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JP6534010B2 - Auxiliary device for posture stabilization - Google Patents
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Description

本発明は、利用者の姿勢を安定させるために用いられる姿勢安定用の補助装置に関する。 The present invention relates to an auxiliary equipment for posture stabilization to be used to stabilize the posture of the user.

パーキンソン病などに代表される運動機能障害は姿勢動揺を増加させ、転倒事故を引き起こす原因となっている。転倒事故の大きな原因には立位バランス能力の低下が影響していることを鑑みれば、人間の姿勢制御機能の補助が必要である。
これに対し、非特許文献1には、体性感覚系の姿勢制御能力において固定点へ指先で軽く触れることが直立姿勢時の動揺を顕著に減少させることが示されている。この現象はLTC(Light Touch Contact)と呼ばれる。
Motor dysfunction such as Parkinson's disease increases postural sway and causes fall accidents. In view of the fact that the fall in the standing balance ability is a major cause of the fall accident, it is necessary to support human's posture control function.
On the other hand, Non-Patent Document 1 shows that in the posture control ability of the somatosensory system, lightly touching the fixed point with a fingertip reduces the fluctuation in the upright posture significantly. This phenomenon is called LTC (Light Touch Contact).

J.J.Jeka、Light Touch Contact as a Balance Aid、「Physical Therapy」、1997年J. J. Jeka, Light Touch Contact as a Balance Aid, "Physical Therapy", 1997

しかしながら、LTCの効果を得るためには、指先の固定点への接触が必要であるため、機械的支持がない場所ではこの効果を得ることができないという問題がある。   However, in order to obtain the effect of the LTC, there is a problem that this effect can not be obtained in a place without mechanical support since it is necessary to contact the fixed point of the fingertip.

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、利用者の姿勢を安定させるために疑似的なライトタッチコンタクトを再現する姿勢安定用の補助装置であって、前記利用者の体の一部に装着可能な筐体と、前記筐体と一体として設けられ、前記筐体速度、前記筐体の加速度、前記筐体が装着された部位と異なる部位である基準部位から前記筐体までの距離、および前記基準部位を中心とする仮想球の内壁から前記筐体へ向く法線ベクトルの方向、のうち少なくとも1つに応じて、前記筐体が装着された部位に刺激を与える刺激付与部とを備えることを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an auxiliary device for posture stabilization that reproduces a pseudo light touch contact in order to stabilize the posture of the user, and is a body of the user. The casing is provided integrally with the casing , the casing being mountable to a part of the casing, the casing speed, the acceleration of the casing, the reference portion which is a portion different from the portion where the casing is mounted. Stimulus which stimulates the site where the housing is attached according to at least one of the distance to and the direction of the normal vector from the inner wall of the virtual sphere centered on the reference site toward the housing And a provision unit.

また、本発明において前記基準部位は、前記利用者の体幹であることを特徴とする。   In the present invention, the reference site is a trunk of the user.

また、本発明において前記刺激付与部は、前記基準部位から前記筐体までの距離が所定の閾値以上である場合に、前記部位に刺激を与えることを特徴とする。 The front Symbol stimulating unit Te present invention smell, the distance from the reference position to said housing when at least a predetermined threshold value, characterized in providing a stimulus to the site.

また、本発明において前記刺激付与部は、前記基準部位から前記筐体までの距離が長いほど強い刺激を前記部位に刺激を与えることを特徴とする。 The front Symbol stimulating unit Te present invention odor is characterized by irritating the distance longer strong stimulus from the reference site to the housing to said site.

また、本発明において前記刺激付与部は、前記筐体の加速度が高いほど強い刺激を前記部位に与えることを特徴とする。 The front Symbol stimulating unit Te present invention odor is characterized by providing a strong stimulus as acceleration is higher of said housing to said site.

また、本発明は、前記利用者を撮像する撮像部と、前記撮像が撮像した画像に基づいて、前記筐体の速度、前記筐体の加速度、前記筐体が装着された部位と異なる部位である基準部位から前記筐体までの距離、および前記基準部位を中心とする仮想球の内壁から前記筐体へ向く法線ベクトルの方向、のうち少なくとも1つを算出する物理量算出部とを備え、前記刺激付与部は、前記物理量算出部が算出した前記速度、前記加速度、前記距離、および前記法線ベクトルの方向、のうち少なくとも1つに応じて前記筐体が装着された部位に刺激を与える
ことを特徴とする。
Further, according to the present invention, the speed of the casing, the acceleration of the casing, and a portion different from the portion on which the casing is mounted , based on an imaging unit configured to capture the user and an image captured by the imaging unit. And a physical quantity calculation unit for calculating at least one of a distance from the reference site to the housing and a direction of a normal vector directed from the inner wall of the virtual sphere centered on the reference site to the housing The stimulus applying unit may stimulate the site to which the housing is attached according to at least one of the velocity, the acceleration, the distance, and the direction of the normal vector calculated by the physical quantity calculating unit. It is characterized by giving.

本発明によれば、筐体に設けられた刺激付与部により、筐体の変位に関する物理量に応じて利用者に対して刺激を与えるため、機械的支持なしにLTCを実現することができる。   According to the present invention, since the stimulus applying unit provided in the casing stimulates the user according to the physical quantity related to the displacement of the casing, the LTC can be realized without mechanical support.

本発明の第1の実施形態に係る姿勢安定補助システムの構成を示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows the structure of the attitude | position stabilization assistance system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る振動子の強度の算出方法を示す図である。It is a figure which shows the calculation method of the intensity | strength of the vibrator | oscillator which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る計算装置の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram showing composition of a computing device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る姿勢安定補助システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the attitude | position stabilization auxiliary system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る姿勢安定補助システムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the attitude | position stabilization assistance system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施例に係る実験時の被験者の様子を示す写真である。It is a photograph which shows the appearance of the test subject at the time of experiment concerning the example of the present invention. 本実施例に係るVLTCタスクの計測データを示す図である。It is a figure which shows the measurement data of the VLTC task which concerns on a present Example. 本実施例に係るタスクごとの10[s]間の計測データを示す図である。It is a figure which shows the measurement data during 10 [s] for every task which concerns on a present Example. 本実施例に係るタスクごとに得られた60[s]間のCOP軌跡の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the COP locus | trajectory between 60 [s] obtained for every task which concerns on a present Example. 本実施例に係るタスクごとの評価指標値を示す図である。It is a figure which shows the evaluation index value for every task which concerns on a present Example.

《第1の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る姿勢安定補助システム1の構成を示す概略図である。
姿勢安定補助システム1は、利用者の指先に刺激を与えてLTCを実現することで、利用者の姿勢の安定を補助するシステムである。姿勢安定補助システム1は、補助装置100、モーションキャプチャ装置200(撮像部)、計算装置300、増幅器400を備える。
First Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a posture stabilization support system 1 according to a first embodiment of the present invention.
The posture stabilization assist system 1 is a system that assists the stabilization of the user's posture by providing stimulation to the user's fingertip to realize the LTC. The posture stabilization assist system 1 includes an assist device 100, a motion capture device 200 (imaging unit), a calculation device 300, and an amplifier 400.

補助装置100は、利用者の指先に装着可能な筐体110と、当該筐体110に設けられた振動子120とを備える。本実施形態における振動子120は、刺激付与部の一例であり、振動子120が振動することにより利用者の指先に対して刺激を与える。
モーションキャプチャ装置200は、利用者を撮像した画像を解析し、筐体110の位置を算出して位置情報を計算装置300に出力する。当該位置情報は、空間上の所定の位置を原点とした3次元の絶対座標系の値である。なお、モーションキャプチャ装置200は、筐体110に付与されたマーカーを検出することで筐体110の位置を算出しても良いし、筐体110をマーカーとして認識することで筐体110の位置を算出しても良い。
計算装置300は、利用者の体幹から筐体110までの距離、速度及び加速度を算出し、補助装置100の振動子120を振動させる信号を生成する。
増幅器400は、計算装置300が算出した信号を増幅して振動子120に出力することで、振動子120を振動させる。
The auxiliary device 100 includes a housing 110 attachable to the user's fingertip and a vibrator 120 provided in the housing 110. The vibrator 120 in the present embodiment is an example of a stimulation applying unit, and when the vibrator 120 vibrates, the vibrator 120 stimulates the user's fingertip.
The motion capture device 200 analyzes an image obtained by capturing a user, calculates the position of the housing 110, and outputs position information to the calculation device 300. The said positional information is a value of the three-dimensional absolute coordinate system which made the predetermined position in space the origin. The motion capture device 200 may calculate the position of the housing 110 by detecting a marker attached to the housing 110, or may recognize the position of the housing 110 by recognizing the housing 110 as a marker. It may be calculated.
The computing device 300 calculates the distance, velocity, and acceleration from the user's trunk to the housing 110, and generates a signal for vibrating the vibrator 120 of the auxiliary device 100.
The amplifier 400 vibrates the vibrator 120 by amplifying a signal calculated by the calculation device 300 and outputting the signal to the vibrator 120.

ここで、振動子120の強度の算出方法について説明する。
図2は、第1の実施形態に係る振動子120の強度の算出方法を示す図である。
第1の実施形態に係る姿勢安定補助システム1は、図2(A)に示すように、利用者の体幹を中心にインピーダンス特性を有する中空球状の仮想壁である仮想球が配置されていると仮定して、筐体110が当該壁に侵入したときに生じる反力に相当する強度で振動子120を振動させる。これにより、姿勢安定補助システム1は、仮想的な壁に対するLTCを利用者に提示することができる。
Here, a method of calculating the strength of the vibrator 120 will be described.
FIG. 2 is a diagram showing a method of calculating the strength of the vibrator 120 according to the first embodiment.
In the posture stabilization support system 1 according to the first embodiment, as shown in FIG. 2A, a virtual sphere which is a hollow spherical virtual wall having impedance characteristics centering on the trunk of the user is disposed. Assuming that, the vibrator 120 is vibrated at an intensity corresponding to the reaction force generated when the housing 110 intrudes into the wall. In this way, the posture stabilization assist system 1 can present the user with the LTC against a virtual wall.

第1の実施形態では、図2(B)に示すモデルに基づき、筐体110が当該壁に侵入したときに生じる反力F(t)を、式(1)に基づいて計算する。 In the first embodiment, based on the model shown in FIG. 2 (B), the reaction force Fo (t) generated when the case 110 intrudes into the wall is calculated based on the equation (1).

ここで、dX(t)は、時刻tにおける利用者の体幹を中心とした仮想球の内壁から筐体110への法線ベクトルを示す。法線ベクトルは、仮想球の内壁と筐体110との間の距離と方向を示すものである。つまり、dX(t)の1階微分であるdX´(t)は、時刻tにおける筐体110の速度を示し、dXの2階微分であるdX´´(t)は、時刻tにおける筐体110の加速度を示す。また、Mは、仮想慣性を示す定数である。また、Bは、仮想粘性を示す定数である。また、Kは、仮想剛性を示す定数である。 Here, dX o (t) indicates a normal vector from the inner wall of the virtual sphere centered on the user's trunk at time t to the housing 110. The normal vector indicates the distance and direction between the inner wall of the virtual sphere and the housing 110. That, dX o 1 derivative in which dX o '(t) of (t) indicates the speed of the housing 110 at time t, dX o'' a second derivative of dX o (t) is the time The acceleration of the housing 110 at t is shown. Also, Mo is a constant indicating virtual inertia. Also, B o is a constant indicating an imaginary viscosity. Further, K o is a constant indicating virtual stiffness.

図3は、本発明の第1の実施形態に係る計算装置300の構成を示す概略ブロック図である。
計算装置300は、位置受信部301、体幹位置記録部302、体幹位置記憶部303、ベクトル算出部304、ベクトル記憶部305、速度算出部306、加速度算出部307、強度算出部308、信号出力部309を備える。ここで、ベクトル算出部304、速度算出部306及び加速度算出部307は、物理量算出部の一例である。
FIG. 3 is a schematic block diagram showing the configuration of a computing device 300 according to the first embodiment of the present invention.
The calculation device 300 includes a position reception unit 301, a torso position recording unit 302, a torso position storage unit 303, a vector calculation unit 304, a vector storage unit 305, a velocity calculation unit 306, an acceleration calculation unit 307, an intensity calculation unit 308, and a signal. An output unit 309 is provided. Here, the vector calculation unit 304, the velocity calculation unit 306, and the acceleration calculation unit 307 are an example of a physical quantity calculation unit.

位置受信部301は、モーションキャプチャ装置200から筐体110の位置情報を逐次受信する。
体幹位置記録部302は、利用者が筐体110を体幹に当てているときに、位置受信部301が受信した筐体110の位置情報を体幹位置記憶部303に記録する。
体幹位置記憶部303は、利用者の体幹(基準部位)の位置情報を記憶する。
The position reception unit 301 sequentially receives the position information of the housing 110 from the motion capture device 200.
The torso position recording unit 302 records the position information of the case 110 received by the position receiving unit 301 in the torso position storage unit 303 when the user places the case 110 on the torso.
The trunk position storage unit 303 stores position information of the user's trunk (reference portion).

ベクトル算出部304は、体幹位置記憶部303が記憶する位置情報が示す位置と位置受信部301が受信した最新の位置情報が示す位置とを用いて、式(2)に基づいて利用者の体幹を中心とした仮想球の内壁から筐体110への法線ベクトルdX(t)を算出し、ベクトル記憶部305に記録する。 The vector calculation unit 304 uses the position indicated by the position information stored in the torso position storage unit 303 and the position indicated by the latest position information received by the position reception unit 301 to use the user's A normal vector dX o (t) from the inner wall of a virtual sphere centered on the trunk to the casing 110 is calculated and recorded in the vector storage unit 305.

ここで、X(t)は、体幹位置記憶部303が記憶する位置情報が示す位置から筐体110位置記憶部が記憶する最新の位置情報が示す位置へのベクトルである。また、rは仮想球の内壁の半径である。   Here, X (t) is a vector from the position indicated by the position information stored in the trunk position storage unit 303 to the position indicated by the latest position information stored in the housing 110 position storage unit. Also, r is the radius of the inner wall of the phantom sphere.

ベクトル記憶部305は、ベクトル算出部304が算出した法線ベクトルを時系列に記憶する。
速度算出部306は、ベクトル記憶部305が記憶する最新の所定数の法線ベクトルを微分することで筐体110の速度を算出する。
加速度算出部307は、ベクトル記憶部305が記憶する最新の所定数の法線ベクトルを2階微分することで、筐体110の加速度を算出する。
The vector storage unit 305 stores the normal vectors calculated by the vector calculation unit 304 in time series.
The velocity calculation unit 306 calculates the velocity of the housing 110 by differentiating the latest predetermined number of normal vectors stored in the vector storage unit 305.
The acceleration calculation unit 307 calculates the acceleration of the housing 110 by performing second-order differentiation on the latest predetermined number of normal vectors stored in the vector storage unit 305.

強度算出部308は、距離算出部、速度算出部306及び加速度算出部307の算出結果を用いて、上述した式(1)に基づいて振動子120の振動の強度を算出する。
信号出力部309は、強度算出部308が算出した強度を示す信号を増幅器400に出力する。
The strength calculation unit 308 calculates the strength of the vibration of the vibrator 120 based on the above equation (1), using the calculation results of the distance calculation unit, the velocity calculation unit 306, and the acceleration calculation unit 307.
The signal output unit 309 outputs a signal indicating the intensity calculated by the intensity calculation unit 308 to the amplifier 400.

次に、本発明の第1の実施形態に係る姿勢安定補助システム1の動作について説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態に係る姿勢安定補助システム1の動作を示すフローチャートである。
まず、利用者は、筐体110を体幹に当て、計算装置300に対し、キャリブレーションを指示する(ステップS1)。キャリブレーションの指示の方法としては、予め筐体110にスイッチを設けておき、当該スイッチを押下することで計算装置300に対して指示を出力する方法や、利用者とは別の補助者が計算装置300に設けられたボタンを押下することで指示を出力しても良い。次に、計算装置300の体幹位置記録部302は、キャリブレーションの指示を受け付けたときに位置受信部301がモーションキャプチャ装置200から受信した位置情報を、体幹位置記憶部303に記録する(ステップS2)。
これにより、計算装置300は、利用者の体幹の位置を基準とすることで位置情報のキャリブレーションを行うことができる。
Next, the operation of the posture stabilization auxiliary system 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the posture stabilization auxiliary system 1 according to the first embodiment of the present invention.
First, the user places the case 110 on the trunk and instructs the computing device 300 to perform calibration (step S1). As a method of the instruction of calibration, a switch is provided in advance in the housing 110, and a method of outputting the instruction to the computing device 300 by pressing the switch or an assistant different from the user calculates The instruction may be output by pressing a button provided on the device 300. Next, the torso position recording unit 302 of the computing device 300 records the position information received by the position receiving unit 301 from the motion capture device 200 when receiving the calibration instruction in the torso position storage unit 303 (see FIG. Step S2).
Thus, the computing device 300 can perform calibration of position information by using the position of the user's trunk as a reference.

体幹位置記録部302が、体幹位置記憶部303に利用者の体幹の位置を示す位置情報を記録すると、位置受信部301は、モーションキャプチャ装置200から新たな位置情報を受信する(ステップS3)。次に、ベクトル算出部304は、体幹位置記憶部303が記憶する位置情報が示す位置から、位置受信部301が受信した位置情報が示す位置へのベクトルを算出する(ステップS4)。次に、ベクトル算出部304は、上記式(2)に基づいて利用者の体幹を中心とした仮想球の内壁から筐体110への法線ベクトルを算出する(ステップS5)。   When the torso position recording unit 302 records the position information indicating the position of the user's torso in the torso position storage unit 303, the position receiving unit 301 receives new position information from the motion capture device 200 (step S3). Next, the vector calculation unit 304 calculates a vector from the position indicated by the position information stored in the torso position storage unit 303 to the position indicated by the position information received by the position reception unit 301 (step S4). Next, the vector calculation unit 304 calculates a normal vector from the inner wall of the virtual sphere centering on the trunk of the user to the casing 110 based on the equation (2) (step S5).

次に、ベクトル算出部304は、算出した法線ベクトルをベクトル記憶部305に記録する(ステップS6)。次に、速度算出部306は、ベクトル記憶部305が記憶する最新の所定数の法線ベクトルについて微分フィルタを掛けることにより、筐体110の速度を示すベクトルを算出する(ステップS7)。また、加速度算出部307は、ベクトル記憶部305が記憶する最新の所定数の法線ベクトルについて微分フィルタを2回掛けることにより、筐体110の加速度を示すベクトルを算出する(ステップS8)。   Next, the vector calculation unit 304 records the calculated normal vector in the vector storage unit 305 (step S6). Next, the velocity calculation unit 306 calculates a vector indicating the velocity of the housing 110 by applying a differential filter to the latest predetermined number of normal vectors stored in the vector storage unit 305 (step S7). Further, the acceleration calculation unit 307 calculates a vector indicating the acceleration of the housing 110 by applying the differential filter twice for the latest predetermined number of normal vectors stored in the vector storage unit 305 (step S8).

次に、強度算出部308は、ベクトル算出部304が算出した法線ベクトルの方向が、利用者の体幹から離間する方向であるか否かを判定する(ステップS9)。強度算出部308は、法線ベクトルの方向が利用者の体幹に対向する方向であると判定した場合(ステップS9:NO)、筐体110が仮想球の内壁に達していないため、振動子120の振動の強度を0とする(ステップS10)。   Next, the strength calculation unit 308 determines whether the direction of the normal vector calculated by the vector calculation unit 304 is the direction of separating from the user's trunk (step S9). If the strength calculation unit 308 determines that the direction of the normal vector is the direction facing the user's trunk (step S9: NO), the case 110 has not reached the inner wall of the virtual sphere, so the vibrator is The strength of the vibration of 120 is set to 0 (step S10).

他方、強度算出部308は、法線ベクトルの方向が利用者の体幹から離間する方向であると判定した場合(ステップS9:YES)、式(1)に基づいて振動子120の振動の強度を算出する(ステップS11)。
そして、信号出力部309は、強度算出部308がステップS9またはステップS10で算出した強度を示す信号を、増幅器400を解して補助装置100に出力する(ステップS12)。これにより、補助装置100の振動子120は、仮想球の内壁に接触したときの反力に応じた振動刺激を利用者に与えることができる。
On the other hand, when the strength calculation unit 308 determines that the direction of the normal vector is the direction away from the user's trunk (step S9: YES), the strength of the vibration of the vibrator 120 is calculated based on the equation (1). Is calculated (step S11).
Then, the signal output unit 309 causes the amplifier 400 to output a signal indicating the intensity calculated in step S9 or step S10 by the intensity calculation unit 308 to the auxiliary device 100 (step S12). Thereby, vibrator 120 of auxiliary device 100 can give a user a vibration stimulus according to a reaction force when it contacts an inner wall of a virtual sphere.

次に、計算装置300は、利用者などによる操作や割り込み処理などにより、外部から処理の終了要求の入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS13)。計算装置300は、外部から終了要求の入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS13:NO)、ステップS3に戻り、処理を継続する。他方、計算装置300は、外部から終了要求の入力を受け付けたと判定した場合(ステップS13:YES)、処理を終了する。   Next, the computing device 300 determines whether or not the input of the process termination request has been received from the outside by an operation by a user or the like, an interrupt process, or the like (step S13). If the computing device 300 determines that the input of the termination request from the outside has not been received (step S13: NO), the processing returns to step S3 and continues the processing. On the other hand, when the computing device 300 determines that the input of the termination request from the outside has been received (step S13: YES), the processing is terminated.

このように、第1の実施形態によれば、補助装置100は、筐体110の変位に関する物理量に応じて筐体110が装着された部位に刺激を与える。これにより、補助装置100は、機械的支持なしにLTCを実現することができる。   Thus, according to the first embodiment, the auxiliary device 100 stimulates a portion where the housing 110 is attached according to the physical quantity related to the displacement of the housing 110. Thereby, auxiliary device 100 can realize LTC without mechanical support.

《第2の実施形態》
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
本発明の第1の実施形態では、モーションキャプチャ装置200が撮像した画像により筐体110の位置を特定する場合について説明した。本発明の第2の実施形態では、無線センサ500を用いて筐体110の位置を特定する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment of the present invention, the case where the position of the housing 110 is specified by the image captured by the motion capture device 200 has been described. In the second embodiment of the present invention, the wireless sensor 500 is used to specify the position of the housing 110.

図5は、本発明の第2の実施形態に係る姿勢安定補助システム1の構成を示す概略図である。
第2の実施形態に係る姿勢安定補助システム1は、モーションキャプチャ装置200に代えて測位機能を有する無線センサ500A及び無線センサ500Bを備える。無線センサ500A及び無線センサ500Bとしては、例えば、UWB(Ultra−wide band)−BAN(Body Area Network)センサを用いることができる。無線センサ500Aは利用者の体幹に装着され、無線センサ500Bは補助装置100に設けられる。無線センサ500A、無線センサ500B、及び計算装置300は、それぞれ無線通信により接続される。
また、第2の実施形態に係る姿勢安定補助システム1では、増幅器400は補助装置100に内蔵される。
FIG. 5 is a schematic view showing the configuration of a posture stabilization support system 1 according to a second embodiment of the present invention.
The posture stabilization auxiliary system 1 according to the second embodiment includes a wireless sensor 500A having a positioning function and a wireless sensor 500B in place of the motion capture device 200. For example, a UWB (Ultra-wide band) -BAN (Body Area Network) sensor can be used as the wireless sensor 500A and the wireless sensor 500B. The wireless sensor 500A is attached to the trunk of the user, and the wireless sensor 500B is provided to the auxiliary device 100. The wireless sensor 500A, the wireless sensor 500B, and the computing device 300 are connected by wireless communication.
Further, in the posture stabilization auxiliary system 1 according to the second embodiment, the amplifier 400 is incorporated in the auxiliary device 100.

そして、計算装置300は、無線センサ500A及び無線センサ500Bから位置情報を取得して、第1の実施形態と同様の処理により生成した信号を、無線通信により無線センサ500Bに送信する。そして、無線センサ500Bは、計算装置300から受信した信号を増幅器400を介して振動子120に出力する。これにより、補助装置100は、利用者の姿勢安定を補助することができる。   Then, the computing device 300 acquires position information from the wireless sensor 500A and the wireless sensor 500B, and transmits a signal generated by the process similar to that of the first embodiment to the wireless sensor 500B by wireless communication. Then, the wireless sensor 500 </ b> B outputs the signal received from the computing device 300 to the vibrator 120 via the amplifier 400. Thereby, the assisting device 100 can assist the user's posture stabilization.

このように、第2の実施形態によれば、姿勢安定補助システム1は、モーションキャプチャ装置200を備えることなく姿勢安定の補助を行うことができる。   As described above, according to the second embodiment, the posture stabilization auxiliary system 1 can perform posture stabilization assistance without providing the motion capture device 200.

以上、図面を参照してこの発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、刺激付与部の例として振動子120を用いる場合について説明したが、これに限られない。例えば、電気刺激を与える導子、ジャイロ機構、触覚ディスプレイなどその他の刺激を与える構成を用いても良い。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above-described ones, and various design changes can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible.
For example, in the embodiment described above, although the case where the vibrator 120 is used as an example of the stimulus applying unit has been described, the present invention is not limited thereto. For example, a conductor providing electrical stimulation, a gyro mechanism, a tactile display or other configuration for providing stimulation may be used.

また、上述した実施形態では、補助装置を利用者の指先に装着する場合について説明したが、これに限られず、補助装置は他の部位に装着される物であっても良い。   Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where an auxiliary | assistant apparatus was mounted | worn with a user's finger tip, it is not restricted to this, An auxiliary | assistant apparatus may be a thing mounted | worn with another site | part.

また、上述した実施形態では、強度算出部308が体幹から筐体110への距離及び方向、並びに筐体110の速度及び加速度に基づいて振動子120の振動の強度を算出する場合について説明したが、これに限られず、筐体110の変位に関する物理量の少なくとも1つを用いて強度を算出すれば良い。例えば、強度算出部308は、体幹から筐体110への距離のみを用いて振動子120の振動の強度を算出しても良いし、筐体110の加速度のみを用いて振動子120の振動の強度を算出しても良い。なお、実験の結果、体幹から筐体110への距離を用いた場合と、筐体110の加速度を用いた場合に、特にLTCの効果が得られることが分かっている。   In the embodiment described above, the case is described where the strength calculation unit 308 calculates the strength of the vibration of the vibrator 120 based on the distance and direction from the trunk to the housing 110 and the speed and acceleration of the housing 110. However, the invention is not limited to this, and the strength may be calculated using at least one of the physical quantities related to the displacement of the housing 110. For example, the strength calculation unit 308 may calculate the strength of the vibration of the vibrator 120 using only the distance from the trunk to the housing 110, or the vibration of the vibrator 120 using only the acceleration of the housing 110. The strength of may be calculated. As a result of the experiment, it is known that the effect of the LTC can be obtained particularly when the distance from the trunk to the housing 110 is used and when the acceleration of the housing 110 is used.

なお、上述の計算装置300は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。   The above-described computing device 300 has a computer system inside. The operation of each processing unit described above is stored in the form of a program in a computer-readable recording medium, and the above-described processing is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer readable recording medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to a computer through a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。   Further, the program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, it may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer system.

ここで、本発明の第1の実施形態に係る姿勢安定補助システム1の実施例について説明する。
姿勢安定補助システム1の有効性を確認するため、健常な大学生9名(22.8±1.30歳)に対して第1の実施形態に係る姿勢安定補助の効果の検証を行った。姿勢動揺の大きさは3軸加速度センサ(MA3=04 Ac,Microstone 社)およびフォースプレート(TF−4060,テック技販社)を用いて計測した。
Here, an example of the posture stabilization auxiliary system 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
In order to confirm the effectiveness of the posture stabilization assist system 1, the effect of the posture stabilization assistance according to the first embodiment was verified on nine healthy university students (22.8 ± 1.30 years old). The size of posture fluctuation was measured using a three-axis acceleration sensor (MA3 = 04 Ac, Microstone) and a force plate (TF-4060, Tech Technical Sales).

図6は、本発明の実施例に係る実験時の被験者の様子を示す写真である。
被験者には右手の第2指と第3指付近に補助装置100と反射マーカーを装着し、第7頚椎と右仙骨付近の皮膚表面に3軸加速度センサを医療用テープで固定した。本実験では、被験者にフォースプレートの上に目を閉じた状態でタンデム(右足のかかとに左足の第1指をつけた立位)姿勢を可能な限り維持するよう指示し、以下に示す5つのタスクを実行させた。
(a)両手が身体に触れない状態で自然にタンデム姿勢をとるタスク(NC)
(b)仮想球の内壁を触るように手を振るタスク(触覚フィードバックなし、NF)
(c)指先に一定振幅、一定周波数の定常刺激を受けるタスク(振動振幅値Amax,CS)
(d)ハンガーラックにテープで取り付けた紙(297×210cm)を軽く触り続けるタスク(LTC)
(e)第1の実施形態に係る補助装置100による刺激を受けるタスク(VLTC)
FIG. 6 is a photograph showing the appearance of a subject during an experiment according to an example of the present invention.
In the test subject, the auxiliary device 100 and the reflection marker were attached near the second and third fingers of the right hand, and the three-axis acceleration sensor was fixed to the skin surface near the seventh cervical spine and right sacrum with medical tape. In this experiment, the subjects were instructed to maintain the posture of the tandem (with the first finger of the left foot on the heel of the right foot) in a closed position with the eyes closed on the force plate as much as possible. I have run a task.
(A) Task to take a tandem posture naturally with both hands not touching the body (NC)
(B) A task of waving to touch the inner wall of a virtual sphere (no tactile feedback, NF)
(C) Task to receive steady-state constant-frequency, constant-frequency stimulation at fingertips (vibration amplitude values Amax, CS)
(D) A task (LTC) to keep the paper (297 × 210 cm) taped on the hanger rack lightly touched
(E) A task (VLTC) to be stimulated by the auxiliary device 100 according to the first embodiment

本実施例では姿勢の安定性を評価するために、以下に示す10個の評価指標を用いている。
(1) 姿勢保持時間T
(2) 首付近の姿勢動揺の大きさR
(3) 腰付近の姿勢動揺の大きさR
(4) 二乗平均平方根偏差M
(5) 身体重心速度M
(6) 前額面動揺幅W
(7) 矢状面動揺幅W
(8) 矩形面積S
(9) 標準偏差面積Sσ
(10) 被験者の主観評価L
In the present embodiment, in order to evaluate the stability of the posture, the ten evaluation indexes shown below are used.
(1) Posture holding time T
(2) Posture fluctuation size R s near the neck
(3) Posture fluctuation size R h near the waist
(4) Root mean square deviation M r
(5) Body center of gravity speed M v
(6) Front pare fluctuation width W x
(7) sagittal fluctuation width W y
(8) Rectangular area S w
(9) Standard deviation area S σ
(10) Subjective evaluation L v of subject

なお、姿勢保持時間Tはフォースプレート上でタンデム姿勢を維持できた時間であって、姿勢維持中にフォースプレート(サンプリング周波数:f[Hz])から計測されたデータ数n(n=1,…,N)を用いて以下に示す式(3)により定義される。 Note that the attitude holding time T is the time when the tandem attitude can be maintained on the force plate, and the number of data n (n = 1, 1) measured from the force plate (sampling frequency: f p [Hz]) while the attitude is maintained. It is defined by Formula (3) shown below using ..., N).

姿勢維持中の姿勢動揺の大きさは第7頚椎(首)および右仙骨(腰)付近に装着した加速度センサ(サンプリング周波数:f[Hz])の各軸成分から算出した二乗和平方根の平均値をR、R(RとRはそれぞれ第7頚椎、右仙骨付近の加速度)として利用した。 The size of posture fluctuation during posture maintenance is the average of the root sum of squares calculated from each axis component of the acceleration sensor (sampling frequency: f a [Hz]) attached near the seventh cervical spine (neck) and right sacrum (hip) The values were used as R s and R h (where R s and R h are accelerations near the seventh cervical spine and the right sacrum, respectively).

指標(4)〜(9)は、一般に重心動揺評価に用いられるものであり、フォースプレートから計測された足圧中心(Center of pressure;以下、COP)座標(x,y)(xは前額面座標、yは矢状面座標)を利用して算出する。 The indices (4) to (9) are generally used for evaluation of center of gravity sway, and the center of pressure (COP) coordinates (x n , y n ) (x n ) (x n ) measured from the force plate Is calculated using frontal plane coordinates and y n is sagittal plane coordinates).

二乗平均平方根偏差Mは平均重心点からのばらつき、身体重心速度Mは動揺の平均速度を表す指標として、それぞれ以下に示す式(4)、式(5)により定義される。 The root mean square deviation M r is a variation from the average center of gravity, and the body center of gravity velocity M r is defined by the following equations (4) and (5) as indices indicating the average velocity of motion.

ただし、バー付きのX及びバー付きのYは、COP座標の平均値を示す。また、e n、 は、COPの変化量(e =xn+1−x、e =yn+1−y)を示す。 However, X with a bar and Y with a bar show the average value of COP coordinates. Further, e x n and e y n indicate the amount of change of COP (e x n = x n + 1- x n and e y n = y n + 1- y n ).

前額面動揺幅Wと矢状面動揺幅Wは、それぞれ前額面方向および矢状面方向の最大変位幅を示しており,各軸のCOP座標の最大値と最小値を用いて、それぞれ以下に示す式(6)、式(7)により算出される。 The frontal plane fluctuation width W x and the sagittal plane fluctuation width W y respectively indicate the maximum displacement width in the frontal plane direction and the sagittal plane direction, and using the maximum value and the minimum value of the COP coordinates of each axis, respectively It is calculated by the following equation (6) and equation (7).

矩形面積Sは重心移動範囲を示した面積、標準偏差面積Sσははずれ値を除外した動揺面積であり、式(4)及び式(5)で求めた指標M、Mを用いて、それぞれ以下に示す式(8)、式(9)により算出される。 The rectangular area S w is the area indicating the center of gravity movement range, and the standard deviation area S σ is the movement area excluding the outliers, using the indices M r and M v determined by the equations (4) and (5) And (9) shown below.

ただし、σ、σは、COP座標の標準偏差を表す。 However, σ x and σ y represent the standard deviation of COP coordinates.

また、実験直後に被験者の主観を評価するためにVAS(Visual Analogue Scale)による評価を行った。具体的には、被験者に線分を提示し、当該線分の左端を全く安定しない、右端を非常に安定するとした場合に、自身の姿勢がどの程度安定したかを直線上の位置に対応させて回答するよう指示した。評価には左端から被験者が回答した点までの距離であるVAS値Lを利用した。 Moreover, in order to evaluate a subject's subjectivity immediately after an experiment, evaluation by VAS (Visual Analogue Scale) was performed. Specifically, when a line segment is presented to the subject and the left end of the line segment is not stable at all, and the right end is very stable, how much the user's posture is stabilized corresponds to the position on the straight line Instructed to answer. The evaluation using is the distance from the left edge to the point where the subject has responded VAS value L v.

本実施例では、VLTCタスクを行う際、式(1)の各係数として、M=1.0[kg]、B=10.0[Ns/m]、K=50.0[N/m]を用いた。また、振動子120による振動の振幅の最大値は0.08[V]であり、増幅器400によるゲインは0.005[V/m]とした。また、仮想球の内壁までの距離r及び外壁までの距離Rには、それぞれ体幹の中心から被験者が最も仮想球の内壁を触りやすいと答えた位置と腕を伸ばした際の手先位置との距離の大きさの値を用いた。また、モーションキャプチャ装置200のサンプリング周波数は、100[Hz]とした。
また,LTCタスクを行う際は被験者が紙を最も触りやすいと答えた位置にハンガーラックを設置した。
In this embodiment, when performing VLTC task, as the coefficients of formula (1), M o = 1.0 [kg], B o = 10.0 [Ns / m], K o = 50.0 [N / M] was used. Further, the maximum value of the amplitude of the vibration by the vibrator 120 is 0.08 [V], and the gain by the amplifier 400 is 0.005 [V / m]. In addition, the distance r to the inner wall of the virtual sphere and the distance R to the outer wall indicate the position at which the subject says that the subject is most likely to touch the inner wall of the virtual sphere from the center of the trunk The value of the distance magnitude was used. Further, the sampling frequency of the motion capture device 200 is 100 [Hz].
In addition, when performing the LTC task, the hanger rack was installed at the position where the subject answered that the paper was the easiest to touch.

信号計測のサンプリング周波数はfを100[Hz]、fを5[kHz]とし、振動子120の振動周波数は人間が最も感じやすいとされる250[Hz]とした。なお,試行回数は各タスク11回ずつとし,姿勢は60[s]を上限として可能な限り維持させた。 The sampling frequency of the signal measurement was 100 Hz for f a and 5 kHz for f p, and the vibration frequency of the oscillator 120 was 250 Hz which is considered to be most easily felt by humans. The number of trials was set to 11 for each task, and the posture was kept as high as possible with 60 [s] as the upper limit.

図7は、本実施例に係るVLTCタスクの計測データを示す図である。
図7は、上から順にモーションキャプチャから得られた位置情報X(t)、位置情報のユークリッドノルム|X(t)|、変位|dX(t)|、速度|dX´(t)|、加速度|dX´´(t)|、仮想反力|F(t)|、振動子120の振幅A(t)を示している。なお、図7において陰影を付した領域は、筐体110が仮想球の内壁に接触している区間を示している。
FIG. 7 is a diagram showing measurement data of the VLTC task according to the present embodiment.
FIG. 7 shows position information X (t) obtained from motion capture in the order from the top, Euclidean norm of position information | X (t) |, displacement | dX o (t) |, velocity | dX o '(t) | , Acceleration | dX o ′ ′ (t) |, virtual reaction force | F o (t) |, and amplitude A m (t) of the oscillator 120. The shaded area in FIG. 7 indicates a section in which the housing 110 is in contact with the inner wall of the virtual sphere.

図7から、VLTCタスクにおいては、被験者が仮想球の内壁に接触した際に、変位、速度及び加速度の大きさに応じて反力が算出され、当該反力の大きさに応じた振動が提示できており、仮想球の設置と情報のフィードバックが行えていることが確認できる。   From FIG. 7, in the VLTC task, when the subject contacts the inner wall of the virtual sphere, the reaction force is calculated according to the magnitude of displacement, velocity and acceleration, and the vibration according to the magnitude of the reaction force is presented. It can be confirmed that the installation of virtual spheres and feedback of information can be performed.

図8は、本実施例に係るタスクごとの10[s]間の計測データを示しており、上から順にモーションキャプチャから得られた3次元位置情報X(t)、X(t)、X(t)、第7頚椎および右仙骨に装着した加速度センサから算出した二乗和平方根、ならびに前額面座標および矢状面座標のCOP位置を表している。 FIG. 8 shows measurement data for 10 [s] for each task according to this embodiment, and from top to bottom three-dimensional positional information X x (t), X y (t), obtained from motion capture X z (t) represents the square sum root calculated from acceleration sensors attached to the seventh cervical spine and the right sacrum, and COP positions of the frontal plane coordinates and the sagittal plane coordinates.

図8より、NFタスクとVLTCタスクの指先位置は手を振っているため周期的に変化しており、また加速度波形の二乗和平方根は他のタスク(NF、CS、LTC)より大きく動揺していることが確認できる。   As shown in FIG. 8, the finger positions of the NF task and the VLTC task are periodically changing because they are waving their hands, and the square sum root of the acceleration waveform is more disturbed than the other tasks (NF, CS, LTC) Can be confirmed.

図9は、本実施例に係るタスクごとに得られた60[s]間のCOP軌跡の一例を示す図である。図9において、横軸は前額面座標を示し、縦軸は矢状面座標を示す。
図9からは、フォースプレートから計測したCOP軌跡がなす面積がNCタスク、NFタスク、CSタスクに比べVLTCタスクのほうが明らかに小さく、LTCタスクのなす面積の大きさに近いことが分かる。
FIG. 9 is a view showing an example of a COP trajectory between 60 [s] obtained for each task according to the present embodiment. In FIG. 9, the horizontal axis indicates frontal plane coordinates, and the vertical axis indicates sagittal plane coordinates.
It can be seen from FIG. 9 that the area formed by the COP trajectory measured from the force plate is clearly smaller in the VLTC task than in the NC task, the NF task, and the CS task, and is close to the size of the area formed by the LTC task.

図10は、本実施例に係るタスクごとの評価指標値を示す図である。
図10(a)は、それぞれNCタスクの平均値で正規化した評価指標値を示している。各指標に対し多重比較検定(Holm法)を行った結果、姿勢保持時間T(図10(a)(i))ではタスクごとの有意差は得られなかった。次に、首の加速度信号の二乗和平方根の平均値R(図10(a)(ii))は、NCタスクでは1.00±0.26、VLTCタスクでは1.07±0.31となった。また、腰の加速度信号の二乗和平方根の平均値R(図10(a)(iii))は、NCタスクでは1.00 ±0.21、VLTCタスクでは1.09±0.25となった。
FIG. 10 is a diagram showing an evaluation index value for each task according to the present embodiment.
FIG. 10A shows evaluation index values normalized with the average value of the NC task. As a result of performing a multiple comparison test (Holm method) for each index, no significant difference for each task was obtained in the posture holding time T (Fig. 10 (a) (i)). Next, the average value R s (Fig. 10 (a) (ii)) of the root sum square of the acceleration signal of the neck is 1.00 ± 0.26 for the NC task and 1.07 ± 0.31 for the VLTC task. became. In addition, the average value R h (Fig. 10 (a) (iii)) of the sum of squares of acceleration signals of the waist is 1.00 ± 0.21 for the NC task and 1.09 ± 0.25 for the VLTC task. The

(図10(a)(ii)、(iii))を参照すると、RではNCタスクに対してVLTCタスクは5%で有意な増加が認められた。この振動は図8からも確認でき、手振りの運動が大きく身体加速度に影響を与えたこと示唆される。
他方、図10(b)は、R、RをNFタスクの平均値で正規化したグラフであるが、図10(b)を参照すると、RとRでNFタスクとVLTCタスクの間で有意な減少傾向が認められる。このことから、VLTCタスクでは手振り運動による加速度増加が抑えられていることが分かる。
Referring to FIGS. 10 (a) (ii) and (iii), a significant increase in the VLTC task by 5% was observed for the NC task in R h . This vibration can also be confirmed from FIG. 8 and it is suggested that the movement of the hand gesture greatly affected the body acceleration.
On the other hand, FIG. 10 (b) is a graph in which R s and R h are normalized by the average value of the NF task, but referring to FIG. 10 (b), with R s and R h , the NF task and the VLTC task There is a significant downward trend among them. From this, it can be seen that in the VLTC task, the increase in acceleration due to the hand movement is suppressed.

平均重心点からのばらつきを表す指標M(図10(a)(iv))の平均値はそれぞれ1.00±0.23(NC)、0.99±0.22(NF)、1.01±0.24(CS)、0.87±0.19(LTC)、0.90±0.20(VLTC)であった。このとき,LTCタスクおよびVLTCタスクはNCタスクと比べてそれぞれ有意水準0.1%および5%で有意な減少が認められた。 The average value of the index M r (FIG. 10 (a) (iv)) representing the variation from the average center of gravity is 1.00 ± 0.23 (NC), 0.99 ± 0.22 (NF), and 1. 01 ± 0.24 (CS), 0.87 ± 0.19 (LTC), 0.90 ± 0.20 (VLTC). At this time, significant reductions were observed at the 0.1% and 5% significance levels for the LTC task and the VLTC task, respectively, compared to the NC task.

身体重心速度M(図10(a)(v))の平均値は、それぞれ1.00±0.11(NC)、1.07±0.14(NF)、1.02±0.15(CS)、0.91±0.13(LTC)、1.03±0.16(VLTC)であり、LTCタスクのみNCタスクに対する有意な減少が得られた。 The average value of the body center of gravity velocity M v (FIG. 10 (a) (v)) is 1.00 ± 0.11 (NC), 1.07 ± 0.14 (NF), 1.02 ± 0.15, respectively. (CS), 0.91 ± 0.13 (LTC), 1.03 ± 0.16 (VLTC), the LTC task only obtained a significant reduction to the NC task.

COPの揺れ幅を表す前額面動揺幅Wと矢状面動揺幅W(図10(a)(vi)、(vii))では、前額面方向でタスクごとに有意な減少は認められなかったものの、矢状面方向では有意な減少が認められた。2つの動揺面積S、Sσ(図10(a)(viii)、(ix))ではNCタスクとの間に有意な減少が認められた。そして、被験者の主観評価であるVAS値L(図10(a)(x))の平均値は、それぞれ1.00±0.47(NC)、0.85±0.42(NF),1.16±0.51(CS)、2.34±0.45(LTC)、1.92±0.79(VLTC)となった。 In the frontal plane fluctuation width W x and the sagittal plane fluctuation width W y (Fig. 10 (a) (vi), (vii)) representing the fluctuation width of COP, no significant decrease is found in the frontal plane direction for each task. However, a significant decrease was observed in the sagittal direction. In the two motion areas S r and S σ (FIG. 10 (a) (viii), (ix)), a significant decrease was observed between the NC task and the NC task. And the average value of VAS value L v (FIG. 10 (a) (x)) which is a subject's subjective evaluation is 1.00 ± 0.47 (NC) and 0.85 ± 0.42 (NF), respectively. It became 1.16 ± 0.51 (CS), 2.34 ± 0.45 (LTC), and 1.92 ± 0.79 (VLTC).

このように、RとR以外の指標では、NCタスクとVLTCタスクとの間に有意な増加が認められていない。このことから、VLTCタスクを行う際の手振りはみかけの加速度動揺は増加させるが、その増加が重心動揺そのものを増加させるものではないと考えられる。 Thus, for indicators other than R s and R h , no significant increase is observed between the NC task and the VLTC task. From this, it can be considered that although the hand movement in performing the VLTC task increases the apparent acceleration sway, the increase does not increase the sway itself.

本実施例の結果から目を閉じた状態でのタンデム姿勢では姿勢が不安定になるのに対し、LTCを行うと姿勢が安定することが確認できた。また、本発明の第1の実施形態に係る姿勢安定補助システム1を用いることで、両手が何にも触れない状態よりも二乗平均平方根偏差M、矢状面動揺幅W、動揺面積(S、Sσ)が顕著に減少することがわかる。 From the results of this example, it was confirmed that the posture becomes stable when performing the LTC while the posture becomes unstable in the tandem posture in the state where the eyes are closed. Further, by using the posture stabilization assist system 1 according to the first embodiment of the present invention, the root mean square deviation M r , the sagittal plane fluctuation width W y , and the movement area It can be seen that S w , S σ ) decreases significantly.

特に、平均重心点からのばらつき具合を表すMはNCタスクとVLTCタスクとの間に有意水準5%で減少傾向が認められる。これらの減少はLTC と同様の傾向である。この現象は手を振った際の触覚フィードバックがない場合(NF)や指先に振動刺激を与え続けた場合(CS)には現れていないことから,自身の運動と関連づけられた触覚フィードバックによるものだと推測される。 In particular, M r representing the degree of variations from the average center of gravity is observed to decline at the 5% significance level between the NC task and VLTC task. These reductions are similar to LTC. This phenomenon does not appear when there is no tactile feedback when shaking the hand (NF) or when applying a vibratory stimulus to the fingertip (CS), so it is due to the tactile feedback associated with its own motion It is guessed.

被験者は触覚フィードバックによって3次元空間上の座標を知覚することで求心性情報を取得し、LTCのような効果が得られたと考えられる。なおタスクごとに姿勢保持時間Tに大きな変化が現れなかったのは、被験者のバランス能力が高く重心点が支持基底面から外れるほどの大きな動揺が生じなかったためと考えられる。
以上の結果から、本発明によれば物理的なLTCと同様に、姿勢動揺を低下できることが分かる。
It is considered that the subject acquires afferent information by perceiving the coordinates in the three-dimensional space by tactile feedback, and an effect like LTC is obtained. A large change did not appear in the posture holding time T for each task, presumably because the subject's balance ability was high and there was no large fluctuation such that the center of gravity deviated from the support basal plane.
From the above results, it can be seen that the present invention can reduce the postural sway as well as the physical LTC.

1…姿勢安定補助システム 100…補助装置 110…筐体 120…振動子 200…モーションキャプチャ装置 300…計算装置 301…位置受信部 302…体幹位置記録部 303…体幹位置記憶部 304…ベクトル算出部 305…ベクトル記憶部 306…速度算出部 307…加速度算出部 308…強度算出部 309…信号出力部 400…増幅器 500…無線センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Attitude stabilization auxiliary system 100 ... Auxiliary device 110 ... Housing | casing 120 ... Vibrator 200 ... Motion capture apparatus 300 ... Calculation apparatus 301 ... Position reception part 302 ... Trunk position recording part 303 ... Trunk position storage part 304 ... Vector calculation Unit 305 ... Vector storage unit 306 ... Velocity calculation unit 307 ... Acceleration calculation unit 308 ... Strength calculation unit 309 ... Signal output unit 400 ... Amplifier 500 ... Wireless sensor

Claims (6)

利用者の姿勢を安定させるために疑似的なライトタッチコンタクトを再現する姿勢安定用の補助装置であって、
前記利用者の体の一部に装着可能な筐体と、
前記筐体と一体として設けられ、前記筐体の速度、前記筐体の加速度、前記筐体が装着された部位と異なる部位である基準部位から前記筐体までの距離、および前記基準部位を中心とする仮想球の内壁から前記筐体へ向く法線ベクトルの方向、のうち少なくとも1つに応じて、前記筐体が装着された部位に刺激を与える刺激付与部と
を備えることを特徴とする姿勢安定用の補助装置
An attitude stabilization auxiliary device that reproduces a pseudo light touch contact to stabilize the attitude of the user,
A housing attachable to a part of the user's body;
The velocity of the housing, the acceleration of the housing, the distance from the reference portion which is a portion different from the portion where the housing is mounted, to the housing, and the center of the reference portion are provided integrally with the housing. And a stimulus applying unit for applying a stimulus to a site where the housing is attached according to at least one of the direction of the normal vector from the inner wall of the virtual sphere to the housing. Auxiliary device for posture stabilization .
前記基準部位は、前記利用者の体幹である
ことを特徴とする請求項1に記載の姿勢安定用の補助装置
The posture stabilizing auxiliary device according to claim 1 , wherein the reference portion is a trunk of the user .
前記刺激付与部は、前記基準部位から前記筐体までの距離が所定の閾値以上である場合に、前記部位に刺激を与える
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の姿勢安定用の補助装置
The posture stabilizing device according to claim 1 or 2 , wherein the stimulus applying unit applies a stimulus to the site when the distance from the reference site to the housing is equal to or more than a predetermined threshold. Auxiliary equipment .
前記刺激付与部は、前記基準部位から前記筐体までの距離が長いほど強い刺激を前記部位与える
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の姿勢安定用の補助装置
The stimulating unit from the reference position the described distance to the housing of the longer strong stimulus to any one of claims 1 to 3, characterized in that applied to the site posture stabilization for Auxiliary equipment .
前記刺激付与部は、前記筐体の加速度が高いほど強い刺激を前記部位に与える
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の姿勢安定用の補助装置
The posture stabilization auxiliary device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the stimulation applying unit applies a stronger stimulation to the part as the acceleration of the casing is higher .
前記利用者を撮像する撮像部と、
前記撮像が撮像した画像に基づいて、前記筐体の速度、前記筐体の加速度、前記筐体が装着された部位と異なる部位である基準部位から前記筐体までの距離、および前記基準部位を中心とする仮想球の内壁から前記筐体へ向く法線ベクトルの方向、のうち少なくとも1つを算出する物理量算出部と
を備え、
前記刺激付与部は、前記物理量算出部が算出した前記速度、前記加速度、前記距離、および前記法線ベクトルの方向、のうち少なくとも1つに応じて前記筐体が装着された部位に刺激を与える
ことを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の姿勢安定用の補助装置
An imaging unit for imaging the user;
The speed of the housing, the acceleration of the housing, the distance from the reference part which is a part different from the part on which the housing is mounted, and the distance from the reference part , based on the image captured by the imaging unit A physical quantity calculation unit for calculating at least one of the directions of normal vectors directed from the inner wall of a virtual sphere centered on
The stimulus applying unit applies a stimulus to a part on which the housing is attached according to at least one of the velocity, the acceleration, the distance, and the direction of the normal vector calculated by the physical quantity calculating unit. The auxiliary | assistant apparatus for attitude | position stabilization in any one of the Claims 1-5 characterized by the above-mentioned .
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