(57)【要約】【課題】直接の測定が難しい体幹深層筋の活動量を、脊柱起立筋の活動量に基づいて推定することにより、効率よく体幹を訓練できる技術を提供する。【解決手段】体幹訓練装置は、装具本体１と、筋電計２とを備える。装具本体１は、使用者１００の腰部に取り付けられる支持体１１と、支持体１１に対して回動して、使用者１００の胸部に当接可能とされた胸部押圧部１２と、胸部押圧部１２を使用者１００の胸部に向けて押圧する付勢手段１３と、付勢手段１３による胸部への押圧力を調整するための押圧力調整部１４とを備える。筋電計２は、胸部押圧部１２により胸部を押圧されている状態における使用者１００の脊柱起立筋の活動量を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装具本体と、筋電計とを備えており、
前記装具本体は、
使用者の腰部に取り付けられる支持体と、
前記支持体に対して回動して、前記使用者の胸部に当接可能とされた胸部押圧部と、
前記胸部押圧部を前記使用者の胸部に向けて押圧する付勢手段と、
前記付勢手段による前記胸部への押圧力を調整するための押圧力調整部と
を備えており、
前記筋電計は、前記胸部押圧部により胸部を押圧されている状態における前記使用者の脊柱起立筋の活動量を測定する構成となっている
体幹訓練装置。
【請求項２】
前記筋電計は、前記押圧力調整部により調整される前記胸部への押圧力の時間的変化に対応して、前記脊柱起立筋の活動量の時間的変化を測定する構成となっている
請求項１に記載の体幹訓練装置。
【請求項３】
さらに押圧力測定部を備えており、
前記押圧力測定部は、前記胸部押圧部による前記胸部への押圧力を測定する構成となっている
請求項１又は２に記載の体幹訓練装置。
【請求項４】
さらに制御部を備えており、
前記制御部は、前記筋電計により測定された前記脊柱起立筋の活動量が規定量以上に上昇した時点で、前記押圧力調整部により、前記胸部への押圧力を減少又は維持させる制御を行う構成となっている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の体幹訓練装置。
【請求項５】
請求項４に記載の体幹訓練装置において用いられるコンピュータプログラムであって、
前記筋電計により測定された前記脊柱起立筋の活動量の経時的変化を測定するステップと、
前記脊柱起立筋の活動量が規定量以上に上昇した時点で、前記押圧力調整部による前記胸部への押圧力を減少又は維持させるステップと
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の体幹訓練装置を用いて行う体幹訓練方法であって、
前記筋電計により測定された前記脊柱起立筋の活動量の経時的変化を測定するステップと、
前記脊柱起立筋の活動量が上昇した時点で、前記押圧力調整部による前記胸部への押圧力を減少又は維持させるステップと
を備える体幹訓練方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の体幹を訓練するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、使用者の腰部に固定した腰ベルトの側面に、アームの一端を回転自在に取り付け、このアームの他端に固定された当接部を使用者の胸部に押圧することによって、使用者の胸部に背中方向への押圧力を加える体幹装具が記載されている。この技術によれば、使用者の骨盤を立てて、使用者の姿勢を矯正することができるという利点がある。
【０００３】
しかしながら、この技術では、使用者の腰の左右両側に、アームを回転自在に支持するための回転軸を取り付ける必要があり、この回転軸が使用者の動作の邪魔になる可能性があった。
【０００４】
下記特許文献２には、この問題を解消しうる技術が記載されている。この技術においては、アームを支持するための機構として、回転軸に替えてリンク機構を用いることにより、装具の使いやすさを向上させることができる。
【０００５】
一方、体幹深層筋は、体幹の安定に寄与すると考えられている。体幹深層筋を精度よく測定するには、例えば針筋電のような侵襲性の高い器具を用いる必要があり、測定しながらの訓練は難しい。超音波画像診断装置を用いれば、低侵襲での測定が可能になるが、体幹深層筋の活動を測定しながら訓練を行うことはやはり難しかった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９８７４号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１４／０５４０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、前記した従来の装具により使用者に付与される胸部押圧力と、当該使用者の体幹深層筋の活動との関係について種々研究を進めた結果、次のような知見を得た。
・胸部への押圧力を増やすと、体幹深層筋の一種である腹横筋の活動が増大する。一方で、胸部への押圧力を増やすと、脊柱起立筋の活動は減少する。
・胸部への押圧力が過大になると、腹横筋の活動が減少する。これとほぼ同時点で、脊柱起立筋の活動が増大する。
・したがって、脊柱起立筋の活動量を監視することにより、腹横筋の活動を精度良く低侵襲で推定することができる。
【０００８】
本発明は、本発明者らによる前記した新たな知見に基づいてなされたものである。本発明の主な目的は、直接の測定が難しい体幹深層筋の活動量を、脊柱起立筋の活動量に基づいて推定することにより、効率よく体幹を訓練することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決する手段は、以下の項目のように記載できる。
【００１０】
（項目１）
装具本体と、筋電計とを備えており、
前記装具本体は、
使用者の腰部に取り付けられる支持体と、
前記支持体に対して回動して、前記使用者の胸部に当接可能とされた胸部押圧部と、
前記胸部押圧部を前記使用者の胸部に向けて押圧する付勢手段と、
前記付勢手段による前記胸部への押圧力を調整するための押圧力調整部と
を備えており、
前記筋電計は、前記胸部押圧部により胸部を押圧されている状態における前記使用者の脊柱起立筋の活動量を測定する構成となっている
体幹訓練装置。
【００１１】
（項目２）
前記筋電計は、前記押圧力調整部により調整される前記胸部への押圧力の時間的変化に対応して、前記脊柱起立筋の活動量の時間的変化を測定する構成となっている
項目１に記載の体幹訓練装置。
【００１２】
（項目３）
さらに押圧力測定部を備えており、
前記押圧力測定部は、前記胸部押圧部による前記胸部への押圧力を測定する構成となっている
項目１又は２に記載の体幹訓練装置。
【００１３】
（項目４）
さらに制御部を備えており、
前記制御部は、前記筋電計により測定された前記脊柱起立筋の活動量が規定量以上に上昇した時点で、前記押圧力調整部により、前記胸部への押圧力を減少又は維持させる制御を行う構成となっている
項目１〜３のいずれか１項に記載の体幹訓練装置。
【００１４】
（項目５）
項目４に記載の体幹訓練装置において用いられるコンピュータプログラムであって、
前記筋電計により測定された前記脊柱起立筋の活動量の経時的変化を測定するステップと、
前記脊柱起立筋の活動量が規定量以上に上昇した時点で、前記押圧力調整部による前記胸部への押圧力を減少又は維持させるステップと
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【００１５】
（項目６）
項目１〜４のいずれか１項に記載の体幹訓練装置を用いて行う体幹訓練方法であって、
前記筋電計により測定された前記脊柱起立筋の活動量の経時的変化を測定するステップと、
前記脊柱起立筋の活動量が上昇した時点で、前記押圧力調整部による前記胸部への押圧力を減少又は維持させるステップと
を備える体幹訓練方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、直接の測定が難しい体幹深層筋、例えば腹横筋の活動量を、脊柱起立筋の活動量に基づいて推定することにより、効率よく体幹を訓練することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態における体幹訓練装置の概略的な構成を示すための説明図であって、使用者に装着した状態での側面図である。
【図２】図１の体幹訓練装置に用いられる装具本体の斜視図である。
【図３】図１の正面図である。
【図４】体幹訓練装置の基本的な動作を説明するための説明図である。
【図５】腹横筋の活動と胸を押す力との関係を示すグラフであって、横軸は胸を押す力（Ｎ）、縦軸は腹横筋厚（ｃｍ）である。
【図６】腹横筋の活動と胸を押す力との関係を示すグラフであって、横軸は胸を押す力（Ｎ）、縦軸は腹横筋厚（ｃｍ）である。
【図７】脊柱起立筋の活動と胸を押す力との関係を示すグラフであって、横軸は胸を押す力（Ｎ）、縦軸は脊柱起立筋の活動量（％ＭＶＣ）である。
【図８】脊柱起立筋の活動と胸を押す力との関係を示すグラフであって、横軸は胸を押す力（Ｎ）、縦軸は脊柱起立筋の活動量（％ＭＶＣ）である。
【図９】図１の装置を用いた体幹訓練方法を説明するための概略的なフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態における体幹訓練装置の概略的な構成を示すためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の第１実施形態に係る体幹訓練装置を、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００１９】
（第１実施形態の構成）
本実施形態に係る体幹訓練装置は、装具本体１と、筋電計２とを備えている（図１参照）。
【００２０】
（装具本体）
装具本体１は、使用者１００の腰部に取り付けられる支持体１１と、支持体１１に対して回動して、使用者１００の胸部に当接可能とされた胸部押圧部１２と、胸部押圧部１２を使用者１００の胸部に向けて押圧する付勢手段１３と、付勢手段１３による胸部への押圧力を調整するための押圧力調整部１４とを備えている（図２参照）。
【００２１】
支持体１１は、使用者１００の腰部の左右両側に取り付けられる二つの当接部１１１と、これらの当接部１１１どうしの間の距離を調整することで当接部１１１を腰部に固定するための二つの係止具１１２とを備えている。係止具１１２としては、例えば面ファスナが用いられる。
【００２２】
胸部押圧部１２は、アーム１２１と押圧パッド１２２とを備えている。アーム１２１は、略Ｕ字状に形成されており、その開放端部（図２において下端部）が、支持体１１に回動可能な状態で支持されている。押圧パッド１２２は、アーム１２１の閉鎖端部（図２において上部）に取り付けられている。押圧パッド１２２は、図１及び図３に示されるように、その当接面が使用者１００の胸部に当接するように配置されている。
【００２３】
付勢手段１３は、リンク機構１３１と、ばね１３２と、ハンドル１３３とを備えている。リンク機構１３１は、アーム１２１の開放端部を、支持体１１に対して回動可能となるように支持している。ばね１３２は、ハンドル１３３を介してリンク機構１３１とアーム１２１との間に取り付けられて、両者の間に張力を付与している。本実施形態では、ばね１３２の弾発力（引張力）とリンク機構１３１の動作により、アーム１２１に取り付けられた胸部押圧部１２の押圧パッド１２２を使用者１００の胸部に向けて付勢することができるようになっている。ハンドル１３３は、アーム１２１に対して回動可能となるように取り付けられており、回動によって、張力付与位置と張力解除位置との間を移動できるようになっている。ハンドル１３３が張力付与位置にあるときは、ばね１３２からアーム１２１への引張力が加わり、ハンドル１３３が張力解除位置にあるときは、この引張力が解除されるようになっている。
【００２４】
押圧力調整部１４は、ねじ機構を用いて、ばね１３２の端部とアーム１２１との距離を調節することにより、ばね１３２の引張力を調整できるようになっている。
【００２５】
このような装具本体１としては、前記した特許文献２又は特許文献１の構成を用いることができるので、これについてのさらに詳しい説明は省略する。
【００２６】
筋電計２（図１参照）は、胸部押圧部１２により胸部を押圧されている状態における使用者１００の脊柱起立筋の活動量を測定する構成となっている。具体的には、本実施形態の筋電計２は、筋電計本体２１と、電極パッド２２とを備えている。電極パッド２２は、筋電を計測すべき位置（本例では、脊柱起立筋の活動量を測定できる位置）において、使用者１００の体表面に取り付けられるようになっている。筋電計本体２１は、電極パッド２２から送られた信号を取得して、筋電の活動を記録又は出力できるようになっている。
【００２７】
（本実施形態の動作）
前記した装置を用いた体幹訓練方法を、図４〜図９をさらに参照しながら説明する。
【００２８】
（装具の基本的動作）
まず、説明の前提として、本実施形態による装具本体１を装着した状態において使用者に加わる力を、図４を用いて説明する。この図４は、図１とは見る方向が逆であることに注意する。
【００２９】
図４の状態では、使用者１００の胸部には、図中で右方向に向けての押圧力Ｐが、胸部押圧部１２により加えられる。押圧力Ｐは、この例では、使用者の上部体幹重心Ｘ１に向けられている。一方、使用者１００の腰部には、この押圧力の反力として、骨盤を立てる方向での（図４では反時計回りの）回転力が、支持体１１を介して加わる。具体的には、使用者の腰部関節中心Ｘ２を中心として、図中Ｑ１及びＱ２方向の回転力が加わる。すると、脱力状態では腹筋部分が伸ばされることになるので、使用者は、本能的にそれに抵抗しようとし、腹筋を活動させて、体の直立状態を維持しようとする。これにより、腹筋（特に体幹深層筋）の活動を活性化でき、体幹を鍛えることができる。一方、腹筋の活性化により体の直立状態が維持されていると、背筋は緩んだ状態となるので、腰痛が緩和される等の利点もある。
【００３０】
（本発明者らによる知見の詳細）
以上の説明を前提として、図５〜図８を参照しながら、本発明者らによる知見をさらに詳しく説明する。
【００３１】
図５に示されるように、胸を押す力と腹横筋厚（腹横筋の活動量を示す）との関係は、正の相関を持ち、ほぼ直線関係となる。なお、ここでＲ２は、相関係数の２乗を示す。すなわち、胸を押す力を増大させるほど、腹横筋が活発になることがわかる。ところが、ある限度を超えると（図示例では胸を押す力が２５Ｎを超えると）、図６に示すように、腹横筋厚は減少に転じる。したがって、ある限度値を超える近傍まで、押圧力を高めることにより、体幹訓練の効率を高めることができるが、限度値を超えてしまうと、その効率は却って低下してしまうことがわかる。
【００３２】
さらに、図７に示されるように、胸を押す力と脊柱起立筋の活動量との関係は、負の相関を持ち、ほぼ直線関係となる。したがって、胸を押す力を増やすほど、腰への負担を軽減することができる。しかしながら、ある限度を超えると（図示例では胸を押す力が２５Ｎを超えると）、図８に示すように、脊柱起立筋の活動量は上昇に転じる。したがって、ある限度値を超える近傍まで、押圧力を高めることにより、腰痛軽減を図ることができるが、限度値を超えてしまうと、却って腰部に負担をかけてしまうことがわかる。
【００３３】
しかも、重要なこととして、図６と図８から分かるように、同じ使用者における両方の限度値はほぼ等しい。さらに、本発明者らの研究により、限度値自体は使用者により変動するが、この関係自体は使用者によらずほぼ同じであって、様々な使用者に適用可能であることが分かった。
【００３４】
（体幹訓練方法の手順）
図９をさらに参照して、前記した実施形態の装置を用いた体幹訓練方法の手順を説明する。
【００３５】
（図９のステップＳＡ−１）
まず、装具本体１を使用者１００に装着する（図１及び図３参照）。この装着手順は前記した特許文献１又は２と同様でよいので、詳しい説明は省略する。この状態では、図４に示されるように、使用者１００の胸部に押圧力が加わる一方で、骨盤には、それを立たせる方向の回転力が加わる。
【００３６】
（図９のステップＳＡ−２及びＳＡ−３）
ついで、装具本体１の押圧力調整部１４を操作して、胸部への押圧力を増やす。その一方で、筋電計２により、脊柱起立筋の活動量を測定する。
【００３７】
（図９のステップＳＡ−４）
ついで、脊柱起立筋の活動量が、前回の測定よりも増加したかどうかを判断する。この判断は、例えば、使用者自ら、あるいは訓練指導者により行うことができる。もちろん、機器を用いて自動的に判定することもできる。
【００３８】
この判断がＮｏであれば、ステップＳＡ−２に戻り、以降の操作を繰り返す。この判断がＹｅｓであれば次のステップに進む。
【００３９】
（図９のステップＳＡ−５）
脊柱起立筋の活動量が増加したときは、ステップＳＡ−２を行わないので、胸部への押圧力は維持される。あるいは、使用者の状態によっては、押圧力を多少緩和するように、押圧力調整部１４を操作することもできる。なお、訓練の目的によっては、脊柱起立筋の活動量が増加した時点で、使用者に意識的な運動動作（例えば腹筋に力を入れるなど）を要求することで、脊柱起立筋の活動量を減少させて、ステップＳＡ−２以降の動作を再び繰り返すこともできる。
【００４０】
（図９のステップＳＡ−６）
ついで、使用者は、装具本体１を装着したまま、つまり、体幹深層筋の活動をほぼ最大としたまま、各種の訓練動作（例えば歩行など）を行うことができる。これにより、本実施形態では、体幹深層筋の訓練を効率よく行うことができるという利点がある。しかも、本実施形態では、脊柱起立筋の活動量が最低であると想定される状態で、訓練を行うことができるので、訓練中の腰痛の防止も図ることができる。
【００４１】
（第２実施形態）
つぎに、図１０をさらに参照して、本発明の第２実施形態に係る体幹訓練装置を説明する。なお、この第２実施形態の説明においては、前記した第１実施形態の体幹訓練装置と基本的に共通する構成要素については、同一符号を用いることで、記載の煩雑を避ける。
【００４２】
第２実施形態の体幹訓練装置は、押圧力測定部３と、制御部４とをさらに備えている。
【００４３】
第２実施形態における筋電計２は、付勢手段１３により調整される胸部への押圧力の時間的変化に対応して、脊柱起立筋の活動量の時間的変化を測定する構成となっている。
【００４４】
押圧力測定部３は、胸部押圧部１２による胸部への押圧力を測定する構成となっている。押圧力測定部３は、例えば、胸部押圧部１２の押圧パッド１２２に取り付けられた圧力センサにより構成することができる。圧力センサとしては、既存の各種のものを用いることができるので、これについての詳しい説明は省略する。
【００４５】
制御部４は、筋電計２により測定された脊柱起立筋の活動量が規定量以上に上昇した時点で、押圧力調整部１４により、胸部への押圧力を減少又は維持させる制御を行う構成となっている。具体的には、本実施形態の制御部４は、筋電計２による測定値（つまり脊柱起立筋の活動量）と、押圧力測定部３による測定値（つまり胸部への押圧力）とを受け取り、その値に基づいて、押圧力調整部１４を操作できるようになっている。例えば、制御部４は、制御モータ（図示せず）を用いて、押圧力調整部１４を操作し、胸部への押圧力を調整できるようになっている。また、本例の制御部４は、押圧力測定部３からの測定値を用いて、押圧力調整部１４の調整量をフィードバック制御できるようになっている。ここで、「規定量以上に上昇」とは、脊柱起立筋の活動量が前回の測定値より高いことをもって判断することもできるし、前回の測定値から所定の範囲内の変動であることをもって判断することもできる。「規定量」をどの値又は範囲に設定するかは、実験的、あるいは、訓練の目的により決定できる。
【００４６】
制御部４は、例えばコンピュータにより構成可能である。このコンピュータは、例えば以下のようなステップを実行するコンピュータプログラムにより動作可能である：
・筋電計２により測定された脊柱起立筋の活動量の経時的変化を測定するステップと、
・脊柱起立筋の活動量が上昇した時点で、押圧力調整部１４による胸部への押圧力を減少又は維持させるステップ。
【００４７】
第２実施形態の装置における他の構成及び利点は、前記した第１実施形態と基本的に同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。
【００４８】
なお、本発明の内容は、前記実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲に記載された範囲内において、具体的な構成に対して種々の変更を加えうるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１  装具本体
１１  支持体
１１１  当接部
１１２  係止具
１２  胸部押圧部
１２１  アーム
１２２  押圧パッド
１３  付勢手段
１３１  リンク機構
１３２  ばね
１３３  ハンドル
１４  押圧力調整部
２  筋電計
２１  筋電計本体
２２  電極パッド
３  押圧力測定部
４  制御部
Ｐ  胸部への押圧力
Ｑ１・Ｑ２  骨盤に加わる回転モーメントの方向
Ｘ１  上部体幹重心
Ｘ２  腰部関節中心
【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】
2018064755.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018064755.tif 000011
【図１０】
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