JP3873281B2 - Biofeedback device and control method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、全身機能低下を矯正し筋・骨格系統の機能を改善し健康状態を維持・改善する目的で、運動療法を実施できる装置、あるいは、整形外科における関節軟組織修復と関節可動域維持・拡大を目的で、予め設定された軌道に沿って肢体を駆動する装置であり、特に治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置および制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気刺激を用いたバイオフィードバック訓練においては、患部に電気刺激を与えるとともに、生体情報を生理学的に取り出し、工学的な方法つまり視覚、聴覚提示等により、本人に知覚させ、それにより身体の局部的反応を制御させるために、第１の実施例として、次のような治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック訓練であった。その中でCozean CD, Pease WS, Hubbel SL：Biofeedback and functional electric stimulation in stroke rehabilitation. Arch Phys Med Rehabil 69：401-405,1988.という文献では、電気刺激を用いたバイオフィードバック歩行訓練が記載されている。以下、簡単に図面を用いて説明する。図７において、101は訓練を行う被験者、102は被験者へ電気刺激を与える第１の電気刺激装置、103は被験者へ電気刺激を与える第２の電気刺激装置、104は被験者の筋電図を計測する第１の筋電計測手段、105は被験者の筋電図を計測する第２の筋電計測手段、106は被験者へ視覚提示を行う提示手段である。以上の構成において、第１の電気刺激装置において前脛骨筋を電気刺激し、第２の電気刺激装置において腓腹筋を電気刺激し、第１の筋電計測手段で前脛骨筋の筋電図を計測し、第２の筋電計測手段で腓腹筋の筋電図を計測し、提示手段により筋電図を被験者に提示する。
【０００３】
上記のような電気刺激を用いたバイオフィードバック訓練において、患者の歩行の位相にあわせて歩行時の遊脚期に前脛骨筋を、立脚期に腓腹筋を電気刺激し足関節を底背屈させ、前脛骨筋の促通と腓腹筋の抑制のため筋電図バイオフィードバックを行うことで、歩行速度および歩行バランスが改善できるようになっている。
【０００４】
また、従来のバイオフィードバック訓練においては、生体情報を生理学的に取り出し、工学的な方法つまり視覚、聴覚提示等により、本人に知覚させ、それにより身体の局部的反応を制御させるために、第２の実施例として、次のようなバイオフィードバック訓練であった。その中で特開平９−２７６３４８公報では、歩行周期の音符化方法並びにこの方法を応用した歩行動作の訓練装置及び分析が記載されている。以下、簡単に図面を用いて説明する。図８、図９において、201は立脚期間検出手段、201'は接地検出手段、202は歩行周期計測手段、203は音符データ作成手段、204は記録手段、205は歩行動作解析手段、206はリズム音再生手段、207は歩行リズム解析手段、208は正常歩行リズム作成手段、209は中途目標歩行リズム作成手段、210はフットセンサ、220はリズム音再生手段、221はビデオカメラ、222はビデオデッキ、223は電卓、224はリズム音作成器、230は送信機、231は受信機である。以上の構成において、立脚期間検出手段、接地検出手段、及び歩行周期計測手段により被験者の歩行動作を検出し、歩行リズム検出手段で歩行リズムを解析し、リズム音再生手段で音符を発生する。
【０００５】
上記のような歩行周期の音符化並びにこの方法を応用した歩行動作の訓練装置及び分析において、いずれかの片脚が床面に設置して体重を支える期間である立脚期間、反対脚が離床している期間である遊脚期間、前記立脚期間に含まれる両脚が同時に床面に接地している期間である二重支持期間によって主たる１歩行周期を、この１歩行周期における脚の接地時点を音符の起点とし、脚が床に接地している立脚期間、又は反対脚が接地するまでの所要時間を音符の長さとして表現し、各歩において前記各期間を時系列的に連続させて成り立つ歩行動作を音符の繰り返しとその変化により表現し、被験者の歩行速度を改善できるようになっている。また、歩行周期に対応させて作成した音符をリズム音に変換して、１歩行周期を音の長さとして表現し、リズム音の持つ継起的な音の時間的変化によって歩行動作を表現し、被験者の歩行速度を改善することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１の従来例の電気刺激を用いたバイオフィードバック歩行訓練においては、患者の自発的意思を考慮しておらず、歩行の位相にあわせて遊脚期に前脛骨筋を、立脚期に腓腹筋を電気刺激し足関節を底背屈させるため、電気刺激を止めると患者の自発的意志による筋力で足関節を底背屈できなかった。
また、上記第２の従来例のバイオフィードバック訓練においては、歩行訓練中に歩行周期に対応させて作成した音符の繰り返し又はリズム音をならし患者へ提示しているため、患者が音符の繰り返し又はリズム音に合わせて自発的に足関節を底背屈できない場合、患部を回復させることができなかった。
したがって、この発明の目的は、患者の自発的意思による筋力で足関節を底背屈させ、目標足関節背屈角度まで背屈できない場合、前脛骨筋の活動があるときのみ腓骨神経に電気刺激を与えることができる治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のバイオフィードバック装置は、予め設定した軌道に沿って患者の肢体を駆動する駆動手段（ ２ ） と、前記患者の肢体の関節角度を計測する関節角度計測手段（ ４ ） と、前記患者の筋電図を計測する筋電計測手段（ ５ ） と、前記患者の患部に治療的電気刺激を与える電気刺激手段（ ６ ） と、前記患者の訓練内容を判断する判断手段（ ８ ） と、前記肢体の患部の状態を前記患者または理学療法士に提示する提示手段（ ７ ） とを有するバイオフィードバック装置において、前記判断手段が、遊脚時の初期の位相で、患者の足関節が背屈していないことを前記関節角度計測手段で検出した場合は訓練を先に進めないようにし、足関節が背屈し目標角度まで背屈していないことを前記関節角度計測手段で検出し、かつ前記筋電計測手段で前脛骨筋の活動を検出した場合は、前記電気刺激手段より腓骨神経に電気刺激を与え、前記足関節を背屈させ訓練を先に進めるものである。
請求項１ 記載のバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に電気刺激を与えることができる。
【０００８】
請求項２記載のバイオフィードバック装置は、前記患者の足関節に装着する足関節装着部（３）を有し、前記筋電計測手段は、前記患者の前脛骨筋（１２）の筋電図を計測し、前記電気刺激手段は、前記患者の腓骨神経（１４）に治療的電気刺激を与え、前記提示手段は、前記関節角度計測手段（４）で計測された足関節の背屈角度を提示することを特徴とするものである。
請求項２記載のバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で足関節を底背屈させ、目標足関節背屈角度まで背屈できない場合、前脛骨筋の筋活動があるときのみ腓骨神経に電気刺激を与えることができる。
【０００９】
請求項３記載のバイオフィードバック装置は、前記駆動手段（２）は、前記患者の大腿部を駆動する大腿駆動部（２Ａ）と、前記患者の下腿部を駆動する下腿駆動部（２Ｂ）とを備えることを特徴とするものである。
請求項３記載のバイオフィードバック装置によれば、患者の大腿、下腿をそれぞれ大腿駆動部、下腿駆動部に装着し、肢体の訓練をすることができる。
【００１０】
請求項４記載のバイオフィードバック装置は、前記提示手段（７）は、前記患者または前記理学療法士に対して、視覚に提示する視覚提示手段（７Ａ）と、音声で提示する聴覚提示手段（７Ｂ）とを備えることを特徴とするものである。
請求項４記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置によれば、患者が足関節底背屈訓練を行う場合、足関節の底背屈角度を患者もしくは理学療法士へレベルメータを用いた視覚提示と、および「足先を引き寄せてください」などの音声を用いた聴覚提示とをすることができる。
【００１１】
請求項５記載のバイオフィードバック装置は、前記判断手段（８）は、目標とする足関節背屈角度を求め、前記視覚提示手段（７Ａ）は、前記足関節背屈角度を視覚提示することを特徴とするものである。
請求項５記載のバイオフィードバック装置によれば、患者が足関節底背屈訓練を行う場合、足関節の底背屈角度を患者もしくは理学療法士へレベルメータを用いて提示することができる。
【００１２】
請求項６記載のバイオフィードバック装置は、前記判断手段（８）は、目標とする足関節背屈角度を求め、前記聴覚提示手段（７Ｂ）は、前記足関節背屈角度を聴覚提示することを特徴とするものである。
請求項６記載のバイオフィードバック装置によれば、患者が足関節底背屈訓練を行い背屈できない場合、患者へ音声により「足先を引き寄せてください」などのアドバイスをすることができる。
【００１３】
請求項７記載のバイオフィードバック装置は、前記視覚提示手段（７Ａ）は、訓練中の背屈の位相における前脛骨筋（１２）の活動状態を提示することを特徴とするものである。
請求項７記載のバイオフィードバック装置によれば、患者が足関節底背屈訓練を行う場合、前脛骨筋の筋電図を患者もしくは理学療法士へレベルメータを用いて提示することができる。
【００１４】
請求項８記載のバイオフィードバック装置によれば、前記聴覚提示手段（７Ｂ）は、訓練中の背屈の位相における前脛骨筋（１２）の活動状態を提示することを特徴とするものである。
請求項８記載のバイオフィードバック装置によれば、患者が足関節底背屈訓練を行い前脛骨筋の筋活動がない場合、患者へ音声により「足先を引き寄せてください」などのアドバイスをすることができる。
【００１５】
請求項９記載のバイオフィードバック装置によれば、前記筋電計測手段５は、腓腹筋、大腿四頭筋、ハムストリングス、外転筋、内転筋、大殿筋、または脊柱起立筋のいずれか１つ以上を選択的に計測し、訓練中の底背屈の各位相におけるそれぞれの筋の活動状態を前記提示手段に提示することを特徴とするものである。
請求項９記載のバイオフィードバック装置によれば、自動介助運動中の底背屈の各位相における患者の前脛骨筋１２以外に、腓腹筋、大腿四頭筋、ハムストリングス、外転筋、内転筋、大殿筋、脊柱起立筋のいずれかを選択的に計測し、訓練中の底背屈の各位相におけるそれぞれの筋の活動状態を、レベルメータを用いた視覚提示、もしくは「ふくらはぎに力を入れてください」などの音声を用いた聴覚提示をすることができ、患者もしくは理学療法士が実時間で麻痺筋の活動状態を把握できる。
【００１６】
請求項１記載のバイオフィードバック装置の制御方法は、予め設定した軌道に沿って患者の肢体を駆動し、前記患者の肢体の関節角度を計測し、前記患者の筋電図を計測し、前記患者の患部に治療的電気刺激を与え、前記患者の訓練内容を判断し、前記肢体の患部の状態を前記患者または理学療法士に提示するバイオフィードバック装置の制御方法において、 前記バイオフィードバック装置が、患者の足関節が背屈していないことを前記関節角度計測手段で検出した場合は訓練を先に進めないようにし、足関節が背屈し目標角度まで背屈していないことを前記関節角度計測手段で検出し、かつ前記筋電計測手段で前脛骨筋の活動を検出した場合は、前記足関節の背屈をさせ訓練を先に進めるよう前記電気刺激手段を作動するものである。
請求項１０記載のバイオフィードバック方法によれば、患者の自発的意思による筋力で足関節を底背屈させ、目標背屈角度まで背屈できない場合、前脛骨筋の筋活動があるときのみ腓骨神経に電気刺激を与えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の請求項１の実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置について図１、図２および図３に基づいて説明する。すなわち、図１に示す駆動手段２に下肢を装着し、また、足関節装着部３に足関節を装着し、関節角度計測手段４により関節角度の計測を行い、筋電計測手段５により各部の筋電図を計測し、判断手段８の指令に基づきＩＯポートを介して電気刺激手段６により患部に電気刺激を与え、提示手段７により患者もしくは理学療法士へ提示し、判断手段８により患者の訓練内容を評価し、制御手段９により駆動手段２の制御を行い、力覚センサ１１により患者の発生する力を計測し、予め設定された訓練軌道１５を肢体駆動装置１により訓練を行う。
【００１８】
この実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置は、自動介助運動の場合、図２に示す予め設定した軌道に対する接線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ1：慣性、Ｂ1：粘性、Ｋ1：剛性）を低く設定し、前記予め設定した軌道に対する法線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ2：慣性、Ｂ2：粘性、Ｋ2：剛性）を高く設定する。したがって、判断手段と制御手段は、患者の下肢の予め設定した方向以外の運動を抑制しつつ、患者の下肢の動きに追従して運動を進める。前記自動介助運動と同時に、足関節背屈訓練を行わせるため、足関節装着部の足関節部分をフリージョイントにしておく。患者の自発的意思による足関節背屈訓練を実施するため、判断手段と制御手段は、前記自動介助運動中の歩行における遊脚初期の位相で、患者が足関節を背屈していない場合、下肢が上がらず訓練を先に進めないようする。足関節の背屈ができない患者の場合、筋電計測手段で計測した前脛骨筋の活動があるときのみ、制御手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段より腓骨神経に電気刺激を与え、足関節の背屈をさせ訓練を先に進めることである。
【００１９】
また、図３に示す視覚提示手段によりレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節背屈角度を提示する。
この実施の形態によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に電気刺激を与えるとともに、視覚提示手段によりレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士が実時間で足関節の背屈角度を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。なお、電気刺激手段の代わりに振動手段により麻痺筋の神経に刺激を与えてもよい。
【００２０】
この発明の請求項２の実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置について図２、図３および図４に基づいて説明する。すなわち、図４に示す駆動手段２の大腿駆動部２Ａに大腿を装着し、下腿駆動部２Ｂに下腿を装着し、足関節装着部３に足関節を装着し、関節角度計測手段４により各関節角度を計測し、筋電計測手段５により前脛骨筋１２、腓腹筋１３の筋電図を計測し、電気刺激手段６により腓骨神経１４に電気刺激を与え、提示手段７の視覚提示手段７Ａ、聴覚提示手段７Ｂにより患者１０もしくは理学療法士へ提示し、８は判断手段、９は制御手段、力覚センサ１１により患者の発生する力を計測し、予め設定された訓練軌道１５を肢体駆動装置１により訓練を行う。この実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置は、自動介助運動の場合、図２に示す予め設定した軌道に対する接線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ1：慣性、Ｂ1：粘性、Ｋ1：剛性）を低く設定し、予め設定した軌道に対する法線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ2：慣性、Ｂ2：粘性、Ｋ2：剛性）を高く設定する。
【００２１】
したがって、判断手段と制御手段は、患者の下肢の予め設定した方向以外の運動を抑制しつつ、患者の下肢の動きに追従して運動を進める。前記自動介助運動と同時に、足関節背屈訓練を行わせるため、足関節装着部の足関節部分に駆動部を設け、足関節角度が０°となる位置を原点とし、ロボット工学におけるメカニカルインピーダンス制御に基づき動作させる。患者の自発的意思による足関節背屈訓練を実施するため、判断手段と制御手段は、前記自動介助運動中の歩行における遊脚初期の位相で、患者が足関節を背屈していない場合、下肢が上がらず訓練を先に進めないようする。足関節の背屈ができない患者の場合、筋電計測手段で計測した前脛骨筋の活動があるときのみ、制御手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段より腓骨神経に電気刺激を与え、足関節の背屈をさせ訓練を先に進めることである。
また、図３に示す視覚提示手段によりレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節背屈角度を提示する。
【００２２】
この実施の形態によれば、患者の自発的意思による筋力で足関節を底背屈させ、目標足関節背屈角度まで背屈できない場合、前脛骨筋の活動があるときのみ腓骨神経に電気刺激を与えるとともに、視覚提示手段によりレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で足関節の背屈角度を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
【００２３】
この発明の請求項３の実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置について図２、図３および図４に基づいて説明する。すなわち、図４に示す駆動手段２の大腿駆動部２Ａに大腿を装着し、駆動手段２の下腿駆動部２Ｂに下腿を装着し、また、足関節装着部３に足関節を装着し、関節角度計測手段４により関節角度の計測を行い、筋電計測手段５により各部の筋電図を計測し、電気刺激手段６により患部に電気刺激を与え、提示手段７により患者もしくは理学療法士へ提示し、判断手段８により患者の訓練内容を評価し、制御手段９により大腿駆動部２Ａ、下腿駆動部２Ｂの制御を行い、力覚センサ１１により患者の発生する力を計測し、予め設定された訓練軌道１５を肢体駆動装置１により訓練を行う。この実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置は、自動介助運動の場合、図２に示す予め設定した軌道に対する接線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ1：慣性、Ｂ1：粘性、Ｋ1：剛性）を低く設定し、前記予め設定した軌道に対する法線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ2：慣性、Ｂ2：粘性、Ｋ2：剛性）を高く設定する。
【００２４】
したがって、判断手段と制御手段は、患者の下肢の予め設定した方向以外の運動を抑制しつつ、患者の下肢の動きに追従して運動を進める。前記自動介助運動と同時に、足関節背屈訓練を行わせるため、足関節装着部の足関節部分をフリージョイントにしておく。患者の自発的意思による足関節背屈訓練を実施するため、判断手段と制御手段は、前記自動介助運動中の歩行における遊脚初期の位相で、患者が足関節を背屈していない場合、下肢が上がらず訓練を先に進めないようする。足関節の背屈ができない患者の場合、筋電計測手段で計測した前脛骨筋の活動があるときのみ、制御手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段より腓骨神経に電気刺激を与え、足関節の背屈をさせ訓練を先に進めることである。
また、図３に示す視覚提示手段によりレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節背屈角度を提示する。
【００２５】
この実施の形態によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に電気刺激を与えるとともに、視覚提示手段によりレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で足関節の背屈角度を把握でき、患者の大腿、下腿をそれぞれ大腿駆動部、下腿駆動部に装着し、肢体の訓練をすることができる。
【００２６】
この発明の請求項４の実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置について図２、図３および図４を用いて説明する。すなわち、図４に示す駆動手段２の大腿駆動部２Ａに大腿を装着し、駆動手段２の下腿駆動部２Ｂに下腿を装着し、また、足関節装着部３に足関節を装着し、関節角度計測手段４により関節角度の計測を行い、筋電計測手段５により各部の筋電図を計測し、電気刺激手段６により患部に電気刺激を与え、提示手段７の視覚提示手段７Ａと聴覚提示手段７Ｂとにより患者もしくは理学療法士へ提示し、判断手段８により患者の訓練内容を評価し、制御手段９により大腿駆動部２Ａ、下腿駆動部２Ｂの制御を行い、力覚センサ１１により患者の発生する力を計測し、予め設定された訓練軌道１５を肢体駆動装置１により訓練を行う。この実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置は、自動介助運動の場合、図２に示す予め設定した軌道に対する接線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ1：慣性、Ｂ1：粘性、Ｋ1：剛性）を低く設定し、前記予め設定した軌道に対する法線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ1：慣性、Ｂ1：粘性、Ｋ1：剛性）を高く設定する。
【００２７】
したがって、判断手段と制御手段は、患者の下肢の予め設定した方向以外の運動を抑制しつつ、患者の下肢の動きに追従して運動を進める。前記自動介助運動と同時に、足関節背屈訓練を行わせるため、足関節装着部の足関節部分をフリージョイントにしておく。患者の自発的意思による足関節背屈訓練を実施するため、判断手段と制御手段は、前記自動介助運動中の歩行における遊脚初期の位相で、患者が足関節を背屈していない場合、下肢が上がらず訓練を先に進めないようする。足関節の背屈ができない患者の場合、筋電計測手段で計測した前脛骨筋の活動があるときのみ、制御手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段より腓骨神経に電気刺激を与え、足関節の背屈をさせ訓練を先に進めることである。また、図３に示す視覚提示手段によるレベルメータと、聴覚提示手段による「足先をあげてください」などの音声とを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節背屈角度を提示する。
【００２８】
この実施の形態によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に電気刺激を与えるとともに、視覚提示手段によるレベルメータと、聴覚提示による「足先をあげてください」などの音声提示とを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で足関節の背屈角度を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
【００２９】
この発明の請求項５の実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置について図２、図３および図４を用いて説明する。すなわち、図４に示す駆動手段２の大腿駆動部２Ａに大腿を装着し、駆動手段２の下腿駆動部２Ｂに下腿を装着し、また、足関節装着部３に足関節を装着し、関節角度計測手段４により関節角度の計測を行い、筋電計測手段５により各部の筋電図を計測し、電気刺激手段６により患部に電気刺激を与え、提示手段７の視覚提示手段７Ａにより患者もしくは理学療法士へ提示し、判断手段８により患者の訓練内容を評価し、制御手段９により大腿駆動部２Ａ、下腿駆動部２Ｂの制御を行い、力覚センサ１１により患者の発生する力を計測し、予め設定された訓練軌道１５を肢体駆動装置１により訓練を行う。この実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置は、自動介助運動の場合、図２に示す予め設定した軌道に対する接線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ1：慣性、Ｂ1：粘性、Ｋ1：剛性）を低く設定し、前記予め設定した軌道に対する法線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ2：慣性、Ｂ2：粘性、Ｋ2：剛性）を高く設定する。
【００３０】
したがって、判断手段と制御手段は、患者の下肢の予め設定した方向以外の運動を抑制しつつ、患者の下肢の動きに追従して運動を進める。前記自動介助運動と同時に、足関節背屈訓練を行わせるため、足関節装着部の足関節部分をフリージョイントにしておく。患者の自発的意思による足関節背屈訓練を実施するため、判断手段と制御手段は、前記自動介助運動中の歩行における遊脚初期の位相で、患者が足関節を背屈していない場合、下肢が上がらず訓練を先に進めないようする。足関節の背屈ができない患者の場合、筋電計測手段で計測した前脛骨筋の活動があるときのみ、制御手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段より腓骨神経に電気刺激を与え、足関節の背屈をさせ訓練を先に進めることである。
また、図３に示す視覚提示手段によるレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節背屈角度を提示する。
【００３１】
この実施の形態によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に電気刺激を与えるとともに、視覚提示手段によるレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で足関節の背屈角度を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
【００３２】
この発明の請求項６の実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置について図２および図４を用いて説明する。すなわち、図４に示す駆動手段２の大腿駆動部２Ａに大腿を装着し、駆動手段２の下腿駆動部２Ｂに下腿を装着し、また、足関節装着部３に足関節を装着し、関節角度計測手段４により関節角度の計測を行い、筋電計測手段５により各部の筋電図を計測し、電気刺激手段６により患部に電気刺激を与え、提示手段７の聴覚提示手段７Ｂにより患者もしくは理学療法士へ提示し、判断手段８により患者の訓練内容を評価し、制御手段９により大腿駆動部２Ａ、下腿駆動部２Ｂの制御を行い、力覚センサ１１により患者の発生する力を計測し、予め設定された訓練軌道１５を肢体駆動装置１により訓練を行う。この実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置は、図２に示す自動介助運動の場合、予め設定した軌道に対する接線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ1：慣性、Ｂ1：粘性、Ｋ1：剛性）を低く設定し、前記予め設定した軌道に対する法線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ2：慣性、Ｂ2：粘性、Ｋ2：剛性）を高く設定する。
【００３３】
したがって、判断手段と制御手段は、患者の下肢の予め設定した方向以外の運動を抑制しつつ、患者の下肢の動きに追従して運動を進める。前記自動介助運動と同時に、足関節背屈訓練を行わせるため、足関節装着部の足関節部分をフリージョイントにしておく。患者の自発的意思による足関節背屈訓練を実施するため、判断手段と制御手段は、前記自動介助運動中の歩行における遊脚初期の位相で、患者が足関節を背屈していない場合、下肢が上がらず訓練を先に進めないようする。足関節の背屈ができない患者の場合、筋電計測手段で計測した前脛骨筋の活動があるときのみ、制御手段の指令に基づきＩＯポートを介して振動手段より腓骨神経に刺激を与え、足関節の背屈をさせ訓練を先に進めることである。また、聴覚提示手段による「足先をあげてください」などの音声提示を用いて患者もしくは理学療法士へ足関節背屈角度を提示する。
【００３４】
この実施の形態によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に刺激を与えるとともに、聴覚提示による「足先をあげてください」などの音声提示を用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で足関節の背屈角度を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
【００３５】
この発明の請求項７の実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置について図２、図３および図４を用いて説明する。すなわち、図４に示す駆動手段２の大腿駆動部２Ａに大腿を装着し、駆動手段２の下腿駆動部２Ｂに下腿を装着し、また、足関節装着部３に足関節を装着し、関節角度計測手段４により関節角度の計測を行い、筋電計測手段５により各部の筋電図を計測し、電気刺激手段６により患部に電気刺激を与え、提示手段７の視覚提示手段７Ａにより患者もしくは理学療法士へ提示し、判断手段８により患者の訓練内容を評価し、制御手段９により大腿駆動部２Ａ、下腿駆動部２Ｂの制御を行い、力覚センサ１１により患者の発生する力を計測し、予め設定された訓練軌道１５を肢体駆動装置１により訓練を行う。この実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置は、自動介助運動の場合、図２に示す予め設定した軌道に対する接線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ1：慣性、Ｂ1：粘性、Ｋ1：剛性）を低く設定し、前記予め設定した軌道に対する法線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ2：慣性、Ｂ2：粘性、Ｋ2：剛性）を高く設定する。
【００３６】
したがって、判断手段と制御手段は、患者の下肢の予め設定した方向以外の運動を抑制しつつ、患者の下肢の動きに追従して運動を進める。前記自動介助運動と同時に、足関節背屈訓練を行わせるため、足関節装着部の足関節部分をフリージョイントにしておく。患者の自発的意思による足関節背屈訓練を実施するため、判断手段と制御手段は、前記自動介助運動中の歩行における遊脚初期の位相で、患者が足関節を背屈していない場合、下肢が上がらず訓練を先に進めないようする。足関節の背屈ができない患者の場合、筋電計測手段で計測した前脛骨筋の活動があるときのみ、判断手段の指令を基にＩＯポートを介して振動手段より腓骨神経に刺激を与え、足関節の背屈をさせ訓練を先に進めることである。また、図３に示す視覚提示手段によるレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ訓練中の背屈の位相における前脛骨筋の活動状態を提示する。
【００３７】
この実施の形態によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に刺激を与えるとともに、視覚提示手段によるレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ訓練中の背屈の位相における前脛骨筋の活動状態を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で前脛骨筋の筋活動状態を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
【００３８】
この発明の請求項８の実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置について図２および図４を用いて説明する。すなわち、図４に示す駆動手段２の大腿駆動部２Ａに大腿を装着し、駆動手段２の下腿駆動部２Ｂに下腿を装着し、また、足関節装着部３に足関節を装着し、関節角度計測手段４により関節角度の計測を行い、筋電計測手段５により各部の筋電図を計測し、電気刺激手段６により患部に電気刺激を与え、提示手段７の聴覚提示手段７Ｂにより患者もしくは理学療法士へ提示し、判断手段８により患者の訓練内容を評価し、制御手段９により大腿駆動部２Ａ、下腿駆動部２Ｂの制御を行い、力覚センサ１１により患者の発生する力を計測し、予め設定された訓練軌道１５を肢体駆動装置１により訓練を行う。この実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置は、自動介助運動の場合、図２に示す予め設定した軌道に対する接線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ1：慣性、Ｂ1：粘性、Ｋ1：剛性）を低く設定し、前記予め設定した軌道に対する法線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ2：慣性、Ｂ2：粘性、Ｋ2：剛性）を高く設定する。
【００３９】
したがって、判断手段と制御手段は、患者の下肢の予め設定した方向以外の運動を抑制しつつ、患者の下肢の動きに追従して運動を進める。前記自動介助運動と同時に、足関節背屈訓練を行わせるため、足関節装着部の足関節部分をフリージョイントにしておく。患者の自発的意思による足関節背屈訓練を実施するため、判断手段と制御手段は、前記自動介助運動中の歩行における遊脚初期の位相で、患者が足関節を背屈していない場合、下肢が上がらず訓練を先に進めないようする。足関節の背屈ができない患者の場合、筋電計測手段で計測した前脛骨筋の活動があるときのみ、制御手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段より腓骨神経に電気刺激を与え、足関節の背屈をさせ訓練を先に進めることである。また、聴覚提示手段により「足先をあげてください」などの音声を用いて患者もしくは理学療法士へ訓練中の背屈の位相における前脛骨筋の活動状態を提示する。
【００４０】
この実施の形態によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に刺激を与えるとともに、聴覚提示手段により「足先をあげてください」などの音声を用いて患者もしくは理学療法士へ訓練中の背屈の位相における前脛骨筋の活動状態を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で前脛骨筋の筋活動状態を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
【００４１】
この発明の請求項９の実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置について図２および図４を用いて説明する。すなわち、図４に示す駆動手段２の大腿駆動部２Ａに大腿を装着し、駆動手段２の下腿駆動部２Ｂに下腿を装着し、また、足関節装着部３に足関節を装着し、関節角度計測手段４により関節角度の計測を行い、筋電計測手段５により前脛骨筋以外に、腓腹筋、大腿四頭筋、ハムストリングス、外転筋、内転筋、大殿筋、脊柱起立筋の筋電図のいずれかを計測し、電気刺激手段６により患部に電気刺激を与え、提示手段７の視覚提示手段７Ａと聴覚提示手段７Ｂとにより患者もしくは理学療法士へ提示し、判断手段８により患者の訓練内容を評価し、制御手段９により大腿駆動部２Ａ、下腿駆動部２Ｂの制御を行い、力覚センサ１１により患者の発生する力を計測し、予め設定された訓練軌道１５を肢体駆動装置１により訓練を行う。この実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置は、自動介助運動の場合、図２に示す予め設定した軌道に対する接線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ1：慣性、Ｂ1：粘性、Ｋ1：剛性）を低く設定し、前記予め設定した軌道に対する法線方向成分のメカニカルインピーダンス（Ｍ2：慣性、Ｂ2：粘性、Ｋ2：剛性）を高く設定する。
【００４２】
したがって、判断手段と制御手段は、患者の下肢の予め設定した方向以外の運動を抑制しつつ、患者の下肢の動きに追従して運動を進める。前記自動介助運動と同時に、足関節背屈訓練を行わせるため、足関節装着部の足関節部分をフリージョイントにしておく。患者の自発的意思による足関節背屈訓練を実施するため、判断手段と制御手段は、前記自動介助運動中の歩行における遊脚初期の位相で、患者が足関節を背屈していない場合、下肢が上がらず訓練を先に進めないようする。足関節の背屈ができない患者の場合、筋電計測手段で計測した前脛骨筋の活動があるときのみ、制御手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段より腓骨神経に電気刺激を与え、足関節の背屈をさせ訓練を先に進めることである。また、視覚提示手段によりレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ訓練中の底背屈の各位相における前脛骨筋以外の、腓腹筋、大腿四頭筋、ハムストリングス、外転筋、内転筋、大殿筋、脊柱起立筋の筋電図のいずれかの活動状態を提示する。
【００４３】
この実施の形態によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に刺激を与えるとともに、視覚提示手段によるレベルメータと、聴覚提示手段による「足先をあげてください」などの音声提示とを用いて患者もしくは理学療法士へ訓練中の底背屈の各位相における前脛骨筋以外の、腓腹筋、大腿四頭筋、ハムストリングス、外転筋、内転筋、大殿筋、脊柱起立筋の筋電図のいずれかの活動状態を提示することで、患者もしくは理学療法士が実時間でそれらの筋の活動状態を把握でき、効率的な訓練を行うことができる。
【００４４】
この発明の請求項１０の実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック方法について、図５および図６に基づいて説明する。すなわち、図５、図６はそれぞれ足関節背屈角度バイオフィードバックの処理を示すフロー図、前脛骨筋の筋電図バイオフィードバックの処理を示すフロー図である。全体の処理を以下に示す。
▲１▼足関節の背屈角度を足関節角度検出手段により計測する。
▲２▼前脛骨筋の筋電図を筋電計測手段により計測する。
▲３▼足関節背屈角度と前脛骨筋の筋活動を選択的に、あるいは同時に提示手段により 視覚、聴覚提示する。
▲４▼判断手段が患者の足関節背屈角度と目標背屈角度とを比較する。
▲５▼判断手段が前脛骨筋の筋活動があるか否か判断する。
▲６▼患者の足関節背屈角度と目標背屈角度が異なり、前脛骨筋に筋活動がある場合、 判断手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段により腓骨神経に電気刺 激を与える。
▲７▼▲１▼から▲６▼の繰り返し
【００４５】
この実施の形態の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック方法は、患者が足関節の背屈訓練を行っている場合、患者の足関節背屈角度と目標背屈角度が異なり、かつ前脛骨筋に筋活動があるとき、制御手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段により腓骨神経に電気刺激を与えるものである。同時に、患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を視覚提示手段によるレベルメータと、聴覚提示手段による「足先をあげてください」などの音声提示とにより提示するものである。
【００４６】
この実施の形態によれば、患者が足関節の背屈訓練を行っている場合、患者の足関節背屈角度と目標背屈角度が異なり、かつ前脛骨筋に筋活動があるとき、制御手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段により腓骨神経に電気刺激を与えることで、患者の自発的意志で足関節を底背屈させる効率的な訓練をすることができる。同時に、患者もしくは理学療法士が前脛骨筋の筋活動状態を実時間で把握できる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に電気刺激を与えるとともに、視覚提示手段によりレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士が実時間で足関節の背屈角度を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
請求項２記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で足関節を底背屈させ、目標足関節背屈角度まで背屈できない場合、前脛骨筋の活動があるときのみ腓骨神経に電気刺激を与えるとともに、視覚提示手段によりレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で足関節の背屈角度を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
請求項３記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に電気刺激を与えるとともに、視覚提示手段によりレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で足関節の背屈角度を把握でき、患者の大腿、下腿をそれぞれ大腿駆動部、下腿駆動部に装着し、肢体の訓練をすることができる。
請求項４記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に電気刺激を与えるとともに、視覚提示手段によるレベルメータと、聴覚提示による音声提示とを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で足関節の背屈角度を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
請求項５記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に電気刺激を与えるとともに、視覚提示手段によるレベルメータと、聴覚提示による音声提示とを用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で足関節の背屈角度を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
請求項６記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に刺激を与えるとともに、聴覚提示による音声提示を用いて患者もしくは理学療法士へ足関節の背屈角度を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で足関節の背屈角度を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
請求項７記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に刺激を与えるとともに、視覚提示手段によるレベルメータを用いて患者もしくは理学療法士へ訓練中の背屈の位相における前脛骨筋の活動状態を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で前脛骨筋の筋活動状態を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
請求項８記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に刺激を与えるとともに、聴覚提示手段により音声を用いて患者もしくは理学療法士へ訓練中の背屈の位相における前脛骨筋の活動状態を提示することで、患者もしくは理学療法士は実時間で前脛骨筋の筋活動状態を把握でき、効果的な訓練を行うことができる。
請求項９記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック装置によれば、患者の自発的意思による筋力で肢体の関節を屈曲伸展させ、目標関節角度まで屈曲できない場合、患部の筋活動があるときのみ麻痺筋の神経に刺激を与えるとともに、視覚提示手段によるレベルメータと、聴覚提示手段による音声とを用いて患者もしくは理学療法士へ訓練中の底背屈の各位相における前脛骨筋以外の、腓腹筋、大腿四頭筋、ハムストリングス、外転筋、内転筋、大殿筋、脊柱起立筋の筋電図のいずれかの活動状態を提示することで、患者または理学療法士が実時間でそれらの筋の活動状態を把握でき、効率的な訓練を行うことができる。
請求項１０記載の治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック方法によれば、患者が足関節の背屈訓練を行っている場合、患者の足関節背屈角度と目標背屈角度が異なり、かつ前脛骨筋に筋活動があるとき、判断手段の指令を基にＩＯポートを介して電気刺激手段により腓骨神経に電気刺激を与えることで、患者の自発的意志で足関節を底背屈させる効率的な訓練をすることができる。同時に、患者もしくは理学療法士が前脛骨筋の筋活動状態を実時間で把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施例の予め設定された軌道を説明する図である。
【図３】本発明の実施例の提示手段として視覚提示装置を用いた例を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す構成図である。
【図５】本発明における実施例である足関節背屈角度バイオフィードバックの処理を示すフロー図である。
【図６】本発明における実施例である腓腹筋の筋電図バイオフィードバックの処理を示すフロー図である。
【図７】従来の第１の実施例である治療的電気刺激を用いたバイオフィードバック訓練を示す図である。
【図８】従来の第２の実施例であるバイオフィードバック訓練の歩行動作の概略を示す説明図である。
【図９】従来の第２の実施例であるバイオフィードバック訓練の構成を示す図である。
【符号の説明】
1肢体駆動装置
2駆動手段
2A 大腿駆動部
2B 下腿駆動部
3足関節装着部
4関節角度計測手段
5筋電計測手段
6電気刺激手段
7提示手段
7A 視覚提示手段
7B 聴覚提示手段
8判断手段
9制御手段
10患者
11力覚センサ
12前脛骨筋
13腓腹筋
14腓骨神経
15予め設定された訓練軌道
16視覚提示手段
17レベルメータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention is a device that can perform exercise therapy for the purpose of correcting systemic function decline, improving the function of muscle and skeletal system and maintaining / improving health, or joint soft tissue repair and range of motion maintenance in orthopedics. The present invention relates to a device that drives a limb along a predetermined trajectory for the purpose of enlargement, and more particularly to a biofeedback device and control method using therapeutic electrical stimulation.
[0002]
[Prior art]
In conventional biofeedback training using electrical stimulation, electrical stimulation is applied to the affected area, and biological information is extracted physiologically, and is perceived by the person by an engineering method, such as visual and auditory presentations, and thereby the physical In order to control the local response, the first example was biofeedback training using the following therapeutic electrical stimulation. Among them, Cozean CD, Pease WS, Hubbel SL: Biofeedback and functional electric stimulation in stroke rehabilitation. Arch Phys Med Rehabil 69: 401-405, 1988. describes biofeedback walking training using electrical stimulation. Yes. Hereinafter, it will be briefly described with reference to the drawings. In FIG. 7, 101 is a subject to be trained, 102 is a first electrical stimulation device that applies electrical stimulation to the subject, 103 is a second electrical stimulation device that provides electrical stimulation to the subject, and 104 is an electromyogram of the subject. The first myoelectric measurement means 105, the second electromyogram measurement means 105 for measuring the electromyogram of the subject, and the presentation means 106 for visually presenting to the subject. In the above configuration, the first tibial muscle is electrically stimulated by the first electrical stimulation device, the gastrocnemius is electrically stimulated by the second electrical stimulation device, and the electromyogram of the anterior tibial muscle is measured by the first myoelectric measurement means. Then, the electromyogram of the gastrocnemius is measured by the second electromyogram measuring means, and the electromyogram is presented to the subject by the presenting means.
[0003]
In the biofeedback training using electrical stimulation as described above, the anterior tibialis muscle is electrically stimulated during the swing phase during walking, the gastrocnemius muscle is electrically stimulated during the stance phase, and the ankle joint is dorsidorsally bent according to the phase of walking of the patient. Walking speed and walking balance can be improved by performing electromyographic biofeedback for facilitating anterior tibial muscle and suppressing gastrocnemius muscle.
[0004]
Further, in the conventional biofeedback training, in order to physiologically take out biological information and to let the person perceive it by an engineering method, that is, visual, auditory presentation, etc., thereby controlling the local reaction of the body, As an example, the following biofeedback training was performed. Among them, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-276348 describes a method for making a note of a walking cycle, a walking motion training apparatus and an analysis using this method. Hereinafter, it will be briefly described with reference to the drawings. 8 and 9, 201 is a standing period detecting means, 201 'is a grounding detecting means, 202 is a walking cycle measuring means, 203 is a note data creating means, 204 is a recording means, 205 is a walking motion analyzing means, and 206 is a rhythm. Sound reproduction means, 207 is walking rhythm analysis means, 208 is normal walking rhythm creation means, 209 is midway target walking rhythm creation means, 210 is a foot sensor, 220 is rhythm sound reproduction means, 221 is a video camera, 222 is a video deck, 223 is a calculator, 224 is a rhythm sound generator, 230 is a transmitter, and 231 is a receiver. In the above configuration, the walking motion of the subject is detected by the stance period detection means, the ground contact detection means, and the walking cycle measurement means, the walking rhythm is analyzed by the walking rhythm detection means, and the notes are generated by the rhythm sound reproduction means.
[0005]
In the above-mentioned musicalization of walking cycle and the training device and analysis of walking motion applying this method, the standing leg is the period where one leg is placed on the floor and supports the weight, and the opposite leg leaves the floor. The main leg period during the swing period, and the double support period during which both legs included in the stance period are in contact with the floor at the same time. The stance period in which the legs are in contact with the floor, or the time required until the opposite leg contacts the ground as the length of the musical notes, and each step consists of the above periods in time series. The movement is expressed by repeating notes and their changes, and the walking speed of the subject can be improved. In addition, the notes created corresponding to the walking cycle are converted into rhythm sounds, one walking cycle is expressed as the length of the sound, and the walking motion is expressed by the temporal change of the successive sounds of the rhythm sound, The walking speed of the subject can be improved.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the biofeedback gait training using electrical stimulation of the first conventional example, the voluntary intention of the patient is not taken into consideration, and the anterior tibial muscle is placed in the stance phase during the swing phase according to the phase of gait. Since the gastrocnemius muscle was electrically stimulated to cause the ankle joint to bend dorsiflexed, the ankle joint could not bend dorsiflexed due to the patient's voluntary strength when the electrical stimulation was stopped.
Further, in the biofeedback training of the second conventional example, since the repetition of the notes or the rhythm sound created corresponding to the walking cycle is presented to the patient during the walking training, the patient repeats the notes or If the ankle joint could not bend voluntarily to match the rhythm sound, the affected area could not be recovered.
Therefore, the object of the present invention is to electrically stimulate the radial nerve only when there is an activity of the anterior tibialis muscle when the ankle joint is dorsiflexed to the target ankle dorsiflexion angle by the patient's voluntary muscle strength. It is an object to provide a biofeedback device using therapeutic electrical stimulation that can be applied.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The biofeedback device according to claim 1, driving means (2) for driving a patient's limb along a preset trajectory,Joint angle measuring means for measuring the joint angle of the limb of the patient ( 4 ) And an electromyogram measuring means for measuring the electromyogram of the patient ( 5 ) And electrical stimulation means for applying therapeutic electrical stimulation to the affected area of the patient ( 6 ) And determination means for determining the training content of the patient ( 8 ) When,In a biofeedback device having a presentation means (7) for presenting the state of the affected part of the limb to the patient or a physical therapist,When the judgment means detects that the patient's ankle joint is not dorsiflexed in the initial phase at the time of the swing leg, the joint angle measurement means prevents the training from proceeding further, the ankle joint is dorsiflexed and the target When the joint angle measuring means detects that the dorsiflexion has not occurred to an angle, and the myoelectric measurement means detects the activity of the anterior tibial muscle, the electrical stimulation means applies electrical stimulation to the radial nerve, and the foot Advance your training by bending your joints backIs.
According to the biofeedback device of claim 1, when the joint of the limb is flexed and extended by the muscular force of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, the nerve of the paralyzed muscle is electrically connected only when there is muscle activity of the affected area. Can give irritation.
[0008]
The biofeedback device according to
According to the biofeedback device of
[0009]
The biofeedback device according to claim 3, wherein the driving means (2) includes a thigh driving unit (2A) for driving the patient's thigh and a crus driving unit (2B) for driving the patient's thigh. Are provided.
According to the biofeedback device of the third aspect, the patient's thigh and crus can be attached to the thigh drive unit and the crus drive unit, respectively, to train the limbs.
[0010]
The biofeedback device according to
According to the biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to
[0011]
The biofeedback device according to claim 5, wherein the determination means (8) obtains a target ankle dorsiflexion angle, and the visual presentation means (7A) visually presents the ankle dorsiflexion angle. It is a feature.
According to the biofeedback device of the fifth aspect, when the patient performs ankle joint dorsiflexion training, the ankle joint dorsiflexion angle can be presented to the patient or the physical therapist using a level meter.
[0012]
The biofeedback device according to claim 6, wherein the determination means (8) obtains a target ankle dorsiflexion angle, and the auditory presentation means (7B) provides an auditory presentation of the ankle dorsiflexion angle. It is a feature.
According to the biofeedback device of the sixth aspect, when the patient cannot perform dorsiflexion by performing ankle dorsiflexion training, advice such as “please draw the toes” can be given to the patient by voice.
[0013]
The biofeedback device according to
According to the biofeedback device of the seventh aspect, when the patient performs ankle plantar dorsiflexion training, the electromyogram of the anterior tibial muscle can be presented to the patient or the physical therapist using the level meter.
[0014]
The biofeedback device according to
According to the biofeedback device according to
[0015]
According to the biofeedback device of
According to the biofeedback device of
[0016]
The control method of the biofeedback device according to claim 1,The patient's limb is driven along a preset trajectory, the joint angle of the patient's limb is measured, the patient's electromyogram is measured, therapeutic electrical stimulation is applied to the affected area of the patient, In the control method of the biofeedback device that judges the content of training and presents the state of the affected part of the limb to the patient or the physical therapist, the joint angle indicates that the ankle joint of the patient is not dorsiflexed. If detected by the measuring means, the training is not allowed to proceed, the joint angle measuring means detects that the ankle joint is dorsiflexed and is not bent to the target angle, and the myoelectric measurement means is used to detect the anterior tibial muscle. When an activity is detected, the electrical stimulation means is actuated so that the ankle joint is bent back and training is advanced.
According to the biofeedback method of
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. That is, the lower limb is attached to the driving means 2 shown in FIG. 1, the ankle joint is attached to the ankle joint attaching part 3, the joint angle is measured by the joint angle measuring means 4, and each part is measured by the myoelectric measuring means 5. An electromyogram is measured, an electrical stimulation is given to the affected part by the electrical stimulation means 6 through the IO port based on the command of the judgment means 8, the presentation means 7 presents it to the patient or the physical therapist, and the judgment means 8 The training contents are evaluated, the driving means 2 is controlled by the control means 9, the force generated by the patient is measured by the
[0018]
The biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to this embodiment has a mechanical impedance (M) of a tangential component with respect to the preset trajectory shown in FIG.1: Inertia, B1: Viscosity, K1: Rigidity) is set low, and the mechanical impedance (M) of the normal direction component with respect to the preset trajectory2: Inertia, B2: Viscosity, K2: Stiffness) is set high. Therefore, the determination unit and the control unit advance the movement following the movement of the patient's lower limb while suppressing the movement of the patient's lower limb other than the preset direction. In order to perform ankle dorsiflexion training at the same time as the automatic assisting exercise, the ankle joint portion of the ankle joint mounting portion is a free joint. In order to carry out ankle dorsiflexion training by the patient's voluntary intention, the judgment means and the control means are in the initial phase of the swing leg during walking during the automatic assisting movement, and when the patient does not dorsiflex the ankle joint, Do not go up training. For patients who are unable to do dorsiflexion of the ankle joint, electrical stimulation is applied to the radial nerve from the electrical stimulation means via the IO port based on the command of the control means only when there is activity of the anterior tibial muscle measured by the electromyography measurement means. Giving the dorsiflexion of the ankle joint to advance training.
[0019]
Further, the ankle dorsiflexion angle is presented to the patient or the physical therapist using a level meter by the visual presentation means shown in FIG.
According to this embodiment, when the joints of the limbs are flexed and extended by the muscular strength of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, electrical stimulation is given to the nerves of the paralyzed muscles only when there is muscle activity of the affected area. By presenting the dorsiflexion angle of the ankle joint to the patient or physiotherapist using a level meter by means of visual presentation, the patient or physiotherapist can grasp the dorsiflexion angle of the ankle joint in real time and effectively Training can be done. Note that the nerve of the paralyzed muscle may be stimulated by vibration means instead of the electric stimulation means.
[0020]
A biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4. FIG. That is, the thigh is mounted on the
[0021]
Therefore, the determination unit and the control unit advance the movement following the movement of the patient's lower limb while suppressing the movement of the patient's lower limb other than the preset direction. In order to perform ankle dorsiflexion training at the same time as the automatic assisting exercise, a drive unit is provided at the ankle joint portion of the ankle attachment part, and the position where the ankle joint angle is 0 ° is the origin, and mechanical impedance control in robot engineering Operate based on. In order to carry out ankle dorsiflexion training by the patient's voluntary intention, the judgment means and the control means are in the initial phase of the swing leg during walking during the automatic assisting movement, and when the patient does not dorsiflex the ankle joint, Do not go up training. For patients who are unable to do dorsiflexion of the ankle joint, electrical stimulation is applied to the radial nerve from the electrical stimulation means via the IO port based on the command of the control means only when there is activity of the anterior tibial muscle measured by the electromyography measurement means. Giving the dorsiflexion of the ankle joint to advance training.
Further, the ankle dorsiflexion angle is presented to the patient or the physical therapist using a level meter by the visual presentation means shown in FIG.
[0022]
According to this embodiment, when the ankle joint is dorsiflexed by the muscle force of the patient's voluntary intention and cannot bend to the target ankle dorsiflexion angle, electrical stimulation is performed on the radial nerve only when there is activity of the anterior tibial muscle And presenting the dorsiflexion angle of the ankle joint to the patient or physiotherapist using a level meter with visual presentation means, the patient or physiotherapist can grasp the dorsiflexion angle of the ankle joint in real time, Effective training can be performed.
[0023]
A biofeedback apparatus using therapeutic electrical stimulation according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4. FIG. That is, the thigh is mounted on the
[0024]
Therefore, the determination unit and the control unit advance the movement following the movement of the patient's lower limb while suppressing the movement of the patient's lower limb other than the preset direction. In order to perform ankle dorsiflexion training at the same time as the automatic assisting exercise, the ankle joint portion of the ankle joint mounting portion is a free joint. In order to carry out ankle dorsiflexion training by the patient's voluntary intention, the judgment means and the control means are in the initial phase of the swing leg during walking during the automatic assisting movement, and when the patient does not dorsiflex the ankle joint, Do not go up training. For patients who are unable to do dorsiflexion of the ankle joint, electrical stimulation is applied to the radial nerve from the electrical stimulation means via the IO port based on the command of the control means only when there is activity of the anterior tibial muscle measured by the electromyography measurement means. Giving the dorsiflexion of the ankle joint to advance training.
Further, the ankle dorsiflexion angle is presented to the patient or the physical therapist using a level meter by the visual presentation means shown in FIG.
[0025]
According to this embodiment, when the joints of the limbs are flexed and extended by the muscular strength of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, electrical stimulation is given to the nerves of the paralyzed muscles only when there is muscle activity of the affected area. By presenting the dorsiflexion angle of the ankle joint to the patient or physiotherapist using a level meter with visual presentation means, the patient or physiotherapist can grasp the dorsiflexion angle of the ankle joint in real time and The limbs can be trained by attaching the lower leg to the thigh driving part and the lower thigh driving part, respectively.
[0026]
A biofeedback apparatus using therapeutic electrical stimulation according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4. FIG. That is, the thigh is mounted on the
[0027]
Therefore, the determination unit and the control unit advance the movement following the movement of the patient's lower limb while suppressing the movement of the patient's lower limb other than the preset direction. In order to perform ankle dorsiflexion training at the same time as the automatic assisting exercise, the ankle joint portion of the ankle joint mounting portion is a free joint. In order to carry out ankle dorsiflexion training by the patient's voluntary intention, the judgment means and the control means are in the initial phase of the swing leg during walking during the automatic assisting movement, and when the patient does not dorsiflex the ankle joint, Do not go up training. For patients who are unable to do dorsiflexion of the ankle joint, electrical stimulation is applied to the radial nerve from the electrical stimulation means via the IO port based on the command of the control means only when there is activity of the anterior tibial muscle measured by the electromyography measurement means. Giving the dorsiflexion of the ankle joint to advance training. Further, the ankle dorsiflexion angle is presented to the patient or the physical therapist using the level meter by the visual presentation means shown in FIG. 3 and the voice such as “Please raise your toes” by the auditory presentation means.
[0028]
According to this embodiment, when the joints of the limbs are flexed and extended by the muscular strength of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, electrical stimulation is given to the nerves of the paralyzed muscles only when there is muscle activity of the affected area. The patient or physiotherapy by presenting the dorsiflexion angle of the ankle joint to the patient or physiotherapist using a level meter by visual presentation means and a voice presentation such as “Please raise your toes” by auditory presentation A person can grasp the dorsiflexion angle of the ankle joint in real time and perform effective training.
[0029]
A biofeedback apparatus using therapeutic electrical stimulation according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. That is, the thigh is mounted on the
[0030]
Therefore, the determination unit and the control unit advance the movement following the movement of the patient's lower limb while suppressing the movement of the patient's lower limb other than the preset direction. In order to perform ankle dorsiflexion training at the same time as the automatic assisting exercise, the ankle joint portion of the ankle joint mounting portion is a free joint. In order to carry out ankle dorsiflexion training by the patient's voluntary intention, the judgment means and the control means are in the initial phase of the swing leg during walking during the automatic assisting movement, and when the patient does not dorsiflex the ankle joint, Do not go up training. For patients who are unable to do dorsiflexion of the ankle joint, electrical stimulation is applied to the radial nerve from the electrical stimulation means via the IO port based on the command of the control means only when there is activity of the anterior tibial muscle measured by the electromyography measurement means. Giving the dorsiflexion of the ankle joint to advance training.
Further, the ankle dorsiflexion angle is presented to the patient or the physical therapist using a level meter by visual presentation means shown in FIG.
[0031]
According to this embodiment, when the joints of the limbs are flexed and extended by the muscular strength of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, electrical stimulation is given to the nerves of the paralyzed muscles only when there is muscle activity of the affected area. By presenting the dorsiflexion angle of the ankle joint to the patient or physiotherapist using a level meter with visual presentation means, the patient or physiotherapist can grasp the dorsiflexion angle of the ankle joint in real time and effectively Training can be done.
[0032]
A biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to an embodiment of claim 6 of the present invention will be described with reference to FIGS. That is, the thigh is mounted on the
[0033]
Therefore, the determination unit and the control unit advance the movement following the movement of the patient's lower limb while suppressing the movement of the patient's lower limb other than the preset direction. In order to perform ankle dorsiflexion training at the same time as the automatic assisting exercise, the ankle joint portion of the ankle joint mounting portion is a free joint. In order to carry out ankle dorsiflexion training by the patient's voluntary intention, the judgment means and the control means are in the initial phase of the swing leg during walking during the automatic assisting movement, and when the patient does not dorsiflex the ankle joint, Do not go up training. For patients who cannot do dorsiflexion of the ankle joint, only when there is an activity of the anterior tibial muscle measured by the myoelectric measurement means, the peroneal nerve is stimulated by the vibration means via the IO port based on the command of the control means, The dorsiflexion of the joint is to advance training. In addition, the ankle dorsiflexion angle is presented to the patient or the physical therapist using voice presentation such as “Please raise your toes” by means of auditory presentation.
[0034]
According to this embodiment, when the joint of the limb is flexed and extended by the muscular strength of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, the nerve of the paralyzed muscle is stimulated only when there is muscle activity of the affected area, By presenting the dorsiflexion angle of the ankle joint to the patient or physiotherapist using a voice presentation such as “Please raise your toes” by auditory presentation, the patient or physiotherapist can do the ankle dorsiflexion in real time. The angle can be grasped and effective training can be performed.
[0035]
A biofeedback apparatus using therapeutic electrical stimulation according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4. FIG. That is, the thigh is mounted on the
[0036]
Therefore, the determination unit and the control unit advance the movement following the movement of the patient's lower limb while suppressing the movement of the patient's lower limb other than the preset direction. In order to perform ankle dorsiflexion training at the same time as the automatic assisting exercise, the ankle joint portion of the ankle joint mounting portion is a free joint. In order to carry out ankle dorsiflexion training by the patient's voluntary intention, the judgment means and the control means are in the initial phase of the swing leg during walking during the automatic assisting movement, and when the patient does not dorsiflex the ankle joint, Do not go up training. In the case of a patient who cannot do dorsiflexion of the ankle joint, only when there is an activity of the anterior tibial muscle measured by the myoelectric measurement means, the stimulation is given to the radial nerve from the vibration means via the IO port based on the command of the judgment means, The exercise is to advance the ankle joint by bending back. Moreover, the activity state of the anterior tibial muscle in the phase of dorsiflexion during training is presented to the patient or the physical therapist using the level meter by the visual presentation means shown in FIG.
[0037]
According to this embodiment, when the joint of the limb is flexed and extended by the muscular strength of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, the nerve of the paralyzed muscle is stimulated only when there is muscle activity of the affected area, By presenting the activity state of the anterior tibial muscle in the phase of dorsiflexion during training to the patient or physiotherapist using a level meter with visual presentation means, the patient or physiotherapist can see the muscle activity of the anterior tibial muscle in real time Can understand the condition and perform effective training.
[0038]
A biofeedback apparatus using therapeutic electrical stimulation according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. That is, the thigh is mounted on the
[0039]
Therefore, the determination unit and the control unit advance the movement following the movement of the patient's lower limb while suppressing the movement of the patient's lower limb other than the preset direction. In order to perform ankle dorsiflexion training at the same time as the automatic assisting exercise, the ankle joint portion of the ankle joint mounting portion is a free joint. In order to carry out ankle dorsiflexion training by the patient's voluntary intention, the judgment means and the control means are in the initial phase of the swing leg during walking during the automatic assisting movement, and when the patient does not dorsiflex the ankle joint, Do not go up training. For patients who are unable to do dorsiflexion of the ankle joint, electrical stimulation is applied to the radial nerve from the electrical stimulation means via the IO port based on the command of the control means only when there is activity of the anterior tibial muscle measured by the electromyography measurement means. Giving the dorsiflexion of the ankle joint to advance training. Also, the anterior state of the anterior tibial muscle in the phase of dorsiflexion during training is presented to the patient or physical therapist using a voice such as “Please raise your toes” by means of auditory presentation.
[0040]
According to this embodiment, when the joint of the limb is flexed and extended by the muscular strength of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, the nerve of the paralyzed muscle is stimulated only when there is muscle activity of the affected area, By presenting the activity status of the anterior tibial muscle in the dorsiflexion phase during training to the patient or physical therapist using a voice such as “Please raise your toes” by means of auditory presentation, the patient or physical therapist The muscle activity state of the anterior tibial muscle can be grasped in real time, and effective training can be performed.
[0041]
A biofeedback apparatus using therapeutic electrical stimulation according to an embodiment of
[0042]
Therefore, the determination unit and the control unit advance the movement following the movement of the patient's lower limb while suppressing the movement of the patient's lower limb other than the preset direction. In order to perform ankle dorsiflexion training at the same time as the automatic assisting exercise, the ankle joint portion of the ankle joint mounting portion is a free joint. In order to carry out ankle dorsiflexion training by the patient's voluntary intention, the judgment means and the control means are in the initial phase of the swing leg during walking during the automatic assisting movement, and when the patient does not dorsiflex the ankle joint, Do not go up training. For patients who are unable to do dorsiflexion of the ankle joint, electrical stimulation is applied to the radial nerve from the electrical stimulation means via the IO port based on the command of the control means only when there is activity of the anterior tibial muscle measured by the electromyography measurement means. Giving the dorsiflexion of the ankle joint to advance training. In addition, the gastrocnemius, quadriceps, hamstrings, abductor, adductor muscles other than the anterior tibialis muscle in each phase of plantar dorsiflexion during training to the patient or physical therapist using a level meter by visual presentation means The activity status of either the gluteus medius or the erectogram of the standing spine is presented.
[0043]
According to this embodiment, when the joint of the limb is flexed and extended by the muscular strength of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, the nerve of the paralyzed muscle is stimulated only when there is muscle activity of the affected area, Other than the anterior tibialis muscle in each phase of plantar dorsiflexion during training to a patient or physical therapist using a level meter with visual presentation means and a voice presentation such as “Please raise your toes” with auditory presentation means, By presenting the activity status of any of the gastrocnemius, quadriceps, hamstrings, abductor, adductor, gluteus, or spine standing muscles, the patient or physiotherapist can see them in real time. The activity state of the muscles can be grasped and efficient training can be performed.
[0044]
A biofeedback method using therapeutic electrical stimulation according to the tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. That is, FIG. 5 and FIG. 6 are a flowchart showing ankle dorsiflexion angle biofeedback processing and an anterior electrotibial electromyographic biofeedback processing, respectively. The whole process is shown below.
(1) The ankle joint dorsiflexion angle is measured by the ankle joint angle detection means.
(2) The electromyogram of the anterior tibial muscle is measured by the electromyogram measuring means.
(3) The ankle joint dorsiflexion angle and muscular activity of the anterior tibial muscle are presented either visually or visually by means of a presentation means.
(4) The judgment means compares the patient's ankle dorsiflexion angle with the target dorsiflexion angle.
(5) The determination means determines whether there is anterior tibial muscle activity.
(6) When the patient's ankle dorsiflexion angle differs from the target dorsiflexion angle and there is muscle activity in the anterior tibial muscle, electrical stimulation is applied to the radial nerve by the electrical stimulation means via the IO port based on the command of the judgment means give.
Repeat from (7) (1) to (6)
[0045]
In the biofeedback method using therapeutic electrical stimulation of this embodiment, when the patient is performing ankle joint dorsiflexion training, the ankle dorsiflexion angle of the patient differs from the target dorsiflexion angle, and the anterior tibial muscle When there is muscular activity, electrical stimulation is given to the radial nerve by electrical stimulation means via the IO port based on the command of the control means. At the same time, the dorsiflexion angle of the ankle joint is presented to the patient or the physical therapist by means of a level meter using visual presentation means and voice presentation such as “Please raise your toes” using auditory presentation means.
[0046]
According to this embodiment, when the patient is performing ankle dorsiflexion training, when the patient's ankle dorsiflexion angle differs from the target dorsiflexion angle and the anterior tibial muscle has muscular activity, the control means By applying electrical stimulation to the radial nerve by means of electrical stimulation via the IO port based on the above command, it is possible to perform an efficient training for flexion of the ankle joint with the voluntary will of the patient. At the same time, the patient or physical therapist can grasp the muscle activity state of the anterior tibial muscle in real time.
[0047]
【The invention's effect】
According to the biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to claim 1, when the joint of the limb is flexed and extended by the muscular force of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, when there is muscular activity of the affected area By applying electrical stimulation to the nerves of the paralyzed muscles and using a level meter to present the dorsiflexion angle of the ankle joint to the patient or physiotherapist using visual display means, the patient or physiotherapist can see the ankle joint in real time. The dorsiflexion angle can be grasped and effective training can be performed.
According to the biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to
According to the biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to claim 3, when the joint of the limb is flexed and extended by the muscular force of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, when there is muscular activity of the affected area By applying electrical stimulation to the nerves of only the paralyzed muscles and presenting the dorsiflexion angle of the ankle joint to the patient or physiotherapist using a level meter with visual presentation means, the patient or physiotherapist can see the ankle joint in real time. The dorsiflexion angle of the patient can be grasped, and the patient's thigh and lower leg can be attached to the thigh drive unit and the lower thigh drive unit, respectively, to train the limbs.
According to the biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to
According to the biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to claim 5, when the joint of the limb is flexed and extended by the muscular force of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, when there is muscular activity of the affected part By applying electrical stimulation to the nerves of only the paralyzed muscles and presenting the dorsiflexion angle of the ankle joint to the patient or physical therapist using a level meter by visual presentation means and voice presentation by auditory presentation, the patient or physical The therapist can grasp the dorsiflexion angle of the ankle joint in real time and perform effective training.
According to the biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to claim 6, when the joint of the limb is flexed and extended by the muscular force of the patient's voluntary intention and cannot be bent to the target joint angle, when there is muscular activity of the affected area In addition to stimulating only the nerves of the paralyzed muscles and presenting the dorsiflexion angle of the ankle joint to the patient or physiotherapist using audio presentation by auditory presentation, the patient or physiotherapist can see the ankle back in real time. The bending angle can be grasped and effective training can be performed.
According to the biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to
According to the biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to
According to the biofeedback device using therapeutic electrical stimulation according to
According to the biofeedback method using therapeutic electrical stimulation according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a preset trajectory according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which a visual presentation device is used as a presentation unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing an ankle dorsiflexion angle biofeedback process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing electromyographic biofeedback processing of the gastrocnemius which is an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing biofeedback training using therapeutic electrical stimulation according to the first conventional example.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an outline of a walking operation in biofeedback training that is a second conventional example.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of biofeedback training that is a second conventional example.
[Explanation of symbols]
One limb body drive
2 Driving means
2A thigh drive
2B Lower leg drive
3 leg joint attachment part
4 joint angle measurement means
5 EMG measurement means
6 Electrical stimulation means
7 Presentation means
7A Visual presentation means
7B Auditory presentation means
8 Judgment means
9 Control means
10 patients
11 Force sensor
12 Anterior tibial muscle
13 gastrocnemius
14 radial nerve
15 preset training trajectories
16 visual presentation means
17 level meter
Claims (10)
前記判断手段は、遊脚時の初期の位相で、患者の足関節が背屈していないことを前記関節角度計測手段で検出した場合は訓練を先に進めないようにし、足関節が背屈し目標角度まで背屈していないことを前記関節角度計測手段で検出し、かつ前記筋電計測手段で前脛骨筋の活動を検出した場合は、前記電気刺激手段より腓骨神経に電気刺激を与え、前記足関節を背屈させ訓練を先に進めることを特徴とするバイオフィードバック装置。Drive means (2) for driving the patient's limb along a preset trajectory, and joint angle measurement means (for measuring the joint angle of the patient's limb ) ( 4 ) And an electromyogram measuring means for measuring the electromyogram of the patient ( 5 ) And electrical stimulation means for applying therapeutic electrical stimulation to the affected area of the patient ( 6 ) And determination means for determining the training content of the patient ( 8 ) And a presenting means (7) for presenting the state of the affected part of the limb to the patient or a physical therapist,
In the initial phase at the time of the swing leg, the determination means prevents the training from proceeding if the joint angle measurement means detects that the patient's ankle joint is not dorsiflexed. When the joint angle measuring means detects that the dorsiflexion has not occurred to an angle, and the myoelectric measurement means detects the activity of the anterior tibial muscle, the electrical stimulation means applies electrical stimulation to the radial nerve, and the foot A biofeedback device characterized in that the joint is dorsiflexed and training is advanced .
前記筋電計測手段は、前記患者の前脛骨筋（ １ ２ ） の筋電図を計測し、前記電気刺激手段は、前記患者の腓骨神経（ １ ４ ） に治療的電気刺激を与え、前記提示手段は、前記関節角度計測手段（ ４ ） で計測された足関節の背屈角度を提示することを特徴とする請求項１ 記載のバイオフィードバック装置。An ankle attachment part (3) to be attached to the ankle of the patient;
The myoelectric measurement means measures an electromyogram of the patient's anterior tibial muscle (1 2), and the electrical stimulation means gives therapeutic electrical stimulation to the patient's radial nerve (1 4), and the presentation The biofeedback device according to claim 1, wherein the means presents the dorsiflexion angle of the ankle joint measured by the joint angle measuring means (4).
前記バイオフィードバック装置は、患者の足関節が背屈していないことを前記関節角度計測手段で検出した場合は訓練を先に進めないようにし、足関節が背屈し目標角度まで背屈していないことを前記関節角度計測手段で検出し、かつ前記筋電計測手段で前脛骨筋の活動を検出した場合は、前記足関節の背屈をさせ訓練を先に進めるよう前記電気刺激手段を作動することを特徴とするバイオフィードバック装置の制御方法。 The biofeedback device, when the joint angle measurement means detects that the patient's ankle joint is not dorsiflexed, prevents the training from proceeding first, and confirms that the ankle joint is dorsiflexed and has not been dorsiflexed to the target angle. When the joint angle measuring means detects and the myoelectric measuring means detects the activity of the anterior tibial muscle, the electrical stimulation means is operated so that the ankle joint is dorsiflexed and training is advanced. A control method for a biofeedback device.
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