WO2004103244A1 - 皮膚感覚刺激を付与する装置および方法 - Google Patents

皮膚感覚刺激を付与する装置および方法 Download PDF

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WO2004103244A1
WO2004103244A1 PCT/JP2004/006940 JP2004006940W WO2004103244A1 WO 2004103244 A1 WO2004103244 A1 WO 2004103244A1 JP 2004006940 W JP2004006940 W JP 2004006940W WO 2004103244 A1 WO2004103244 A1 WO 2004103244A1
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gravity
center
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PCT/JP2004/006940
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Toshiaki Tanaka
Takashi Izumi
Takeshi Tsuruga
Akinori Omura
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Hokkaido Technology Licensing Office Co., Ltd.
Tokai University Educational System
Kyowa Electronic Instruments Co., Ltd.
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    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for imparting a cutaneous sensory stimulus, and particularly to a position of the center of gravity and a body part, such as a case where a person who has impaired balance ability due to a disease or trauma is subjected to functional recovery training.
  • the present invention relates to a technique for maintaining a displacement 'change state in an appropriate state.
  • Examples of devices that support such function recovery training include those disclosed in JP-A-7-275307 and JP-A-9-120464.
  • the device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-275307 detects the position of the center of gravity of the subject in real time, displays the image, and moves the center of gravity so that the position of the center of gravity of the subject is superimposed on the target image. It is.
  • the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-1120464 creates an image of the subject moving in the virtual space based on the center-of-gravity position data, and thereby performs training of the center-of-gravity movement.
  • there is an invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-75705 as a device that presents a direction to a subject using a tactile sense.
  • the relationship between the support base and the center of gravity line (the position of the center of gravity of the subject) is more important than the size of the support base itself. This is because maintaining equilibrium means maintaining a stable center of gravity in the support base. In other words, the closer the position of the center of gravity line is to the center of the support base, the better the stability is, and conversely, the more the position of the center line deviates from the center of the support base, the worse the stability is. If the center of gravity fluctuates and its position is close to the periphery of the support base, the center of gravity will deviate from the support base even with a slight external force and fall.
  • JP-A-7-275307 and JP-A-9-120464 basically aim at moving their own center of gravity to a predetermined target position. Neither does it stabilize the center of gravity, nor does it induce such movement. Therefore, for example, in these publications, it is necessary to warn a person who does not notice that the posture has changed significantly and the balance has been lost and that the person has lost balance, or to avoid the risk of falling. It is difficult to do with the described device. In addition, since all of the devices described in these publications perform training while the subject examines the images, a large-scale device such as a display is required, and the subject is directly placed on the body of the subject. It does not induce the action of maintaining posture.
  • the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-75705 discloses a method in which a direct contact sensation stimulus is applied to a body surface to present a direction to a subject.
  • the present invention merely stimulates a certain point on the body to indicate the direction, and detects a change in the posture of one's own body to detect this. It is not something that informs the subject but can be urged to cause a posture maintaining action.
  • one of the main objects of the present invention is to maintain the “posture” in a broad sense including the position of the center of gravity and the displacement state of each part of the body in an appropriate state, and in particular, to maintain the posture. Alternatively, it is to encourage the subject to voluntarily perform an action or exercise to bring the state to an appropriate state.
  • a skin sensation stimulation applying apparatus uses information on posture change output from posture change detection means capable of detecting a posture change of a subject.
  • the device of the present invention generates and imparts a skin sensory stimulus to a subject, thereby alerting the subject of a change in posture and inducing a desired movement / movement (facilitation). ) Or suppress it.
  • the muscles for example, muscle strength weakened by illness or trauma
  • the muscles are strengthened by repeating the operation based on the cutaneous sensation, or the muscles are stimulated by giving the cutaneous sensation to the muscles. You can relax (relax and relax), massage and improve blood flow.
  • the cutaneous sensory stimulus is generated by stimulus generating means.
  • the stimulus generating means is driven by the stimulus control means based on information on the posture change output from the posture change detecting means capable of detecting the posture change of the subject.
  • the "posture” is a concept that broadly includes the position of the center of gravity and the state of each body part (for example, arms, legs, torso, waist, head, etc.), and the “posture change” refers to the “posture change”. Movements that change the posture Exercise (for example, various body movements such as raising arms and legs, bending the upper body pulling the hips, 'tilting' twisting, lowering the head, bending and stretching joints, twisting, etc.) .
  • skin sensation is a concept that includes various sensations related to the human skin, such as pressure sensation, warm sensation, cold sensation, and pain sensation that can only be achieved by tactile sensation.
  • the stimuli are not necessarily limited to those that can be conscious by the subject, and include those that cannot be conscious by the subject (unconscious Z-reflex).
  • a skin sensory stimulus for example, vibration stimulus
  • a skin sensory stimulus is applied to a body part paralyzed by a stroke or the like, and even when the subject cannot recognize the stimulus, the stimulus is applied to the muscle of the subject. This is because, by directly acting on the subject, it is possible to encourage the subject to perform a posture control operation (prompt), or to suppress an undesired physical condition, exercise, or movement.
  • the skin sensory stimulation is of a size (strength) capable of stimulating a muscle itself including a sensory receptor such as a muscle spindle. It is desirable to have stimulus time, timing, stimulus site and the like.
  • a specific example of the cutaneous sensory stimulus is, typically, a vibration stimulus (vibration).
  • the skin sensation stimulus according to the present invention is not limited to vibration stimulus.
  • the skin is squeezed (a certain pressure is applied for a certain time), pulled, a temperature difference is generated between the skin and the skin, Includes a variety of skin-related stimuli, such as the application of specific stimuli (eg, applying electrodes to the body).
  • the stimulus generating means includes a plurality of stimulus generators so that a skin sensation stimulus can be applied to a plurality of portions of the body of the subject.
  • a skin sensation stimulus can be applied to a plurality of portions of the body of the subject.
  • the "part of the body (body part)" is specifically, for example, a sole, a toe, a leg (a lower leg, a thigh), a waist, a waist, a hip (buttock), an arm (an upper arm, a forearm).
  • a body part such as a finger, a chest, a neck, a face, or a head, and a plurality of stimulus generating sections apply skin sensation stimuli to a plurality of places (for example, a plurality of points on a sole) of the body part.
  • the number of body parts referred to here does not necessarily have to be one, but a plurality of parts of the body (for example, soles and waist) are required. May be provided to provide a skin sensation stimulus.
  • the plurality of stimulus generators are arranged, for example, in a substantially horizontal plane substantially orthogonal to the direction of gravity.
  • it may include a stimulus generating section arranged at least in front, back, left and right of the center of gravity position when the posture of the subject is stabilized.
  • the stimulus control means selects, from the plurality of stimulus generation sections, a plurality of stimulus generation sections arranged substantially in parallel with the change direction of the center of gravity position based on information on the change direction of the center of gravity position.
  • the plurality of selected stimulus generation units are sequentially driven to generate a cutaneous sensation stimulus.
  • the order of driving is, for example, substantially opposite to the direction of change in the position of the center of gravity. This is because, by generating a cutaneous sensory stimulus so as to move in a direction opposite to the direction of change of the center of gravity, an action of pulling back the center of gravity can be promoted.
  • the device of the present invention further includes a base member that supports the stimulus generation means and is capable of bringing the stimulus generation means into direct or indirect contact with the skin of the subject. is there.
  • this base member is deformed following the surface shape of the body part of the subject, for example, a band-shaped member that can be wound around shoes, insoles, arms and legs, and the like.
  • Examples include a flexible member (such as a cloth member or a resin sheet) that can be brought into close contact with the body surface, a medical appliance, a cushion, a cane grip, and the like.
  • the base member may include a fixing unit for fixing the base member to the body surface of the subject.
  • Such a fixing means can be composed of, for example, a belt, a string, a velcro (laminated fastener / surface fastener), or an adhesive layer that can be adhered to skin or clothes.
  • direct or indirect contact means not only direct contact with the skin of the subject, but also indirect contact with the skin of the subject via clothes, socks, other members, or materials. This means that the contact is made.
  • the stimulus generating means is arranged on, for example, the insole (base member) of the shoe, and the insole is laid on the existing shoe.
  • the skin sensation stimulus according to the present invention it becomes possible to apply the skin sensation stimulus according to the present invention to the subject.
  • the stimulus control means drives the stimulus generator to generate a skin sensation stimulus having an intensity corresponding to the change amount based on the information on the change amount of the center of gravity position.
  • the subject is given a stimulus having an intensity corresponding to the amount of change in the center of gravity (therefore, the height of the risk of falling), and It is possible to issue a reminder.
  • another skin sensation stimulation applying apparatus of the present invention provides a stimulus generation means for generating a cutaneous sensation stimulus, and supports the stimulus generation means and directly covers the stimulus generation means on the skin of the subject.
  • a stimulus control means for driving the stimulus generation means wherein the stimulus generation means comprises a plurality of portions of the body part of a subject's body.
  • a plurality of stimulus generators are provided so as to be able to apply a cutaneous sensation stimulus, and the stimulus control means sequentially drives the plurality of stimulus generators to generate a cutaneous sensation stimulus.
  • the subject is provided with the skin sensation stimulus that moves on the body surface in the same manner as the skin sensation stimulation imparting device, thereby providing the subject with the desired skin sensation stimulation.
  • the movement of 'exercise' can be promoted or suppressed.
  • a posture detection step of detecting a posture change of the subject and outputting information on the posture change, and information on the outputted posture change.
  • driving the stimulus generating means capable of generating a cutaneous sensation stimulus to apply the cutaneous sensation to the subject based on the stimulus.
  • the stimulus generation means includes a plurality of stimulus generation units capable of generating a cutaneous sensation stimulus
  • the information on the posture change includes information on the position of the center of gravity of the subject.
  • the method comprises the steps of: a reference position measurement step for measuring the position of the center of gravity of the subject when the posture is stable; and the amount and direction of change of the position of the center of gravity based on the position of the center of gravity when the posture is stable and information on the position of the center of gravity.
  • a stimulus applying step wherein the stimulus applying step includes: comparing the amount of change in the center of gravity position with a preset threshold value; and A selection step of selecting a plurality of stimulus generation sections for generating a cutaneous sensation stimulus from the stimulus generation sections, and a selection step based on a comparison result in the comparison step.
  • the stimulus applying step includes: comparing the amount of change in the center of gravity position with a preset threshold value; and A selection step of selecting a plurality of stimulus generation sections for generating a cutaneous sensation stimulus from the stimulus generation sections, and a selection step based on a comparison result in the comparison step.
  • the step may include the step of driving a plurality of stimulus generators which are.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an operation of the skin sensation stimulation applying apparatus according to the embodiment. You.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the arrangement of stimulus generation means (vibrators) in the present invention.
  • transmission and reception of signals between the respective components are performed by transmission.
  • it can be performed by wire through a track, it may be performed by wireless communication.
  • a signal transmitting / receiving unit is provided as appropriate.
  • the threshold setting unit 23 stores a threshold that is a reference for driving the stimulus applying unit 3 to apply a vibration stimulus to the subject, and stores threshold data input through the input operation unit 20. (Not shown).
  • the reason for setting the threshold value in the present embodiment is that it is necessary to give a test subject a vibration stimulus to alert the user when the posture change is large (a danger of falling over is predicted). . Therefore, in the apparatus of the present embodiment, when the amount of change in the position of the center of gravity where the change in posture is small and the amount of change is small (the amount of change is equal to or less than the threshold), no vibration stimulus is applied.
  • the posture displacement calculator 24 includes a change amount calculator 25 and a change direction calculator 26 for calculating the displacement of the center of gravity position.
  • the initial center-of-gravity position data (X, y), which is the position of the center of gravity at the time of stability, and the current center-of-gravity position data (X, y) are fetched.
  • the change amount calculation unit 25 calculates a change amount r of the center of gravity position from these data based on the following equation (1), and outputs the data to the comparison determination unit 27 and the transducer drive control unit 29, respectively.
  • the change direction calculation unit 26 calculates the change direction ⁇ ⁇ ⁇ based on the following equation (2), and outputs the data to the transducer selection unit 28.
  • the comparison determination unit 27 fetches data relating to the change amount r of the center of gravity from the change amount calculation unit 25 and compares this with the threshold value r input from the threshold value setting unit 23.
  • the vibrator selecting unit 28 determines the vibrators 31a, 31b, ... in the stimulus applying unit 3 to be driven based on the output data ⁇ ⁇ from the change direction calculating unit 26. Then, the selection signal is output to the transducer drive control unit 29. Based on the selection signal from the transducer selection unit 28, the transducer drive control unit 29 has an intensity corresponding to the change amount r calculated by the change amount calculation unit 25 (for example, an intensity proportional to the change amount r). Then, the predetermined vibrator selected by the vibrator selecting section 28 is driven.
  • the selection and driving method of the vibrator will be specifically described later with reference to FIGS.
  • an inclination sensor capable of detecting an inclination can be used.
  • the tilt sensor a sensor capable of detecting a tilt amount and a tilt direction is used, and the tilt sensor is mounted on, for example, the upper body (after the neck, back, chest, etc.) of the subject.
  • the output signal from the tilt sensor includes data related to the tilt amount and the tilt direction.
  • the tilt amount data is output to the comparison / determination unit 27 via the attitude displacement calculation unit 24, and the tilt direction data is output via the attitude displacement calculation unit 24. This is output to the transducer selection unit 28.
  • the threshold value setting unit a certain amount of inclination (good if appropriately determined according to the physical condition of the subject and the degree of the obstacle) is set in advance as a threshold value.
  • the comparison determination unit 27 compares the inclination amount input from the inclination sensor with a threshold value, and when the inclination amount is larger than the threshold value, sends a selection command to the vibrator selection unit 28. Output a signal.
  • the vibrator selecting section 28 determines the vibrators 31a, 31b,... In the stimulus applying section 3 to be driven based on the inclination direction data, and outputs a selection signal to the vibrator drive control section 29.
  • the vibrator drive control unit 29 drives a predetermined vibrator selected with an intensity corresponding to the above-mentioned tilt amount based on a selection signal from the vibrator selecting unit 28.
  • the inclination sensor may be of a type that outputs a detection signal to the posture determination unit 2 only when the inclination amount is equal to or more than a certain amount (when it is necessary to apply a vibration stimulus).
  • the detection signal is input to the transducer selection unit 28 (when the detection signal includes information on the magnitude of the inclination, the transducer selection unit 28 and the transducer drive control unit 29).
  • the vibrator selector 28 is configured to select a vibrator to be driven based on the detection signal. Therefore, according to the configuration, the comparison determination unit 27 and the threshold setting unit 23 can be omitted.
  • the vibrator drive control unit 29 outputs a drive signal to the vibrators 31a, 31b,.
  • the display unit 10 also outputs a display signal indicating the vibrator to be driven.
  • the drive display unit 10 includes, for example, an image display unit such as a liquid crystal display, and displays the driven vibrator in real time based on the display signal of the vibrator drive control unit 29.
  • the display signal from the transducer drive control unit 29 may be transmitted by wire through a transmission line, but may be transmitted by wireless communication.
  • a transmission unit (not shown) is provided in the posture determination unit 2, and a signal reception unit that receives a transmission signal from the transmission unit is provided in the drive display unit 10.
  • the drive display unit 10 may be configured as a dedicated device that directly receives the transmission signal from the attitude determination unit 2.
  • a mobile phone or the like is used, and the display signal is transmitted via a public line or the like. Can be transmitted and displayed on a liquid crystal display.
  • the stimulus applying section 3 is composed of a plurality of vibrators (vibration motors) 31a, 31b, .... These vibrators 31a, 31b,... Are mounted on predetermined portions of the body surface of the subject, and are driven by control signals from a vibrator drive control unit 29.
  • the vibrators 31a, 31b,... Can be arranged on the sole of the foot, for example, by installing them on a shoe insole (base member) 51 as shown in FIG.
  • the number and arrangement position of the vibrators are not particularly limited.
  • a total of 16 vibration motors 31a-31p are arranged on both the left and right legs, 4 on the left and right, 4 on the diagonally left and right and 4 on the diagonally left and right rear, for a total of eight.
  • the part of the body on which the transducer is mounted is not limited to the sole, and the head, chest, waist, and other parts (for example, arms, thighs, and lower thighs) are appropriately selected. It is possible to do. For example, for those who have a loss of sole sensation, a vibrator should be placed on the chest or waist, etc., where skin sensation remains to give skin stimulus stimuli to alert the user to changes in posture. Is possible.
  • the transducer selecting unit 28 sequentially selects transducers arranged substantially parallel to the direction of the inclination of the posture of the subject (change in the position of the center of gravity). For example, if the direction of change in the position of the center of gravity is the forward direction, the transducers arranged in the front-back direction parallel to this are selected in order from the earliest to the last. When the center of gravity changes in the left direction, the transducers arranged in the left-right direction parallel to this are selected in order from the leftmost one to the rightmost one.
  • the intensity of the vibration to be generated is determined by the transducer drive control unit 29 based on the change amount r calculated by the change amount calculation unit 25. For example, by applying a voltage proportional to the amount of change r and controlling the number of revolutions of the vibration motor, the intensity of the generated vibration can be made to correspond to the amount of change r.
  • the relationship between the variation r and the vibration intensity (such as the voltage supplied to the motor) is not necessarily limited to a proportional relationship. However, it is desirable that the greater the amount of change r, the greater the vibration intensity (a positive correlation). This is because the larger the amount of change r is, the higher the risk of falling is, and therefore it is necessary to give a strong alert.
  • the transducer selecting unit 28 converts the change direction data ⁇ ⁇ input from the change direction calculation unit 26 into ⁇ —
  • the oscillators 31a and 31i arranged on the toe (front) and the oscillators 31b and 31j arranged on the heel side (rear) are sequentially selected, and the selection signal is output to the vibrator drive control unit 29. Based on the selection signal, the vibrator drive control unit 29 connects the toe vibrators 31a and 31i (the abdominal vibrator 31a in the example of FIG. 5). After driving for a fixed time, the heel side oscillators 31b and 31j (in the example of FIG. 5, the back side oscillator 31b
  • the transducers 31h and 31p at the diagonally left rear (the transducer 31h in the example of FIG. 5) and the transducers 31g and 31 ⁇ at the diagonally front right (the transducer 31g in the example of FIG. 5) are sequentially selected. Based on the selection result, the vibrator drive control unit 29 first drives the diagonally left rear vibrators 31h and 31p (vibrator 31h), and then diagonally right front vibrators 31g and 31o (vibrator 31g). Drive. Since these transducers have r> r as is apparent from the vector length in FIG.
  • FIG. 6 illustrates the position of the center of gravity of the subject as (X.
  • the driving (selection) method of the vibrator 31 can be variously changed. Noh. For example, in the case where the position of the center of gravity is displaced to (X, y) in FIG.
  • the transducers are driven in the order of the transducer 31c on the outside of the left foot ⁇ the transducer 31d on the inside of the left foot ⁇ the transducer 31k on the inside of the right foot ⁇ the transducer 311 on the outside of the right foot. It is also possible to gradually move the vibration stimulus from the outside toward the outside of the right foot.
  • the vibrator is separately set for each of the left and right legs.
  • Step S101 input the threshold value r of the amount of change to which the vibration stimulus is to be applied (Step S102)
  • the input operation unit 20 is operated in accordance with, for example, the degree of a failure or the progress of function recovery.
  • the subject can be directly actuated to perform the posture control by applying the skin sensation stimulus.
  • the posture control by applying the skin sensation stimulus.
  • a series of plural vibrators are sequentially driven to provide continuous skin sensation stimulation. Since the continuous stimulus flows in the direction opposite to the direction of the posture change, the subject can be reminded of the image of moving the center of gravity along the flow of the continuous stimulus. Therefore, it is possible to induce the subject to spontaneously perform the operation of restoring the posture.
  • the device of the present embodiment can cause the subject to effectively perform the posture control.
  • a pressure sensor is provided in addition to the vibrator on the base member (shoe insole) 51 shown in Fig. 4 to detect the load state, and there is a certain degree of bias in weight application (load). If there is, drive the oscillators 31a to 31p to urge them to correct the bias.
  • the pressure sensors are arranged at least on the toe portion and the heel portion (further right and left, for example, may be provided on the outside of the left foot and the outside of the right foot), and detect the load on each portion of the sole. For example, a predetermined load value determined based on the subject's body weight or the like is stored in the threshold value setting unit 23 as a threshold value. Is determined that the weight is not properly applied, and the vibrator is driven.
  • a vibrator (stimulus generating means) is arranged on the grip 55 of the wand so as to apply skin sensation stimulation to the palm.
  • four transducers 31a to 31d are arranged along the longitudinal direction of the grip 55 extending in the front-rear direction.
  • an inclination sensor 65 is provided inside the grip 55 or inside the cane main body 61 as a means for detecting that the cane has been inclined obliquely from the vertical state.
  • the tilt sensor 65 detects this tilt, and the vibrator 31 d, vibrator 31 c,
  • the grip 55 is moved forward or re-pushed to urge the wand to return to a state closer to being perpendicular to the ground.
  • the vibrator 31a, the vibrator 31b, the vibrator 31c and the vibrator 31d are sequentially driven to pull back the grip 55. Urge.
  • the number and the driving method of the vibrators may be other numbers or the driving order.
  • the vibrator 31c is driven first, then 31b and 31d, and then 31a and 31e. At this time, the vibrators 31f-31j may be driven simultaneously.
  • the drive pattern (3) for example, the transducers 31a, 31b, 31c, 31d, and 31e are driven in this order, and then the transducers 31e, 31d, 31c, 31b, and 31a are driven in the reverse order. This may be repeated. The transducers 31f-31j may be driven simultaneously.
  • the movement stimulus can relax the muscle tension, relax the muscle, and provide a massage effect.
  • the vibration stimulus can be similarly applied to each part of the body, such as a leg or a trunk, which is connected only by the arm.
  • the posture detecting unit 1 for obtaining information on the posture of the subject as shown in FIG. 1 is not necessarily required.

Abstract

　被検者の姿勢変化を検出する機器からの姿勢変化情報（重心の変化量、変化方向等）に基づき、皮膚感覚刺激を発生させて被検者に姿勢変化の注意喚起を行う装置である。皮膚感覚刺激を発生する刺激発生手段（複数の振動子）と、姿勢変化情報に基づき刺激発生手段を駆動する刺激制御手段とを有する。該制御手段は、重心の変化方向に基づき該変化方向と略平行に配列された複数の振動子を選択する手段を備え、該選択された振動子を例えば重心変化方向と略逆向きに順次駆動する。また、該制御手段は、重心変化量に対応した強度の触覚刺激を発生するよう振動子を駆動する。振動子は足裏や腰、胸まわり等に装着する。被検者に姿勢変化を的確に知らせ、姿勢維持の動作を促すことが出来る。

Description

明 細 書
皮膚感覚刺激を付与する装置および方法
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。ところ力 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 9一 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 ことになる力 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つて安定性が増す)。
[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 9一 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ぐそのような動作を誘起するものでもな レ、。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 等の大掛力 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。し力 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ぐ姿勢維持の動作を引き起こすよう促すことが出来る ものでもなレ、。
[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ぐ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、該被検者に対し皮膚感覚刺激を付与する装置であって、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 Z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、腰を引ぐ上体を曲げる'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、触覚だけでなぐ圧覚や温覚、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 Z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、力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ぐ 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 る必要はなぐ身体の複数の部分 (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 と力 S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'月同などに卷 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 でなぐ例えば衣服や靴下、他の部材ゃ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 こと力 S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 ハビリテーシヨ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、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] かかる方法にぉレ、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ツ 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プロ 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ぐ本発明にお ける「皮膚感覚刺激」は、例えば皮膚に一定の圧力をカ卩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 (X， y )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 少なぐ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（X， y )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] [数 1]
Figure imgf000012_0001
[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] [数 2]
-1 ヌー 0
6 = tan (2) [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 rと比較し、変化量 rが閾値 rより大
0 0 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 つ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 決定すれば良レ、）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ベ 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 力 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 も可能である力 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 ーシヨ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 、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レ、。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 31 a 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 、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 (X , y )に
0 0 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 ( Θ く θ≤ Θ )、左前 ( θ < θ≤ θ )、左（θ < θ≤ θ )、左 a b b c c d 後（Θ < θ≤ Θ )、後（θ < θ≤ θ )、右後（θ < θ≤ θ )、右（θ < θ≤ θ )およ d e e f r g g h び右前（Θ < θ≤ θ )に均等に分割してある。
h a
[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 Θ —
a
Θ 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 h
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 (X , y )に変位した場合を考え
1 1
ると（図 6参照）、この場合、 θ < θ ≤ Θ であるから、振動子選択部 28は、図 4の例 a 1 b
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、 1一 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 (例えば数ミリ秒一数十ミリ秒間隔)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 rとの比
0 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 r以下にな
0 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 (X , y )に変
3 3 位した場合（図 6参照）には、 Θ ぐ θ ≤ θ であるから、振動子選択部 28は、図 4の d 3 e
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， 31ο (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 r >rであるから、前記重心
3 1
位置が (X， y )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
1 1
る。
[0069] さらに図 6には、被検者の重心位置が（X を例示してある。この
2， y )に変位した場合
2
場合には、変化量 rが閾値 rより小さぐ比較判定部 27は振動子選択部 28に選択指
2 0
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 , 311τ · ·)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（X , y )に変位した場合の例では、
3 3
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, 31ο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レ、。
[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 311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（X , y )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
3 3
駆動するのではなぐ例えば左足振動子 31h→左足振動子 31d→右足振動子 31k →右足振動子 31ο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 範囲をより細力べ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 (X , y )を検出するとともに（
0 0
ステップ S101)、振動刺激を付与すべき変化量の閾値 rを入力する (ステップ S102
0
)。閾値では、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
0
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（例えば数ミリ秒一数十ミリ秒間隔）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 rとを比較し (ステップ S105)、変化量 rが
0
閾値でを超えていれば、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
0
ップ S106)。一方、変化量 rが閾値 r以下であれば、前記ステップ S103に戻って現
0
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 S 109)。
[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つ 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ぐ健常者に 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ノ、 ピリテーシヨン分野だけでなぐ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、ゴノレフ、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レ、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レ、。シミュレーション装 置によれば、被検者自身は移動しなレ、（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— 3 lv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 71 a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、スィッチ（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ィッチ）を設けて該スィッチのオンオフによって荷重の検出を 行レ、、これに基づレ、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ぐ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] さらに足だけなぐ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 31 d、振動子 31 c、振動子 31 b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 5 5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との間でも良レ、）に圧力センサ 71s 71v (またはスィッチ）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（あるいはスィッチのオンオフ を利用することによって)振動子 31a— 31 d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 良ぐ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 G PS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、例えば紐やべ一 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)中心部分力 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 1噴に馬区動する。またこのとき同時に、振動子 31f、 31g、 31h、 31i 、 31jを馬区動してち良く（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— 31οのみを示し 、腕内側の振動子は図示していなレ、）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、腕だけでなぐ脚や体幹部等、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ぐ請 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）の個数ゃ配設パターン、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 31 a, 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 31 b, 31j, 31f, 31p, 31h, 31nのみを同時に駆動する等）、（3)複数の振動子をダル ープ化して各グノレ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, 311を駆動し、その後、後足部の振動子 31b, 31j , 31f, 31p， 3 lh, 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ぐ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
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
31 a— 31p, 31r 31v
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 ベノレ卜
61 杖本体
62 石突
65 傾斜センサ 71a, 71b, 71s— 71v 圧力センサ

Claims

請求の範囲
[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、 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、
を備える皮膚感覚刺激付与装置。
[2] 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ている
請求項 1に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
[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。
[4] 前記姿勢変化検出手段力 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。
[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レ、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。
[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。
[7] 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、 該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。
[8] 前記刺激発生手段は、前記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、かつ被検者の姿勢 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。
[9] 前記刺激発生手段は、前記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、
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。
[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。
[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。
[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。
[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。
[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。
[15] 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
皮膚感覚刺激付与装置。
[16] 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または 15に記載の皮膚感覚刺激付与装置。
[17] 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、
を含む皮膚感覚刺激付与方法。
[18] 請求項 17に記載の皮膚感覚刺激付与方法において、
前記刺激発生手段は、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は、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レ、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、 を含む皮膚感覚刺激付与方法。
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