WO2007116681A1

WO2007116681A1 - 運動管理システム、運動管理方法、運動管理プログラム

Info

Publication number: WO2007116681A1
Application number: PCT/JP2007/056194
Authority: WO
Inventors: Takashi Hirata; Ken Yasuhara; Kei Shimada
Original assignee: Honda Motor Co., Ltd.
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2007-10-18
Also published as: EP2011551A1; US20090137366A1; ATE480308T1; DK2011551T3; JP4138814B2; JP2007275283A; EP2011551B1; EP2011551A4; DE602007009078D1; US7771321B2

Abstract

　人間等の動物の生理状態に応じて、その運動を適当なスケールおよびリズムで誘導しうるように当該動物の運動を管理するシステム等を提供する。　本発明の運動管理システム１によれば、歩行運動誘導装置２０の動作によりユーザの歩行運動が誘導されている過程で、歩行比ｋおよび消費エネルギー等の生理変数が測定される。そして、このユーザの身体機能の活性化または身体負荷の軽減に鑑みて生理変数が適当な値となった状態における歩行比ｋが推奨歩行比ｋ0として設定される。これにより、推奨歩行比ｋ0がこのユーザの身体機能の活性化等に鑑みて適当に設定されうる。そして、歩行運動誘導装置２０によりこの推奨歩行比ｋ0に基づいて歩行運動が誘導されることで、歩幅ｑおよび歩行率ｐがこのユーザの身体機能の活性化等に鑑みて適当なものとなるように、当該誘導スケールおよびリズムが適当に制御されうる。

Description

明細書

運動管理システム、運動管理方法、運動管理プログラム

技術分野

[0001] 本発明は、動物の運動を管理するシステム、方法および当該管理機能をコンビュータに付与するプログラムに関する。

背景技術

[0002] ユーザの歩行訓練のレベルを設定する等の目的のため、このユーザの心電信号等の生理指標に鑑みて適当な歩行速度を決定する手法が提案されている（たとえば、特開 2003— 154029号公報参照）。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかし、ユーザの身体に力を作用させることで脚等の動きを誘導 (または補助)する装置がユーザに装着されている場合、このユーザにとって適当な誘導スケールおよびリズムを設定することは考慮されてヽなかった。

[0004] そこで、本発明は、人間等の動物の生理状態に応じて、その運動を適当なスケールおよびリズムで誘導しうるように当該動物の運動を管理するシステム、方法、および当該管理機能をコンピュータに付与するプログラムを提供することを解決課題とする課題を解決するための手段

[0005] 前記課題を解決するための第 1発明の運動管理システムは、前記動物の運動リズムと調和したリズムで該動物の運動スケールを調節しながら該動物の運動を誘導する第 2運動誘導装置の動作を制御する制御部と、前記動物の生理状態を表す生理変数を測定する生理変数測定部と、前記動物の運動スケールおよび運動リズムのうち一方または両方を表す運動変数を測定する運動変数測定部と、該制御部により該運動変数が変化するように制御されて、る該第 2運動誘導装置の動作によって前記動物の運動が誘導されている状態で、該生理変数測定部により測定された該生理変数が該動物の身体機能の活性ィ匕または身体負荷の軽減に鑑みて適当な値となった状態で、該運動変数測定部により測定された該運動変数を該運動変数の推奨値として設定する推奨値設定部とを備えてヽることを特徴とする。

[0006] 第 1発明の運動管理システムによれば、第 2運動誘導装置の動作により動物の運動が誘導されている状態で当該動物の生理変数および運動変数が測定される。「生理変数」は動物の生理状態を表して、る。「運動変数」は動物の運動スケールおよび運動リズムのうち一方または両方を表している。また、動物の「身体機能の活性化」または「身体負荷の軽減」〖こ鑑みて生理変数が適当な値となった状態における運動変数の値が当該運動変数の推奨値として設定される。これにより、動物の運動変数の推奨値が、この動物の身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当に設定されうる。そして、第 2運動誘導装置によりこの推奨値に基づいて動物の運動が誘導されることで、動物の運動スケールおよび運動リズムがこの動物の身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当なものとなるように、当該誘導スケールおよび当該誘導リズムが適当に制御されうる。すなわち、動物の生理状態に応じて、当該動物の運動が身体機能の活性化等に鑑みて適当なスケールおよびリズムで誘導されうる。

[0007] また、第 2発明の運動管理システムは、第 1発明の運動管理システムにおいて、前記制御部が、前記動物の運動に応じて周期的に変化するパラメータとして第 1および第 2運動振動子のそれぞれを測定する運動振動子測定部と、入力振動信号と相互に引き込み合うことで固有角速度に基づいて定まる角速度で時間変化する出力振動信号を生成する第 1モデルに、該運動振動子測定手段により測定された該第 1運動振動子を該入力振動信号として入力することにより、該出力振動信号として第 1振動子を生成する第 1振動子生成部と、該運動振動子測定部により測定された該運動振動子と該第 1振動子生成部により生成された該第 1振動子との位相差に基づき、新たな該固有角速度を設定する固有角速度設定部と、入力振動信号に基づき、該固有角速度設定手段により設定された該固有角速度に基づいて定まる角速度で時間変化する出力振動信号を生成する第 2モデルに、該運動振動子測定手段により測定された該第 2運動振動子を該入力振動信号として入力することにより、該出力振動信号として第 2振動子を生成する第 2振動子生成部と、該第 2振動子生成部により生成された該第 2振動子に加え、前記運動変数測定部により測定された運動変数に基づいて前記第 2運動誘導装置の動作のスケールおよびリズムを特定する誘導振動子を生成する誘導振動子生成部とを備えて!/ヽることを特徴とする。

[0008] 第 2発明の運動管理システムによれば、動物の運動リズムと、第 2運動誘導装置の動作リズム (動物の運動を誘導するリズム）との相互の歩み寄りまたは調和が図られる。これにより、動物の運動および第 2運動誘導装置の動作の調和を図りながら、動物の生理状態に応じてこの動物の運動がその身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当なスケールおよびリズムで誘導されうる。

[0009] さらに、第 3発明の運動管理システムは、第 1発明の運動管理システムにおいて、前記生理変数測定部が、前記動物の酸素摂取量、呼吸周波数、心拍数、脈拍数、血圧、血中飽和酸素濃度、乳酸値、筋電位および消費エネルギーのうち一部または全部を前記生理変数として測定することを特徴とする。

[0010] 第 3発明の運動管理システムによれば、動物の酸素摂取量等により表される生理状態に応じて、当該動物の運動が身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当なスケールおよびリズムで誘導されうる。

[0011] また、第 4発明の運動管理システムは、第 1発明の運動管理システムにおいて、前記運動変数測定部が第 1運動変数測定部と第 2運動変数測定部とを備え、該第 1運動変数測定部は前記動物の運動速度を調節しながら当該動物の運動を誘導する第 1運動誘導装置の動作速度に基づいて第 1運動変数を測定し、該第 1運動変数は該第 1運動誘導装置の動作により運動が誘導されている該動物の当該運動スケールおよび当該運動リズムを表す前記運動変数であり、該第 2運動変数測定部は前記第 1 運動誘導装置と前記動物との相互作用状態または前記第 2運動誘導装置の動作状態に基づいて第 2運動変数を測定し、該第 2運動変数は前記動物の運動リズムまたは運動スケールを表す前記運動変数であることを特徴とする。

[0012] 第 4発明の運動管理システムによれば「第 1運動変数」が第 1運動誘導装置の動作の速さに基づいて測定される。また「第 2運動変数」が第 1運動誘導装置と動物との相互作用または第 2運動誘導装置による誘導スケールもしくはリズムに基づいて測定される。これにより、第 1および第 2運動変数ひいてはこれらの関数である運動変数の測定精度の向上が図られる。したがって、動物の身体機能の活性ィ匕等に鑑みてより適当な運動変数の推奨値が設定されうる。

[0013] さらに、第 5発明の運動管理システムは、第 4発明の運動管理システムにおいて、前記第 1運動変数測定部が前記動物の歩行または走行速度を前記第 1運動変数として測定し、前記第 2運動変数測定部が前記動物の歩幅または単位時間当たりの歩数である歩行率を前記第 2運動変数として測定することを特徴とする。

[0014] 第 5発明の運動管理システムによれば、動物の歩行または走行速度および歩幅または歩行率の関数である運動変数の推奨値が、この動物の身体機能の活性ィ匕ゃ身体負荷の軽減に鑑みて適当に設定されうる。歩行または走行速度は動物の運動スケールおよび運動リズムを表している。歩幅は動物の運動スケールを表している。歩行率は動物の運動リズムを表している。そして、第 2運動誘導装置によりこの推奨値に基づ!/、て動物の運動が誘導されることで、動物の歩幅または歩行率がこの動物の身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当なものとなるように、当該誘導スケールおよびリズムが適当に制御されうる。

[0015] また、第 6発明の運動管理システムは、第 5発明の運動管理システムにおいて、前記運動変数測定部が前記第 1運動変数としての歩行または走行速度に対する前記第 2運動変数としての歩幅の二乗の比率、または前記第 2運動変数としての歩行率の二乗に対する前記第 1運動変数としての歩行または走行速度の比率である歩行比を前記運動変数として測定することを特徴とする。

[0016] 第 6発明の運動管理システムによれば、動物の歩行比の推奨値が、この動物の身体機能の活性ィ匕ゃ身体負荷の軽減に鑑みて適当に設定されうる。そして、第 2運動誘導装置によりこの推奨値に基づいて動物の運動が誘導されることで、動物の歩行比がこの動物の身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当なものとなるように、当該誘導スケールおよびリズムが適当に制御されうる。

[0017] さらに、第 7発明の運動管理システムは、第 4発明の運動管理システムにおいて、前記第 1運動変数測定部が、前記第 1運動誘導装置が有する循環運動体の循環運動方向の反対方向への運動が誘導されている前記動物の前記第 1運動変数を、当該循環運動体の循環運動速度に基づいて測定することを特徴とする。

[0018] 第 7発明の運動管理システムによれば、第 1運動誘導装置が有する循環運動体を循環運動させることにより、循環運動体と身体部分が接触する動物の、循環運動体の循環運動方向とは逆向きの運動が誘導される。「循環運動体」には、複数のローラに掛け渡された無端ベルト、中心または中心から外れた点を通る軸回りに循環運動される球体、楕円球体、中心軸または中心軸力離れた中心軸に平行な軸回りに循環運動する円筒、四角筒等の筒体、その他任意の軸回りに循環運動される一塊の物体が含まれる。これにより、当該運動に伴う動物またはその身体部分の移動が循環運動体の循環運動によって相殺されるので、第 1運動誘導装置の設置スペースさえあれば動物の運動変数の推奨値設定が可能であり、当該設定スペースが比較的自由に選択されうる。

[0019] また、第 8発明の運動管理システムは、第 4発明の運動管理システムにおいて、前記第 1運動変数測定部が、前記第 1運動誘導装置としてのトレッドミルが有する複数のローラに掛け渡された循環運動体としての無端ベルトの動きに逆らう方向に誘導されている前記動物の歩行または走行運動の速さを表す第 1運動変数としての歩行または走行速度を、当該無端ベルトの駆動速度に基づヽて測定することを特徴とする

[0020] 第 8発明の運動管理システムによれば、トレッドミル (第 1運動誘導装置)の無端べルト (循環運動体)を循環運動させることにより、この無端ベルトの循環運動方向とは反対方向への動物の歩行または走行運動が誘導される。これにより、当該歩行または走行運動に伴う動物の移動が無端ベルトの循環運動によって相殺されるので、第 1運動誘導装置の設置スペースさえあれば動物の歩行または走行運動に伴う運動変数の推奨値設定が可能であり、当該設定スペースが比較的自由に選択されうる。

[0021] さらに、第 9発明の運動管理システムは、第 1発明の運動管理システムにおいて、前記推奨値設定部が、複数の前記動物のそれぞれの身体的特徴を識別するための識別子を認識した上で各動物の複数の前記推奨値を予備的に設定し、認識した該識別子ごとに予備的に設定済みの該推奨値に基づいて該推奨値を新たに設定することにより、該識別子および該推奨値が対応付けられて記憶されているデータベースを構築することを特徴とする。

[0022] 第 9発明の運動管理システムによれば、個々の動物の身体的特徴 (身体のサイズ、ウェイト、年齢、性別等が含まれる。）に応じて標準的な推奨値が設定される。そして、

2運動誘導装置によりこの標準的な推奨値に基づいて動物の運動が誘導されることで、動物の運動変数がこの動物の身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当なものとなるように、当該誘導スケールおよびリズムが適当に制御されうる。

[0023] 前記課題を解決するための第 10発明の方法は、動物の運動を管理する方法であつて、前記動物の運動リズムと調和したリズムで該動物の運動スケールを調節しながら該動物の運動を誘導する第 2運動誘導装置の動作を制御し、前記動物の生理状態を表す生理変数を測定し、前記動物の運動スケールおよび運動リズムのうち一方または両方を表す運動変数を測定し、該制御部により該運動変数が変化するように制御されて!、る該第 2運動誘導装置の動作によって前記動物の運動が誘導されて、る状態で測定された該生理変数が、該動物の身体機能の活性ィ匕または身体負荷の軽減に鑑みて適当な値となった状態で測定された該運動変数を該運動変数の推奨値として設定することを特徴とする。

[0024] 第 10発明の運動管理方法によれば、第 1発明の運動管理システムと同様に、動物の運動変数の推奨値が当該動物の身体機能の活性化等に鑑みて適当に設定されうる。そして、第 2運動誘導装置によりこの推奨値に基づいて動物の運動が誘導されることで、動物の運動スケールおよび運動リズムが、当該動物の身体機能の活性化等に鑑みて適当なものとなるように、当該誘導スケールおよび誘導リズムが適当に制御されうる。

[0025] 前記課題を解決するための第 11発明のプログラムは、動物の運動を管理するシステムとしてコンピュータを機能させるプログラムであって、前記動物の運動リズムと調和したリズムで該動物の運動スケールを調節しながら該動物の運動を誘導する第 2 運動誘導装置の動作を制御する制御部と、前記動物の生理状態を表す生理変数を測定する生理変数測定部と、前記動物の運動スケールおよび運動リズムのうち一方または両方を表す運動変数を測定する運動変数測定部と、該制御部により該運動変数が変化するように制御されて、る該第 2運動誘導装置の動作によって前記動物の運動が誘導されている状態で、該生理変数測定部により測定された該生理変数が該動物の身体機能の活性ィ匕または身体負荷の軽減に鑑みて適当な値となった状態で、該運動変数測定部により測定された該運動変数を該運動変数の推奨値として設定する推奨値設定部とを備えているシステムとして前記コンピュータを機能させることを特徴とする。

[0026] 第 11発明の運動管理プログラムによれば、動物の運動変数の推奨値が、当該動物の身体機能の活性ィヒ等に鑑みて適当に設定されうるように、動物の運動を管理する機能がコンピュータに付与される。なお、当該機能のうちすべてが一のコンピュータに付与されてもよぐ当該機能が複数のコンピュータに分散して付与されてもよい。図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明の運動管理システムの構成例示図

[図 2]本発明の運動管理方法の説明図

[図 3]本発明の運動管理方法の説明図

[図 4]歩行運動を誘導する仮想的なパネおよびダンバの説明図

[図 5]推奨歩行比の設定方法の説明図

[図 6]本発明の運動管理方法説明図

[図 7]本発明の運動管理システムの効果に関する実験結果の説明図

[図 8]本発明の運動管理システムの効果に関する実験結果の説明図

[図 9]本発明の運動管理システムの効果に関する実験結果の説明図

発明を実施するための最良の形態

[0028] 本発明の運動管理システム、運動管理方法および運動管理プログラムの実施形態について図面を用いて説明する。以下、歩行者の脚体等について左右を区別するためにパラメータに添字 L、 Rを添付する力表記の簡単のため左右を区別する必要が特にない場合には添字 L、 Rを省略する。

[0029] 本発明の運動管理システムの構成について図 1を用いて説明する。

[0030] 図 1に示されている運動管理システム 1は、トレッドミル (第 1運動誘導装置） 10および歩行運動誘導装置 (第 2運動誘導装置) 20を用いて、ユーザ (人間 (動物) )の身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当な推奨歩行比を設定するためのものである。また。運動管理システム 1は、ユーザの歩行または走行運動と、トレッドミル 10の動作と、歩行運動誘導装置 20の動作との調和を図りながら、推奨歩行比に応じたスケールおよびリズムで歩行するようにこのユーザを訓練するためのものである。

[0031] トレッドミル 10は、人間の標準的な横幅よりも若干広い程度の幅の駆動ローラ 11と、駆動ローラ 11とほぼ同じ幅の従動ローラ 12と、駆動ローラ 11および従動ローラ 12 に掛け渡されている無端ベルト (循環運動体） 13と、無端ベルト 13のうちユーザが乗る部分を下力も支える踏板 14とを備えている。駆動ローラ 11は、モータ、変速機等より構成される駆動機構 101によって駆動される。駆動ローラ 11が図中時計回りに駆動されることにより、従動ローラ 12の同方格への従動を伴ってベルト 13も時計回りに回る。これによりベルト 13に乗って、るユーザの図中左への歩行 (または走行）が誘導される。また、ベルト 13の移動速度に応じた信号を出力する速度センサ 102と、踏板 14が受ける圧力に応じた信号を出力する圧力センサ 104とが設けられている。ュ一ザの身体には、その心拍数等の生理変数 bに応じた信号を出力する生理変数センサ 106が取り付けられている。生理変数センサ 106は生理変数 bの内容によって適当な方法でユーザの身体に取り付けられる。なお、トレッドミル 10としては、一般に巿販されて!/ヽるもの等、公知のあらゆる構成のトレッドミルが採用されてもよ!、。

[0032] 歩行運動誘導装置 20は、腰部装具 21と、大腿部装具 22と、力伝達部材 23と、バッテリ 24と、ァクチユエータ (電動モータ） 25と、股関節角度センサ 26とを備えている

[0033] 腰部装具 21は剛性のある素材と柔軟性のある素材とが組み合わせられて作られており、ユーザの腰部に装着される。大腿部装具 22も剛性のある素材と柔軟性のある素材とが組み合わせられて作られており、ユーザの大腿部の前後それぞれに装着される。力伝達部材 23は、軽量の硬質プラスチック等の定形性のある素材より作られており、ユーザの大腿部に沿って、ユーザの腰部の横から下方に延びた後で大腿部の前後に向けて二股に分かれた形状であり、ァクチユエータ 25および前後の大腿部装具 22のそれぞれに連結されている。ノッテリ 24は腰部装具 21に収納されており（たとえば、腰部装具 21を構成する複数枚の素材の間に固定されており）、ァクチユエ一タ 25等に対して電力を供給する。ァクチユエータ 25は腰部装具 21に取り付けられており、力伝達部材 23および大腿部装具 22を介してユーザの大腿部に力を作用させる。股関節角度センサ 26はユーザの腰部の横に設けられたロータリエンコーダ等により構成され、股関節角度に応じた信号を出力する。

[0034] 運動管理システム 1は、第 1制御部 100と、第 2制御部 200とを備えている。

[0035] 第 1制御部 100は、トレッドミル 10に付属するマイクロコンピュータ等のコンピュータにより構成されており、駆動機構 102による駆動ローラ 11の駆動速度等を制御する。第 1制御部 100は、運動変数測定部 110と、生理変数測定部 120と、推奨歩行比設定部 130とを備えている。運動変数測定部 110、生理変数測定部 120および推奨歩行比設定部 130はそれぞれハードウェアとしてのコンピュータ（CPU、 ROM, RAM 、 IZO (入出力装置)等により構成されている。）と、このコンピュータに機能を付与するソフトウェアとしての本発明の「運動管理プログラム」の一部とにより構成されている

[0036] 運動変数測定部 110は第 1運動変数測定部 111と、第 2運動変数測定部 112とを備えている。運動変数測定部 110は、歩行速度 Vおよび歩行率 ρの関数である運動変数として歩行比 k ( =v/p²)を測定する。

[0037] 第 1運動変数測定部 111は、速度センサ 102の出力に基づいてユーザの歩行速度 Vを第 1運動変数として測定する。歩行速度 Vはユーザの歩行運動スケールが大きくなるほど、また、歩行運動リズムが早くなるほど高くなるので、第 1運動変数はユーザの運動スケールおよび運動リズムの両方を表す運動変数に該当する。

[0038] 第 2運動変数測定部 112は圧力センサ 104の出力に基づ、てユーザの歩行率 (単位時間当たりの歩数) pを第 2運動変数として測定する。歩行率 pはユーザの歩行リズムが早くなるほど高くなるので、第 2運動変数はユーザの運動リズムを表す運動変数に該当する。

[0039] 生理変数測定部 120は、ユーザの身体に取り付けられた生理変数センサ 106の出力に基づ 1、てこのユーザの生理状態を表す生理変数 bを測定する。

[0040] 推奨歩行比設定部 130は、運動変数測定部 110により測定されたユーザの歩行比 kと、生理変数測定部 120により測定された生理変数 bとに基づき、推奨歩行比 kを

0 設定する。

[0041] 第 2制御部 (本発明の「制御部」に該当する。 ) 200は、歩行運動誘導装置 20の腰部装具 21に収納されたコンピュータと、このコンピュータに対して歩行運動誘導装置 20の制御機能等を付与するソフトウェアとしての本発明の「運動管理プログラム」とにより構成されている。

[0042] 第 2制御部 200は、運動振動子測定部 210と、第 1振動子生成部 220と、固有角速度設定部 230と、第 2振動子生成部 240と、誘導振動子生成部 250とを備えている。

[0043] 運動振動子測定部 210は、股関節角度センサ 26の出力に基づき、ユーザの股関節角度 Φ を歩行運動に応じて周期的に変化する「第 2運動振動子」として測定する

H

。股関節角度 φ は、ユーザの歩行運動スケール (歩幅などにより表される。）が大きく

H

なるほど振幅が大きくなるので、ユーザの運動スケールを表す運動振動子に該当する。また、運動振動子測定部 210は、股関節角度センサ 26の出力に基づき、股関節角速度 (1 φ Zdtを「第 1運動振動子」として測定する。股関節角速度 (1 φ

H H Zdtは、ュ一ザの歩行運動リズム (歩行率などにより表される。）が早くなるほど振幅が大きくなるので、ユーザの運動リズムを表す運動振動子に該当する。

[0044] 第 1振動子生成部 220は運動振動子測定部 210により測定された股関節角速度 d

Φ Zdtと、固有角速度 ω とに基づき、第 1モデルにしたがって第 1振動子 Xを生成

Η

する。「第 1モデル」は入力振動信号と相互に引き込み合うことで固有角速度 ω に基づいて定まる角速度で時間変化する出力振動信号を生成するモデルである。

[0045] 固有角速度設定部 230は、第 1位相差設定部 231と、第 2位相差設定部 232と、相関係数設定部 233と、第 1角速度設定部 234と、第 2角速度設定部 235とを備えている。

[0046] 第 1位相差設定部 231は股関節角速度 (1 φ Zdtの角速度 ω と、ファン 'デル.ポ

Η Η

ル方程式に含まれる固有角速度 ω が反映された振動子 Xとの位相差を第 1位相差 δ Θ として設定する。

1

[0047] 第 2位相差設定部 232は仮想運動振動子 Θ と仮想誘導振動子 (仮想誘導振動子 h

) Θ との関係を表す「仮想モデル」にしたがって、仮想運動振動子 Θ と仮想誘導振 m h

動子 0 との位相差を第 2位相差 δ θ (= θ - Θ )として設定する。

m 2 h m

[0048] 相関係数設定部 233は、第 2位相差設定部 232により設定された第 2位相差 δ Θ

2 力第 1位相差設定部 231により設定された第 1位相差 δ Θ に近づくように仮想運

1

動振動子 Θ と仮想誘導振動子 Θ との相関係数 εを設定する。 [0049] 第 1角速度設定部 234は、相関係数設定部 233により設定された相関係数 εに基づき、仮想運動振動子 Θ の角速度 ωを設定する。

h h

[0050] 第 2角速度設定部 235は、第 1角速度設定部 234により設定された仮想運動振動子 0 の角速度 ω に基づき、第 2位相差設定部 232により設定された第 2位相差 δ h h

Θ 1S 目標位相差設定部 212により設定された目標位相差 δ Θ に近づくように仮

2 d

想誘導振動子 0 の角速度 ω を新たな固有角速度 ω として設定する。

m m

[0051] 第 2振動子生成部 240は、運動振動子測定部 210により測定された股関節角度 φ と、固有角速度設定部 230により設定された固有角速度 ω とに基づき第 2モデル

Η

にしたがって第 2振動子 yを生成する。「第 2モデル」は入力振動信号に基づき、固有角速度 ω に基づいて定まる角速度で時間変化する出力振動信号を生成するモデルである。

[0052] 誘導振動子生成部 250は、第 1誘導振動子生成部 251と、第 2誘導振動子生成部 252とを備えてヽる。

[0053] 第 1誘導振動子生成部 251は第 2振動子生成部 240により生成された第 2振動子 y と、固有角速度設定部 230により設定された固有角速度 ω とに基づき、第 1誘導振動子 ζを生成する。第 1誘導振動子 ζは運動振動子測定部 210により測定された股

1 1

関節角度 Φ

Ηをその目標値 Φ

0に近付ける仮想的なパネ等の弾性要素の弾性力を表している。第 2誘導振動子生成部 252は第 2振動子生成部 240により生成された第 2 振動子 yと、固有角速度設定部 230により設定された固有角速度 ω とに基づき、第

2誘導振動子 ζを生成する。運動振動子測定部 210により測定された股関節角速度

2

ά Zdtに応じて股関節角度 φ の絶対値の増大を抑制する仮想的なダンバ等の

H H

減衰要素の減衰力を表している。そして、誘導振動子生成部 250は、第 1誘導振動子 zおよび第 2誘導振動子 zに基づき、歩行運動誘導装置 20によりユーザに作用さ

1 2

せられる股関節回りのトルク Tの指示信号としての誘導振動子 zを生成する。

[0054] 第 1制御部 100および第 2制御部 200は無線通信が可能とされている。なお、第 1 制御部 100に代えて第 2制御部 200が推奨歩行比設定部 130を備えている等、運動管理システムを構成する複数の処理部 110 (111, 112) 1, 120, 130, 210, 22 0, · ·が、第 1制御部 100および第 2制御部 200に任意のパターンで配設されていてもよい。また、第 1制御部 100および第 2制御部 200は同一のコンピュータにより構成されていてもよい。第 1制御部 100および第 2制御部 200の通信は有線通信であってちょい。

[0055] 前記構成の運動管理システム 1の機能、特にユーザの推奨歩行比 (運動変数の推奨値)の設定方法について図 2〜図 5を用いて説明する。

[0056] 第 1制御部 100により、ベルト 13の速度が一定になるようにトレッドミル 10の動作が制御されることで、ベルト 13の動きとは逆方向へのほぼ一定速度でのユーザの歩行運動が誘導される。

[0057] この状態で、運動振動子測定部 210は股関節角度センサ 26の出力に基づき、ュ一ザの左右の股関節角度 φ = ( φ , )を測定する（図 2Zs011)。また、運動

H HL HR

振動子測定部 210は股関節角度センサ 26の出力に基づき、ユーザの左右の股関節角速度1 φ Zdt= (d (i) /dt, ά Zdt)を測定する（図 2Zs012)。

H HL HR

[0058] さらに、第 1振動子生成部 220が、運動振動子測定部 210により測定された股関節角速度1 φ Zdtおよびメモリに記憶されている最新の固有角速度 ω = ( ω , ω

Η ML MR

)に基づき、第 1モデルにしたがって第 1振動子 χ = (X , X )

し Rを設定する（図 2Zs020

)。第 1モデルは、股関節角速度 (1 φ Zdt等の運動振動子に応じて出力が変動する

H

左右の脚体等、複数の第 1要素の相関関係を、次式 (1)で表されるファン 'デル'ポル (van der Pol)方程式によって表現するモデルである。

[0059] (d²x /dt²) = 6 (1 -x ²) (dx /dt) ω ²x

L L L ML L

+g (x -x ) +Κ(ά Zdt) ,

L R HL

(d²x Zdt²) = 6 (1 -x ²) (dx Zdt)— ω ²x

R R R MR R

+ g (x - χ ) +Κ(ά Zdt) · ' (1)

R L HR

ここで「」は第 1振動子 χおよびその 1回時間微分 (dxZdt)が X— (dx/dt)平面で安定なリミットサイクルを描くように設定される係数（>0)である。「g」は第 1モデルにおける左右の脚体 (第 1要素)の相関関係を表す第 1相関係数である。「K」はフィードバック係数である。なお、固有角速度 ω は、歩行運動誘導装置 20による実際の歩行補助リズム (歩行誘導リズム)から大きく外れな!/ヽ範囲で任意に設定されてよヽ。

[0060] 第 1振動子 χ= (χ , X )はルンゲ 'タッタ法にしたがって算定または生成される。第 1 振動子 Xの成分 Xおよび Xはそれぞれ左右の脚体の歩行補助リズムを表す。また、し R

振動子 Xはファン 'デル.ポル方程式の 1つの性質である「相互引き込み」により、実際の歩行運動リズムとほぼ同じリズムまたは角速度で時間変化する股関節角速度1 φ

Η

Zdtのリズムと調和しながらも、固有角速度 ω が反映された自律的なリズムまたは角速度で振動または周期的に変化するという性質がある。

[0061] なお、股関節角速度 (1 φ Zdtに代えてまたは加えて、股関節角度 φ や、膝関節、

H H

足関節、肩関節、肘関節の角度や角速度、さらには歩行者の着地音、呼吸音、断続的な発声音等、ユーザの歩行運動リズム (運動リズム）が反映されたリズムで変動する種々の振動子に基づき、第 1振動子 Xが生成されてもよい。

[0062] また、式（1)で表現されるファン ·デル ·ポル方程式とは異なる形のファン ·デル 'ポル方程式によって第 1モデルが表現されてもよぐ股関節角速度 (1 φ

H Zdt等の運動振動子と相互引き込み効果をもって振動子が生成されうるあらゆる方程式によって第 1モデルが表現されてもよ、。

[0063] 前記のように股関節角速度 (1 φ Zdt等の運動振動子に応じて出力が変動する複

H

数の第 1要素 (左右の脚体)の関係を表現する第 1モデルにしたがって、第 1要素の出力として第 1振動子 Xが生成される (式（1) ,図 2Zs020)。これにより、ユーザの実際の運動に関係する複数の第 1要素の相関関係を第 1モデルにおける第 1相関係数 g等に反映させることで、複数の第 1要素の関係に鑑みて適当な第 1振動子 Xが生成されうる。たとえば、複数の第 1要素として左右の脚体や同一脚体の複数の関節が想定された場合、交互に前後に動く等の左右の脚体の定性的関係や股関節回りの脚体運動と膝関節回りの脚体運動との周期や位相差等の同一脚体の関節間の定性的関係等が反映された形で第 1振動子 Xが生成される。したがって、ユーザの運動を誘導する誘導振動子のリズムおよびスケールを当該関係に鑑みて適当なものとすることができる。

[0064] 続いて、固有角速度設定部 230がメモリに記憶されている目標位相差 δ 0 と、第 1 d 振動子設定部 210により生成された第 1振動子 Xとに基づき、仮想的な 2つの振動子が含まれている仮想モデルにしたがって固有角速度 ω を設定する（図 2Zs030)。

[0065] 具体的には、まず、第 1位相差測定部 231が、左右各成分について、運動振動子測定部 210により測定された股関節角速度 (1φ Zdtの位相 Θ と、第 1振動子設定

H H

部 210により生成された第 1振動子 Xの位相 0 との位相差 0 — Θ を、第 1位相差

H

δ Θ として設定する（図 2Zs031)。

1

[0066] 次に、第 2位相差設定部 232が、過去 3歩行周期にわたって第 1位相差設定部 23 1により設定された第 1位相差 δ Θ が一定であったことを要件として、左右各成分に

1

ついて、次式（2. 1)および（2.2)によって表される「仮想モデル」にしたがって、次式 (2.3)によって表される仮想運動振動子 0 と仮想誘導振動子 0 との位相差 0

h m h

- Θ を第 2位相差 δ Θ として設定する（図 2Zs032)。

m 2

[0067] άθ /άί=ω + ε -sin(0 — θ ) · · (2. 1)

h h mし hし

άθ /άί=ω + ε -sin( θ — θ ) · · (2.2)

m m hL mL

δ Θ =arcsin[(o> — ω )/2 ε ] · · (2· 3)

2 h m

ここで、 ε =( ε , ε ) ルに

し Rは仮想モデおける仮想運動振動子 0 =(θ , Θ

h hL hR )および仮想誘導振動子 0 =(θ , Θ )の左右成分ごとの相関係数である。また、 ω

m mし mR h は仮想運動振動子 0 の ω

h 角速度であり、 mは仮想誘導振動子 0 の

m 角速度である。

[0068] 続いて、相関係数設定部 233が、第 1位相差設定部 231により設定された第 1位相差 δ Θ と、第 2位相差設定部 232により設定された第 2位相差 δ Θ との差 δ Θ

1 2 1 δ Θ が最小になるように、相関係数 εを設定する（図 2Zs033)。

2

[0069] 具体的には次式（2.4)にしたがって、左右各成分について、股関節角速度 (運動振動子) (1φ Zdtが 0となる離散的な時間 t (d=l, 2, ··)における相関係数 εが

H id

逐次設定される。

[0070] ε (t ) = ε (t ) - r? {V (t ) -V (t ) }

id+1 id 1 id+1 1 id

/{ e (t )- e (t )},

id id-1

V(t )≡(1/2){δ Θ (t )— δ Θ (t )}² - - (2.4)

id+1 1 id+1 2 id

ここで、 η =(η , η )の各成分は、第 1位相差 δ Θ の左右各成分と、第 2位相差し R 1

δ Θ の左右各成分とを近づけるポテンシャル V= (V , V )の安定性を表す係数で

2 L R

ある。

[0071] 次に、第 1角速度設定部 234が、相関係数設定部 233により設定された相関係数 εに基づき、仮想誘導振動子 0 の固有角速度 ω が一定であるという条件下で、左右各成分について、第 1および第 2位相差の差 δ Θ — δ Θ の各成分が最小となるよよううにに'仮想運動振動子 0 の角速度 ωを次式（2. 5)にしたがって設定する（図 2Zs 034) ₍

[0072] ω (t ) = -α Jdt([4 s (t )²-{ω (t)— ω (t )}ψ²

h id id h m id

Xsin[sin— ^(ω (t)— ω (t ))/2 ε (t )}

h m id - 1 id

δ Θ (t )]) - - (2. 5)

1 id

ここで、 a = , )の各成分は系の安定性を表す係数である。

し R

[0073] 続いて、第 2角速度設定部 235が、左右各成分について、第 1角速度設定部 234 により設定された仮想運動振動子 0 の角速度 ω に基づき、仮想誘導振動子 0 の

h h m 角速度 ω を新たな固有角速度 ω として設定する（図 2Zs035)。具体的には、第 2

m

角速度設定部 235が、左右各成分について、第 2位相差 δ Θ が目標位相差 δ Θ に近づくように、次式（2. 6)にしたがって仮想誘導振動子 0 の角速度 ω =(ω

mL ω )

mRを設定する。

[0074] ω (ί ) = β Jdf ([4 _£ (t )²— (t )-ω (t)}²)

m id id h id m

Xsin[sin^_1{(_W (t ) ω (t))/2 ε (t )} - δ Θ ])

h id

(2. 6)

ここで、 β = (β , β

し R )の各成分は系の安定性を表す係数である。

[0075] 続いて、第 2振動子生成部 240が、運動振動子測定部 210により測定された股関節角度 Φ と、固有角速度設定部 230により設定された新たな固有角速度 ω とに基

Η

づき、第 2モデルにしたがって、第 2振動子 y= (y L+ ,y L- ,y R+ ,y R- )を生成する（図 2Z s040)。第 2モデルは、股関節角度 φ 等の運動振動子に応じて出力が変動する複

H

数の神経要素等、複数の第 2要素の相関関係を表現するモデルである。具体的には、第 2モデルは、左大腿部の屈曲方向（前方)および伸展方向（後方)のそれぞれへの運動を支配する神経要素 L +および L一、並びに右大腿部の屈曲方向および伸展方向のそれぞれへの運動を支配する神経要素 R+および R—の膜電位の変動に対応する運動変数 u (i=L + , L-, R+, R— )と、神経要素 iの順応効果が反映される自己抑制因子 Vとを含む、次の連立微分方程式（3)によって表現される。

[0076] τ ^#du zdt=— u +w v +w y — λ v f (ω )+f (ω )Κ( ),

•du /dt- u w y ― w y - λ V

L- L-/L+ L+ L-/R- -

(ω )+f (ω )Κ( ),

ML 2 ML L

•du /dt- u +w y +w y

R+ R+/L+ L+ R+/R- R-

(ω )+f (ω )Κ(φ )，

•du /dt- u 十 w y - w y — λ v

R- R-/L- L- R-/R+ R+ R R-

+ f (ω )+f (ω )Κ( ),

1 R 2 M R R

•dv/ dt=— v+y，

たは

ここで、 τ は運動変数 uの変化特性を規定する時定数であり、左右各成分につい

li i

て、次式（3. 1)によって表されているように、新たな固有角速度 ω への依存性を有する。

[0077] τ ≡ί(ω )/ ω - y (i=L+,L— ) ,

li ML ML L

t(co )/ω - y (i=R+,R— ) · · (3. 1)

MR MR R

「 0))」は0)依存性を有する係数である。「γ = (γ , y ；)」は定数である。「τ 」

L R 2i は自己抑制因子 vの変化特性を規定する時定数である。「w (<0)」は複数の第 2

i i/j

要素 iおよび jの相関関係を表す第 2相関係数である。「え」および」は慣れ係数し R

である。「K」は股関節角度 φ に応じたフィードバック係数である。

Η

[0078] 「f」および「」はそれぞれ次式（3. 2)および（3. 3)により定義される関数である。

[0079] f (_ω)≡ο·ω (ο>0) (3. 2)

1

I (ω)≡c +c ω +c ω * * (3. 3)

2 0 1 2

新たな固有角速度 ω の関数である f (ω )および f (ω )の係数 c, c , c , cは、

1 2 0 1 2 目標運動設定部 211によって設定された目標となる運動リズムに応じた係数として設定されうる。

[0080] なお、股関節角度 Φ に代えてまたは加えて、股関節角速度 d φ Zdtや、膝関節、

H H

足関節、肩関節、肘関節の角度や角速度、さらには歩行者の着地音、呼吸音、意図的な発声音等、歩行運動リズムと連関したリズムで変動する種々の振動子に基づき、第 2振動子 _y;が生成されてもょヽ。

[0081] 第 2振動子 yは、運動変数 uの値が閾値 u未満である場合は 0、運動変数 uの値が i i th i 閾値 u以上である場合はこの uの値をとる。或いは、第 2振動子 yは、シグモイド関数 th i i

fsによって定義されている (式 (3)参照)。これにより、大腿部の屈曲方向（前方)への動きについてはこの動きを支配する第 2要素 (神経要素) L +および R+のそれぞれの出力である第 2振動子 y および y 力他の第 2要素の出力よりも大きくなる。また、

L+ R+

大腿部の伸展方向（後方)への動きについてはこの動きを支配する第 2素子 L一および R—のそれぞれの出力である第 2振動子 y および y 力他の第 2要素の出力より

L- R- も大きくなる。脚体 (大腿部)の前方または後方への動きは、たとえば、股関節角速度 d φ /dtの極性によって識別される。

H

[0082] 前記のように股関節角速度 (1 φ Zdt等の運動振動子に応じて出力が変動する複

H

数の第 2要素の関係を表現する第 2モデルにしたがって、第 2要素 iの出力として第 2 振動子 yが生成される（式 (3) ,図 2Zs040)。これにより、ユーザの実際の運動に関係する複数の第 2要素の関係を第 2モデルにおける第 2相関係数 w に反映させるこ i/j

とで、当該現実の複数の要素の関係に鑑みて適当な第 2振動子 Vが生成されうる。たとえば、現実の複数の要素としてユーザの複数の神経 (ニューロン）が想定された場合、左右の脚体による歩行を支配するニューロン間の定性的関係等が反映された形で第 2振動子 y_;が生成される。したがって、ユーザの運動を誘導する誘導振動子のリズムおよびスケールを当該関係に鑑みて適当なものとすることができる。

[0083] 次に、誘導振動子生成部 250が運動振動子測定部 210によって測定された股関節角度 Φ および股関節角速度 (1 φ Zdtと、第 2振動子生成部 240により生成され

H H

た第 2振動子 yと、固有角速度設定部 230によって設定された固有角速度 ω とに基 i

づき、誘導振動子 zを設定する（図 3Zs050)。

[0084] 具体的には、次式 (4)にしたがって第 1誘導振動子 zが生成される（図 3Zs051)。

1

[0085] z =g ( ω ) g ( φ )y —g ( ω ) g ( φ )y ，

1L 1+ mL + HL L+ 1- mL - HL L- z =g ( ω ) g ( φ )y — g ( ω ) g ( φ )y · · (4)

1R 1+ mR + HR R+ 1- mR - HR RR- ここで「g 」「g 」「₈」ぉょび「₈」は次式(4. 1)〜(4. 4)のそれぞれによって定義さ

1+ 1- + - れる関数である。 [0086] g (p, ω )≡∑ a ω (a ：係数， k=0〜3) · · (4. 1)

1+ k k+ k+

g (p, ω )≡∑ a co^k (a ：係数， k=0〜3) · · (4. 2)

1- k k- k- g ( )≡0 ( φ— φ ) +C ( φ— φ ) ³

+ 1+ 0+ 2+ 0+

(c , c ：係数， φ ：屈曲方向の股関節角度 φ の目標値） · '（4. 3)

1+ 2; 0+ Η

g ( 0 )≡c ( φ— φ ) +c ( φ - φ ) ³

- 1- 0- 2- 0-

(c , c ：係数， φ ：伸展方向の股関節角度 Φ の目標値） · '（4. 4)

1- 2- 0- Η

第 1誘導振動子 ζは、第 1係数 g および g をそれぞれパネ係数 (弾性係数)とする

1 1+ 1 -

、図 4に示されている 2つの仮想的なパネ G および G の弾性力を表している。第 1

1+ 1- 係数 g および g は、固有角速度 ω に応じて、股関節角度 (ユーザの運動スケール

1+ 1- に応じた運動振動子） Φ を目標運動スケールに応じた目標角度 φ ( >0)および φ

Η 0+

(< 0)に近付ける第 1ポテンシャル (仮想的なパネ等の弾性要素のポテンシャル）の

0- グラディエントを表している（式 (4. 1) (4. 2)参照)。すなわち、第 1誘導振動子 ζは

1 第 1係数 g , g

1+ 1-を弾性係数 (パネ係数)とし、かつ、股関節角度 Φ の

Η 値を目標角度

Φ

0+および Φ

0-に復元させる仮想的な弾性要素による弾性力を表している。これにより

、筋肉の収縮状態から伸展状態への移行時の弾性力等、ユーザの身体の弾性要素が反映されたリズムおよびスケールをもってユーザの運動が誘導されうる。

[0087] 仮想的なパネ G による弾性力は、パネ係数 g に応じて股関節角度 φ をその目標

1+ 1+ H 角度 Φ

0+に近付けるようにユーザの大腿部に作用する力を表して、る（式 (4)参照)。すなわち、股関節角度 Φ

Hが目標角度 φ

0+未満である場合、パネ G

1+による弾性力は

、股関節角度 φ を増加させる方向（前方）に大腿部を動かすようにこの大腿部に作

H

用する力を表している。また、股関節角度 φ

Hが目標角度 φ

0+を超えた場合、パネ G

1+ による弾性力は、股関節角度 Φ

Hを減少させる方向 (後方）に大腿部を動かすようにこの大腿部に作用する力を表して、る。

[0088] また、他の仮想的なパネ G による弾性力は、パネ係数 g に応じて、股関節角度 φ

1- 1- の

Hをこ目標角度 Φ

0-に近付けるようにユーザの大腿部に作用する力を表している（式

(4)参照)。すなわち、股関節角度 φ が目標角度 φ を超えている場合、パネ G に

H 0- 1- よる弾性力は、股関節角度 Φ

Hを減少させる方向 (後方）に大腿部を動かすようにこの大腿部に作用する力を表している。また、股関節角度 Φ が目標角度 Φ を下回った場合、パネ G による弾性力は、股関節角度 φ を増力！]させる方向 (前方）に大腿部を

1 - H

動かすようにこの大腿部に作用する力を表して、る。

[0089] また、前記のように大腿部の前方への動きおよび後方への動きの別に応じて、複数の第 2要素 i (=L+ , L- , R+ , R-)のうち一部力も偏重的に出力があるので、 2つの仮想的なパネ G および G のそれぞれの弾性力が相殺される事態が回避される。

1+ 1-

[0090] すなわち、左の大腿部が前方に動いているとき、この動きを支配する一方の第 2要素 L +の出力としての第 2振動子 y の値が他方の第 2要素 L の出力としての第 2振

L+

動子 y の値より大きくなる。これにより、式 (4)により表されている第 1誘導振動 z 力 S

L- 1L 次式 (4a)のように近似的に表される。

[0091] z =g ( ω ) g ( )y · · (4a)

1L 1+ mL + HL L+

このため、左の大腿部が前方に動いているとき、 2つの仮想的なパネ G および G

1+ 1- のそれぞれの弾性力のうち、股関節角度 Φ

Hを前側の目標角度 Φ

0+に近付けるようにユーザの大腿部に作用するパネ G の弾性力が偏重的に反映されることとなる。これ

1+

により、 2つの仮想的なパネ G および G のそれぞれの弾性力が相殺される事態が

1+ 1- 回避される。

[0092] また、左の大腿部が後方に動いているとき、この動きを支配する一方の第 2要素 L 一の出力または第 2振動子 y の値が、他方の第 2要素 L +の出力または第 2振動子 y の値より大きくなる。これにより、式 (4)によって表されている第 1誘導振動子 z は

L+ 1L 次式 (4b)のように近似的に表される。

[0093] z = -g ( ω ) g ( φ )y · · (4b)

1L 1- mL - HL L- このため、左の大腿部が後方に動いているとき、 2つの仮想のバネ G および G の

1+ 1 - それぞれの弾性力のうち、股関節角度 Φ を後側の目標角度 Φ に近付けるようにュ

H 0- 一ザの大腿部に作用する仮想のパネ G の弾性力が偏重的に反映されることとなる。

1- これにより、 2つの仮想的なパネ G および G のそれぞれの弾性力が相殺される事態

1+ 1- が回避される。これは、右の脚体 (大腿部）の動きについても同様である。

[0094] なお、股関節角速度 (1 φ Zdtを変数とするシグモイド関数 fs (式 (3)参照）が第 1係

H

数 g , g に組み込まれ、これにより股関節角速度 (1 φ Zdtの極性により特定される

1+ 1- H

大腿部の前後への動きの別に応じて、複数の第 2要素 iの出力としての第 2振動子 y のうち一部が偏重的に反映された形で第 1トルク Tが生成されてもよい。これによつて

1

も、 2つの仮想的なパネ G および G のそれぞれの弾性力が相殺される事態が回避

1+ 1 - されうる。

[0095] さらに、次式 (5)にしたがって第 2誘導振動子 ζが設定される（図 2Zs052)。

2

[0096] z =-g (ω ) (ά /dt)H ( )y

2L 2+ mL HL + HL L+

+ g (ω ) (ά /dt)H ( )y ,

2- mL HL - HL L- z =-g (ω ) (άφ /dt)H (φ )y

2R 2+ mR HR + HR R+

+g (ω )(ά /dt)H (φ )y ·'(5)

2- mR HR - HR R- ここで「g 」「g 」「11」ぉょび「11」は次式（5.1)〜（5.4)のそれぞれによって定義

2+ 2- + - される関数である。

[0097] g (ω)≡∑ b co^k (b ：係数， k=0〜3) · · (5.1)

2+ k k+ K+

g (ω)≡∑ b co^k (b ：係数， k=0〜3)— (5.2)

2- k k- k-

Η ( )≡0( ≤0), 1( >0) - - (5.3)

H ( )≡0( >0), 1( ≤0) - - (5.4)

第 2誘導振動子 ζは、第 2係数 g および g をそれぞれダンバ係数 (減衰係数)とす

2 2+ 2- る、図 4に示されている 2つの仮想的なダンバ Gおよび G の減衰力として把握される

2; 2-

。第 2係数 g および g は、固有角速度 ω に応じて股関節角度 φ の絶対値の増大

2+ 2- Η を抑制する第 2ポテンシャル (仮想的なダンバ等の減衰要素のポテンシャル)のダラディェントを表す (式 (5. 1) (5.2)参照)。すなわち、第 2誘導振動子 ζは第 2係数 g

2 2+

, g を減数係数 (ダンバ係数)とし、かつ、股関節角速度 (1φ Zdtに応じて股関節角

2- H

度 Φ

Hの絶対値の増大を抑制する仮想的な減衰要素による減衰力として表現される

。これにより、筋肉の伸展状態から屈曲状態への移行時の粘性力等、ユーザの身体の減衰要素が反映されたリズムおよびスケールをもってユーザの運動が誘導されうる一方の仮想的なダンバ G による減衰力は、そのダンバ係数 g および股関節角速

2+ 2+

度 (1φ Zdtに応じて、前側 (屈曲側)への股関節角度 φ の絶対値の増大を抑制す

H H

るようにユーザの大腿部に作用する力を表している (式 (5)参照)。すなわち、仮想的なダンバ G による減衰力は、大腿部の前方への過剰な動きを抑制するようにこの大腿部に作用する力を表して、る。

[0099] また、他方の仮想的なダンバ G による弾性力は、そのダンバ係数 g および股関節

2- 2- 角速度 (1 φ Zdtに応じて、後側 (伸展側)への股関節角度 φ の絶対値の増大を抑

H H

制するようにユーザの大腿部に作用する力を表している (式 (5)参照)。すなわち、仮想的なダンバ G による減衰力は、大腿部の後方への過剰な動きを抑制するようにこ

2- の大腿部に作用する力を表して、る。

[0100] また、第 2誘導振動子 zには、股関節角度 φ の関数としての階段関数 H , Hが含

2 H + まれている。したがって、 2つの仮想的なダンバ G および G のそれぞれの減衰力が

2+ 2- 相殺される事態が回避される。

[0101] そして、誘導振動子生成部 250により生成された第 1誘導振動子 z = (z , ζ )と、

1 1L 1R 第 2誘導振動子 ζ = (ζ , ζ )とを含む誘導振動子 ζ ( = ζ +ζ )に応じた電流 Ι (ζ) =

2 2L 2R 1 2

(I (ζ +ζ ) , 1 (ζ +ζ ) )が電池 206から左右のァクチユエータ 210にそれぞれ供し 1し 2し R 1R 2R

給され、ユーザの大腿部に当該供給電流 Iに応じた力 (股関節回りのトルク) Τ(Ι)が作用する。

[0102] 以後、前記処理（図 2Zs011, s012, · · , s040,図 3Zs050)が繰り返されることで、ユーザは歩行運動誘導装置 20の動作によって股関節回りのトルク Tが作用している状態で歩行運動する。

[0103] そして、ユーザが前記のようにトレッドミル 10および歩行運動誘導装置 20の動作により歩行運動が誘導されている状態で、運動変数測定部 110が歩行比 kを測定する（図 3Zsl lO)。具体的には、第 1運動変数測定部 101がトレッドミル 10のベルト 13の速度に応じた速度センサ 102の出力に基づき、ユーザの歩行速度 Vを測定する（図 3 /sl l l) oまた、第 2運動変数測定部 112がトレッドミル 10の踏板 14が受ける圧力に応じた圧力センサ 104の出力がピークを示す単位時間当たりの回数に基づき、ユーザの歩行率 (単位時間当たりの歩数) pを測定する（図 2ZS112)。なお、歩行運動誘導装置 20によりユーザに作用させられる股関節回りのトルク Tの時間変化に基づいて歩行率 pが測定されてもよい。また、ユーザの身体に加速度センサが取り付けられ、ユーザの鉛直方向の加速度に応じた加速度センサの出力に基づ、て歩行率 p が測定されてもよい。そして、運動変数測定部 100が歩行速度 Vおよび歩行率 pの関数としての歩行比 k=vZp²を測定する。

[0104] また、生理変数測定部 120が生理変数センサ 106の出力に基づいて整理変数 bを測定する（図 3Zsl20)。生理変数 bには、ユーザの酸素摂取量、呼吸周波数、心拍数、脈拍数、血圧、血中飽和酸素濃度、乳酸値、筋電位、および消費エネルギーのうち一部または全部が含まれる。

[0105] 生理変数 bが測定されるたび、股関節角度 φ の目標角度 φ および φ 、第 1係数

H

g ( ω )および g ( ω )のそれぞれに含まれる係数 a および a 、ならびに第 2係数 g

1+ 1- k+ k-

( ω )および g ( ω )のそれぞれに含まれる係数 b および b のうち一部または全

2+ 2- k+ k- 部が設定変更される。目標角度 Φ 0+および Φ 0-が設定変更されることで歩行運動誘導装置 20による誘導スケールが変化し、ユーザの歩幅 qが変更されうる。また、係数 a , a , b および b の一部または全部が設定変更されることで歩行運動誘導装置 20 k+ k— k+ k—

による誘導リズムが変化し、ユーザの歩行率（目標運動リズム) pが変更されうる。これにより、歩行運動誘導装置 20によって歩行比 kが逐次変化するようにユーザの歩行運動が誘導されていく状態で、生理変数 bが逐次測定される。そして、歩行比 kおよび生理変数 bの関係が求められ、推奨歩行比設定部 130がこの関係に基づいて推奨歩行比 kを設定する（図 3Zsl30)。

0

[0106] たとえば、生理変数 bとしてユーザの消費エネルギーが測定され、図 5に丸（〇）で示されているような歩行比 kおよび消費エネルギー（生理変数)の関係が得られた場合を考える。この場合、当該関係は図 5に示されている歩行比 kの 2次曲線によって近似表現され、この 2次曲線が最小値をとる歩行比 k=0. 075がこのユーザにとっての推奨歩行比 kとして設定される。ユーザの消費エネルギーが最小となるように設定

0

された推奨歩行比 kは、ユーザの身体負荷の軽減に鑑みて適当な歩行比 kである。

0

なお、心拍数、乳酸値 (身体の疲労度を表す。）、筋群活性度 (身体機能の活性ィ匕の程度を表す。）等、消費エネルギーとは異なる生理変数 bが測定され、当該測定変数 bに基づいて推奨歩行比 kが設定されてもよい。

0

[0107] 次に、歩行運動誘導装置 20による推奨歩行比 kに応じたユーザの歩行運動の誘

0

導方法について図 6を用いて説明する。推奨歩行比 kに応じたユーザの歩行運動の

0

誘導方法は、推奨歩行比 kの設定時におけるユーザの歩行運動の誘導方法と、誘導振動子 zの生成方法（図 3Zs050)において相違するのみである。そこで、運動振動子の測定（図 2Zs011, s012)、第 1振動子 Xの生成（図 2Zs020)、固有角速度 ω の設定（図 2Zs030)および第 2振動子 yの生成（図 2Zs040)については説明を省略する。

[0108] 第 1運動変数測定部 111が、トレッドミル 10の動作および歩行運動誘導装置 20の動作により歩行運動が誘導されて!、るユーザの歩行速度 Vを測定する（図 6Zsl 11)

[0109] また、誘導振動子生成部 250が、運動振動子測定部 210により測定された股関節角度 Φ および股関節角速度 (1φ Zdtと、第 2振動子生成部 240により生成された

H H

第 2振動子 yと、固有角速度設定部 230によって設定された固有角速度 ω とに加え i

、さらに、第 1運動変数測定部 111により測定されたユーザの歩行速度 Vと、推奨歩行比設定部 130により測定された推奨歩行比 kとに基づき、誘導振動子 zを設定す

0

る（図 2Zs250)。

[0110] 具体的には、次式 (6)にしたがって第 1誘導振動子 zが生成される（図 6Zs251)。

1

[0111] z =g (ρ , ω )g (q

1L 1+ 0 mL + 0， φ )y

HL L+

— g (p , ω )g (q

1- 0 mL - 0， Φ )y

HL L-，

z =g (p

1R 1+ 0， ω )g (q

mR + 0， Φ )y

HR R+

— g (p , ω )g (q Φ )

1- 0 mR - 0， y

HR RR-，

p≡(vZk)^1/2, _q≡(vk)

0 .（6)

0 0 0

ここで「g 」「g 」「₈」ぉょび「₈」は次式(6. 1)〜（6. 4)のそれぞれによって定義さ

1+ 1- + - れる関数である。

[0112] g (ρ , ω)≡∑ a (ρ ) ω

(a (ρ )：係数, k= 0〜3) · · (6. 1)

g (p， ω)≡∑ a (p ) ω

(a (p )：係数, k= 0〜3) · · (6. 2)

g (q , φ)≡ο ( φ— φ (q )) +c ( φ— φ (q ))^J

+ 0 1+ 0+ 0 2+ 0+ 0

(c , c ：係数， φ ：屈曲方向の股関節角度 φ の目標値） ·'（6. 3)

1+ 2; 0+ Η

g (q， 0)≡c ( φ— φ (q )) +c ( φ - φ (q ))^J (c , c ：係数， φ ：伸展方向の股関節角度 φ の目標値） ·'（6.4)

1- 2- 0- Η

第 1誘導振動子 ζにより、股関節角度 φ が推奨歩行比 kおよび歩行速度 Vに応じ

1 H 0

た目標角度 Φ , Φ

0+ 0-に一致するようにユーザの歩行運動が誘導されうる。

[0113] さらに、次式 (7)にしたがって第 2誘導振動子 _Zが設定される（図 6Zs252)。

2

[0114] z =-g (ρ

2L 2+ 0， ω ) (άφ /dt)H (φ )y

mL HL + HL L+

+g (P

2- 0， ω ) (άφ /dt)H (φ )y

mL HL - HL L-，

z =-g (p , ω ) (άφ /dt)H (φ )y

2R 2+ 0 mR HR + HR R+

+g (p , ω ) (ά /dt)H (φ )y --(7)

2- 0 mR HR - HR R- ここで「g 」「g 」は次式（7.1)〜（7.2)のそれぞれによって定義される関数である

[0115] (ρ , ω )≡∑ b (p ) ω

0 k k+ 0

(b (p)

K+ o 、 , k

(p , ω)≡∑ b (p ) ω

o k k- o

(b (p )：係数, k=0

k— 〜3) · · (5.2)

第 2誘導振動子 zにより、股関節角速度 (1φ Zdtに応じて股関節角度 φ の絶対

2 H H 値の増大が抑制されるようにユーザの歩行運動が誘導されうる。

[0116] 股関節角度 Φ の

H 目標角度 Φ (q)

0+ 0および φ (q)

0- 0は推奨歩行比 k

0および歩行速度 Vに応じた推奨歩幅 q (=(vk) ¹²)

0 0 関数であり、ユーザの歩幅 q (=vZp)と推奨歩幅 q

0との偏差 δ qに基づいて補正されうる。

[0117] また、第 1係数 g (ρ , ω ) , g (ρ , ω )に含まれる係数 a (p)および a (p )、第

1+ 0 1- 0 k+ 0 k- 0

2係数 g (p, ω ), g (p, ω )に含まれる係数 b (p)および b (p )は推奨歩行比

2+ 0 2- 0 k+ 0 k- 0 kおよび歩行速度 vに応じた推奨歩行率 p (= (vZk )^1/2)の関数であり、ユーザの歩

0 0 0

行率 P (=vZq)と推奨補効率 p

0との偏差 δ ρに基づいて補正されうる。

[0118] そして、誘導振動子生成部 250により生成された第 1誘導振動子 ζと、第 2誘導振

1

動子 ζとを含む誘導振動子 ζに応じた電流 Iが電池 206から左右のァクチユエータ 21

2

0にそれぞれ供給され、ユーザの大腿部に力（股関節回りのトルク) Τが作用する。

[0119] 以後、前記処理（図 2Zs011, s012, ··, s040,図 6Zs250)が繰り返されることで、ユーザは歩行運動誘導装置 20の動作によって股関節回りのトルク Tが作用している状態で歩行する。

[0120] 前記機能を発揮する運動管理システム 1によれば、歩行運動誘導装置 (第 2運動誘導装置） 20の動作によりユーザの運動が誘導されて、る状態で歩行比 (運動変数) k および生理変数 bが測定される（図 3Zsl 10, sl20) _oそして、この動物の「身体機能の活性化」または「身体負荷の軽減」に鑑みて生理変数 bが適当な値となった状態における歩行比 kの値が推奨目標比 kとして設定される。これにより、推奨歩行比 k 1S

0 0 このユーザの身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当に設定されうる。そして、歩行運動誘導装置 20によりこの推奨歩行比 kに基づいてユーザの歩行運動が誘導されること

0

で、ユーザの歩幅（運動スケール) qおよび歩行率 (運動リズム) pがこのユーザの身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当なものとなるように、当該誘導スケールおよびリズムが適当に制御されうる。

[0121] 運動管理システム 1の効果に関する実験結果について図 7〜図 9を用いて説明する。

[0122] 図 7に示されて、るように、歩行運動誘導装置 20による歩行運動の誘導の有無に応じて同一のユーザが同一の速度 Vで歩行した場合の歩行比 kが異なる。すなわち、ユーザが歩行補助装置 20を装着せずに歩行した場合の歩行比 kは約 0. 0065に制御されている。これに対して、ユーザが歩行運動誘導装置 20を装着して歩行運動が誘導された状態で歩行した場合の歩行比 kは、前記のように設定された推奨歩行比 k ( = 0. 0075)に制御されている。このユーザは、歩行運動誘導装置 20の動作によつて歩行比 k、ひいては歩幅 qが大きくなるように歩行運動が誘導されている。

[0123] また、図 8に示されているように、歩行運動誘導装置 20による歩行運動の誘導の有無に応じて同一のユーザが同一の速度 Vで歩行した場合の心拍数 (生理変数)が異なる。すなわち、ユーザが歩行補助装置 20を装着せずに歩行した場合の心拍数は、ユーザが歩行運動誘導装置 20を装着して歩行運動が誘導された状態で歩行した場合の心拍数よりも高い。これは、図 7に示されているように、ユーザの歩幅が大きくなるように歩行運動が誘導されている状態で、その心拍数が低く抑えられており、身体への負荷が軽減されて!、ることを意味する。

[0124] また、図 9に示されているように、歩行運動誘導装置 20による歩行運動の誘導の有無に応じて同一のユーザが同一の速度 Vで歩行した場合の筋群活性度 (生理変数）が異なる。図 9 (b)に示されているユーザが歩行運動誘導装置 20を装着して歩行運動が誘導された状態で歩行した場合のその股関節周囲の筋群活性度は、図 9 (a)に示されているユーザが歩行補助装置 20を装着せずに歩行した場合の同じ箇所の筋群活性度よりも高い。これは、図 7に示されているように、ユーザは歩幅が大きくなるように歩行運動が誘導されることで、ユーザの身体機能が活性化されてヽることを意味する。

[0125] 図 7〜図 9に示されている実験結果から、たとえば、運動管理システム 1が高齢者等、歩行運動機能が低下しているユーザの運動管理に利用された場合の意義が大きいことがわかる。すなわち、本発明の運動管理システム 1が利用されることで、高齢者等の身体負荷を軽減しながら、その身体機能の低下抑制、さらには活性ィ匕を促すことがでさる。

[0126] また、ユーザの歩行速度 (第 1運動変数) Vがトレッドミル 10のベルト 13の速さに基づいて測定される（図 3Zsl l l)。またユーザの歩行率 (第 2運動変数) pが、ユーザの着床および離床の繰り返しにより変化するトレッドミル 10への圧力に基づいて測定される（図 3Zsl l2)。これにより、歩行速度 Vおよび歩行率 pの関数である歩行比 kの測定精度の向上が図られる（図 3ZsllO)。したがって、ユーザの身体機能の活性化や身体負荷の軽減に鑑みて適当な運動変数の推奨値がより正確に設定されうる。

[0127] また、トレッドミル 10の無端ベルト (循環運動体） 13を循環運動させることにより、この無端ベルト 13の動きとは逆向きの歩行または走行運動が誘導される。これにより、当該歩行または走行に伴うユーザの移動が無端ベルト 13の循環運動によって相殺されるので、トレッドミル 10の設置スペースさえあればユーザの歩行または走行運動に伴う推奨歩行比 kの設定が可能である。トレッドミル 10が省略され、歩行運動誘導

0

装置 20のみによってユーザの歩行運動が誘導されている状態で推奨歩行比 kが設

0 定されてもよい。

[0128] なお、運動管理システム 1は、ユーザの歩行運動以外のあらゆる運動に伴って変化する運動変数の推奨値の設定に利用されてもよい。たとえば、車椅子の左右の車輪に手で力を加える運動について、両腕が車輪を押すリズム等、他の運動についての運動変数の推奨値設定に利用されてもよい。運動管理システム 1は馬の走行運動等

、人間以外の動物の運動についての運動変数の推奨値設定に利用されてもよい。また、歩行比 kのほか、歩行速度 Vおよび歩行率 pの任意の関数としての運動変数の推奨値が設定されてもよい。

[0129] また、トレッドミル 10のほか、複数のローラに掛け渡された無端ベルト、中心または中心から外れた点を通る軸回りに循環運動される球体、楕円球体、中心軸または中心軸力離れた中心軸に平行な軸回りに循環運動する円筒、四角筒等の筒体、その他任意の軸回りに循環運動される一塊の物体等の循環運動体を循環運動させることでこの循環運動体に接触するユーザの腕や脚などの身体部分の運動を誘導する装置が第 1運動誘導装置として採用されてもよい。

[0130] 前記実施形態では誘導振動子 zに応じた左右の股関節回りのトルク Τ= (Τ , Τ ) し R がユーザの身体に作用させられたが、他の実施形態として膝関節、足関節、肩関節、肘関節、手根関節等、種々の関節回りのトルクがユーザの身体に作用させされてもよい。トルク作用対象となる関節の組合せは、ユーザに応じてさまざまに変更されてもよい。

[0131] また、第 2制御部 200の第 2振動子生成部 240が、運動振動子測定部 210により測定された股関節角度 φ または股関節角速度 (1 φ Zdt (運動振動子)の周期変化の

H H

大きさが閾値を超えた場合、固有角速度設定部 230により設定された新たな固有角速度 ω に代えて、運動振動子測定部 210により測定された股関節角度 φ 等の角

Η

速度 (位相の時間変化)と、第 1振動子生成部 220により生成された第 1振動子 Xの角速度とのうち一方または両方に基づいて定まるリズムまたは角速度で振動する第 2 振動子 yを生成してもよい。

[0132] 当該構成によれば、ユーザの運動リズムが急に変化した場合でも、この変化後の運動リズムに応じた適当なリズムをもってユーザの運動が誘導されうる。

[0133] また、特開 2004— 73649号公報に開示されている方法にしたがって誘導振動子 z が生成されてもよい。

[0134] さらに、次のような形で誘導振動子 zが生成されてもよい。

[0135] すなわち、運動振動子測定部 210がユーザの 2つの異なる身体部分の動きに応じた運動振動子 (たとえば肩関節角速度および股関節角度)のそれぞれを「第 1運動振動子」および「第 2運動振動子」として測定する。また、第 1振動子生成部 220が第 1運動振動子と、固有角速度 ω が反映された形で相互に引き込み合う第 1振動子 X を生成する。さらに、固有角速度設定部 230が第 1運動振動子と第 1振動子 Xとの位相差に基づき、新たな固有角速度 ω を設定する。また、第 2振動子生成部 240が第

2運動振動子に基づき、新たな固有角速度 ω が反映されたリズムで振動する第 2振動子 yを生成する。そして、誘導振動子生成部 250が第 2振動子 yに加え、第 1運動変数測定部 101により測定された歩行速度 V (第 1運動変数)と、第 2運動変数測定部 102により測定された歩行率 p (第 2運動変数)とのうち一方または両方に基づいて誘導振動子 zを生成する。

[0136] 当該構成によれば、ユーザの異なる身体部分のそれぞれの運動リズムと、この運動を誘導するリズムとの調和を図りながら、ユーザの運動リズムが目標運動リズムに近づくようにこの運動が誘導されうる。

[0137] さらに、本発明の運動管理システム 1は、推奨歩行比設定部 130が複数のユーザのそれぞれの身体的特徴 (身体のサイズ、ゥヱイト、年齢、性別等が含まれる。）を識別するための識別子を認識した上で各ユーザの複数の推奨歩行比 kを予備的に設

0

定し、認識した識別子ごとに予備的に設定済みの推奨歩行比 kに基づいて新たな

0

推奨歩行比 kを設定することにより、識別子および推奨値が対応付けられているデ

0

ータベースを構築してもよい。この場合、ユーザの識別子、ひいては身体的特徴に応じてデータベース力検索された標準的な推奨値に基づ、て、ユーザの歩行運動が誘導される。これにより、ユーザの歩行比 kがこのユーザの身体機能の活性ィ匕等に鑑みて適当なものとなるように、当該誘導スケールおよびリズムが適当に制御されうる。

Claims

請求の範囲

[1] 動物の運動を管理するシステムであって、

前記動物の運動リズムと調和したリズムで該動物の運動スケールを調節しながら該動物の運動を誘導する第 2運動誘導装置の動作を制御する制御部と、

前記動物の生理状態を表す生理変数を測定する生理変数測定部と、

前記動物の運動スケールおよび運動リズムのうち一方または両方を表す運動変数を測定する運動変数測定部と、

該制御部により該運動変数が変化するように制御されている該第 2運動誘導装置の動作によって前記動物の運動が誘導されている状態で、該生理変数測定部により測定された該生理変数が該動物の身体機能の活性化または身体負荷の軽減に鑑みて適当な値となった状態で、該運動変数測定部により測定された該運動変数を該運動変数の推奨値として設定する推奨値設定部とを備えていることを特徴とする運動管理システム。

[2] 請求項 1記載の運動管理システムにおいて、

前記制御部が、前記動物の運動に応じて周期的に変化するパラメータとして第 1および第 2運動振動子のそれぞれを測定する運動振動子測定部と、

入力振動信号と相互に引き込み合うことで固有角速度に基づいて定まる角速度で時間変化する出力振動信号を生成する第 1モデルに、該運動振動子測定手段により測定された該第 1運動振動子を該入力振動信号として入力することにより、該出力振動信号として第 1振動子を生成する第 1振動子生成部と、

該運動振動子測定部により測定された該運動振動子と該第 1振動子生成部により生成された該第 1振動子との位相差に基づき、新たな該固有角速度を設定する固有角速度設定部と、

入力振動信号に基づき、該固有角速度設定手段により設定された該固有角速度に基づいて定まる角速度で時間変化する出力振動信号を生成する第 2モデルに、該運動振動子測定手段により測定された該第 2運動振動子を該入力振動信号として入力することにより、該出力振動信号として第 2振動子を生成する第 2振動子生成部と、該第 2振動子生成部により生成された該第 2振動子に加え、前記運動変数測定部により測定された運動変数に基づいて前記第 2運動誘導装置の動作のスケールおよびリズムを特定する誘導振動子を生成する誘導振動子生成部とを備えていることを特徴とする運動管理システム。

[3] 請求項 1記載の運動管理システムにおいて、

前記生理変数測定部が、前記動物の酸素摂取量、呼吸周波数、心拍数、脈拍数、血圧、血中飽和酸素濃度、乳酸値、筋電位および消費エネルギーのうち一部または全部を前記生理変数として測定することを特徴とする運動管理システム。

[4] 請求項 1記載の運動管理システムにおいて、

前記運動変数測定部が第 1運動変数測定部と第 2運動変数測定部とを備え、該第 1運動変数測定部は前記動物の運動速度を調節しながら当該動物の運動を誘導する第 1運動誘導装置の動作速度に基づいて第 1運動変数を測定し、該第 1運動変数は該第 1運動誘導装置の動作により運動が誘導されている該動物の当該運動スケールおよび当該運動リズムを表す前記運動変数であり、

該第 2運動変数測定部は前記第 1運動誘導装置と前記動物との相互作用状態または前記第 2運動誘導装置の動作状態に基づいて第 2運動変数を測定し、該第 2運動変数は前記動物の運動リズムまたは運動スケールを表す前記運動変数であることを特徴とする運動管理システム。

[5] 請求項 4記載の運動管理システムにおいて、

前記第 1運動変数測定部が前記動物の歩行または走行速度を前記第 1運動変数として測定し、

前記第 2運動変数測定部が前記動物の歩幅または単位時間当たりの歩数である歩行率を前記第 2運動変数として測定することを特徴とする運動管理システム。

[6] 請求項 5記載の運動管理システムにおいて、

前記運動変数測定部が前記第 1運動変数としての歩行または走行速度に対する前記第 2運動変数としての歩幅の二乗の比率、または前記第 2運動変数としての歩行率の二乗に対する前記第 1運動変数としての歩行または走行速度の比率である歩行比を前記運動変数として測定することを特徴とする運動管理システム。

[7] 請求項 4記載の運動管理システムにおいて、前記第 1運動変数測定部が、前記第 1運動誘導装置が有する循環運動体の循環運動方向の反対方向への運動が誘導されている前記動物の前記第 1運動変数を、当該循環運動体の循環運動速度に基づいて測定することを特徴とする運動管理システム。

[8] 請求項 4記載の運動管理システムにおいて、

前記第 1運動変数測定部が、前記第 1運動誘導装置としてのトレッドミルが有する複数のローラに掛け渡された循環運動体としての無端ベルトの動きに逆らう方向に誘導されている前記動物の歩行または走行運動の速さを表す第 1運動変数としての歩行または走行速度を、当該無端ベルトの駆動速度に基づ!ヽて測定することを特徴とする運動管理システム。

[9] 請求項 1記載の運動管理システムにおいて、

前記推奨値設定部が、複数の前記動物のそれぞれの身体的特徴を識別するための識別子を認識した上で各動物の複数の前記推奨値を予備的に設定し、認識した該識別子ごとに予備的に設定済みの該推奨値に基づいて該推奨値を新たに設定することにより、該識別子および該推奨値が対応付けられて記憶されているデータべ一スを構築することを特徴とする運動管理システム。

[10] 動物の運動を管理する方法であって、

前記動物の運動リズムと調和したリズムで該動物の運動スケールを調節しながら該動物の運動を誘導する第 2運動誘導装置の動作を制御し、

前記動物の生理状態を表す生理変数を測定し、

前記動物の運動スケールおよび運動リズムのうち一方または両方を表す運動変数を測定し、

該制御部により該運動変数が変化するように制御されている該第 2運動誘導装置の動作によって前記動物の運動が誘導されている状態で測定された該生理変数が、該動物の身体機能の活性ィ匕または身体負荷の軽減に鑑みて適当な値となった状態で測定された該運動変数を該運動変数の推奨値として設定することを特徴とする運動管理方法。

[11] 動物の運動を管理するシステムとしてコンピュータを機能させるプログラムであって、前記動物の運動リズムと調和したリズムで該動物の運動スケールを調節しながら該動物の運動を誘導する第 2運動誘導装置の動作を制御する制御部と、

該制御部により該運動変数が変化するように制御されている該第 2運動誘導装置の動作によって前記動物の運動が誘導されている状態で、該生理変数測定部により測定された該生理変数が該動物の身体機能の活性化または身体負荷の軽減に鑑みて適当な値となった状態で、該運動変数測定部により測定された該運動変数を該運動変数の推奨値として設定する推奨値設定部とを備えているシステムとして前記コンピュータを機能させることを特徴とする運動管理プログラム。