JP2002272795A - 上肢の運動機能回復訓練サポートシステム - Google Patents
上肢の運動機能回復訓練サポートシステムInfo
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- JP2002272795A JP2002272795A JP2001073047A JP2001073047A JP2002272795A JP 2002272795 A JP2002272795 A JP 2002272795A JP 2001073047 A JP2001073047 A JP 2001073047A JP 2001073047 A JP2001073047 A JP 2001073047A JP 2002272795 A JP2002272795 A JP 2002272795A
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- upper limb
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- movement
- grip
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被験者の身体状態に応じた上肢の運動機能回
復訓練サポートを可能にするとともに、被験者が楽しく
意欲的にリハビリテーションをすることが可能な上肢の
運動機能回復訓練サポートシステムを提供する。 【解決手段】 上肢の運動機能回復訓練サポートシステ
ム１は、被験者３がディスプレイ２０に表示されている
グリップ５の移動目標軌道と現在位置とを見ながら上肢
４によりグリップ５をリハビリテーブル２上で移動させ
ている過程で、グリップ５の位置が移動目標軌道から外
れている場合、制御部９は、グリップ５の位置を移動目
標軌道に沿わせるためのアシスト力をグリップ５に出力
することができるため、被験者３は、あたかもトレーナ
ーから手を添えてもらうような感覚で、楽しく意欲的に
リハビリテーションをすることができる。
復訓練サポートを可能にするとともに、被験者が楽しく
意欲的にリハビリテーションをすることが可能な上肢の
運動機能回復訓練サポートシステムを提供する。 【解決手段】 上肢の運動機能回復訓練サポートシステ
ム１は、被験者３がディスプレイ２０に表示されている
グリップ５の移動目標軌道と現在位置とを見ながら上肢
４によりグリップ５をリハビリテーブル２上で移動させ
ている過程で、グリップ５の位置が移動目標軌道から外
れている場合、制御部９は、グリップ５の位置を移動目
標軌道に沿わせるためのアシスト力をグリップ５に出力
することができるため、被験者３は、あたかもトレーナ
ーから手を添えてもらうような感覚で、楽しく意欲的に
リハビリテーションをすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、上肢の運動機能を
回復させるための上肢の運動機能回復訓練サポートシス
テムに関する。
回復させるための上肢の運動機能回復訓練サポートシス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、脳血管障害や脊椎損傷等により上
肢、下肢の運動機能が損なわれた人はリハビリテーショ
ンをすることにより運動機能の回復に努めることが一般
的である。運動機能を回復するためのリハビリテーショ
ン装置は、主に下肢の運動機能の回復を目的とするもの
が多く開発されている。しかしながら、高齢化社会の到
来に伴なって脳血管障害や脊椎損傷等に起因する上肢麻
痺の高齢者が増加しているため、上肢運動機能を効果的
に回復するためのリハビリテーション装置の開発が要望
されている。
肢、下肢の運動機能が損なわれた人はリハビリテーショ
ンをすることにより運動機能の回復に努めることが一般
的である。運動機能を回復するためのリハビリテーショ
ン装置は、主に下肢の運動機能の回復を目的とするもの
が多く開発されている。しかしながら、高齢化社会の到
来に伴なって脳血管障害や脊椎損傷等に起因する上肢麻
痺の高齢者が増加しているため、上肢運動機能を効果的
に回復するためのリハビリテーション装置の開発が要望
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の上肢運動機能リ
ハビリテーション装置は、殆ど上肢の訓練をするもので
あり、被験者は、固定された手順で上肢運動機能のリハ
ビリテーションをする。そのため、従来の上肢運動機能
リハビリテーション装置は、必ずしも個々の被験者の身
体状態に応じてリハビリテーションをすることができる
ものではなく、更に楽しく意欲的に上肢運動機能のリハ
ビリテーションをすることが困難であるという問題があ
る。
ハビリテーション装置は、殆ど上肢の訓練をするもので
あり、被験者は、固定された手順で上肢運動機能のリハ
ビリテーションをする。そのため、従来の上肢運動機能
リハビリテーション装置は、必ずしも個々の被験者の身
体状態に応じてリハビリテーションをすることができる
ものではなく、更に楽しく意欲的に上肢運動機能のリハ
ビリテーションをすることが困難であるという問題があ
る。
【０００４】そこで本発明では、個々の被験者の身体状
態に応じた上肢の運動機能回復訓練サポートを可能にす
るとともに、被験者が楽しく意欲的にリハビリテーショ
ンをすることができる上肢の運動機能回復訓練サポート
システムを提供することを解決すべき課題とするもので
ある。
態に応じた上肢の運動機能回復訓練サポートを可能にす
るとともに、被験者が楽しく意欲的にリハビリテーショ
ンをすることができる上肢の運動機能回復訓練サポート
システムを提供することを解決すべき課題とするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、特許請求の
範囲の欄に記載した上肢の運動機能回復訓練サポートシ
ステムにより解決することができる。
範囲の欄に記載した上肢の運動機能回復訓練サポートシ
ステムにより解決することができる。
【０００６】請求項１記載の上肢の運動機能回復訓練サ
ポートシステムによれば、被験者は上肢を動作させるこ
とにより、表示手段に表示されている移動目標軌道に沿
うように移動手段を移動させる。この場合、表示手段に
表示されている移動目標軌道は個々の被験者の身体状態
に対応して設定されているため、当該被験者は、自分の
身体状態に応じたリハビリテーションをすることができ
る。また、被験者は、移動目標軌道に沿うように移動手
段を移動させるというゲーム感覚でリハビリテーション
をすることができるため、楽しく意欲的にリハビリテー
ションをすることができる。
ポートシステムによれば、被験者は上肢を動作させるこ
とにより、表示手段に表示されている移動目標軌道に沿
うように移動手段を移動させる。この場合、表示手段に
表示されている移動目標軌道は個々の被験者の身体状態
に対応して設定されているため、当該被験者は、自分の
身体状態に応じたリハビリテーションをすることができ
る。また、被験者は、移動目標軌道に沿うように移動手
段を移動させるというゲーム感覚でリハビリテーション
をすることができるため、楽しく意欲的にリハビリテー
ションをすることができる。
【０００７】請求項２記載の上肢の運動機能回復訓練サ
ポートシステムによれば、請求項1記載の上肢の運動機
能回復訓練サポートシステムと同様に、被験者は、自分
の身体状態に応じたリハビリテーションをすることがで
きるとともに、楽しく意欲的にリハビリテーションをす
ることができる。更に、被験者の上肢動作力により移動
手段が移動されている過程で移動手段の現在位置が移動
目標軌道から外れている場合、移動手段は、被験者の上
肢動作力に対応したアシスト力を受けて移動目標軌道に
沿うように移動される。これにより、被験者は、あたか
もリハビリトレーナーから手を添えてもらうような感覚
で上肢運動機能のリハビリテーションをすることができ
る。
ポートシステムによれば、請求項1記載の上肢の運動機
能回復訓練サポートシステムと同様に、被験者は、自分
の身体状態に応じたリハビリテーションをすることがで
きるとともに、楽しく意欲的にリハビリテーションをす
ることができる。更に、被験者の上肢動作力により移動
手段が移動されている過程で移動手段の現在位置が移動
目標軌道から外れている場合、移動手段は、被験者の上
肢動作力に対応したアシスト力を受けて移動目標軌道に
沿うように移動される。これにより、被験者は、あたか
もリハビリトレーナーから手を添えてもらうような感覚
で上肢運動機能のリハビリテーションをすることができ
る。
【０００８】請求項３記載の上肢の運動機能回復訓練サ
ポートシステムによれば、生体情報及び上肢動作の映像
に基づいて当該被験者の上肢運動機能を評価することが
できるため、当該被験者は、上肢運動機能リハビリテー
ションの効果を客観的に知ることができる。
ポートシステムによれば、生体情報及び上肢動作の映像
に基づいて当該被験者の上肢運動機能を評価することが
できるため、当該被験者は、上肢運動機能リハビリテー
ションの効果を客観的に知ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、上肢の運動機能回復訓練サポート
システム１の構成を示したシステム系統図である。図１
に示すように、上肢の運動機能回復訓練サポートシステ
ム１にはリハビリテーブル２が備えられている。このリ
ハビリテーブル２には、被験者３の上肢４の動作力によ
り２次元平面（Ｘ，Ｙ平面）上を移動されるグリップ５
が設けられている。このグリップ５には、被験者３の上
肢４の動作力（Ｘ・Ｙ方向の力）を検知する力センサ６
が取り付けられており、力センサ６は上記動作力に対応
した電気信号を出力する。尚、この力センサ６として、
例えば６軸フォース／トルクセンサが用いられる。
て説明する。図１は、上肢の運動機能回復訓練サポート
システム１の構成を示したシステム系統図である。図１
に示すように、上肢の運動機能回復訓練サポートシステ
ム１にはリハビリテーブル２が備えられている。このリ
ハビリテーブル２には、被験者３の上肢４の動作力によ
り２次元平面（Ｘ，Ｙ平面）上を移動されるグリップ５
が設けられている。このグリップ５には、被験者３の上
肢４の動作力（Ｘ・Ｙ方向の力）を検知する力センサ６
が取り付けられており、力センサ６は上記動作力に対応
した電気信号を出力する。尚、この力センサ６として、
例えば６軸フォース／トルクセンサが用いられる。
【００１０】リハビリテーブル２には、必要に応じてグ
リップ５にＸ，Ｙそれぞれの方向のアシスト力を与える
ためのサーボモータ（図示省略）が取り付けられてお
り、このサーボモータを駆動するためにサーボアンプ７
が設けられている。尚、上記サーボモータにはエンコー
ダが内蔵されており、このエンコーダからグリップ５の
現在位置を検知するための信号が出力される。
リップ５にＸ，Ｙそれぞれの方向のアシスト力を与える
ためのサーボモータ（図示省略）が取り付けられてお
り、このサーボモータを駆動するためにサーボアンプ７
が設けられている。尚、上記サーボモータにはエンコー
ダが内蔵されており、このエンコーダからグリップ５の
現在位置を検知するための信号が出力される。
【００１１】上肢の運動機能回復訓練サポートシステム
１の中枢としてパーソナルコンピュータ８が設けられて
いる。そして、このパーソナルコンピュータ８には制御
部（ＤＳＰ）９が接続されている。この制御部９には、
前述の力センサ６からの電気信号が増幅器１０で増幅さ
れたアナログ信号を入力し、デジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換回路１１と、前述のグリップ５の現在位置を検
知するための信号をサーボアンプ７を介して入力するカ
ウンター１２と、前述のサーボモータを駆動する駆動パ
ルスに対応したアナログ信号をサーボアンプ７に出力す
るＤ／Ａ変換回路１３とが設けられている。これによっ
て、制御部９は上記力センサ６により検知された上肢動
作力、グリップ５の現在位置、及び前記アシスト力を演
算することができる。
１の中枢としてパーソナルコンピュータ８が設けられて
いる。そして、このパーソナルコンピュータ８には制御
部（ＤＳＰ）９が接続されている。この制御部９には、
前述の力センサ６からの電気信号が増幅器１０で増幅さ
れたアナログ信号を入力し、デジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換回路１１と、前述のグリップ５の現在位置を検
知するための信号をサーボアンプ７を介して入力するカ
ウンター１２と、前述のサーボモータを駆動する駆動パ
ルスに対応したアナログ信号をサーボアンプ７に出力す
るＤ／Ａ変換回路１３とが設けられている。これによっ
て、制御部９は上記力センサ６により検知された上肢動
作力、グリップ５の現在位置、及び前記アシスト力を演
算することができる。
【００１２】パーソナルコンピュータ８には画像信号入
力回路１４が接続されている。そして、この画像信号入
力回路１４には、被験者３の上肢４の動作を撮像するＣ
ＣＤカメラ１５から出力された画像信号が入力される。
画像信号入力回路１４は、ＣＣＤカメラ１５から出力さ
れた画像信号をデジタル信号に変換したうえパーソナル
コンピュータ８に出力する。パーソナルコンピュータ８
は、その画像信号に基づいて被験者３の上肢４の動作を
画像解析する。
力回路１４が接続されている。そして、この画像信号入
力回路１４には、被験者３の上肢４の動作を撮像するＣ
ＣＤカメラ１５から出力された画像信号が入力される。
画像信号入力回路１４は、ＣＣＤカメラ１５から出力さ
れた画像信号をデジタル信号に変換したうえパーソナル
コンピュータ８に出力する。パーソナルコンピュータ８
は、その画像信号に基づいて被験者３の上肢４の動作を
画像解析する。
【００１３】また、上記パーソナルコンピュータ８に
は、被験者３の上肢４の生体情報を収集する生体情報収
集回路１６が接続されている。そして、上肢４にセット
された３Ｄシェィプセンサ１７からの上肢形態検知信号
と、二つの表面筋電位電極１８の間に発生する筋電位を
増幅器１９で増幅した信号とが生体情報収集回路１６に
入力されると、この上肢形態情報及び上肢４の筋状態情
報がパーソナルコンピュータ８に送られる。
は、被験者３の上肢４の生体情報を収集する生体情報収
集回路１６が接続されている。そして、上肢４にセット
された３Ｄシェィプセンサ１７からの上肢形態検知信号
と、二つの表面筋電位電極１８の間に発生する筋電位を
増幅器１９で増幅した信号とが生体情報収集回路１６に
入力されると、この上肢形態情報及び上肢４の筋状態情
報がパーソナルコンピュータ８に送られる。
【００１４】また、パーソナルコンピュータ８に接続さ
れているディスプレイ２０には、制御部９からの情報に
基づくグリップ５の現在位置が表示されるとともに、被
験者３の上肢４の状態、即ち、麻痺などの状態に対応し
て設定されたグリップ５の移動目標軌道が表示される。
尚、この移動目標軌道は、キーボードやマウスなどを操
作することによりパーソナルコンピュータ８で設定され
る。
れているディスプレイ２０には、制御部９からの情報に
基づくグリップ５の現在位置が表示されるとともに、被
験者３の上肢４の状態、即ち、麻痺などの状態に対応し
て設定されたグリップ５の移動目標軌道が表示される。
尚、この移動目標軌道は、キーボードやマウスなどを操
作することによりパーソナルコンピュータ８で設定され
る。
【００１５】尚、図示はしていないが、不測の事態が発
生した場合、前述のリハビリテーブル２のサーボモータ
の駆動を停止させる非常停止スイッチが設けられてい
る。
生した場合、前述のリハビリテーブル２のサーボモータ
の駆動を停止させる非常停止スイッチが設けられてい
る。
【００１６】次に、上肢の運動機能回復訓練サポートシ
ステム１の作用を説明する。上肢４に例えば麻痺がある
被験者３が上肢の運動機能回復訓練サポートシステム１
でリハビリテーションをする場合、最初、前述のパーソ
ナルコンピュータ８やディスプレイ２０、前述の制御部
（ＤＳＰ）９等に電源を入れ、システム全体の稼動を可
能にする。
ステム１の作用を説明する。上肢４に例えば麻痺がある
被験者３が上肢の運動機能回復訓練サポートシステム１
でリハビリテーションをする場合、最初、前述のパーソ
ナルコンピュータ８やディスプレイ２０、前述の制御部
（ＤＳＰ）９等に電源を入れ、システム全体の稼動を可
能にする。
【００１７】次に、被験者３が、上肢４のリハビリテー
ションを楽しく意欲的に行うためのグリップ５の移動目
標軌道が前述のようにパーソナルコンピュータ８で設定
されると、この移動目標軌道がディスプレイ２０に表示
される。また、グリップ５の現在位置もディスプレイ２
０に表示される。
ションを楽しく意欲的に行うためのグリップ５の移動目
標軌道が前述のようにパーソナルコンピュータ８で設定
されると、この移動目標軌道がディスプレイ２０に表示
される。また、グリップ５の現在位置もディスプレイ２
０に表示される。
【００１８】ディスプレイ２０にグリップ５の移動目標
軌道及び現在位置が表示された状態で、被験者３は上肢
４でグリップ５を移動目標軌道に沿うように移動させ
る。被験者３によりグリップ５が移動されている過程
で、グリップ５の位置が移動目標軌道から外れた場合、
制御部９は前述の力センサ６により検知された上肢動作
力に対応したアシスト力を演算し、そのアシスト力に基
づいてグリップ５の位置を移動目標軌道に修正させるた
めの信号をサーボアンプ７に出力する。
軌道及び現在位置が表示された状態で、被験者３は上肢
４でグリップ５を移動目標軌道に沿うように移動させ
る。被験者３によりグリップ５が移動されている過程
で、グリップ５の位置が移動目標軌道から外れた場合、
制御部９は前述の力センサ６により検知された上肢動作
力に対応したアシスト力を演算し、そのアシスト力に基
づいてグリップ５の位置を移動目標軌道に修正させるた
めの信号をサーボアンプ７に出力する。
【００１９】上記のような制御により、リハビリテーブ
ル２のサーボモータからアシスト力が出力されると、被
験者３は、あたかもリハビリトレーナーからリハビリト
レーニングを受けながらグリップ５を移動させているよ
うな感覚になるため、被験者３のリハビリテーション効
果を上げることができる。
ル２のサーボモータからアシスト力が出力されると、被
験者３は、あたかもリハビリトレーナーからリハビリト
レーニングを受けながらグリップ５を移動させているよ
うな感覚になるため、被験者３のリハビリテーション効
果を上げることができる。
【００２０】被験者３が上肢４でグリップ５を移動目標
軌道に沿うように移動させている過程で、パーソナルコ
ンピュータ８は、前述の上肢動作解析画像、上肢形態情
報、及び上肢筋状態情報に基づいて当該被験者３の上肢
運動機能を評価し、リハビリテーション効果を評価す
る。そして、当該被験者３の上肢４が目標の運動機能に
回復するまで、当該リハビリテーションを行う。
軌道に沿うように移動させている過程で、パーソナルコ
ンピュータ８は、前述の上肢動作解析画像、上肢形態情
報、及び上肢筋状態情報に基づいて当該被験者３の上肢
運動機能を評価し、リハビリテーション効果を評価す
る。そして、当該被験者３の上肢４が目標の運動機能に
回復するまで、当該リハビリテーションを行う。
【００２１】グリップ５の移動目標軌道については、同
一の被験者３でも一つに限らず、上肢４の目標運動機能
に対応して複数の移動目標軌道を設定することがある。
これによって、被験者３は異なる移動目標軌道に沿うよ
うにグリップ５を移動させることができるため、飽きる
ことなく、楽しんで上肢４の運動機能のリハビリテーシ
ョンをすることができる。
一の被験者３でも一つに限らず、上肢４の目標運動機能
に対応して複数の移動目標軌道を設定することがある。
これによって、被験者３は異なる移動目標軌道に沿うよ
うにグリップ５を移動させることができるため、飽きる
ことなく、楽しんで上肢４の運動機能のリハビリテーシ
ョンをすることができる。
【００２２】また、前述したようにリハビリテーブル２
のサーボモータの駆動を停止させる非常停止スイッチが
設けられているため、被験者３がグリップ５を移動させ
ているとき、不測の事態が発生した場合、本人あるいは
近くに居る人が非常停止スイッチを押すことにより、リ
ハビリテーブル２のサーボモータの駆動を停止させるこ
とができる。これによって、被験者３の安全を確保する
ことができる。
のサーボモータの駆動を停止させる非常停止スイッチが
設けられているため、被験者３がグリップ５を移動させ
ているとき、不測の事態が発生した場合、本人あるいは
近くに居る人が非常停止スイッチを押すことにより、リ
ハビリテーブル２のサーボモータの駆動を停止させるこ
とができる。これによって、被験者３の安全を確保する
ことができる。
【００２３】以上説明した実施の形態は一例であり、上
肢の運動機能回復訓練サポートシステム１の構成は図１
に示したものに限らない。
肢の運動機能回復訓練サポートシステム１の構成は図１
に示したものに限らない。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、個々の被験者の身体状
態に応じた上肢の運動機能回復訓練サポートを可能にす
るとともに、被験者が楽しく意欲的にリハビリテーショ
ンをすることができる。
態に応じた上肢の運動機能回復訓練サポートを可能にす
るとともに、被験者が楽しく意欲的にリハビリテーショ
ンをすることができる。
【図１】上肢の運動機能回復訓練サポートシステムの構
成を示したシステム系統図である。
成を示したシステム系統図である。
１ 上肢の運動機能回復訓練サポートシステム ２ リハビリテーブル ３ 被験者 ４ 上肢 ５ グリップ ６ 力センサ ７ サーボアンプ ８ パーソナルコンピュータ ９ 制御部 １４ 画像信号入力回路 １５ ＣＣＤカメラ １６ 生体情報収集回路 １７ ３Ｄシェィプセンサ １８ 表面筋電位電極 ２０ ディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 良文 岐阜県岐阜市南蝉１丁目50番地
Claims (3)
- 【請求項１】 被験者の上肢動作力により移動される移
動手段と、前記移動手段の現在位置を検知する位置検知
手段と、前記被験者の身体状態に対応して前記移動手段
の移動目標軌道を設定する軌道設定手段と、前記移動手
段の現在位置及び前記移動目標軌道を表示する表示手段
とを備えたことを特徴とする上肢の運動機能回復訓練サ
ポートシステム。 - 【請求項２】 被験者の上肢動作力により移動される移
動手段と、前記移動手段に加えられる前記被験者の上肢
動作力を検知する上肢動作力検知手段と、前記移動手段
の現在位置を検知する位置検知手段と、前記被験者の身
体状態に対応して前記移動手段の移動目標軌道を設定す
る軌道設定手段と、前記移動手段の現在位置及び前記移
動目標軌道を表示する表示手段と、前記被験者の上肢動
作力により前記移動手段が移動されている過程で前記移
動手段の現在位置が前記移動目標軌道から外れている場
合に前記移動手段の移動を容易にするためのアシスト力
を前記被験者の上肢動作力に対応して出力するアシスト
手段とを備えたことを特徴とする上肢の運動機能回復訓
練サポートシステム。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の上肢の運動機能
回復訓練サポートシステムにおいて、前記被験者の上肢
の生体情報を電気的に検出する生体情報検知手段と、当
該被験者の上肢動作を映像する映像手段とを配設したう
え、前記生体情報及び上肢動作の映像に基づいて当該被
験者の上肢運動機能を評価する評価手段を設けたことを
特徴とする上肢の運動機能回復訓練サポートシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001073047A JP2002272795A (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | 上肢の運動機能回復訓練サポートシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001073047A JP2002272795A (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | 上肢の運動機能回復訓練サポートシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002272795A true JP2002272795A (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=18930528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001073047A Pending JP2002272795A (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | 上肢の運動機能回復訓練サポートシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002272795A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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