JP2010142451A - 筋力測定及びトレーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標の関節角度及び現在の関節角度を体肢の形状に変換してリアルタイムで重ねて表示することによって、目標の状態と現在の状態との差異が明確になり、被験者は、体肢をどの方向に移動させればよいのかを容易に理解することができ、最大筋力を確実に測定することができるようにする。
【解決手段】ロボットアームと、ロボットアームを被験者の体肢に沿って固定する装着具と、ロボットアームを制御する制御部と、ロボットアームの関節軸の関節角度を測定する関節角度測定器と、ロボットアームの関節軸の軸トルクを測定するトルク測定器と、被験者に対して情報を表示する表示部とを有し、表示部は、目標の関節角度と現在の関節角度とを体肢の形状に変換してリアルタイムで同時に重ねて表示し、目標の状態と現在の状態との差異を明確にすることによって、目標の状態へ誘導する。
【選択図】図１

Description

本発明は、筋力測定及びトレーニング装置に関するものである。

従来、筋力測定及びトレーニング装置では、関節トルクのみを考慮し、人体の体肢に存在する二関節筋を全く考慮していなかったので、関節筋と二関節筋とを選択的に測定及びトレーニングすることができなかった。そのため、例えば、一関節筋のみが衰える病状の被験者が、二関節筋のトレーニングをすることなく、一関節筋のみをトレーニングしたい、というような場合に対応することができなかった。

そこで、二関節アーム装置のような二関節リンク機構を利用した筋力測定及び筋力トレーニングをするシステムや装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。これらのシステムや装置においては、被験者の拮（きっ）抗一関節筋群及び拮抗二関節筋群の筋出力を圧力センサによって測定している。そして、被験者の四肢において所定の複数方向に等尺的最大努力で力を発揮させ、これに基づいて六角形の出力分布特性図を作成し、機能別実効筋力を評価する。

前記従来の筋力測定及びトレーニング装置では、体肢先端の力の大きさ及び方向を同時に考慮し、表示装置に体肢先端位置の初期位置からの変位を表示して誘導するようになっている。また、筋力測定及びトレーニング装置から体肢へ加える力を変化させて誘導することもできる。
特開２０００−２１０２７２号公報 特開２００７−６１１３７号公報 特開２００８−２０６８８９号公報

しかしながら、前記従来の筋力測定及びトレーニング装置においては、筋力測定の際に、被験者は、どの方向にどれくらい力を発揮すればよいのか、という目標を把握することができなかった。そのため、被験者が十分に力を発揮することなく途中で諦めてしまうので、被験者の最大筋力を正確に測定することができなかった。

また、筋力トレーニングの際に、表示装置には体肢の先端位置又は各関節の角度のみが表示されるので、被験者は具体的にどのようにすればよいのかを理解しにくかった。

本発明は、前記従来の筋力測定及びトレーニング装置の問題点を解決して、目標の関節角度及び現在の関節角度を体肢の形状に変換してリアルタイムで重ねて表示することによって、目標の状態と現在の状態との差異が明確になり、被験者は、体肢をどの方向に移動させればよいのかを容易に理解することができ、最大筋力を確実に測定することができる筋力測定及びトレーニング装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の筋力測定及びトレーニング装置においては、被験者の上肢又は下肢の長さに調整可能なロボットアームと、該ロボットアームを前記被験者の体肢に沿って固定する装着具と、前記ロボットアームを制御する制御部と、前記ロボットアームの関節軸の関節角度を測定する関節角度測定器と、前記ロボットアームの関節軸の軸トルクを測定するトルク測定器と、前記被験者に対して情報を表示する表示部とを有し、該表示部は、目標の関節角度と現在の関節角度とを体肢の形状に変換してリアルタイムで同時に重ねて表示し、目標の状態と現在の状態との差異を明確にすることによって、目標の状態へ誘導する。

本発明の他の筋力測定及びトレーニング装置においては、さらに、前記表示部は、目標に到達するために発揮すべき力の大きさ及び方向を記号で表示することにより、目標の状態へ誘導する。

本発明の更に他の筋力測定及びトレーニング装置においては、さらに、前記表示部は、前記被験者の過去のデータ、又は、前記被験者と同じ性別及び年齢の他者の平均データに基づいて、前記被験者の状態に応じた第２の目標を表示する。

本発明の更に他の筋力測定及びトレーニング装置においては、さらに、前記表示部は、目標の状態を示す六角形と現在の状態を示す六角形とを重ねて表示する。

本発明の更に他の筋力測定及びトレーニング装置においては、さらに、前記表示部は、各実効筋の目標の筋出力と現在の筋出力とをグラフ化して重ねて表示する。

本発明によれば、筋力測定及びトレーニング装置においては、目標の関節角度及び現在の関節角度を体肢の形状に変換してリアルタイムで重ねて表示する。これにより、目標の状態と現在の状態との差異が明確になり、被験者は、体肢をどの方向に移動させればよいのかを容易に理解することができ、最大筋力を確実に測定することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態における使用者の体肢の筋群を模式的に示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における使用者の体肢の筋群の活動パターンを示すグラフ、図４は本発明の第１の実施の形態における使用者の体肢の筋群の出力分布特性を示す図である。

図２において、２０は本実施の形態における被験者としての使用者であり、後述される筋力測定及びトレーニング装置１０を使用して筋力の測定及びトレーニングを行う者である。まず、筋力測定及びトレーニング装置１０の背景となる人間の体肢の二関節リンク機構について、本発明の理解に必要な範囲で説明する。

人間の体肢、すなわち、四肢には二関節筋が存在し、該二関節筋は、１つの関節に作用する一関節筋と協調して先端の出力を制御しており、その先端出力は、図３に示されるような六角形の出力分布で表されることが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。そして、六角形の出力分布特性に基づいて機能別実効筋力を評価する方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
藤川智彦、大島徹、熊本水頼、山本倫久、「上肢における拮抗する一関節筋及び二関節筋群の協調活動とその機械モデルによる制御機能解析」、バイオメカニズム１３、バイオメカニズム学会、（１９９６）１８１．。

次に、本発明の理解に必要な範囲で、非特許文献１及び特許文献１に記載された四肢の先端出力特性について説明する。

人間の上肢及び下肢ともに、第一関節、第二関節及び系先端を含む二次元平面内の運動において、第一関節及び第二関節に作用する筋群は、その機能を考慮すると、図３に示されるように、第一関節周りの一対の拮抗一関節筋ペア（ｆ１、ｅ１）、第二関節周りの一対の拮抗一関節筋ペア（ｆ２、ｅ２）、及び、第一関節と第二関節とに跨（またが）る一対の拮抗一関節筋ペア（ｆ３、ｅ３）の３対６筋で代表させることが可能であり、これを機能別実効筋と呼ぶ。なお、図３に示される例は、使用者２０の下肢の股（こ）関節及び膝（ひざ）関節に作用する筋群である。

一関節筋は１つの関節にのみ作用する筋で、上肢では肩関節の三角筋前部や三角筋後部、肘（ひじ）関節の上腕筋や上腕三頭筋外側頭が相当し、下肢では股関節の大殿筋や大腰筋、膝関節の大腿（たい）二頭筋短頭や外側広筋が相当する。そして、二関節筋は、２つの関節に跨って作用する筋で、上肢では上腕二頭筋や上腕三頭筋長頭が相当し、下肢ではハムストリングスや大腿直筋が相当する。

人間の上肢と下肢の二関節リンクの系先端、すなわち、上肢では手根関節部、下肢では足関節部、において発揮される出力及びその出力方向は、３対６筋の機能別実効筋の協調活動で制御される。前記系先端で各方向に最大努力で力を発揮すると、力の出力方向に応じて３対６筋の機能別実効筋が、図３に示されるように交代的に収縮する。なお、図３において、Ｆは添え字で示される関節筋の力を表している。

また、３対６筋の機能別実効筋が発揮する収縮力によって体肢先端に発生する力の方向は、図４に示されるとおりであり、図３に示されるような交代パターンに従った協調制御による力の合成によって、六角形の最大出力分布特性を示す。

この最大出力分布特性の六角形の各辺は、第１リンク、第２リンク、第一関節と系先端とを結ぶ直線に平行であるという特徴がある。したがって、六角形の形状は体肢の姿勢によって異なる。そして、筋の収縮力が一定で各関節に発生しているトルクが変化しなくても、関節トルクにより、人間の体肢の先端に発生する力は、上肢又は下肢の姿勢によってその方向も大きさも変化する。

次に、本実施の形態における筋力測定及びトレーニング装置１０の構成について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における筋力測定及びトレーニング装置の機能構成を示すブロック図、図５は本発明の第１の実施の形態における筋力測定及びトレーニング装置のロボットアームを被験者に取り付けた状態を示す図である。なお、図５において、（ａ）は側面を示す図であり、（ｂ）は正面を示す図である。

本実施の形態における筋力測定及びトレーニング装置１０は、図に示されるように、使用者２０が着座するサドル１１と、使用者２０の体肢に沿って装着されるロボットアーム１２と、該ロボットアーム１２を制御する制御部３と、使用者２０が筋力測定の意図を入力する入力操作部２と、使用者２０に負荷情報等の情報を提供する表示部１とを有する。なお、ここでは説明の都合上、下肢の例についてのみ説明するが、上肢についても同様である。

そして、前記ロボットアーム１２は、大腿部に対応する第１リンク１４ａと、下腿部に対応する第２リンク１４ｂとの２つのリンクから成る２自由度のロボットアームである。また、第１リンク１４ａ及び第２リンク１４ｂは、リンク長を調節することができるスライド機構を備え、筋力測定及び筋力トレーニングを行うときには、それぞれ、使用者２０の大腿部及び下腿部の長さと同じになるように調整され、第１装着具１５ａ及び第２装着具１５ｂによって大腿部及び下腿部に固定される。なお、第１リンク１４ａ及び第２リンク１４ｂ並びに第１装着具１５ａ及び第２装着具１５ｂを統合的に説明する場合には、各々、リンク１４及び装着具１５として説明する。

また、前記ロボットアーム１２は、使用者２０がサドル１１に着座した状態で、使用者２０に装着されるが、このとき、ロボットアーム１２の第１関節軸１６ａを使用者２０の股関節に一致させ、ロボットアーム１２の第２関節軸１６ｂを使用者２０の膝関節軸に一致させる。また、前記第１関節軸１６ａ及び第２関節軸１６ｂには、第１サーボモータ１７ａ及び第２サーボモータ１７ｂが連結されている。なお、前記第１関節軸１６ａ及び第２関節軸１６ｂ並びに第１サーボモータ１７ａ及び第２サーボモータ１７ｂを統合的に説明する場合には、各々、関節軸１６及びサーボモータ１７として説明する。

ここで、該サーボモータ１７は、関節駆動源として機能し、関節軸１６を回転させるための軸トルクとしてのトルクを発生する。そして、各サーボモータ１７はトルク測定器１８及び関節角度測定器１９を内蔵し、各サーボモータ１７の発生するトルクは前記制御部３によって制御される。

次に、前記構成の筋力測定及びトレーニング装置１０の動作について説明する。

図６は本発明の第１の実施の形態における目標の関節角度及び現在の関節角度を体肢の形状に変換して重ねて表示した表示例を示す図である。

まず、筋力測定を行う場合の動作について説明する。

使用者２０は、入力操作部２を操作して筋力測定開始を指示する。すると、ロボットアーム１２は、筋力測定の動作を開始し、ある一定方向、例えば、図４におけるａ方向に、使用者２０の足を引っ張る方向へ徐々に動作して負荷をかける。

これに対し、使用者２０は、下肢が初期位置から動かないように力を発揮し、最大限努力する。つまり、使用者２０は、ロボットアーム１２が足を引っ張る方向とは逆の方向であるｄ方向に力を入れる。

そして、使用者２０の力がロボットアーム１２からの負荷に負けると、使用者２０の下肢は、次第に初期位置から移動する。使用者２０の下肢の移動量は、関節角度度測定器１９によって測定され、制御部３により使用者２０の下肢の状態が演算される。

すると、図６に示されるように、表示部１に、下肢が初期位置、すなわち、目標位置にあるときの形状と、下肢が現在位置にあるときの形状とが重ねて表示される。なお、太線Ａで示される下肢の形状が現在位置を示し、点線Ｂで示される下肢の形状が目標位置を示している。そして、使用者２０は、現在位置が目標位置と一致するように、下肢へ力を入れる。

なお、使用者２０がロボットアーム１２の力に負け、その結果として、ロボットアーム１２が所定角度以上動いたときの最大負荷を、その方向の最大筋力とする。

そして、このような動作を図４におけるａ〜ｆの６頂点、又は、その中間点で複数回繰り返し、６角形の最大出力分布図を作成して各実効筋力値を求める。

このようにして測定した筋力値、使用者２０のトレーニングの履歴、使用者２０の状態、希望等から、トレーニングによって鍛えるべき筋、トレーニングにおける出力方向又はトレーニング負荷の大きさを自動的に決定する。

次に、筋力トレーニングを行う場合の動作について説明する。

使用者２０は、入力操作部２を操作してトレーニングメニューを入力する。該トレーニングメニューの入力は、例えば、前述の筋力測定によって自動的に決定されたトレーニングにおける出力方向、トレーニング負荷の大きさ等を修正又は入力することである。

例えば、図４におけるｂ方向の先端出力を増強する場合、使用者２０は、トレーニングにおける出力方向としてｂ方向を選択し、トレーニング負荷の大きさを入力する。

そして、図３に示されるような３対６筋の交代パターンから、ｂ方向に力を発揮する場合に活動する筋は、ｆ１（股関節一関節屈筋群）、ｅ２（膝関節一関節屈筋群）及びｆ３（大腿部二関節筋屈筋群）であることが分かる。

このように、ｂ方向の出力を増強するには、前記ｆ１、ｅ２及びｆ３の三筋群を鍛えればよいので、筋力測定及びトレーニング装置１０は、前記三筋群が活動したときに股関節及び膝関節に対応する第１サーボモータ１７ａ及び第２サーボモータ１７ｂが発生するトルクを反対方向に、使用者２０が入力したトレーニング負荷の大きさまで、徐々に又は段階的に増加させる。そして、使用者２０は、筋力測定及びトレーニング装置１０が発生するトルクに対抗するように力を入れることによって、所定の筋出力の状態を維持し、筋力をトレーニングすることができる。

前記筋力測定及びトレーニング装置１０は、使用者２０に対して一定のトルクを負荷としてかけているので、使用者２０が、体肢先端（例えば、足首）の位置を変化させないように努力することで、等尺性のトレーニングをすることも可能である。また、トレーニング中に使用者２０の姿勢が変化しても筋に対する負荷が変化しないので、等張性のトレーニングをすることも可能である。

このように、使用者２０がトレーニングする体肢先端の出力方向及びトレーニング負荷の大きさを入力すると、制御部３は、入力された大きさのトレーニング負荷を発生するのに必要なトルクの値を算出し、ロボットアーム１２は、入力された出力方向と反対方向であって、制御部３によって算出された値のトルクを発生する。これにより、使用者２０の姿勢に関わらず、使用者２０に一定のトレーニング負荷を与えるようになっている。

筋力測定の場合と同様に、筋力トレーニングの場合にも、表示部１は、図６に示されるような表示例に、現在の負荷量と目標の負荷量とを表示し、使用者２０が最大筋力を発揮しやすいようにする。

このように、本実施の形態においては、表示部１が使用者２０の体肢の形状の目標の状態と現在の状態とをリアルタイムで重ねて同時に表示する。これにより、目標の状態と現在の状態との差違が明確になり、使用者２０は、どの方向に体肢を動かせば目標に到達することができるのかを容易に理解することができる。そのため、使用者２０は、最大筋力を容易に発揮することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図７は本発明の第２の実施の形態における目標の関節角度及び現在の関節角度を体肢の形状に変換して重ねて表示した表示例を示す図である。

本実施の形態においては、筋力測定の場合及び筋力トレーニングの場合、図に示されるように、表示部１は、下肢が目標位置にあるときの形状と下肢が現在位置にあるときの形状とを重ねて表示するとともに、目標に到達するために必要な力の大きさ及び方向を示す矢印等の記号を表示する。図において、矢印Ｃは膝関節位置における力の大きさ及び方向を示す記号であり、矢印Ｄは足首関節位置における力の大きさ及び方向を示す記号である。

なお、目標に到達するために必要な力の大きさ及び方向は、トルク測定器１８及び関節角度測定器１９の測定データに基づき制御部３が演算する。矢印Ｃ及びＤによって、膝関節位置及び足首関節位置における力の大きさ及び方向が示されるので、使用者２０が初心者であっても容易に理解することができる。

さらに、下肢の目標の状態と現在の状態との差異が大きくなると矢印Ｃ及びＤが大きく表示され、また、下肢の目標の状態と現在の状態との差異が小さくなると矢印Ｃ及びＤが小さく表示される。そして、下肢の目標の状態と現在の状態とが一致すると矢印Ｃ及びＤは表示されなくなる。

なお、その他の点の構成及び動作については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

このように、本実施の形態においては、表示部１が発揮すべき力の大きさ及び方向を矢印等の記号で表示する。これにより、目標の状態と現在の状態との差異が明確になるとともに、使用者２０は、どの方向に体肢を動かせば目標に到達するのかを容易に理解することができる。そのため、使用者２０は、最大筋力を容易に発揮することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図８は本発明の第３の実施の形態における筋力測定及びトレーニング装置の機能構成を示すブロック図である。

本実施の形態における筋力測定及びトレーニング装置１０は、図に示されるように、制御部３に接続されたデータベース４を有する。該データベース４には、使用者２０の過去の筋力、トレーニング履歴、健康状態等のデータ、他者の年齢、性別 筋力データ等のデータ、病状、症状に応じたトレーニングメニュー等のデータ等が蓄積されている。

なお、その他の点の構成については、第１及び第２の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

次に、本実施の形態における筋力測定及びトレーニング装置１０の動作について説明する。

図９は本発明の第３の実施の形態における目標の関節角度及び現在の関節角度を体肢の形状に変換して重ねて表示した表示例を示す図である。

本実施の形態においては、筋力測定の場合及び筋力トレーニングの場合、図に示されるように、表示部１は、下肢が目標位置（第１の目標位置）にあるときの形状と下肢が現在位置にあるときの形状とを重ねて表示するとともに、データベース４に蓄積されたデータに基づいて第２の目標位置にあるときの形状を表示させる。図において、細線Ｅで示される下肢の形状が第２の目標位置を示している。なお、第２の目標とは、例えば、使用者２０の性別、年齢等に応じた全国的な平均値等である。

筋力測定及び筋力トレーニングが開始され、徐々にロボットアーム１２から使用者２０へ与えられる負荷が増大すると、次第に第１の目標の状態から現在の状態がずれて、第２の目標の状態へと近付いていく。例えば、第２の目標が全国平均値である場合、使用者２０が第２の目標まで耐えることができれば、使用者２０の筋力は全国平均値よりも強いことが分かる。

なお、第２の目標は、全国平均値以外であってもよく、使用者２０の前回の測定値でもよいし、使用者２０に症状があれば、症状に応じた目標値等であってもよい。

なお、その他の点の動作については、第１及び第２の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

このように、本実施の形態においては、表示部１が真の目標である第１目標の状態に加え、使用者２０の性別、年齢等に応じた全国平均値データ等を示す第２の目標の状態を表示する。これにより、努力すべき第２の目標の状態と現在の状態との差異が明確になるので、使用者２０は、諦めずに最大筋力を発揮することができる。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１〜第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第３の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図１０は本発明の第４の実施の形態における目標の筋出力及び現在の筋出力を重ねて表示した表示例を示す図である。

筋力測定及びトレーニング装置１０の構成については、前記第３の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

本実施の形態においては、筋力測定の場合及び筋力トレーニングの場合、図に示されるように、表示部１は、下肢先端部における全方向の筋出力を表示する。図において、矢印Ｆは現在の筋出力の測定値（大きさ及び方向）を示し、矢印Ｇは現在の筋出力の目標値（大きさ及び方向）を示し、六角形Ｈは前回の筋出力の測定値（最大出力六角形）を示し、六角形Ｉは筋出力の全国平均値、目標値等（最大出力六角形）を示している。なお、全方向の筋出力は、トルク測定器１８及び関節角度測定器１９の測定データに基づき、制御部３が演算する。また、全国平均値、目標値等は、データベース４に蓄積されたデータに基づいて表示される。

なお、その他の点の動作については、第３の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

このように、本実施の形態においては、表示部１が下肢先端の全方向の筋出力の大きさ及び方向のバランスを六角形形状として視覚的にわかりやすく表示する。また、同時に目標の形状も重ねて表示するために、現在の状態と目標の状態との差異が明確になる。そのため、使用者２０は、どの方向にどれだけ筋出力を発揮すればよいのかを容易に理解することができる。したがって、使用者２０のモチベーションが向上し、最大筋力を容易に発揮することができる。

次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第１〜第４の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第４の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図１１は本発明の第５の実施の形態における目標の筋出力及び現在の筋出力を重ねて表示した表示例を示す図である。

筋力測定及びトレーニング装置１０の構成については、前記第３の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

本実施の形態においては、筋力測定の場合及び筋力トレーニングの場合、図に示されるように、表示部１は、各実効筋について、個別に、現在出力している筋出力の割合を棒グラフとして表示するとともに、使用者２０に応じた目標値、例えば、全国平均値等を重ねて表示する。なお、各実効筋の筋出力は、トルク測定器１８及び関節角度測定器１９の測定データに基づき、制御部３が演算する。また、全国平均値、目標値等は、データベース４に蓄積されたデータに基づいて表示される。

なお、その他の点の動作については、第３の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

このように、本実施の形態においては、表示部１が各実効筋について、個別に、現在出力している筋出力の割合を棒グラフとして表示するとともに、目標値を重ねて表示する。これにより、特に特定の実効筋を鍛えるような場合に、現在の状態と目標の状態との差異が明確になり、最大筋力を容易に発揮することができる。

なお、前記第１〜５の実施の形態を個別に説明したが、前記第１〜５の実施の形態をすべて同時に実施し、第１の目標位置、力の大きさ及び方向を指示する矢印記号、第２の目標位置、体肢先端における全方向の筋出力並びに筋出力の割合の棒グラフをすべて同時に表示部１に表示することも可能である。

また、前記第１〜５の実施の形態においては、使用者２０の下肢の片側に適用した例を説明したが、すべての上肢及び下肢に適用することが可能である。

なお、前記第１〜５の実施の形態においては、使用者２０の姿勢は、サドル１１に着座していることを想定して説明したが、半仰位、仰臥（が）位等の姿勢でも適用可能である。

また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における筋力測定及びトレーニング装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における使用者の体肢の筋群を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施の形態における使用者の体肢の筋群の活動パターンを示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態における使用者の体肢の筋群の出力分布特性を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における筋力測定及びトレーニング装置のロボットアームを被験者に取り付けた状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における目標の関節角度及び現在の関節角度を体肢の形状に変換して重ねて表示した表示例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における目標の関節角度及び現在の関節角度を体肢の形状に変換して重ねて表示した表示例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態における筋力測定及びトレーニング装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態における目標の関節角度及び現在の関節角度を体肢の形状に変換して重ねて表示した表示例を示す図である。 本発明の第４の実施の形態における目標の筋出力及び現在の筋出力を重ねて表示した表示例を示す図である。 本発明の第５の実施の形態における目標の筋出力及び現在の筋出力を重ねて表示した表示例を示す図である。

符号の説明

１ 表示部
３ 制御部
１０ 筋力測定及びトレーニング装置
１２ ロボットアーム
１５ａ 第１装着具
１５ｂ 第２装着具
１６ａ 第１関節軸
１６ｂ 第２関節軸
１８ トルク測定器
１９ 関節角度測定器
２０ 使用者

Claims (5)

1. （ａ）被験者の上肢又は下肢の長さに調整可能なロボットアームと、
   （ｂ）該ロボットアームを前記被験者の体肢に沿って固定する装着具と、
   （ｃ）前記ロボットアームを制御する制御部と、
   （ｄ）前記ロボットアームの関節軸の関節角度を測定する関節角度測定器と、
   （ｅ）前記ロボットアームの関節軸の軸トルクを測定するトルク測定器と、
   （ｆ）前記被験者に対して情報を表示する表示部とを有し、
   （ｇ）該表示部は、目標の関節角度と現在の関節角度とを体肢の形状に変換してリアルタイムで同時に重ねて表示し、目標の状態と現在の状態との差異を明確にすることによって、目標の状態へ誘導することを特徴とする筋力測定及びトレーニング装置。
2. 前記表示部は、目標に到達するために発揮すべき力の大きさ及び方向を記号で表示することにより、目標の状態へ誘導する請求項１に記載の筋力測定及びトレーニング装置。
3. 前記表示部は、前記被験者の過去のデータ、又は、前記被験者と同じ性別及び年齢の他者の平均データに基づいて、前記被験者の状態に応じた第２の目標を表示する請求項１又は２に記載の筋力測定及びトレーニング装置。
4. 前記表示部は、目標の状態を示す六角形と現在の状態を示す六角形とを重ねて表示する請求項１〜３のいずれか１項に記載の筋力測定及びトレーニング装置。
5. 前記表示部は、各実効筋の目標の筋出力と現在の筋出力とをグラフ化して重ねて表示する請求項１〜４のいずれか１項に記載の筋力測定及びトレーニング装置。

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