JP2011143266A - Somatic sense exercise integration evaluation training system - Google Patents

Somatic sense exercise integration evaluation training system Download PDF

Info

Publication number
JP2011143266A
JP2011143266A JP2011065207A JP2011065207A JP2011143266A JP 2011143266 A JP2011143266 A JP 2011143266A JP 2011065207 A JP2011065207 A JP 2011065207A JP 2011065207 A JP2011065207 A JP 2011065207A JP 2011143266 A JP2011143266 A JP 2011143266A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
force
trainee
body fixing
training system
exercise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011065207A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5263799B2 (en
Inventor
Fuminari Kaneko
文成 金子
Tadashi Masuda
正 増田
Tomohiro Kizuka
朝博 木塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2011065207A priority Critical patent/JP5263799B2/en
Publication of JP2011143266A publication Critical patent/JP2011143266A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5263799B2 publication Critical patent/JP5263799B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a somatic sense exercise integration evaluation training system which integrally evaluates motion sense to prevent its retrogression and improve the somatic sense. <P>SOLUTION: The somatic sense exercise integration evaluation training system comprises; a body fixing part to fix a motion site of a trainee by fixing devices 1a, 1b; a load generation mechanism part 2 to apply force to the body fixing part so as to apply a predetermined amount of force to the motion sites of the trainee; a position sensor 3 to detect a position shift of the body fixing part; a force sensor 4 to detect motion force of the trainee; a control part 5 to control the load generation mechanism so as to apply a predetermined amount of force to a motion site of the trainee corresponding to a force signal detected by the force sensor or the position sensor; and an evaluation process part 6 to carry out a process to evaluate the motion sense of the trainee based on a position signal detected by the force signal and a position signal detected by the position sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、静的および動的な身体運動能力の退行を予防し、運動感覚を統合して評価すると共にその退行を予防し、向上させるための体性感覚運動統合評価訓練システムに関するものである。   The present invention relates to a somatosensory motor integrated evaluation training system for preventing the regression of static and dynamic physical motor ability, integrating and evaluating motor sensation, and preventing and improving the regression. .

例えば、加齢や、病気・外傷などに引き続く安静による身体不活動、さらに環境の変化による生活活動の運動量の減少などによって、人の身体運動機能は低下する。加齢による身体運動機能の低下は、日常生活における防御反応や姿勢反応の退行を引き起こし、日常生活動作能力の減退が余儀なくされる。このため、中年者の身体不活動は、生活習慣病の誘因となり、ひいては脳血管障害などの重篤な障害につながる可能性がある。   For example, a person's physical motor function decreases due to aging, physical inactivity due to rest following illness / trauma, etc., and a decrease in the amount of exercise in daily activities due to environmental changes. Deterioration of physical motor function due to aging causes a regression of defense response and posture response in daily life, and it is unavoidable that the ability of daily life movement is reduced. For this reason, physical inactivity of middle-aged persons is an incentive to lifestyle-related diseases, which can lead to serious disorders such as cerebrovascular disorders.

また、児童の運動量低下は身体運動機能の正常発達にとって重要な問題であり、運動量の減少は筋・骨格の成長にとって陰性に働くため、将来的に骨折や外傷が増加するなどの懸念につながる。   In addition, the decrease in the amount of exercise in children is an important problem for normal development of physical motor function, and the decrease in exercise is negative for muscle and skeletal growth, leading to concerns such as increased fractures and trauma in the future.

このような背景から、医療費や労働力の確保という側面から社会負担を軽減するため、積極的な身体運動機能の退行を予防、治療する必要がある。身体運動能力の構成要素に筋力がある。歩行などの移動手段をはじめとした日常生活動作を遂行するにあたっては、最低限の筋力が必要であり、かつ予備的筋力の量によって日常生活で加わる加重への予備能力が決定される。日常生活動作は随意的に遂行されるものであるから、運動機能退行を予防・治療するための運動(訓練)は意思を持って意図的(随意的)に行う必要がある。   Against this background, it is necessary to prevent and treat aggressive physical motor function regression in order to reduce social burden from the aspect of securing medical expenses and labor force. Muscle power is a component of physical exercise ability. In carrying out daily activities such as walking and other moving means, a minimum muscular strength is required, and the reserve capacity to the weight applied in daily life is determined by the amount of the preliminary muscular strength. Since daily activities are performed voluntarily, exercise (training) for preventing and treating motor function regression needs to be performed intentionally (optional) with will.

一方、この訓練は、日常生活の動作に伴う随意運動をその訓練に適した方法で行うこと(例えば、漫然と歩くのではなく、姿勢を正し、訓練となりうる速度で歩くなど)で可能であるが、その場合にはどうしても個人が得意な方法で動作が遂行されるため、強い筋はより強化され、弱い筋は訓練されにくいということになる。そこで、現在の身体運動機能がどのような状況であるのかを客観的に示し、かつ訓練の指針を作成するための身体運動機能評価・計測方法が求められている。また、さまざまな研究から、単に筋力を発揮するような訓練方法ではなく、関節運動を制御する中枢神経系が体性感覚入力を注意深く知覚し、それに基づいて訓練するような形態で実施した方が効果的である。   On the other hand, this training is possible by performing voluntary movements associated with daily life movements in a manner suitable for the training (for example, correct walking, walking at a speed that can be used for training, etc.) In that case, however, the movement is performed in a way that the individual is good at, so that the strong muscles are strengthened and the weak muscles are hard to be trained. Therefore, there is a need for a method for evaluating and measuring body movement function that objectively shows the current state of body movement function and creates training guidelines. In addition, from various studies, it is not a training method that merely demonstrates muscle strength, but a method in which the central nervous system that controls joint movement carefully perceives somatic sensory input and trains based on it. It is effective.

従来から、多くの身体訓練装置が提案されているが、加齢にともなう肢体能力の退行に関する分析およびその対応の装備が希薄であって、この種の身体訓練装置は合理的な訓練になるのか否か疑問のあるものや、筋力や関節の可動領域を拡大するなど、肢体の一部を訓練することを目的としたものが多い。若年向きの装置や無理な訓練を行う強化装置は、肢体能力の退行予防の観点からは意味がない。また、リハビリテーションを行う目的にした身体訓練装置も多く提案されている。   Conventionally, many physical training devices have been proposed, but the analysis of the regression of limb physical ability with aging and the corresponding equipment are sparse, and is this type of physical training device a reasonable training? Many of them are aimed at training a part of the limbs, such as those that are questionable or not, and expanding the range of muscle strength and joint movement. A device suitable for young people or a strengthening device that performs unreasonable training is meaningless from the viewpoint of preventing regression of limb physical ability. In addition, many physical training devices for the purpose of performing rehabilitation have been proposed.

例えば、特許文献1に記載の「肢体リハビリテーション訓練装置」は、肢体の関節角に変位を生じない状態での動作力情報により、被訓練者の操作能力の向上に必要な情報を人間へと帰還するものである。この装置によれば、肢体の関節角の変位を必要とせず、肢体運動の操作調整機能の回復が可能となり、その際に訓練結果が定量化され記憶、評価が自動的に行われることになり、中枢神経系への障害のリハビリテーションを支援することができる。   For example, the “limb rehabilitation training apparatus” described in Patent Document 1 returns information necessary for improving the operation ability of a trainee to a human by using motion force information in a state in which the joint angle of the limb does not change. To do. According to this device, it is possible to recover the operation adjustment function of the limb movement without requiring the displacement of the joint angle of the limb, and at that time, the training result is quantified, and the memory and the evaluation are automatically performed. Can assist in rehabilitation of disorders to the central nervous system.

また、特許文献2の「関節屈伸運動装置」は、例えば、片麻痺患者が関節の運動感覚を再獲得するための認知運動療法に使用して好適な訓練装置である。この関節屈伸訓練装置によれば、アームを介して感覚的に認識した関節の屈曲角度が実際の角度と比較して判定されることから、患者は中枢神経系や抹消神経系を関節の角度の判断に集中させることになり、これにより、関節の屈伸動作と中枢神経の作用に基づく知覚神経系や末消神経系の運動感覚の再教育訓練を行うことができる。   The “joint bending and stretching exercise device” of Patent Document 2 is a training device suitable for use in, for example, cognitive exercise therapy for a hemiplegic patient to reacquire the kinematic sense of the joint. According to this joint flexion / extension training apparatus, since the flexion angle of the joint sensed through the arm is determined by comparison with the actual angle, the patient can control the central nervous system and the peripheral nervous system at the joint angle. This makes it possible to concentrate on the judgment, and thereby re-education training of the sensory nervous system and the motor sensation of the peripheral nervous system based on the bending and stretching movements of the joint and the action of the central nerve can be performed.

また、リハビリーションを行う理学療法士や作業療法士などの担当者を手助けするものとして、社会復帰のための治療を受ける患者が、毎日毎日のリハビリーションにおいて楽しみながら効率の良い、確実な訓練を受けることができるシステムとして、特許文献3の「医療情報システム」が参照できる。利用者が通常運動時と同一の運動感覚を得ることができる運動訓練装置としては、特許文献4の「運動訓練装置」が参照できる。   In addition, as a means to assist rehabilitation personnel such as physiotherapists and occupational therapists, patients who are treated for rehabilitation are able to enjoy their daily rehabilitation while having an efficient and reliable As a system capable of receiving training, the “medical information system” of Patent Document 3 can be referred to. As the exercise training apparatus that allows the user to obtain the same kinesthetic feeling as in normal exercise, the “exercise training apparatus” of Patent Document 4 can be referred to.

特開2004−008605号公報JP 2004-008605 A 特開2003−175085号公報JP 2003-175085 A 特開2003−305094号公報JP 2003-305094 A 特開平09−84898号公報JP 09-84898 A

したがって、身体運動機能の一つである運動感覚機能を計測すると共に、運動感覚機能が退行するのを予防、治療するのに適合し、楽しみながら運動を実施できる程度の抵抗を提示し、運動感覚機能を計測するシステムを開発することが望まれる。   Therefore, the motor sensory function, which is one of the body motor functions, is measured, and it is suitable for preventing and treating the regression of the motor sensory function. It is desirable to develop a system for measuring functions.

スポーツ活動や日常生活において適正に活動するためには、身体が置かれている状況を自らが認知しながら環境に適応して動作力を出力しなくてはならない。このために、身体運動機能の退行予防および治療は、動作力として単に力を出力すればよいのではなく、提示された力を認知し、それに対して応答する閉回路の運動制御機能を訓練しなくてはならない。また、そのためには、身体運動機能の評価として単に筋力や力の提示もしくは抵抗を加えたことによる位置のずれを計測しても意味がない。   In order to perform appropriately in sports activities and daily life, it is necessary to adapt to the environment and output movement power while recognizing the situation where the body is placed. For this reason, regressive prevention and treatment of physical motor function does not have to simply output force as an operating force, but trains a closed-circuit motor control function that recognizes and responds to the presented force. Must-have. For this purpose, it is meaningless to simply measure the displacement of the position due to the presentation of muscle strength or force or the addition of resistance as an evaluation of the body motor function.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、静的および動的な身体運動能力の退行を予防して、運動感覚を統合して評価すると共にその退行を予防し、向上させるための体性感覚運動統合評価訓練システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent the regression of static and dynamic physical motor ability and to evaluate motor sense in an integrated manner. Another object is to provide a somatosensory motor integrated evaluation training system for preventing and improving the regression.

上記のような目的を達成するため、本発明による体性感覚運動統合評価訓練システムは、基本的な構成として、訓練者の動作部位を固定具により固定する身体固定部と、訓練者の動作部位に運動課題の所定量の力を加えるように前記身体固定部に力を加える負荷発生機構部と、前記身体固定部の初期位置からの位置ずれを位置信号として検出する位置センサと、訓練者の動作力を力信号として検出する力センサと、前記力センサにより検出された力信号に応じて訓練者の動作部位に運動課題の所定量の力を加えるように前記負荷発生機構部を制御する制御部と、前記力センサにより検出された力信号および位置センサから検出された位置信号に基づいて訓練者の運動課題に対する運動感覚を評価する処理を行う評価処理部とを備える。   In order to achieve the above object, the somatosensory motor integrated evaluation training system according to the present invention includes, as a basic configuration, a body fixing unit that fixes a motion part of a trainer with a fixture, and a motion part of the trainer. A load generating mechanism that applies a force to the body fixing part so as to apply a predetermined amount of force to the exercise task, a position sensor that detects a displacement of the body fixing part from an initial position as a position signal, and a trainee's A force sensor that detects an operating force as a force signal, and a control that controls the load generating mechanism unit so as to apply a predetermined amount of force of an exercise task to an exerciser's operating part according to the force signal detected by the force sensor And an evaluation processing unit that performs a process of evaluating a motor sensation with respect to the exercise task of the trainee based on the force signal detected by the force sensor and the position signal detected by the position sensor.

具体的には、台部に載せた訓練者の動作部位を固定具により固定する身体固定部と、例えば椅座した訓練者の関節を屈曲もしくは伸展させる方向に所定量の力を加えるように前記身体固定部に力を加える負荷発生機構部と、前記台部の位置ずれを検出する位置センサと、前記身体固定部の台部に装備されて訓練者の関節を屈曲もしくは伸展させる方向の力を検出する力センサと、前記力センサにより検出された力信号に応じて椅座した訓練者の関節を屈曲もしくは伸展させる方向に所定量の力を加えるように前記負荷発生機構部を制御する制御部と、前記力センサにより検出された力信号および位置センサから検出された位置信号に基づいて訓練者の運動課題に対する運動感覚を評価する処理を行う評価処理部とを備える。   Specifically, the body fixing part that fixes the movement part of the trainer placed on the base part with a fixing tool, and a predetermined amount of force in a direction to bend or extend the joint of the trainer sitting on the chair, for example, A load generating mechanism for applying a force to the body fixing part, a position sensor for detecting a position shift of the base part, and a force in a direction to bend or extend the joint of the trainee that is equipped on the base part of the body fixing part. A force sensor for detecting, and a control unit for controlling the load generating mechanism so as to apply a predetermined amount of force in a direction to bend or extend a joint of a trainee seated in accordance with a force signal detected by the force sensor And an evaluation processing unit that performs a process of evaluating a motor sensation with respect to the exercise task of the trainee based on the force signal detected by the force sensor and the position signal detected by the position sensor.

本発明による体性感覚運動統合評価訓練システムにおいては、更に、訓練者に対する課題を提示する表示装置を備え、前記評価処理部は、訓練者の運動感覚を評価した結果に基づいて前記表示装置に訓練者に対する運動課題を表示することを特徴とするものである。   The somatosensory motor integrated evaluation training system according to the present invention further includes a display device that presents a problem to the trainee, and the evaluation processing unit includes the display device based on the result of evaluating the trainee's motor sensation. The exercise task for the trainee is displayed.

また、この場合に、体性感覚運動統合評価訓練システムにおいて、前記制御部は、運動課題に対応して前記負荷発生機構部を制御して訓練者の動作部位に対して前記身体固定部を介して加える力を発生させる。提示した運動課題は表示装置に表示される。   Further, in this case, in the somatosensory motor integrated evaluation training system, the control unit controls the load generation mechanism unit in response to a motor task and passes the body fixing unit through the body fixing unit. Force to be applied. The presented exercise task is displayed on a display device.

訓練者が運動課題に対して訓練を行う場合において、表示装置は必ずしも必要でない。運動課題として、例えば閉眼で視覚情報をなくした状態で、四肢に対して力を提示し、その提示された力を視覚情報ではなく四肢で感じ取り、提示された力に負けないように押し返す運動課題では、表示装置は必ずしも必要でない。この運動課題では、必ずしも、その場から動かないようにする必要はなく、一定の動作力を出しつつも提示された位置を追いかけるように動作力の力を出しながら動かすという課題である。この運動課題は、具体的には、負荷発生機構部が出力する力に対して、訓練者が負けないよう動作力を出し、身体の動作部位の位置を一定の位置に保たせるという課題である。しかし、一定の力を出しつつも、負けながら提示された運動速度で動かしたり、勝ちながら一定の運動速度で動かしたりするというような運動課題が提示されても良い。   In the case where the trainee performs training on the exercise task, the display device is not necessarily required. As an exercise task, for example, when the visual information is lost with closed eyes, the force is presented to the extremities, the sensed force is sensed by the extremities rather than the visual information, and the exercise task is pushed back so as not to lose the presented force. Then, a display device is not necessarily required. In this exercise task, it is not always necessary to prevent movement from the place, and it is a task to move while generating the force of the operation force so as to follow the presented position while outputting a constant operation force. Specifically, this exercise task is a task of giving an exercise force so that the trainer does not lose the force output by the load generation mechanism unit and keeping the position of the body movement part at a fixed position. . However, an exercise task such as moving at a given exercise speed while losing, or moving at a constant exercise speed while winning, may be presented while giving a constant force.

また、この体性感覚運動統合評価訓練システムは、人間の四肢のそれぞれの部位の運動動作を個別に評価するようにも構成できる。その場合には、身体固定部、負荷発生機構部の構造をそれぞれの動作部位に対応した構造とされる。既存の運動形態、例えば、ペダリングや単関節筋力発揮などに適応するようなものであっても良い。   In addition, this somatosensory motor integrated evaluation training system can also be configured to individually evaluate the motion of each part of the human limb. In that case, the structures of the body fixing part and the load generating mechanism part are made to correspond to the respective operation parts. It may be adapted to existing exercise forms, for example, pedaling or single joint muscle strength.

具体的に脚の運動動作を評価する別の態様として、例えば、身体固定部は、水平移動可能なペダルであり、負荷発生機構部はこのペダルを駆動して、横たわっている状態の訓練者の膝関節を屈曲もしくは伸展させる所定量の力を加えるようにペダルに水平方向の力を加える機構として構成されてもよい。更に別の態様として、エルゴメータのような機構を利用することができる。この場合には、身体固定部は、回転運動するクランクシャフトに訓練者の足を固定するペダルであり、負荷発生機構部は、前記ペダルの回転運動により訓練者の膝関節を屈曲もしくは伸展させる方向に所定量の力を加える機構に構成される。   Specifically, as another aspect for evaluating the motion motion of the leg, for example, the body fixing unit is a horizontally movable pedal, and the load generating mechanism unit drives the pedal so that the trainer in a lying state It may be configured as a mechanism for applying a horizontal force to the pedal so as to apply a predetermined amount of force for bending or extending the knee joint. As yet another aspect, a mechanism such as an ergometer can be used. In this case, the body fixing portion is a pedal for fixing the trainee's foot to the crankshaft that rotates, and the load generating mechanism portion is a direction in which the knee joint of the trainee is bent or extended by the rotational motion of the pedal. It is constituted by a mechanism that applies a predetermined amount of force.

更に別の態様の例として、腕の運動動作を評価する場合には、身体固定部は、回転運動するクランクシャフトを訓練者が握持する握り部であり、前記負荷発生機構部は、前記握り部の回転運動により訓練者の肘関節を屈曲もしくは伸展させる方向に所定量の力を加えるような機構に構成される。   As another example of the aspect, when evaluating the movement motion of the arm, the body fixing portion is a grip portion where a trainee grips a crank shaft that rotates, and the load generation mechanism portion is the grip portion. The mechanism is configured to apply a predetermined amount of force in a direction in which the elbow joint of the trainee is bent or extended by the rotational movement of the part.

このような特徴的な機構を有する本発明による体性感覚運動統合評価訓練システムによれば、訓練者は、身体固定部の台部に身体の動作部位の例えば足を置き、固定具により足を台部に固定した状態として、運動感覚訓練の開始を指示して、訓練を開始する。訓練が開始されると、負荷発生機構部が、訓練者の動作部位に対して、例えば膝関節を屈曲もしくは伸展させる方向に力を加えるように前記身体固定部に所定量の力を加える動作を開始する。負荷発生機構部は制御部により制御されており、制御部は、安全性を高めるため、過度な力が訓練者に加わらないようされるが、力センサにより検出された力信号に応じて訓練者の関節を屈曲もしくは伸展させる方向に力を加えるように前記負荷発生機構部が制御される。   According to the somatosensory motor integrated evaluation training system according to the present invention having such a characteristic mechanism, a trainer places, for example, a foot of a body motion part on the base of the body fixing unit, and puts the foot on the fixing tool. As a state of being fixed to the pedestal, the start of kinesthetic training is instructed and the training is started. When the training is started, the load generating mechanism performs an operation of applying a predetermined amount of force to the body fixing unit so as to apply a force to the trainee's motion part in a direction of bending or extending the knee joint, for example. Start. The load generating mechanism is controlled by the control unit, and the control unit prevents excessive force from being applied to the trainee in order to increase safety, but the trainer responds to the force signal detected by the force sensor. The load generation mechanism is controlled so as to apply a force in the direction of bending or extending the joint.

負荷発生機構部は、その駆動により、訓練を行う訓練者に対して身体固定部を介して関節を屈曲もしくは伸展させる方向へ力を加えてくるので、訓練者は自己の運動感覚に従い、訓練者が身体固定部の押してきた力と同量と考える力を、身体固定部を押し返す方向に発揮して、力の釣り合いを保つようにする。この場合に、訓練者には、運動課題として、力をつり合わせるだけでなく、身体固定部の位置が元の位置から極力移動しないように、身体固定部を押し返す方向に動作力を発揮するように要求されている。   The load generating mechanism part drives the trainer who performs training in the direction to bend or extend the joint via the body fixing part. The force that is considered to be the same amount as the force that the body fixing part has pushed is exerted in the direction to push back the body fixing part so that the balance of the force is maintained. In this case, the trainee not only balances the force as an exercise task, but also exerts an operational force in the direction of pushing back the body fixing part so that the position of the body fixing part does not move from the original position as much as possible. Is required.

負荷発生機構部から与えられる力は、運動課題とされる所定の訓練プログラムのパターンにしたがって、一定周期のもとに強弱をつけて与えられるので、訓練者はどのような力を受けているかを注意深く感じながら、それに見合った力を出すように要求される。   The force applied from the load generation mechanism is given with a certain period of strength according to the pattern of a predetermined training program that is regarded as an exercise task. They are required to feel carefully and use the appropriate power.

このようにして、訓練者が自己の感覚に合う動作力を発揮すると、この動作力は力センサにより検出されて、検出した力信号が評価処理部に入力される。また、この場合に、位置センサが身体固定部の台部の初期位置からの位置ずれを検出しており、その位置ずれの検出信号についても評価処理部に入力される。評価処理部は、力センサにより検出された力信号および位置センサから検出された位置ずれの検出信号に基づいて、訓練者の運動課題に対する運動感覚を評価する処理を行う。   In this way, when the trainee exhibits an operating force that matches his senses, this operating force is detected by the force sensor, and the detected force signal is input to the evaluation processing unit. In this case, the position sensor detects a positional deviation from the initial position of the base part of the body fixing part, and a detection signal of the positional deviation is also input to the evaluation processing unit. The evaluation processing unit performs a process of evaluating the exercise sensation of the trainee with respect to the exercise task based on the force signal detected by the force sensor and the detection signal of the displacement detected by the position sensor.

本発明による体性感覚運動統合評価訓練システムは、リハビリテーションを目的とした運動療法の訓練・評価、もしくはスポーツ選手や健康増進を目的とした筋力トレーニングのためにも利用できる。訓練者(生体)の側の出力(動作力)をモニタしながら負荷発生機構部の負荷力(モータ)を制御し、それに応じて運動抵抗を提示するようにも構成されているので、この機構を利用する。この場合においても、評価処理部により、運動目標値に対して実施者が出力した力と目標値とのずれから運動感覚機能を評価することができる。この体性感覚運動統合評価訓練システムにおいては、評価する運動動作としては、既存の運動形態、例えば、ペダリングや単関節筋力発揮などに適応することができるので、その場合においては、身体固定部、負荷発生機構部の構造をそれぞれの動作部位に対応した構造とする。   The somatosensory motor integrated evaluation training system according to the present invention can also be used for exercise therapy training / evaluation for rehabilitation, or for strength training for sports players and health promotion. This mechanism is also configured to control the load force (motor) of the load generating mechanism while monitoring the output (operating force) on the side of the trainee (living body) and present the exercise resistance accordingly. Is used. Also in this case, the evaluation processing unit can evaluate the motor sensory function from the difference between the force output by the practitioner with respect to the motor target value and the target value. In this somatosensory motor integrated evaluation training system, as the motor motion to be evaluated, it can be applied to existing motion forms, for example, pedaling or single joint muscle strength, in that case, the body fixing unit, The structure of the load generating mechanism is made to correspond to each operating part.

このように、本発明の体性感覚運動統合評価訓練システムは、身体運動機能を構成する一つである運動感覚機能を評価することができると共に、運動感覚機能が退行するのを予防し、治療するために好適に利用できる。このため、訓練者が楽しみながら運動を実施できる抵抗を提示して、運動感覚機能を評価するシステムが提供される。   As described above, the somatosensory motor integrated evaluation training system of the present invention can evaluate the motor sensory function which is one of the body motor functions, and prevent and treat the regression of the motor sensory function. Therefore, it can be suitably used. For this reason, the system which presents the resistance which a trainee can enjoy and can exercise can be provided to evaluate the motor sensory function.

本発明による体性感覚運動統合評価訓練システムの全体の構成を説明する図The figure explaining the whole structure of the somatosensory motor integrated evaluation training system by this invention 本発明による体性感覚運動統合評価訓練システムのシステム構成および負荷発生機構部を示す図The figure which shows the system configuration | structure and load generation | occurrence | production mechanism part of the somatosensory motor integrated evaluation training system by this invention. 体性感覚運動統合評価訓練システムの訓練パターンの一例を説明する図The figure explaining an example of the training pattern of the somatosensory motor integrated evaluation training system 評価処理部における処理の概略を説明する図The figure explaining the outline of the process in an evaluation process part 体性感覚運動統合評価訓練システムの訓練パターンの他の例を説明する図The figure explaining the other example of the training pattern of the somatosensory motor integrated evaluation training system 体性感覚運動統合評価訓練システムの訓練パターンの別の例を説明する図The figure explaining another example of the training pattern of the somatosensory motor integrated evaluation training system 評価処理部における別の処理例を説明する図The figure explaining another example of processing in an evaluation processing part 評価処理部における別の処理例を説明する図The figure explaining another example of processing in an evaluation processing part 評価処理部における別の処理例を説明する図The figure explaining another example of processing in an evaluation processing part 運動負荷制御及び評価処理の制御系を説明する図The figure explaining the control system of exercise load control and evaluation processing

本発明に係る運動感覚統合評価運動システムを実施するための一形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明による体性感覚運動統合評価訓練システムの全体の構成を説明する図であり、図2は、本発明による体性感覚運動統合評価訓練システムの負荷発生機構部および制御システムの構成を示す図である。   One mode for carrying out a motor sensation integrated evaluation motion system according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of the somatosensory motor integrated evaluation training system according to the present invention, and FIG. 2 shows the load generation mechanism and control system of the somatosensory motor integrated evaluation training system according to the present invention. It is a figure which shows a structure.

図1において、10は訓練プログラム入力部、11はデータ処理装置、12は訓練者に課題を画面表示すると共に訓練者からの訓練開始等の指示をタッチパネルにより受け付ける入出力表示装置、13は訓練者に対して運動感覚訓練を行うための訓練課題の負荷を発生させると共に訓練者が出した動作力を検出するセンサ部が設けられた運動感覚訓練装置部である。14は訓練者を表している。また、図2において、1は身体固定部とする足置き板、2は負荷発生駆動部、3は位置センサ、4は力センサ、5は運動負荷制御部、6は評価処理部、7は表示装置である。1a、1bは身体固定部の足置き板に訓練者の動作部位の足を固定する固定具である。   In FIG. 1, 10 is a training program input unit, 11 is a data processing device, 12 is an input / output display device that displays a task on the screen to the trainee and receives instructions from the trainer such as starting training, and 13 is a trainer. This is a kinesthetic training apparatus unit that is provided with a sensor unit that generates a load of a training task for performing kinesthetic training and detects a motion force given by a trainee. 14 represents a trainee. In FIG. 2, 1 is a footrest plate that is a body fixing part, 2 is a load generation drive part, 3 is a position sensor, 4 is a force sensor, 5 is an exercise load control part, 6 is an evaluation processing part, and 7 is a display. Device. Reference numerals 1a and 1b denote fixing tools for fixing the foot of the trainee's movement part to the footrest plate of the body fixing part.

体性感覚運動統合評価訓練システムは、図1に示すように、訓練プログラム入力部10、データ処理装置11、訓練者に課題を表示する表示装置12、運動感覚訓練装置部13から構成されている。データ処理装置11には、訓練プログラム入力部10により運動感覚の訓練を行う訓練者14の特性に対応した訓練プログラムが入力される。データ処理装置11は、訓練プログラム入力部10により入力され設定された訓練者に対する運動感覚訓練を行うための運動課題の訓練プログラムに従って、運動感覚訓練装置部13を制御して、訓練者に対応して運動課題とされた負荷を発生させる。   As shown in FIG. 1, the somatosensory motor integrated evaluation training system includes a training program input unit 10, a data processing device 11, a display device 12 for displaying a task to a trainee, and a kinematic training device unit 13. . The data processing apparatus 11 receives a training program corresponding to the characteristics of the trainer 14 who performs kinesthetic training by the training program input unit 10. The data processing device 11 responds to the trainee by controlling the kinesthetic training device unit 13 according to the kinetic task training program for performing the kinesthetic training for the trainer input and set by the training program input unit 10. To generate a load that is regarded as an exercise task.

これに対して、訓練者14は運動感覚訓練装置部13の身体固定部の足置き板1に足を固定した状態で、足置き板1においた足を動かして訓練者が運動課題に対する運動感覚訓練のための動作力を発揮する。運動感覚訓練装置部13は、足置き板1の中央部に設けられたセンサ部(力センサ4)によって、訓練者14が動作部位において出した動作力を検出し、検出信号をデータ処理装置11の評価処理部6に入力する。その場合に、後述するように、足置き板1の位置ずれについてもセンサ部(位置センサ3)により検出されており、そのデータについても評価処理部6に入力される。データ処理装置11の評価処理部6では、入力されたセンサ部からの検出信号(動作力)と訓練者に与えた訓練課題(負荷力)により、訓練者14の運動感覚機能を評価する。また、このデータに基づいて運動感覚訓練装置部13の負荷力についても制御される。   On the other hand, the trainer 14 moves his / her foot on the footrest plate 1 in a state where his / her foot is fixed to the footrest plate 1 of the body fixing portion of the kinesthetic training device unit 13, and the trainee moves the foot to the motor task. Demonstrate the ability to exercise. The kinesthetic training device unit 13 detects the motion force that the trainer 14 has exerted at the motion site by the sensor unit (force sensor 4) provided at the center of the footrest plate 1 and outputs the detection signal to the data processing device 11. To the evaluation processing unit 6. In this case, as will be described later, the positional deviation of the footrest plate 1 is also detected by the sensor unit (position sensor 3), and the data is also input to the evaluation processing unit 6. The evaluation processing unit 6 of the data processing device 11 evaluates the motor sensory function of the trainer 14 based on the input detection signal (motion force) from the sensor unit and the training task (load force) given to the trainer. Further, the load force of the kinesthetic training device unit 13 is also controlled based on this data.

詳細に説明すると、運動感覚訓練装置部13の構造は、図2に示すように、身体固定部となる足置き板1、負荷発生機構部2、位置センサ3、力センサ4、およびこれらを配置するハウジング部から構成されている。足置き板1は、訓練者の足を載せる水平移動可能な台部と当該台部上に載せた訓練者の足を固定する固定具1a、1bとから構成され、負荷発生駆動部2のギヤ・モータ機構により駆動される。これにより、例えば、椅座した訓練者14の膝関節を屈曲もしくは伸展させる方向に所定量の力を加えるように前記足置き板1に力が加えられる。   More specifically, as shown in FIG. 2, the structure of the kinesthetic training device unit 13 includes a footrest plate 1 serving as a body fixing unit, a load generating mechanism unit 2, a position sensor 3, a force sensor 4, and these components. It is comprised from the housing part which carries out. The footrest plate 1 is composed of a horizontally movable base portion on which a trainee's feet are placed and fixtures 1a, 1b for fixing the trainee's feet placed on the base portion.・ It is driven by a motor mechanism. Thereby, for example, a force is applied to the footrest plate 1 so as to apply a predetermined amount of force in the direction of bending or extending the knee joint of the trainee 14 sitting on the chair.

負荷発生機構部2による足置き板1の移動は、位置センサ3において台部の位置ずれとして検出される。位置センサ3により検出された位置ずれの検出信号は、評価処理部6に入力される。訓練者は、足置き板1に足を固定具1a、1bにより固定しており、負荷発生機構部2により力が加えられる足置き板1を移動させようとする力に抗して、体性感覚を感じながら動作力を発揮するので、この動作力の力を力センサ4により検出する。力センサ4により検出された力信号のデータは、評価処理部6に入力される。図示されていないが、それぞれのセンサからの信号は、アナログディジタル変換器を介してディジタル信号のディジタルデータとして、評価処理部6に入力される。なお、ここでの位置ずれを検出する位置センサ3は、具体的には、ずれ量を検出するために、リニアエンコーダを用いているが、カメラにより撮像した画像の処理により位置ずれ量を検出するものを用いるようにしても良い。   The movement of the footrest plate 1 by the load generating mechanism section 2 is detected by the position sensor 3 as a position shift of the base section. A detection signal of the displacement detected by the position sensor 3 is input to the evaluation processing unit 6. The trainee fixes his / her foot to the footrest plate 1 with the fixtures 1a and 1b, and resists the force to move the footrest plate 1 to which the force is applied by the load generating mechanism 2. Since the operation force is exhibited while feeling a sense, the force sensor 4 detects the force of the operation force. Data of the force signal detected by the force sensor 4 is input to the evaluation processing unit 6. Although not shown, signals from the respective sensors are input to the evaluation processing unit 6 as digital data of digital signals via an analog-digital converter. Note that the position sensor 3 that detects the positional shift specifically uses a linear encoder to detect the shift amount, but detects the shift amount by processing an image captured by the camera. You may make it use a thing.

これにより、力センサ4により検出される力信号は、訓練者の膝関節を屈曲もしくは伸展させる方向の訓練者の動作力が検出され、評価処理部6は、力センサ4により検出された力信号および位置センサ3から検出された位置信号に基づいて訓練者の運動課題に対する運動感覚を評価する処理を行う。評価処理部6は、この評価処理として、例えば、運動課題に対して発揮した動作力と提示された力との差をとり、その誤差積分値などにより評価する処理を実行するが、詳細については後述する。   Thereby, the force signal detected by the force sensor 4 detects the operating force of the trainee in the direction of bending or extending the trainee's knee joint, and the evaluation processing unit 6 detects the force signal detected by the force sensor 4. And based on the position signal detected from the position sensor 3, the process which evaluates the exercise | movement sensation with respect to the exercise | movement task of a trainee is performed. The evaluation processing unit 6 executes, for example, a process of taking a difference between the motion force exhibited for the exercise task and the presented force and evaluating the error based on the error integral value as the evaluation process. It will be described later.

また、この場合、評価処理部6に入力された位置センサ3および力センサ4からの検出信号は、評価処理部6から運動負荷制御部5にも供給され、運動負荷制御部5は、負荷発生機構部2を制御する際に、力センサにより検出された力信号に応じて例えば椅座した訓練者の膝関節を屈曲もしくは伸展させる方向に所定量の力を加えるように制御する。   In this case, the detection signals from the position sensor 3 and the force sensor 4 input to the evaluation processing unit 6 are also supplied from the evaluation processing unit 6 to the exercise load control unit 5, and the exercise load control unit 5 When the mechanism unit 2 is controlled, control is performed so as to apply a predetermined amount of force in a direction in which the knee joint of a trainee sitting on a chair, for example, bends or extends in accordance with a force signal detected by a force sensor.

体性感覚運動統合評価訓練システムにおいては、訓練者のそれぞれの訓練プログラムにしたがって、表示装置7に訓練者に対する運動課題が提示される。また、訓練を行った後には、訓練の結果についても表示される。評価処理部6が、訓練者の運動感覚を評価した結果に基づいて前記表示装置に訓練者に対する課題と共に表示する。   In the somatosensory motor integrated evaluation training system, the exercise task for the trainee is presented on the display device 7 in accordance with each training program of the trainee. In addition, after the training, the result of the training is also displayed. Based on the result of evaluating the trainee's motor sensation, the evaluation processing unit 6 displays the result together with the task for the trainee on the display device.

運動負荷制御部5による制御は、表示装置7に提示した運動課題に対応して負荷発生機構部2が制御され、例えば椅座した訓練者の膝関節を屈曲もしくは伸展させる方向に力が加えられて運動感覚の訓練が実行されることなるが、負荷発生機構部2から訓練者に対して与えられる運動負荷強度は、訓練者が最大に発揮できる筋力に対して調節可能となっている。0〜100%の範囲で調整される。運動負荷としては低強度の負荷が好ましい。   In the control by the exercise load control unit 5, the load generation mechanism unit 2 is controlled corresponding to the exercise task presented on the display device 7, and for example, a force is applied in the direction of bending or extending the knee joint of the trainee sitting on the chair. However, the exercise load intensity given to the trainee from the load generating mechanism 2 can be adjusted with respect to the muscular strength that the trainer can exert to the maximum. It is adjusted within a range of 0 to 100%. The exercise load is preferably a low strength load.

前述したように、訓練者の運動課題(運動感覚)の訓練では、負荷発生機構部2の駆動力により、身体固定具の足置き板1が膝関節を屈曲もしくは伸展させる方向へ力を加えてくるので、訓練者が足置き板の押してきた力と同量と考える力を、足置き板を押し返す方向に発揮して、力の釣り合いを保つようにする。この場合に、訓練者には動作力を発揮して力をつり合わせるだけでなく、足置き板の位置が元の位置から極力移動しないように、足置き板を押し返す方向に動作力を発揮するように要求される。また、負荷発生機構部2から与えられる力は、一定周期のもとに強弱をつけて与えられるので、訓練者はどのような力を受けているかを注意深く感じながら、それに見合った力を出す。   As described above, in exercise of a trainee's exercise task (motion sensation), a force is applied in a direction in which the footrest plate 1 of the body fixing device flexes or extends the knee joint by the driving force of the load generating mechanism 2. Therefore, the force that the trainer thinks is the same amount as the force pushed by the footrest plate is exerted in the direction of pushing back the footrest plate, so that the balance of force is maintained. In this case, the trainer not only exerts the operating force and balances the force, but also exerts the operating force in the direction to push back the footrest plate so that the position of the footrest plate does not move from the original position as much as possible. As required. Moreover, since the force given from the load generation mechanism part 2 is given with strength and weakness under a fixed period, the trainee gives a force commensurate with it while feeling carefully what kind of force is being received.

訓練者が自己の感覚(運動感覚)に合う動作力を発揮すると、この動作力は力センサにより検出されて、検出された力信号が評価処理部に入力される。また、その際、位置センサが足置き板の台部の位置を検出しており、台部のずれを検出してその位置ずれの検出信号についても評価処理部に入力される。評価処理部は、力センサにより検出された力信号および位置センサから検出された位置信号に基づいて、訓練者の運動感覚を評価する処理を行う。   When the trainee exhibits an operating force that matches his / her sense (motor sensation), the operating force is detected by a force sensor, and the detected force signal is input to the evaluation processing unit. At that time, the position sensor detects the position of the base portion of the footrest plate, detects the shift of the base portion, and the detection signal of the positional shift is also input to the evaluation processing unit. The evaluation processing unit performs a process of evaluating the exercise sensation of the trainee based on the force signal detected by the force sensor and the position signal detected by the position sensor.

次に、評価処理部6における運動感覚訓練の評価処理について具体的に説明する。
(1)まず負荷の設定を行う。
運動課題の負荷として提示される力抵抗は、サイン曲線、ベル型曲線、台形曲線などのパターンとして示される。そして、力の大きさ、力を変化させる速度、力を加える方向、オフセット力などの細目を設定することにより、運動課題の負荷の設定を行う。負荷として提示される力抵抗のパターンは、例えば、図3に示すように、パターン曲線の振幅や周波数が変化し、負荷課題が決定される。波形パターンの別の例は、図4〜図6において示されている。例えば、サイン曲線、ベル型曲線が混合されたものであっても良い。図3には、ベル型曲線のパターンの一例が示されており、図4には台形曲線のパターンの一例が示されている。また、図5には、サイン曲線のパターンの一例が示されている。図6には、サイン曲線とベル型曲線を組み合わせたパターンの一例が示されている。
Next, the evaluation process of the kinesthetic training in the evaluation processing unit 6 will be specifically described.
(1) First, the load is set.
The force resistance presented as the load of the exercise task is shown as a pattern such as a sine curve, a bell curve, or a trapezoid curve. The load of the exercise task is set by setting details such as the magnitude of the force, the speed at which the force is changed, the direction in which the force is applied, and the offset force. As shown in FIG. 3, for example, the force resistance pattern presented as a load changes the amplitude and frequency of the pattern curve, and the load task is determined. Another example of a waveform pattern is shown in FIGS. For example, a mixture of a sine curve and a bell curve may be used. FIG. 3 shows an example of a bell-shaped curve pattern, and FIG. 4 shows an example of a trapezoidal curve pattern. FIG. 5 shows an example of a sine curve pattern. FIG. 6 shows an example of a pattern in which a sine curve and a bell-shaped curve are combined.

(2)次に負荷の提示を行う。
運動平衡課題の提示は、体性感覚運動統合評価訓練システムにより、次の2種類の方法により行われて、運動感覚に対する評価の処理が行われる。制御系の構成は図10に示されている。
(2−1)開回路制御による負荷の提示:
体性感覚運動統合評価訓練システムでは、予め設定された力抵抗の提示パターンに従って負荷発生機構部のモータの出力トルクを制御する。この場合は、予め装置の機械的特性はパラメータとしてプログラムに含まれていることが必要である。実際に訓練者が出力した力の値は、身体固定部位の変位(位置ずれ)から計算する。また、身体固定部に取り付けた力センサによりモニタする。
(2−2)閉回路制御による負荷の提示:
この場合には、予め設定した力抵抗の提示パターンに一致するように、力センサもしくは位置センサからのフィードバック信号に基づいて負荷発生機構部のモータ出力値を計算する。計算結果に応じてモータ出力の負荷の値を修正し、負荷発生機構部に制御信号を送る。実際に訓練者が出力した力の値は、身体固定部位の変位から計算する。また、身体固定部に取り付けた力センサによりモニタする。
(2) Next, the load is presented.
The presentation of the motor balance task is performed by the following two kinds of methods by the somatosensory motor integrated evaluation training system, and the evaluation process for the motor sensation is performed. The configuration of the control system is shown in FIG.
(2-1) Presentation of load by open circuit control:
In the somatosensory motor integrated evaluation training system, the output torque of the motor of the load generating mechanism is controlled according to a preset pattern of force resistance. In this case, the mechanical characteristics of the apparatus must be included in the program as parameters in advance. The value of the force actually output by the trainee is calculated from the displacement (displacement) of the body fixing part. Moreover, it monitors by the force sensor attached to the body fixing | fixed part.
(2-2) Presentation of load by closed circuit control:
In this case, the motor output value of the load generating mechanism is calculated based on the feedback signal from the force sensor or the position sensor so as to coincide with a preset pattern of force resistance. The load value of the motor output is corrected according to the calculation result, and a control signal is sent to the load generation mechanism. The value of the force actually output by the trainee is calculated from the displacement of the fixed body part. Moreover, it monitors by the force sensor attached to the body fixing | fixed part.

(3)運動課題の実施(運動感覚の訓練):
力を変動させる負荷と位置を変動させる負荷の二つに大別できる。運動課題に基づいて与えられる抵抗提示に対して、二種類の応答のうちどちらかを実施する。一つ目の応答は、力を調節してできるだけ一定の位置を保つようにする方法である。二つ目の方法は、位置を調節して一定の力を保つようにする方法である。
(3) Implementation of motor tasks (motor sense training):
There are two types of loads: load that varies force and load that varies position. One of two types of responses is performed for resistance presentation given based on an exercise task. The first response is a way to adjust the force to keep it as constant as possible. The second method is a method of adjusting the position so as to maintain a constant force.

(4)フィードバック信号の処理:
フィードバックされる信号は、位置センサのエンコーダからの位置情報と、力センサからの訓練者が発揮した力出力値である。二つの信号は、モータ出力の閉回路制御の演算、運動感覚の訓練を実施している最中の結果を表示するために利用され、また、評価に使用するための変数として保存される。
(4) Feedback signal processing:
The signal fed back is the position information from the encoder of the position sensor and the force output value exhibited by the trainee from the force sensor. The two signals are used to display the results during the computation of motor output closed circuit control and motor sense training, and are stored as variables for use in evaluation.

(5)体性感覚運動連関機能の評価:
図4には、訓練課題として台形に変化する訓練課題が与えられた際の運動訓練の様子を示している。目標課題の台形の負荷に対して訓練者が動作力を発揮してずれないようにして力を発揮している様子を示している。動作力の力センサの検出信号を上側に示し、位置センサによる位置ずれの検出信号を下側に示している。
(5−1)位置および力の目標値に対する実測値の差(誤差曲線)の単位時間当量(誤差)を評価値として用いる。図4の右上で示すように、目標値と実測値の差の誤差積分値が求められる。評価処理として、
(5−2)誤差曲線の標準偏差(図4の右下)が求められ、
(5−3)誤差曲線についての周波数分析が行われる。
また、周波数分析が行われる場合、図7に示すように、誤差曲線について高速フーリエ変換処理により周波数分析を行い、中間周波数の変化や、周波数帯域毎に算出したパワーの変化から評価する。また、別の評価処理として、図8に示すように、
(5−4)目標値と実測値の相互相関係数を求めようにしても良い。
(5) Evaluation of somatosensory motor linkage function:
FIG. 4 shows a state of exercise training when a training task that changes to a trapezoid is given as a training task. It shows how trainers are demonstrating their power to prevent a shift in the trapezoidal load of the target task. The detection signal of the force sensor of the operating force is shown on the upper side, and the detection signal of the position shift by the position sensor is shown on the lower side.
(5-1) The unit time equivalent (error) of the difference (error curve) of the actually measured values with respect to the position and force target values is used as the evaluation value. As shown in the upper right of FIG. 4, an error integral value of the difference between the target value and the actual measurement value is obtained. As an evaluation process,
(5-2) The standard deviation of the error curve (lower right of FIG. 4) is obtained,
(5-3) Frequency analysis is performed on the error curve.
When frequency analysis is performed, as shown in FIG. 7, frequency analysis is performed on the error curve by fast Fourier transform processing, and evaluation is performed based on a change in intermediate frequency and a change in power calculated for each frequency band. As another evaluation process, as shown in FIG.
(5-4) The cross-correlation coefficient between the target value and the actual measurement value may be obtained.

これらの処理の実行中で、目標値、実測値および誤差曲線はリアルタイムに表示装置に表示し、フィードバック誤差学習がなされる。図9には、訓練の途中において表示装置に表示される波形図を示している。力実測値、力目標値、力誤差曲線がそれぞれ表示される。なお、図示されていないが、表示装置には、身体固定部の位置の表示とともに、その目標位置からのずれが2次元表示されるので、訓練者は、身体固定部の位置が目標位置と重なるように動作力を発揮するようにして訓練を行う。上記の説明では、力センサは身体固定部に取り付けられている実施例を説明しているが、力センサが設けられる位置は身体固定部でなく、例えば、力センサが負荷発生機構部のモータと直列に連結されていても、装置の構造に基づいて訓練者が動作により出力した動作力を計算で求められる。モータの出力について、位置変化とモータ出力との関係を表す係数をあらかじめ設定してモータを稼働しておけば(力=速度×粘性係数)、位置変化により力を計算することができる。   During the execution of these processes, the target value, the actual measurement value, and the error curve are displayed on the display device in real time, and feedback error learning is performed. FIG. 9 shows a waveform diagram displayed on the display device during the training. The actual measured force value, target force value, and force error curve are displayed. Although not shown in the figure, the display device displays the position of the body fixing part and the deviation from the target position in a two-dimensional manner, so that the trainee can overlap the position of the body fixing part with the target position. So that the exercise power is demonstrated. In the above description, the embodiment is described in which the force sensor is attached to the body fixing portion. However, the position where the force sensor is provided is not the body fixing portion. For example, the force sensor is connected to the motor of the load generating mechanism portion. Even if they are connected in series, the motion force output by the trainer by the motion can be calculated by calculation based on the structure of the device. With respect to the output of the motor, if a coefficient representing the relationship between the position change and the motor output is set in advance and the motor is operated (force = speed × viscosity coefficient), the force can be calculated from the position change.

本発明による体性感覚運動統合評価訓練システムは、リハビリテーションの運動療法理学療法に用いることができ、本発明による体性感覚運動統合評価訓練システムを臨床応用できれば、これまでは、理学療法の対象の症例が受けることのできなかった的確な運動感覚機能評価およびそのリハビリテーションが可能となり、効率的および効果的な運動機能回復が見込まれる。   The somatosensory motor integrated evaluation training system according to the present invention can be used for physical therapy physical therapy in rehabilitation, and if the somatosensory motor integrated evaluation training system according to the present invention can be applied clinically, until now, Accurate motor sensory function evaluation and rehabilitation that could not be received by the case are possible, and efficient and effective motor function recovery is expected.

また、臨床で理学療法の対象となっている症例において、これまでは不可能であった運動感覚機能評価を実施することでその機能障害を詳細に分析し、その結果に基づいて、効率的かつ効果的な運動感覚機能の向上を目指した理学療法が提供できる。   In addition, in patients who are the subject of physical therapy in clinical practice, the dysfunction was analyzed in detail by conducting a motor sensory function evaluation that was not possible until now. Physiotherapy that aims to improve effective motor sensory function can be provided.

1 足置き板、
1a、1b 固定具
2 負荷発生駆動部、
3 位置センサ、
4 力センサ、
5 運動負荷制御部、
6 評価処理部、
7 表示装置
10 訓練プログラム入力部、
11 データ処理装置、
12 表示装置、
13 運動感覚訓練装置部、
14 訓練者、
1 footrest board,
1a, 1b Fixture 2 Load generating drive unit,
3 position sensor,
4 force sensor,
5 exercise load control unit,
6 evaluation processing section,
7 Display device 10 Training program input section,
11 Data processing device,
12 display device,
13 Motor sense training device part,
14 Trainers,

Claims (7)

訓練者の動作部位を固定具により固定する身体固定部と、
訓練者の動作部位に運動課題の所定量の力を加えるように前記身体固定部に力を加える負荷発生機構部と、
前記身体固定部の初期位置からの位置ずれを位置信号として検出する位置センサと、
訓練者の動作力を力信号として検出する力センサと、
前記力センサにより検出された力信号に応じて訓練者の動作部位に運動課題の所定量の力を加えるように前記負荷発生機構部を制御する制御部と、
前記力センサにより検出された力信号および位置センサから検出された位置信号に基づいて訓練者の運動課題に対する運動感覚を評価する処理を行う評価処理部と、
訓練者に対する運動課題を提示する表示装置を備え、
前記制御部が、前記負荷発生機構部を制御して、位置を調節して一定の力を保つことを運動課題とする所定の訓練プログラムのパターンによる一定周期のもとに強弱をつけた力を、前記身体固定部を介して訓練者に対して運動感覚の評価のための力として提示し、
前記力センサが、前記身体固定部を介して訓練者に対して提示された力に抗して訓練者が自己の運動感覚に合うとして発揮した動作力を検出し、検出した動作力の力信号を評価処理部に入力し、
前記位置センサにより、前記身体固定部の位置ずれを検出し、検出した位置ずれの検出信号を評価処理部に入力し、
前記評価処理部が、力センサにより検出された力信号および位置センサから検出された位置信号に基づいて、訓練者の運動課題に対する運動感覚の評価として、運動課題に対して発揮した動作力と提示された力との差をとり、その誤差積分値により評価する処理を実行し、
前記表示装置は、前記発揮した動作力と提示された力を表示し、あわせて前記評価処理部での評価結果を表示する、
ことを特徴とする体性感覚運動統合評価訓練システム。
A body fixing part for fixing the movement part of the trainee with a fixing tool;
A load generating mechanism that applies a force to the body fixing part so as to apply a predetermined amount of force of the exercise task to the movement part of the trainer;
A position sensor for detecting a positional deviation from an initial position of the body fixing part as a position signal;
A force sensor that detects a trainee's movement force as a force signal;
A control unit for controlling the load generation mechanism unit so as to apply a predetermined amount of force of the exercise task to the movement part of the trainer according to the force signal detected by the force sensor;
An evaluation processing unit for performing a process of evaluating a motor sensation of a trainee's motor task based on the force signal detected by the force sensor and the position signal detected by the position sensor;
It has a display device that presents exercise tasks for trainers,
The control unit controls the load generating mechanism unit, adjusts the position, and maintains a constant force. , Presenting as a force for evaluation of kinesthetics to the trainer via the body fixing part,
The force sensor detects the operating force exhibited by the trainer as he / she fits his / her motor sense against the force presented to the trainer via the body fixing part, and the detected force signal of the operating force Is input to the evaluation processing unit,
The position sensor detects a position shift of the body fixing unit, and inputs a detection signal of the detected position shift to the evaluation processing unit,
Based on the force signal detected by the force sensor and the position signal detected by the position sensor, the evaluation processing unit presents the movement force exhibited for the exercise task as an evaluation of the exercise sensation for the exercise task of the trainee. The process of taking the difference from the measured force and evaluating it by the error integral value,
The display device displays the exerted operating force and the presented force, and also displays the evaluation result in the evaluation processing unit,
Somatosensory integrated evaluation training system characterized by that.
請求項1に記載の体性感覚運動統合評価訓練システムにおいて、
前記制御部は、訓練者の運動課題に対応して前記負荷発生機構部を制御して訓練者の動作部位に対して前記身体固定部を介して加える力を発生させることを特徴とする体性感覚運動統合評価訓練システム。
In the somatosensory motor integrated evaluation training system according to claim 1,
The control unit controls the load generation mechanism unit in response to an exercise task of a trainee to generate a force applied via the body fixing unit to a trainee's movement part Sensorimotor integrated evaluation training system.
請求項1に記載の体性感覚運動統合評価訓練システムにおいて、
前記制御部は、前記表示装置に提示した課題に対応して前記負荷発生機構部を制御して訓練者の動作部位に対して前記身体固定部を介して加える力を発生させ、
前記表示装置は、前記身体固定部の位置と目標位置を表示する
ことを特徴とする体性感覚運動統合評価訓練システム。
In the somatosensory motor integrated evaluation training system according to claim 1,
The control unit controls the load generating mechanism unit in response to the problem presented on the display device to generate a force applied via the body fixing unit to the movement part of the trainer,
The somatosensory motor integrated evaluation training system, wherein the display device displays a position and a target position of the body fixing unit.
請求項1に記載の体性感覚運動統合評価訓練システムにおいて、
身体固定部は、水平移動可能な台部に訓練者の足を載せると共に前記台部上に載せた訓練者の足を固定具により固定する足置き板であり、
前記負荷発生機構部は、訓練者の膝関節を屈曲もしくは伸展させる方向に所定量の力を加えるように前記足置き板に力を加える
ことを特徴とする体性感覚運動統合評価訓練システム。
In the somatosensory motor integrated evaluation training system according to claim 1,
The body fixing part is a footrest plate that puts the feet of the trainee on a horizontally movable base part and fixes the legs of the trainer placed on the base part with a fixing tool,
The somatosensory motor integrated evaluation training system, wherein the load generation mechanism applies a force to the footrest so as to apply a predetermined amount of force in a direction in which the knee joint of the trainee is bent or extended.
請求項1に記載の体性感覚運動統合評価訓練システムにおいて、
身体固定部は、水平移動可能なペダルであり、
前記負荷発生機構部は、横たわった状態の訓練者の膝関節を屈曲もしくは伸展させる所定量の力を加えるように前記ペダルに水平方向の力を加える
ことを特徴とする体性感覚運動統合評価訓練システム。
In the somatosensory motor integrated evaluation training system according to claim 1,
The body fixing part is a horizontally movable pedal,
The somatosensory motor integrated evaluation training, wherein the load generating mechanism unit applies a horizontal force to the pedal so as to apply a predetermined amount of force to bend or extend the knee joint of a trainee in a lying state system.
請求項1に記載の体性感覚運動統合評価訓練システムにおいて、
身体固定部は、回転運動するクランクシャフトに訓練者の足を固定するペダルであり、
前記負荷発生機構部は、前記ペダルの回転運動により訓練者の膝関節を屈曲もしくは伸展させる方向に所定量の力を加える
ことを特徴とする体性感覚運動統合評価訓練システム。
In the somatosensory motor integrated evaluation training system according to claim 1,
The body fixing part is a pedal that fixes a trainee's foot to a rotating crankshaft.
The somatosensory motor integrated evaluation training system, wherein the load generation mechanism unit applies a predetermined amount of force in a direction in which the knee joint of the trainee is bent or extended by the rotational motion of the pedal.
請求項1に記載の体性感覚運動統合評価訓練システムにおいて、
身体固定部は、回転運動するクランクシャフトを訓練者が握持する握り部であり、
前記負荷発生機構部は、前記握り部の回転運動により訓練者の肘関節を屈曲もしくは伸展させる方向に所定量の力を加える
ことを特徴とする体性感覚運動統合評価訓練システム。
In the somatosensory motor integrated evaluation training system according to claim 1,
The body fixing part is a grip part where the trainee grips the crankshaft that rotates,
The somatosensory motor integrated evaluation training system, wherein the load generating mechanism part applies a predetermined amount of force in a direction in which the elbow joint of the trainee is bent or extended by the rotational movement of the grip part.
JP2011065207A 2011-03-24 2011-03-24 Somatosensory integrated assessment training system Expired - Fee Related JP5263799B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011065207A JP5263799B2 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Somatosensory integrated assessment training system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011065207A JP5263799B2 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Somatosensory integrated assessment training system

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005118406A Division JP4735951B2 (en) 2005-04-15 2005-04-15 Somatosensory integrated assessment training system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011143266A true JP2011143266A (en) 2011-07-28
JP5263799B2 JP5263799B2 (en) 2013-08-14

Family

ID=44458608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011065207A Expired - Fee Related JP5263799B2 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Somatosensory integrated assessment training system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5263799B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013128736A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Nihon Rihabiri Device Gijutsu Kenkyusho:Kk Upper limb/lower limb rehabilitation training device using horizontal/vertical display
WO2013153635A1 (en) 2012-04-11 2013-10-17 システム・インスツルメンツ株式会社 Training device
KR20170000985A (en) * 2015-06-25 2017-01-04 한국기계연구원 Device for discriminating dumbbell exercise and a method by using the same
CN110536721A (en) * 2017-04-19 2019-12-03 俱乐部K株式会社 Exercise, control device and program

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105709376B (en) * 2016-03-24 2019-04-23 珠海安润普科技有限公司 Intelligent training equipment

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01135962U (en) * 1988-03-10 1989-09-18
JPH10248891A (en) * 1997-03-13 1998-09-22 Mitsubishi Electric Corp Rehabilitation device and method
JP2004167055A (en) * 2002-11-21 2004-06-17 Yaskawa Electric Corp Methodology to evaluate gait training apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01135962U (en) * 1988-03-10 1989-09-18
JPH10248891A (en) * 1997-03-13 1998-09-22 Mitsubishi Electric Corp Rehabilitation device and method
JP2004167055A (en) * 2002-11-21 2004-06-17 Yaskawa Electric Corp Methodology to evaluate gait training apparatus

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013128736A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Nihon Rihabiri Device Gijutsu Kenkyusho:Kk Upper limb/lower limb rehabilitation training device using horizontal/vertical display
WO2013153635A1 (en) 2012-04-11 2013-10-17 システム・インスツルメンツ株式会社 Training device
KR20140024047A (en) 2012-04-11 2014-02-27 시스템 인스트루먼츠 컴퍼니 리미티드 Training device
EP2837409A1 (en) * 2012-04-11 2015-02-18 System Instruments Co., Ltd. Training device
EP2837409A4 (en) * 2012-04-11 2015-11-18 System Instruments Co Ltd Training device
US9251718B2 (en) 2012-04-11 2016-02-02 System Instruments Co., Ltd. Training apparatus
KR20170000985A (en) * 2015-06-25 2017-01-04 한국기계연구원 Device for discriminating dumbbell exercise and a method by using the same
KR101719572B1 (en) 2015-06-25 2017-03-24 한국기계연구원 Device for discriminating dumbbell exercise and a method by using the same
CN110536721A (en) * 2017-04-19 2019-12-03 俱乐部K株式会社 Exercise, control device and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP5263799B2 (en) 2013-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Giggins et al. Biofeedback in rehabilitation
CN101636142B (en) rehabilitation supporting device
Burdea et al. Robotics and gaming to improve ankle strength, motor control, and function in children with cerebral palsy—a case study series
Riener Technology of the robotic gait orthosis Lokomat
Banz et al. Computerized visual feedback: an adjunct to robotic-assisted gait training
Barbosa et al. The application of cycling and cycling combined with feedback in the rehabilitation of stroke patients: a review
Ulkar et al. Effect of positioning and bracing on passive position sense of shoulder joint
JP5263799B2 (en) Somatosensory integrated assessment training system
Takhashi et al. Development of an upper limb patient simulator for physical therapy exercise
TWI444213B (en) Virtual reality leg-cycling apparatus and control method thereof
Hatzitaki et al. Direction-induced effects of visually guided weight-shifting training on standing balance in the elderly
Lee et al. Can lowering the guidance force of robot-assisted gait training induce a sufficient metabolic demand in subacute dependent ambulatory patients with stroke?
JP4735951B2 (en) Somatosensory integrated assessment training system
Solopova et al. Neurorehabilitation of patients with cerebral palsy
JP2004081676A (en) Biofeedback apparatus and method
Malouin et al. Assessment and training of locomotion after stroke: evolving concepts
McRae et al. Cycling for children with neuromuscular impairments using electrical stimulation—Development of tricycle-based systems
Morita et al. Clinical evaluation of training system for recovery of motor function after stroke in patients with hemiplegia
Tong Biomechatronics in medicine and healthcare
Serrano et al. Robotics and Virtual Reality Exer-Games for the Neurorehabilitation of Children and Adults with Traumatic Brain Injury: The IS-BRAIN Model
Mason Exercise in rehabilitation
Lee et al. The Effect of Gait Training on a Sandy Beach in Patients with Chronic Stroke: A Randomized Controlled Pilot Study.
Nakayama et al. Physical Therapy Combined with Transcranial Magnetic Stimulation Therapy: Treatment Practice Considering the Effect of Reducing Upper Limb Spasticity on Gait
KR101806557B1 (en) Athletic system and method for strengthening muscular strength
Chumacero-Polanco et al. Fall prevention therapies for individuals with stroke: a survey

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110330

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120605

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120806

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130129

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130329

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130416

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130423

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5263799

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees