(57)【要約】【課題】筋力検出具を用いてリハビリやトレーニングをする場合に、使用者の筋力が目標とすべき基準に対していかなる状態であるかが分からなかった。【解決手段】使用者に着用され、使用者の筋力に関する検出値を検出する検出部と、筋力に関する検出値の基準値が格納されている基準値格納部と、検出部により検出された検出値を、基準値格納部により格納されている基準値と比較した結果を出力する出力部とを備える着用型筋力検出具が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者に着用され、前記使用者の筋力に関する検出値を検出する検出部と、
筋力に関する検出値の基準値が格納されている基準値格納部と、
前記検出部により検出された前記検出値を、前記基準値格納部により格納されている前記基準値と比較した結果を出力する出力部と
を備える着用型筋力検出具。
【請求項２】
前記出力部は、前記結果を表示部に視覚的に表示する請求項１に記載の着用型筋力検出具。
【請求項３】
前記使用者の筋力に対して補助力を与える補助部をさらに備える請求項１または２に記載の着用型筋力検出具。
【請求項４】
前記補助部はアクチュエータを有し、
前記結果に基づいて、前記アクチュエータを制御する制御部をさらに備える請求項３に記載の着用型筋力検出具。
【請求項５】
前記アクチュエータは、電圧の印加により伸縮する高分子アクチュエータを含む請求項４に記載の着用型筋力検出具。
【請求項６】
前記アクチュエータは前記検出部を兼ねる請求項５に記載の着用型筋力検出具。
【請求項７】
前記制御部は、前記使用者の反復動作中に少なくとも１回、前記アクチュエータによる補助力を与えない状態で前記結果を取得するとともに、前記反復動作中のその後の少なくとも１回において、前記結果に基づいて前記検出値が前記基準値に近づくように前記アクチュエータによる補助力を与える請求項４から６のいずれか１項に記載の着用型筋力検出具。
【請求項８】
前記検出部は、前記使用者の筋肉の筋電図を計測する筋電計を含む請求項１から７のいずれか１項に記載の着用型筋力検出具。
【請求項９】
前記検出部は、前記使用者の身体の位置の動きを計測する加速度センサを含む請求項１から８のいずれか１項に記載の着用型筋力検出具。
【請求項１０】
使用者に着用され、前記使用者の筋力に関する検出値を検出する検出部を有する着用型筋力補助具を制御する制御装置であって、
筋力に関する検出値の基準値が格納されている基準値格納部と、
前記検出部により検出された前記検出値を取得し、前記基準値格納部により格納されている前記基準値と比較した結果を出力する出力部と
を備える制御装置。
【請求項１１】
前記結果を視覚的に表示する表示部をさらに備える請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記着用型筋力補助具はアクチュエータを有し、
前記結果に基づいて、前記検出値が前記基準値に近づくように、前記アクチュエータを制御する制御部をさらに備える請求項１０または１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
使用者の筋力に関する検出値を検出する検出部と、
筋力に関する検出値の基準値が格納されている基準値格納部と、
前記検出部により検出された前記検出値を、前記基準値格納部により格納されている前記基準値と比較した結果を出力する出力部と
を備える筋力検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着用型筋力検出具、制御装置および筋力検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、農作業、および介護動作等における筋肉等の負担を低減させることを目的に、肩部から膝部に伸縮性のベルトを掛けると共に、この伸縮性のベルトの引張力によって、腰部の周りを締付ける腰部ベルトを有する筋力補助具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［特許文献１］特開２０１１−２２９７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記筋力補助具をリハビリやトレーニングに用いる場合に、使用者の筋力が目標とすべき基準に対していかなる状態であるかが分からなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、使用者に着用され、使用者の筋力に関する検出値を検出する検出部と、筋力に関する検出値の基準値が格納されている基準値格納部と、検出部により検出された検出値を、基準値格納部により格納されている基準値と比較した結果を出力する出力部とを備える着用型筋力検出具が提供される。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、使用者に着用され、使用者の筋力に関する検出値を検出する検出部を有する着用型筋力補助具を制御する制御装置であって、筋力に関する検出値の基準値が格納されている基準値格納部と、検出部により検出された検出値を取得し、基準値格納部により格納されている基準値と比較した結果を出力する出力部とを備える制御装置が提供される。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、使用者の筋力に関する検出値を検出する検出部と、筋力に関する検出値の基準値が格納されている基準値格納部と、検出部により検出された検出値を、基準値格納部により格納されている基準値と比較した結果を出力する出力部とを備える筋力検出システムが提供される。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】筋力補助具１００が用いられる例を模式的に示す。
【図２】筋力補助具１００の機能ブロックを示す。
【図３】基準値格納部１６０に格納される基準値の一例である。
【図４】アクチュエータ１２０の概略断面図である。
【図５】アクチュエータ１２０の概略断面図である。
【図６】表示装置２０に表示される表示画面の一例を示す。
【図７】筋力補助具１００を制御する制御装置３０の機能ブロックを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、着用型筋力検出具の一例としての筋力補助具１００が用いられる例を模式的に示す。筋力補助具１００は、当該筋力補助具１００との間で通信可能な表示装置２０と共に用いられる。
【００１１】
筋力補助具１００は、使用者１０の筋力に対して補助力を与える補助部の一例であるアクチュエータ１２０と、使用者１０の筋力に関する検出値を検出する検出部１５０と、当該アクチュエータ１２０および検出部１５０に電気的に接続されたコントロールボックス１０２とを備える。アクチュエータ１２０、検出部１５０およびコントロールボックス１０２は、使用者１０に対して一体的に着脱される。アクチュエータ１２０、検出部１５０およびコントロールボックス１０２は衣服に取り付けられていてもよい。
【００１２】
図１に示す例において、アクチュエータ１２０は、両腕および両足の計４つ設けられている。これに対応して、筋電計１５２と加速度センサ１５４とを組とする検出部１５０も、当該アクチュエータ１２０の近傍に４組設けられている。
【００１３】
表示装置２０は、例えば液晶モニタ等であって、画像を表示する。表示装置２０は、例えばＤＶＤ等の記録媒体から運動パターンの画像を読み出して、使用者１０の運動パターンの手本として表示する。
【００１４】
表示装置２０には筋力補助具１００のコントロールボックス１０２と通信する通信部２２が設けられる。通信部２２は、例えば、ＵＷＢ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、３Ｇ、及び／又は、ＬＴＥ等の無線通信規格に準拠して通信を実行する通信回路を備えてよい。無線通信に代えて有線通信で信号を送受信してもよい。
【００１５】
表示装置２０が運動パターンの画像を表示する場合に、表示装置２０の通信部２２は、運動パターンに関する同期信号を発信する。当該同期信号は、画像上で運動パターンが開始される時点で発信されてもよいし、当該運動パターンの中で動作が切り替わる時点でその都度発信されてもよい。さらに同期信号には運動パターンを識別する信号、運動パターンに含まれる動作を識別する信号等が含まれていてもよい。
【００１６】
図２は、筋力補助具１００の機能ブロックを示す。筋力補助具１００の検出部１５０は、使用者１０の筋肉の筋電図を計測する筋電計１５２、および、使用者１０の身体の動きを計測する加速度センサ１５４を含む。筋電計１５２および加速度センサ１５４は、アクチュエータ１２０に補助される筋力に対応する身体の部位に取り付けられることが好ましい。例えば、アクチュエータ１２０が腕周りの筋力を保持すべく腕に取り付けられる場合に、筋電計１５２および加速度センサ１５４も当該腕に取り付けられることが好ましい。
【００１７】
コントロールボックス１０２は、通信部１４０、基準値格納部１６０は、比較部１７０および制御部１８０を有する。通信部１４０は、表示装置２０の通信部２２と通信する。通信部１４０は、通信部２２から発信される同期信号を受信する。
【００１８】
基準値格納部１６０は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、筋力に関する検出値の基準値が格納されている。筋力に関する基準値は、検出部１５０に応じて設定される。基準値は予め定められた絶対値であってもよい。
【００１９】
比較部１７０は、検出部１５０により検出された検出値を、基準値格納部１６０により格納されている上記基準値と比較し、その結果を出力する。この場合に、比較部１７０は、上記結果を通信部１４０を介して表示装置２０に送信するとともに、制御部１８０にも受け渡す。
【００２０】
制御部１８０は、比較部１７０から取得した結果に基づいて、アクチュエータ１２０を制御する。この場合に制御部１８０は、アクチュエータ１２０の補助力の有無、および、補助する場合の補助力の大きさを制御する。
【００２１】
図３は、基準値格納部１６０に格納される基準値の一例である。図３に示す例において、運動パターンＡに含まれる動作１、動作２に対応付けて筋電計１５２の基準値ＸＡ１、基準値ＸＡ２が格納されている。同様に、運動パターンＡに含まれる動作１、動作２に対応付けて加速度センサ１５４の基準値ＹＡ１、基準値ＹＡ２が格納されている。運動パターンＢに対しても、動作１等に対応付けて筋電計１５２の基準値ＸＢ１、加速度センサ１５４の基準値ＹＢ１等が格納されている。
【００２２】
基準値格納部１６０には、使用者１０の身体に取り付けられた筋電計１５２および加速度センサ１５４の数、運動パターンおよびそれに含まれる動作の数の組み合わせに対して、それぞれの基準値が格納されていることが好ましい。運動パターンに反復動作が含まれる場合に、当該動作についての基準値と反復動作の回数が格納されていてもよい。
【００２３】
当該基準値は、例えば健常者の平均値である。他の例として、基準値は著名な運動選手の値であってもよい。使用者１０がいずれの基準値を用いるかを選択できてもよい。
【００２４】
図４は、アクチュエータ１２０の概略断面図である。図４は、当該アクチュエータ１２０に電圧が印加されていない状態を示す。
【００２５】
アクチュエータ１２０は、電源１２２と、スイッチ１３０と、電源１２２の正極および負極にそれぞれ接続された一対の電極１２４、１２６と、当該一対の電極１２４、１２６に挟まれた高分子材料１２８とを有する。スイッチ１３０は制御部１８０からの制御信号により開閉する。電源１２２の電圧も制御部１８０からの制御信号により可変である。
【００２６】
図５は、アクチュエータ１２０の概略断面図である。図５は、当該アクチュエータ１２０に電圧が印加された状態を示す。
【００２７】
図５に示すように、制御部１８０からの制御信号に基づいて、スイッチ１３０が閉じられるとともに一対の電極１２４、１２６間に電圧が印加されると、高分子材料１２８は電極間が近づく方向に短縮するとともに、その体積分が直交方向、図中の水平方向に伸長する。ここで、電源１２２の電圧が高いほど水平方向の伸長量は大きい。
【００２８】
高分子材料の一例は、ポリロタキサン架橋体である。アクチュエータ１２０は、平面状のポリロタキサン架橋体の両面を伸縮性の電極で挟んだシート部材を巻くことによって作製されてもよい。ここで、アクチュエータ１２０の伸長方向は、巻かれたシート部材の軸方向と平行である。アクチュエータ１２０は、柔軟性を有するので、着用した状態で運動するときのユーザの違和感を低減できる。
【００２９】
高分子材料の別例は、ポリピロール膜である。電解液中に浸漬されたポリピロール膜は、電圧が印加されることにより、膨張または収縮する。例えば、正の電圧が印加されると、ポリピロール膜は膨張する。負の電圧が印加されると、ポリピロール膜は収縮する。尚、アクチュエータ１２０にポリピロール膜を用いる場合、電解液が必要となるので、アクチュエータ１２０全体が液密にされる。
【００３０】
高分子材料のさらに別例として、非イオン性ゲルを用いてもよい。この場合、アクチュエータ１２０は、一対の外側電極と、一対の外側電極の間に配置されたメッシュ状のメッシュ電極と、メッシュ電極と各外側電極との間に設けられた非イオン性ゲルとを有する。非イオン性ゲルの一例は、ジメチルスルホキシドを溶媒とするポリビニルアルコールのゲルである。当該構成においてメッシュ電極に外側電極よりも高い電圧を印加すると、外側電極から非イオン性ゲルに負電荷が注入されて、メッシュ電極に引き寄せられる。この結果、一対の外側電極間の距離が収縮する。逆に電圧の印加を停止すると、非イオン性ゲルの弾性力によって、元の状態に戻って伸長する。この外側電極、メッシュ電極及び非イオン性ゲルの組み合わせを複数積層することによって、伸縮量を増加させることができる。
【００３１】
上記筋力補助具１００の動作を説明する。まず、表示装置２０において運動パターンが表示される場合に、通信部２２から発信された同期信号を通信部１４０が受信することにより動作を開始する。
【００３２】
比較部１７０は通信部１４０で上記同期信号を受信してから所定のタイミングで検出部１５０からの検出値を取得する。さらに比較部１７０は当該検出値を、基準値格納部１６０に格納されている、対応する基準値と比較する。例えば、比較部１７０は、検出値を対応する基準値で割ることにより百分率を計算する。さらに、同一の身体部分について筋電計１５２および加速度センサ１５４の両方の検出値が得られる場合に、比較部１７０は、百分率を単純平均してもよいし、重み付け平均してもよい。
【００３３】
比較部１７０は、比較の結果を通信部１４０を介して表示装置２０へ送信する。比較部１７０はさらに、当該結果を制御部１８０にも受け渡す。比較部１７０は出力部の一例である。
【００３４】
制御部１８０は、比較部１７０から取得した結果に基づいて、アクチュエータ１２０を制御する。この場合に制御部１８０は、スイッチ１３０によりアクチュエータ１２０の補助力の有無を制御するとともに、電源１２２の電圧の大きさにより補助力の大きさを制御する。
【００３５】
制御部１８０は例えば、上記百分率が小さいほど、アクチュエータ１２０による補助力を大きくする。これに代えて、または、これに加えて、制御部１８０は、上記百分率が所定値よりも小さい場合にアクチュエータ１２０による補助力を与え、大きい場合には補助力を与えないように制御してもよい。さらに、上記百分率が１００％を超えている場合に、制御部１８０は補助力に代えて負荷を与えるようにアクチュエータ１２０を制御してもよい。
【００３６】
制御部１８０は、基準値格納部１６０を参照して、反復動作があることを認識した場合に、当該反復動作中の何番目の動作であるかに応じて、アクチュエータ１２０の制御を変えてもよい。例えば、制御部１８０は、反復運動中に少なくとも１回、アクチュエータ１２０による補助力を与えない状態で上記結果を取得するとともに、反復運動中のその後の少なくとも１回において、アクチュエータ１２０による補助力を与えてもよい。
【００３７】
図６は、表示装置２０に表示される表示画面の一例を示す。図６において、運動パターンの手本画像２００に重畳して、比較部１７０による比較の結果が視覚的に表示されている。
【００３８】
図６に示す例においては、検出部１５０が取り付けられている身体の部位に対応する位置に、その検出部１５０からの検出値と基準値の百分率が示されている。例えば、手本画像２００における右腕の位置に結果表示２０２が「９０％」と示され、左足の位置に結果表示２０４が「５０％」と示されている。これにより、使用者１０は、各部位にあとどれくらい力を入れればよいかが分かるので、適切に筋力をトレーニングすることができる。
【００３９】
さらに、制御部１８０によりアクチュエータ１２０の補助力を与えていることを示す表示が視覚的に表されている。図６の例において、左足の筋力を補助するアクチュエータ１２０が補助力を与えていることに対応して、左足の位置に「ガンバッテ」という追加表示２０６が表されている。
【００４０】
図７は、他の例としての、筋力補助具１００を制御する制御装置３０の機能ブロックを示す。図７の制御装置３０は、例えば表示装置２０に組み込まれる。
【００４１】
図７に示す例において、図２に示した基準値格納部１６０、比較部１７０および制御部１８０は、制御装置３０側に配されるとともに、筋力補助具１００側には配されなくてよい。この場合に、通信部２２は、筋力補助具１００の検出部１５０から検出値を取得するとともに、制御部１８０からのアクチュエータ１２０を制御する制御信号を筋力補助具１００へ送信する。また、比較部１７０による比較の結果は表示装置２０の表示部２４に表示される。他の構成および動作については、図３と同様なので、説明を省略する。
【００４２】
以上、本実施形態によれば、筋力補助具１００をリハビリやトレーニングに用いる場合に、使用者１０の筋力が目標とすべき基準値に対してどのような状態であるかを、使用者１０が視覚的に把握することができる。さらに、アクチュエータ１２０で補助力を与えることにより、目標とすべき基準値を使用者１０が体感することができる。
【００４３】
なお、図１から図７に示す筋力補助具１００は、補助部の一例としてアクチュエータ１２０を有している。補助部の他の例として、アクチュエータ１２０に代えて非伸縮性のベルト等を用いてもよく、その場合には制御部１８０を省略してもよい。他の例として、補助部を設けない着用型筋力検出具としてもよい。また、図１から図７に示す筋力補助具１００において検出部１５０とアクチュエータ１２０が別個に設けられている。これに代えて、アクチュエータ１２０が与えられた電力に対する逆起電力等によって使用者１０の筋力に応じた検出値を検出できる場合には、検出部１５０を兼ねてもよい。図１から図７に示す筋力補助具１００の側に表示部が設けられて、比較結果が表示されてもよい。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４５】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００４６】
１０  使用者、２０  表示装置、２２  通信部、２４  表示部、３０  制御装置、１００  筋力補助具、１０２  コントロールボックス、１２０  アクチュエータ、１２２  電源、１２４  電極、１２６  電極、１２８  高分子材料、１３０  スイッチ、１４０  通信部、１５０  検出部、１５２  筋電計、１５４  加速度センサ、１６０  基準値格納部、１７０  比較部、１８０  制御部、２００  手本画像、２０２  結果表示、２０４  結果表示、２０６  追加表示
【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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