(57)【要約】【課題】肩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肩の状態に関する第１状態情報を読み込む第１ステップＳ１と、第１状態情報に応じて肩の状態を演算する第２ステップＳ２と、演算された肩の状態に関する第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８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出部により検出された肩の状態に関する第１状態情報を読み込む第１ステップと、
前記第１状態情報に応じて肩の状態を演算する第２ステップと、
演算された肩の状態に関する第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。
【請求項２】
前記第１ステップでは、肩の角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。
【請求項３】
肩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または２に記載の運動補助プログラム。
【請求項４】
前記第４ステップでは、肩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演算する
請求項３に記載の運動補助プログラム。
【請求項５】
肩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１〜４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。
【請求項６】
前記検出部は肩の角速度を検出する肩角速度センサを含む
請求項５に記載の運動補助システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３６５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
運動中の肩の状態に関する情報は肩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、運動中の肩の状態を測定できない。
本発明の目的は肩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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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肩の状態に関する第１状態情報を読み込む第１ステップと、前記第１状態情報に応じて肩の状態を演算する第２ステップと、演算された肩の状態に関する第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。
【０００６】
本発明に関する運動補助システムの一形態は、肩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。
【発明の効果】
【０００７】
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、肩の状態を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態の運動補助システムの使用状態の一例を示す斜視図。
【図２】図１のウェアを装着した運動者の背面を示す斜視図。
【図３】図１の運動補助システムのブロック図。
【図４】投球運動の各フェーズと筋収縮との関係を示すマップ。
【図５】投球運動に基づく第１状態情報に応じた制御の一例を示すタイムチャート。
【図６】エクスターナルローテーションに基づく制御の一例を示すタイムチャート。
【図７】インターナルローテーションに基づく制御の一例を示すタイムチャート。
【図８】運動補助プログラムに従う第１制御の一例を示すフローチャート。
【図９】運動補助プログラムに従う第２制御の一例を示すフローチャート。
【図１０】運動補助システムの使用方法の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（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肩の状態に関する第１状態情報を読み込む第１ステップと、前記第１状態情報に応じて肩の状態を演算する第２ステップと、演算された肩の状態に関する第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、肩の状態を測定できる。
【００１０】
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、肩の角速度に関する情報を含む前記第１状態情報を読み込む。
肩の状態は肩の角速度に反映される。上記運動補助プログラムによれば、肩の角速度に関する情報が第１状態情報に含まれるため、肩の状態を好適に測定できる。
【００１１】
前記運動補助プログラムの一例によれば、肩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、肩の状態に応じて肩の運動を補助できる。
【００１２】
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、肩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演算する。
上記運動補助プログラムによれば、肩の安定性を高めることができる。
【００１３】
本発明に関する運動補助システムの一形態は、肩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、肩の状態を測定できる。
【００１４】
前記運動補助システムの一例によれば、前記検出部は肩の角速度を検出する肩角速度センサを含む。
上記運動補助システムによれば、肩の状態を好適に測定できる。
【００１５】
（実施の形態）
図１および図２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肩の運動を含む。一例では、肩の運動は投球運動、エクスターナルローテーション、および、インターナルローテーション等を含む。投球運動は投球フォームに従ってボールを投げる運動である。エクスターナルローテーションは例えばゴムチューブを肘の高さに設置し、一方の手でゴムチューブを把持しながら外側に伸ばす運動である。インターナルローテーションは例えばゴムチューブを肘の高さに設置し、一方の手でゴムチューブを把持しながら内側に引き寄せる運動である。
【００１６】
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を構成する主な要素はウェア１１、検出ブロック２０、および、補助ブロック３０である。ウェア１１は肩に装着される。一例では、ウェア１１は肩を覆うように上半身に装着される。図１に示される例では、ウェア１１はクロップドＴシャツまたはベアミドリフである。
【００１７】
検出ブロック２０はウェア１１に設けられる。検出ブロック２０は例えばウェア１１のうちの肩の動きが反映される部分に設けられる。検出ブロック２０は左半身に対応する左半身用の検出ブロック２０、および、右半身に対応する右半身用の検出ブロック２０を含む。左半身用の検出ブロック２０の構成は右半身用の検出ブロック２０の構成と実質的に同じである。左半身用の検出ブロック２０の配置は右半身用の検出ブロック２０の配置と左右対称の関係を有する。左半身用の検出ブロック２０は例えばウェア１１のうちの左肩の動きが反映される部分に設けられる。図２に示される例では、左半身用の検出ブロック２０はウェア１１のうちの左肩関節まわりと対応する部分に設けられる。右半身用の検出ブロック２０は例えばウェア１１のうちの右肩の動きが反映される部分に設けられる。図２に示される例では、右半身用の検出ブロック２０はウェア１１のうちの右肩関節まわりと対応する部分に設けられる。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。
【００１８】
補助ブロック３０はウェア１１に設けられる。補助ブロック３０は例えばウェア１１の内面に設けられる。一例では、補助ブロック３０は後述する補助部３１が身体の接触するようにウェア１１に設けられる。補助ブロック３０に含まれる補助部３１以外の要素はウェア１１の外部に設けられてもよく、ウェア１１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。
【００１９】
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。
【００２０】
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に示される装着体１０は一方の検出ブロック２０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は肩の状態を検出する。一例では、検出部２１は肩の角速度を検出する肩角速度センサ２１Ａを含む。肩角速度センサ２１Ａはウェア１１に設けられる。一例では、肩角速度センサ２１Ａはウェア１１が肩に装着された状態において、上腕の近傍に配置されるようにウェア１１に設けられる（図２参照）。肩角速度センサ２１Ａは前後軸まわりの角速度、左右軸まわりの角速度、および、上下軸まわりの角速度の少なくとも１つを検出する。一例では、肩角速度センサ２１Ａは３軸角速度センサである。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状態情報は肩の角速度に関する情報を含む。具体的には、第１状態情報は３軸の角速度に関する情報を含む。一例では、送信部２２は肩角速度センサ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。左半身用の検出ブロック２０に含まれる送信部２２、および、右半身用の検出ブロック２０に含まれる送信部２２を共通の１つの送信部２２としてもよい。
【００２１】
補助ブロック３０を構成する主な要素は補助部３１、受信部３５、および、電圧制御部３６である。補助部３１は肩の運動を補助する。補助部３１は第１補助部３２、第２補助部３３、および、第３補助部３４の少なくとも１つを含む。
【００２２】
第１補助部３２はウェア１１に設けられる。第１補助部３２は左半身に対応する左半身用の第１補助部３２、および、右半身に対応する右半身用の第１補助部３２の少なくとも１つを含む。左半身用の第１補助部３２の構成は右半身用の第１補助部３２の構成と実質的に同じである。左半身用の第１補助部３２の配置は右半身用の第１補助部３２の配置と左右対称の関係を有する。左半身用の第１補助部３２は例えばウェア１１のうちの左棘下筋と対応する部分に設けられる（図２参照）。右半身用の第１補助部３２は例えばウェア１１のうちの右棘下筋と対応する部分に設けられる（図２参照）。第１補助部３２は第１電極３２Ａおよび第２電極３２Ｂを含む。電極３２Ａ、３２Ｂは例えば肩の運動に影響を与える筋肉に電気刺激を付与する。肩の運動に影響を与える筋肉には、例えばローテーターカフを構成する筋肉が含まれる。一例では、電極３２Ａ、３２Ｂは棘下筋に電気刺激を付与する。電極３２Ａ、３２Ｂはウェア１１が肩に装着された状態において、身体のうちの棘下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３２Ａ、３２Ｂの一方から他方に向けて電流が流れることにより、棘下筋に電気刺激が付与される。図３に示される補助部３１は一方の第１補助部３２を省略している。
【００２３】
第２補助部３３はウェア１１に設けられる。第２補助部３３は左半身に対応する左半身用の第２補助部３３、および、右半身に対応する右半身用の第２補助部３３の少なくとも１つを含む。左半身用の第２補助部３３の構成は右半身用の第２補助部３３の構成と実質的に同じである。左半身用の第２補助部３３の配置は右半身用の第２補助部３３の配置と左右対称の関係を有する。左半身用の第２補助部３３は例えばウェア１１のうちの左三角筋後部と対応する部分に設けられる（図１参照）。右半身用の第２補助部３３は例えばウェア１１のうちの右三角筋後部と対応する部分に設けられる（図２参照）。第２補助部３３は第１電極３３Ａおよび第２電極３３Ｂを含む。電極３３Ａ、３３Ｂは例えば肩の運動に影響を与える筋肉に電気刺激を付与する。一例では、電極３３Ａ、３３Ｂは三角筋後部に電気刺激を付与する。電極３３Ａ、３３Ｂはウェア１１が肩に装着された状態において、身体のうちの三角筋後部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３３Ａ、３３Ｂの一方から他方に向けて電流が流れることにより、三角筋後部に電気刺激が付与される。図３に示される補助部３１は一方の第２補助部３３を省略している。
【００２４】
第３補助部３４はウェア１１に設けられる。第３補助部３４は例えばウェア１１のうちの僧帽筋下部と対応する部分に設けられる（図２参照）。第３補助部３４は第１電極３４Ａおよび第２電極３４Ｂを含む。電極３４Ａ、３４Ｂは肩の運動に影響を与える筋肉に電気刺激を付与する。一例では、電極３４Ａ、３４Ｂは僧帽筋下部に電気刺激を付与する。電極３４Ａ、３４Ｂはウェア１１が肩に装着された状態において、身体のうちの僧帽筋下部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３４Ａ、３４Ｂの一方から他方に向けて電流が流れることにより、僧帽筋下部に電気刺激が付与される。
【００２５】
受信部３５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３５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３６は例えば受信部３５により受信された各種の情報に基づいて補助部３１を制御する。
【００２６】
運動補助システム１は本体Ｂをさらに備える。本体Ｂは例えば各種の電気的な要素を収容する。本体Ｂはウェア１１に設けられる。図２に示される例では、本体Ｂはウェア１１の背面に設けられる。本体Ｂは検出ブロック２０に含まれる送信部２２、補助ブロック３０に含まれる受信部３５および電圧制御部３６、ならびに、電源１２を収容する。電源１２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。
【００２７】
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により検出された肩の状態に関する第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。
【００２８】
状態演算部４１Ｂは第１状態情報に応じて肩の状態を演算する。一例では、状態演算部４１Ｂは第１状態情報に応じて肩の運動を判定し、第１状態情報と肩の運動との関係に基づいて肩の状態を演算する。状態演算部４１Ｂは肩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は演算された肩の状態に関する第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。
【００２９】
リスク判定部４１Ｄは第２状態情報に基づいて肩の故障に関するリスク（以下「肩の故障リスク」）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、肩の故障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肩の故障が生じ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、肩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。
【００３０】
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、閾値はローテーターカフを構成する筋肉の状態、肩関節の柔軟性、怪我の履歴、および、投球動作の回数の少なくとも１つに基づいて規定される。
【００３１】
補助演算部４１Ｅは肩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３６は受信部３５を介して取得した指示情報に応じて補助部３１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。
【００３２】
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。
【００３３】
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肩角速度センサ２１Ａにより検出された肩の状態に関する第１状態情報を読み込む第１ステップＳ１と、第１状態情報に応じて肩の状態を演算する第２ステップＳ２と、演算された肩の状態に関する第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、肩の状態を測定できる。第１ステップＳ１では、肩の角速度に関する情報を含む第１状態情報を読み込む。肩の状態は肩の角速度に反映される。このため、肩の状態を好適に測定できる。
【００３４】
運動補助プログラムは肩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Ｓ４では、肩の状態が安定するように補助部３１を動作させるための指示情報を演算する。第３ステップＳ３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、肩の状態に応じて肩の運動が補助され、肩の安定性を高めることができる。
【００３５】
図４を参照して、投球運動の各フェーズと筋収縮との関係について説明する。
投球運動は例えば５つのフェーズに区分される。一例では、投球運動はワインドアップ、コッキング初期、コッキング終期、加速期、および、減速フォロースルー期に区分される。ワインドアップは頭上に振りかぶる期間である。コッキング初期は一方の足を接地した状態で他方の足を接地面から浮かせる期間である。接地面の一例は地面である。コッキング終期は他方の足を接地させ、投げる腕が体幹よりも後方に存在する期間である。加速期は腕を加速させながら振り下ろす期間である。減速フォロースルー期は加速した腕がボールをリリースした後、急激に減速する期間である。図４に示される投球運動における投球フォームはオーバースローである。
【００３６】
コッキング初期では、棘上筋、棘下筋、および、小円筋が短縮性収縮する。コッキング終期では棘上筋、棘下筋、小円筋、および、三角筋後部が短縮性収縮し、肩甲下筋が伸張性収縮する。加速期では、肩甲下筋が短縮性収縮し、棘上筋、棘下筋、小円筋、および、三角筋後部が伸張性収縮する。減速フォロースルー期では、棘上筋、棘下筋、小円筋、三角筋後部、および、僧帽筋下部が伸張性収縮する。棘下筋、小円筋、三角筋後部、および、僧帽筋下部は肩の安定化に深く関与する。このため、投球運動において伸張性収縮する棘下筋、小円筋、三角筋後部、および、僧帽筋下部に適切なタイミングで電気刺激を付与できれば、肩の故障リスクの低減に貢献できる。また、投球運動において伸張性収縮する棘下筋、小円筋、三角筋後部、および、僧帽筋下部に適切なタイミングで電気刺激を付与できれば、投球フォームの矯正および効率的な肩の運動にも貢献できる。この点を踏まえ、運動補助システム１は肩の状態に応じて補助部３１を制御する。
【００３７】
図５を参照して、投球運動に基づく第１状態情報に応じた補助部３１の制御の一例について説明する。図５に示される実線の角速度は前後軸まわりの角速度を示す。図５に示される一点鎖線の角速度は左右軸まわりの角速度を示す。図５に示される二点鎖線の角速度は上下軸まわりの角速度を示す。
【００３８】
制御部４１は例えば第１状態情報に応じて肩の運動を判定し、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。時刻ｔ１１において、投球運動が開始される。時刻ｔ１１では、投球運動のフェーズはワインドアップである。時刻ｔ１２において、投球運動のフェーズがワインドアップからコッキング初期に移行する。時刻ｔ１３において、投球運動のフェーズがコッキング初期からコッキング終期に移行する。
【００３９】
時刻ｔ１４において、投球運動のフェーズがコッキング終期から加速期に移行する。制御部４１は投球運動が加速期に移行すると、棘下筋および三角筋後部に電気刺激を付与するための指示情報を補助ブロック３０に出力する。電圧制御部３６は棘下筋および三角筋後部に電気刺激が付与されるように、第１補助部３２および第２補助部３３を制御する。
【００４０】
時刻ｔ１５において、投球運動のフェーズが加速期から減速フォロースルー期に移行する。制御部４１は投球運動が減速フォロースルー期に移行すると、棘下筋、三角筋後部、および、僧帽筋下部に電気刺激を付与するための指示情報を補助ブロック３０に出力する。電圧制御部３６は棘下筋、三角筋後部、および、僧帽筋下部に電気刺激が付与されるように、第１補助部３２、第２補助部３３、および、第３補助部３４を制御する。時刻ｔ１６において、投球運動が終了する。電圧制御部３６は投球運動が終了すると、棘下筋、三角筋後部、および、僧帽筋下部に与える電気刺激が停止するように、第１補助部３２、第２補助部３３、および、第３補助部３４を制御する。
【００４１】
図６を参照して、エクスターナルローテーションに基づく補助部３１の制御の一例について説明する。
エクスターナルローテーションは例えば２つのフェーズに区分される。一例では、エクスターナルローテーションは外旋期および内旋期に区分される。外旋期は肩関節を外旋させる期間である。内旋期は肩関節を内旋させる期間である。エクスターナルローテーションでは、外旋期および内旋期が交互に繰り返される。エクスターナルローテーションの外旋期では、棘下筋が短縮性収縮する。エクスターナルローテーションの内旋期では、棘下筋が伸張性収縮する。エクスターナルローテーションにおいて伸張性収縮する筋肉に電気刺激を付与できれば、肩の故障リスクの低減に貢献できる。また、エクスターナルローテーションにおいて伸張性収縮する筋肉に電気刺激を付与できれば、効率的な肩の運動にも貢献できる。この点を踏まえ、運動補助システム１は肩の状態に応じて補助部３１を制御する。
【００４２】
制御部４１は例えば第１状態情報に応じて肩の運動を判定し、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。時刻ｔ２１において、エクスターナルローテーションが開始される。時刻ｔ２１では、エクスターナルローテーションのフェーズは外旋期である。時刻ｔ２２において、エクスターナルローテーションのフェーズが外旋期から内旋期に移行する。制御部４１はエクスターナルローテーションのフェーズが内旋期に移行すると、棘下筋に電気刺激を付与するための指示情報を補助ブロック３０に出力する。電圧制御部３６は棘下筋に電気刺激が付与されるように第１補助部３２を制御する。時刻ｔ２３において、エクスターナルローテーションのフェーズが内旋期から外旋期に移行する。電圧制御部３６はエクスターナルローテーションのフェーズが外旋期に移行すると、棘下筋に与える電気刺激が停止するように第１補助部３２を制御する。電圧制御部３６はエクスターナルローテーションにおいて短縮性収縮する筋肉に電気刺激を付与してもよい。
【００４３】
図７を参照して、インターナルローテーションに基づく補助部３１の制御の一例について説明する。
インターナルローテーションは例えば２つのフェーズに区分される。一例では、インターナルローテーションは内旋期および外旋期に区分される。インターナルローテーションでは、内旋期および外旋期が交互に繰り返される。インターナルローテーションの内旋期では、棘下筋が伸張性収縮する。インターナルローテーションの外旋期では、棘下筋が短縮性収縮する。インターナルローテーションにおいて伸張性収縮する筋肉に電気刺激を付与できれば、肩の故障リスクの低減に貢献できる。また、インターナルローテーションにおいて伸張性収縮する筋肉に電気刺激を付与できれば、効率的な肩の運動にも貢献できる。この点を踏まえ、運動補助システム１は肩の状態に応じて補助部３１を制御する。
【００４４】
制御部４１は例えば第１状態情報に応じて肩の運動を判定し、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。時刻ｔ３１において、インターナルローテーションが開始される。時刻ｔ３１では、インターナルローテーションのフェーズは内旋期である。制御部４１はインターナルローテーションのフェーズが内旋期の場合、棘下筋に電気刺激を付与するための指示情報を補助ブロック３０に出力する。電圧制御部３６は棘下筋に電気刺激が付与されるように第１補助部３２を制御する。時刻ｔ３２において、インターナルローテーションのフェーズが内旋期から外旋期に移行する。電圧制御部３６はインターナルローテーションのフェーズが外旋期に移行すると、棘下筋に与える電気刺激が停止するように第１補助部３２を制御する。時刻ｔ３３において、インターナルローテーションのフェーズが外旋期から内旋期に移行する。制御部４１はインターナルローテーションのフェーズが内旋期に移行すると、棘下筋に電気刺激を付与するための指示情報を補助ブロック３０に出力する。電圧制御部３６は棘下筋に電気刺激が付与されるように第１補助部３２を制御する。電圧制御部３６はインターナルローテーションにおいて短縮性収縮する筋肉に電気刺激を付与してもよい。
【００４５】
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。
【００４６】
図８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は肩角速度センサ２１Ａにより検出された肩の状態に関する第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、肩の状態を演算する。具体的には、状態演算部４１Ｂは第１状態情報に応じて肩の状態を演算する。換言すれば、第１状態情報に応じて肩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肩の状態に関する第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。
【００４７】
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は肩の故障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。
【００４８】
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８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。
【００４９】
図９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肩の状態に関する第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。
【００５０】
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。
【００５１】
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３６は指示情報に応じて補助部３１を制御する。
【００５２】
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９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。
【００５３】
図１０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１０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、肩角速度センサ２１Ａの基準値および補助部３１に含まれる電極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を肩に装着する。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。
【００５４】
ステップＳ３５において、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、肩の故障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を肩に装着してもよい。ステップＳ３６では、運動者がリスク情報を確認してもよい。
【００５５】
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、運動者が肩の故障リスクに応じたトレーニングを実施できる。このため、身体の怪我の発生（例えば肩の故障）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、伸張性収縮する筋肉に電気刺激が付与される。このため、肩の故障リスクの低減および効率的な肩の運動に貢献できる。
【００５６】
（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。
【００５７】
・制御部４１の配置は任意に変更可能である。第１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。第２例では、制御部４１は本体Ｂに含まれる。この場合、制御部４１と端末装置４０とが電気的に通信可能に構成される。この例では、運動補助システム１は端末装置４０を省略して構成されてもよい。
【００５８】
・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は肩の動作を機械的に矯正する矯正装置を含む。一例では、肩の運動に伴う肩の動作が矯正装置によって矯正されるため、肩の状態が安定しやすい。
【００５９】
・検出部２１の種類は任意に変更可能である。一例では、検出部２１は肩角速度センサ２１Ａに代えてまたは加えて肩加速度センサを含む。
・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は直接的に上半身に取り付けられる。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上半身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が上半身に固定される。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。
【００６０】
・運動補助システム１が実行する制御の内容は任意に変更可能である。第１例では、運動補助システム１はストレッチの一環として大胸筋と三角筋との筋間の癒着のリリースを実現する。運動補助システム１は大胸筋が収縮するように大胸筋に電気刺激を付与する。一方、運動補助システム１は大胸筋に隣接する三角筋が随意収縮するように三角筋に電気刺激を付与しない。そして、収縮させた大胸筋に隣接する三角筋が人為的にストレッチされる。この場合、電気刺激に伴う大胸筋の筋収縮が大胸筋の固定力となるため、三角筋の随意収縮またはストレッチによって大胸筋と三角筋との筋間の癒着がリリースされる。第１例において、補助部３１は第１補助部３２、第２補助部３３、および、第３補助部３４の少なくとも１つに代えてまたは加えて、大胸筋に電気刺激を付与可能な第４補助部を含む。第２例では、運動補助システム１は肩甲骨の位置を改善するように補助部３１を制御する。運動補助システム１は肩甲骨の現在位置を特定する。一例では、運動補助システム１はカメラで撮影した画像に基づいて、脊柱突起と肩甲骨上角・下角を自動判別し、肩甲骨の現在位置を特定する。運動補助システム１は特定された肩甲骨の現在位置と、メモリに記憶される目標位置とを比較し、肩甲骨の位置が目標位置に近づくように電気刺激の刺激パターンを設定する。設定された電気刺激の刺激パターンに従って補助部３１が制御されることによって、肩甲骨の位置が改善される。
【００６１】
・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。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
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。
【符号の説明】
【００６３】
１      ：運動補助システム
１１    ：ウェア
２１    ：検出部
２１Ａ  ：肩角速度センサ
２２    ：送信部
３１    ：補助部
４１    ：制御部
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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