JPWO2020138452A1 - 運動補助プログラム、運動補助システムおよび運動補助システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

運動補助システムの制御方法は、ユーザの腱の振動特性を測定する振動特性測定デバイス（１１）からユーザの腱の振動特性を表すデータを取得し、ユーザの腱の振動特性を表すデータに基づき、ユーザの腱の弾性を判断する。また、該運動補助システムの制御方法は、判断されたユーザの腱の弾性に基づき、腱と関連するユーザの筋肉の柔軟性を増加させるための電気刺激のプロファイルを、電気刺激デバイス（１５）に出力して、電気刺激デバイス（１５）を介して腱と関連するユーザの筋肉に電気刺激を与える。

Description

本開示は、運動補助プログラム、運動補助システムおよび運動補助システムの制御方法に関する。

スポーツ活動の前のストレッチングは、運動能力および怪我予防にプラスの効果をほとんどまたはまったく及ぼさないことが示されている（非特許文献１及び２）。ストレッチの効果はスポーツおよび活動によって異なる場合がある（非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５及び非特許文献６）。一例では、アスリートにはストレッチよりもむしろ活動の前にウォームアップすることを勧める（非特許文献７）。ウォームアップにより、アスリートの筋肉及び関節の温度が上がり、アスリートの筋肉及び関節の柔軟性が高められる。ウォームアップは、アスリートの怪我を予防することに関係する。

筋肉および腱の特性（弾性および負荷など）は、例えば腱の振動挙動を評価することによって非侵襲的に決定することができる（非特許文献８）。腱を物理的に「たたく」ことによって、それに続く振動は加速度計を使用して測定されるとともに組織の弾性と相関し得る。

アスリートの身体の柔軟性は、筋肉および腱に電気刺激（例えば、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍｕｓｃｌｅ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＥＭＳ））を加えることによって向上する可能性がある（非特許文献９及び非特許文献１０）。筋肉および腱に付与される刺激の効果には、特定の筋肉−腱グループ（例えばハムストリングス）内の可動域を増加させることが含まれる。

デイヴィッド・プロロゴ、"Want to lose weight? Make sure you stretch! Expert warns rehabilitating your muscles is half the battle"、［online］、平成３０年８月６日、Associated Newspapers Ltd、［平成３１年１２月１３日検索］、インターネット＜https://www.dailymail.co.uk/health/article-6031949/Want-lose-weight-Make-sure-stretch.html?ns_mchannel=rss&ito=1490&ns_campaign=1490＞ グレッチェン・レイノルド、"To Stretch or Not to Stretch? Athletes Put It to the Test"、［online］、平成３０年７月１８日、The New York Times Company、［平成３１年１２月１３日検索］、インターネット＜https://www.nytimes.com/2018/07/18/well/stretch-exercise-warmup-athletes-stretching.html＞ ブロック・アームストロング、"Why Pre-Workout Static Stretching Is Actually Dangerous"、［online］、平成３０年７月２４日、Macmillan Publishing Group, LLC、［平成３１年１２月１３日検索］、インターネット＜https://www.quickanddirtytips.com/health-fitness/exercise/why-pre-workout-static-stretching-is-actually-dangerous?utm_source=sciam&utm_campaign=sciam＞ ペック・エバン、外３名、"The Effects of Stretching on Performance"、［online］、平成２６年５月１日、Wolters Kluwer Health、［平成３１年１２月１３日検索］、インターネット＜https://journals.lww.com/acsm-csmr/Fulltext/2014/05000/The_Effects_of_Stretching_on_Performance.12.aspx#O13-12＞ クレア・バクスター、外５名、"Impact of stretching on the performance and injury risk of long-distance runners"、［online］、平成２８年１２月２日、Taylor & Francis Group、［平成３１年１２月１３日検索］、インターネット＜https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15438627.2016.1258640＞ リマ・カミラ・Ｄ、外６名、"Acute Effects of Static vs. Ballistic Stretching on Strength and Muscular Fatigue Between Ballet Dancers and Resistance-Trained Women"、［online］、平成２８年１１月１日、Ingenta、［平成３１年１２月１３日検索］、インターネット＜https://www.ingentaconnect.com/content/wk/jsc/2016/00000030/00000011/art00031＞ エリザベス・クイン、"Should You Warm up Before Exercise? A Proper Warm-Up Has Important Exercise Benefits"、［online］、Verywell、［平成３１年１２月１３日検索］、インターネット＜https://www.verywellfit.com/how-to-warm-up-before-exercise-3119266＞ ジャック・Ａ・マーティン、外７名、"Gauging force by tapping tendons"、［online］、平成３０年４月２３日、Nature Research、［平成３１年１２月１３日検索］、インターネット＜https://www.nature.com/articles/s41467-018-03797-6＞ ウォン・ミン・ソン、外２名、"Effects of Electric Stimulation with Static Stretching on Hamstrings Flexibility"、［online］、平成２７年６月３０日、The Korean Society of Physical Therapy、［平成３１年１２月１３日検索］、インターネット＜http://www.Kptjournal.org/journal/view.html?doi=10.18857/jkpt.2015.27.3.164＞ 烏野 大、外６名、"The combined effects of transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) and stretching on muscle hardness and pressure pain threshold"、［online］、平成２８年４月２８日、理学療法科学学会、［平成３１年１２月１３日検索］、インターネット＜https://www.jstage.jst.go.jp/article/jpts/28/4/28_jpts-2015-966/_pdf＞

本開示の一例による実施の形態によって解決される課題は以下を含む。

第１に、アスリートのトレーニングメニューに追加の方法で、筋肉の弾性および可動域をどのように監視するか。また、アスリートの筋肉の弾性および可動域をどのように希望のレベルに変化させるか。第２に、アスリートのトレーニングのさまざまな側面、例えばウォームアップおよびクールダウンの有効性および期間、トレーニング中の選手のパフォーマンスの向上、怪我の予防、を改善すべく筋肉の弾性および可動域を変更する能力をどのようにして用いるか。

本開示は、電気刺激を使用して筋肉および腱の弾性を動的に調整することによってユーザの柔軟性を調整するための運動補助システムの制御方法に関する。また、本開示は、ユーザの活動の種類および生理機能に関連して、電気刺激を使用してカスタマイズされた筋肉および腱の柔軟性を達成するために使用され得る運動補助システムを提供する。運動補助システムは、ウォームアッププロセスを削減および最適化するために適用され、ユーザがトレーニングに集中し、ユーザのパフォーマンス能力を最大化することを可能にし得る。本開示によって記載される主な工程は以下の通りである。

１．運動補助システムは、ユーザの筋肉／腱グループの現在の柔軟性をテストおよび記録するために物理的刺激を使用する。

２．ユーザが実行しようとしている運動が、特定の運動に対する最適な柔軟性と共に決定される。

３．電気刺激プロファイルは、最適な柔軟性に合わせてユーザの現在の柔軟性を高めるように設計される。

４．電気刺激プロファイルが筋肉／腱グループに適用される。

したがって、本開示は以下の特徴を提供する。

１．特定の身体活動、運動またはストレッチに関連した特定の柔軟性状態を達成するために電気刺激を使用してユーザの柔軟性を変える運動システムの制御方法。

２．運動に必要な柔軟性の状態を達成するためにユーザの現在の柔軟性を変更するために使用できる電気刺激プロファイルを設計するためのプログラム。

３．運動の要件とユーザの生理機能を考慮して、特定の運動または運動に最適な柔軟性の状態を識別するためのプログラム、運動補助システムおよびその制御方法。

本開示の実施の形態の一例による運動補助システムのブロック図。 本開示の実施の形態の一例による運動補助プログラムに従う制御の一例を示すフローチャート。 本開示の実施の形態の一例による運動補助プログラムに従う制御の一例を示すシーケンス図。 本開示の実施の形態の一例による運動補助システムの第１の使用例を示す図。 本開示の実施の形態の一例による運動補助システムの第２の使用例を示す図。

本開示の実施の形態の一例による運動補助システムの制御方法は、ユーザの筋肉に電気刺激を与えることで前記筋肉の柔軟性を増加させる電気刺激デバイスを備える運動補助システムの制御方法である。前記制御方法は、前記ユーザの腱の振動特性を測定する振動特性測定デバイスから前記ユーザの腱の振動特性を表すデータを取得し、前記ユーザの腱の振動特性を表すデータに基づき、前記ユーザの腱の弾性を判断することを含む。前記制御方法は、さらに、前記判断されたユーザの腱の弾性に基づき、前記腱と関連する前記ユーザの筋肉の柔軟性を増加させるための電気刺激のプロファイルを前記電気刺激デバイスに出力し、前記電気刺激デバイスを介して前記腱と関連する前記ユーザの筋肉に電気刺激を与えることを含む。

また、本開示の実施の形態の一例による運動補助システムに用いられるプログラムは、情報端末のコンピュータ（制御部）に対し、ユーザの腱の振動特性を測定する振動特性測定デバイスから前記ユーザの腱の振動特性を表すデータを取得する処理を実行させる。前記運動補助プログラムは、さらに、前記コンピュータに対し前記ユーザの腱の振動特性を表すデータに基づき、前記ユーザの腱の弾性を判断する処理を実行させる。前記運動補助プログラムは、さらに、前記コンピュータに対し前記判断されたユーザの腱の弾性に基づき、前記腱と関連する前記ユーザの筋肉の柔軟性を増加させるための電気刺激のプロファイルを、電気刺激デバイスに出力する処理を実行させる。前記運動補助プログラムは、さらに、前記コンピュータに対し前記電気刺激デバイスを介して前記腱と関連する前記ユーザの筋肉に電気刺激を与える処理を実行させる。

また、本開示の実施の形態の一例による運動補助システムは、ユーザに装着される装着体と、情報端末に記憶されるプログラムと、を含む。前記装着体は、前記ユーザの腱の振動特性を測定する振動特性測定デバイスと、前記ユーザの前記筋肉の柔軟性を増加させるための電気刺激デバイスと、前記情報端末と通信する通信部と、を含む。前記プログラムは、前記情報端末のコンピュータに対し、前記振動特性測定デバイスを用いて検知された前記ユーザの腱の振動特性を取得させる処理を実行させる。前記プログラムは、さらに、前記コンピュータに対し、前記ユーザの腱の振動特性を表すデータに基づき、前記ユーザの腱の弾性を判断する処理を実行させる。前記プログラムは、さらに、前記コンピュータに対し、前記判断されたユーザの腱の弾性に基づき、前記腱と関連する前記ユーザの筋肉の柔軟性を増加させるための電気刺激のプロファイルを前記電気刺激デバイスに出力する処理を実行させる。前記プログラムは、さらに、前記コンピュータに対し、前記電気刺激デバイスを介して前記腱と関連する前記ユーザの筋肉に電気刺激を与える処理を実行させる。

（用語の説明）
（現在の弾性）
現在の弾性とは、ユーザの体の特定の組織領域の現在の柔軟性の状態を指す。組織領域の一例は腱である。現在の弾性は、特定の組織領域とそれに関連する関節に対するユーザの可動域とに影響する。組織領域の現在の弾性が低い場合、その組織領域を使用するユーザの可動域は制限される。例えば、アキレス腱の周りの現在の弾性が低いと、足首を使用するときにユーザが達成できる可動域が制限される。

（最適な弾性）
最適な弾性とは、特定の動きおよび動作を実行するのに望ましい特定の柔軟性条件を指す。例えば、フットボールでフリーキックをすることは、ハムストリングスおよび鼠径部において一定のレベルの柔軟性（すなわち、最適な弾性）を必要とする可能性がある。フットボールでフリーキックをする場合、必要とされるハムストリングスおよび鼠径部における弾性は、現在の弾性よりも高い可能性がある。さらに、鼠径部およびハムストリングに必要とされる最適な弾性は、例えばフットボールのフリーキックとバスケットボールのショットとの間で異なり得る。現在の弾性を向上させて最適な弾性と一致させると、ユーザの組織領域の可動域が最適化され、より効果的に動きおよび動作を行うことができるようになることが期待される。

（運動行動）
運動行動（Ｅｘｅｒｃｉｓｅ Ａｃｔｉｏｎ）とは、ユーザが実行する活動、運動、ストレッチ、および、その他の動きを指す。運動行動は、単一の個別の体の動き（特定の脚の伸展など）または一連の動作（野球のスイングを完了するのに必要な動きなど）を指す場合がある。

（運動補助システム）
ユーザの筋肉の柔軟性を増加させるデバイスを備える運動補助システムをいう。デバイスの一例としては、ユーザの筋肉に電気刺激を与えることで筋肉の柔軟性を増加させる電気刺激デバイスが挙げられる。図１を参照して本開示に係る運動補助システムの一例について説明する。運動補助システムは、装着体１０と、情報端末２０に記憶されるプログラムとを含む。

（装着体）
装着体は、ユーザの身体の特定の組織領域に装着される。一例では、装着体は、ユーザのいずれかの腱に重なる身体の表面、または腱に重なる身体の表面の近傍に装着される。本開示の実施の形態においては、装着体１０は、振動特性測定デバイス１１と、通信部１４と、電気刺激デバイス１５とを含む。

（振動特性測定デバイス）
身体上の組織領域（「組織領域」）の振動特性を測定するために使用されるデバイス（「振動特性測定デバイス１１」）をいう。本開示の実施の形態においては、振動特性測定デバイス１１は、組織刺激装置１２と組織応答検出器１３とを含む。

組織刺激装置１２は、予め定義されたテストシーケンス（「組織テストシーケンス」）を組織領域に適用するために使用される。組織テストシーケンス内に記載されている物理的刺激シーケンスは、組織刺激装置１２を介して加えられる物理的衝撃、超音波振動、電気的刺激のような刺激によって可能にされ得る。なお、物理的刺激シーケンスは、これらに限定されない。一例では、組織刺激装置１２は、組織領域において身体的反応を生じさせる能力を有するいくつかのアクチュエータまたはエフェクタを含んでいる。組織領域における身体的反応の一例は、腱の振動である。

組織応答検出器１３は、組織テストシーケンスに対する組織領域の応答（「組織応答」）を検出して記録するために使用される。一例では、組織応答検出器１３は、ユーザの腱の振動特性を測定する。組織応答は、組織の挙動を監視することができる監視装置を使用して検出されてもよい。組織応答検出器１３は、超音波検出装置及び／または１つ以上の慣性測定装置（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ（ＩＭＵ））を含んでいてもよい。

通信部１４は、組織応答検出器１３により検出された腱の振動特性を表すデータを情報端末２０に送信するように構成されている。

（情報端末）
情報端末は、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。本開示の実施の形態においては、情報端末２０は、最適弾性識別システム２１と制御部２２とを含む。

（最適弾性識別システム）
最適弾性識別システム、与えられた運動行動に対する最適な弾性を決定するために使用される。本開示の実施の形態においては、最適弾性識別システム２１は、運動解析アルゴリズム２３及び弾性データベース２４を含む。

運動解析アルゴリズム２３は、ユーザの現在および以前の運動行動を解析することによって組織領域を準備する運動行動を特定するように設計されている。

弾性データベース２４は、ユーザの生理学的特性等によって分類された様々な運動行動に関連する腱の弾性に関する参照値を格納する。一例では、腱の弾性に関する参照値は、様々な運動行動のうち、特定の運動行動に関連する最適な腱の弾性値である。

（制御部（コンピュータ））
制御部（コンピュータ）は、１）コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサ、２）各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは３）それらの組み合わせ、を含む回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、すなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。本開示の実施の形態においては、制御部２２は、最適弾性識別システム２１に上記した運動解析アルゴリズム２３を実行させる。また、制御部２２は、弾性最適化アルゴリズム２６と、応答解析アルゴリズム２５とを実行する。

応答解析アルゴリズム２５は、ユーザの組織領域の現在の弾性を決定するために、組織テストシーケンスに対する組織の応答データを解析するために使用される。一例では、応答解析アルゴリズム２５は、ユーザの腱の現在の弾性を決定するために腱の振動特性を表すデータを解析するために使用される。

弾性最適化アルゴリズム２６は、ユーザの組織領域に適用することができる電気刺激（「電気刺激プロファイル」）を設計するために使用される。電気刺激プロファイルは、次に行う運動行動に最適な弾性に一致するように組織領域内の現在の弾性を変更するように設計された一連の電気刺激を記述する。弾性最適化アルゴリズム２６によって生成された電気刺激プロファイルは、電気刺激のパラメータを変えることによって最適な弾性を達成することができる。これらのパラメータは、電気刺激の強度、電気刺激の持続時間、及び刺激パターンのタイミングのうちの少なくとも一つを含む。

（電気刺激デバイス）
電気刺激デバイス（本開示の実施の形態においては、電気刺激デバイス１５）は、ユーザの組織領域に電気刺激プロファイルに基づく電気刺激を適用するために使用される。

（制御方法）
本開示の実施の形態の一例による運動補助システムの制御方法について、図２及び図３を参照して説明する。一例として、電気刺激を使用して組織の柔軟性を調整するための処理について説明する。この処理は、ユーザの運動要求に合わせてカスタマイズされた筋肉および腱の柔軟性を可能にするように設計されている。なお、以下には、ユーザの動きに基づく柔軟性解析を含む追加の実施形態も記載されている。

図２に示すように、ステップＳ１において、ユーザの特定の組織領域に装着体１０が装着される。ステップＳ２において、振動特性測定デバイス１１は、以下のステップＳ２ａ〜ステップＳ２ｂを通して組織領域の振動特性を表すデータを測定する。詳細には、ステップＳ２ａにおいて、組織刺激装置１２により、組織検査シーケンスがユーザの組織領域に適用される。本実施の形態では、組織刺激装置１２は、小さな物理的衝撃で組織領域を刺激するために使用される機械的アクチュエータの形態を取り得る。ステップＳ２ｂにおいて、組織応答検出器１３により、組織テストシーケンスが組織領域に及ぼす影響が監視され、記録される。ステップＳ２ｃにおいて、通信部１４により、振動特性を表すデータが情報端末２０に送られる。
ステップＳ３において、応答解析アルゴリズム２５により、組織の応答データを解析して現在の弾性を決定する。弾性最適化アルゴリズム２６は、例えば、周波数解析をユーザの腱の振動特性を表すデータに適用すること、装着体１０が取り付けられる腱の位相速度を判断すること、または他の組織領域特性を計算することによって、ユーザの腱の弾性を決定することができる。

ステップＳ４において、最適弾性識別システム２１は、以下の処理を通じて最適弾性を決定する。具体的には、運動解析アルゴリズム２３により次に行われる運動行動を決定する。次に行われる運動行動を決定する要素の第１の例は、ユーザによる入力である。ユーザは、情報端末２０などに設けられるユーザインターフェースを介して次の運動行動を入力または選択することができる。次の運動行動を決定する要素の第２の例は、既知のトレーニングメニューの分析である。既知のトレーニングメニューのデータには、アプリケーション（アプリ）または他の追跡システムを介してアクセスする。次に行われる運動行動を決定する要素の第３の例は、ユーザの動きを検出（監視）するための監視装置の一例であるカメラの映像の分析などのユーザ監視技術を用いて得られる情報である。最適弾性識別システム２１は、与えられた運動行動に対する最適な弾性を弾性データベース２４から抽出する。弾性データベース２４は、ユーザパラメータ（後述）によって分類された、各運動動作についての最適な弾性値の範囲、例えば、腱の弾性に関する参照値を格納することができる。
ユーザパラメータの第１の例は、ユーザが実行しようとしている運動行動である。ユーザパラメータの第２の例は、運動行動に対する弾性要件である。運動行動に対する弾性要件は、例えば、ユーザ毎に独立した評価システムまたは評価スケールによって分類することができる。例えば、野球のスイングは、肩の非常に高い柔軟性、手首の高い柔軟性、ならびに上腕および下腕の中程度の柔軟性を必要とし得る。ユーザパラメータの第３の例は、運動行動で使用される身体部位または筋肉／腱のグループである。ユーザパラメータの第４の例は、ユーザの生理機能および状態（身長、体重、年齢、肥満度指数など）である。例えば、身長１７０ｃｍ、体重６０ｋｇのユーザは、ストレッチＸを完了させるために所定の組織面積弾性率が必要である。必要に応じて、温度、氷、または体感温度などの環境条件を追加のセンサーを使用して最適な弾性の決定に含めることができる。装着体１０の通常の使用の前に、ユーザの所定の動き（ある範囲の動き）において特定の最適な弾性を決定するための較正試験が行われてもよい。

ステップＳ５において、弾性最適化アルゴリズム２６により、判断されたユーザの腱の弾性に基づき、腱と関連するユーザの筋肉の柔軟性を増加させるための電気刺激のプロファイルを決定する。具体的には、弾性最適化アルゴリズム２６により、ユーザの腱の現在の弾性値と腱の最適な弾性値とを使用して、ユーザの現在の筋肉の柔軟性を変更する電気刺激のプロファイルを設計する。電気刺激プロファイルは、刺激強度、持続時間、パターン、タイミングおよびその他の関連パラメータの少なくとも１つによって定義される。

ステップＳ６において、電気刺激デバイス１５が電気刺激プロファイルを受信して、電気刺激プロファイルに基づく電気刺激を組織領域に適用する。一例では、電気刺激デバイス１５は、腱と関連するユーザの筋肉に電気刺激を与える。電気刺激デバイス１５による電気刺激は、特にユーザの組織領域に適用されてもよく、ユーザの特定の組織領域を包含する周囲の領域に適用されてもよい。ユーザの組織領域の現在の弾性が周囲の組織の柔軟性条件の指標として使用される。

（ユーザの動きに基づく柔軟性分析）
本開示の一例による実施の形態では、ユーザの動きを監視する監視装置を用いて組織領域の現在の弾性を推定することもできる。ユーザは、様々な手段によって監視される動きの選択を完了するように、アプリまたは他のユーザインターフェースを介して動きを指示されてもよい。動きの選択を監視する手段の第１の例は、ビデオ分析システムである。動きの選択を監視する手段の第２の例は、反射したｗｉｆｉ信号である（参照：https://medium.com/@radiomaze/wifi-signals-enable-motion-recognition-throughout-the-entire-home-5c4dd184627c）。動きの選択を監視する手段の第３の例は、ジャイロスコープ、加速度計などを組み込んだウェアラブルセンサである。あるいは、ユーザの動きおよび反応を受動的に監視して柔軟性を推定することもできる。

本開示の一例による実施の形態では、さらに、組織テストシーケンスを完了している間のユーザの動きの品質を分析して、特定の運動行動を達成するために必要な柔軟性の増加の概算（例えば、パーセントの増加）を得ることもできる。運動の品質は、様々なパラメータで評価できる。運動の品質を評価するためのパラメータの第１の例は、運動の流動性である。運動の品質を評価するためのパラメータの第２の例は、可動範囲（つまり、達成可能な現在の最大回転または延長）である。運動の品質を評価するためのパラメータの第３の例は、運動の速度である。必要な柔軟性の増加は、電気刺激プロファイルの設計に通知するために使用できる。

（制御部(コンピュータ)の配置）
本開示において、最適弾性識別システム２１及び制御部２２の配置は任意に変更可能である。例えば、最適弾性識別システム２１及び制御部２２は、情報端末２０の外のサーバに含まれてもよい。この場合、最適弾性識別システム２１及び制御部２２と、情報端末２０とがインターネット等を介して通信する。

以下、本開示の主な利点を記載する。

（１）本開示により、ユーザは特定のアクションおよびスポーツに合わせた最適な柔軟性を維持し、トレーニング時間を最大化することができる。例えば、ユーザは、アスリートに悪影響を与える可能性のあるストレッチング技術の使用を回避することができる。より具体的には、ターゲットを絞った柔軟性の調整により、ユーザは運動の前に必要なウォームアップ時間を短縮し、スポーツ固有のトレーニング時間を最大化できる。これは、関連する筋肉のみで、最適化された柔軟性レベルまで組織の柔軟性を高めることで達成される。また、本開示は、最適な弾性の変動を説明することができる。最適な弾性の変動の第１の例は、ユーザの体の異なる筋肉または筋肉グループ間（例えば、ある筋肉は別の筋肉とは異なる柔軟性要件を持っている場合がある）である。最適な弾性の変動の第２の例は、異なる運動間である。例えば、１つのアクションは別のアクションよりも柔軟性が必要な場合がある。最適な弾性の変動の第３の例は、様々なリアルタイムのユーザ条件間である。ユーザの柔軟性は、日々の活動、体調の段階的な改善、またはその他の要因により、トレーニングセッション間で異なる場合がある。

（２）ワークアウトまたは特定の運動に合わせて調整された柔軟性の監視により、ワークアウト全体にわたって必要に応じてユーザの最適な柔軟性が維持され、過剰な伸びによるユーザの負傷のリスクが低減される。

（３）ストレッチは、筋肉を弱めることでアスリートのパフォーマンスを低下させる可能性があるが、より動的なウォームアップには、ユーザがスポーツ固有のトレーニングに費やす時間がかかる場合がある。本開示は、ストレッチをしなくても、電気刺激を使用して筋肉および腱の柔軟性を調整するという利点を提供する。本開示によれば、ユーザはストレッチの悪影響を回避して、より時間効率の良い運動準備体制を実現できる。具体的には、ユーザが運動前、運動中、または、運動後にデバイスを装着すると、時間効率がさらに向上する。このように、本開示を使用してウォームアップ時間を日常活動に組み込むことができる。また、本開示を使用して、クールダウン時間を運動後の活動に組み込むことができる。

（使用例）
図４を参照して、ウォームアップ時間を短縮してトレーニングを最大化する本開示の第１の使用例を説明する。

ユーザが近くのジムで昼休みに運動をしたいが、そうする時間が短い場合がある。ユーザは脚を運動させることを計画しているため、デバイスを脚の周りに取り付けて電源を入れる。ジムへ向かう最中の歩行で、デバイスは、ユーザの現在の柔軟性を測定するための短いテストの一部としてユーザの歩行動作を使用する。デバイスは、トレーニング中の怪我を避けるために特定の筋肉／腱領域の柔軟性を高める必要があると判断し、ＥＭＳ刺激をそれらの領域に適用する。ユーザはジムに到着する。ＥＭＳがユーザの柔軟性を高めたため、完全なトレーニングを始める前に、短縮されたウォームアップを実施するだけで済む。

図５を参照して、怪我防止のために最適な柔軟性を維持する本開示の第２の使用例を説明する。

トレーニングに参加している間、ホッケー選手は腕と脚にデバイスを装着する。選手は、ウォームアップし、主に脚を鍛えるトレーニング科目に参加する。トレーニング科目が終了すると、指導者は選手に戦略について話す。選手が耳を傾けている間、不活発であるために腕の柔軟性が低下し始める。デバイスは、選手の腕に最適な柔軟性がないことを検出し、ＥＭＳ刺激を適用して選手の可動範囲を広げる。選手は次のトレーニング科目を開始する。これには、腕を使ってボールを打つことが含まれる。選手は、腕の柔軟性がデバイスによって維持されているため、ボールを打つ際の怪我を避けることができる。

Claims (18)

1. ユーザの筋肉に電気刺激を与えることで前記筋肉の柔軟性を増加させる電気刺激デバイスを備える運動補助システムの制御方法であって、
   前記ユーザの腱の振動特性を測定する振動特性測定デバイスから前記ユーザの腱の振動特性を表すデータを取得し、
   前記ユーザの腱の振動特性を表すデータに基づき、前記ユーザの腱の弾性を判断し、
   前記判断されたユーザの腱の弾性に基づき、前記腱と関連する前記ユーザの筋肉の柔軟性を増加させるための電気刺激のプロファイルを前記電気刺激デバイスに出力して、前記電気刺激デバイスを介して前記腱と関連する前記ユーザの筋肉に電気刺激を与える、
   運動補助システムの制御方法。
2. 前記振動特性測定デバイスは、超音波検出装置を含む
   請求項１記載の運動補助システムの制御方法。
3. 前記電気刺激のプロファイルは、前記電気刺激の強度、前記電気刺激の持続時間および刺激パターンのタイミングの少なくとも１つを含む
   請求項１または２に記載の運動補助システムの制御方法。
4. 前記運動補助システムは、前記ユーザの生理学的特性によって分類された複数の運動行動に関連する最適な弾性値を格納する弾性データベースを有し、
   前記電気刺激のプロファイルは、前記判断されたユーザの腱の弾性と、前記弾性データベースに格納された、前記複数の運動行動のうちの前記ユーザが実行しようとしている運動行動における最適な弾性値とに基づき設定される、
   請求項１から３のいずれか一項記載の運動補助システムの制御方法。
5. 前記ユーザの所定の動きにおける最適な弾性を決定するために較正をさらに実行する、
   請求項１から４のいずれか一項記載の運動補助システムの制御方法。
6. 前記運動補助システムは、前記ユーザの動きを監視する監視装置をさらに有する、
   請求項１から５のいずれか一項記載の運動補助システムの制御方法。
7. 情報端末のコンピュータに対し、
   ユーザの腱の振動特性を測定する振動特性測定デバイスから前記ユーザの腱の振動特性を表すデータを取得する処理と、
   前記ユーザの腱の振動特性を表すデータに基づき、前記ユーザの腱の弾性を判断する処理と、
   前記判断されたユーザの腱の弾性に基づき、前記腱と関連する前記ユーザの筋肉の柔軟性を増加させるための電気刺激のプロファイルを、電気刺激デバイスに出力する処理と、
   前記電気刺激デバイスを介して前記腱と関連する前記ユーザの筋肉に電気刺激を与える処理と、を実行させる
   プログラム。
8. 前記振動特性測定デバイスは、超音波検出装置を含む
   請求項７記載のプログラム。
9. 前記電気刺激のプロファイルは、前記電気刺激の強度、前記電気刺激の持続時間および刺激パターンのタイミングの少なくとも１つを含む
   請求項７または８記載のプログラム。
10. 前記ユーザの生理学的特性によって分類された複数の運動行動に関連する最適な弾性値を格納する弾性データベースにアクセスさせ、
    前記判断されたユーザの腱の弾性と、前記弾性データベースに格納された、前記複数の運動行動のうちの前記ユーザが実行しようとしている運動行動における最適な弾性値とに基づき、前記電気刺激のプロファイルを設定させる、
    請求項７から９のいずれか一項記載のプログラム。
11. 前記情報端末のコンピュータに対し、前記ユーザの所定の動きにおける最適な弾性を決定するための較正の処理をさらに実行させる、
    請求項７から１０のいずれか一項記載のプログラム。
12. 前記情報端末に通信可能に接続された、前記ユーザの動きを監視する監視装置を用いて前記ユーザの動きを監視する処理をさらに実行させる、
    請求項７から１１のいずれか一項記載のプログラム。
13. ユーザに装着される装着体と、
    情報端末に記憶されるプログラムと、
    を備える運動補助システムであって、
    前記装着体は、
    前記ユーザの腱の振動特性を測定する振動特性測定デバイスと、
    前記ユーザの筋肉の柔軟性を増加させるための電気刺激デバイスと、
    前記情報端末と通信する通信部と、を備え、
    前記プログラムは、前記情報端末のコンピュータに対し、
    前記振動特性測定デバイスを用いて検知された前記ユーザの腱の振動特性を取得させる処理と、
    前記ユーザの腱の振動特性を表すデータに基づき、前記ユーザの腱の弾性を判断する処理と、
    前記判断されたユーザの腱の弾性に基づき、前記腱と関連する前記ユーザの筋肉の柔軟性を増加させるための電気刺激のプロファイルを前記電気刺激デバイスに出力する処理と、
    前記電気刺激デバイスを介して前記腱と関連する前記ユーザの筋肉に電気刺激を与える処理と、を実行させる
    運動補助システム。
14. 前記振動特性測定デバイスは、超音波検出装置を含む
    請求項１３記載の運動補助システム。
15. 前記電気刺激のプロファイルは、前記電気刺激の強度、前記電気刺激の持続時間および刺激パターンのタイミングの少なくとも１つを含む
    請求項１３または１４に記載の運動補助システム。
16. 前記プログラムは、前記情報端末のコンピュータに対し、前記ユーザの生理学的特性によって分類された複数の運動行動に関連する最適な弾性値を格納する弾性データベースにアクセスさせ、
    前記判断されたユーザの腱の弾性と、前記弾性データベースに格納された、前記複数の運動行動のうちの前記ユーザが実行しようとしている運動行動における最適な弾性値とに基づき、前記電気刺激のプロファイルを設定させる、
    請求項１３から１５のいずれか一項記載の運動補助システム。
17. 前記ユーザの所定の動きにおける最適な弾性を決定するために較正を実行することをさらに備える、
    請求項１３から１６のいずれか一項記載の運動補助システム。
18. 前記運動補助システムは、前記ユーザの動きを監視する監視装置をさらに有する、
    請求項１３から１７のいずれか一項記載の運動補助システム。

Images