(57)【要約】 【課題】人体背面に対する施療子のマッサージをより適切に行えるものとする。【解決手段】人体の前面側を支持する支持体８と、支持体後方に配設されて被施療者の背面をマッサージする施療子１と、支持体で支持された人体背面の複数点の位置測定を行う測定手段と、上記測定手段による測定データを基に上記施療子を駆動制御する制御手段とを備える。人体背面上の任意の位置測定点の近傍の複数の位置測定点を用いて円弧近似を行う演算部を備えるとともに、該演算部は上記円弧近似を行う位置測定点の組合せを前記円弧近似の相関係数が最も高い組合せとして選択するものであり、上記制御手段は上記演算部で演算された円弧近似によって得られる校正曲線を基に上記施療子を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の前面側を支持する支持体と、支持体後方に配設されて被施療者の背面をマッサージする施療子と、上記支持体で支持された人体背面の複数点の位置測定を行う測定手段と、上記測定手段による測定データを基に上記施療子の駆動制御を行う制御手段とを備えたマッサージ装置であって、前記人体背面上の任意の位置測定点の近傍の複数の位置測定点を用いて円弧近似を行う演算部を備えるとともに、該演算部は上記円弧近似を行う位置測定点の組合せを前記円弧近似の相関係数が最も高い組合せとして選択するものであり、上記制御手段は上記演算部で演算された円弧近似によって得られる校正曲線を基に上記施療子を制御するものであることを特徴とするマッサージ装置。
【請求項２】
上記演算部は得られた校正曲線に基づいて身体背面に対する法線方向を演算する法線方向演算部を備えていることを特徴とする請求項１記載のマッサージ装置。
【請求項３】
上記制御手段は、演算部の法線方向演算部で得られた法線方向に沿って施療子を駆動するものであることを特徴とする請求項２記載のマッサージ装置。
【請求項４】
身体背面に対する法線方向の力を検出する力センサを備えて、上記制御部は力センサの出力を基に人体に加える力のフィードバック制御を行うものであることを特徴とする請求項２または３に記載のマッサージ装置。
【請求項５】
前記法線方向と直交する平面内において直交する２軸方向の力を各々独立に検出する力センサを前記施療子の先端部に備えているとともに、上記直交する２軸方向の力の値の比から人体の背面下の筋繊維方向を推定する推定部を備えていることを特徴とする請求項２〜４記載のマッサージ装置。
【請求項６】
上記制御部は、上記推定部で推定された筋繊維方向に基づいて施療子の動作方向を制御するものであることを特徴とする請求項５記載のマッサージ装置。
【請求項７】
上記制御部は、施療子で人体背面を押圧するにあたり、人体背面に沿った方向で且つ上記推定部で推定された筋繊維方向と直交する方向に施療子を往復動させるものであることを特徴とする請求項６記載のマッサージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッサージ装置、殊に人体背面をマッサージするマッサージ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人体背面をマッサージするマッサージ装置は、通常、椅子の背もたれ内などの人体背面を支える部材内にマッサージ機構を組み込んで上記部材によって支えられている人体背面に施療子がマッサージを施すものとなっているが、この場合、人体背面における上記部材によって支えられている部分はマッサージすることができない上に、施療子による人体背面に対するマッサージは、人体背面を上記部材から浮かす方向に作用するために、施療子が人体に加える力に人体の体重が加わってしまい、得てして過剰な力が人体背面に加えられてしまいやすい。
【０００３】
このために、本出願人は特許文献１において、図９に示すように、人体の前面側を支持体８で支持した状態で人体９の背面にその後方から施療子１がマッサージを加えるマッサージ装置を提案している。支持体８によって前傾姿勢を保つ状態に人体９が支持されることから、人体９背面の全面を施療子１によって施療することができる上に、人体９の体重の影響を受けることなく施療子１が人体９に加える力のみを人体９に作用させることができる。
【０００４】
また、上記特許文献１においては、支持体８で支持された人体９の身体外形状を計測して得られた身体外形状データに基づいて施療子１の動作を制御することや、施療子１を人体９背面に接触させてその位置を動かした際の力に基づいて人体９内の筋繊維の方向を推定し、人体背面に沿った方向で且つ推定した筋繊維方向と直交する方向に施療子１を動かすことで効果的なマッサージを得ることも提案されている。
【０００５】
ところで、人体の背面は曲面を描くものであるのに対し、上記特許文献１で示されたマッサージ装置を含めて従来のマッサージ装置は、施療子による人体背面への力の印加を単純に背面後方から加えるものであった。これはこれまでのマッサージ装置における人体の背面形状の測定が、測定結果としての背面座標をプロットして背面形状を求め、プロットした結果に基づいて施療子を作動させていることが原因である。
【０００６】
たとえば、特許文献２には圧力センサを備えた施療子を人体に接触させつつ上下に動かすとともに上下方向位置及び接触方向（前後方向）位置を別途エンコーダで検出することで人体の上下方向における背面形状（体形ライン）を計測することが示されている。この場合、エンコーダの分解能に従った間隔で接触点の位置座標を求めて、各接触点の位置座標をプロットすることで背面形状を求めていることになる。そして分解能を細かくすればするほど、プロットした形状は人体背面形状に一致するものとなる。
【０００７】
しかしながら分解能を細かくしたところで、得られた接触点の位置座標は位置を示すだけであるために、曲面である人体背面に対して法線方向から施療子で作用を施したいことがあってもこれに対応することができない。前記特許文献１で示されたものにしても、人体背面を曲面として認識して施療子を動作させるものではないために、特許文献２に示されたものと同じである。
【０００８】
ちなみに、マッサージ装置においては、施療子が人体背面を押圧するにあたり、人体背面に対してその法線方向以外から押圧すると、マッサージが有効に働かないだけでなく痛みを誘発する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１６０１７５号公報
【特許文献２】特開２００１−１２０６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、人体背面に対する施療子によるマッサージをより適切に行うことができるマッサージ装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、人体の前面側を支持する支持体と、支持体後方に配設されて被施療者の背面をマッサージする施療子と、上記支持体で支持された人体背面の複数点の位置測定を行う測定手段と、上記測定手段による測定データを基に上記施療子の駆動制御を行う制御手段とを備えたマッサージ装置であって、前記人体背面上の任意の位置測定点の近傍の複数の位置測定点を用いて円弧近似を行う演算部を備えるとともに、該演算部は上記円弧近似を行う位置測定点の組合せを前記円弧近似の相関係数が最も高い組合せとして選択するものであり、上記制御手段は上記演算部で演算された円弧近似によって得られる校正曲線を基に上記施療子を制御するものであることに特徴を有している。
【００１２】
人体背面を位置測定点の群としてではなく、円弧近似で得た校正曲線で表現されるものとして扱うものであり、また相関係数が高い位置測定点の組み合わせから校正曲線を決定するようにしたものである。
【００１３】
上記演算部は得られた校正曲線に基づいて身体背面に対する法線方向を演算する法線方向演算部を備えたものであることが好ましく、更に上記制御手段は、演算部の法線方向演算部で得られた法線方向に沿って施療子を駆動するものであることが好ましい。人体背面に垂直に力を加えることを確実に行うことができる。
【００１４】
そして身体背面に対する法線方向の力を検出する力センサを備えて、上記制御部は力センサの出力を基に人体に加える力のフィードバック制御を行うものであると、人体背面に垂直に加える力を的確に制御することができる。
【００１５】
また、前記法線方向と直交する平面内において直交する２軸方向の力を各々独立に検出する力センサを前記施療子の先端部に備えているとともに、上記直交する２軸方向の力の値の比から人体の背面下の筋繊維方向を推定する推定部を備えていると、筋繊維方向の推定精度を高く保つことができる。
【００１６】
そして上記制御部は、上記推定部で推定された筋繊維方向に基づいて施療子の動作方向を制御するものであれば、殊に人体背面を押圧するにあたり、人体背面に沿った方向で且つ上記推定部で推定された筋繊維方向と直交する方向に施療子を往復動させるものであれば、筋繊維をほぐすマッサージを的確に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、人体背面を円弧近似で得た校正曲線で表現されるものとして扱うために、人体背面上の実際には位置測定をしていない点でもその位置を特定することができるものであり、特に円弧近似を行うにあたり、相関係数が高い位置測定点の組み合わせから校正曲線を決定することから、人体背面形状を的確に表現した校正曲線を基に施療子を制御することができ、人体背面に垂直に力を加えたり人体背面をなぞるといった制御を確実に行うことができて快適なマッサージを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)はブロック図、(b)は説明図である。
【図２】同上の説明図である。
【図３】同上のフローチャートである。
【図４】(a)(b)は同上の施療子動作の説明図である。
【図５】(a)(b)は同上の施療子動作の他例の説明図である。
【図６】筋繊維の方向についての説明図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】(a)(b)は同上の筋繊維方向演算についての説明図である。
【図９】概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、本マッサージ装置は、図９に示した支持体８で支持された人体９の背面をマッサージするもので、ここにおける支持体８は、着座部８０と、人体の胸部前面を支える胸部支持部８１と、人体の頭部前面側を支える頭部支持部８２と、膝を載せるための膝当て部８３と、上腕を載せるための上腕置き部８４とを備えたものとして構成されており、上記頭部支持部８２は呼吸を妨げることがないように抜き孔が中央に設けられている。そして、この支持体８においては、被施療者が着座部８０に座るとともに胸部支持部８１に胸を当て、更に頭部支持部８２に顔を当てれば、被施療者は前傾姿勢を保った状態で支持体８に支持される。施療子１は、この状態で支持されている人体背面に力を加えることでマッサージを行う。
【００２０】
上記施療子１はその先端部にレーザを用いた非接触式の距離測定器２を備えたものとなっている。上記施療子１を人体９の背面に向けて駆動するだけでなく人体９の背面に沿った方向にも動かすことができる駆動部１０には、施療子１の人体９の背面に沿った方向の位置データを出力するエンコーダ等からなる位置データ出力部１１を設けてある。
【００２１】
人体９の背面形状の測定は、上記施療子１及び距離測定器２を人体９の背面に沿った方向（図中矢印方向）に駆動部１０によって動かしつつ、距離測定器２によって距離測定器２から人体９背面までの距離を測定する。この時、該距離測定器２からの距離情報と、上記位置データ出力部１１からの位置データとに基づいて人体９の背面の測定点における位置座標を位置座標算出部１２が算出する。つまり、本例においては、位置データ出力部１１とレーザ距離測定器２と位置座標算出部１２とで人体背面の位置測定を行う測定手段が構成されていることになる。
【００２２】
なお、距離測定器としてここでは非接触式の距離測定器２を例にあげたが、接触式の距離測定器であってもよく、人体背面を撮影したステレオ画像から人体背面の位置座標を求めるものであってもよい。本発明は測定手段の構成を問わないものである。
【００２３】
上記測定手段で測定された人体９の背面の各測定点を順次ｋ１，ｋ２，ｋ３…で表す点群とすると、これら測定点の位置座標はいったん記憶部３に記憶され、ついで演算部４が各測定点の位置座標を順次読み出して順次円弧近似を行う。この円弧近似は、まず連続する３点の測定点（ｋ１〜ｋ３）で行って円弧近似した校正曲線の相関係数ｒ３を算出する。ついで、次の測定点を含む４点の測定点（ｋ１〜ｋ４）の円弧近似を行って、その円弧近似した校正曲線の相関係数ｒ４を算出し、先に求めた校正曲線の相関係数ｒ３と後の校正曲線の相関係数ｒ４とを比較し、後者の相関係数ｒ４の方が高ければ、さらに次の測定点を含む５点の測定点（ｋ１〜ｋ５）の円弧近似を行って、円弧近似した校正曲線の相関係数ｒ５を算出し、先に求めた校正曲線の相関係数ｒ４と後の校正曲線の相関係数ｒ５とを比較するということを、測定点が多い方の校正曲線の相関係数が低くなるまで続ける。
【００２４】
つまり、ｎ点の測定点（ｋ１〜ｋｎ）までの校正曲線の相関係数ｒｋが、ｎ＋１点の測定点（ｋ１〜ｋｎ＋１）までの校正曲線の相関係数ｒｋ＋１より高ければ、ｋ〜ｋｎまでの測定点を単一の校正曲線Ｃ１＝Ｒ2＝（Ｘ−ａ）2＋（Ｚ−ｂ）2で表す近似区間Ｓ１とする。
【００２５】
そして、ｎ＋１点の測定点を次の新たなｋ１点とし、上述のように、円弧近似する点群の組合せ数を少なくとも３点以上の組合せから逐次計算し、その都度、その円弧近似した校正曲線の相関係数を算出するとともに、算出した相関係数が最も高くなる区間を近似区間Ｓ２として、その区間に該当する点群については当該近似曲線（校正曲線Ｃ２）を用いて形状を表現する。
【００２６】
このようにして図２に示すように近似区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…を順次決定するとともに各近似区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…についての校正曲線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…を順次決定して、人体９の背面形状を複数の円弧近似の組み合わせとなる関数で表現するのである。図３に上記動作のフローチャートを示す。
【００２７】
円弧近似できた区間においては、測定点と次の測定点の間のように実際に測定していない点でも人体背面の位置を特定して把握することができることになる。特に形状を複数の円弧で近似して、円弧近似した際の相関係数が最も高くなる形状点群の組合せを採用するために、人体９の実際の背面形状に最も近似する円弧を簡便に求めることができる。
【００２８】
人体９の背面形状を表す校正曲線を得たならば、施療子１の動きを制御する制御部５は、人体９の背面のＡ点に施療子１で物理的作用を及ぼすにあたり、図４に示すように、Ａ点を含む校正曲線Ｃから人体９背面のＡ点の法線ベクトルＨを求めてこの法線ベクトルＨ上でＡ点から一定距離だけ離されたプリアプローチポイントＢに施療子１を移動させ、この後、上記法線ベクトルＨに沿って施療子１を移動させることでＡ点に物理的作用を及ぼすものとする。なお、校正曲線Ｃとして算出した近似曲線の中心座標を（ａ，ｂ）、身体背面上の対象点の座標を（Ｘａ，Ｚａ）とすると、法線ベクトルＨ＝（Ｘａ−ａ，Ｚｂ−ｂ）となる。また、施療子１における人体９との接触面は、半球状としたり、後述する拇指を模した形状としておくことが好ましい。法線方向から力を加えることを確実に行うことができるためである。
【００２９】
施療子１における駆動部１０が施療子１の向きを変更することができるものである場合は、図５に示すように、プリアプローチポイントＢに施療子１を移動させた際に施療子１の向きを対象点Ａの法線方向Ｈと一致させ、その後、施療子１のフランジ面の法線方向、すなわち人体対象点Ａの法線方向Ｈに沿って施療子１を移動させるのが好ましい。
【００３０】
施療子１のフランジ面に作用する力と人体９の法線方向Ｈに作用する力とが常に一致するために、人体９背面の法線方向へ作用させる力の制御が容易となると同時に、施療子１のフランジ面に１軸の力センサを設置するだけで、人体９の背面に法線方向から作用させる力を正確に検出することができる。
【００３１】
ところで、人体背面に対して垂直な方向に力を加えつつ筋繊維方向に垂直方向（で且つ体背面に沿った方向）に筋繊維方向を引っ張る動作が理想的なマッサージと言われており、実際にも施療効果だけでなく官能的にも好ましいものとなっている。
【００３２】
このマッサージを実現するにあたっては、人体の部位によって筋繊維の方向が異なることから、今から施療する部位の筋繊維の方向を特定する必要がある。図６は肩高さｈ、体幅ｗ、曲率半径ｒの曲面で人体背面をモデル化したものにおいて、各部位の筋繊維７の方向を示している。
【００３３】
そして、人体９の背面の施療を行おうとする点の法線方向を認識して法線方向から施療子１で力を加えることができる該マッサージ装置においては、前記特許文献１に示された施療子１に設けた力センサ（図示せず）の出力から筋繊維方向の推定を行うことをより確実に行うことができるものとなる。
【００３４】
すなわち、力センサとして、３軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚを検出することができるとともに、施療子１の動きの３軸方向Ｘ，Ｙ，Ｚと上記力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚの方向とを一致させたものを用いるものとし、施療子１（図７では拇指を模した形状としている）を人体に向けて移動させる方向をＺ、筋をほぐすために施療子１を人体背面に沿って動かす方向をＸとすると、施療子１を人体に押し付けた状態で上記Ｘ方向に施療子１を動かした時、反力としての力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚを力センサで検出することができる。
【００３５】
ここで、ある部位下に存在する筋繊維７の方向をＹｏ、体背面に沿った面内における筋繊維方向Ｙｏと直交する方向をＸｏとする時、施療子１を人体背面に沿って動かす方向Ｘを筋繊維方向Ｙｏに対してθ＝９０°の方向（＝直交方向Ｘｏ）とする時、力センサで検出されるＦｘ，Ｆｙの値は、図８(a)に示すようにＦｘの値がＦｙの値よりも十分大きくなる。
【００３６】
そして施療子１を動かす方向ＸのＹｏ方向からの角度θを小さくしていくにつれて、図８(b)に示すように、Ｆｘの値がＦｙの値に接近したものとなる。つまり、Ｆｘの値とＦｙの値の比が最も大きくなる方向Ｘが、筋繊維方向Ｙｏと直交する方向Ｘｏとなる。
【００３７】
また、Ｆｘの値が大きくなるまで施療子１を動かす方向Ｘを変化させなくても、Ｆｘの値とＦｙの値の比を基に上記θの値を求めることができ、上記方向Ｘと角度θから筋繊維方向Ｙｏ及びこれに直交する方向Ｘｏを推定することができる。そしてこの推定結果に基づいて施療子１を動かす方向Ｘを規定することで、好ましいとされているマッサージをより正確に行うことができる。
【００３８】
ちなみに上記θの値は、閾値をεとする時、次の式
θ＝tan-1（Ｆｙ／Ｆｘ）≪ε
θ＝tan-1（Ｆｙ／Ｆｘ）＞ε
で導くことができる。ただし、上記式中のＦｘ，Ｆｙは夫々平均値（図８中の破線で示す値）である。
【００３９】
ここにおいて、本発明にかかるマッサージ装置は、前述のように施療子１から人体９の背面にその法線方向から力を加えることができるものであり、殊に施療子１の向きを人体９の背面の法線方向Ｈに合わせることができるものを用いた場合、上記筋繊維方向Ｙｏを推定して筋繊維方向と直交する方向に施療子１を往復動させる揉捏マッサージを行うことで筋繊維をほぐすにあたり、力センサから出力されるＦｘ，Ｆｙの値をそのまま上記の筋繊維方向の推定のために用いることができるものであり、施療子１を人体９の背面の法線方向以外から力を加える場合に比して、人体の法線方向と接平面内の力を演算で算出する作業が不要となるだけでなく、無用なノイズが入らないために、筋繊維方向の推定の精度をきわめて高く保つことができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  施療子
２  距離測定器
９  人体
１１  位置データ出力部
１２  位置座標算出部
【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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