(57)【要約】【課題】使用者に受動的な刺激を与えて、使用者の姿勢を判断できる姿勢判断システムを提供する。【解決手段】使用者の左右の足裏の複数の部位に各々振動刺激を与える振動装置１１Ｌ，１１Ｒと、使用者の腰の加速度の変化を検出する加速度センサ１２と、振動装置１１Ｌ，１１Ｒで足裏の複数の部位に各々振動刺激を与えた時の腰の加速度の変化に基づいて使用者の姿勢を判断する姿勢判断部１３３とを備える。【選択図】図１
2009106392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の第１の特定部位に刺激を与える刺激付与手段と、
使用者の第２の特定部位の動きの変化を検出する変化検出手段と、
刺激付与手段で第１の特定部位に刺激を与えた前後の第２の特定部位の動きの変化に基づいて使用者の姿勢を判断する姿勢判断手段と
を備えることを特徴とする姿勢判断システム。
【請求項２】
前記刺激付与手段は、使用者の足裏の第１の特定部位に刺激を与えることを特徴とする請求項１記載の姿勢判断システム。
【請求項３】
前記変化検出手段は、使用者の歩行時の第２の特定部位の動きの変化を検出し、前記姿勢判断手段は、使用者の歩容を判断することを特徴とする請求項１または２記載の姿勢判断システム。
【請求項４】
前記変化検出手段は、使用者の立位時の第２の特定部位の動きの変化を検出し、前記姿勢判断手段は、使用者の立位姿勢を判断することを特徴とする請求項１または２記載の姿勢判断システム。
【請求項５】
前記変化検出手段は、使用者の身体に装着した加速度センサにより第２の特定部位の動きの変化を検出することを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の姿勢判断システム。
【請求項６】
前記変化検出手段は、第２の特定部位の動きの変化として使用者の足裏の荷重変化を検出することを特徴とする請求項１〜４何れか記載の姿勢判断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の姿勢を判断する姿勢判断システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用者の腰部に加速度計を装着し、使用者の腰部における前後加速度、左右加速度、上下加速度を検出して、加速度計により検出された各加速度の時間変化に基づいて使用者の歩行能力を推定する歩行解析装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１２５３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような従来技術では、使用者の能動的な動き（歩行動作等）によって生じる体動を検出することによって、姿勢、体動等を推定していた。しかし、使用者に受動的な刺激を与え、この刺激に対する使用者の反応に基づいて使用者の歩容や、立位時等の姿勢を判断するシステムはなかった。
【０００４】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用者に受動的な刺激を与えて、使用者の姿勢を判断できる姿勢判断システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、使用者の第１の特定部位に刺激を与える刺激付与手段と、使用者の第２の特定部位の動きの変化を検出する変化検出手段と、刺激付与手段で第１の特定部位に刺激を与えた前後の第２の特定部位の動きの変化に基づいて使用者の姿勢を判断する姿勢判断手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、使用者に受動的な刺激を与えた前後の使用者の動きの変化に基づいて、使用者の姿勢を判断できる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記刺激付与手段は、使用者の足裏の第１の特定部位に刺激を与えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、使用者の足裏に刺激を与えることによって、歩行時、立位時等の姿勢を判断できる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記変化検出手段は、使用者の歩行時の第２の特定部位の動きの変化を検出し、前記姿勢判断手段は、使用者の歩容を判断することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、使用者の歩容を判断することができる。なお、本発明における「歩行」とは、散歩やウォーキング等に加えて、ジョギングやランニング等の走行も含むものとする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１または２において、前記変化検出手段は、使用者の立位時の第２の特定部位の動きの変化を検出し、前記姿勢判断手段は、使用者の立位姿勢を判断することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、使用者の立位時の姿勢を判断することができる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記変化検出手段は、使用者の身体に装着した加速度センサにより第２の特定部位の動きの変化を検出することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、使用者の身体の様々な部位の動きを容易に検出することができる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記変化検出手段は、第２の特定部位の動きの変化として使用者の足裏の荷重変化を検出することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、使用者の歩行時、立位時の変化を容易に検出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明では、使用者に受動的な刺激を与えて、使用者の姿勢を判断できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（実施形態１）
本実施形態の姿勢判断システムは、図２に示すように、使用者Ｈが履いている靴Ｓ（左靴ＳＬ，右靴ＳＲ）の各インナーソールＳ１（左インナーソールＳ１Ｌ，右インナーソールＳＲ）には、無線通信部１０（左足側の無線通信部１０Ｌ，右足側の無線通信部１０Ｒ）、振動装置１１（左足側の振動装置１１Ｌ，右足側の振動装置１１Ｒ）を各々設け、使用者Ｈの腰に３軸の加速度センサ１２およびコントローラ１３が取り付けられている。
【００２０】
図１は本システムのブロック構成を示し、振動装置１１は、使用者Ｈの足裏の複数の所定部位に独立して振動刺激を与える刺激付与手段を構成し、靴ＳのインナーソールＳ１内に埋め込まれたモータユニット１１１と、使用者Ｈの足裏のかかとに対向して配置された振動部１１２ａと、使用者Ｈの足裏のアーチ部より外側に対向して配置された振動部１１２ｂと、使用者Ｈの足裏の第５趾（小指）の付け根に対向して配置された振動部１１２ｃと、使用者Ｈの足裏の母指球に対向して配置された振動部１１２ｄと、使用者Ｈの足裏の母指に対向して配置された振動部１１２ｅとを備え、図３に示すように振動部１１２ａ〜１１２ｅに対向する足裏の各部に振動刺激が与えられる。
【００２１】
無線通信部１０Ｌ，１０Ｒは、コントローラ１３からの振動命令を受信して、各振動装置１１Ｌ，１１Ｒのモータユニット１１１へ振動命令を出力し、モータユニット１１１は振動命令に基づいて振動部１１２ａ〜１１２ｅの夫々を独立して駆動する。モータユニット１１１は、振動部１１２ａ〜１１２ｅを各々駆動する５つのモータを互いに独立して駆動する構成（図示なし）、または１つのモータの駆動力を振動部１１２ａ〜１１２ｅのうち任意の振動部に自在に切り換えて伝達する機構を具備した構成（図示なし）を備える。
【００２２】
加速度センサ１２は、使用者Ｈの腰の加速度変化を検出する変化検出手段を構成し、使用者Ｈの腰周辺の加速度を３軸で各々検出し、検出した加速度データをコントローラ１３へ配線を介して出力する。
【００２３】
コントローラ１３は、操作部１３１と、振動命令生成部１３２と、姿勢判断部１３３（姿勢判断手段）と、改善情報生成部１３４と、改善情報記憶部１３５と、無線通信部１３６とを備え、操作部１３１は、本システムの動作モード（測定モード、改善モード）の設定や、使用者Ｈの個人属性情報等の入力を行うスイッチ、ボタン等で構成される。
【００２４】
そして、操作部１３１によって本システムの動作モードが測定モードに設定された場合、振動命令生成部１３２は、加速度センサ１１からの加速度データ（加速度波形、ピーク値等）に基づいて、使用者Ｈの歩行動作による左右の足裏毎の接地タイミング、接地時間、蹴り出しタイミング等を解析して、この解析結果に基づいて使用者Ｈの歩行時のバランスを変化させる診断用振動刺激を与えるための診断用振動命令を生成し、無線通信部１３６から無線通信部１０Ｌ，１０Ｒへ診断用振動命令を送信する。
【００２５】
無線通信部１０Ｌ，１０Ｒは、受信した診断用振動命令を振動装置１１Ｌ，１１Ｒの各モータユニット１１１へ出力し、各モータユニット１１１は、診断用振動命令に基づいて振動部１１２ａ〜１１２ｅの夫々を独立して駆動することによって、使用者Ｈの左右の足裏の各部に診断用振動刺激を与えて、使用者Ｈの歩行時のバランスを変化させる。
【００２６】
そして、コントローラ１３の姿勢判断部１３３は、診断用振動刺激を使用者Ｈの足裏に与える前後における加速度センサ１２からの加速度データの変化に基づいて、診断用振動刺激による使用者Ｈのバランス変化を検出する。
【００２７】
改善情報生成部１３４は、姿勢判断部１３３からのバランス変化情報に基づいて使用者Ｈの歩容の改善点を導出する。改善情報生成部１３４は、使用者Ｈの歩容が良くなる方向に変化する足裏への改善用振動刺激の各パターンを、複数の多様な改善点に対応して予め記憶しており、上記導出した改善点に対応する改善用振動刺激のパターンを改善情報記憶部１３５に格納する。
【００２８】
そして、操作部１３１によって本システムの動作モードが改善モードに設定されると、振動命令生成部１３２は、改善情報記憶部１３５に格納している改善用振動刺激のパターンに基づいて、改善用振動刺激を使用者Ｈの足裏に与える改善用振動命令を生成し、この改善用振動命令を無線通信部１０Ｌ，１０Ｒへ送信する。
【００２９】
無線通信部１０Ｌ，１０Ｒは、受信した改善用振動命令を振動装置１１Ｌ，１１Ｒの各モータユニット１１１へ出力し、各モータユニット１１１は、改善用振動命令に基づいて振動部１１２ａ〜１１２ｅの夫々を独立して駆動することによって、使用者Ｈの左右の足裏の各部に改善用振動刺激を与える。そして、改善用振動刺激を与えられた足裏の部位では歩行動作による足裏への接地圧力を感じる感覚が鈍くなるため、改善用振動刺激を与えられていない足裏の部位でバランスをとって接地圧力を感じようとして体重移動が生じる。これを利用して、歩容を改善する方向に体重移動が生じる改善用振動刺激を足裏の所定部位に与えることで、歩容を容易に改善させることができる。また、振動刺激に対する人間の反応は早いため、歩容の改善効果も高い。
【００３０】
また、足裏には体全体の末梢神経の末端が集まっており、足裏を刺激することは体全体を刺激することになり、刺激による歩容改善効果が大きくなる。
【００３１】
このように、本システムでは、使用者Ｈにとって受動的な刺激である診断用振動刺激を与えて、使用者Ｈの歩容を判断でき、さらには使用者Ｈに改善用振動刺激を与えて、使用者Ｈの歩容（例えば、左右の足の荷重移動の癖や、右一歩時間と左一歩時間との時間差、右歩幅と左歩幅との差、歩隔など）を改善できる。
【００３２】
また、振動装置１１を設けたインナーソールＳ１を靴Ｓに装着する構成であり、複数の靴、複数の使用者に対して本姿勢判断システムを構成できるので、システムとしての汎用性が高くなる。
【００３３】
なお、本実施形態における「歩行」とは、散歩やウォーキング等に加えて、ジョギングやランニング等の走行も含むものとする。
【００３４】
（実施形態２）
本実施形態の姿勢判断システムは、図４に示すように、使用者Ｈが履いている靴Ｓ（左靴ＳＬ，右靴ＳＲ）の各インナーソールＳ１（左インナーソールＳ１Ｌ，右インナーソールＳＲ）には、無線通信部１０（左足側の無線通信部１０Ｌ，右足側の無線通信部１０Ｒ）、振動装置１１（左足側の振動装置１１Ｌ，右足側の振動装置１１Ｒ）、圧力検出部１４（左足側の圧力検出部１４Ｌ，右足側の圧力検出部１４Ｒ）を各々設け、使用者Ｈの腰にコントローラ１３が取り付けられ、さらに立位状態の使用者Ｈの近傍にはモニタ装置２０が配置されている。
【００３５】
図５は本システムのブロック構成を示し、圧力検出部１４は、使用者Ｈの足裏のかかとに対向して配置された圧力センサ１４１ａと、使用者Ｈの足裏のアーチ部より外側に対向して配置された圧力センサ１４１ｂと、使用者Ｈの足裏の第５趾（小指）の付け根に対向して配置された圧力センサ１４１ｃと、使用者Ｈの足裏の母指球に対向して配置された圧力センサ１４１ｄと、使用者Ｈの足裏の母指に対向して配置された圧力センサ１４１ｅとを備え、図６に示すように圧力センサ１４１ａ〜１４１ｅに対向する足裏の各部の接地圧力を検出することで、使用者Ｈの足裏の動きの変化を検出する変化検出手段を構成している。
【００３６】
また、図６に示すように。振動部１１２ａ〜１１２ｅと圧力センサ１４１ａ〜１４１ｅとの各間には緩衝材１５１ａ〜１５１ｅが配置されている。緩衝材１５１ａ〜１５１ｅは、例えばポリウレタンフォームのような振動を伝え難い材質で形成されており、圧力センサと振動装置との間に緩衝材を設けることによって、振動装置の振動が圧力センサの測定データに及ぼす影響を低減している。
【００３７】
無線通信部１０Ｌ，１０Ｒは、コントローラ１３からの振動命令を受信して、各振動装置１１Ｌ，１１Ｒの各モータユニット１１１へ振動命令を出力し、さらには圧力検出部１４Ｌ，１４Ｒ（圧力センサ１４１ａ〜１４１ｅ）の各検出データをコントローラ１３へ送信する。
【００３８】
またコントローラ１３は、操作部１３１と、振動命令生成部１３２と、姿勢判断部１３３と、改善情報生成部１３４と、改善情報記憶部１３５と、無線通信部１３６と、改善情報送信部１３７とを備える。
【００３９】
そして、操作部１３１によって本システムの動作モードが測定モードに設定された場合、振動命令生成部１３２は、圧力検出部１４Ｌ，１４Ｒからの接地圧力データ（接地圧力の分布等）に基づいて使用者Ｈの重心等を解析して、この解析結果に基づいて使用者Ｈの立位時のバランスを変化させる診断用振動刺激を与えるための診断用振動命令を生成し、無線通信部１３６から無線通信部１０Ｌ，１０Ｒへ診断用振動命令を送信する。
【００４０】
無線通信部１０Ｌ，１０Ｒは、受信した診断用振動命令を振動装置１１Ｌ，１１Ｒの各モータユニット１１１へ出力し、各モータユニット１１１は、診断用振動命令に基づいて振動部１１２ａ〜１１２ｅの夫々を独立して駆動することによって、使用者Ｈの左右の足裏の各部に診断用振動刺激を与えて、使用者Ｈの立位時のバランスを変化させる。
【００４１】
そして、コントローラ１３の姿勢判断部１３３は、診断用振動刺激を使用者Ｈの足裏に与える前後における圧力検出部１４Ｌ，１４Ｒからの各設置圧力データの変化に基づいて、診断用振動刺激による使用者Ｈのバランス変化を検出する。
【００４２】
改善情報生成部１３４は、姿勢判断部１３３からのバランス変化情報に基づいて使用者Ｈの立位時の姿勢の改善点を導出する。改善情報生成部１３４は、使用者Ｈの立位時の姿勢の改善点や改善方法等を教示する内容の映像情報および音声情報を、複数の多様な改善点に対応して予め記憶しており、上記導出した改善点に対応する映像情報および音声情報を改善情報記憶部１３５に格納する。
【００４３】
そして、操作部１３１によって本システムの動作モードが改善モードに設定されると、改善情報送信部１３７は、改善情報記憶部１３５に格納している映像情報および音声情報をモニタ装置２０へ無線信号で送信する。または、改善情報記憶部１３５をコントローラ１３から着脱自在な構成として、コントローラ１３から取り外した改善情報記憶部１３５をモニタ装置２０に装着してもよい。
【００４４】
モニタ装置２０は、使用者Ｈの立位時の姿勢の改善点や改善方法等を教示する内容の映像情報および音声情報を提示し、使用者Ｈは提示された映像情報および音声情報によって、立位時の姿勢を改善することができる。
【００４５】
このように、本システムでは、使用者Ｈにとって受動的な刺激である診断用振動刺激を与えて、使用者Ｈの立位時の姿勢を判断でき、さらには使用者Ｈに立位時の姿勢の改善点や改善方法等を教示する内容の映像情報および音声情報を提示して、使用者Ｈの立位時の姿勢を改善できる。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４６】
また、実施形態１，２では、使用者Ｈの左右の足裏に診断用振動刺激を与えて使用者のバランスを変化させ、診断用振動刺激を与える前後の使用者Ｈのバランス変化を検出することによって、使用者Ｈの歩容の改善ポイントや、立位時の姿勢の改善ポイントを見つけ出しており、使用者Ｈの特定部位の動きの変化を検出する変化検出手段は、使用者Ｈの腰に装着した加速度センサ１２や、靴ＳのインナーソールＳ１に設けた圧力センサ１４に限定されない。
【００４７】
さらに、使用者Ｈの特定部位に刺激を与える刺激付与手段としては、使用者Ｈの足裏に振動刺激を与える振動装置１１の代わりに、ペルチェ素子等を用いた温度刺激（冷却または加熱）を使用者Ｈの足裏に与えても、上記同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態１の姿勢判断システムのブロック構成を示す図である。
【図２】同上の使用者への装着状態を示す図である。
【図３】同上の使用者の足裏を示す図である。
【図４】（ａ）（ｂ）実施形態２の姿勢判断システムの使用者への装着状態を示す図である。
【図５】同上のブロック構成を示す図である。
【図６】同上の使用者の足裏を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０Ｌ，１０Ｒ  無線通信部
１１Ｌ，１１Ｒ  振動装置
１１１  モータユニット
１１２ａ〜１１２ｅ  振動部
１２  加速度センサ
１３  コントローラ
１３１  操作部
１３２  振動命令生成部
１３３  姿勢判断部
１３４  改善情報生成部
１３５  改善情報記憶部
【図１】
2009106392.tif 000003
【図２】
2009106392.tif 000004
【図３】
2009106392.tif 000005
【図４】
2009106392.tif 000006
【図５】
2009106392.tif 000007
【図６】
2009106392.tif 000008