JPH10230004A - 訓練装置 - Google Patents
訓練装置Info
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- JPH10230004A JPH10230004A JP9036179A JP3617997A JPH10230004A JP H10230004 A JPH10230004 A JP H10230004A JP 9036179 A JP9036179 A JP 9036179A JP 3617997 A JP3617997 A JP 3617997A JP H10230004 A JPH10230004 A JP H10230004A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高度な肢体運動が行なえる訓練装置を提供す
る。 【解決手段】 腹直筋、下部背筋群、大腿四頭筋、ハム
ストリングス、下腿三頭筋それぞれの上の皮膚に表面電
極１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ、１０７ｅ
が取り付けられている。装置動作中、これらの表面電極
１０７ａ〜１０７ｅにおける筋電が筋電計測装置１０２
で計測されている。コントローラ装置１０５ではインピ
ーダンス定数修正部１０３がこれらの計測された筋電の
評価を行い、評価関数に基づいて筋電Ｖｋに対してイン
ピーダンス定数Ｚを決定し、制御部１０４がインピーダ
ンス定数修正部１０３で評価関数に基づいて決定された
インピーダンスＺで訓練器１０１の動作をインピーダン
ス制御する。
る。 【解決手段】 腹直筋、下部背筋群、大腿四頭筋、ハム
ストリングス、下腿三頭筋それぞれの上の皮膚に表面電
極１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ、１０７ｅ
が取り付けられている。装置動作中、これらの表面電極
１０７ａ〜１０７ｅにおける筋電が筋電計測装置１０２
で計測されている。コントローラ装置１０５ではインピ
ーダンス定数修正部１０３がこれらの計測された筋電の
評価を行い、評価関数に基づいて筋電Ｖｋに対してイン
ピーダンス定数Ｚを決定し、制御部１０４がインピーダ
ンス定数修正部１０３で評価関数に基づいて決定された
インピーダンスＺで訓練器１０１の動作をインピーダン
ス制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、肢体を動かす訓練
装置に関し、特に肢体動作時の筋電（活動電位）を計測
し、より高度な訓練を行う医療機器、医学リハビリテー
ション装置およびスポーツトレーニング装置としての動
作を目的とする訓練装置に関する。
装置に関し、特に肢体動作時の筋電（活動電位）を計測
し、より高度な訓練を行う医療機器、医学リハビリテー
ション装置およびスポーツトレーニング装置としての動
作を目的とする訓練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、肢体を動かす目的で、身体の
各関節に対応した訓練装置が各種ある。これらの装置
は、並進あるいは回転の１自由度を持つ装置により、肢
体を動かすようになっているものが多い（例えば、特開
昭６０−２３２１５８号「医療装置」、特公平４−１４
０２８号「人の関節を動かす装置」、特開昭６１−１７
０４６４号「受動運動訓練装置」、特開昭６０−１７９
０６２号「手関節の機能回復訓練装置」）。
各関節に対応した訓練装置が各種ある。これらの装置
は、並進あるいは回転の１自由度を持つ装置により、肢
体を動かすようになっているものが多い（例えば、特開
昭６０−２３２１５８号「医療装置」、特公平４−１４
０２８号「人の関節を動かす装置」、特開昭６１−１７
０４６４号「受動運動訓練装置」、特開昭６０−１７９
０６２号「手関節の機能回復訓練装置」）。
【０００３】これらの装置の主な機能として、訓練する
関節の過負荷時に装置を一時停止する機能、訓練する関
節の角度と負荷の推定機能、屈曲・伸展運動の範囲の設
定機能、動作スピード・動作時間の設定機能、安全停止
機能などがある。また、筋力測定・訓練を目的とした装
置には、以下のようなものがある。 ・ＣＹＢＥＸ ６０００ サイベックス社 ・筋力測定装置 マストランＭＳＴ−２０００ サイベ
ックス社 ・ＢＴＥ Ｄｙｎａｔｒａｃ 日本メディックス社 ・筋機能訓練測定装置 ＫＩＮ−ＣＯＭ ５００Ｈ チ
ャティクス社 これら装置も同様に、主に回転１自由度を持つ装置によ
り肢体を動かすようになっている。装置の主な機能とし
ては、上述した機能に加えて、装置可動部の訓練負荷
（抵抗）の設定機能、訓練条件の設定機能（関節可動域
訓練・自動介助訓練・筋力評価訓練など）、訓練中にお
ける筋力と関節可動域の表示機能（バイオフィードバッ
ク）、平均筋力や最大筋力とその時の関節角度と、体重
支持指数（Weight bearing index：大腿四頭筋を体重あ
たりの筋力で表した指数）の表示機能など各種ある。
関節の過負荷時に装置を一時停止する機能、訓練する関
節の角度と負荷の推定機能、屈曲・伸展運動の範囲の設
定機能、動作スピード・動作時間の設定機能、安全停止
機能などがある。また、筋力測定・訓練を目的とした装
置には、以下のようなものがある。 ・ＣＹＢＥＸ ６０００ サイベックス社 ・筋力測定装置 マストランＭＳＴ−２０００ サイベ
ックス社 ・ＢＴＥ Ｄｙｎａｔｒａｃ 日本メディックス社 ・筋機能訓練測定装置 ＫＩＮ−ＣＯＭ ５００Ｈ チ
ャティクス社 これら装置も同様に、主に回転１自由度を持つ装置によ
り肢体を動かすようになっている。装置の主な機能とし
ては、上述した機能に加えて、装置可動部の訓練負荷
（抵抗）の設定機能、訓練条件の設定機能（関節可動域
訓練・自動介助訓練・筋力評価訓練など）、訓練中にお
ける筋力と関節可動域の表示機能（バイオフィードバッ
ク）、平均筋力や最大筋力とその時の関節角度と、体重
支持指数（Weight bearing index：大腿四頭筋を体重あ
たりの筋力で表した指数）の表示機能など各種ある。
【０００４】一方、筋電の情報をもとに、電動義手の開
閉を比例制御する装置がある。例えば、 ・Viennatone Hand オーストリアViennatone社 ・Fidelity Hand アメリカ VA-NU Fidelity社 がある。
閉を比例制御する装置がある。例えば、 ・Viennatone Hand オーストリアViennatone社 ・Fidelity Hand アメリカ VA-NU Fidelity社 がある。
【０００５】これら装置では、切断端残存部の１組の拮
抗筋（屈筋群と伸筋群）より得られた筋電をそれぞれ増
幅し、整流平滑する。これら信号を差動増幅器により互
いに減算し、義手を駆動するＤＣモータの制御信号と
し、対象物を保持する。本方式によれば屈筋よりの筋電
が大きいときに義手が閉じるようにしておくと、「切断
前の感覚」で義手が操作できる。
抗筋（屈筋群と伸筋群）より得られた筋電をそれぞれ増
幅し、整流平滑する。これら信号を差動増幅器により互
いに減算し、義手を駆動するＤＣモータの制御信号と
し、対象物を保持する。本方式によれば屈筋よりの筋電
が大きいときに義手が閉じるようにしておくと、「切断
前の感覚」で義手が操作できる。
【０００６】また、特開昭５７−１７７７３６号は、療
法士による障害者の機能回復訓練における微妙な訓練動
作とそれに対応する患者の反応動作を相関的なものとし
て解析し、回復訓練の動作過程を把握して、それに基づ
いて療法士に代るシミュレータにより障害者の回復訓練
を行うものである。
法士による障害者の機能回復訓練における微妙な訓練動
作とそれに対応する患者の反応動作を相関的なものとし
て解析し、回復訓練の動作過程を把握して、それに基づ
いて療法士に代るシミュレータにより障害者の回復訓練
を行うものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
肢体を動かす訓練装置は、肢体の運動・筋力に関しての
機能だけしかなく、訓練する肢体の筋電までも考慮した
機能を持っていない。また、上述した義手のように、筋
電の情報を用いて装置の動作を制御するものがあるが、
これらは筋電情報をもとに肢体の筋力や関節を動作させ
る治療・訓練を目的としたものではない。特開昭５７−
１７７７３６号は筋電情報をもとに訓練を行なっている
が、訓練目的に応じてインピーダンス制御のインピーダ
ンス定数を変えることは行なっていないため、筋力の個
人差に対応することはできない。
肢体を動かす訓練装置は、肢体の運動・筋力に関しての
機能だけしかなく、訓練する肢体の筋電までも考慮した
機能を持っていない。また、上述した義手のように、筋
電の情報を用いて装置の動作を制御するものがあるが、
これらは筋電情報をもとに肢体の筋力や関節を動作させ
る治療・訓練を目的としたものではない。特開昭５７−
１７７７３６号は筋電情報をもとに訓練を行なっている
が、訓練目的に応じてインピーダンス制御のインピーダ
ンス定数を変えることは行なっていないため、筋力の個
人差に対応することはできない。
【０００８】本発明の目的は、筋力の個人差に対応し、
高度な肢体運動が行なえる訓練装置を提供することであ
る。
高度な肢体運動が行なえる訓練装置を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の訓練装置は、肢体を動かす訓練器と、肢肢
の運動に関係する筋肉上の皮膚に取り付けられた複数の
電極と、前記電極の出力から肢体各部位の骨格筋の活動
電位を計測する筋電計測装置と、あらかじめ設定され
た、訓練器のインピーダンス制御におけるインピーダン
ス定数の最小値、最大値をそれぞれＺｓ、Ｚｍとし、訓
練の最終目的の活動電位の値をＶｍとしたとき、筋電計
測装置で計測された活動電位Ｖｋに対してインピーダン
ス定数Ｚを Ｖｋ＜Ｖｍのとき Ｚ＝｛（Ｚｍ−Ｚｓ）／Ｖｍ｝・Ｖｋ＋Ｚｓ Ｖｋ≧Ｖｍのとき Ｚ＝Ｚｍ のように定めるインピーダンス定数修正部と、インピー
ダンス定数Ｚで訓練器の動作をインピーダンス制御する
制御部を含むコントローラ装置を有する。
に、本発明の訓練装置は、肢体を動かす訓練器と、肢肢
の運動に関係する筋肉上の皮膚に取り付けられた複数の
電極と、前記電極の出力から肢体各部位の骨格筋の活動
電位を計測する筋電計測装置と、あらかじめ設定され
た、訓練器のインピーダンス制御におけるインピーダン
ス定数の最小値、最大値をそれぞれＺｓ、Ｚｍとし、訓
練の最終目的の活動電位の値をＶｍとしたとき、筋電計
測装置で計測された活動電位Ｖｋに対してインピーダン
ス定数Ｚを Ｖｋ＜Ｖｍのとき Ｚ＝｛（Ｚｍ−Ｚｓ）／Ｖｍ｝・Ｖｋ＋Ｚｓ Ｖｋ≧Ｖｍのとき Ｚ＝Ｚｍ のように定めるインピーダンス定数修正部と、インピー
ダンス定数Ｚで訓練器の動作をインピーダンス制御する
制御部を含むコントローラ装置を有する。
【００１０】本発明は、肢体動作中における各種骨格筋
の筋電を計測・フィードバックし、訓練器が訓練者の筋
力および訓練目的（インピーダンス定数の最小値、最大
値）に応じて動作するので、筋電までも考慮した安全で
高度な肢体運動が行える。本発明の実施態様によれば、
インピーダンス定数修正部は、訓練動作中において、あ
らかじめ設定された周期区間毎に得られた活動電位の最
大の振幅値をインピーダンス定数修正部への入力情報で
ある活動電位Ｖｋとする。
の筋電を計測・フィードバックし、訓練器が訓練者の筋
力および訓練目的（インピーダンス定数の最小値、最大
値）に応じて動作するので、筋電までも考慮した安全で
高度な肢体運動が行える。本発明の実施態様によれば、
インピーダンス定数修正部は、訓練動作中において、あ
らかじめ設定された周期区間毎に得られた活動電位の最
大の振幅値をインピーダンス定数修正部への入力情報で
ある活動電位Ｖｋとする。
【００１１】本発明の実施態様によれば、インピーダン
ス定数修正部は、訓練動作中において、あらかじめ設定
された周期区間毎に得られた活動電位の振幅値の平均を
インピーダンス定数修正部への入力情報である活動電位
Ｖｋとする。本発明の実施態様によれば、インピーダン
ス定数修正部は、訓練動作中において、あらかじめ設定
された周期区間内で得られた活動電位の値の積分値をイ
ンピーダンス定数修正部への入力情報である活動電位Ｖ
ｋとする。
ス定数修正部は、訓練動作中において、あらかじめ設定
された周期区間毎に得られた活動電位の振幅値の平均を
インピーダンス定数修正部への入力情報である活動電位
Ｖｋとする。本発明の実施態様によれば、インピーダン
ス定数修正部は、訓練動作中において、あらかじめ設定
された周期区間内で得られた活動電位の値の積分値をイ
ンピーダンス定数修正部への入力情報である活動電位Ｖ
ｋとする。
【００１２】本発明の実施態様によれば、インピーダン
ス定数修正部は、訓練動作中において、あらかじめ設定
された周期区間内で得られた活動電位の波形からＦＦＴ
による周波数変換を行ない、そのパワースペクトルを求
め、周波数の帯域分布をインピーダンス定数修正部への
入力情報である活動電位Ｖｘとする。
ス定数修正部は、訓練動作中において、あらかじめ設定
された周期区間内で得られた活動電位の波形からＦＦＴ
による周波数変換を行ない、そのパワースペクトルを求
め、周波数の帯域分布をインピーダンス定数修正部への
入力情報である活動電位Ｖｘとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
の訓練装置の構成図である。本実施形態の訓練装置は、
肢体１０６を動かす訓練器１０１と、腹直筋上の皮膚に
とりつけられた表面電極１０７ａと、下部背筋群上の皮
膚にとりつけられた表面電極１０７ｂと、大腿四頭筋上
の皮膚にとりつけられた表面電極１０７ｃと、ハムスト
リングス上の皮膚にとりつけられた表面電極１０７ｄ
と、下腿三頭筋上の皮膚にとりつけられた表面電極１０
７ｅと、表面電極１０７ａ〜１０７ｅにより各種骨格筋
の活動電位（筋電）を計測し、筋電データの加工を行う
筋電計測装置１０２と、筋電計測装置１０２の情報を受
けて、評価関数に基づいて筋電情報に対してインピーダ
ンス定数Ｚを決定するインピーダンス定数修正部１０
３、インピーダンス定数修正部１０３で決定されたイン
ピーダンス定数Ｚで訓練器１０１の動作をコントロール
する制御部１０４とを含むコントローラ装置１０５で構
成されている。
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
の訓練装置の構成図である。本実施形態の訓練装置は、
肢体１０６を動かす訓練器１０１と、腹直筋上の皮膚に
とりつけられた表面電極１０７ａと、下部背筋群上の皮
膚にとりつけられた表面電極１０７ｂと、大腿四頭筋上
の皮膚にとりつけられた表面電極１０７ｃと、ハムスト
リングス上の皮膚にとりつけられた表面電極１０７ｄ
と、下腿三頭筋上の皮膚にとりつけられた表面電極１０
７ｅと、表面電極１０７ａ〜１０７ｅにより各種骨格筋
の活動電位（筋電）を計測し、筋電データの加工を行う
筋電計測装置１０２と、筋電計測装置１０２の情報を受
けて、評価関数に基づいて筋電情報に対してインピーダ
ンス定数Ｚを決定するインピーダンス定数修正部１０
３、インピーダンス定数修正部１０３で決定されたイン
ピーダンス定数Ｚで訓練器１０１の動作をコントロール
する制御部１０４とを含むコントローラ装置１０５で構
成されている。
【００１４】訓練器１０１は、訓練器土台１０１ａと、
訓練器土台１０１ａ上に設置された枠１０１ｂと、枠１
０１ｂに設けられたボールスクリュー（不図示）と、コ
ントローラ装置１０５によって制御され、ボールスクリ
ュー１０１ｃを駆動するモータ（不図示）と、ボールス
クリューによって枠１０１ｂに沿って往復運動する可動
部分１０１ｃと、可動部分１０１ｃを肢体１０６に固定
する肢体把持部１０１ｄと、リンク間にフリー軸をはさ
み、可動部分１０１ｃの動作につれて動くリンク機構１
０１ｅで構成されている。
訓練器土台１０１ａ上に設置された枠１０１ｂと、枠１
０１ｂに設けられたボールスクリュー（不図示）と、コ
ントローラ装置１０５によって制御され、ボールスクリ
ュー１０１ｃを駆動するモータ（不図示）と、ボールス
クリューによって枠１０１ｂに沿って往復運動する可動
部分１０１ｃと、可動部分１０１ｃを肢体１０６に固定
する肢体把持部１０１ｄと、リンク間にフリー軸をはさ
み、可動部分１０１ｃの動作につれて動くリンク機構１
０１ｅで構成されている。
【００１５】図２はコントローラ装置１０５のブロック
図である。制御部１０４は、目標軌道に従って訓練器１
０１が動作する際に、肢体１０６からの反力Ｆを可動部
分１０１ｃと肢体把持部１０１ｄに取り付けられた力セ
ンサ（不図示）により測定し、外力Ｆに対する可動部分
１０１ｃと肢体把持部１０１ｄの応答が慣性Ｍ、粘性
Ｂ、弾性Ｋからなる仮想の機械的インピーダンスを実現
するように、訓練器１０１の動きを制御する。仮想イン
ピーダンス定数（Ｍ，Ｂ，Ｋ）から目標軌道ｘｄ（力ゼ
ロにおいて可動部分１０１ｃと肢体把持部１０１ｄの位
置がとるべき軌道）に対するインピーダンス制御による
偏差δｘをδｘ（ｓ）＝Ｆ（ｓ）／（Ｍｓ2 ＋Ｂｓ＋
Ｋ）（ただし、ｓはラプラス演算子）で算出し、この目
標軌道ｘｄと偏差δｘとの和を新たな運動指令ｘｒとし
てサーボ系に与えることで、肢体１０６に対する訓練器
１０１のインピーダンス制御を実現する。
図である。制御部１０４は、目標軌道に従って訓練器１
０１が動作する際に、肢体１０６からの反力Ｆを可動部
分１０１ｃと肢体把持部１０１ｄに取り付けられた力セ
ンサ（不図示）により測定し、外力Ｆに対する可動部分
１０１ｃと肢体把持部１０１ｄの応答が慣性Ｍ、粘性
Ｂ、弾性Ｋからなる仮想の機械的インピーダンスを実現
するように、訓練器１０１の動きを制御する。仮想イン
ピーダンス定数（Ｍ，Ｂ，Ｋ）から目標軌道ｘｄ（力ゼ
ロにおいて可動部分１０１ｃと肢体把持部１０１ｄの位
置がとるべき軌道）に対するインピーダンス制御による
偏差δｘをδｘ（ｓ）＝Ｆ（ｓ）／（Ｍｓ2 ＋Ｂｓ＋
Ｋ）（ただし、ｓはラプラス演算子）で算出し、この目
標軌道ｘｄと偏差δｘとの和を新たな運動指令ｘｒとし
てサーボ系に与えることで、肢体１０６に対する訓練器
１０１のインピーダンス制御を実現する。
【００１６】次に、インピーダンス定数修正部１０３に
おいて、筋電Ｖｋから評価関数２０１を介してインピー
ダンス定数Ｚを生成する過程を図３をもとに説明する。
ここで、インピーダンス定数Ｚとは、例えば上記仮想バ
ネ定数Ｋである。図３において、Ｚｓはインピーダンス
定数Ｚの最小値、Ｚｍはインピーダンス定数Ｚの最大
値、Ｖｍは訓練の最終目標である筋電Ｖｋである。
おいて、筋電Ｖｋから評価関数２０１を介してインピー
ダンス定数Ｚを生成する過程を図３をもとに説明する。
ここで、インピーダンス定数Ｚとは、例えば上記仮想バ
ネ定数Ｋである。図３において、Ｚｓはインピーダンス
定数Ｚの最小値、Ｚｍはインピーダンス定数Ｚの最大
値、Ｖｍは訓練の最終目標である筋電Ｖｋである。
【００１７】本図は、上記の筋の中で、主要な筋（訓練
対象の筋など）の活動電位Ｖｋに対する装置可動部のイ
ンピーダンス定数（動作の柔らかさ）Ｚを決定する評価
関数２０１のグラフである。定数Ｚｓ，Ｚｍ，Ｖｍは、
筋力トレーナー・訓練者等が個人別、訓練メニューに応
じて設定し、変更する。図３において、筋電電位Ｖｋと
インピーダンス定数Ｚの関係は、 ３０１の領域、すなわちＶｋ＜Ｖｍの時、Ｚ＝｛（Ｚｍ−Ｚｓ） ／Ｖｍ｝・ Ｖｋ＋Ｚｓ （比例関係） ３０２の領域、すなわちＶｋ≧Ｖｍの時、Ｚ＝Ｚｍ （一定） に設定されている。このように、目標の筋電Ｖｍが得ら
れるまで、筋電Ｖｋに応じたインピーダンス定数Ｚを設
定する。また、Ｖｋ≧Ｖｍの時、Ｚ＝Ｚｍ（一定）とし
ているのは、そのときの訓練中における目標の筋電Ｖｍ
が得られており、これ以上の筋力を必要としないためで
ある。
対象の筋など）の活動電位Ｖｋに対する装置可動部のイ
ンピーダンス定数（動作の柔らかさ）Ｚを決定する評価
関数２０１のグラフである。定数Ｚｓ，Ｚｍ，Ｖｍは、
筋力トレーナー・訓練者等が個人別、訓練メニューに応
じて設定し、変更する。図３において、筋電電位Ｖｋと
インピーダンス定数Ｚの関係は、 ３０１の領域、すなわちＶｋ＜Ｖｍの時、Ｚ＝｛（Ｚｍ−Ｚｓ） ／Ｖｍ｝・ Ｖｋ＋Ｚｓ （比例関係） ３０２の領域、すなわちＶｋ≧Ｖｍの時、Ｚ＝Ｚｍ （一定） に設定されている。このように、目標の筋電Ｖｍが得ら
れるまで、筋電Ｖｋに応じたインピーダンス定数Ｚを設
定する。また、Ｖｋ≧Ｖｍの時、Ｚ＝Ｚｍ（一定）とし
ているのは、そのときの訓練中における目標の筋電Ｖｍ
が得られており、これ以上の筋力を必要としないためで
ある。
【００１８】上記の方法により、訓練対象者の筋電に応
じた装置可動部のインピーダンス定数Ｚが変更でき、個
人差に応じた筋力増強訓練が行える。また、自動運動、
他動運動（ＣＰＭ）などの訓練目的および訓練対象者別
に、筋電に対応した装置可動部のインピーダンス定数Ｚ
を決定することで、筋電Ｖｋを計測して装置の動作を制
御することができる。
じた装置可動部のインピーダンス定数Ｚが変更でき、個
人差に応じた筋力増強訓練が行える。また、自動運動、
他動運動（ＣＰＭ）などの訓練目的および訓練対象者別
に、筋電に対応した装置可動部のインピーダンス定数Ｚ
を決定することで、筋電Ｖｋを計測して装置の動作を制
御することができる。
【００１９】なお、インピーダンス定数修正部１０３へ
の入力情報である筋電電位Ｖｋとしては、筋電の振幅
値、筋電の平均値、筋電の累積演算結果、筋電の周波数
分布が考えられる。筋電の振幅値をインピーダンス定数
修正部１０３への入力情報とする場合では、訓練動作中
において、あらかじめ設定された周期区間毎で得られる
筋電の最大の振幅値を入力とし、図３で示した評価関数
２０１により筋電の評価を行う。以後の処理は上記実施
形態で述べた方法と同様であり、目的の訓練メニュー
（他動運動、自動介助運動、自動運動または抵抗運動な
ど）、訓練者別に応じてインピーダンス制御を用いて訓
練器１０１の動作を制御する。
の入力情報である筋電電位Ｖｋとしては、筋電の振幅
値、筋電の平均値、筋電の累積演算結果、筋電の周波数
分布が考えられる。筋電の振幅値をインピーダンス定数
修正部１０３への入力情報とする場合では、訓練動作中
において、あらかじめ設定された周期区間毎で得られる
筋電の最大の振幅値を入力とし、図３で示した評価関数
２０１により筋電の評価を行う。以後の処理は上記実施
形態で述べた方法と同様であり、目的の訓練メニュー
（他動運動、自動介助運動、自動運動または抵抗運動な
ど）、訓練者別に応じてインピーダンス制御を用いて訓
練器１０１の動作を制御する。
【００２０】筋電の平均値をインピーダンス定数修正部
１０３への入力情報とする場合では、訓練動作中におい
て、あらかじめ設定された周期区間毎で得られる筋電の
振幅値の平均を入力し、図３で示した評価関数２０１に
より筋電の評価を行う。以後は同様の制御方法により訓
練器１０１の動作を制御する。筋電の累積演算処理結果
をインピーダンス定数修正部１０３への入力情報とする
場合では、訓練動作中において、あらかじめ設定された
周期区間内で得られる筋電値の累積積分を入力し、図３
で示した評価関数２０１により筋電の評価を行う。以後
は同様の制御方法により訓練器１０１の動作を制御す
る。
１０３への入力情報とする場合では、訓練動作中におい
て、あらかじめ設定された周期区間毎で得られる筋電の
振幅値の平均を入力し、図３で示した評価関数２０１に
より筋電の評価を行う。以後は同様の制御方法により訓
練器１０１の動作を制御する。筋電の累積演算処理結果
をインピーダンス定数修正部１０３への入力情報とする
場合では、訓練動作中において、あらかじめ設定された
周期区間内で得られる筋電値の累積積分を入力し、図３
で示した評価関数２０１により筋電の評価を行う。以後
は同様の制御方法により訓練器１０１の動作を制御す
る。
【００２１】筋電の周波数分布の変移をインピーダンス
定数修正部１０３の入力情報とする場合では、訓練動作
中において、あらかじめ設定された周期区間内で得られ
る筋電波形からＦＦＴによる周波数変換を行いそのパワ
ースペクトルを求め、周波数の帯域分布（最大の周波数
帯域または平均の周波数帯域）を情報とし、図３で示し
た評価関数２０１で評価を行う。以後は同様の制御方法
により装置の動作を制御する。
定数修正部１０３の入力情報とする場合では、訓練動作
中において、あらかじめ設定された周期区間内で得られ
る筋電波形からＦＦＴによる周波数変換を行いそのパワ
ースペクトルを求め、周波数の帯域分布（最大の周波数
帯域または平均の周波数帯域）を情報とし、図３で示し
た評価関数２０１で評価を行う。以後は同様の制御方法
により装置の動作を制御する。
【００２２】なお、インピーダンスＺを変化させること
で、訓練器１０１の位置、速度、負荷を可変にすること
ができる。
で、訓練器１０１の位置、速度、負荷を可変にすること
ができる。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
肢体を動かす訓練装置において、訓練者の各種骨格筋を
計測し、その筋電を計測することで、筋力の個人差に対
応し、高度な肢体運動が効果的に行える効果がある。
肢体を動かす訓練装置において、訓練者の各種骨格筋を
計測し、その筋電を計測することで、筋力の個人差に対
応し、高度な肢体運動が効果的に行える効果がある。
【図１】本発明の一実施形態の訓練装置の概略ブロック
図である。
図である。
【図２】インピーダンス定数修正部１０３と制御部１０
４のブロック図である。
４のブロック図である。
【図３】インピーダンス定数修正部１０３内の評価関数
２０１の説明図である。
２０１の説明図である。
１０１ 訓練器 １０２ 筋電計測装置 １０１ａ 訓練器土台 １０１ｂ 枠 １０１ｃ 可動部分 １０１ｄ 肢体把持部 １０１ｅ リンク機構 １０３ インピーダンス定数修正部 １０４ 制御部 １０５ コントローラ装置 １０６ 肢体（訓練対象） １０７ａ 腹直筋にとりつけられた電極 １０７ｂ 下部背筋群にとりつけられた電極 １０７ｃ 大腿四頭筋にとりつけられた電極 １０７ｄ ハムストリングスにとりつけられた電極 １０７ｅ 下腿三頭筋にとりつけられた電極 ２０１ 評価関数 ３０１ インピーダンス定数変更領域 ３０２ インピーダンス定数固定領域 Ｖｋ 筋電 Ｚ インピーダンス定数
Claims (5)
- 【請求項１】 肢体を動かす訓練器と、 肢体の運動に関係する筋肉上の皮膚に取り付けられた複
数の電極と、 前記電極の出力から肢体各部位の骨格筋の活動電位を計
測する筋電計測装置と、 あらかじめ設定された、前記訓練器のインピーダンス制
御におけるインピーダンス定数の最小値、最大値をそれ
ぞれＺｓ、Ｚｍとし、訓練の最終目的の活動電位の値を
Ｖｍとしたとき、前記筋電計測装置で計測された活動電
位Ｖｋに対してインピーダンス定数Ｚを Ｖｋ＜Ｖｍのとき Ｚ＝｛（Ｚｍ−Ｚｓ）／Ｖｍ｝・Ｖｋ＋Ｚｓ Ｖｋ≧Ｖｍのとき Ｚ＝Ｚｍ のように定めるインピーダンス定数修正部と、前記イン
ピーダンス定数Ｚで前記訓練器の動作をインピーダンス
制御する制御部を含むコントローラ装置を有する訓練装
置。 - 【請求項２】 前記インピーダンス定数修正部は、訓練
動作中において、あらかじめ設定された周期区間毎に得
られた活動電位の最大の振幅値を前記インピーダンス定
数修正部への入力情報である活動電位Ｖｋとする、請求
項１記載の訓練装置。 - 【請求項３】 前記インピーダンス定数修正部は、訓練
動作中において、あらかじめ設定された周期区間毎に得
られた活動電位の振幅値の平均を前記インピーダンス定
数修正部への入力情報である活動電位Ｖｋとする、請求
項１記載の訓練装置。 - 【請求項４】 前記インピーダンス定数修正部は、訓練
動作中において、あらかじめ設定された周期区間内で得
られた活動電位の積分値を前記インピーダンス定数修正
部への入力情報である活動電位Ｖｋとする、請求項１記
載の訓練装置。 - 【請求項５】 前記インピーダンス定数修正部は、訓練
動作中において、あらかじめ設定された周期区間内で得
られた活動電位の波形からＦＦＴによる周波数変換を行
ない、そのパワースペクトルを求め、周波数の帯域分布
を前記インピーダンス定数修正部への入力情報である活
動電位Ｖｋとする、請求項１記載の訓練装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03617997A JP4019227B2 (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 訓練装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03617997A JP4019227B2 (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 訓練装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10230004A true JPH10230004A (ja) | 1998-09-02 |
| JP4019227B2 JP4019227B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=12462520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03617997A Expired - Fee Related JP4019227B2 (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 訓練装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4019227B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002119553A (ja) * | 2000-10-16 | 2002-04-23 | Yaskawa Electric Corp | 治療者用訓練装置 |
| WO2009157433A1 (ja) * | 2008-06-24 | 2009-12-30 | パナソニック電工株式会社 | 他動訓練装置の支持台用の最適動作条件に関連するシミュレーションおよび計測の方法とシステム |
| JP2016158968A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 上銀科技股▲分▼有限公司 | 下股運動装置およびその制御方法 |
-
1997
- 1997-02-20 JP JP03617997A patent/JP4019227B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002119553A (ja) * | 2000-10-16 | 2002-04-23 | Yaskawa Electric Corp | 治療者用訓練装置 |
| WO2009157433A1 (ja) * | 2008-06-24 | 2009-12-30 | パナソニック電工株式会社 | 他動訓練装置の支持台用の最適動作条件に関連するシミュレーションおよび計測の方法とシステム |
| JP2016158968A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 上銀科技股▲分▼有限公司 | 下股運動装置およびその制御方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4019227B2 (ja) | 2007-12-12 |
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