JP6856556B2

JP6856556B2 - センサ及び動作評価システム

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Publication number: JP6856556B2
Application number: JP2018006590A
Authority: JP
Inventors: 信吾塚田; 中島　寛; 寛中島; 哲臣寒川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2021-04-07
Anticipated expiration: 2038-01-18
Also published as: JP2019122666A

Description

本発明は、センサ及び動作評価システムに関する。

例えばゴルフ、テニス、及び野球等の各種の運動競技では、競技者は最も合理的とされる姿勢やフォームを修練によって習得することで一定の上達を図る。特にゴルフでは、飛球方向の正確性がスコアに直接的に影響するという競技の性質上、正確なスイングフォームを身につけることが要求される。

これまで競技者は、指導資格者や上級者からの指導を受けたり、指導書を参照したりすることで、正確なスイングの体得を目指すことが一般的であった。しかしながら、この場合、あくまでスイング動作の感覚的な説明に終始することが多く、指導者が意図する動作を競技者に正確に伝達する上で限界があった。

そこで近年、各種の計測装置を用いて競技者のスイングを可視化することで、動作の客観的な説明や理解を目指す技術が提唱されている。このような技術の一例として下記非特許文献１に記載されたものが知られている。非特許文献１には、競技者の関節の動きを三次元的に取得するモーションキャプチャシステムや、複数のロードセルを搭載したゴルフクラブを用いる方法や、競技者の腕にテープや包帯で固定された加速度計等を用いる方法が記載されている。

川島一明、「ゴルフスイングの動作分析とゴルフプレーヤーの身体特性に関する研究」、早稲田大学大学院、博士（人間科学）学位論文、２００４年１月

しかしながら、上記非特許文献１に記載された装置や方法は、いずれも被験者の体に大掛かりな測定装置や機材を装着するものであることから、被験者に与える負担が大きいという課題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、より簡便に動作を検出することが可能なセンサ及び動作評価システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、被験者の関節の一方側に接続された第一身体部位の体表面上に一端が配置され、前記第一身体部位とは反対側で前記関節に接続された第二身体部位の体表面上に他端が配置されることで、前記関節の動きに追従して伸縮するとともに、伸縮量を電気信号に変換する複数のストレッチセンサ本体と、前記複数のストレッチセンサ本体が取り付けられ、前記被験者が着脱可能な固定具とを備え、前記複数のストレッチセンサ本体同士は、互いに交差する方向に延び、前記ストレッチセンサ本体は、肩甲上腕関節を基準として、前記一端が前記第一身体部位である胴体に配置され、前記他端が前記第二身体部位である上腕に配置され、前記ストレッチセンサ本体として、前記肩甲上腕関節上で互いに交差する第一ストレッチセンサ本体と、第二ストレッチセンサ本体と、を有し、前記第一ストレッチセンサ本体の一端は、前記胴体の背面側で前記固定具に固定され、前記第一ストレッチセンサ本体の他端は、前記上腕の前面側で前記固定具に固定され、前記第二ストレッチセンサ本体の一端は、前記胴体の前面側で前記固定具に固定され、前記第二ストレッチセンサ本体の他端は、前記上腕の背面側で前記固定具に固定されているセンサである。

本発明の一態様は、上記のセンサと、前記電気信号を外部に送出する送信部と、前記電気信号に基づいて前記被験者の前記関節の動作を判別する判別部と、を備える動作評価システムである。

本発明により、より簡便に動作を検出することが可能なセンサ及び動作評価システムを提供することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る動作評価システムの構成を示す全体図であって、被験者の前腕が伸展している状態を示している。本発明の第一実施形態に係る動作評価システムの構成を示す全体図であって、被験者の前腕が屈曲している状態を示している。本発明の第一実施形態に係る判別部の構成を示す機能ブロック図である。本発明の第一実施形態に係る動作評価システムの構成を示す全体図であって、被験者の前腕が回外している状態を示している。本発明の第一実施形態に係る動作評価システムの構成を示す全体図であって、被験者の前腕が回内している状態を示している。本発明の第二実施形態に係る動作評価システムの構成を示す全体図であって、被験者の手が掌屈している状態を示している。本発明の第二実施形態に係る動作評価システムの構成を示す全体図であって、被験者の手が背屈している状態を示している。本発明の第三実施形態に係る動作評価システムの構成を示す全体図であって、被験者の腕が内転している状態を示している。本発明の第三実施形態に係る動作評価システムの構成を示す全体図であって、被験者の腕が外転している状態を示している。本発明の第三実施形態に係る動作評価システムの構成を示す全体図であって、被験者の腕が前挙している状態を示している。本発明の第三実施形態に係る動作評価システムの構成を示す全体図であって、被験者の腕が後挙している状態を示している。ゴルフのスイングにおける競技者の上半身の動作を模式的に示す説明図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。本実施形態に係る動作評価システム１００は、被験者の動作（一例としてゴルフスイング）を評価するために用いられる。具体的には、動作評価システム１００は、被験者に取り付けられるセンサ１と、ストレッチセンサ本体２の長さの変化を電気信号として外部に送出する送信部４と、電気信号に基づいて動作を判別する判別部５と、を備えている。

本実施形態のセンサ１は、被験者の肘関節（関節）１３に取り付けられる。センサ１は、複数（本実施形態では３つ）のストレッチセンサ本体２と、ストレッチセンサ本体２を内蔵する固定具（サポーター）３と、を備えている。

ストレッチセンサ本体２は、被験者の肘関節（関節）１３の一方側に接続された上腕（第一身体部位）１１Ａの体表面上に一端が配置されている。ストレッチセンサ本体２は、上腕１１Ａとは反対側で肘関節１３に接続された前腕（第二身体部位）１１Ｂの体表面上に他端が配置されている。ストレッチセンサ本体２は、肘関節１３の動きに追従して伸縮するとともに、伸縮量を電気信号に変換する。具体的には、ストレッチセンサ本体２は伸縮性と導電性とを有している。ストレッチセンサ本体２は、例えばエラストマーのような弾性体で形成されている。本実施形態に係るストレッチセンサ本体２は、薄く細長いテープ状をなしている。ストレッチセンサ本体２は、伸縮による長さや面積の変化に応じて静電容量が変化する。即ち、ストレッチセンサ本体２は自身の伸びを電気信号（静電容量の変化）に変換する。静電容量の変化を定量的に検出することで、伸びの量（伸縮量）を定量的に測定することができる。なお、ストレッチセンサ本体２の態様は上記に限定されず、他の方式で伸びを検出するセンサを用いることも可能である。

固定具３は、伸縮性の比較的高い繊維素材で形成されている。固定具３は、被験者の腕１０に着脱可能な筒状をなしている。より具体的には、固定具３は、被験者の上腕１１Ａの付け根から手関節１２の上方まで延びており、肘関節１３の動作に追従して伸縮する。固定具３を被験者に装着した状態において肘関節１３に対応する部分（即ち、固定具３の長さ方向における中央部を含む部分）には、上述のストレッチセンサ本体２が３つ取り付けられている。なお、ストレッチセンサ本体２を取り付けるに当たっては、固定具３を二層構造として層同士の間にストレッチセンサ本体２を内蔵する方式や、固定具３の表面にストレッチセンサ本体２を貼付する方式が考えられる。いずれの方式においても、ストレッチセンサ本体２は固定具３に対して相対移動不能に固定されている。

３つのストレッチセンサ本体２の一端２Ａは、肘関節１３を基準として固定具３の長さ方向における一方側（上腕１１Ａ側）の体表面上に配置されている。３つのストレッチセンサ本体２の他端２Ｂは、肘関節１３を基準として固定具３の長さ方向における他方側（前腕１１Ｂ側）の体表面上に配置されている。したがって、被験者が肘関節１３を動かすと、ストレッチセンサ本体２及び固定具３は、肘関節１３周囲の体表面の変位に追従して伸縮する。

複数のストレッチセンサ本体２の一端２Ａは、上腕１１Ａにおける体の前面側（胸側）から背面側（背側）に向かって間隔をあけて配列されている。以降の説明では、一端２１Ａが最も前面側に位置するストレッチセンサ本体２を第一ストレッチセンサ本体２１と呼ぶ。また、一端２３Ａが最も背面側に位置するストレッチセンサ本体２を第三ストレッチセンサ本体２３と呼ぶ。また、一端２２Ａが第一ストレッチセンサ本体２１と第三ストレッチセンサ本体２３との間に位置するストレッチセンサ本体２を第二ストレッチセンサ本体２２と呼ぶ。

第一ストレッチセンサ本体２１、第二ストレッチセンサ本体２２、及び第三ストレッチセンサ本体２３は、それぞれ互いに交差する方向に延びている。言い換えると、第一ストレッチセンサ本体２１、第二ストレッチセンサ本体２２、及び第三ストレッチセンサ本体２３は、それぞれ互いに平行をなしていない。第一ストレッチセンサ本体２１、第二ストレッチセンサ本体２２、及び第三ストレッチセンサ本体２３は、肘関節１３を伸ばした状態での上腕１１Ａ、肘関節１３、及び前腕１１Ｂを結ぶ仮想直線上で交差している。本実施形態では、第一ストレッチセンサ本体２１は第三ストレッチセンサ本体２３と前腕１１Ｂで交差している。第二ストレッチセンサ本体２２は第三ストレッチセンサ本体２３と前腕１１Ｂで交差している。第一ストレッチセンサ本体２１と第二ストレッチセンサ本体２２は交差していないが、上腕１１Ａ側から前腕１１Ｂ側に向かうにしたがって次第に近接している。つまり、第一ストレッチセンサ本体２１と第二ストレッチセンサ本体２２とは、その延長線が前腕１１Ｂで交差するように延びている。したがって、第三ストレッチセンサ本体２３の他端２３Ｂは、第一ストレッチセンサ本体２１の他端２１Ｂ、及び第二ストレッチセンサ本体２２の他端２２Ｂより前腕１１Ｂの前面側の位置に固定されている。

送信部４は、固定具３における上腕１１Ａに対応する部分に取り付けられた電子機器（トランスミッタ）である。詳しくは図示しないが、送信部４は各ストレッチセンサ本体２と電気的に接続されている。ストレッチセンサ本体２から送出された電気信号（即ち、静電容量の変化）は、送信部４を経て、外部の判別部５に送出される。送信部４と判別部５との間の通信方式としては、一例としてＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した無線通信が好適に用いられる。

判別部５は、送信部４から受信した電気信号に基づいて、被験者の肘関節１３の動作を判別及び評価する。判別部５の詳細な構成について、図３を参照して説明する。同図に示すように、判別部５は、入出力部５１と、記憶部５２と、換算部５３と、を有している。入出力部５１は、上述の送信部４、及び表示装置（不図示）との間で電気信号の入出力を行う。記憶部５２は、静電容量の値に対応する肘関節１３の屈曲量、回内量、及び回外量をテーブル又はグラフとして予め記憶している。換算部５３は、入出力部５１から入力された電気信号（静電容量の変化）を、当該テーブル又はグラフに基づいて屈曲量、回内量、及び回外量に換算する。換算された屈曲量、回内量、及び回外量は入出力部５１を介して表示装置に送られ、被験者に報知される。

続いて、動作評価システム１００の動作について説明する。動作評価システム１００を使用するに当たって、被験者はまず固定具３を肘関節１３の周囲に装着する。なお、固定具３を装着する時、肘関節１３が伸展され、かつ回内・回外（後述）のいずれも行っていない状態であることが望ましい。この状態で、必要に応じて判別部５の初期化を行う。判別部５の初期化とは、肘関節１３が基準位置にある状態で、判別部５が検出する屈曲量、回内量、回外量の値をゼロに補正する作業を指す。その後、被験者は、例えばゴルフのスイングを行い、肘関節１３の動作を評価する。

図１は、被験者の肘関節１３が伸展されている状態を示している。この状態においては、各ストレッチセンサ本体２には有意の伸びは生じていない。一方で図２に示すように、被験者の肘関節１３が屈曲された状態では、一部のストレッチセンサ本体２に伸びが生じる。より具体的には、背面側に配置されたストレッチセンサ本体２ほど、大きな伸びを生じる。即ち、本実施形態では、肘関節１３が屈曲された場合、第三ストレッチセンサ本体２３には第二ストレッチセンサ本体２２よりも大きな伸びが生じる。第一ストレッチセンサ本体２１は肘関節１３の内側付近（前面側）に配置されていることから伸びがほとんど生じない。なお、この時、いずれのストレッチセンサ本体２も、肘関節１３の屈曲方向に追従して屈曲する。

この状態において、判別部５は、第一ストレッチセンサ本体２１、第二ストレッチセンサ本体２２、及び第三ストレッチセンサ本体２３の伸びに基づいて、肘関節１３の屈曲を検知するとともに、屈曲量を定量的に検出する。これにより、被験者は、肘関節１３の屈曲や伸展が生じていること、及びその屈曲量を認知し、自身の動作を評価する。

ここで、図４と図５に示すように、肘関節１３は回外、回内と呼ばれる動作も可能とされている。回外（回外位）とは、図４に示すように、手掌（てのひら）１４Ａを上に向けた状態を指す。即ち、肘関節１３を中心として前腕１１Ｂを体の外側に捻った状態を回外位と呼ぶ。より具体的には、図４中の鎖線で示すように、前腕１１Ｂの骨格を形成する橈骨１５と尺骨１６とが互いに交差していない状態を回外位と呼ぶ。なお、橈骨１５とは、前腕１１Ｂの骨格を形成する２つの骨のうち、相対的に体の外側に位置する長尺状の骨である。尺骨１６とは、橈骨１５よりも体の内側に位置する長尺状の骨である。

前腕１１Ｂが基準位置から回外位に捻られると、この捻りに追従して、第三ストレッチセンサ本体２３には、第一ストレッチセンサ本体２１よりも大きな伸びが生じる。（なお、図４と図５では、図示簡潔化のため、第二ストレッチセンサ本体２２の図示を省略している。）第三ストレッチセンサ本体２３に有意の伸びが生じたことを検知して、判別部５は前腕１１Ｂが回外位に変位したことを検知するとともに、回外量を定量的に検出する。

他方で、回内（回内位）とは、図５に示すように、手背１４Ｂを上に向けた状態を指す。即ち、肘関節１３を中心として前腕１１Ｂを体の内側に捻った状態を回内位と呼ぶ。より具体的には、図５中の鎖線で示すように、橈骨１５と尺骨１６とが互いに交差している状態を回内位と呼ぶ。

前腕１１Ｂが基準位置から回内位に捻られると、この捻りに追従して、第一ストレッチセンサ本体２１には、第三ストレッチセンサ本体２３よりも大きな伸びが生じる。第一ストレッチセンサ本体２１に有意の伸びが生じたことを検知して、判別部５は前腕１１Ｂが回内位に変位したことを検知するとともに、回内量を定量的に検出する。

動作評価システム１００を例えばゴルフスイングの評価・改善に用いる場合、腕１０（肘関節１３）の過度の屈曲や、上腕１１Ａ及び前腕１１Ｂの動作の不足等を定量的に評価することができる。図１２は、ゴルフスイングを行う際の腕１０の動作を模式的に示したものである。ここでは、右打ちの場合のゴルフスイングの各局面を、アドレス位置からゴルフクラブを目標方向とは反対の方向に振り上げるバックスイング位置Ｐ１と、ボールを打つインパクト位置Ｐ２と、ゴルフクラブを目標方向に振りぬくフォロースルー位置Ｐ３と、に分けて説明する。

バックスイング位置では、両腕１０，１０を伸ばした状態（肘関節１３を伸展させた状態）で、両腕１０，１０を体の右側に向かって捻り、かつ上半身が右側に捻られた状態となる。この時の両腕１０，１０では、左手側の前腕１１Ｂが回内され、かつ右手側の前腕１１Ｂが回外されている。バックスイング位置Ｐ１からインパクト位置Ｐ２、フォロースルー位置Ｐ３に遷移するに当たっては、両腕１０，１０の動作を反対の方向に行う。即ち、バックスイング位置Ｐ１からインパクト位置Ｐ２、フォロースルー位置Ｐ３にかけて、左手側の前腕１１Ｂは次第に回外し、右手側の前腕１１Ｂは次第に回内する。インパクト位置Ｐ２で両方の前腕１１Ｂが上述の基準位置にあれば、クラブフェース（クラブの打球面）が目標方向に正対し、目標に向かって正確にボールを飛ばすことができる。

一方で、スイング中に両腕１０，１０が屈曲していたり、上腕１１Ａ及び前腕１１Ｂの動作が不足していたりした場合、正確かつ再現性の高いインパクトを迎えることが難しいとされる。ここで、本実施形態に係る動作評価システム１００によれば、肘関節１３の伸展・屈曲、及び前腕１１Ｂの回内・回外を定量的に評価することができる。これにより、被験者は自身のゴルフスイングの問題点を定量的に知り、効率的な修練を行うことができる。

以上、説明したように、本実施形態に係るセンサ１を備えた動作評価システム１００では、複数のストレッチセンサ本体２の両端を、肘関節１３を基準として上腕１１Ａ及び前腕１１Ｂに固定することにより、当該肘関節１３を基点とする伸展・屈曲動作の量を定量的に評価することができる。

さらに、複数のストレッチセンサ本体２が互いに交差する方向に延びていることから、関節を軸とする旋回動作を行った際に、複数のストレッチセンサ本体２同士の間で伸び量に有意の差が生じる。特に、本実施形態では、複数のストレッチセンサ本体２は、肘関節１３を伸ばした状態における上腕１１Ａ、肘関節１３、及び前腕１１Ｂを結ぶ仮想直線上で交差している。したがって、伸びが生じたほうのストレッチセンサ本体２を特定するとともに、その伸び量を検出することで、肘関節１３を軸とする旋回動作、及びその旋回量の両方を同時に評価することができる。具体的には、本実施形態では肘関節１３を軸とする屈曲、伸展、回外、及び回内を同時に検出・評価することができる。

一方で、複数のストレッチセンサ本体２が平行に延びている場合や上腕１１Ａ、肘関節１３、及び前腕１１Ｂを結ぶ仮想直線上で交差していない場合、回内・回外を行ってもこれらストレッチセンサ本体２の間で伸び量に有意の差が生じない。したがって、この場合、回内・回外の検出に困難を伴うか、又は検出することができない。

加えて、本実施形態に係るセンサ１は、複数のストレッチセンサ本体２を内蔵する固定具３を備えている。したがって、被験者は固定具３を装着するのみで、容易かつ気軽に自身の動作（スイング）を評価することができる。これにより、センサ１を日常の練習に積極的に活用することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図６と図７を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る動作評価システム２００は、手関節（手首）１２の動作を評価するために用いられる。したがって、第二実施形態のセンサ１Ｂは、被験者の手関節１２に取り付けられる。

図６に示すように、本実施形態に係るセンサ１Ｂでは、２つのストレッチセンサ本体２０２が手袋状の固定具３Ｂに内蔵されている。ストレッチセンサ本体２０２は、手関節１２の一方側に接続された手（第二実施形態における第一身体部位）１４の体表面上に一端が配置されている。ストレッチセンサ本体２０２は、手１４とは反対側で手関節１２に接続された前腕（第二実施形態における第二身体部位）１１Ｂの体表面上に他端が配置されている。

より具体的には、固定具３Ｂには、第一ストレッチセンサ本体２２１と、第二ストレッチセンサ本体２２２と、が取り付けられている。第一ストレッチセンサ本体２２１の一端２２１Ａは、拇指１７の付け根付近で固定具３Ｂに固定されている。第一ストレッチセンサ本体２２１の他端２２１Ｂは、手関節１２（手首）に近い位置の前腕１１Ｂの外側（手背側）で固定具３Ｂに固定されている。第二ストレッチセンサ本体２２２の一端２２２Ａは、手背１４Ｂ付近で固定具３Ｂに固定されている。第二ストレッチセンサ本体２２２の他端２２２Ｂは、手関節１２に近い位置の前腕１１Ｂの内側（手掌側）で固定具３Ｂに固定されている。第一ストレッチセンサ本体２２１と第二ストレッチセンサ本体２２２とは互いに交差している。

図６は、手関節１２が基準位置にある状態（即ち、手関節１２が真っ直ぐに伸びている状態）を示している。被験者は、センサ１Ｂを装着した後、この基準位置を保持したまま、上記第一実施形態で説明した判別部５の初期化を必要に応じて行う。ここで、例えば、被験者がゴルフスイングを行った場合、例えば図７に示すように、手関節１２が背屈位に変位することがある。なお、背屈位とは、手関節１２を手背１４Ｂ側に向かって屈曲させた姿勢を指す。

手関節１２が基本位置から背屈位に変化することで、第一ストレッチセンサ本体２２１及び第二ストレッチセンサ本体２２２が伸縮する。第一ストレッチセンサ本体２２１及び第二ストレッチセンサ本体２２２の伸び量の差に基づいて、判別部５は、手関節１２が背屈位に変位したことを検知するとともに、その動作量を検出する。

一方で、詳しく図示はしないが、手関節１２が背屈位とは反対の掌屈位（即ち、手関節１２を手掌１４Ａ側に屈曲させた姿勢）に変化した場合も、同様に、第一ストレッチセンサ本体２２１及び第二ストレッチセンサ本体２２２が伸縮する。第一ストレッチセンサ本体２２１及び第二ストレッチセンサ本体２２２の伸び量の差に基づいて、判別部５は、手関節１２が掌屈位に変位したことを検知するとともに、その動作量を検出する。これらにより、被験者は、手関節１２が動いていることこと、及びその量を認知し、自身の動作を評価する。

ここで、手関節１２は上記の掌屈・背屈に加えて、橈屈・尺屈と呼ばれる動作も可能とされている。橈屈とは、拇指１７を橈骨１５側に近づけるように手関節１２を動かした状態を指す。尺屈とは、拇指１７を尺骨１６側に向けるように手関節１２を動かした状態を指す。より端的には、橈屈・尺屈は、他者に手を振る際の手関節１２の動作として説明される場合がある。本実施形態に係る動作評価システム２００は、これら橈屈・尺屈を検知し、その動作量を検出することもできる。具体的には、手関節１２が橈屈位や尺屈位に変化した場合も、第一ストレッチセンサ本体２２１及び第二ストレッチセンサ本体２２２が伸縮する。第一ストレッチセンサ本体２２１及び第二ストレッチセンサ本体２２２の伸び量の差に基づいて、判別部５は、手関節１２が掌屈位に変位したことを検知するとともに、その動作量を検出する。

ゴルフスイングを行う上では上述の背屈・掌屈、及び橈屈・尺屈を組み合わせた複合動作が必要とされる。動作評価システム２００によれば、これら背屈・掌屈、及び橈屈・尺屈が適切に行われているか否かを、定量的に知ることができる。

以上、説明したように、本実施形態に係るセンサ１Ｂを備えた動作評価システム２００では、複数のストレッチセンサ本体２０２の両端を、手関節１２を基準として手１４及び前腕１１Ｂに固定することにより、当該手関節１２を基点とする背屈・掌屈、及び橈屈・尺屈の量を定量的に評価することができる。

［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について図８から図１１を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る動作評価システム３００は、肩甲上腕関節１８の動作を評価するために用いられる。肩甲上腕関節１８とは、肩甲骨と上腕骨とを接続する関節を指す。したがって、第三実施形態のセンサ１Ｃは、被験者の肩甲上腕関節１８に取り付けられる。

センサ１Ｃは、２つのストレッチセンサ本体３０２がシャツ状の固定具３Ｃに内蔵されている。ストレッチセンサ本体３０２は、被験者の肩甲上腕関節１８の一方側に接続された胴体（第三実施形態における第一身体部位）１９の体表面上に一端が配置されている。ストレッチセンサ本体３０２は、胴体１９とは反対側で肩甲上腕関節１８に接続された上腕（第三実施形態における第二身体部位）１１Ａの体表面上に他端が配置されている。

より具体的には、ストレッチセンサ本体３０２として、第一ストレッチセンサ本体３２１と、第二ストレッチセンサ本体３２２と、が設けられている。第一ストレッチセンサ本体３２１の一端３２１Ａは、胴体１９の背面側（背側）で固定具３Ｃに固定されている。第一ストレッチセンサ本体３２１の他端３２１Ｂは、上腕１１Ａの前面側（胸側）で固定具３Ｃに固定されている。

第二ストレッチセンサ本体３２２の一端３２２Ａは、胴体１９の前面側で固定具３Ｃに固定されている。第二ストレッチセンサ本体３２２の他端３２２Ｂは、上腕１１Ａの背面側で固定具３Ｃに固定されている。第一ストレッチセンサ本体３２１と第二ストレッチセンサ本体３２２とは互いに交差している。なお、図８から図１１では、図示簡潔化のため、固定具３Ｃの詳細は省略している。

図８は、肩甲上腕関節１８が基準位置にある状態（即ち、腕１０が下方に向かって真っ直ぐに伸びている状態）を示している。被験者は、センサ１Ｃを装着した後、この基準位置を保持したまま、上記第一実施形態で説明した判別部５の初期化を必要に応じて行う。

基準位置から腕１０を外転させた場合（即ち、腕１０を体から遠ざけるように側方に振り上げた場合）、図９に示すように、第一ストレッチセンサ本体３２１及び第二ストレッチセンサ本体３２２は伸縮する。判別部５は、第一ストレッチセンサ本体３２１及び第二ストレッチセンサ本体３２２の伸び量の差に基づいて、肩甲上腕関節１８が外転位に変位したことを検知するとともに、その動作量を検出する。被験者は、外転が生じていること、及びその量を認知し、自身の動作を評価する。

さらに、詳しくは図示しないが、基準位置から腕１０を内転させた場合（即ち、腕１０を体の正面に重なるように振り上げた場合）、第一ストレッチセンサ本体３２１及び第二ストレッチセンサ本体３２２は伸縮する。判別部５は、第一ストレッチセンサ本体３２１及び第二ストレッチセンサ本体３２２の伸び量の差に基づいて、肩甲上腕関節１８が内転位に変位したことを検知するとともに、その動作量を検出する。被験者は、内転が生じていること、及びその量を認知し、自身の動作を評価する。

さらに、図１０に示すように、腕１０を前挙位に変位させた状態（即ち、腕１０を前面側に振り上げた状態）や、図１１に示すように、腕１０を後挙位に変位させた状態（即ち、腕１０を背面側に振り上げた状態）でも、第一ストレッチセンサ本体３２１及び第二ストレッチセンサ本体３２２の伸び量に差が生じる。これにより、判別部５は、前挙・後挙を検知するとともに、その動作量を定量的に検出することができる。

例えば、ゴルフスイングを行う場合、上述のバックスイング位置Ｐ１からフォロースルー位置Ｐ３にかけて腕１０に過度の外転が生じると（即ち、腋が大きく開いていると）、正確なインパクトを迎えることが難しいとされる。ここで、本実施形態に係る動作評価システム３００によれば、腕１０の外転・内転、及び前挙・後挙を定量的に評価することができる。これにより、被験者は自身のゴルフスイングの問題点を定量的に知り、効率的な修練を行うことができる。

以上、説明したように、本実施形態に係るセンサ１Ｃを備えた動作評価システム３００では、複数のストレッチセンサ本体３０２の両端を、肩甲上腕関節１８を基準として胴体１９と上腕１１Ａとに固定することにより、肩甲上腕関節１８を基点とする動作の量を定量的に評価することができる。

以上、この発明の第一実施形態から第三実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば上記第一実施形態から第三実施形態では、センサ１、１Ｂ、１Ｃをゴルフスイングの改善に用いた例について説明した。しかしながら、センサ１、１Ｂ、１Ｃの適用対象はゴルフスイングに限定されない。他の例として、例えば、野球及びテニス等の他の競技や、関節に故障を生じた者のリハビリテーションにセンサ１、１Ｂ、１Ｃを用いることも可能である。

また、一つの関節に対して取り付けられるストレッチセンサ本体２、２０２、３０２の数は、本実施形態のように二つや三つであることに限定されるものではない。例えば、第一実施形態の肘関節１３に設けるストレッチセンサ本体２の数を二つや、四つ以上としてもよい。同様に、第二実施形態の手関節１２に設けるストレッチセンサ本体２０２の数を三つ以上としてもよい。さらに、第三実施形態の肩甲上腕関節１８に設けるストレッチセンサ本体３０２の数を三つ以上としてもよい。

本発明によれば、より簡便に動作を評価することが可能なセンサ及び動作評価システムを提供することが可能となる。

１，１Ｂ，１Ｃ…センサ１００，２００，３００…動作評価システム２，２０２，３０２…ストレッチセンサ本体３，３Ｂ，３Ｃ…固定具４…送信部５…判別部１０…腕１１Ａ…上腕１１Ｂ…前腕１２…手関節１３…肘関節１４…手１４Ａ…手掌１４Ｂ…手背１５…橈骨１６…尺骨１７…拇指１８…肩甲上腕関節１９…胴体２１，２２１，３２１…第一ストレッチセンサ本体２２，２２２，３２２…第二ストレッチセンサ本体２３…第三ストレッチセンサ５１…入出力部５２…記憶部５３…換算部Ｐ１…バックスイング位置Ｐ２…インパクト位置Ｐ３…フォロースルー位置

Claims

被験者の関節の一方側に接続された第一身体部位の体表面上に一端が配置され、前記第一身体部位とは反対側で前記関節に接続された第二身体部位の体表面上に他端が配置されることで、前記関節の動きに追従して伸縮するとともに、伸縮量を電気信号に変換する複数のストレッチセンサ本体と、
前記複数のストレッチセンサ本体が取り付けられ、前記被験者が着脱可能な固定具とを備え、
前記複数のストレッチセンサ本体同士は、互いに交差する方向に延び、
前記ストレッチセンサ本体は、肩甲上腕関節を基準として、前記一端が前記第一身体部位である胴体に配置され、前記他端が前記第二身体部位である上腕に配置され、
前記ストレッチセンサ本体として、前記肩甲上腕関節上で互いに交差する第一ストレッチセンサ本体と、第二ストレッチセンサ本体と、を有し、
前記第一ストレッチセンサ本体の一端は、前記胴体の背面側で前記固定具に固定され、
前記第一ストレッチセンサ本体の他端は、前記上腕の前面側で前記固定具に固定され、
前記第二ストレッチセンサ本体の一端は、前記胴体の前面側で前記固定具に固定され、
前記第二ストレッチセンサ本体の他端は、前記上腕の背面側で前記固定具に固定されているセンサ。
請求項１に記載のセンサと、
前記電気信号を外部に送出する送信部と、
前記電気信号に基づいて前記被験者の前記関節の動作を判別する判別部と、
を備える動作評価システム。