(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の姿勢変化を検出可能な姿勢変化検出手段から出力される姿勢変化に関する情報に基づいて、該被検者に対し皮膚感覚刺激を付与する装置であって、
前記被検者の自発的な動作を誘起または抑制する皮膚感覚刺激を発生する刺激発生手段と、
前記姿勢変化に関する情報に基づいて該刺激発生手段を駆動する刺激制御手段と、
を備え、
前記刺激発生手段は、被検者の身体の一部について当該身体部分の複数箇所に皮膚感覚刺激を付与できるよう複数の刺激発生部を有し、
前記刺激制御手段は、前記複数の刺激発生部を順次駆動し、これにより体表面を移動する連続的な皮膚感覚刺激を前記被検者に付与する
皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項２】
前記刺激発生部は、振動を発生可能な振動子からなり、
前記皮膚感覚刺激は、感覚受容器を含む被検者の筋肉を刺激することが可能な振動刺激である
請求項１に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項３】
前記刺激発生手段を支持し且つ該刺激発生手段を被検者の皮膚に直接または間接的に接触させることが可能なベース部材
をさらに備えた請求項１または２に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項４】
前記姿勢変化検出手段から出力される情報は、被検者の重心位置に関する重心情報を含み、
前記刺激制御手段は、該重心情報に基づいて重心位置の変化量を算出する変化量演算手段と、該重心情報に基づいて重心位置の変化方向を算出する変化方向演算手段とを含む
請求項１から３のいずれか一項に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項５】
前記重心位置の変化量を、予め設定した閾値と比較する比較手段をさらに備え、
前記刺激制御手段は、該比較手段による比較結果に基づいて前記刺激発生手段を駆動する
請求項４に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項６】
前記刺激制御手段は、前記重心位置の変化量に関する情報に基づいて該変化量に対応した強度の皮膚感覚刺激を発生するよう前記刺激発生部を駆動する
請求項４または５に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項７】
前記複数の刺激発生部が、重力方向と略直交する略水平な平面内に配列してある
請求項１から６のいずれか一項に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項８】
前記刺激発生手段は、被検者の姿勢安定時の重心位置の少なくとも前後左右に配置した刺激発生部を含む
請求項１から７のいずれか一項に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項９】
前記刺激制御手段は、前記重心位置の変化方向に関する情報に基づいて該重心位置の変化方向と略平行に配列された複数の刺激発生部を前記複数の刺激発生部から選択する選択手段を備え、該選択された複数の刺激発生部を順次駆動して皮膚感覚刺激を発生させる
請求項１から８のいずれか一項に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項１０】
前記刺激制御手段は、前記選択手段により選択された複数の刺激発生部を、前記重心位置の変化方向と略逆向きに順次駆動する
請求項９に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項１１】
前記刺激発生手段は、被検者の足裏に皮膚感覚刺激を付与するものである
請求項１から１０のいずれか一項に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項１２】
前記刺激発生手段を靴に配した
請求項１１に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項１３】
前記刺激発生手段を杖のグリップに配した
請求項１から１０のいずれか一項に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項１４】
前記刺激発生手段の駆動状態を表示可能な駆動表示手段
をさらに備えた請求項１から１３のいずれか一項に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項１５】
被検者の自発的な動作を誘起または抑制する皮膚感覚刺激を発生する刺激発生手段と、
該刺激発生手段を支持し且つ該刺激発生手段を被検者の皮膚に直接または間接的に接触させることが可能なベース部材と、
前記刺激発生手段を駆動する刺激制御手段と、
を備え、
前記刺激発生手段は、被検者の身体の一部について当該身体部分の複数箇所に皮膚感覚刺激を付与できるよう複数の刺激発生部を有し、
前記刺激制御手段は、前記複数の刺激発生部を順次駆動し、これにより被検者の体表面を移動する連続的な皮膚感覚刺激を発生させる
皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項１６】
前記刺激発生部は、振動を発生可能な振動子からなり、
前記皮膚感覚刺激は、感覚受容器を含む被検者の筋肉を刺激することが可能な振動刺激である
請求項１５に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【請求項１７】
前記ベース部材は、被検者の身体部分の表面形状に追従して変形可能なように可撓性を有し、かつ前記身体部分に固定可能な固定手段を備える
請求項３、１５および１６のいずれか一項に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚感覚刺激を付与する装置および方法に係り、特に、疾病や外傷によりバランス能力に障害を受けた者に対し機能回復訓練を施す場合など、重心位置や身体各部の変位・変化状態を適切な状態に保持させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間は、重力に対して一定の姿勢や運動方向を保持し、重力方向に対して身体の傾きが変わったときにはこれを補償するよう身体各部を動かすバランス能力を有している。ところが、外傷や何らかの疾病、例えば脳卒中や脳梗塞、パーキンソン病、内耳障害等によってこのような平衡・バランス機能が低下しあるいは失われることがある。病院や各種の医療関連施設では、治療段階を終えた後、このような後遺症を持つ者に対しリハビリテーションを施し、バランス能力の機能回復を図る。
【０００３】
かかる機能回復訓練を支援する装置としては、例えば特開平７−２７５３０７号公報や特開平９−１２０４６４号公報に開示されたものがある。特開平７−２７５３０７号公報に記載の装置は、被検者の重心位置をリアルタイムに検出してこれを画像表示し、自己の重心位置を目標イメージと重ね合わせるように重心移動を行わせるものである。また、特開平９−１２０４６４号公報に記載の装置は、重心位置データに基づいて被検者が仮想空間内を移動している画像を作り出し、これにより重心移動の訓練を行う。さらに、触覚を利用して被検者に方向の提示を行うものとして、特開２００１−７５７０５号公報に記載の発明がある。
【発明の開示】
【０００４】
ところで、人間が立位姿勢を保持する場合、種々の要因が安定性に影響を及ぼすことになるが、このうち主要な要因として「支持基底」（ｂａｓｅ  ｏｆ  ｓｕｐｐｏｒｔ）の広さが挙げられる。この支持基底とは、二足で起立したときに両足底とそれらのあいだの部分を合計した面積を意味する概念であり、支持基底が広いほど安定性は良好となる（例えば両足を密着させた場合と広げた場合を比較すると、広げた場合の方が両足間の面積が増えるから、その分支持基底が広くなって安定性が増す）。
【０００５】
一方、バランス能力あるいはその機能回復を考える場合には、支持基底自体の広さというよりも寧ろ、支持基底と重心線（被検者の重心位置）との関係が重要となる。平衡を保つということは、支持基底内に安定して重心を維持することを意味するからである。すなわち、支持基底の中心に重心線の位置が近いほど安定性は良くなり、逆に重心線の位置が支持基底の中心から外れるほど安定性は悪くなる。重心が動揺し、その位置が支持基底の周縁に近くなれば、わずかの外力の影響でも重心が支持基底から逸脱し、転倒することとなるのである。
【０００６】
平衡・バランス機能が正常に働いている健常者と、平衡・バランス機能に何らかの障害がある者とを比較すると、前者（健常者）では、支持基底のほぼ中心部に重心線が維持される。これに対し、後者（障害がある者）には、重心線の位置が支持基底の中心部に留まらずに変動が大きくなり、時として重心線が支持基底から外れて転倒することがある。
【０００７】
したがって、上記機能回復訓練においては、重心線の位置をできるだけ支持基底の中心に安定して維持させ、またそのような動作を被検者が自発的に行うよう促すことが望ましい。
【０００８】
ところが、上記特開平７−２７５３０７号および特開平９−１２０４６４号に記載の発明は、基本的に自己の重心を所定の目標位置に移動することを目的とするものであって、いずれも重心位置の安定を図るものではなく、そのような動作を誘起するものでもない。したがって、例えば姿勢が無意識に大きく変化し、バランスを崩したことを本人が気付くことが出来ないような者に対して、注意を喚起しあるいは転倒の危険を回避するようなことをこれら公報に記載の装置によって行うことは難しい。また、これら公報記載の装置は、いずれも被検者が画像を見て訓練を行うものであるから、ディスプレイ等の大掛かりな装置が必要となるうえに、被検者の身体に直接働きかけて姿勢維持の動作を誘起するものではない。
【０００９】
他方、上記特開２００１−７５７０５号公報に記載の発明は、体表面に直接触覚刺激を与えて被検者に方向を提示するものである。しかしながら、この発明は、身体の或る点に刺激を与えて単に方向を示すものに過ぎず、自身の姿勢変化を検出してこれを被検者に知らせるものではなく、姿勢維持の動作を引き起こすよう促すことが出来るものでもない。
【００１０】
さらに、上記のような機能回復訓練における場合だけでなく、疾病や障害のない健常者にとっても重心位置や姿勢、様々な状況下におけるバランス保持能力のより一層の向上が望まれる場合がある。例えば、スキーやスケート、テニス、ゴルフ等の各種スポーツでは、重心位置やその移動の如何が技量上達を左右する主要因のひとつとなり得る。また、例えば滑りやすい雪道の歩行で転倒を防ぐような場合にも、体重の掛け方によって重心位置を適切な状態に保つことが重要となる。
【００１１】
したがって、本発明の主な目的のひとつは、重心位置や身体各部の変位状態等を含めた広い意味での「姿勢」を適切な状態に保持させることにあり、特に姿勢を維持しあるいは適切な状態にする動作や運動を被検者自身が自発的に行うよう促すことにある。
【００１２】
上記目的を達成して課題を解決するため、本発明に係る皮膚感覚刺激付与装置は、被検者の姿勢変化を検出可能な姿勢変化検出手段から出力される姿勢変化に関する情報に基づいて、該披検者に対し皮膚感覚刺激を付与する装置であって、前記被検考の自発的な動作を誘起または抑制する皮膚感覚刺激を発生する刺激発生手段と、前記姿勢変化に関する情報に基づいて該刺激発生手段を駆動する刺激制御手段とを備える。
【００１３】
本発明の装置は、皮膚感覚刺激を発生させ被検者に付与するものであり、これにより姿勢変化を被検者に注意喚起し、所望の運動・動作を誘起（促通）し、または抑制するものである。さらにこれらの作用に加え、本発明の装置によれば、皮膚感覚刺激による動作を繰り返すことによって筋肉（例えば疾病や外傷によって衰えた筋力）を強化し、あるいは筋肉に皮膚感覚刺激を与えることによって筋肉の緊張をほぐし（弛緩させ／リラックスさせ）、マッサージ効果、血流改善効果を得ることも出来る。
【００１４】
皮膚感覚刺激は、刺激発生手段により発生させる。この刺激発生手段は、被検者の姿勢変化を検出可能な姿勢変化検出手段から出力される姿勢変化に関する情報に基づき、刺激制御手段によって駆動される。
【００１５】
本発明において「姿勢」とは、重心の位置や、身体各部（例えば腕、脚、胴、腰、頭など）の状態を広く含む概念であり、「姿勢変化」とは、該「姿勢」を変化させる動作や運動（例えば腕や脚を上げる、腰を引く、上体を曲げる・傾ける・捻る、頭を下げる、関節の曲げ・伸ばし・ひねり（ねじり）等々の様々な身体の動き）をいうものである。
【００１６】
一方、「皮膚感覚」とは、触覚だけでなく、圧覚や温覚、冷覚、痛覚などの人間の皮膚に関連した諸感覚を含む概念で、「皮膚感覚刺激」とは、これら諸感覚を生じさせることが可能な刺激をいう。この刺激は、必ずしも被検者本人が意識できるものに限られず、被検者本人が意識することが出来ない（無意識的／反射的な）ものをも含む。例えば脳卒中等で麻痺した身体部分に本発明にいう皮膚感覚刺激（例えば振動刺激）を付与し、被検者本人はその刺激を認識できないような場合であっても、被検者の筋肉に直接働きかけることによって当該被検者に姿勢制御の動作を促したり（促通）、あるいは望ましくない身体状態や運動・動作を抑制することが可能だからである。
【００１７】
尚、かかる意識的または無意識的な促通または抑制効果を実現するため、当該皮膚感覚刺激は、筋紡錘など感覚受容器を含めた筋自体を刺激可能な大きさ（強度）、刺激時間、タイミングおよび刺激部位等を有することが望ましい。
【００１８】
皮膚感覚刺激の具体例を述べれば、典型的には振動刺激（バイブレーション）が挙げられる。ただし、本発明にいう皮膚感覚刺激は、振動刺激に限られるものではなく、例えば皮膚を圧迫したり（一定時間一定の圧力を加える）、引っ張ったり、皮膚との間に温度差を与え、あるいは電気的な刺激（例えば電極を身体に付ける）を与えること等、皮膚に関連した様々な刺激を含む。
【００１９】
前記刺激発生手段は、被検者の身体の一部について当該身体部分の複数箇所に皮膚感覚刺激を付与できるよう複数の刺激発生部を備えることが望ましい。複数の刺激発生部を順次駆動し連続的な（移動するような／なぞるような）皮膚感覚刺激を生じさせることによって、より効果的に促通（動作を促すこと等）や抑制（筋肉の緊張をほぐすこと等）を行うことが出来るからである。
【００２０】
「身体の一部（身体部分）」とは、具体的には、例えば足裏、足指、脚（下肢、大腿）、腰、胴回り、尻（臀部）、腕（上腕、前腕）、手指、胸、首、顔面、頭などの身体の部分を云い、複数の刺激発生部によって当該身体部分の複数箇所（例えば足裏の複数点）に皮膚感覚刺激を付与する。また、ここに云う身体部分は、必ずしも一箇所である必要はなく、身体の複数の部分（例えば足裏と腰のように）についてそれぞれ複数の刺激発生部を設け、皮膚感覚刺激を付与するよう構成しても良い。
【００２１】
上記複数の刺激発生部は、例えば重力方向と略直交する略水平な平面内に配列しておく。また、被検者の姿勢安定時の重心位置の少なくとも前後左右に配置した刺激発生部を含むことがある。さらに、前記刺激制御手段は、重心位置の変化方向に関する情報に基づいて該重心位置の変化方向と略平行に配列された複数の刺激発生部を前記複数の刺激発生部から選択する選択手段を備え、該選択された複数の刺激発生部を順次駆動して皮膚感覚刺激を発生させることがある。この場合、駆動の順序は、例えば、重心位置の変化方向と略逆向きとする。重心の変化方向と逆向きに移動するように皮膚感覚刺激を生じさせることで、重心を引き戻すような動作を促すことが出来るからである。
【００２２】
上記本発明の装置は、さらに、前記刺激発生手段を支持し且つ該刺激発生手段を被検者の皮膚に直接または間接的に接触させることが可能なベース部材を備えることがある。このベース部材は、具体的には、例えば靴やその中敷、腕・脚・胴などに巻き付けることが可能な帯状部材、被検者の身体部分の表面形状に追従して変形し体表面に密着させることが可能な可撓性部材（布状部材、樹脂シート等）、医療用装具、座布団、杖のグリップなどである。また、該ベース部材は、被検者の体表面に固定するための固定手段を備える場合がある。かかる固定手段は、例えばベルト、紐、ベルクロ（貼合せファスナ／面ファスナ）、あるいは皮膚や衣服に貼り付けることが可能な粘着剤層により構成することが可能である。
【００２３】
また、「直接または間接的に接触」とは、被検者の皮膚に直接接触させる場合だけでなく、例えば衣服や靴下、他の部材や材料などを介して被検者の皮膚に間接的に接触させることを含む意味である。
【００２４】
このようなベース部材を備えた装置によれば、前記刺激発生手段を例えば靴の中敷（ベース部材）に配し、既存の靴に当該中敷を敷くようにするなど、より簡便に本発明にいう皮膚感覚刺激を被検者に付与することが可能となる。
【００２５】
前記姿勢変化検出手段から出力される情報は、被検者の重心位置に関する重心情報を含み、前記刺激制御手段は、該重心情報に基づいて重心位置の変化量を算出する変化量演算手段と、該重心情報に基づいて重心位置の変化方向を算出する変化方向演算手段とを含むことがある。重心位置の変化量と変化方向とを検出することにより、当該変化量および変化方向に対応した皮膚感覚刺激を被検者に付与するためである。
【００２６】
上記本発明に係る装置は、さらに、前記重心位置の変化量を、予め設定した閾値と比較する比較手段を備え、前記刺激制御手段は、該比較手段による比較結果に基づいて前記刺激発生手段を駆動する場合がある。例えば、重心位置の移動を監視して転倒を防止するような場合において、重心の変化量が許容値以内（転倒のおそれのない範囲内）の場合のように、重心位置が変化しても（姿勢変化があっても）刺激発生手段を駆動して促通する必要がない場合もあるからである。
【００２７】
また、前記刺激制御手段は、前記重心位置の変化量に関する情報に基づいて該変化量に対応した強度の皮膚感覚刺激を発生するよう前記刺激発生部を駆動することがある。このような構成によれば、例えば上記転倒防止を図るような場合に、重心変化量（したがって転倒の危険性の高さ）に対応した強度の刺激を被検者に与え、危険度に応じた注意喚起を行うことが可能となる。
【００２８】
さらに、上記本発明の装置では、前記刺激発生手段の駆動状態を表示可能な駆動表示手段を備えることがある。このような構成によれば、例えば患者や障害者のリハビリテーションを行うような場合に、駆動表示手段を通じて、刺激を付与している箇所を介助者・指導者・被検者が容易に知ることができ、刺激の付与状態と被検者の身体状態とをより正確に把握することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の別の皮膚感覚刺激付与装置は、被検者の自発的な動作を誘起または抑制する皮膚感覚刺激を発生する刺激発生手段と、該刺激発生手段を支持し且つ該刺激発生手段を被検者の皮膚に直接または間接的に接触させることが可能なベース部材と、前記刺激発生手段を駆動する刺激制御手段とを備え、前記刺激発生手段は、被検者の身体の一部について当該身体部分の複数箇所に皮膚感覚刺激を付与できるよう複数の刺激発生部を有し、前記刺激制御手段は、前記複数の刺激発生部を順次駆動して皮膚感覚刺激を発生させる。
【００３０】
かかる皮膚感覚刺激付与装置によれば、上記皮膚感覚刺激付与装置と同様に体表面を移動する皮膚感覚刺激を被検者に付与することで、当該被検者に対して所望の動作・運動を促し、あるいは抑制効果を与えることが出来る。
【００３１】
また、本発明に係る皮膚感覚刺激付与方法は、被検者の姿勢変化を検出して該姿勢変化に関する情報を出力する姿勢検出ステップと、該出力された姿勢変化に関する情報に基づいて、該被検者に付与するため皮膚感覚刺激を発生可能な刺激発生手段を駆動し皮膚感覚刺激を発生させる刺激付与ステップとを含む。
【００３２】
かかる方法においては、前記刺激発生手段が、皮膚感覚刺激を発生可能な複数の刺激発生部を備え、前記姿勢変化に関する情報が、被検者の重心位置に関する情報を含み、当該方法は、姿勢安定時における被検者の重心位置を測定する基準位置測定ステップと、該姿勢安定時の重心位置と前記重心位置に関する情報とに基づいて重心位置の変化量および変化方向を算出する姿勢変化算出ステップとをさらに含み、前記刺激付与ステップは、前記重心位置の変化量を、予め設定した閾値と比較する比較ステップと、前記重心位置の変化方向に基づいて、前記複数の刺激発生部の中から、皮膚感覚刺激を発生させる複数の刺激発生部を選択する選択ステップと、前記比較ステップにおける比較結果に基づいて、前記選択ステップで選択された複数の刺激発生部を駆動するステップとを含むことがある。
【００３３】
上記のような本発明によれば、姿勢変化を的確に知らせ、姿勢維持の動作を被検者が自発的に行うよう促すことが可能となる。本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
［図１］本発明の一実施形態に係る皮膚感覚刺激付与装置の構成を示すブロック図である。
［図２］前記実施形態に係る皮膚感覚刺激付与装置の構成を示す概念図である。
［図３］前記実施形態に係る皮膚感覚刺激付与装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。
［図４］前記実施形態における振動子の配置例を示す平面図である。
［図５］前記実施形態における振動子の別の配置例を示す平面図である。
［図６］前記実施形態における振動子の選択および駆動の方法を説明する図である。
［図７］前記実施形態に係る皮膚感覚刺激付与装置の動作を示すフローチャートである。
［図８］本発明における刺激発生手段（振動子）の配置例を示す図である。
［図９］本発明の別の実施形態に係る皮膚感覚刺激付与装置（靴への適用例）を示す断面図である。
［図１０］本発明の別の実施形態に係る皮膚感覚刺激付与装置を示すもので、該装置における振動子（刺激発生手段）の配置例（杖に配置した例）を示す斜視図である。
［図１１］図１０に示した皮膚感覚刺激付与装置（杖）の変形例を示すもので、石突の底面を示す図である。
［図１２］本発明のさらに別の実施形態に係る皮膚感覚刺激付与装置を示すもので、該装置における振動子（刺激発生手段）の配置例（腕に配置した例）を示す図である。
［図１３］本発明のさらに別の実施形態に係る皮膚感覚刺激付与装置を示すもので、該装置における振動子（刺激発生手段）の配置例（同じく腕に配置した例）を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１および図２に示すように本実施形態の皮膚感覚刺激付与装置は、被検者５の姿勢に関する情報を収集する姿勢検出部（姿勢変化検出手段）１と、被検者５に対し皮膚感覚刺激を付与する刺激付与部（刺激発生手段）３と、姿勢検出部１が収集した情報に基づいて被検者５の姿勢状態の判定を行い、刺激付与部３を駆動制御する姿勢判定部（刺激制御手段）２とを備える。
【００３６】
そして、被検者５の姿勢変化（重心変位）に関する情報を姿勢検出部１により検出し、この情報に基づいて姿勢判定部２が刺激付与部３を駆動して被検者５の身体の一部に皮膚感覚刺激を付与することで被検者に姿勢変化の注意を喚起し、姿勢を安定状態に引き戻すよう促す。
【００３７】
姿勢検出部１は、具体的には、被検者５の重心位置を計測する重心動揺計（例えば３点の荷重をロードセルにより検出して重心位置を算出するもの等）や、傾きを検出可能な傾斜センサ、加速度センサ、位置センサ、身体各部位の関節の角度を計測可能な関節角度計、動作解析装置などにより構成することができ、従来から提供されているこれらの計測機器を利用することが可能である。また、これらのセンサを複数組み合わせて使用するようにしても良い。姿勢判定部２は、図３以降を参照しつつ後に詳しく説明する。
【００３８】
刺激付与部３は、被検者による認識の容易性ならびに被検者の身体（筋肉）に対しより効果的に働きかける観点から、振動刺激を付与できる部材ないし素子であることが望ましい。例えば、被検者の体表面に振動刺激を与えることが可能な振動モータ（例えば携帯電話機に使用されている小型振動モータを利用可能である）により当該刺激付与部３を構成することが出来る。ただし、本発明において発生させる皮膚感覚刺激は、前に述べたように必ずしも振動刺激に限定されるものではなく、本発明における「皮膚感覚刺激」は、例えば皮膚に一定の圧力を加えることにより生じる圧覚や、皮膚との温度差により生じる温覚・冷覚などの皮膚に関連した諸感覚を含み、さらに例えば電極を皮膚に装着することにより発生させることが出来るような電気的刺激をも含むものである。
【００３９】
図３を参照し、本実施形態のシステム構成をより具体的に説明する。同図に示すようにこのシステムは、前記図１に示した姿勢検出部１、姿勢判定部２および刺激付与部３にそれぞれ対応して、重心位置検出器１１、姿勢判定部２、並びに刺激付与部３を備えており、さらに入力操作を行うための入力操作部２０（例えばキーボードやテンキー、マウス等）と、刺激付与部３による振動刺激の付与状態（刺激付与部３の駆動状態）を表示する駆動表示部１０とを有する。また、各構成部間、例えば、重心位置検出器１１（姿勢検出部１）と姿勢判定部２との間、あるいは姿勢判定部２と刺激付与部３との間等における信号の授受は、伝送線路を通じて有線で行うことが出来るが、無線通信により行うようにしても良い。無線通信による場合には、信号の送受信部を適宜設ける。
【００４０】
重心位置検出器１１は、前述のように例えば重心動揺計により構成することができ、該検出器は、被検者の重心位置データをｘ−ｙ座標値としてリアルタイムに出力する。
【００４１】
一方、姿勢判定部２は、初期位置設定部２２、閾値設定部２３、姿勢変位演算部２４、比較判定部２７、振動子選択部２８、および振動子駆動制御部２９を有する。これらのうち初期位置設定部２２は、重心位置検出器１１の出力データを格納するメモリ（図示せず）を有し、入力操作部２０における所定の（姿勢安定時の重心位置を設定するための）入力操作によって重心位置検出器１１からデータを取り込み、これを被検者の姿勢安定時における重心位置（ｘ０，ｙ０）として該メモリ内に記憶する。
【００４２】
閾値設定部２３は、刺激付与部３を駆動して被検者に振動刺激を与える基準となる閾値を記憶するもので、入力操作部２０を通じて入力された閾値データを格納するメモリ（図示せず）を有する。尚、本実施形態において閾値を設定するのは、被検者に振動刺激を与えて注意喚起を行う必要性は、姿勢変化が大きい場合（転倒等の危険が予測される）に生じるからである。したがって本実施形態の装置では、姿勢変化が少なく、重心位置の変化量が小さい場合（変化量が閾値以下）には、振動刺激の付与は行わない。
【００４３】
姿勢変位演算部２４は、重心位置の変位を算出するため変化量演算部２５と変化方向演算部２６とを有し、初期位置設定部２２および重心位置検出器１１からそれぞれ、姿勢安定時の重心位置である初期重心位置データ（ｘ０，ｙ０）と、現在の重心位置データ（ｘ，ｙ）とを取り込む。そして、変化量演算部２５は、これらのデータから下記式（１）に基づいて重心位置の変化量ｒを算出し、該データを比較判定部２７および振動子駆動制御部２９にそれぞれ出力する。
【００４４】
0004690890.tif 000002
【００４５】
一方、変化方向演算部２６は、下記式（２）に基づいて変化方向θを算出し、該データを振動子選択部２８に出力する。
【００４６】
0004690890.tif 000003
【００４７】
比較判定部２７は、重心位置の変化量ｒに関するデータを変化量演算部２５から取り込んでこれを閾値設定部２３から入力された閾値ｒ０と比較し、変化量ｒが閾値ｒ０より大きい場合に振動子選択部２８に対し選択指令信号を出力する。
【００４８】
該選択指令信号に基づいて振動子選択部２８は、変化方向演算部２６からの出力データθに基づいて、駆動すべき刺激付与部３内の振動子３１ａ，３１ｂ，…を決定し、その選択信号を振動子駆動制御部２９に出力する。振動子駆動制御部２９は、振動子選択部２８からの選択信号に基づいて、変化量演算部２５により算出された変化量ｒに対応した強度で（例えば変化量ｒに比例した強さで）、前記振動子選択部２８によって選択された所定の振動子を駆動する。尚、かかる振動子の選択および駆動方法については、図４から図６を参照して後に具体的に説明する。
【００４９】
姿勢検出部１としては、重心位置検出器１１に代え、傾きを検出可能な傾斜センサを使用することも可能である。該傾斜センサとしては、傾斜量と傾斜方向とを検出できるものを使用し、被検者の例えば上体（首の後、背中、胸など）に該傾斜センサを装着する。傾斜センサからの出力信号は、傾斜量と傾斜方向に関するデータを含み、傾斜量データは姿勢変位演算部２４を介して比較判定部２７に出力され、傾斜方向データは姿勢変位演算部２４を介して振動子選択部２８に出力される。また、閾値設定部には、閾値として或る傾斜量（被検者の身体状態・障害の程度等に応じて適宜決定すれば良い）を予め設定しておく。
【００５０】
以降、上記実施形態と同様に、比較判定部２７は、傾斜センサから入力された傾斜量を閾値と比較し、傾斜量が閾値より大きい場合に振動子選択部２８に対し選択指令信号を出力する。振動子選択部２８は、上記傾斜方向データに基づいて駆動すべき刺激付与部３内の振動子３１ａ，３１ｂ，…を決定し、その選択信号を振動子駆動制御部２９に出力する。振動子駆動制御部２９は、振動子選択部２８からの選択信号に基づき、上記傾斜量に対応した強度で選択された所定の振動子を駆動する。
【００５１】
尚、傾斜センサは、一定の傾斜量以上となった場合（振動刺激付与が必要となった場合）にのみ姿勢判定部２へ検出信号を出力する形式のものであっても良い。この場合、該検出信号は、振動子選択部２８（当該検出信号に傾斜の大きさに関する情報が含まれる場合には、振動子選択部２８および振動子駆動制御部２９）へ入力させ、振動子選択部２８は該検出信号に基づいて駆動する振動子を選択するよう構成する。したがって、該構成によれば、比較判定部２７および閾値設定部２３は省略可能である。
【００５２】
前記図３の実施形態に戻って、振動子駆動制御部２９はまた、振動子選択部２８によって選択された振動子３１ａ，３１ｂ，…に対し駆動信号を出力すると同時に、駆動表示部１０に対しても当該駆動する振動子を示す表示信号を出力する。駆動表示部１０は、例えば液晶ディスプレイ等の画像表示手段を備えており、振動子駆動制御部２９からの当該表示信号に基づいて、駆動されている振動子をリアルタイムに表示する。
【００５３】
ディスプレイへの表示形式は、特に問わない。例えば振動子の配列状態を画像表示するとともに、実際に（現在）駆動されている振動子を、例えば点滅や塗りつぶし、非駆動の振動子と異なる色に着色表示するなどの適当な表示方法によって表示させれば良い。駆動表示部１０は、本実施形態において必須の構成ではなく省略することも可能であるが、このような駆動表示部１０を備えた装置によれば、例えばリハビリテーションを行う場合に介助者や指導者が当該ディスプレイを見ることによって振動子の駆動状態、すなわち当該被検者への皮膚感覚刺激の付与状態を即座に把握できるという利点がある。
【００５４】
振動子駆動制御部２９からの前記表示信号は、伝送線路を通じて有線で送信するようにしても良いが、無線通信により送信するようにすることも可能である。この場合、姿勢判定部２内に送信部（図示せず）を設けるとともに、駆動表示部１０内には当該送信部からの送信信号を受信する信号受信部を設ける。この場合、駆動表示部１０は、姿勢判定部２からの送信信号を直接受信する専用の装置として構成しても良いが、携帯電話機等を利用することとし、公衆回線等を経由して上記表示信号を伝送し、液晶ディスプレイに表示させるようにすることも出来る。
【００５５】
刺激付与部３は、複数個の振動子（振動モータ）３１ａ，３１ｂ，…からなる。これらの振動子３１ａ，３１ｂ，…は、被検者の体表面の所定部位に装着され、振動子駆動制御部２９からの制御信号によって駆動される。振動子３１ａ，３１ｂ，…は、図４に示すように例えば靴の中敷（ベース部材）５１に設置することにより足底に配置することが出来る。振動子の数および配置位置は特に限定されない。この例では、左右各足底の前後左右に４個、並びに斜め左右前方および斜め左右後方に４個で計８個ずつ、左右両足で合計１６個の振動モータ３１ａ〜３１ｐを配してある。
【００５６】
振動子を装着する身体の部位は、足底部以外にも、図８に示すように頭部や胸部、腰部その他の部位（例えば腕や大腿部、下腿部等）を適宜選択することが可能である。例えば、足底の感覚を喪失している者に対しては、皮膚感覚が残っている胸部や腰部などに振動子を配置して皮膚感覚刺激を付与し、姿勢変化の注意喚起を行うことが可能である。
【００５７】
図５は、腰部あるいは胸部に振動子を装着する構成例を示したものである。この例では、腰まわりや胸まわりに装着可能なベルト５２の内側に合計８個の振動モータ３１ａ〜３１ｈを設け、これらのモータを前後左右、斜め左右前方および斜め左右後方にそれぞれ配した。
【００５８】
振動子は、上述のように被検者の身体の様々な部位に装着することが可能であるが、重心の変化方向（前後左右等）について被検者に注意喚起を行うため、図４および図５の例のように重心方向（鉛直方向）に略直交する平面内（水平面内）において少なくとも前後左右には振動子を配置することが望ましい。
【００５９】
振動子選択部２８による振動子の決定方法、並びに振動子駆動制御部２９による振動子の駆動方法について述べる。
【００６０】
本実施形態の装置において振動子選択部２８は、被検者の姿勢の傾き（重心位置の変化）の方向と略平行に配列された振動子を順に選択する。例えば、重心位置の変化方向が前方向であれば、これと平行な前後方向に配列された振動子を、最前のものから最後のものまで順に選択する。また、左方向に重心が変化した場合には、これと平行な左右方向に配列された振動子を、最も左に配置されたものから最も右に配置されたものまで順に選択する。
【００６１】
そして、振動子駆動制御部２９は、このようにして選択された振動子を重心変化方向とは逆向きに順次駆動して皮膚感覚刺激を発生させる。例えば、重心が前方へ移動して前後方向に配置された振動子が選択された場合には、最前部に配置された振動子から最後部に配置された振動子までの各振動子に対し駆動信号を順次出力してこれらの振動子を前から後に向け順番に一定時間ずつ駆動する。これにより、皮膚感覚刺激が前方から後方へ向けて連続して移動する感覚を被検者に与えることが出来る。
【００６２】
尚、駆動する振動子の数は、本発明では１個とすることも出来るが、このような連続的な皮膚感覚刺激を発生させるには、一定の方向に配列された２個以上の振動子を順次駆動することが望ましい。
【００６３】
また、発生させる振動の強度は、変化量演算部２５が算出した変化量ｒに基づいて振動子駆動制御部２９が決定する。例えば、変化量ｒに比例した大きさの電圧を印加し、振動モータの回転数を制御すれば、発生する振動の強度を変化量ｒに対応したものとすることが出来る。変化量ｒと振動強度（モータへの供給電圧等）との関係は、必ずしも比例関係に限られない。ただし、変化量ｒが大きいほど振動強度を大きくする（正の相関関係とする）ことが望ましい。変化量ｒが大きいほど転倒の危険性が高く、したがって強く注意喚起を行う必要があるからである。
【００６４】
振動子の選択・駆動方法をさらに具体的に説明する。図６は、被検者の重心位置（ｘ，ｙ）を表すｘ−ｙ座標を示すもので、この座標系の原点は初期重心位置（ｘ０，ｙ０）に一致させてある。また、被検者の姿勢が何れの方向に変化しているのかを変化方向を示す値θによって判別して振動子の選択を行うために、座標系を例えば８つの方向領域、すなわち前（θａ＜θ≦θｂ）、左前（θｂ＜θ≦θｃ）、左（θｃ＜θ≦θｄ）、左後（θｄ＜θ≦θｅ）、後（θｅ＜θ≦θｆ）、右後（θｆ＜θ≦θｇ）、右（θｇ＜θ≦θｈ）および右前（θｈ＜θ≦θａ）に均等に分割してある。
【００６５】
振動子選択部２８は、変化方向演算部２６から入力される変化方向データθをθａ〜θｈと比較することによって重心の変化方向θがどの領域に入るかを決定し、これにより駆動する振動子を選択する。
【００６６】
例えば、被検者の姿勢が前方に傾いて重心位置が（ｘ１，ｙ１）に変位した場合を考えると（図６参照）、この場合、θａ＜θ１≦θｂであるから、振動子選択部２８は、図４の例では、つま先（前部）に配置された振動子３１ａ，３１ｉと踵側（後部）に配置された振動子３１ｂ，３１ｊ（図５の例では腹側の振動子３１ａと背中側の振動子３１ｂ）を順に選択し、該選択信号を振動子駆動制御部２９に出力する。振動子駆動制御部２９は、該選択信号に基づいて、つま先の振動子３１ａ，３１ｉ（図５の例では腹側の振動子３１ａ）を一定時間駆動し、その後、踵側の振動子３１ｂ，３１ｊ（図５の例では背中側の振動子３１ｂ）を一定時間駆動する。
【００６７】
各振動子の駆動時間（どのくらいの時間駆動するか）、並びに駆動間隔（或る振動子が駆動されてから、次の振動子が駆動されるまでの時間間隔）は、被検者の年齢や障害の程度、皮膚感覚の残存程度等に応じて適宜設定することが可能であるが、これらを例えば数十から数百ミリ秒程度とすることが出来る。この程度とすれば、１〜数秒で一連の連続した振動刺激を１回から数回付与することが出来る。尚、後に図７のフローチャートを参照して説明するとおり、姿勢判定部２は、所定のサンプリング周期（例えば数ミリ秒〜数十ミリ秒間隔）で重心位置検出器１１から被検者の重心位置データを取り込み、上述した変化量ｒおよび変化方向θの算出を行って閾値ｒ０との比較判定および振動子の選択を行うから、姿勢が戻らない（変化量ｒが閾値ｒ０以下にならない）限り、この連続した振動刺激が繰り返し発生されて被検者に付与されることとなる。
【００６８】
同様にして、例えば被検者の姿勢が斜め左後方に傾いて重心位置が（ｘ３，ｙ３）に変位した場合（図６参照）には、θｄ＜θ３≦θｅであるから、振動子選択部２８は、図４の例では、斜め左後部の振動子３１ｈ，３１ｐ（図５の例では振動子３１ｈ）と、斜め右前部の振動子３１ｇ，３１ｏ（図５の例では振動子３１ｇ）とを順に選択する。振動子駆動制御部２９は、該選択結果に基づいて、斜め左後部の振動子３１ｈ，３１ｐ（振動子３１ｈ）をまず駆動し、その後、斜め右前部の振動子３１ｇ，３１ｏ（振動子３１ｇ）を駆動する。尚、これらの振動子は、図６のベクトル長から明らかなようにｒ３＞ｒ１であるから、前記重心位置が（ｘ１，ｙ１）に変位した場合と較べて大きな電圧が印加され、強い振動を発生する。
【００６９】
さらに図６には、被検者の重心位置が（ｘ２，ｙ２）に変位した場合を例示してある。この場合には、変化量ｒ２が閾値ｒ０より小さく、比較判定部２７は振動子選択部２８に選択指令信号を出力することがないから、振動子選択部２８は振動子駆動制御部２９に選択信号を出力しない。したがって、振動子駆動制御部２９は刺激付与部３（振動子３１ａ，３１ｂ…）に対して駆動信号を出力せず、被検者に振動刺激は付与されない。
【００７０】
本実施形態において、振動子３１の駆動（選択）方法は、様々に変更することが可能である。例えば、前記図６において重心位置が（ｘ３，ｙ３）に変位した場合の例では、左右両足について斜め左後部の振動子３１ｈ，３１ｐを同時に駆動し、その後、同じく左右両足について斜め右前部の振動子３１ｇ，３１ｏを駆動して、云わば左右の足それぞれについて（別々に）振動子を駆動することとした。これに対し、左右の足を全体として一体に把握して左足から右足へ、あるいは右足から左足へ振動刺激が連続して流れるように振動子を駆動しても良い。
【００７１】
例えば、左に姿勢が傾いたときには、左足外側の振動子３１ｃ→左足内側の振動子３１ｄ→右足内側の振動子３１ｋ→右足外側の振動子３１ｌの順に振動子を駆動し、左足外側から右足外側に向け次第に振動刺激を移動させることも可能である。同様に、重心位置が（ｘ３，ｙ３）に変位した前記の例においても、左右各足で別々に振動子を駆動するのではなく、例えば左足振動子３１ｈ→左足振動子３１ｄ→右足振動子３１ｋ→右足振動子３１ｏの順に駆動しても良い。
【００７２】
さらに、前述の例では、θの値によって重心変位の方向を判別するために８つの角度範囲（各範囲は４５°）を設定したが、さらに細かく（例えば１０等分あるいは１６等分など、また必ずしも等分でなくても良い）角度範囲を設定して駆動する振動子と対応付けを行うことも出来るし、これより粗く（例えば４等分して前後左右方向のみとする等）することも可能である。ただし、実際の姿勢変位の方向と振動刺激の提示方向とをより精度良く一致させるためには、振動子の配置個数を多くするとともに、かかる角度範囲をより細かく設定して振動子に対応付けることが望ましい。
【００７３】
図７に基づいて本実施形態に係る皮膚感覚刺激付与装置の動作を説明する。まず、被検者の姿勢が安定している状態における重心位置（ｘ０，ｙ０）を検出するとともに（ステップＳ１０１）、振動刺激を付与すべき変化量の閾値ｒ０を入力する（ステップＳ１０２）。閾値ｒ０は、例えば障害の程度や機能回復の進行度等に応じて入力操作部２０を通じて適宜設定することが出来る。
【００７４】
次に、現在の重心位置（ｘ，ｙ）の検出を行う（ステップＳ１０３）。重心位置検出器１１は、既に述べたようにリアルタイムに被検者の重心位置（ｘ，ｙ）を検出可能である。姿勢判定部２は、所定のサンプリング周期（例えば数ミリ秒〜数十ミリ秒間隔）で重心位置検出器１１から被検者の重心位置データ（ｘ，ｙ）を取り込み、変化量演算部２５で変化量ｒを、また変化方向演算部２６で変化方向θをそれぞれ算出する（ステップＳ１０４）。
【００７５】
そして、比較判定部２７が変化量ｒと閾値ｒ０とを比較し（ステップＳ１０５）、変化量ｒが閾値ｒ０を超えていれば、振動子選択部２８がθに対応した振動子３１を選択する（ステップＳ１０６）。一方、変化量ｒが閾値ｒ０以下であれば、前記ステップＳ１０３に戻って現在の姿勢座標が検出される。振動子の選択（ステップＳ１０６）が行われた後、振動子駆動制御部２９は変化量ｒに対応した駆動信号強度を決定し（ステップＳ１０７）、これを選択された振動子に出力する（ステップＳ１０８）。そして、入力操作部２０から姿勢制御の終了を指示する信号が入力されるまで前記ステップＳ１０３〜ステップＳ１０８が繰り返される（ステップＳ１０９）。
【００７６】
本実施形態に係る皮膚感覚刺激付与装置によれば、皮膚感覚刺激を与えることで被検者に直接働きかけて姿勢制御を行わせることが出来るから、視覚を通じて（例えば画面を見ながら）姿勢制御を行わせる方法に較べ、より直接的かつ効果的に被検者に注意を促すことが可能となる。また、前記実施形態の装置では、一連の複数の振動子を順次駆動して連続的な皮膚感覚刺激を与える。この連続刺激は姿勢変化の方向と逆向きに流れるものであるから、重心をこの連続刺激の流れに沿って移動させるイメージを被検者に想起させることが出来る。したがって、姿勢を元に戻す動作を被検者自身が自発的に行うよう誘起することが可能となる。このように方向性を持った連続的な皮膚感覚刺激を発生させることで、本実施形態の装置は、姿勢制御を被検者に効果的に行わせることが出来る。また、障害者や疾病患者だけなく、健常者にとっても、皮膚感覚刺激を与えることで例えば姿勢を正しく保持させ、これにより腰痛や肩凝り、不適切な姿勢に起因する慢性的な障害・疾病を予防・防止することも可能である。
【００７７】
さらに、本発明および本実施形態に係る装置は、身体機能の回復を目的としたリハビリテーション分野だけでなく、各種スポーツにおける重心移動練習や、雪道での歩行訓練・歩行支援、バランス機能・平衡感覚の向上等の健常者を対象とした身体機能の向上訓練、被検者に方向を提示すること等に適用することが可能であり、また、筋肉のリラクセーション／マッサージ効果を得ることも出来るものである。
【００７８】
例えばスキーやスケート、ゴルフ、テニスなどの各種スポーツにおいて靴内に前記図４に示した中敷を配し、皮膚感覚刺激を付与することによって重心位置が所望の範囲から外れた場合に被検者に知らせ注意喚起することが出来る。具体的には、図３の閾値設定部２３に望ましい（例えば熟練者の）重心位置範囲に関するデータを予め格納しておき、該データと重心位置検出器１１で検出された被検者の重心位置とをリアルタイムに比較して、被検者の重心位置が望ましい重心範囲から外れた場合に、振動子を駆動して当該望ましい範囲に重心が安定するよう促す。
【００７９】
また近年、スクリーン上にプレー風景を映し出し、実際にプレーしているような感覚を被検者に与える様々なスポーツに関するシミュレーション装置が提供されている。したがって上記訓練（振動刺激付与）は、実際のプレー中に行うことも可能であるが、このようなシミュレーション装置とともに使用するようにしても良い。シミュレーション装置によれば、被検者自身は移動しない（実際にゲレンデを滑ったり、テニスコートを走り回ったりしない）から、重心位置検出器１１として床に据え置いた重心動揺計を使用することが可能である。
【００８０】
またスポーツ以外にも、雪道や凍結路面での歩行訓練および歩行支援に上記本発明ないし本実施形態に係る装置を利用することも出来る。
【００８１】
すなわち、雪道や滑りやすい凍結路面では、足裏の一部（例えば踵）にのみ体重が掛かると、滑って転倒しやすくなる。したがって、これを防ぐために重心位置が一定の範囲から外れた場合に、それを引き戻すように皮膚感覚刺激を付与することで、歩行訓練や歩行支援を行うことが可能である。
【００８２】
この場合、前記図４のベース部材（靴の中敷）５１に振動子に加えて圧力センサを設けて荷重状態を検出し、体重の掛け方（荷重）に一定以上の偏りがあった場合に振動子３１ａ〜３１ｐを駆動して当該偏りを是正するよう促す。圧力センサは、少なくとも爪先部分と踵部分とに配置し（さらに左右、例えば左足外側と右足外側に設けても良い）、足裏各部分の荷重を検出する。そして、閾値設定部２３に例えば当該被検者の体重等に基づいて決定した所定の荷重値を閾値として格納しておき、踵あるいは爪先部分に当該閾値以上の圧力が掛かったときに、これを体重の掛け方が適当でないとして判定し、振動子を駆動する。
【００８３】
さらに図９は、上記のような歩行訓練あるいは歩行支援を行う靴５０の一例を示す断面図である。この靴５０では、靴底５１ａの上に敷いた中敷５１の表面に振動子３１ｒ〜３１ｖを設け、さらに中敷５１の下面に圧力センサを設けてある。圧力センサとしては、靴の前位置に配したセンサ７１ａと、後位置に配したセンサ７１ｂとを含む。尚、圧力センサを設ける位置は、中敷の下面でなくても、中敷の上面や内部、あるいは靴底等としても構わない。また、圧力センサに代え、スイッチ（例えば一定以上の荷重が掛かるとオンとなる押しボタンスイッチ）を設けて該スイッチのオンオフによって荷重の検出を行い、これに基づいて振動子の駆動を行うようにすることも可能である。
【００８４】
振動子の具体的な駆動方法は、例えば、踵部分に閾値以上の荷重が検出された場合には、前記図４の例では爪先の振動子３１ａまたは３１ｉ（図９の例では例えば３１ｒ）を駆動して、爪先にも体重を掛けるように促す。逆に爪先部分に閾値以上の荷重が検出された場合には、踵の振動子３１ｂまたは３１ｊ（図９の例では例えば３１ｖ）を駆動して踵にも体重を掛けるよう促す。さらにこのとき、前記実施形態と同様に爪先から踵に向け、または踵から爪先に向けて順次振動子を駆動し流れるような連続的な刺激を与えることも、被検者の重心移動動作を促す点で好ましい。
【００８５】
また、爪先と踵のいずれにも荷重を検出しないときには、足を上げていると判断して振動子の駆動を行わないようにしても良い。特に歩行のスリップや転倒を防止するには、着地している方の足が問題となるからである。また、歩行時の足上げを検知して上げた方の足について振動付与を行わないようにするには、圧力センサ等によらずに、関節の角度を検出するセンサによって行うことも可能である。例えば膝の角度を検知するセンサを設け、膝の角度が一定の角度以上となっている場合には、地面に着地している足ではなく、歩を進めるため地面から持ち上げた状態にある足であると判断して、この場合には、振動子の駆動を行なわないようにする。
【００８６】
さらに足だけなく、杖を使用する場合にもこれを斜めに地面に突くと滑りやすく危険な場合がある。
【００８７】
したがって、図１０に示す装置は、振動子（刺激発生手段）を杖のグリップ５５に配置して手のひらに皮膚感覚刺激を付与するようにしたものである。図示の例では、前後方向に延びるグリップ５５の長手方向に沿って４個の振動子３１ａ〜３１ｄを配するとともに、杖が垂直の状態から斜めに傾いたことを検出する手段としてグリップ５５の内部または杖本体６１の内部に傾斜センサ６５を設けた。
【００８８】
この装置では、例えば杖先端の石突６２が前方に行き過ぎ、杖が後方へ傾き過ぎた場合には、傾斜センサ６５がこの傾きを検出し、振動子３１ｄ、振動子３１ｃ、振動子３１ｂおよび振動子３１ａを順に駆動することにより、グリップ５５を前方に動かしあるいは突き直して杖を地面に対してより垂直に近い状態に戻すよう促す。また逆に、グリップ５５が前に出すぎて杖が前方に傾き過ぎた場合には、振動子３１ａ、振動子３１ｂ、振動子３１ｃおよび振動子３１ｄを順に駆動してグリップ５５を引き戻すように促す。尚、振動子の数や駆動方法は、他の数あるいは駆動順序であっても構わない。
【００８９】
さらに、この杖では、傾斜センサ６５によらずに、図１１に示すように石突６２の底面（杖本体６１と石突６２との間でも良い）に圧力センサ７１ｓ〜７１ｖ（またはスイッチ）を設け、前述した靴５０と同様に、荷重を検出することによって（あるいはスイッチのオンオフを利用することによって）振動子３１ａ〜３１ｄの駆動を行うようにすることも可能である。また、上記傾斜センサや圧力センサに代え、あるいは傾斜センサまたは圧力センサに加えて例えば加速度センサや位置センサ等の各種センサを使用するようにしても良く、これらのセンサを複数種類組み合わせて用いることも可能である。
【００９０】
また、このような杖のグリップ５５を利用し、あるいは前述のような靴５０の中敷５１や身体に装着可能なベース部材に配した振動子を利用して、歩行進路を案内するガイド装置を構成することも可能である。具体的には、例えば姿勢検出部１（図１）としてＧＰＳ等の自己位置の検出手段を設け、夜道などで周囲が見難い場合に、かかる自己位置検出手段によりリアルタイムに位置情報を得て、振動子を駆動し、体幹あるいは四肢に皮膚感覚刺激を付与することによって所望の方向に被検者を導き、目的地に誘導するようなことも出来る。
【００９１】
さらに、本発明にいう皮膚感覚刺激を付与することにより、麻痺した身体部分の機能回復や、筋肉の不要な緊張の緩和（リラクセーション）、マッサージ等の効果を得ることも可能である。
【００９２】
図１２および図１３は、それぞれ本発明に係る皮膚感覚刺激（振動刺激）を付与する振動子を上腕に配置した例を示すものである。図１２の例は、前記刺激付与部３（図１）としてシート状のベース部材５３に複数（この例では１０個）の振動子３１ａ〜３１ｊを配置したもので、上腕の筋肉に振動刺激を付与する。振動子を支持するベース部材５３は、各振動子３１ａ〜３１ｊを被検者の体表面に密着させることが出来るように可撓性を有する材料（例えば布、樹脂シート等）により形成してある。また、ベース部材５３は、該ベース部材５３を被検者の腕に固定する固定手段として、腕に巻き付けることが可能なベルト５６を備えている。尚、この固定手段は、ベルト以外にも、例えば紐やベース部材の裏面に形成した粘着剤層等であっても良い。
【００９３】
振動子３１ａ〜３１ｊの駆動方法（駆動パターン）は、（１）一方向に流れるように順次駆動するパターン、（２）中心部分から左右に広がるように順次駆動するパターン、（３）一方向に流れた後、逆方向に戻るように駆動するパターン（往復駆動）、（４）渦を巻くように順次駆動するパターン、（５）任意の点を固定して駆動するパターンなど、各種の駆動パターンをとることが可能である。
【００９４】
より具体的に述べれば、上記駆動パターン（１）としては、例えば振動子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅの順に駆動する。またこのとき同時に、振動子３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ、３１ｊを駆動しても良く（３１ａと３１ｆ、３１ｂと３１ｇ、３１ｃと３１ｈ、３１ｄと３１ｉ、３１ｅと３１ｊをそれぞれ同時に駆動する）、逆向きに順次駆動しても良い。
【００９５】
駆動パターン（２）としては、例えば、まず振動子３１ｃを駆動し、次に３１ｂと３１ｄを、さらに次に３１ａと３１ｅを駆動する。このとき、振動子３１ｆ〜３１ｊについても、同様に同時に駆動しても良い。駆動パターン（３）としては、例えば振動子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅの順に駆動した後、逆戻りするように振動子３１ｅ、３１ｄ、３１ｃ、３１ｂ、３１ａの順に駆動する。これを繰り返しても良い。また振動子３１ｆ〜３１ｊについても、同様に同時に駆動しても良い。
【００９６】
駆動パターン（４）としては、例えば振動子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｊ、３１ｉ、３１ｈ、３１ｇ、３１ｆ、３１ａ、…の順に駆動する。逆向きの回転方向でもあっても良い。駆動パターン（５）としては、いずれかの振動子（例えば３１ｃ、３１ｈのみ）を駆動する。
【００９７】
一方、図１３の例は、前記刺激付与部３（図１）として帯状のベース部材５４に複数の振動子を設け、腕の周囲に振動子（同図では腕外側の振動子３１ｋ〜３１ｏのみを示し、腕内側の振動子は図示していない）を配置できるようにしたものである。振動子の駆動パターンとしては、例えば腕の周りを時計回りに又は反時計回りに駆動することが出来る。
【００９８】
このように複数の振動子による移動刺激を付与すれば、例えば後遺症として麻痺を伴う脳卒中のような疾病に罹った患者のリハビリテーションにおいて、麻痺部分の筋肉の機能回復を図ることが出来る。また、当該移動刺激により筋の緊張を緩和し、筋をリラックスさせ、マッサージ効果を与えることも可能である。尚、このような振動刺激付与は、腕だけでなく、脚や体幹部等、身体各部に同様に適用することが可能である。また、上記図１２および図１３に示すような皮膚感覚刺激付与装置では、図１に示したような被検者の姿勢に関する情報を得る姿勢検出部１は、必ずしも必要ない。
【００９９】
本発明は、図面に基づいて説明した前記実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことが出来ることは当業者において明らかである。
【０１００】
例えば、刺激発生手段（振動子）の個数や配設パターン、身体への装着部位、刺激制御手段による具体的な駆動パターン等については、様々な変更が可能である。例えば、前記姿勢変化の注意喚起を行う装置では、（１）重心位置の変化方向と略一致する方向に（順方向に）振動子を順次駆動して振動刺激を与えること、（２）複数の振動子を同時に駆動すること（例えば図４の実施形態において、前足部の振動子３１ａ，３１ｉ，３１ｇ，３１ｍ，３１ｅ，３１ｏのみを同時に駆動する、あるいは後足部の振動子３１ｂ，３１ｊ，３１ｆ，３１ｐ，３１ｈ，３１ｎのみを同時に駆動する等）、（３）複数の振動子をグループ化して各グループ単位で振動子を順次駆動すること（例えば図４において、前足部の振動子３１ａ，３１ｉ，３１ｇ，３１ｍ，３１ｅ，３１ｏをまず駆動し、次に中央部の振動子３１ｃ，３１ｄ，３１ｋ，３１ｌを駆動し、その後、後足部の振動子３１ｂ，３１ｊ，３１ｆ，３１ｐ，３１ｈ，３１ｎを駆動する）等を行うことが出来る。
【０１０１】
また、実施形態の説明において機能ブロックとして説明した本実施形態の各部構成は、コンピュータプログラムによるソフトウェアあるいはファームウェアとして実現することも可能である。
【０１０２】
さらに本発明は、静的直立位だけでなく、歩行中など動的な条件下（重心が移動）でも適用することが出来る。また、靴内、杖、歩行器、車椅子、義肢、各種の装具等の移動補助・支援用福祉機器への応用も可能で、本発明によれば、皮膚感覚刺激を利用し、起立・歩行訓練等において、姿勢に関する情報を与えることにより姿勢制御が容易になる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  姿勢検出部
２  姿勢判定部
３  刺激付与部
５  被検者
１１  重心位置検出器
２０  入力操作部
２２  初期位置設定部
２３  閾値設定部
２４  姿勢変位演算部
２５  変化量演算部
２６  変化方向演算部
２７  比較判定部
２８  振動子選択部
２９  振動子駆動制御部
３１ａ〜３１ｐ，３１ｒ〜３１ｖ  振動子
５０  靴
５１  中敷（ベース部材）
５３  シート状ベース部材
５４  帯状ベース部材
５５  グリップ
５６  ベルト
６１  杖本体
６２  石突
６５  傾斜センサ
７１ａ，７１ｂ，７１ｓ〜７１ｖ  圧力センサ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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