JP2019170409A - 負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装着者の運動動作中に装着者にかかる負荷を制御する負荷制御装置を提供する。【解決手段】負荷制御装置は、装着者に装着される装着具と、ダイラタント流体を格納する格納部と、格納部に格納されたダイラタント流体を加圧する加圧部と、加圧部に流体を供給する流体供給部と、制御部とを備える。格納部は装着具に固定される。加圧部は流体を供給されると膨張して格納部に格納されたダイラタント流体を加圧するように配置される。制御部は加圧部に供給される流体の量を調整する。【選択図】図１

Description

本開示は、負荷制御装置に関する。

運動を行う際に、身体に適切な荷重及び圧力等の負荷をかけることにより、運動パフォーマンス向上及び疲労軽減等の効果が知られている。また、トレーニングの際に所定の負荷をかけることにより、トレーニング効果が向上することが知られている。そこで、ゴム又は繊維等の張力により所定の負荷をかけるサポータ、ベルト、及びコンプレッションウェア等の装着具が種々提案されている。例えば、特許文献１には、装着者が容易に身体を鍛えることができる脚力増強衣類が開示されている。

特開２００２−２１２８１４号公報

しかしながら、従来の装着具では、一定の荷重及び圧力等の負荷をかけられるものの、装着者の体力又は運動の継続時間によっては、装着者に適切な負荷がかからない場合がある。このような場合にはかえって運動パフォーマンス又はトレーニング効果を低下させ、或いは怪我のリスクを増加させてしまう場合がある。そのため、装着者の運動動作中に装着者にかかる負荷を制御する負荷制御装置が求められる。

かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、装着者の運動動作中に装着者にかかる負荷を制御する負荷制御装置を提供することにある。

本開示の一実施形態に係る負荷制御装置は、装着者に装着される装着具と、ダイラタント流体を格納する格納部と、前記格納部に格納された前記ダイラタント流体を加圧する加圧部と、前記加圧部に流体を供給する流体供給部と、制御部とを備える。前記格納部は前記装着具に固定される。前記加圧部は前記流体を供給されると膨張して前記格納部に格納された前記ダイラタント流体を加圧するように配置される。前記制御部は前記加圧部に供給される前記流体の量を調整する。

本開示の一実施形態に係る負荷制御装置によれば、装着者の運動動作中に装着者にかかる負荷を制御する。

本開示の一実施形態に係る負荷制御装置を装着者が装着した図である。 ダイラタント流体の圧力による変化を示した図である。 本開示の一実施形態に係るダイラタント流体を格納する格納部の一例である。 本開示の一実施形態に係るダイラタント流体を格納する格納部の他の例である。 本開示の一実施形態に係る負荷制御装置の一例である。 本開示の一実施形態に係る負荷制御装置の変形例である。 図６に示す負荷制御装置を装着者が装着した図である。 図５の負荷制御装置の動作を表すフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る負荷制御装置を装着する身体の部分を示した図である。

以下、本開示の実施形態について説明する。

図１に、本開示の一実施形態に係る負荷制御装置１を装着者１０が装着した図を示す。例えば、負荷制御装置１は腕に装着される。負荷制御装置１は、装着者１０の腕に装着される装着具２とダイラタント流体が格納された非膨張性の格納部３とを備える。後述するようにダイラタント流体は、常圧時、つまり所定の圧力が加えられていない時には液体のように振る舞い、圧力が加えられていくと、加えられた圧力に応じて液体から固体のように振る舞いを変えていく。ダイラタント流体は、遅いせん断速度において液体のように振る舞い、他方、より早いせん断速度に対しては固体のような抵抗力を発生する性質を有する。ダイラタント流体に所定の圧力が加えられていない状態では格納部３は変形可能である。そのため、負荷制御装置１は装着者１０の運動動作を妨げず、装着者１０に負荷をかけない。ダイラタント流体に所定の圧力を加えることにより、格納部３が固まり、装着者１０の運動動作が妨げられて装着者１０に負荷がかかる。更に、ダイラタント流体にかかる圧力を変えることにより、圧力に応じて格納部３の粘度が変わり、装着者１０の運動動作中に装着者１０にかかる負荷も変わる。これにより、負荷制御装置１は、装着者１０の運動動作中に装着者１０の腕等にかかる負荷を制御することができる。

図２から図４を参照して、本開示の一実施形態に係る負荷制御装置１に用いられる、ダイラタント流体を格納する格納部３の動作について、説明する。

ダイラタント流体は、任意の液体と、その液体に対して不溶性又は難溶性を示す任意の固体粒子の混合物であってもよい。ダイラタント流体は、ダイラタンシー又は球体懸濁液ともよばれる。固体粒子は懸濁物質を含む。ダイラタント流体の特性は球体の物体で顕著に現れる。そのため、この固体粒子は球体懸濁物質を含む。ダイラタント流体に含まれる固体粒子には、例えば、片栗粉及びコーンスターチ等のでんぷんその他の炭水化物が含まれてもよい。ダイラタント流体に含まれる液体には、例えば水がある。ダイラタント流体に含まれる液体には、例えば、水及びアルコール等が含まれてもよい。図２に示すように、ダイラタント流体は、常圧時には、懸濁物質、例えば片栗粉等の球体懸濁物質の分子と分子との間に水等の液体の細かい分子が入り込んで全体として液体のような性質を示す。一方で、ダイラタント流体は、瞬間的な外力が加えられると、球体懸濁物質の分子の並びが変わり、更にその球体懸濁物質の分子間に水等の分子が入ることで粘性が著しく増大するため全体として固体のような性質を示す。また、ダイラタント流体は、一定時間の所定の圧力が加えられると、圧力に応じて球体懸濁物質の分子の間に入り込んでいる液体の分子が移動して球体懸濁物質の分子が集合することで全体として粘度が上がって硬くなり、固体のような性質を示す。ダイラタント流体は、加えられた所定の圧力が軽減又は除去されると、圧力に応じて粘度が下がっていき、再度液体のような性質を示す。本開示の一実施形態に係る負荷制御装置１は、上述したダイラタント流体の性質を利用するものである。ダイラタント流体が固まるとは、例えばダイラタント流体の粘度が高くなることである。粘度は、物質のねばりの度合であり、粘性率、粘性係数、または絶対粘度ともいう。以下の説明では、ダイラタント流体の粘度が高くなることを、ダイラタント流体が固まる、若しくは、ダイラタント流体が硬くなる、ともいう。

上述したダイラタント流体の性質は、ダイラタント流体に含まれる液体に応じて異なる。例えば、ダイラタント流体にアルコールが含まれる場合、アルコールは有機物との親和性が高く、外圧を加えられた際のダイラタント流体の粘度を上げ得る。また、アルコールのアルコール度数もダイラタント流体の粘度に影響を与える。例えば、ダイラタント流体に含まれるアルコールのアルコール度数が高いと、ダイラタント流体は、外圧を加えられて粘度が上がると、その外圧が除去された後も粘度が高い状態を維持し得る。また、液体に含まれる不純物の量も、ダイラタント流体の性質に影響し得る。例えば、水に含まれるカリウム等のミネラルの量又はアルコールに含まれる糖質の量が多いと懸濁物質の接着を弱め、外圧を加えられた際のダイラタント流体の粘度を下げ得る。このため、ダイラタント流体に含まれる液体は、ダイラタント流体に加えられる圧力及び圧力を加えられた際のダイラタント流体の粘度の要件に応じて、任意の液体であってもよい。本開示の一実施形態に係るダイラタント流体は、例えば、懸濁物質と、アルコール及び水との混合物であってもよい。より具体的には、ダイラタント流体は、平均粒径が２０μｍ以上７０μｍ以下の球体懸濁物質、アルコール度数が１５％以上２０％以下のアルコール、及び水を含んでもよい。水は、例えば不純物の少ない純水、又は硬度が６０ｍｇ／ｌ以下の軟水等であってもよい。

図３に本開示の一実施形態に係るダイラタント流体を格納する格納部３の概略図を示す。格納部３は、ダイラタント流体を格納する。図３において、ダイラタント流体はドット柄で示される。図３には、格納部３は、細長い筒状構造で記載されているが、これに限られない。格納部３の形状は、筒状構造、平面状構造、リング状構造、立方体形状、三角錐形状、円錐形状、六面体形状、六面体以上の形状、球体、楕円体若しくはその他の形状及びこれらの任意の組み合わせの形状でよい。また、加圧部４の形状も図１に示されるようなチューブ形状に限定されるものではなく、円筒形状、立方体形状、三角錐形状、四角錐形状、円錐形状、六面体形状、六面体以上の形状、球体、楕円体若しくはその他の形状及びこれらの任意の組み合わせの形状でよい。

格納部３は、非膨張性を有してもよい。格納部３は、可撓性を有してもよい。格納部３は、格納部３に格納されたダイラタント流体を加圧する加圧部４とともに用いられてもよい。加圧部４は、例えば、自身の体積を膨張させることで、ダイラタント流体を加圧してもよい。格納部３が非膨張性を有する場合、格納部３は加圧部４から加えられた圧力を効率よく格納部３内のダイラタント流体に加え得る。また、格納部３が可撓性を有する場合、格納部３は曲げられ、或いはねじられることにより任意の形状に変形され得る。格納部３の可撓性及び非膨張性の度合いは用途に応じて任意に定められてもよい。例えば、格納部３の可撓性は、負荷制御装置１が装着された際に、格納部３の近傍に位置する装着者１０の身体の可動性に応じて定められてもよい。また、格納部３の非膨張性は、加圧部４が膨張する際に格納部３に格納されたダイラタント流体に加えられる所定の圧力に応じて定められてもよい。本実施形態においては、格納部３は、人力でも容易に曲げられる程度の可撓性を有し、一方で、張力又は破れに対しては１００Ｎ以上の耐久性を有する素材で構成されてもよい。また、格納部３は、膨張性を有しても良い。また、格納部３は、可撓性を有してなくてもよい。例えば、格納部３が、硬いゴムで形成されている場合、膨張性を有するが格納部として機能する。また、格納部３が、プラスチックで形成されている場合、可撓性を有しないが格納部として機能する。格納部３は、非膨張性を有するものと有しないもの、及び、可撓性を有するもの及び有しないものとの間で任意に組み合わせたものを用いることができる。格納部３及び加圧部４の素材は、布、ゴム、プラスチック、炭素繊維、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどのフィルム素材、鉄、樹脂、紙及びその他の素材これらの素材の任意の組み合わせの素材でよい。本明細書で以下に説明する格納部３及び加圧部４には上記説明が同様に適用できる。

加圧部４は、格納部３に格納されたダイラタント流体を加圧する。加圧部４は、格納部３に格納されたダイラタント流体を加圧できる任意の位置に配置されてもよい。加圧部４は、ダイラタント流体とともに格納部３に格納されていてもよい。加圧部４は、図３に示すとおり、格納部３の長手方向中心軸に垂直に伸びる細長い筒状構造であってもよい。かかる場合、ダイラタント流体は、加圧部４の周囲を満たすように格納部３に格納されてもよい。加圧部４は、自身の体積を膨張させることで格納部３に格納されたダイラタント流体の体積を減らし、ダイラタント流体を加圧する。

加圧部４は、任意の方法で膨張してもよい。例えば、加圧部４は、流体を供給されることで膨張してもよい。そのために、加圧部４は、流体が供給される開口部４Ａを有する容器であってもよい。加圧部４に供給される流体は、任意の流体であってもよい。供給される流体は、例えば空気、二酸化炭素、及び窒素等の気体であってもよく、水及びアルコール等の液体であってもよい。例えば、流体を気体とすることにより、加圧部４の軽量化が図られ得る。加圧部４は膨張すると格納部３に格納されたダイラタント流体に所定の圧力が加えられる。ダイラタント流体は所定の圧力が加えられると固体状に硬くなるため、格納部３が固まる。例えば、格納部３が可撓性を有する場合、格納部３を曲げた状態で加圧部４を膨張させると、格納部３は曲げられた状態のまま固まる。加圧部４は、自身の体積を膨張させること以外の方法で、ダイラタント流体を加圧してもよい。例えば、加圧部４は、ダイラタント流体に面する可動式の面を有し、可動式の面をダイラタント流体側に移動させることで、ダイラタント流体を加圧してもよい。

図４に本開示の一実施形態に係るダイラタント流体を格納する格納部３の他の例を示す。格納部３は非膨張性を有する平面状構造の容器であってもよい。図４において、加圧部４は、格納部３と接触面４Ｂを介して接するように配置される。加圧部４の開口部４Ａから流体が供給されると、加圧部４は膨張して接触面４Ｂを格納部３側に押し出す。これにより、格納部３に格納されたダイラタント流体は加圧され、格納部３が固まる。

以下、図５を参照して、本開示の一実施形態に係る負荷制御装置１の一例について説明する。図５には、装着者１０の腕に装着される負荷制御装置１の例を示す。負荷制御装置１は、装着具２、格納部３、加圧部４、センサ５、流体供給部６、流体放出部７、コネクタ８、又は制御部９等の機器を備えてもよい。

装着具２は、装着者１０に装着される。図５には、装着者１０の腕に装着される装着具２が示される。装着具２は、後述する格納部３を装着者１０の身体の所定の位置の近傍に固定するために用いられる。装着具２は上腕部２Ａ、肘部２Ｂ、及び手首部２Ｃを備えてもよい。装着具２は、上腕部２Ａ、肘部２Ｂ、及び手首部２Ｃがそれぞれ装着者１０の上腕、肘、及び手首に接するように装着される。装着具２の形状は装着者１０が負荷制御装置１を装着する身体の部分にあわせて任意の形状であってもよい。例えば、装着具２は装着者１０の上半身又は下半身に装着できるように、ベスト又はタイツの形状であってもよい。図５に示すように、腕に巻きつけられるように、装着具２は帯状であってもよい。装着具２は、任意の素材で作られてよい。例えば、装着具２は、装着時に装着者１０の身体にあわせて伸縮可能な素材で作られてもよい。また、装着具２は、装着時に装着者１０の身体にあわせて長さ及び形状を調整できるように、ベルト、バックル、ファスナー、又は、ボタン等を備えてもよい。

格納部３は、ダイラタント流体を格納する。格納部３は、可撓性かつ非膨張性を有する容器であってよい。図５に示す負荷制御装置１では、格納部３はリング状構造の容器である。格納部３は装着具２に固定されてもよい。格納部３は装着具２に固定されることにより、装着具２を装着した装着者１０の身体の一部の形状に応じて変形しうる。負荷制御装置１は、例えば格納部３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃの３つの格納部を備えてもよい。格納部の数は３つ以外の任意の数でも良い。また、格納部３は、装着具２の任意の位置に固定されてもよい。格納部３は、負荷制御装置１を装着者１０が装着した際に装着者１０が行う所定の動作の負荷を高めるように装着具２に固定されてもよい。本明細書において、「負荷を高める」又は「負荷をかける」とは、装着者１０が動作を行う際に要するエネルギー量を増加させ、より疲労を蓄積させることをいう。

格納部３は、例えば、装着者１０の動作を妨げること、或いは装着者１０に荷重を加えることにより、負荷を高めてもよい。かかる場合、格納部３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃは、装着者１０の肩、肘、及び手首の曲げ伸ばし等の動作を妨げるように、装着者１０の肩、肘、及び手首の関節の周囲に位置する装着具２に固定されてもよい。また、格納部３は、装着者１０の身体に圧力を加えて血流を制限して、筋肉において生じた乳酸等の運搬を妨げることにより、負荷を高めてもよい。かかる場合、格納部３は、負荷制御装置１を装着者１０が装着した際に対向する装着者１０の身体の少なくとも一部に圧力を加えるように装着具２に固定されてもよい。より具体的には、格納部３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃは、装着者１０の肩、肘、及び手首を締め付けるように、装着者１０の肩、肘、及び手首の周囲に位置する装着具２の部分に固定されてもよい。以降、格納部３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃを総称して格納部３ともいう。かかる構成によれば、格納部３に格納されるダイラタント流体の粘度が上がると、格納部３によって動作の負荷が高められ、圧力が加えられることにより、肩、肘、及び手首に負荷がかけられる。負荷制御装置１が備える格納部３の数、容積、及び形状等は任意に定められてもよい。これにより、装着者１０が所定の運動動作を行った際に装着者１０の身体の部分ごとに異なる負荷をかけることができる。

加圧部４は、格納部３に格納されたダイラタント流体を加圧する。加圧部４は、例えば流体の供給により膨張可能である。加圧部４は流体を供給されると膨張して格納部３に格納されたダイラタント流体を加圧するように配置される。例えば、図５に示すように、加圧部４は、格納部３の一部分を覆うように配置されてもよい。複数の格納部３に格納されたダイラタント流体のそれぞれを加圧するように、複数の加圧部４が配置されてもよい。複数の加圧部４は、コネクタ８を介して１つに連結されてもよい。これにより、後述する流体供給部６から加圧部４に流体が供給されると、格納部３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃのそれぞれに格納されたダイラタント流体が加圧される。負荷制御装置１が備える加圧部４の数、容積、及び形状等は任意に定められてもよい。例えば、複数の加圧部４が１つの格納部３に格納されたダイラタント流体を加圧するように配置されてもよい。或いは、１つの加圧部４が複数の格納部３に格納されたダイラタント流体を加圧するように配置されてもよい。これにより、装着者１０が所定の運動動作を行った際に装着者１０の身体の部分ごとに異なる負荷をかけることができる。

センサ５は、装着者１０にかかる負荷を示す情報を検出する。センサ５は、負荷制御装置１が備える他の機器と無線又は有線により通信可能に接続されてもよい。これにより、センサ５は、検出した装着者１０の姿勢を示す情報を電気信号として他の機器に送信する。他の機器は、当該情報に基づき動作してもよい。センサ５は、任意のセンサであってもよい。センサ５は、例えば、圧力センサであってもよい。かかる場合、センサ５は、装着具２の装着者１０と接する側に設置される。圧力センサは、装着具２及び装着者１０からかけられる圧力を装着者１０にかかる負荷を示す情報として検出する。センサ５は、例えば、筋電センサであってもよい。かかる場合、センサ５は、装着具２の装着者１０の肌と接する部分に設置される。筋電センサは、筋電負荷を計測し、装着者１０の筋肉の動きを装着者１０にかかる負荷を示す情報として検出する。また、センサ５は、ジャイロセンサであってもよい。かかる場合、センサ５は、負荷制御装置１の任意の場所に設置され、回転、向き、又は角速度等を装着者１０にかかる負荷を示す情報として検出する。センサ５の数は複数であってもよい。これにより、装着者１０が所定の運動動作を行った際に装着者１０の身体の部分ごとに異なってかかる負荷を計測することができる。

流体供給部６は、加圧部４に流体を供給する。流体供給部６は加圧部４と一体とされてもよく、或いは中空のチューブ等を介して加圧部４と流体を供給可能に接続されてもよい。流体供給部６は、任意の量及び速度で加圧部４に流体を供給してもよい。これにより、流体供給部６は、加圧部４が膨張してダイラタント流体を加圧する強さを調整して、格納部３の硬さを調整することができる。流体供給部６は、エアーコンプレッサ又はポンプ等のそれ自体が動作することにより加圧部４に流体を供給する機器を備えてもよい。また、流体供給部６は、外部の流体の供給源に接続されるコネクタ又はバルブ等を備えてもよい。例えば、流体は二酸化炭素であってもよい。かかる場合、流体供給部６は、高圧をかけて液体状にした二酸化炭素等を格納した二酸化炭素ボンベと接続されるコネクタを備えてもよい。これにより、二酸化炭素ボンベを交換することで継続的に利用することができ、負荷制御装置１のメンテナンス性が向上する。流体供給部６がセンサ５と通信可能に接続されている場合、流体供給部６はセンサ５が検出した装着者１０にかかる負荷を示す情報に基づき、加圧部４に流体を供給してもよい。

流体放出部７は、加圧部４の流体を外部に放出する。例えば流体放出部７は、排水ポンプ、排気ポンプ、排水弁、又は排気弁等を備えてもよい。流体放出部７は、任意の量及び速度で加圧部４の流体を外部に放出してもよい。流体放出部７がセンサ５と通信可能に接続されている場合、流体放出部７はセンサ５が検出した装着者１０にかかる負荷を示す情報に基づき、加圧部４の流体を外部に放出してもよい。流体放出部７は、流体供給部６と一体とされてもよい。例えば、流体供給部６が排気弁を備える場合、或いは流体供給部６が排気機能を備えるエアーコンプレッサ又はポンプ等の場合、流体供給部６は流体放出部７として用いられてもよい。

コネクタ８は、複数の格納部３又は加圧部４を連結する。コネクタ８は、バルブを備えてもよい。コネクタ８がバルブを備える場合、複数の加圧部４がバルブを介して一体に連結されてもよい。バルブを開閉することにより、複数の加圧部４への流体の供給が制御されてもよい。例えば、図５において、コネクタ８のバルブが開かれた状態で流体供給部６から流体が供給されると、格納部３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃに格納された全ての加圧部４に流体が供給され、全ての格納部３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃが硬くなる。一方で、コネクタ８のバルブが閉じられた状態で流体供給部６から流体が供給されると、格納部３Ｂ及び３Ｃに格納された加圧部４には供給されず、格納部３Ａのみが硬くなる。このようにコネクタ８等を用いて、負荷制御装置１が備える複数の格納部３のそれぞれが異なる制御をされてもよい。これにより、装着者１０が所定の運動動作を行った際に装着者１０の身体の部分ごとに異なる負荷をかけることができる。

制御部９は、上述した負荷制御装置１の各機器を制御する。制御部９は、プロセッサ１１、メモリ１２、通信モジュール１３、バッテリ１４、表示装置１５、及び入力装置１６等を備えてもよい。制御部９は、負荷制御装置１の各機器と無線又は有線により通信可能に接続されてもよい。制御部９は、負荷制御装置１とは別体とされてもよい。かかる場合、制御部９は、例えば、リモコン、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、又はＰＣ（Personal Computer）等を含む情報処理装置であってもよい。これにより、負荷制御装置１の有用性が向上する。

プロセッサ１１は、負荷制御装置１及び制御部９の各機能を制御するための処理を提供する１つ以上のプロセッサである。プロセッサ１１は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ又は各機能の処理に特化した専用のプロセッサであってもよい。

メモリ１２は、負荷制御装置１及び制御部９の各機能を制御するための処理、処理に用いられる情報及びプログラムを記憶する。メモリ１２は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等であってもよい。メモリ１２は、例えば主記憶装置又は補助記憶装置として機能してもよい。メモリ１２は、プロセッサ１１に含まれるキャッシュメモリ等であってもよい。また、メモリ１２は、揮発性の記憶装置であってもよく、不揮発性の記憶装置であってもよい。

通信モジュール１３は、プロセッサ１１の制御に基づき、負荷制御装置１の各機器と通信を行う。通信モジュール１３は、例えば、有線ＬＡＮ通信モジュール、又は無線ＬＡＮ（Local Area Network）通信モジュール等であってもよい。

バッテリ１４は、制御部９の動作に用いられる電力を供給する。バッテリ１４は、例えば、乾電池、又は蓄電池等であってもよい。

表示装置１５は、プロセッサ１１の制御に基づき、音、振動、ライトの点灯、及び画像等で情報を報知する。表示装置１５は、例えばスピーカ、振動子、ライト、及び表示デバイス等の少なくとも１つを含んでもよい。

入力装置１６は、装着者からの入力操作を受け付ける。入力装置１６は、例えば電源ボタン等の物理キー、表示装置１５の表示デバイスと一体的に設けられたタッチパネル等の入力デバイス、及びマウス等のポインティングデバイス等の少なくとも１つを含んでもよい。入力装置１６は、装着者によって操作されると、そのユーザ操作を電子情報としてプロセッサ１１に送信する。表示装置１５及び入力装置１６の少なくとも一方は、例えば、制御部９から物理的に切り離されたリモコン、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、又はＰＣ等に設けられてもよい。

例えば、制御部９は加圧部４に供給される流体の量を調整する。制御部９は、任意の方法で加圧部４に供給される流体の量を調整してもよい。例えば、制御部９は流体供給部６を制御して、流体供給部６から加圧部４に供給される流体の量を調整してもよい。また、制御部９は流体放出部７を制御して、流体放出部７から外部に放出される加圧部４の流体の量を調整してもよい。これにより、制御部９は、装着者１０が所定の運動動作を行った際に装着者１０にかかる負荷を制御する。

制御部９は、装着者１０に任意の大きさの負荷をかけてもよい。例えば、制御部９は、装着者１０に高い負荷をかけることにより、装着者１０がトレーニングを行う際のトレーニング効果を向上させ得る。また、制御部９は、装着者１０に低い負荷をかけることにより、装着者１０が運動を行う際の運動パフォーマンス向上及び疲労軽減等の効果を向上させ得る。また、制御部９は、装着者１０の体格、体力、及び性別等の情報に基づいて、装着者１０にかける負荷の大きさを調整してもよい。体格の情報は、身体の形態的な特性を示す情報をさす。体格の情報には、身長、胸囲又は座高等の身体の部分の長さ、体重、或いは体脂肪率等が含まれてもよい。体力の情報は、身体を動かすための身体的能力を示す情報であって、行動体力ともいう。体力の情報には、筋力、調整力、瞬発力、持久力、年齢、運動をする頻度、及び１度の運動における運動量等が含まれてもよい。

更に、制御部９は、装着者１０の操作、或いはセンサ５により検出された情報等に基づき、自動で上述した負荷制御装置１の各機器を制御してもよい。例えば、制御部９はセンサ５が検出した装着者１０にかかる負荷を示す情報に基づき、加圧部４に供給される流体の量を調整してもよい。具体的には、制御部９は、センサにより検出された装着者１０にかかる負荷、又は運動動作の継続時間等に基づき、加圧部４に供給される流体の量を調整して、装着者１０にかかる負荷を増加又は減少させるように制御してもよい。制御部９は、負荷制御装置１と一体とされてもよく、別体とされてもよい。負荷制御装置１と別体とされる場合、制御部９は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、又はＰＣ（Personal Computer）等を含む情報処理装置であってもよい。これにより、負荷制御装置１の有用性が向上する。

（負荷制御装置の動作例）
図１及び図５を参照して、本開示の一実施形態に係る負荷制御装置１の動作の一例を説明する。図１に示すように装着者１０は、負荷制御装置１を腕に装着する。装着者１０は、格納部３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃがそれぞれ装着者１０の肩、肘、及び手首の近傍に位置するように装着する。これにより、格納部３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃは、装着者１０が腕の曲げ伸ばし等の運動動作を行った際に負荷がかかる、装着者１０の上腕二頭筋等の筋肉及び肘関節等の関節の近傍に位置する。このとき、格納部３の中のダイラタント流体は所定の圧力が加えられていない。そのため、格納部３は装着者１０が腕を曲げ伸ばしするのに応じて変形し、装着者１０に負荷をかけない。その後、装着者１０は例えば、制御部９を操作して、流体供給部６に接続された二酸化炭素ボンベから二酸化炭素を放出させる。すると、流体供給部６から加圧部４に二酸化炭素が供給され、加圧部４は膨張する。加圧部４が膨張すると、格納部３の中のダイラタント流体に所定の圧力が加えられる。これによりダイラタント流体の粘度が上昇し、格納部３が硬くなる。この状態で装着者１０が懸垂運動又はダンベルカール等の運動動作を行うと、格納部３により装着者１０の動作が妨げられ、或いは身体の部分に圧力がかけられ、装着者１０に負荷がかかる。制御部９は、装着者１０の体調又は運動動作の継続時間等に応じて、装着者１０にかかる負荷を段階的に増加又は減少させるように加圧部４に供給する流体の量を調整してもよい。装着者１０が運動動作を終了した場合には、装着者１０は流体放出部７の排気弁を開いて加圧部４内の二酸化炭素を外部に放出する。これにより加圧部４内の圧力は二酸化炭素を供給する前の状態に戻り、ダイラタント流体にかかる圧力が減圧され、ダイラタント流体が流体状に柔らかくなる。そのため、格納部３は装着者１０が腕を曲げ伸ばしするのに応じて変形可能となる。これにより、装着者１０は負荷制御装置１を装着していても負荷がかけられない。装着者１０は負荷制御装置１を装着したまま、上述した負荷制御装置１の動作を繰り返し実行させることができる。

（負荷制御装置１の処理例）
図８を参照して、本開示の一実施形態に係る負荷制御装置１の動作の流れを説明する。

ステップＳ１０１：装着者１０により負荷制御装置１が装着される。

ステップＳ１０２：格納部３が装着者１０の所定の位置にくるように調整される。

ステップＳ１０３：加圧部４に流体が供給される。

ステップＳ１０４：加圧部４が膨張すると、格納部３の中のダイラタント流体の粘度が増加して、格納部３が硬くなる。これにより、装着者１０の運動動作に負荷がかかる。

ステップＳ１０５：加圧部４へ供給される流体の量が調整される。装着者１０の運動動作中、本ステップが繰り返して実行されてもよい。

ステップＳ１０６：加圧部４から流体が外部に放出される。

（負荷制御装置の変形例１）
図６及び図７を参照して、本開示の一実施形態に係る負荷制御装置１の変形例を説明する。図６に示される負荷制御装置１Ｂは、装着者１０の足に装着するためのものである。負荷制御装置１Ｂは、装着者１０の大腿部と脛部に装着するための２つの帯状の装着具２備える。格納部３は細長い筒状構造を有し、その両端部を２つの装着具２のそれぞれに固定される。加圧部４は、ダイラタント流体とともに格納部３の長手方向中心軸に沿って格納部３の中に挿入される。流体供給部６は、加圧部４に流体を供給可能に接続される。流体供給部６が、上述した流体放出部７及び制御部９の機能を有してもよい。

図７に示すように装着者１０は、負荷制御装置１Ｂを足に装着する。装着者１０は、格納部３が装着者１０の大腿部から脛部にわたって位置するように帯状の装着具２を調整する。これにより、格納部３は、装着者１０の膝関節の近傍で大腿二頭筋及び腓腹筋の収縮方向に沿って位置する。格納部３の中のダイラタント流体に所定の圧力が加えられていない場合、格納部３は装着者１０が膝を曲げ伸ばしするのに応じて変形し、装着者１０に負荷をかけない。その後、装着者１０が流体供給部６から流体を放出させた後、スクワット等の運動動作を行う。すると、流体供給部６から加圧部４に供給された流体により加圧部４は膨張して、格納部３の中のダイラタント流体に所定の圧力が加えられる。これによりダイラタント流体の粘度が上昇し、格納部３は装着者１０のスクワット等の運動動作を妨げる。そのため装着者の運動動作中に装着者にかかる負荷が増加し、運動効果が向上する。

以上述べたように、本実施形態に係る負荷制御装置１は、装着者１０に装着される装着具２と、ダイラタント流体を格納する格納部３と、格納部３に格納されたダイラタント流体を加圧する加圧部４と、加圧部４に流体を供給する流体供給部６と、制御部９とを備える。格納部３は装着具２に固定される。加圧部４は流体を供給されると膨張して格納部３に格納されたダイラタント流体を加圧するように配置される。制御部９は加圧部４に供給される流体の量を調整する。かかる構成によれば、制御部９が加圧部４に供給される流体の量を調整することにより、格納部３の硬さを調整することができる。これにより、負荷制御装置１は装着者１０の運動動作中に装着者１０にかかる負荷を制御することができる。

本実施形態に係る負荷制御装置１の格納部３は、負荷制御装置１を装着者１０が装着した際に装着者１０が行う所定の動作の負荷を高める。これにより、負荷制御装置１を装着する装着者１０の運動動作中に装着者１０にかかる負荷を制御することができる。そのため、負荷制御装置１は、装着者１０に対して、運動動作における運動パフォーマンス向上及び疲労軽減、或いはトレーニングにおけるトレーニング効果の向上等の効果をもたらす。

本実施形態に係る負荷制御装置１の格納部３は、負荷制御装置１を装着者１０が装着した際に対向する装着者１０の身体の少なくとも一部に圧力を加える。これにより、負荷制御装置１を装着する装着者１０の運動動作中に装着者１０にかかる負荷を制御することができる。そのため、負荷制御装置１は、装着者１０に対して、運動動作における運動パフォーマンス向上及び疲労軽減、或いはトレーニングにおけるトレーニング効果の向上等の効果をもたらす。

本実施形態に係る負荷制御装置１は、装着者１０にかかる負荷を示す情報を検出するセンサ５を更に備える。例えば、センサ５は筋電負荷を計測するセンサである。かかる構成によれば、センサ５が検出した装着者１０にかかる負荷を示す情報に基づき、負荷制御装置１の制御の全部又は一部が自動で実施され得る。これにより、負荷制御装置１を装着する装着者１０の有用性が向上する。

本実施形態に係る負荷制御装置１の制御部９はセンサ５が検出した装着者１０にかかる負荷を示す情報に基づき、流体供給部６から加圧部４に供給される流体の量を調整する。かかる構成によれば、負荷制御装置１は、運動動作中の装着者１０の状態に応じて、装着者１０にかける負荷を調整して、運動動作における運動パフォーマンス向上及び疲労軽減、或いはトレーニングにおけるトレーニング効果の向上等の効果をもたらす。

本実施形態に係る負荷制御装置１のダイラタント流体は、平均粒径が２０μｍ以上、７０μｍ以下の球体懸濁物質、アルコール度数が１５％以上、２０％以下のアルコール、及び水を含む。かかる構成によれば、ダイラタント流体は、加圧部４から加えられる圧力に応じて、格納部３に適度な硬さを提供することができる。これにより、負荷制御装置１は装着者１０の運動動作中に装着者１０にかかる負荷を制御することができる。

例えば、上述した本実施形態において、負荷制御装置１は、装着具２及び格納部３を備えるものとして説明したが、この限りではない。例えば、格納部３が上述した装着具２の機能も兼ねてもよく、格納部３が装着者１０の身体の任意の場所に装着されてもよい。

例えば、上述した本実施形態において、負荷制御装置１は、装着者１０の身体の任意の場所に装着されてもよい。例えば、負荷制御装置１は、図９に示すように、頭部２１、頚部２２、胸部２３、腹部２４、肩２５、上腕部２６、肘２７、前腕部２８、手首２９、手３０、手の指３１、肩甲骨３２、背中３３、腰３４、臀部３５、鼠径部３６、大腿部３７、膝３８、脛３９、足首４０、足４１、足の指４２、ふくらはぎ４３、かかと４４、その他の体の部位及びこれらの組合せ等の任意の場所に装着されてもよい。

また、例えば、負荷制御装置１は、流体供給部６に対する手動によるオンオフに基づき、加圧部４に流体を供給し、流体放出部７に対する手動によるオンオフに基づき、加圧部４から流体を排出するとしてもよい。この場合、小型ガスボンベのようなものを用いて、流体供給部６への空気の挿入が行われても良い。この場合、負荷制御装置１は、電源無しで使用できる。

本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段又は各ステップ等に含まれる構成又は機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、各実施形態の各手段又は各ステップ等に含まれる構成又は機能等は、他の実施形態に組み合わせて用いることができ、複数の手段又はステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１、１Ｂ 負荷制御装置
２ 装着具
３ 格納部
４ 加圧部
５ センサ
６ 流体供給部
７ 流体放出部
８ コネクタ
９ 制御部
１０ 装着者

Claims (7)

1. 装着者に装着される装着具と、
   ダイラタント流体を格納する格納部と、
   前記格納部に格納された前記ダイラタント流体を加圧する加圧部と、
   前記加圧部に流体を供給する流体供給部と、
   制御部と、
   を備え、
   前記格納部は前記装着具に固定され、
   前記加圧部は前記流体を供給されると膨張して前記格納部に格納された前記ダイラタント流体を加圧するように配置され、
   前記制御部は前記加圧部に供給される前記流体の量を調整する、負荷制御装置。
2. 前記格納部は、前記負荷制御装置を前記装着者が装着した際に前記装着者が行う所定の動作の負荷を高める、請求項１に記載の負荷制御装置。
3. 前記格納部は、前記負荷制御装置を前記装着者が装着した際に対向する前記装着者の身体の少なくとも一部に圧力を加える、請求項１に記載の負荷制御装置。
4. 前記装着者にかかる負荷を示す情報を検出するセンサを更に備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の負荷制御装置。
5. 前記センサは筋電負荷を計測するセンサである、請求項４に記載の負荷制御装置。
6. 前記制御部は前記センサが検出した前記装着者にかかる前記負荷を示す前記情報に基づき、前記加圧部に供給される前記流体の量を調整する、請求項４又は５に記載の負荷制御装置。
7. 前記ダイラタント流体は、平均粒径が２０μｍ以上７０μｍ以下の球体懸濁物質、アルコール度数が１５％以上２０％以下のアルコール、及び水を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の負荷制御装置。

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