報を報知部43に出力する。情報出力部41Cはリスク情報とは別に、下肢Lの運動に関する情報を報知部43に出力してもよい。リスク判定部41Dはリスク条件の成立の有無にかかわらずリスク情報を情報出力部41Cに出力してもよい。
リスク判定部41Dは例えば第2状態情報と予め設定された閾値との関係に基づいてリスク条件の成立の有無を判定する。閾値は端末装置40に搭載されるメモリ(図示略)に格納される。一例では、閾値は半腱様筋の状態、膝の安定性、怪我の履歴、ジャンプ運動の高さ、ジャンプ運動の回数、サイドステップ運動の速度、および、サイドステップ運動の回数の少なくとも1つに基づいて規定される。
補助演算部41Eは下肢Lの運動を補助する補助部31を制御する指示情報を、第1状態情報および第2状態情報の少なくとも一方に応じて演算する。補助演算部41Eは例えば補助条件が成立すると、第1状態情報および第2状態情報の少なくとも一方に応じて指示情報を演算する。補助演算部41Eは例えばリスク情報に基づいて補助条件の成立の有無を判定する。一例では、補助演算部41Eはリスク条件が成立すると、補助条件が成立したと判定する。補助演算部41Eは演算した指示情報を情報出力部41Cに出力する。情報出力部41Cは指示情報を補助ブロック30に出力する。電圧制御部33は受信部32を介して取得した指示情報に応じて電極31A、31Bを制御する。補助演算部41Eは補助条件の成立の有無にかかわらず指示情報を演算してもよい。
操作部42は例えば運動補助システム1の操作に関する情報を入力可能に構成される。報知部43は例えば運動補助システム1に関する情報を報知可能に構成される。報知部43はスピーカ43Aおよびディスプレイ43Bの少なくとも一方を含む。スピーカ43Aは運動補助システム1に関する情報を音で報知する。ディスプレイ43Bは運動補助システム1に関する情報を画像で報知する。ディスプレイ43Bは操作部42と一体に構成されてもよい。この場合、ディスプレイ43Bはタッチパネルディスプレイである。電源44は端末装置40を構成する各種の電気的な要素に電力を供給する。
運動補助システム1は運動補助プログラムに従って各種の制御を実行する。運動補助プログラムは大腿加速度センサ21Aにより検出された大腿Tの状態に関する第1状態情報を読み込む第1ステップS1と、第1状態情報に応じて膝の状態を演算する第2ステップS2と、演算された膝の状態に関する第2状態情報を出力する第3ステップS3と、を制御部41に実行させる。運動補助プログラムによれば、膝の状態を測定できる。
第1ステップS1では、大腿Tの加速度に関する情報を含む第1状態情報を読み込む。第1ステップS1では、3軸の加速度に関する情報を含む第1状態情報を読み込む。大腿Tの加速度に膝の状態が反映されるため、膝の状態を好適に測定できる。第2ステップS2では、上下軸の加速度と、左右軸および前後軸により規定される水平面の加速度との関係を基に膝の状態を演算する。下肢Lの運動における膝の安定性は上下軸の加速度および水平面の加速度に反映される。運動補助プログラムによれば、膝の安定性を判定できる。
運動補助プログラムは大腿Tの運動を補助する電極31A、31Bを制御する指示情報を第1状態情報および第2状態情報の少なくとも一方に応じて演算する第4ステップS4を制御部41にさらに実行させる。第4ステップでは、膝の状態が安定するように電極31A、31Bを動作させるための指示情報を第1状態情報および第2状態情報の少なくとも一方に応じて演算する。第4ステップでは、足が接地する直前に半腱様筋が活性化するように電極31A、31Bを動作させるための指示情報を第1状態情報および第2状態情報の少なくとも一方に応じて演算する。足が接地する直前は足が接地する瞬間以前のタイミングである。一例では、足が接地する直前は足が接地面に向かう方向に移動するタイミングである。足が接地する直前は例えば第1状態情報に基づいて推定される。第3ステップでは、指示情報をさらに出力する。運動補助プログラムによれば、半腱様筋が活性化するように電気刺激が付与されるため、膝の安定性を高めることができる。
図4を参照して、ジャンプ運動に基づく第1状態情報の一例について説明する。図4に示されるグラフは膝の状態(安定、不安定)と第1状態情報との関係の一例を示す。
ジャンプ運動は例えば3つのフェーズに区分される。一例では、ジャンプ運動は離地、最頂点、および、着地に区分される。離地は膝が大きく曲げられ、膝が伸ばされるとともに足が接地面から離れる期間である。最頂点はジャンプ運動において身体が最高位に到達する期間である。着地は足が空中から接地する期間である。
ジャンプ運動は例えば3つのフェーズに区分される。一例では、ジャンプ運動は離地、最頂点、および、着地に区分される。離地は膝が大きく曲げられ、膝が伸ばされるとともに足が接地面から離れる期間である。最頂点はジャンプ運動において身体が最高位に到達する期間である。着地は足が空中から接地する期間である。
一方の下肢Lに対応する大腿加速度センサ21Aの検出結果、および、他方の下肢Lに対応する大腿加速度センサ21Aの検出結果は実質的に同じである。図4に示されるグラフは一方の下肢Lに対応する大腿加速度センサ21Aの検出結果の一例を示す。図4に示される破線は大腿加速度センサ21Aの値が0を示す。図4に示される前後軸の加速度において前方に向かう加速度を正で示し、後方に向かう加速度を負で示す。図4に示される左右軸の加速度において外方に向かう加速度を正で示し、内方に向かう加速度を負で示す。図4に示される上下軸の加速度において下方に向かう加速度を正で示し、上方に向かう加速度を負で示す。
ジャンプ運動の着地において、前後軸の加速度が第1加速度未満となる場合、膝の状態が不安定であることが示唆される。具体的には、前後軸の加速度が第1加速度未満となる場合、着地において膝の屈曲が小さく、膝に作用する負荷が高いことが推定される。このため、ジャンプ運動の着地において、前後軸の加速度が第1加速度未満となる場合、膝前十字靱帯のリスクが高いと推定される。
ジャンプ運動の離地において、左右軸の加速度が第2加速度未満となる場合、膝の状態が不安定であることが示唆される。具体的には、左右軸の加速度が第2加速度未満となる場合、離地における膝の屈曲に伴って膝が内側に移動するため、膝に作用する負荷が高いことが推定される。このため、ジャンプ運動の離地において、左右軸の加速度が第2加速度未満となる場合、膝前十字靱帯のリスクが高いと推定される。
ジャンプ運動の着地において、左右軸の加速度が第3加速度未満となる場合、膝の状態が不安定であることが示唆される。具体的には、左右軸の加速度が第3加速度未満となる場合、着地における膝の屈曲に伴って膝が内側に移動するため、膝に作用する負荷が高いことが推定される。このため、ジャンプ運動の着地において、左右軸の加速度が第3加速度未満となる場合、膝前十字靱帯のリスクが高いと推定される。
ジャンプ運動の着地において、上下軸の加速度が急激に変化する場合、膝の状態が不安定であることが示唆される。具体的には、上下軸の加速度が急激に変化する場合、着地において膝の屈曲が小さく、膝に作用する負荷が高いことが推定される。このため、ジャンプ運動の着地において、上下軸の加速度が急激に変化する場合、膝前十字靱帯のリスクが高いと推定される。
図5を参照して、サイドステップ運動に基づく第1状態情報の一例について説明する。図5に示されるグラフは膝の状態と第1状態情報との関係の一例を示す。
サイドステップ運動は例えば3つのフェーズに区分される。一例では、サイドステップ運動は第1両脚立位、片足立位、および、第2両脚立位に区分される。第1両脚立位は両足が接地する期間である。片足立位は一方の足が接地し、他方の足が接地面から離れる期間である。第2両脚立位は一方の足が接地し、他方の足が空中から接地する期間である。
サイドステップ運動は例えば3つのフェーズに区分される。一例では、サイドステップ運動は第1両脚立位、片足立位、および、第2両脚立位に区分される。第1両脚立位は両足が接地する期間である。片足立位は一方の足が接地し、他方の足が接地面から離れる期間である。第2両脚立位は一方の足が接地し、他方の足が空中から接地する期間である。
図5に示されるグラフはサイドステップ運動において移動する下肢L(以下「移動下肢」)に対応する大腿加速度センサ21Aの検出結果を実線で示し、サイドステップ運動において移動しない下肢Lに対応する大腿加速度センサ21Aの検出結果を一点鎖線で示す。図5に示される破線は大腿加速度センサ21Aの値が0を示す。図5に示される前後軸の加速度において前方に向かう加速度を正で示し、後方に向かう加速度を負で示す。図5に示される左右軸の加速度において外方に向かう加速度を正で示し、内方に向かう加速度を負で示す。図5に示される上下軸の加速度において下方に向かう加速度を正で示し、上方に向かう加速度を負で示す。
サイドステップ運動の第2両脚立位において、移動下肢に対応する左右軸の加速度が第4加速度未満となる場合、膝の状態が不安定であることが示唆される。具体的には、移動下肢に対応する左右軸の加速度が第4加速度未満となる場合、移動下肢が空中から接地する場合における膝の屈曲に伴って膝が内側に移動するため、膝に作用する負荷が高いことが推定される。このため、サイドステップ運動の第2両脚立位において、移動下肢に対応する左右軸の加速度が第4加速度未満となる場合、膝前十字靱帯のリスクが高いと推定される。
運動補助システム1は例えば運動補助プログラムに従って第1制御および第2制御の少なくとも一方を実行する。第1制御はリスク情報を出力する制御を含む。第2制御は指示情報を出力する制御を含む。一例では、操作部42の操作に基づいて第1制御および第2制御の少なくとも一方が実行される。運動補助システム1は運動補助プログラムに従って第1制御および第2制御を並行して実行してもよい。
図6を参照して、運動補助システム1が実行する第1制御の一例について説明する。
制御部41はステップS11において、第1状態情報を読み込む。具体的には、情報読込部41Aは大腿加速度センサ21Aにより検出された大腿Tの状態に関する第1状態情報を読み込む。ステップS11は第1ステップS1に相当する。制御部41はステップS12において、膝の状態を演算する。具体的には、状態演算部41Bは第1状態情報に応じて膝の状態を演算する。換言すれば、第1状態情報に応じて膝の状態が測定される。ステップS12は第2ステップS2に相当する。制御部41はステップS13において、第2状態情報を出力する。具体的には、情報出力部41CはステップS12において演算された膝の状態に関する第2状態情報をリスク判定部41Dに出力する。ステップS13は第3ステップS3に相当する。
制御部41はステップS11において、第1状態情報を読み込む。具体的には、情報読込部41Aは大腿加速度センサ21Aにより検出された大腿Tの状態に関する第1状態情報を読み込む。ステップS11は第1ステップS1に相当する。制御部41はステップS12において、膝の状態を演算する。具体的には、状態演算部41Bは第1状態情報に応じて膝の状態を演算する。換言すれば、第1状態情報に応じて膝の状態が測定される。ステップS12は第2ステップS2に相当する。制御部41はステップS13において、第2状態情報を出力する。具体的には、情報出力部41CはステップS12において演算された膝の状態に関する第2状態情報をリスク判定部41Dに出力する。ステップS13は第3ステップS3に相当する。
制御部41はステップS14において、リスク条件が成立するか否かを判定する。具体的には、リスク判定部41Dは第2状態情報と予め設定された閾値との関係に基づいて、リスク条件が成立するか否かを判定する。制御部41はステップS14において、リスク条件が成立しないと判定した場合、ステップS11に処理を戻す。制御部41はステップS14において、リスク条件が成立すると判定した場合、ステップS15の処理に移行する。制御部41はステップS15において、リスク情報を出力する。具体的には、情報出力部41Cは膝前十字靭帯のリスクに関するリスク情報を報知部43に出力する。報知部43はリスク情報を報知する。
以上の処理を経て、ステップS11〜ステップS15の処理を終了する。制御部41は運動補助システム1が利用される期間において、ステップS11〜ステップS15の処理を含む第1制御を繰り返し実行してもよい。図6に示されるステップS11〜ステップS15の処理において、ステップS14の処理を省略してもよい。
図7を参照して、運動補助システム1が実行する第2制御の一例について説明する。
第2制御に含まれるステップS21〜ステップS22の処理は、第1制御に含まれるステップS11〜ステップS12の処理と同じである。制御部41はステップS23において、第2状態情報を出力する。具体的には、情報出力部41CはステップS22において演算された膝の状態に関する第2状態情報を補助演算部41Eに出力する。ステップS23は第3ステップS3に相当する。
第2制御に含まれるステップS21〜ステップS22の処理は、第1制御に含まれるステップS11〜ステップS12の処理と同じである。制御部41はステップS23において、第2状態情報を出力する。具体的には、情報出力部41CはステップS22において演算された膝の状態に関する第2状態情報を補助演算部41Eに出力する。ステップS23は第3ステップS3に相当する。
制御部41はステップS24において、補助条件が成立するか否かを判定する。具体的には、補助演算部41Eはリスク情報に基づいて補助条件が成立するか否かを判定する。制御部41はステップS24において、補助条件が成立しないと判定した場合、ステップS21に処理を戻す。制御部41はステップS24において、補助条件が成立すると判定した場合、ステップS25の処理に移行する。
制御部41はステップS25において、指示情報を演算する。具体的には、補助演算部41Eは第1状態情報および第2状態情報の少なくとも一方に応じて指示情報を演算する。ステップS25は第4ステップS4に相当する。制御部41はステップS26において、指示情報を出力する。具体的には、情報出力部41Cは指示情報を補助ブロック30に出力する。ステップS26は第3ステップS3に相当する。電圧制御部33は指示情報に応じて電極31A、31Bを制御する。一例では、電圧制御部33は指示情報に応じて、足が接地する直前に半腱様筋が活性化するように電極31A、31Bを制御する。
以上の処理を経て、ステップS21〜ステップS26の処理を終了する。制御部41は運動補助システム1が利用される期間において、ステップS21〜ステップS26の処理を含む第2制御を繰り返し実行してもよい。図7に示されるステップS21〜ステップS26の処理において、ステップS22〜ステップS24の少なくとも1つの処理を省略してもよい。
図8を参照して、運動補助システム1の使用方法の一例について説明する。
運動者は例えば以下のステップに従って運動補助システム1を利用する。図8に示される例では、運動補助プログラムに従って少なくとも第1制御が実行される。運動者はステップS31において、運動補助システム1の電源を投入する。運動補助システム1の電源が投入されると、大腿加速度センサ21Aの基準値および電極31A、31Bの基準値がキャリブレーションされる。運動者はステップS32において、装着体10と端末装置40とのペアリングを実行する。一例では、操作部42の操作に応じて検出ブロック20および補助ブロック30と端末装置40とがペアリングされる。運動者はステップS33において、ウェア11を大腿Tに装着する。運動者はステップS34において、各種のトレーニングを実施する。運動者はトレーニングを実施する前に、運動補助システム1が実行する運動補助プログラムの内容を操作部42の操作によって設定してもよい。運動補助プログラムの内容が設定されない場合、例えば前回利用時と同様の運動補助プログラムが実行される。
運動者は例えば以下のステップに従って運動補助システム1を利用する。図8に示される例では、運動補助プログラムに従って少なくとも第1制御が実行される。運動者はステップS31において、運動補助システム1の電源を投入する。運動補助システム1の電源が投入されると、大腿加速度センサ21Aの基準値および電極31A、31Bの基準値がキャリブレーションされる。運動者はステップS32において、装着体10と端末装置40とのペアリングを実行する。一例では、操作部42の操作に応じて検出ブロック20および補助ブロック30と端末装置40とがペアリングされる。運動者はステップS33において、ウェア11を大腿Tに装着する。運動者はステップS34において、各種のトレーニングを実施する。運動者はトレーニングを実施する前に、運動補助システム1が実行する運動補助プログラムの内容を操作部42の操作によって設定してもよい。運動補助プログラムの内容が設定されない場合、例えば前回利用時と同様の運動補助プログラムが実行される。
ステップS35では、運動補助プログラムが実行される。一例では、制御部41は運動補助プログラムに従って第1制御を実行する。第1制御では、膝前十字靭帯のリスクに関するリスク情報が報知部43により報知される。運動者を補助するトレーナはステップS36において、リスク情報を確認する。トレーナは例えばリスク情報に基づいて、運動者に適したトレーニングまたは休憩等を指示する。運動者はステップS31またはステップS32の前に、ウェア11を大腿Tに装着してもよい。ステップS36では、運動者がリスク情報を確認してもよい。
運動補助システム1によれば、運動補助プログラムに従って各種の制御が実行されるため、運動者が膝前十字靭帯のリスクに応じたトレーニングを実施できる。このため、下肢Lの怪我の発生(例えば膝前十字靭帯の損傷)を抑制できる。また、運動補助プログラムに従って第2制御が実行される場合、半腱様筋が活性化するように電気刺激が付与されるため、膝の痛みに影響を与える膝の外反モーメントが小さくなる。このため、膝の痛みを軽減できる。
(変形例)
上記実施の形態に関する説明は本発明に関する運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムは例えば以下に示される上記実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
上記実施の形態に関する説明は本発明に関する運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムは例えば以下に示される上記実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
・制御部41の配置は任意に変更可能である。一例では、制御部41はサーバに含まれる。この場合、装着体10および端末装置40はインターネットを介して通信する。
・補助部31の構成は任意に変更可能である。一例では、補助部31は下肢Lの動作を機械的に矯正する矯正装置を含む。一例では、下肢Lの運動に伴う下肢Lの動作が矯正装置によって矯正されるため、膝の状態が安定しやすい。
・補助部31の構成は任意に変更可能である。一例では、補助部31は下肢Lの動作を機械的に矯正する矯正装置を含む。一例では、下肢Lの運動に伴う下肢Lの動作が矯正装置によって矯正されるため、膝の状態が安定しやすい。
・検出部21の種類は任意に変更可能である。第1例では、検出部21は大腿加速度センサ21Aに代えてまたは加えて、大腿Tの角速度を検出する大腿角速度センサを含む。第2例では、検出部21は大腿加速度センサ21Aに代えてまたは加えて、大腿Tの筋電図を測定する筋電計を含む。第3例では、検出部21は大腿加速度センサ21Aに代えてまたは加えて、下腿の加速度を検出する下腿加速度センサを含む。第4例では、検出部21は大腿加速度センサ21Aに代えてまたは加えて、下腿の角速度を検出する下腿角速度センサを含む。
・ウェア11の装着対象は任意に変更可能である。第1例では、ウェア11は下腿に装着される。第2例では、ウェア11は上腕に装着される。ウェア11は装着対象に応じた形状を有する。
・装着体10の構成は任意に変更可能である。第1例では、装着体10はウェア11を含まない。この場合、検出ブロック20および補助ブロック30は直接的に大腿Tに取り付けられる。一例では、検出ブロック20および補助ブロック30を覆うようにテープ等が大腿Tに巻き付けられることによって、検出ブロック20および補助ブロック30が大腿Tに固定される。第2例では、装着体10は補助ブロック30を含まない。この場合、運動補助システム1は運動補助プログラムに従って第1制御だけ実行可能である。
・運動補助システム1の構成は任意に変更可能である。一例では、運動補助システム1は人工知能(Artificial Intelligence:AI)を搭載する。換言すれば、運動補助プログラムは人工知能を含む。人工知能は例えば多層構造のニューラルネットワークを用いたディープランニング等を含む。
本発明に関する運動補助プログラムおよびこれを備える運動補助システムは、家庭用および業務用をはじめとする各種の運動補助システムに利用できる。
1 :運動補助システム
11 :ウェア
21 :検出部
21A :大腿加速度センサ
22 :送信部
31 :補助部
41 :制御部
L :下肢
S1 :第1ステップ
S2 :第2ステップ
S3 :第3ステップ
S4 :第4ステップ
T :大腿
11 :ウェア
21 :検出部
21A :大腿加速度センサ
22 :送信部
31 :補助部
41 :制御部
L :下肢
S1 :第1ステップ
S2 :第2ステップ
S3 :第3ステップ
S4 :第4ステップ
T :大腿
Claims (8)
- 検出部により検出された下肢の状態に関する第1状態情報を読み込む第1ステップと、
前記第1状態情報に応じて膝の状態を演算する第2ステップと、
演算された膝の状態に関する第2状態情報を出力する第3ステップと、を制御部に実行させる
運動補助プログラム。 - 前記第1ステップでは、下肢の加速度に関する情報を含む前記第1状態情報を読み込む
請求項1に記載の運動補助プログラム。 - 前記第1ステップでは、3軸の前記加速度に関する情報を含む前記第1状態情報を読み込み、
前記第2ステップでは、上下軸の前記加速度と、左右軸および前後軸により規定される水平面の前記加速度との関係を基に膝の状態を演算する
請求項2に記載の運動補助プログラム。 - 下肢の運動を補助する補助部を制御する指示情報を前記第1状態情報および前記第2状態情報の少なくとも一方に応じて演算する第4ステップを前記制御部にさらに実行させ、
前記第3ステップでは、前記指示情報をさらに出力する
請求項1〜3のいずれか一項に記載の運動補助プログラム。 - 前記第4ステップでは、膝の状態が安定するように前記補助部を動作させるための前記指示情報を前記第1状態情報および前記第2状態情報の少なくとも一方に応じて演算する
請求項4に記載の運動補助プログラム。 - 前記第4ステップでは、足が接地する直前に下肢の筋肉が活性化するように前記補助部を動作させるための前記指示情報を前記第1状態情報および前記第2状態情報の少なくとも一方に応じて演算する
請求項4または5に記載の運動補助プログラム。 - 下肢に装着されるウェアと、
前記ウェアに設けられる前記検出部と、
前記検出部により検出された前記第1状態情報を送信する送信部と、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の運動補助プログラムとを備える
運動補助システム。 - 前記検出部は大腿の加速度を検出する大腿加速度センサを含む
請求項7に記載の運動補助システム。
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Citations (3)
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JP2011530356A (ja) * | 2008-08-14 | 2011-12-22 | ザ チャイニーズ ユニバーシティー オブ ホンコン | 足関節捻挫損傷を防止する方法及び装置 |
JP2015217053A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 国立大学法人東北大学 | 運動測定装置ならびに運動測定方法 |
JP2018196575A (ja) * | 2017-05-24 | 2018-12-13 | 日本電信電話株式会社 | 足関節角度推定装置、歩行支援装置、足関節角度推定方法、歩行支援方法、およびプログラム |
-
2018
- 2018-12-27 JP JP2018246251A patent/JP2020103652A/ja active Pending
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JP2015217053A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 国立大学法人東北大学 | 運動測定装置ならびに運動測定方法 |
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