特許 7693167 行動錯覚生成システム。

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-09

(45)【発行日】2025-06-17

(54)【発明の名称】行動錯覚生成システム。

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20250610BHJP

   A43C 19/00 20060101ALI20250610BHJP

   A63B 23/04 20060101ALI20250610BHJP

   A63B 24/00 20060101ALI20250610BHJP

   A61H 1/02 20060101ALN20250610BHJP

【ＦＩ】

G06F3/01 560

A43C19/00

A63B23/04 A

A63B24/00

A61H1/02 N

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024096391

(22)【出願日】2024-06-14

【審査請求日】2025-04-07

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】592123819

【氏名又は名称】株式会社ハルタ

(73)【特許権者】

【識別番号】800000068

【氏名又は名称】学校法人東京電機大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002343

【氏名又は名称】弁理士法人 東和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 淳

(72)【発明者】

【氏名】野口 雄弘

(72)【発明者】

【氏名】若林 翼

(72)【発明者】

【氏名】山本 拓実

(72)【発明者】

【氏名】春田 勲

【審査官】井上 香緒梨

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０２３－０００４９９０（ＫＲ，Ａ）

【文献】特許第７３１３０７９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１８－２０６３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２６３３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ３／０１

Ａ６１Ｈ１／００

Ａ６１Ｈ３／００

Ａ６３Ｂ２３／００

Ａ６３Ｂ６９／００

Ａ６３Ｂ７１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者のひざから足首、踵、足裏、足指を含む足部を刺激して、仮想的に行動錯覚を生じさせる、触覚を再現する足部の行動錯覚生成システムであって、
複数の触覚から一を選択する選択入力部と、
前記足部を複数の領域に区分し、その領域ごとに配設された刺激発生デバイスと、
予め取得された前記刺激発生デバイスによって生ずる触覚と複数の種類の刺激との相関に基づいて、前記触覚に対応する前記刺激の種類・強度・時間を設定したテーブルが格納された記録部と、
選択された前記触覚に応じて、前記テーブルを参照して、前記刺激発生デバイスに前記刺激の種類・強度・時間に対応する動作を指令する指令部と、
を備えた足部の行動錯覚生成システム。

【請求項2】

刺激発生デバイスは、振動子であり、
前記指令部が、前記刺激の種類・強度・時間に対応した振動の周波数・振幅・加振時間を前記振動子に指令する、請求項１に記載の行動錯覚生成システム。

【請求項3】

前記テーブルは複数のテーブルからなり、
第１のテーブルには、前記足部への刺激発生個所を間に挟んだ、一の前記領域と他の前記領域に対して、前記使用者が前記刺激発生個所に前記刺激を感ずるように、前記一の前記領域への前記刺激の強度と、前記他の前記領域への前記刺激の強度との組み合わせが記録されており、
第２のテーブルには、前記振動子の加振時の一定の周波数に対する前記刺激の範囲の組み合わせが記録されており、
前記選択入力部は、歩行錯覚モードを備えており、前記歩行錯覚モードが選択されたとき、前記第１のテーブルを参照して、刺激箇所を設定し、前記第２のテーブルを参照して想定される前記使用者の歩行時の体重移動に相当する前記刺激の範囲を設定する、請求項２に記載の行動錯覚生成システム。

【請求項4】

前記テーブルは、さらに第３のテーブルを備え、
第３のテーブルには、前記振動子の加振時の周波数の変動による前記刺激の範囲の拡大・縮小の推移の組み合わせが記録されており、
前記第３のテーブルを参照して想定される前記使用者の歩行時の路面状況に相当する前記刺激の範囲の拡大・縮小の推移を設定する、請求項３に記載の行動錯覚生成システム。

【請求項5】

前記第３のテーブルは、前記振動の周波数を所定時間の間隔で、所定の第１周波数から、該第１周波数よりも高い第２周波数、該第１周波数よりも低い第３周波数、該第１周波数よりも高い第４周波数の順で、もしくは、所定の第１周波数から、該第１周波数よりも高い第５周波数、該第１周波数よりも低い第６周波数、該第１周波数よりも高い第７周波数の順で加振する、請求項４に記載の行動錯覚生成システム。

【請求項6】

さらに映像・音響を再現するメディアデバイスを備えており、
前記記録部には、複数の前記路面状況を歩行する映像・音響が格納されており、
前記指令部は、前記路面状況での歩行において生ずる触覚に対応する前記刺激発生デバイスに前記刺激の種類・強度・時間に対応する動作を指令するとともに、前記動作を前記映像・音響に同期させて、前記メディアデバイスに前記前記映像・音響を再現させる、請求項４または請求項５に記載の行動錯覚生成システム。

【請求項7】

前記テーブルは第４のテーブルを有し、
前記第４のテーブルには、前記使用者のアキレス腱近傍及び大腿四頭筋腱近傍の前記領域への前記刺激と、想定される前記使用者の歩行時の歩幅に対応する足首の角度との組み合わせが記録されており、
前記選択入力部は、運動錯覚モードを備えており、前記運動錯覚モードが選択されたとき、前記第４のテーブルを参照して、前記使用者の歩行時の歩幅に相当する前記刺激の範囲を設定する、請求項２に記載の行動錯覚生成システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、行動錯覚を生成するシステムに係り、詳しくは、足部を刺激して、仮想的に歩行や運動等の行動を錯覚させるような触覚を生成するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

人が歩行するとき、歩行する路面の状況等に合わせて、自身の体重を支え、足を踏み出し、体重移動を行う等の動作を同時に、かつ無意識に行っている。この動作は、足部へかかる大きな負荷に耐えると同時に、常に身体のバランスをとるという複雑なものである。

【0003】

近年バーチャルリアリティー（ＶＲ）や、オグメンテッドリアリティー（ＡＲ）の技術は、加速的に高度化されており、より現実に近い歩行等の状況を生成するべく、ＶＲ環境における感覚刺激方法が提案されている（特許文献１参照）。

【0004】

一方、足腰が弱った高齢者や、歩行困難な身体障碍者が、安全な歩行をするためには訓練が必要となり、従来から、足裏の触感により自然な形で情報伝達を行うことが可能な、触感提示装置、触感提示システム及び触感提示方法が提案されている（特許文献２、３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】米国特許第１０，９４５，４８４号

【文献】特開２０１１－０６２２９８

【文献】特開２００７－２６８１４０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１にて開示された技術は、靴状もしくは靴下状の構造体に複数の触覚提示技術（Ｈａｐｔｉｃｓ）を利用したデバイスを配設して、コミュニケーション回路（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）によってフィードバックをとりながら動作をさせる旨の記載があるが、実体的にどのような手順をとれば、どのような触覚を生成するかは開示されていない。

【0007】

また、特許文献２，３にて開示された技術は、立位の状態で歩行訓練を行うものであり、足腰が弱った高齢者や、歩行困難な身体障碍者は、足部への感触を適正にフィードバックできず、負荷に耐えられない、もしくは身体のバランスを崩すおそれがある。

【0008】

本発明は、前記背景における実情に鑑みてなされたものであり、立位状態でなくとも歩行や運動等の行動を錯覚させるような触覚を生成する行動錯覚生成システムであり、詳しくは、足部を刺激して、仮想的に運動錯覚を生じさせる触覚を再現するシステムを提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一形態は、使用者のひざから足首、踵、足裏、足指を含む足部を刺激して、仮想的に行動錯覚を生じさせる、触覚を再現する足部の行動錯覚生成システムである。
複数の触覚から一を選択する選択入力部と、
前記足部を複数の領域に区分し、その領域ごとに配設された刺激発生デバイスと、
予め取得された前記刺激発生デバイスによって生ずる触覚と複数の種類の刺激との相関に基づいて、前記触覚に対応する前記刺激の種類・強度・時間を設定したテーブルが格納された記録部と、
選択された前記触覚に応じて、前記テーブルを参照して、前記刺激発生デバイスに前記刺激の種類・強度・時間に対応する動作を指令する指令部と、
を備える。

【0010】

本構成は、使用者の足部への触覚と刺激との関係を予め実験的に取得し、これをテーブルとして、歩行や運動等の行動を錯覚させるような触覚を生成する際に、このテーブルを参照して、歩行時の触覚を再現させるように刺激を与えるものである。
触覚を促す刺激としては、振動、電流、穿刺、加圧、温度等を付加する刺激発生デバイスを適用することができ、これらの刺激の強度・時間を設定する。
テーブルは、例えば、歩行ができる健常者が、歩行時の刺激を記憶し、刺激発生デバイスの強度・時間と、この記憶に基づく感覚との一致から主観的に評価し、この評価結果を集積したものを適用することができる。

【0011】

本構成によれば、立位に限定されない歩行や運動等の行動を錯覚させるような触覚を生成することができる。また、触覚と刺激との相関を表すテーブルにより、使用者の状態や体調に合わせて、適正な刺激の種類・強度・時間に対応する動作を選択でき、使用者に負担をかけずに歩行や運動等の行動を錯覚させることができる。

【0012】

前記構成において、
刺激発生デバイスは、振動子であり、
前記指令部が、前記刺激の種類・強度・時間に対応した振動の周波数・振幅・加振時間を前記振動子に指令する構成としても良い。

【0013】

特許文献１，２，３に開示されているように、足部の刺激発生デバイスとして、振動子は実績があり、足部に適正に刺激を与えることができる。また、振動は、周波数・振幅・加振時間を変えることで、使用者の触覚を変えることができる。このように、本構成は、使用者に対して現実の世界にいるような歩行を実現させる。また、高齢者や身体障碍者にとって、より実際の歩行訓練に近い状態を再現させることができる。

【0014】

前記構成において、
前記テーブルは複数のテーブルからなり、
第１のテーブルには、前記足部への刺激発生個所を間に挟んだ、一の前記領域と他の前記領域に対して、前記使用者が前記刺激発生個所に前記刺激を感ずるように、前記一の前記領域への前記刺激の強度と、前記他の前記領域への前記刺激の強度との組み合わせが記録されており、
第２のテーブルには、前記振動子の加振時の一定の周波数に対する前記刺激の範囲の組み合わせが記録されており、
前記選択入力部は、歩行錯覚モードを備えており、前記歩行錯覚モードが選択されたとき、前記第１のテーブルを参照して、刺激箇所を設定し、前記第２のテーブルを参照して想定される前記使用者の歩行時の体重移動に相当する前記刺激の範囲を設定する構成としても良い。

【0015】

前記構成は、歩行錯覚モードを実現するにあたり、第１のテーブルを参照して刺激を与える足部の箇所を設定し、第２のテーブルを参照して歩行時に足部にかかる荷重の範囲を設定することができる。前記構成によれば、予め実験的に取得して作成された第１のテーブルおよび第２のテーブルによって、刺激の種類・強度を設定することができるため、使用者が実際に歩行しているような状況を生成し、歩行錯覚モードとして再現することができる。

【0016】

前記構成において、
前記テーブルは、さらに第３のテーブルを備え、
第３のテーブルには、前記振動子の加振時の周波数の変動による前記刺激の範囲の拡大・縮小の推移の組み合わせが記録されており、
前記第３のテーブルを参照して想定される前記使用者の歩行時の路面状況に相当する前記刺激の範囲の拡大・縮小の推移を設定する構成としても良い。

【0017】

前記構成は、振動子の加振時の周波数の変動による刺激の範囲の拡大・縮小の推移を実現させることで、実際の歩行における足部への荷重の変化、例えば、右足を支えとして、左足を踏み出し、左足が着地して、左足に荷重がかかるともに、この左足を支えとして、右足を踏み出すという、錯覚を生み出す。このように、前記構成によれば、予め実験的に取得して作成された第３のテーブルによって、刺激の種類・強度・時間的な推移を設定することができるため、使用者が実際に歩行しているような状況を生成し、歩行錯覚モードとして再現することができる。

【0018】

前記構成において、
前記第３のテーブルは、前記振動の周波数を所定時間の間隔で、所定の第１周波数から、該第１周波数よりも高い第２周波数、該第１周波数よりも低い第３周波数、該第１周波数よりも高い第４周波数の順で、もしくは、所定の第１周波数から、該第１周波数よりも高い第５周波数、該第１周波数よりも低い第６周波数、該第１周波数よりも高い第７周波数の順で加振するように構成することができる。

【0019】

前記構成は、第３のテーブルの具体的な一例を規定するものであり、周波数を変動させることで、刺激の拡大・縮小を実現させる。前記構成によれば、周波数を高低の順序で変動させることで、使用者の足部の感覚を鋭敏にすることも可能となり、使用者が実際に歩行しているような状況をより現実に近づけることができる。

【0020】

前記構成において、
さらに映像・音響を再現するメディアデバイスを備えており、
前記記録部には、複数の前記路面状況を歩行する映像・音響が格納されており、
前記指令部は、前記路面状況での歩行において生ずる触覚に対応する前記刺激発生デバイスに前記刺激の種類・強度・時間に対応する動作を指令するとともに、前記動作を前記映像・音響に同期させて、前記メディアデバイスに前記前記映像・音響を再現させるようにしても良い。

【0021】

前記構成は、歩行錯覚モードでの歩行において、映像・音響を同期させるものである。前記構成によれば、使用者は、歩行錯覚にメディアデバイスによる映像・音響の情報が付加され、バーチャルリアリティー（ＶＲ）もしくはオグメンテッドリアリティー（ＡＲ）を実現させることができる。

【0022】

前記構成によれば、実際の歩行時に遭遇する状況を映像・音響として再現しつつ、歩行錯覚を生成することで、実際の屋外における散歩等の状況を仮想的に実現させ、使用者が実際に歩行しているような状況をより現実に近づけることができる。

【0023】

前記構成において、
前記テーブルは第４のテーブルを有し、
前記第４のテーブルには、前記使用者のアキレス腱近傍及び大腿四頭筋腱近傍の前記領域への前記刺激と、想定される前記使用者の歩行時の歩幅に対応する足首の角度との組み合わせが記録されており、
前記選択入力部は、運動錯覚モードを備えており、前記運動錯覚モードが選択されたとき、前記第４のテーブルを参照して、前記使用者の歩行時の歩幅に相当する前記刺激の範囲を設定することができる。

【0024】

前記構成は、運動錯覚モードを実現するにあたり、第４のテーブルを参照して使用者のアキレス腱近傍の領域への刺激と、想定される使用者の歩行時の歩幅に対応する足首の角度との組み合わせを設定できる。ここで言う運動錯覚は、例えば椅子に座った使用者のアキレス腱に刺激を与えると、実際には足首を曲げていないにも関わらず、曲げているような錯覚を生じさせることができる。

【0025】

前記構成によれば、使用者が仰向けになっている状態であっても、運動をしているという錯覚を生成するため、座位以外のＶＲ、ＡＲのいろいろなシチュエーションでも歩行や運動等の行動を錯覚させるような触覚を生成することができる。また、足部を自分の意志通りに動かせない使用者が、正常な歩行における歩行時の足首の曲げを訓練することができるため、より安全な歩行訓練を実現させることができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明は、立位状態でなくとも歩行や運動等の行動を錯覚させるような触覚を生成する行動錯覚生成システムであり、詳しくは、足部を刺激して、仮想的に運動錯覚を生じさせる触覚を再現するシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係る全体構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る刺激発生デバイスの一例である。

【図3】本発明の一実施形態に係る刺激発生デバイスの一例である。

【図4】本発明の一実施形態に係る歩行錯覚モードのテーブルを作成するための試験の説明図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る第１のテーブルの作成における使用者の足部の刺激箇所と刺激発生デバイスとの位置関係を示す説明図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る第１のテーブルの一例である。

【図7】本発明の一実施形態に係る第１のテーブル作成のためのファントムセンセーション実験の説明図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る第１のテーブル作成のためのファントムセンセーション実験条件の刺激位置の一例である。

【図9】本発明の一実施形態に係る第１のテーブル作成のためのファントムセンセーション実験の加振条件の一例である。

【図10】本発明の一実施形態に係る第１のテーブル作成のためのファントムセンセーションが発生した周波数の一例である。

【図11】本発明の一実施形態に係る第２のテーブルの作成における使用者の足部の刺激箇所と刺激発生デバイスとの位置関係を示す説明図である。

【図12】本発明の一実施形態に係る第２のテーブルの一例である。

【図13】本発明の一実施形態に係る第３のテーブル作成のための評価方法の説明図である。

【図14】本発明の一実施形態に係る第２のテーブルの取得に係る周波数の変化の一例である。

【図15】本発明の一実施形態に係る第３のテーブルの一例である。

【図16】本発明の一実施形態に係る第３のテーブル作成のための周波数ごとの感度の評価結果の一例である。

【図17】本発明の一実施形態に係る第３のテーブル作成のための周波数の変化の一例である。

【図18】本発明の一実施形態に係る第３のテーブルの作用の説明図である。

【図19】本発明の一実施形態に係る歩行錯覚モードと映像・音響を同期させたシステムの一例である。第３のテーブル作成のための評価方法の説明図である。

【図20】本発明の一実施形態に係る第４のテーブルの一例である。

【図21】本発明の一実施形態に係る第４のテーブルに関連する運動錯覚モードの説明図である。

【図22】本発明の一実施形態に係る第４のテーブル作成のための評価結果の一例である。

【図23】本発明の一実施形態に係る歩行錯覚モードのフローである。

【図24】本発明の一実施形態に係る運動錯覚モードのフローである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

＜全体構成の説明＞
以下、図面を参照しながら、本発明の足部の行動錯覚生成システムに係る好適な実施の形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

【0029】

本発明に係る一実施形態は、使用者のひざから足首、踵、足裏、足指を含む足部を刺激して、仮想的に行動錯覚を生じさせる、触覚を再現する足部の行動錯覚生成システムであって、複数の触覚から一を選択する選択入力部と、前記足部を複数の領域に区分し、その領域ごとに配設された刺激発生デバイスと、予め取得された前記刺激発生デバイスによって生ずる触覚と複数の種類の刺激との相関に基づいて、前記触覚に対応する前記刺激の種類・強度・時間を設定したテーブルが格納された記録部と、選択された前記触覚に応じて、前記テーブルを参照して、前記刺激発生デバイスに前記刺激の種類・強度・時間に対応する動作を指令する指令部と、を備える構成であれば、その具体的態様はいかなるものであっても構わない。

【0030】

図１～図４を参照すると、本実施形態に係る行動錯覚生成システム１０００は、複数の触覚（歩行錯覚モード１１０、運動錯覚モード１２０、他）から一を選択する選択入力部１００と、使用者５０の足部６０を複数の領域に区分し、その領域ごとに配設された刺激発生デバイス５００（１～１８，３０，３１）と、予め取得された刺激発生デバイス５００によって生ずる触覚と複数の種類の刺激との相関に基づいて、触覚（歩行錯覚モード１１０、運動錯覚モード１２０、他）に対応する刺激の種類・強度・時間を設定したテーブル４００が格納された記録部３００と、選択された触覚（歩行錯覚モード１１０、運動錯覚モード１２０、他）に応じて、テーブル４００を参照して、刺激発生デバイス５００に刺激の種類・強度・時間に対応する動作を指令する指令部２００と、から構成している。

【0031】

選択入力部１００は、使用者５０自身がどのような行動錯覚を行うか選択する、いわゆるスイッチ的な機能を有する。ここでの行動錯覚とは、使用者５０の足部６０への刺激によって生ずる「触覚」となる。図１には「触覚」の例として、歩行錯覚モード１１０、運動錯覚モード１２０を示しており、これらについては後述する。

【0032】

触覚には、図１で揚げた歩行錯覚モード１１０、運動錯覚モード１２０以外にも、例えば単純な「足踏みモード」や、「ジャンプモード」などを、予め取得したテーブルに応じて追加することが可能であり、仮にＸモード、Ｙモード１３０としている。

【0033】

選択入力部１００は、スイッチ的な機能だけでなく、使用者５０の足部６０の状態（例えば使用者の足裏の感覚に違和感がある、過敏である、等の歩行状態の特色など）、前回の行動錯覚生成システム１０００を利用したときの結果、等のデータを読み込ませるようにしても良い。選択された「触覚」およびデータ等は、指令部２００に伝送される。

【0034】

指令部２００は、選択入力部１００から伝送された選択結果およびデータに基づき、記録部３００に格納されたテーブル４００を参照し、足部６０を刺激して、仮想的に行動の錯覚を生じさせる触覚を再現するために必要な指示内容を作成する。

【0035】

テーブル４００は、足部６０を複数の領域に区分（例えば、図５の区分けを参照）、その領域ごとに配設された刺激発生デバイス５００と、予め取得された刺激発生デバイス５００によって生ずる触覚と複数の種類の刺激との相関に基づいて、触覚に対応する刺激の種類・強度・時間を設定したものである。テーブル４００については、触覚と複数の種類の刺激との相関の根拠を含めて、いくつかの例について後述する。

【0036】

選択入力部１００から伝送されたデータと、記録部３００のテーブル４００を参照して作成された指示内容は刺激発生デバイス５００に伝送される。刺激発生デバイス５００は、指示内容に従った刺激の種類・強度・時間に基づき、足部６０を刺激する。

【0037】

選択入力部１００は、例えば、選択をする部分については、半導体を使ったスイッチング素子によるスイッチを、データを入力する部分については、メディアリーダー等を適用することができる。

【0038】

指令部２００は、例えば、マイクロコンピュータで構成することができ、演算を行うプロセッサＣＰＵ、制御プログラムおよび各種データのリスト、テーブル、マップを格納するＲＯＭ、およびＣＰＵによる演算結果などを一時記憶するＲＡＭを有する。

【0039】

記録部３００は、不揮発性のメモリを備えており、必要なデータなどをこの不揮発性メモリに保存する。不揮発性メモリは、書き換え可能なＲＯＭであるＥＥＰＲＯＭ、または電源がオフにされていても保持電流が供給されて記憶を保持するバックアップ機能付きのＲＡＭで構成することができる。

【0040】

図２、３を参照すると、刺激発生デバイス５００は、足部６０の足裏６２（図２）、アキレス腱６４、大腿四頭筋腱６６（図３）に配設される。足裏６２へは、足指から踵側へ複数の刺激発生デバイス５００－１～－１８、およびアキレス腱６４、大腿四頭筋腱６６へは刺激発生デバイス５００－３０、－３１が配設されている。これらの刺激発生デバイス５００－１～－１８、－３０、－３１は、発明者によるこれまでの試験結果、評価により、触覚と刺激との相関に基づいて、設定された領域ごとに配している。なお、図２では刺激発生デバイス５００－１，５，８，１６について、デバイスを作動させるための信号・電力の伝達・供給を行うリード線の例を示している。

【0041】

刺激発生デバイス５００は、使用者５０の足部６０に直接装着・貼付しても良いし、図２に示す足裏６２に合わせたインソールを備え、さらにアキレス腱６４、大腿四頭筋腱６６を包容するような、例えば、靴（サンダル、スニーカー、長靴等）に、刺激発生デバイス５００を配設するようにしても良い。

【0042】

刺激発生デバイス５００は、振動を付加するものであれば特に限定されず、例えば、振動モータ、ボイスコイルモータ、リニア振動アクチュエータ、ピエゾアクチュエータ、超音波振動子などを適用できる。その他、電流、穿刺、加圧、温度による刺激についても適宜、回路、アクチュエータ、ペルチェ素子等を選択して適用することができる。

【0043】

＜テーブル４００の説明＞
以下、本実施形態に適用できるテーブル４００についていくつかの例とその根拠について説明する。なお、以下のテーブル４００の作成に当たっては、刺激発生デバイス５００として、ボイスコイルモータ（ｈｕｙｕｎｘｉｎ社製 Ｉｐｘ７ 外径２０ｍｍ）を適用した。

【0044】

人が歩行するとき、立位の状態から、一方の足を浮かせて前へ出し、歩幅分だけ前方の位置に踵を着地させる。このとき、人の体重を質量とする前方への動きに伴う荷重（力）は、荷重が移動するとともに増加していき、着地した踵からつま先へと移動する。そして、一方の足だけで荷重を支えた後、次には他方の足を浮かせて前へ出して、同じ行為が繰り返される。

【0045】

このことは、足をつく時、体重が乗っているとき、蹴り出す時で荷重範囲が変わるが、この状況は、振動の強さだけでは表現できないので、感覚の受容範囲を変化させることで歩行している時の刺激部位を再現できる。

【0046】

このように、使用者５０の足部６０に付加される荷重箇所は、連続的に変化する。この動作をシミュレーションするためには連続的に刺激位置および刺激を負荷する量を変化させる必要がある。

【0047】

第１のテーブル４１０については、限られた個数の刺激発生デバイス５００を使って、足部６０の全体をカバーする荷重の負荷を実現するファントムセンセーションを起こすための触覚と刺激の相関を説明する。ファントムセンセーションとは、触知覚において皮膚上２点の振動刺激を与えた場合刺激が融合し、２点の間の点に振動を知覚する現象である。また、２点の振動刺激の強度比によって知覚位置が強度の強い方に偏ることが知られている。

【0048】

第２のテーブル４２０については、歩行に伴い、足部６０の特定位置の荷重が増加・縮小することをシミュレーションする、すなわち、歩行における体重移動による刺激範囲の拡大・縮小を設定するために、刺激発生デバイス５００の周波数を変化させたときの触覚の強度と刺激の強度との相関を表すものである。

【0049】

第３のテーブル４３０については、歩行に伴い、足部６０への刺激位置が変化することをシミュレーションするために、刺激発生デバイス５００の周波数を時系列的に変動させたときの触覚の強度と刺激の強度との相関を表すものである。

【0050】

第４のテーブル４４０については、歩行時の足部６０の関節が動作しているように錯覚を生成するために、アキレス腱６４、大腿四頭筋腱６６における触覚と刺激の相関を表すものである。

【0051】

テーブル４００は、第１のテーブルから第１のテーブルに限定されるものではなく、後述するように映像・音響データ４５０をテーブルにする等、行動錯覚に係る予め取得したデータに基づいたテーブルを準備し、記録部３００に格納し、指令部２００によって場面に応じて利用することができる。

【0052】

＜第１のテーブルの説明＞
図５～１０を参照して、第１のテーブル４１０の内容及び根拠となる予め取得された結果の一部について説明する。

【0053】

図５を参照すると、足部６０の足裏６２は複数の領域（縦方向Ａ－Ｈ、横方向ａ－ｄ）に区分されている。そして、領域のいくつかに刺激発生デバイス５００（１－１８）が配設されている。ここで、おおよそ、領域（Ａ－Ｂ、ａ－ｄ）は足指の近傍、領域（Ｃ－Ｆ、ｂ－ｃ）は土踏まずの近傍、領域（Ｇ－Ｈ、ｂ－ｃ）は踵の近傍となる。

【0054】

ここで、足指の近傍である領域（Ａ－Ｂ、ｃ－ｄ）に、刺激ＳＴ１を負荷しようとする場合を想定する。この領域に配設された刺激発生デバイス５００は、（１，２，５，６）であり、一つの刺激発生デバイス５００では、要求される負荷は達成できない。

【0055】

このとき、刺激ＳＴ１を負荷するために、図６を参照すると、第１のテーブル４１０から３通りの組み合わせが与えられる。それぞれの組み合わせは、二つの刺激発生デバイス５００を選択され（例えば、第１の選択組み合わせの５，６）、それぞれの強度として振幅（５についてはａ３、６についてはａ５）を設定している。

【0056】

図７、８を参照すると、足裏６２への刺激ＳＴ１を、刺激発生デバイス５００の（５，６）から（ＴｙｐｅＡ）、（７）の方向へ移動させて（５，７）の間（ＴｙｐｅＢ）に位置する場合を示している。なお、ＴｙｐｅＡは母指球近距離での刺激、ＴｙｐｅＢは母指球遠距離での刺激と言い換えることができる。

【0057】

図９を参照すると、ＴｙｐｅＡ及びＴｙｐｅＢに、それぞれ大きさ（振幅）０．１ｍｍ～１ｍｍ、周波数１００Ｈｚ、加振時間０．５ｓｅｃを負荷する試験の条件を示しており、図７の矢印ＴＲ，ＴＬのような方向に触覚が移動したか、使用者に確かめる試験を行った。さらに、１０Ｈｚから５００Ｈｚの周波数に対する第１のテーブル作成のためのファントムセンセーションが発生した周波数の一例を図１０に示す。

【0058】

試験結果は、図１０に示すいずれの周波数においても、図７の矢印ＴＲ，ＴＬのような方向への触覚の移動が確認された。このように第１のテーブル４１０を参照することにより、刺激発生デバイス５００を領域に配設することで、ファントムセンセーションを起こして、位置的に連続的な刺激ＳＴ１を生じさせることができる。

【0059】

このように第１のテーブル４１０には、足部６０への刺激ＳＴ１発生個所を間に挟んだ、一の領域と他の領域に対して、使用者５０が刺激ＳＴ１発生個所に刺激ＳＴ１を感ずるように、一の領域への刺激の強度と、他の領域への刺激の強度との組み合わせが記録されている。

【0060】

＜第２のテーブルの説明＞
次に、図１１～１４を参照して、第２のテーブル４２０の内容及び根拠となる予め取得された結果の一部について説明する。

【0061】

ここでは、図１１に示すように足裏６２の踵の近傍である領域（Ｇ、ｂ）に、刺激ＳＴ２を負荷し、その後周囲の領域（Ｆ－Ｈ、ａ－ｃ）までの、刺激ＳＴ３を行う場合を想定する。

【0062】

図１２を参照すると、第２のテーブル４２０には、刺激ＳＴ２と刺激ＳＴ３の条件である刺激を負荷する位置、作動させる刺激発生デバイス５００、刺激の強度となる周波数が設定されている。この例では、刺激ＳＴ２と比べて刺激ＳＴ３は高い周波数であるｆ３（＞ｆ１）が設定されている。

【0063】

ここで、図１３を参照して、評価方法を説明する。使用者５０は、図１３の左側のように局所的な振動（刺激）を感じるときは「１」、右側のように広く振動（刺激）を感じるときは「１００」として、「１」から「１００」を使用者の主観で評価した。

【0064】

試験は、図１４に示すように、数回（４回）にわたって実施し、一定の時間の加振（振動）を行い、停止（休憩）を挟んで周波数を変化させた。この結果、踵では１５０Ｈｚより大きい周波数の場合は、広く振動（刺激）を感じ、それ以下の周波数の時は局所的な振動（刺激）を感じることが分かった。同様な試験は、踵以外の部位にも実施している。

【0065】

試験の全般的な傾向としては、高い周波数を与えることで振動（刺激）を広く感じ、低い周波数を与えることで振動（刺激）を局所的に感じることが分かり、第２のテーブル４２０は、足裏６２の領域ごとに、振動（刺激）を広く感じる周波数、振動（刺激）を局所的に感じる周波数の閾値をまとめている。第２のテーブル４２０は、歩行に伴い、足部６０の特定位置の荷重が増加・縮小することをシミュレーションする、すなわち、歩行における体重移動による刺激範囲の拡大・縮小を設定するために、刺激発生デバイス５００の周波数を変化させたときの触覚の強度と刺激の強度との相関をテーブルとしている。

【0066】

＜第３のテーブルの説明＞
次に図１５～１８を参照して、第３のテーブル４３０の内容及び根拠となる予め取得された結果の一部について説明する。

【0067】

図１５を参照すると、第３のテーブル４３０は、指定された領域（図１５では、「踵」と「小指球」）を対象にして、周波数を変化させた場合の振動（刺激）に対する感度を示している。なお、感度は図１３に示すものである。

【0068】

領域「踵」のテーブルを見ると刺激発生デバイス５００（１８）を、周波数５０－１００Ｈｚで加振したときには感度４０－５０となり、周波数１５０－５００Ｈｚで加振したときには感度６５－８０となる。領域「小指球」のテーブルを見ると刺激発生デバイス５００（４）を、周波数５０－３００Ｈｚで加振したときには感度４０－５０となり、周波数３５０－５００Ｈｚで加振したときには感度６５－８０となる。

【0069】

図１６に「踵」のテーブル作成のための試験結果を示している。図１６は、足裏６２の踵部分に刺激ＳＴ４を負荷したものである。このように、第３のテーブル４３０には、歩行に伴い、足部６０への刺激位置が変化することをシミュレーションするために、刺激発生デバイス５００の周波数を時系列的に変動させたときの触覚の強度と刺激の強度との相関が記録されている。

【0070】

なお、連続的に刺激を与えたときと、一旦刺激を中断して、十分に時間をとった後に再開したときとは、使用者５０の感覚は異なることを発明者は発見した。すなわち、図１７のような加振パターンとした場合には、図１８に示すように、同じ周波数１００Ｈｚであっても、図１７の最初の１００Ｈｚ（左側）と、最後の１００Ｈｚとは感じ方が異なり、足裏６２への刺激ＳＴ４は、前者が広範囲の刺激ＳＴ４となり、後者が局所的な刺激ＳＴ４となる。

【0071】

以上のように、第３のテーブル４３０は、オプション的に、振動の周波数を所定時間の間隔で、所定の第１周波数から、第１周波数よりも高い第２周波数、第１周波数よりも低い第３周波数、第１周波数よりも高い第４周波数の順で、もしくは、所定の第１周波数から、第１周波数よりも高い第５周波数、第１周波数よりも低い第６周波数、第１周波数よりも高い第７周波数の順で加振するように構成するテーブルも併せて備えることが好ましい。このように、周波数を変動させることで、刺激の拡大・縮小を実現させる。前記構成によれば、周波数を高低の順序で変動させることで、使用者５０の足部６０の感覚を鋭敏にすることも可能となる。

【0072】

＜第１のテーブル、第２のテーブル、第３のテーブルと映像・音響との同期＞
次に図１９を参照して、第１のテーブル４１０、第２のテーブル４２０、第３のテーブル４３０から設定された歩行錯覚モード１１０に従って、使用者５０の足部６０に対して、刺激発生デバイス５００によって刺激を負荷するときに、映像・音響と同期させる例を説明する。

【0073】

図１９を参照すると、図４のシステムにさらに映像・音響を再現するメディア機器６００が指令部２００とつながっており、また、記録部３００には、映像・音響データ４５０が格納されている。

【0074】

指令部２００は、第１のテーブル４１０、第２のテーブル４２０、第３のテーブル４３０に基づいて再現される歩行錯覚、すなわち、路面状況での歩行において生ずる触覚に対応する刺激発生デバイス５００に刺激の種類・強度・時間に対応する動作を指令するとともに、その動作を映像・音響データ４５０に同期させて、メディア機器６００に映像・音響を再現させる。

【0075】

この構成によれば、使用者５０は、歩行錯覚にメディアデバイスによる映像・音響の情報が付加され、バーチャルリアリティー（ＶＲ）もしくはオグメンテッドリアリティー（ＡＲ）を実現させることができる。

【0076】

さらにこの構成によれば、実際の歩行時に遭遇する状況を映像・音響として再現しつつ、歩行錯覚を生成することで、実際の屋外における散歩等の状況を仮想的に実現させることができる。

【0077】

＜第４のテーブルの説明＞

【0078】

次に、図２０、２１，２２を参照して、第４のテーブル４４０の内容及び根拠となる予め取得された結果の一部について説明する。

【0079】

図２０を参照すると、第４のテーブル４４０には、アキレス腱６４、大腿四頭筋腱６６へ、周波数７５Ｈｚの刺激（振動）を一定時間ｔだけ加振することが設定されている。

【0080】

第４のテーブル４４０は、運動錯覚モード１２０を実行するものであり、運動錯覚とは、例えば、図２１に示すように、足腰が弱った高齢者や、歩行困難な身体障碍者のアキレス腱６４に刺激を加えたときに、図２１の上段（実際の足）に示すように実際の足部６０は動かないにもかかわらず、下段（脳内イメージ）では、足首を上側に曲げたように感じる。

【0081】

この運動錯覚は使用者５０が健常者であった場合、使用者が仰向けになっている状態であっても、運動をしているという錯覚を生成するため、座位以外のＶＲ、ＡＲのいろいろなシチュエーションでも歩行や運動等の行動を錯覚させるような触覚を生成することができる。

【0082】

使用者５０は、図２１の上段（実際の足）と下段（脳内イメージ）との差を視覚的に実感することで、自身の足首の動きを図２１の右のように修正することができる。この修正は、図２２に示すように、歩行時に足を前に出す動作を正常な状態に回復させ、適正な歩幅を実現させる援けとなる。

【0083】

このように、第４のテーブル４４０には、使用者５０のアキレス腱６４近傍および大腿四頭筋腱６６近傍の領域への刺激と、想定される使用者５０の歩行時の歩幅に対応する足首の角度との組み合わせが記録されている。

【0084】

そして、選択入力部１００において、運動錯覚モード１２０が選択されたとき、この第４のテーブル４４０を参照して、使用者５０の歩行時の歩幅に相当する前記刺激の範囲を設定することができる。

【0085】

詳しくは、運動錯覚モード１２０を実現するにあたり、第４のテーブル４４０を参照して使用者５０のアキレス腱６４近傍および大腿四頭筋腱６６近傍の領域への刺激と、想定される使用者５０の歩行時の歩幅に対応する足首の角度との組み合わせを設定できる。

【0086】

この構成によれば、使用者５０がとることができる姿勢の範囲を広げることができる。また、足部を自分の意志通りに動かせない使用者５０の場合であっては、正常な歩行における歩行時の足首の曲げを訓練することができるため、より安全な歩行訓練の準備段階となる運動錯覚を実現させることができる。

【0087】

次に、これまで説明したテーブル４００を参照して、足部６０に刺激を負荷する行動錯覚生成システム１０００の例として、歩行錯覚モード１１０、運動錯覚モード１２０の流れを説明する。なお、一つ一つの構成については、すでに記載していることから、簡単に説明する。

【0088】

＜歩行錯覚モードの例＞
図２３に歩行錯覚モード１１０を選択したときのフローを示す。なお、このフローのＳＴＰ１からＳＴＰ３、ＳＴＰ８は、使用者５０や、サポートをする人の行為等、一部本発明の技術的範囲を超えるものとなっている。これは、本実施形態を実現させる上で、通常行ったほうが良いサポート内容であるため、併せて記載している。

【0089】

使用者５０は、選択入力部１００の歩行錯覚モード１１０を選択する（ＳＴＰ１）。そして、使用者５０は、自身の足部６０と刺激発生デバイス５００との位置調整を行う（ＳＴＰ２）。使用者５０は、刺激発生デバイス５００を足部６０に装着もしくは足部６０に当接させた後、使用者５０の足部６０の感覚の感度と刺激発生デバイス５００の強度を校正する（ＳＴＰ３）。以上で使用者５０の準備は整う。

【0090】

このとき、選択入力部１００から、使用者５０の足部６０の状態（例えば使用者の足裏の感覚に違和感がある、過敏である、等の歩行状態の特色など）、前回の行動錯覚生成システム１０００を利用したときの結果、等のデータを読み込ませるようにしても良い。

【0091】

次に、行動錯覚生成システム１０００の指令部２００は、記録部３００に格納された第１のテーブル４１０を参照して、刺激箇所と強度を設定する（ＳＴＰ４）。続けて、第２のテーブル４２０を参照して刺激の範囲を設定する（ＳＴＰ５）。そして、第３のテーブル４３０を参照して刺激範囲の拡大・縮小の推移を設定する（ＳＴＰ６）。さらにオプション的に、歩行錯覚のシーケンスに合わせた映像・画像を設定する（ＳＴＰ７）。

【0092】

以上のＳＴＰ１～７を実行した後に、歩行錯覚モード１１０による行動錯覚を開始する（ＳＴＰ８）。

【0093】

＜運動錯覚モードの例＞
図２４に運動錯覚モード１２０を選択したときのフローを示す。なお、このフローのＳＴＰ１からＳＴＰ３は、使用者５０や、サポートをする人の行為等、一部本発明の技術的範囲を超えるものとなっている。

【0094】

使用者５０は、選択入力部１００の運動錯覚モード１２０を選択する（ＳＴＰ１）。そして、使用者５０は、自身の足部６０と刺激発生デバイス５００との位置調整を行う（ＳＴＰ２）。使用者５０は、刺激発生デバイス５００を足部６０に装着もしくは足部６０に当接させた後、使用者５０の足部６０の感覚の感度と刺激発生デバイス５００の強度を校正する（ＳＴＰ３）。以上で使用者５０の準備は整う。

【0095】

次に、行動錯覚生成システム１０００の指令部２００は、記録部３００に格納された第４のテーブル４４０を参照して、刺激箇所と強度を設定する（ＳＴＰ４）。
以上のＳＴＰ１～４を実行した後に、運動錯覚モード１２０による行動錯覚を開始する（ＳＴＰ５）。

【0096】

以上説明したように、本発明は、立位状態でなくとも歩行や運動等の行動を錯覚させるような触覚を生成する行動錯覚生成システムであり、詳しくは、足部を刺激して、仮想的に運動錯覚を生じさせる触覚を再現するシステムを提供する。なお、本開示の態様は上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で変形が可能である。

【符号の説明】

【0097】

５０・・・使用者
６０・・・足部
６２・・・足裏
６４・・・アキレス腱
６６・・・大腿四頭筋腱
１００・・・選択入力部
１１０・・・歩行錯覚モード
１２０・・・運動錯覚モード
１３０・・・Ｘモード、Ｙモード
２００・・・指令部
３００・・・記録部
４００・・・テーブル
４１０・・・第１のテーブル
４２０・・・第２のテーブル
４３０・・・第３のテーブル
４４０・・・第４のテーブル
４５０・・・映像・音響データ
５００・・・刺激発生デバイス（１～１８，３１，３２）
１０００・・・行動錯覚生成システム
ＳＴ１～ＳＴ４・・・刺激

【要約】

【課題】立位状態でなくとも歩行や運動等の行動を錯覚させるような触覚を生成する行動錯覚生成システム１０００を提供する。
【解決手段】複数の触覚（歩行錯覚モード１１０、運動錯覚モード１２０、他）から一を選択する選択入力部１００と、使用者５０の足部６０を複数の領域に区分し、その領域ごとに配設された刺激発生デバイス５００（１～１８，３０，３１）と、予め取得された刺激発生デバイス５００によって生ずる触覚と複数の種類の刺激との相関を基づいて、触覚（歩行錯覚モード１１０、運動錯覚モード１２０、他）に対応する刺激の種類・強度・時間を設定したテーブル４００が格納された記録部３００と、選択された触覚（歩行錯覚モード１１０、運動錯覚モード１２０、他）に応じて、テーブル４００を参照して、刺激発生デバイス５００に刺激の種類・強度・時間に対応する動作を指令する指令部２００と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】