(57)【要約】  本発明は、姿勢と動作の効率化を図る生体力学に基づくサポートスーツを課題とする。特に人体構成要素の通常の弾力性に似せた材料で強化された部分のあるサポートスーツである。この張力強化部分は筋骨格系の構造に従い、運動機能障害のある子供や大人の姿勢と動作を適切に支え、労働者やアスリートの活動の効率化を図る。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースウェアと、固定部と、張力材と、及びオプションで手足用付属品とを備えるテンセグリティに基づくサポートスーツ。
【請求項２】
固定部が張力材の取り付け部となることを特徴とする、請求項１に記載のテンセグリティに基づくサポートスーツ
【請求項３】
固定部が張力材の調節を可能にすることを特徴とする、請求項１または２に記載のテンセグリティに基づくサポートスーツ。
【請求項４】
張力材が二つの固定部を結合し、その間の最短の経路を通り、三角形の配置を示すことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のテンセグリティに基づくサポートスーツ。
【請求項５】
張力材が直接ベースウェアに固定され、図１０と図１１に示すように固定部と結合していることを特徴とする、請求項１、２または４に記載のテンセグリティに基づくサポートスーツ。
【請求項６】
ベースウェアと付属品の材料が綿、サプレックス、メッシュ、ポリエステルとポリアミドの分類に属していることが好ましいことを特徴とする、請求項１に記載のテンセグリティに基づくサポートスーツ。
【請求項７】
固定部の材料が合皮、プラスチック、本皮、キャンバスの分類に属していることが好ましいことを特徴とする、請求項１に記載のテンセグリティに基づくサポートスーツ。
【請求項８】
張力材の材料がポリウレタン、ラテックス、天然生地と合成生地の分類に属し、伸縮性があり、粘性の素材を含む、或いは含まないことを特徴とする、請求項１、４または５に記載のテンセグリティに基づくサポートスーツ。
【請求項９】
姿勢と動作の安定化と最適化を促進することを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のテンセグリティに基づくサポートスーツ。
【請求項１０】
特に運動機能障害を持つ子供や大人の姿勢と動作への適切なサポーターを含むことを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載のテンセグリティに基づくサポートスーツ。
【請求項１１】
労働者やアスリートの効率向上の手段を含むことを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載のテンセグリティに基づくサポートスーツ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、姿勢と動作の効率化を図る生体力学に基づくサポートスーツを課題とする。特に人体構成要素の通常の弾力性に似せた材料で強化された部分のあるサポートスーツである。この張力強化部分は筋骨格系の構造に従い、運動機能障害のある子供や大人の姿勢と動作を適切に支え、労働者やアスリートの活動の効率化を図る。
【背景技術】
【０００２】
適切な静止状態の維持と、適切な動作の動的な制御は、人体が効率よく要求に応えるための必須条件である。このためには、いかなる状況下でも関節が安定して動くことが不可欠である。従って、関節の安定性は、その明らかな重要性と適用性から、学会で注目され、議論されるようになった。概念上、安定性とは、外力を受けた後で、関節が原状回復する力と定義できる（Oliveira, V.C. et. al. 脊椎の関節の安定性: 現代理論と新しいパラダイム Back stability: contemporary theories and new paradigms. Fisioterapia Brasil, v.10, 2009）。
【０００３】
従来、建築物や橋の構造上の安定性の力学モデルが神経筋骨格系の安定化のメカニズムの研究に用いられてきた。骨盤、脊椎、膝等、人体の様々な部位の安定性の説明のために、このモデルを考慮し、連続的な圧縮力に基づくメカニズムが従来、提唱されてきた。しかし、この観点で人体の関節の安定性を説明するに当たって、様々な問題が明らかになった（Vleeming, A., et al. Relation between form and function in the sacroiliac joint. Part II: Biomechanical aspects. Spine, v.15, p. 133-136, 1990a; Vleeming, A. et. al. Relation between form and function in the sacroiliac joint. Part I: Clinicai anatomical aspects. Spine, v. 15, p. 130-132, 1990b; Panjabi, M. M. The stabilizing system of the spine. Part II: Neutral zone and instability hypothesis. Journal of Spinal Disorder, v.5, p.390-396; discuss, 1992; Panjabi, M. M. Clinicai spinal instability and low back pain. Journal of Electromyography and Kinesiology, v.13, n.4, p.371-379, 2003; Hodges, P. W. et al. Coexistence of stability and mobility in postural control: evidence from postural compensation for respiration. Experimental Brain Research, v.144, n.3, p.293-302, 2002; Hodges, P. W. The role of the motor system in spinal pain: implications for rehabilitation of the athlete following lower back pain. Journal of Science and Medicine in Sport, v.3, n.3, p.243-253, 2004; Markolf, K., Graff-Radford, A. & Amstutz, H. In vivo knee stability. Journal of Bone and Joint Surgery, V.60-A, p. 664-675, 1978; Solomonow, M., Baratta, R.; Zhou, B. The synergistic action of the ACL and thigh muscles in maintaining joint stability. American Journal of Sports Medicine, v. 15, p. 207-213, 1987）。
【０００４】
圧縮メカニズムから生じた安定性は、関節面の間の摩擦力の存在に依存し、それらの面への過剰な荷重も含むはずである。しかし、このような安定性をもたらすには、大半の関節の摩擦係数が非常に低いというエビデンスが存在する（Levin, S.M.; Theories about spinal loading. Spine, v.12, n.4, p.422-423, 1987; Levin, S.M.; Regional variation in tensile properties and biomechanical composition of the human lumbar anulus fibrosus. Spine, v.20, n.9, p.1103-1104, 1995a; Levin, S.M. The Tensegrity-Truss as a Model for Spine Mechanics: Biotensegrity. Journal of Mechanics in Medicine and Biology, v.2, n.3, p.375-388, 2002; Schmidt, T.A.; et. al. Boundary lubrication of articular cartilage: role of synovial fluid constituents. Arthritis Rheum, v. 56, n.3, p. 882-891, Mar. 2007; Wright, V.; Jonhs, RJ. Quantitative and qualitative analysis of joint stiffness in normal subjects and in patients with connective tissue diseases. Ann Rheum Dis, v. 20, p. 36-46, Mar. 1961; Such, C.H.; Unsworth, A.; Wright, V.; Dowson, D. Quantitative study of stiffness in the knee joint. Ann Rheum Dis, v. 34, n.4, p. 286-291, Ago. 1975; Whittlesey, S.N.; Robertson, D.G.E. Two-dimensional inverse dynamics. In: Robertson,D.G.E. et al. Research Methods in Biomechanics. Champaign, p. 103-124, 2004）。
【０００５】
関節面に生じた荷重は、圧縮のメカニズムによると、変性プロセスを引き起こすほど十分に高いことになる。それならば、人生の早い時期に変性プロセスが多く見られるはずである。しかし、このようなプロセスは、高齢者に顕著であり、圧縮荷重につながる骨格異常のある人に特に多く見られる（Levin, S. M. Theories about spinal loading. Spine, v.12, n.4, p.422-423, 1987; Levin, S. M. Regional variation in tensile properties and biomechanical composition of the human lumbaranulus fibrosus. Spine, v.20, n.9, p.1103-1104, 1995a.; Levin, S. M. The Tensegrity-Truss as a Model for Spine Mechanics: Biotensegrity. J. of Mechanics in Medicine and Biology, v.2, n.3, p.375-388, 2002; Sharma L. et. al. The role of knee alignment in disease progression and functional decline in knee osteoarthritis. JAMA.; v. 286, n. 2, p.188-195, 2001; Gross K.D. et. al.. Varus foot alignment and hip conditions in older adults. Arthritis Rheum, v.56, n.9, p.2993-2998, 2007）。
【０００６】
それに、圧縮安定性は重力に依存する、つまり依存側であることになる。この場合、関節は、一つの関節面が別の関節面に対して直角に重なる時しか安定しないはずだが、他のどの位置でも不安定になるはずである。圧縮安定性モデルの性質を考慮すると、関節は、本質的に不安定であるはずである。例えば、人間の背骨は、その頂点にわずか2 kgの荷重を加えただけで破綻することになる。従って、圧縮安定性に基づくモデルは、様々な姿勢と、動作の実行に見られる実際の安定性を説明することができない（Levin, S. M. Theories about spinal loading. Spine, v.12, n.4, p.422-423, 1987; Levin, S. M. Regional variation in tensile properties and biomechanical composition of the human lumbar anulus fibrosus. Spine, v.20, n.9, p.1103-1104, 1995a.; Levin, S. M. The Tensegrity-Truss as a Model for Spine Mechanics: Biotensegrity. Journal of Mechanics in Medicine and Biology, v.2, n.3, p.375-388, 2002; White, A. A., Panjabi, M. M., Clinicai Biomechanics ofthe Spine, p. 1-57. Lippincott, Philadelphia, 1978）。
【０００７】
筋骨格系の本質的な安定性を説明する上での圧縮モデルの問題に対し、他のモデルが提唱されている。このモデルは、テンセグリティとして知られる、張力・完全体の構造的性質に基づいている。テンセグリティとは、張力で相互に結合する要素網内に圧縮された要素の集合からなる、本質的に安定したシステムである。テンセグリティ構造は、全要素に分散された（プレストレス）、この連続的な張力が存在し、内部要素が完全に三角形の構造構成（ジオデシック）になっているため、全方向に安定した構造である（全方向の安定性）（Motro, R.; Tensegrity: The state of the art. 5th Int. Conf. on Space Structures, G.A.R. Parke and P. Disney, eds.,Telford, 2002; Sultan, C, Corless, M., & Skelton, R. E. The prestressability problem of tensegrity structures: some analytical solutions. tntern. J. of Solids and Structures, v.38, n. 30-31, p.5223-5252, 2001; Sultan, C, Corless, M., Skelton, R. E. Linear dynamics of tensegrity structures. Engineering Structures, v.24, n.6, p.671-685, 2002; Defossez, M. Shape memory effect in tensegrity structures. Mechanics Research Communications, v.30, n. 4, p.311-316, 2003）。
【０００８】
筋骨格系の複雑な構造は、実際、テンセグリティ構造と一致している。このシステムによると、骨は不連続の圧縮材であり、筋膜、靭帯、筋肉と腱の形成する、張力材の連続網の中に組み込まれている。例えば、腰椎の周囲の組織の筋膜の構成（胸腰筋膜）は、全方向へ分散される張力によって動的なバランスを得るジオデシック構造に似ている。それに、足関節の筋骨格系の結合組織のプレストレスの存在が研究で確認されている（Levin, S.M. The Importance of Soft Tissues for Structural Support of the Body. Spine: State of the Art Rev., v.9, 1995b; Levin, S.M. Putting the shoulder to the wheel: a new biomechanical model for the shoulder girdle. Biomedical Sei. Instrum., v.33, p.412-417, 1997a; Levin, S.M.; A different approach to the mechanics of the human pelvis: Tensegrity, Vleeming, Movement, Stability and Low back pain. Churchil Livingstone. 1997b; Souza T.R. et. al.. Prestress revealed by passive co-tension atthe ankle joint. J. Biomech. v.42, n.14, p.2374-2380, 2009）。
【０００９】
他のテンセグリティ構造と同様に、筋骨格系の内部で発生した力、又は筋骨格系に対する外力は、安定性を確保するために、直ちに人体の様々な部位へ分散される。それに、筋骨格系は、安定性の回復のために全体的に働き、外力を受けた部位から離れたところでも反応を示すことを、外力に対する姿勢補正に関する様々な研究が示唆している。この事実は、テンセグリティ構造に期待するように、筋骨格系がストレスの分散手段として働き、直ちに外力を全体的に分散させることを示唆している。従って筋骨格系の構造は、安定性の問題の一部でなく、解決策の一つであるようだ（Neptune R. R., Zajac F.E. & Kautz S.A. Muscle force redistributes segmentai power for body progression during walking. Gait Posture, v.19, n.2, p.194-205, 2004; Marsden, C. D., Merton, P.A. & Morton, H. B. Rapid postural reactions to mechanical displacement of the hand in man. In Desmedt: Motor Control Mechanisms in Health and Disease. Raven Press, p. 645-659, 1993）。
【００１０】
筋骨格系の外力の分散能力は、力を発揮する能力、動きに対する抵抗（剛性）など組織の性質によるようである。力を発揮する能力も、関節運動に対する筋肉の抵抗も、特定の姿勢での筋肉トレーニングによって、変えられることを研究が示唆している。筋肉の剛性、筋長・張力曲線と筋長の変化によって、筋肉組織が様々な機能的要求に応じる、その適応性を動物を使った実験が示している（Foumier, M. et al. Is limb immobilization a model of muscle disuse? Experimental Neurology, v. 80, n.1, p. 147-156, 1983; Herbert, R. The passive mechanical properties of muscle and their adaptations to altered patterns of use. The Australian Journal of Physical Therapy, v. 34, n.3, p. 141-149, 1988）。
【００１１】
筋肉は、短縮位にあるとき、筋長の減少と筋肉の剛性の増加に伴い、直列に並んだ筋節の数が40%まで減少する（Tabary, J.C. et al. Physiological and structural changes in the cafs soleus muscle due to immobilization at different lengths by plaster casts. Journal of Physiology, v.224, n.1, p. 231-244, 1972; Williams, P.E.; Goldspink, G. Changes in sarcomere length and physiological properties in immobilized muscle. Journal of Anatomy, v.127, n.3, p. 459-468, 1978）。この変化は、不使用の結果でなく、短縮位に保持されたまま、電気刺激を受けた筋肉に特に迅速に見られる。従って、 固定しないまま、電気刺激による、短縮位での連続的な筋収縮も、筋節の減少につながる（Tabary, J.C. et al. Experimental rapid sarcomere loss with concomitant hypoextensibility, Muscle Nerve, v.4, n.3, p. 198-203, 1981）。一方、筋肉が伸張位に保持されている時、直列に並んだ筋節の数が１９％増加し、筋長も増加することがわかっている（Williams, P.E. et al. The importance of stretch and contractile activity in the prevention of connective tissue accumulation in muscle. Journal of Anatomy, v. 158, p. 109-114, 1988; Tabary, J.C. et al. Physiological and structural changes in the cafs soleus muscle due to immobilization at different lengths by plaster casts. Journal of Physiology, v. 224, n.1, p. 231-244, 1972）。
【００１２】
筋肉の短縮位、または伸張位の保持は、長さ・張力の曲線に変化を生じるが、筋肉は、保たれている可動範囲で最大張力を出し始める。短縮位に保たれた筋肉は、長さ・張力の曲線が左側への変位を示し（筋肉は、短い長さで最大張力を発生させる）、伸張位に保たれた筋肉は、長さ・張力の曲線が右側への変位を示す(筋肉のより大きな長さの範囲で最大張力の発生）（Williams, P.E.; Goldspink, G. Changes in sarcomere length and physiological properties in immobilized muscle. J. of Anatomy, v. 127, n.3, p. 459-468, 1978; Williams, P.E.; Goldspink, G. Changes in sarcomere length and physiological properties in immobilized muscle. J. of Anatomy, v. 127, n.3, p. 459-468, 1978）。
【００１３】
従って、このエビデンスは、筋肉の力を発揮する能力も、関節運動に対する筋肉の抵抗も、特定の姿勢での筋肉トレーニングによって変えることが可能であることを示唆している。
【００１４】
モルモットで得られたエビデンスのほかに、人間を対象とした研究も、筋肉が短縮位、又は伸張位にある、可動範囲を優先したレジスタンス運動は、訓練した可動範囲で力を発揮する個人の能力を変えることを証明した。この訓練によって組織の改造（長さ・張力の比例の変化）と、関節の剛性の変化が生じることが証明された。両方の効果とも、直列に並んだ筋節の数の変化によって生じた筋肉の長さの変化と一致する。この訓練は、健康な人だけでなく、脳性麻痺を持つ子供（ＰＣ）にも効果的だった。しかし、筋肉の性質の変化だけでは、この子供達の機能性の変化をもたらさなかった。理由は訓練の強度が十分でなかったのかもしれない。向上があったが、 組織の剛性の平衡の問題はまだ残る。人体部位は抵抗の少ない方向へ動く傾向があるので、この平衡の問題は、筋骨格系に張力勾配を生じて、非定型運動を容易にする。しかし、訓練が機能的能力に効果がないことに他の要因が関わっているのかもしれない（Aquino, C.F., Fonseca, S.T., Goncalves, G.P., Silva, P.L, Ocarino, J.M., Mancini, M.C. Stretching versus strength training in lengthened position in subjects with tight hamstring muscles: A randomized controlled trial. Manual Therapy, v.15, p.26-31, 2010; Ocarino, J., Fonseca, S.T., Silva, P.L., Mancini, M.C., Goncalves, G. Alterations of stiffness and resting position of the elbow joint following resistance training. Manual Therapy, v.13, p.411-418, 2010, Vaz, D.V., Mancini, M.C., Fonseca, S.T., Vieira, D.S., Pertence, A.E.M. Muscle stiffness and strength and their relation to hand function in children with hemiplegic cerebral palsy. Developmental Med. and Child Neurology, v.48, n.9, p.728-733, 2006）。
【００１５】
現代の運動学習理論は、効果が訓練された動作の特定のものであると提唱する。上述の実験では、子供たちは、単なる手首の曲げ伸ばしの単独動作をするよう指示された。この効果は、姿勢の安定性を要する活動、それから上肢全体の動作と、この動作を周辺に置かれたものに合わせることには見られなかった。従って、筋肉構造の問題を最小限に抑えることは、必要であっても、機能的な活動を支える動作パターンに大きな変化を起こすには十分ではない。実際、人体の構造と機能の欠陥の間の明確な線形関係は、稀にしか見つからない。効果を日常生活に活かすには、特定の機能的訓練も、処置に追加しなければならない（Carr, J.H., Shepherd, R.B. Neurological rehabilitation: optimizing motor performance, p.350. Oxford, UK: Butterworth-Heinemann, 1998; Latash ML, Anson JG. What are “normal movements” in atypical populations? Behavioral and Brain Sciences, v. 19, n.1, p. 55-106, 1996）。
【００１６】
この仮定の根拠の一つは、片麻痺の子供を対象とした、麻痺側上肢集中訓練プログラムの効果を研究者たちが評価した実験である。最初、麻痺していない方の上肢が抑制された。抑制している間に、麻痺側の上肢で活動を行う様々な機会を子供に与える、集中訓練が実施された。次に、両手の訓練が行われた。この処置でこの子の機能効率が大幅に増加したことが確認された。しかし、非定型運動が適応可能であることを考慮すると、脳性麻痺に関わる姿勢と動作の補正を永続させるように見える、筋肉の性質の変化に向けた処置と、機能的訓練を組み合わせれば、その効果が強化され、容易に維持されることが期待される。（Brandao M.B. et. al. Adapted version of constraint-induced movement therapy promotes functioning in children with cerebral palsy: a randomized controlled trial. Clin Rehabil. v. 24, p.639-47, 2010）。
【００１７】
上述のエビデンスは、運動と作業によるリハビリテーションで、姿勢と動作の最適化を図る効果的な処置が二本の柱に基づくべきだと示唆している。
１．次の筋肉の性質を変えるための、特定な姿勢での集中的な筋力トレーニング
（ａ）機能的活動に重要な可動範囲で筋力の向上を促進する。
（ｂ）この活動の効率を確保する動作のパターンに対する抵抗を低減するために、張力の分散を効率化する。
２．筋力トレーニングで得た手段を重要活動に活用することを促進する機能的訓練
【００１８】
運動機能障害の治療でのサポートスーツの着用に関する特許について、技術的に説明する。
米国特許20070135278号は、「Suit for forcedly modifying a human posture and producing an increased load on a locomotion apparatus」を題として、人間の姿勢を変化させて荷重を加える装備について説明している。この装備は、相互結合している肩、骨盤、膝と足用のサポーターを含む。ベストは胸部全体を被覆し、肩のサポーターに結合し、バックルでショートパンツに結合している。この装備は神経疾患、運動器疾患と筋疾患の治療を目的とする。
米国特許20070004570号は、「Device for treatment of patients with disturbed posture and motor activity」を題として、ベスト、パンツと膝サポーターで形成され、ゴムバンドで相互結合した伸縮性を有しない布部でできている装備を紹介している。
国際特許公報WO2008144078号「Neurological motor therapy suit」は、取り外し可能な伸縮性を有しない布部でできた装備に関するものである。この装備は、上半身を完全に被覆するベストと、患者の腰と太ももまで届くパンツからなる。これらのパーツは、ゴムバンドで相互結合している。オプションとして、肘、膝、頭、手足のサポーターもあり、ゴムバンドで相互結合している。
【００１９】
市場には、運動機能障害を持つ人に姿勢を支えるためだけのサポートスーツがある。これらは、本発明とコンセプトが異なり、ヨーロッパ、米国とブラジルで使用されている。
【００２０】
販売されているモデルの「Therasuit」は、脳性麻痺の治療に使用されている。これは、深部感覚に関わる、ダイナミックな、ソフトなサポーターで、 キャップ、サポートスーツ（ショートパンツと、ベストで構成されている）、膝パッドと、スニーカーとの結合で構成されている。構成部分は、全て伸縮性を有する紐で相互結合している。この療法は、激しい運動の代表的なプログラムで、週５日、一日３〜４時間を３〜４週間で実施される（参照: http://www.suittherapy.com; アクセス日: ２０１１年１０月２７日）。
【００２１】
「アデリ」サポートスーツは、脳性麻痺患者の治療に使用されている装備で、姿勢と動作の補正のために荷重を利用する。ベスト、ショートパンツ、膝パッドと靴で構成されている。これらの装備は、拮抗筋として機能するように配置され、着用者の必要に応じて調節される特別なゴムバンドで相互結合していて、様々な筋肉群を鍛え、調節された抵抗を促す(参照: http://www.trajeadeli.com; アクセス日: ２０１１年１０月２７日）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
市場に出回っているサポートスーツは、筋骨格系の本来のジオデシック構造も、テンセグリティ構造として解釈した場合の張力の分散の原理も取り入れていない。市場に出回っているサポートスーツを構成する伸縮性を有する布部は、張力の全体の分散、又は全方向の安定性を確保する相互結合がない。それに、既に販売されているサポートスーツは、伸縮性を有する布部にプレストレスがないため、望まない動作の抑制に高い局所剛性を要し、非常に制限される。最後に、ゴムがジオデシックに組み合わされていないため、動作の途中でゴムがずれてしまう。このずれは、関節に対するゴムの効果を変えてしまい、望ましい活動に重要な動作に影響し、困難にすることがある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
一方、本発明は、生体力学に基づくサポートスーツに関するもので、テンセグリティに基づき、プレストレス材料で強化された部分が人体部位の張力に似ていて、ジオデシック構造と、全体に連続性のあるサポートスーツである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】生体力学に基づくサポートスーツのベースウェアを制限なく示す(正面図）。
【図２】生体力学に基づくサポートスーツのベースウェアを制限なく示す(背面図）。
【図３】生体力学に基づくサポートスーツのベースウェアを制限なく示す(斜視図）。
【図４】固定部の配置を制限なく示す(正面図）。
【図５】固定部の配置を制限なく示す(背面図）。
【図６】固定部の配置を制限なく示す(斜視図）。
【図７】張力材の配置を制限なく示す(正面図）。
【図８】張力材の配置を制限なく示す(背面図）。
【図９】張力材の配置を制限なく示す(斜視図）。
【図１０】張力材が直接取り付けられたサポートスーツの型を制限なく示す。
【図１１】張力材が直接ベースウェアに付けられたサポートスーツの型と、固定部との結合を制限なく示す。
【図１２】固定部と、手用付属品の張力材の配置を制限なく示す(正面図と背面図）。
【図１３】固定部と、足用付属品の張力材の配置を制限なく示す(正面図、側面図と背面図）。
【図１４】巻き肩の軽減のためにサポートスーツを適用した結果（平均値と標準誤差）を示したグラフである。
【図１５】腰の内側回転の軽減と、片足スクワットの際の膝の横回転の拡張のためにサポートスーツを適用した結果（平均値と標準誤差）を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の狙いは、姿勢の安定と動作の最適化を図る、生体力学に基づくサポートスーツを提供し、組織の改造と運動学習の原則に基づく処置を可能にすることである。装備は、通常人体部位が与える弾力性を模倣する材料で強化された部分のあるサポートスーツである。この張力強化部分は筋骨格系の構造に従い、運動機能障害のある子供や大人の姿勢と動作を適切に支え、労働者やアスリートの活動の効率化を図る。
【００２６】
サポートスーツは、テンセグリティに基づくもので、ベースウェア（図１、図２と図３）と、付属品で構成されていて、張力材で被覆され（図７〜１１）、相互結合し、人体の要所(体幹、骨盤、上肢、下肢等）に配置された支持点に固定される。張力材と（図７〜図１１）その固定部（図４〜図１１）の特定の配置は、筋骨格系で認識された力の伝わる経路と同様のものを再現する（Myers, T.W.; The ‘anatomy trains’. Journal of Bodywork and Movement Therapies, v.1, n.2, p.91-101, 1996. Myers, T.W. The ‘anatomy trains’: part II. Journal of Bodywork and Movement Therapies, v.1, n.3, p.134-145, 1997）。
【００２７】
ベースウェアは、手足と頭を除き、全身をぴったり覆うオーバーオールで構成されている（図１、図２と図３）。このオーバーオールは、体にしっかりフィットする生地で作られていて、様々な関節の動きを妨げない。また、生地は、発汗を妨げず、四季を通じて快適に利用できる。このような特徴を持つ素材としてサプレックス、メッシュ、ポリエステル、ポリアミド等がベースウェアの製作に使用されている。
【００２８】
伸縮性を有する布部の固定部は、サポートスーツの張力材（図７〜図１１）の取り付け部がある。この固定部はテンセグリティ構造の節点と同様の役割があり、張力材の間の連続性（図７〜図１１）を確保し、サポートスーツ全体への張力の分散を可能にすることを目的とする。この取り付け部は（図７〜図１１）、張力材（図７〜図１１）の張力の調節のメカニズムを有し、着用者の特定の必要に応じて、張力の分散パターンが調節できる。サポートスーツの前身ごろの固定部の配置の実装が図４に示され、後身ごろが図５に示されている。図６が固定部の斜視を示す。
【００２９】
固定部は、配置される人体部位の形状にフィットする素材でできている。それに、固定部の素材は、結合した張力材の力に対して、変形を防ぐのに十分な剛性を有する。このような性質を持つ素材なら、皮、キャンバスなど、何でも、固定部の製作に使用できる。
【００３０】
人体の表面の形状に沿って、最短の経路を通じて幅の狭いゴムバンド、又は粘弾性バンドが固定部2つを結合する。サポートスーツの張力材のこのジオデシック構造は（図７〜図９）、テンセグリティ構造の張力材の分散に似ている。それに、この張力材の幾何学的な配置は、三次元配置に従い、安定化の傾向と全方向への張力分散を確保する。サポートスーツの各張力材は、反対の張力を連続的に提供する他の張力材によって、平衡を保つ（図７〜図９）。そして、この張力材は、張力材と固定部を押さえる圧縮材によっても平衡を保つ。このサポートスーツの場合、この圧縮材は着用者の身体である。サポートスーツの前身ごろの張力材（図７〜図９）の配置の実装が図7に示され、後ろ身ごろが図８に示されている。図９が張力材（図７〜図９）の斜視を示す。張力材（図７〜図９）は、上述の通り、固定部のみに固定されることができ、ベースウェアの上を滑ることができ、その張力を着用者の必要と治療の必要に合わせて調節できる。
【００３１】
別の可能性は、図１０と図１１の示すように、この張力材を直接ベースウェアに固定し、固定部との結合を保つことである。
【００３２】
サポートスーツの張力材（図７〜図１１）は、変形の程度によって張力を発する伸縮性を有する生地（変形が大きいほど、発生する抵抗力も大きい）で製作されている。この張力材は、変形の速度によって反応が変わる粘着性物質があっても、なくてもよい（速いほど、発生する抵抗力も大きい）。それに、張力材（図７〜図１１）の張力の上昇率は、変形に応じて、変形の開始から非線形でなければならない。この張力材は、小さい変形に対して小さい抵抗を与え、次第に大きい変形に対して大きい抵抗を示す。この機械的性質は、着用者の必要に応じて設定される、特定の方向への動作に対して抵抗しながら、同時に自由に動けるようにすることを目的とする。このような性質を持つ材料、ポリウレタン、ラテックス、ストレッチ生地等を張力材（図７〜図１１）の製作に使用できる。
【００３３】
ベースウェアと同じ材料でできた手袋やソックス等の付属品も含む。手袋は、全ての指の基節骨まで覆い（図１２）、中手骨頭の辺りに張力材（図７〜図１３）がある。ソックスは、足全体を覆い（図１３）、中足骨の辺りに張力材（図７〜図１３）がある。
【００３４】
本発明のサポートスーツは、プレストレス、相互結合とジオデシック幾何学的な性質を考慮しているため、身体の動作に関わる体内外の力を即時に全体的に分散させるのに役立つ。この構成は、機能的な活動の効率に必要な人体部位の間のダイナミックな連携のための理想的な支えを提供する。特に、サポートスーツは、筋骨格系に補足的な外部構造を提供し、張力が動的に調節可能なので、病的状態に関わるメカニカルストレスから組織と関節を守りながら、機能効率を向上させる姿勢と動作をしやすくする。
【００３５】
本発明のサポートスーツは、筋骨格系の構成と機能をテンセグリティ構造として理解することに基づいている。本サポートスーツは、テンセグリティ構造の三つの基本的な性質を含む。それは、プレストレス、相互結合とジオデシック構造である。
【００３６】
プレストレスは、張力材（図７〜図１１）に存在し、全張力材と、着用者のあらゆる姿勢に一定のストレス（又は張力）を確保する。この性質は、機械的な外力への即時の反応を保障し、姿勢と動作の安定化と最適化のプロセスを支援し、そして高い局所剛性の必要なく、柔軟性を確保しながら調節できる。
【００３７】
サポートスーツの相互結合は、全体に配置されたコネクタによる、全ての張力材（図７〜図１１）の結合で確保される。この性質は、全ての人体部位の相互作用を確保し、プレストレスと合わせて、全身へのストレスの分散を可能にする。
【００３８】
張力材（図７〜図１１）がコネクタ一対の間に描く経路は、測地線、つまり曲面上の二点間を結ぶ最短距離である。ジオデシック構造では、張力材（図７〜図１１）は、同一線上でなく、その反対に、サポートスーツ上に三角を形成して、姿勢と動作の全方向の安定を確保する。
【００３９】
姿勢と動作は、サポートスーツでやりやすくはなるが、着用者が特定の体勢で自分の筋肉を活性化して、積極的に行う。この筋肉の利用パターンは、生体組織の性質の適応につながり、サポートスーツで容易になる姿勢と動作が実行しやすくなり、好循環を作る。
【００４０】
サポートスーツの着用での効率の向上は、次の点に基づく。イ）機能的な活動の実行に重要な動作の範囲で、消極的・積極的に組織の張力を発する能力の変化、ロ）動作パターンに対する抵抗を軽減しながら、活動で効率を確保するための張力の分散の最適化、ハ）重要な活動の間に発達した神経・筋肉・骨格の能力を利用することを着用者ができるようになるための継続的な機能訓練の実施。
【００４１】
「本発明は、運動障害、姿勢障害のある患者向けのリハビリテーションプログラムを支援し、この二本の柱を考慮した運動と作業の効率化の訓練プログラムを支援する手段である」 本サポートスーツは、機能的姿勢で筋肉を訓練できるように姿勢を支え、効率の向上に必要な、積極的・消極的な組織張力の発揮の強化に関わる組織の再生を助ける。この組織再生は、最適な張力の分散を促し、これらの活動で効率が得られる動作パターンに対する抵抗を減少させる。また、本サポートスーツの着用で、継続的な機能訓練の実施が可能になり、重要な活動の間に発達した神経・筋肉・骨格の能力を着用者が使用できるようになる。最終的に、本サポートスーツの長期間の着用は、日常生活での目標の姿勢で筋肉が鍛えられるので、訓練で得た効果が持続することを可能にする。
【００４２】
テンセグリティに基づくサポートスーツは、労働者やアスリートの効率向上の手段を含むことを特徴とする。
【００４３】
本技術は、下記の限定的でない実施例でよく理解できる。
【実施例】
【００４４】
実施例１−姿勢の最適化のための技術を用いた研究結果
本サポートスーツの着用で、肩甲骨の後方の張力材の張力の増加で、巻き肩の軽減ができるかどうか調べるために、研究が実施された。ミナスジェライス連邦大学体育学・理学療法学部の運動解析実験室において、巻肩のくつろいだ姿勢が三次元運動解析システム（Codamotion, Charnwood Dynamics Ltd., Rothley, England）で計測された。この計測では、健康な大人１０名の被験者が本サポートスーツを着用した。各被験者に対して、次の計測が行われた（ａ）張力材（ゴム）の張力の調節なくサポートスーツを着用した場合、（ｂ）肩甲骨の後方の張力材の張力を増加させてサポートスーツを着用した場合。被験者は、立ったままで、できるだけ寛いでいたが、張力材の調節の効果について知らされていなかった。各状態（張力材の張力の調節前と調節後）で３度の計測が行われ、Ｔ検定を使用して、有意水準０．５で計測の平均値が統計学的に分析された。
【００４５】
サポートスーツの特定の張力材の張力の調節は、仮定したように、右肩にも（ｐ＜０．００１）左肩にも（ｐ＜０．００１）、統計学的に有意な巻き肩の軽減を引き起こした（図１４）。
この姿勢への効果は、過剰な巻き肩が運動器の疾患の発症につながることがあるので、臨床面で重要だと考える（LUDEWIG, P.M.; REYNOLDS, J.F. The association of scapular kinematics and glenohumeral joint pathologies. J Orthop Sports Phys Ther, v. 39, n.2, p. 90-104, Feb. 2009）。
【００４６】
図１４に示した結果の通り、この効果を得るために調節された（調節後の条件）サポートスーツの着用は、調節無し（調節前の条件）のサポートスーツに比べて、矢状面で第七頚椎と肩峰前縁の間の距離の大幅な短縮につながり、巻き肩の軽減が証明された。これは、サポートスーツがリハビリテーションにとって重要な姿勢の要素を変えることができることを証明している。
【００４７】
実施例２−姿勢の最適化のための技術を用いた研究結果
本サポートスーツの着用は、腰の横回転の回転力を発揮できる、後方の張力材の張力の増加で、腰の内側回転を軽減し、膝の横回転を拡張できるかどうか調べるために実験が実施された。本実験は、実施例1に紹介した機器と被験者で実施された。各被験者に対して、次の計測が行われた：（ａ）張力材（ゴム）の張力の調節なくサポートスーツを着用した場合、（ｂ）腰の横回転の回転力を発揮できる、後方の張力材の張力を増加させてサポートスーツを着用した場合。被験者は、膝を最大６０度屈曲させて片足スクワット（片足だけを地面につける）を行った。被験者は、張力材の調節に期待される効果について知らされていなかった。各状態（張力材の張力の調節前と調節後）で３度の計測が行われ、T検定を使用して、有意水準0.5で計測の平均値が統計学的に分析された。
【００４８】
サポートスーツの特定の張力材の張力の調節は、仮定したように、統計学的に有意な腰の内側回転の軽減（ｐ＝０．０４３）と、統計学的に有意な膝の横回転の拡張（ｐ＝０．０４３）（図１５）を引き起こした。この姿勢への効果は、腰と膝の過剰な内側回転が神経疾患と運動器疾患に関係し、通常、治療の対象となるので、臨床面で重要だと考える（POWERS, CM. The influence of abnormal hip mechanics on knee injury: a biomechanical perspective. J Orthop Sports Phys Ther, v. 40, n.2, p. 42-51, Feb. 2010）。
【００４９】
図１５に示した結果の通り、この効果を得るために調節されたサポートスーツ（調節後の条件）の着用は、調節無し（調節前の条件）のサポートスーツに比べて、腰の内側回転の有意の軽減と、膝の横回転の有意な拡張につながった。これは、サポートスーツがリハビリテーションにとって重要な姿勢の要素を変えることができることを証明している。それに、サポートスーツは、その目的に応じ、調節から離れた効果を発揮できるが、これは腰関節の張力材の調節による膝関節への効果で証明された。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年11月17日(2014.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の要所に配置された支持点に相互結合して固定される張力材と、
二つの固定部を結合する張力材と幅の狭いゴムバンド、又は粘弾性バンドが取り付けられた固定部、とを備える、
テンセグリティ、即ち、プレストレス、相互結合とジオデシック構造に基づく人体の姿勢と動作を最適化するためのサポートスーツ。
【請求項２】
張力材が二つの固定部を結合し、その間の最短の経路を通り、三角形の配置を示すことを特徴とする、請求項１に記載の人体の姿勢と動作を最適化するためのサポートスーツ。
【請求項３】
配置される人体部位の形状にフィットし、変形の程度によって張力を発する伸縮性を有する生地で製作されていることを特徴とする、請求項１に記載の人体の姿勢と動作を最適化するためのサポートスーツ。
【請求項４】
人体の表面の形状に沿って、最短の経路を通じて幅の狭いゴムバンド、又は粘弾性バンドが固定部二つを結合することを特徴とする、請求項１に記載の人体の姿勢と動作を最適化するためのサポートスーツ。
【請求項５】
固定部を固定するためにオプションで使用され、張力材用の固定部を有し全ての指の基節骨まで覆う手袋と、張力材用の固定部を有するソックス、とを備える、請求項１に記載の人体の姿勢と動作を最適化するためのサポートスーツ。
【請求項６】
運動障害、姿勢障害のある患者向けのリハビリテーションプログラムを支援し、運動と作業の効率化の訓練プログラムの支援に使用される、人体の姿勢と動作を最適化するためのサポートスーツ。
【請求項７】
機能的な活動の実行に重要な動作の範囲で、消極的・積極的に組織の張力を発する能力の変化と、張力の分散を最適化と、継続的な機能訓練の実施のために使用することを特徴とする、請求項６に記載の人体の姿勢と動作を最適化するためのサポートスーツ。
【請求項８】
子供や大人に適していることを特徴とする、請求項６に記載の人体の姿勢と動作を最適化するためのサポートスーツ。
【国際調査報告】
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