JP4325272B2 - Operation determination device of the exercise assisting apparatus, the operation method of determining a motion assisting device, the motion assist device - Google Patents

Operation determination device of the exercise assisting apparatus, the operation method of determining a motion assisting device, the motion assist device Download PDF

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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、駆動源により駆動される他動運動付与手段を用いて使用者の少なくとも一部に他動的に運動刺激を与えるようにした運動補助装置について、他動運動付与手段の動作を決定する際に用いる運動補助装置の動作決定装置、他動運動付与手段の動作を決定する際の運動補助装置の動作決定方法、決定した動作で他動運動付与手段を駆動する運動補助装置に関するものである。 The present invention is, for motion assisting apparatus that provide a passively exercise stimulus to at least a portion of the user with a passive exercise imparting means driven by a driving source, determine the behavior of the passive-motion applying means operation determination device of the exercise assisting apparatus used for, those relating to exercise assisting apparatus for driving a passive-motion applying means in exercise motion determining method of the auxiliary device, determined operation when determining the operation of the passive exercise application means is there.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
一般に、生活習慣病の改善には能動的な有酸素運動によって体脂肪を減少させることが有効とされているが、本件発明者らは他動運動でも筋収縮を起こさせれば糖代謝を促進することができ、生活習慣病の改善に有効であるという知見を得た。 In general, the improvement of lifestyle diseases that reduce body fat by active aerobic exercise is effective, the present inventors to promote if ask cause muscle contraction glucose metabolism in passive exercise it is possible to obtain a finding that is effective for improvement of lifestyle-related diseases. すなわち、筋肉のエネルギ源であるブドウ糖を筋肉に取り込んで燃焼させれば、余剰のブドウ糖が消費され、高血糖、高インスリン血症の改善の結果、生活習慣病(糖尿病、肥満、高脂血症など)の改善に寄与することになる。 That, if the glucose is an energy source for muscle burn incorporated into muscle consumes excess glucose, hyperglycemia, the result of the improvement of hyperinsulinemia, lifestyle-related diseases (diabetes, obesity, hyperlipidemia It will contribute to the improvement of such). ここに、筋肉にブドウ糖を取り込む作用には、インスリンの作用と筋収縮による作用とがあり、両者は加算的であるから、筋収縮によって筋肉へのブドウ糖の取り込み量を増加させれば、糖代謝を促進することが可能になる。 Here, the action to take glucose into muscle, there is a effect of the action of insulin and muscle contraction, because they are additive, by increasing the uptake of glucose into muscle by muscle contraction, glucose metabolism it is possible to promote. とくに、糖尿病患者においては、筋肉での糖代謝が健常者よりも低下しており、筋肉へのブドウ糖の取り込みが少なくなっているから、積極的に筋収縮を生じさせて糖代謝を高めることで余剰のブドウ糖を消費させ、ひいては糖尿病の改善に寄与すると考えられる。 In particular, in patients with diabetes mellitus, glucose metabolism in muscle has been lower than healthy people, because of glucose into muscle uptake is low, by increasing the aggressive and cause muscle contraction sugar metabolism to consume the excess glucose is believed that in turn contributes to improvement of diabetes.
【0003】 [0003]
筋収縮による糖代謝を効率的に行うには、体積の大きい筋肉(とくに有酸素運動に寄与する赤筋(遅筋))に筋収縮を生じさせることが望ましく、大腿部や背部の筋肉を筋収縮させることが有効と考えられる。 To make sugar metabolism by muscle contraction efficiently, it is desirable to cause muscle contraction large muscles (particularly aerobic exercise to contribute red muscle (slow-twitch)) of the volume, the muscle of the thigh and the back be muscle contraction is considered to be effective. 一方、糖尿病患者などでは膝痛を伴っていることが多く、大腿部の筋収縮のためにスクワット運動などを行うのはもちろんのこと、散歩のようなきわめて一般的な運動でさえも、膝の痛みが強くなったり症状が悪化したりするという問題が生じるなど、運動したくてもできない人にとって運動に対する強い要望がある。 On the other hand, often including in diabetic patients with knee pain, of course it performs like squat exercise for muscle contraction of the thigh, even in a very general exercise such as walking, knee such as the problem of pain symptoms may become strong or deterioration of the results, there is a strong need for a movement for people who can not even want to exercise.
【0004】 [0004]
また、脚部の運動を可能とする運動補助装置としては、自転車漕ぎ運動を模擬する装置(エアロバイク)、ランニングを模擬する装置(トレッドミル)などが知られており、一方、比較的軽負荷での運動を可能とする運動補助装置としては、乗馬運動を模擬する装置(たとえば、特許文献1参照)などが知られている。 As the exercise assisting device which allows movement of the legs, a bicycle pedaling device for simulating motion (exercise bike), and the like device to simulate the running (treadmill) is known, whereas a relatively light load in the exercise assisting device which enables the movement of the apparatus to simulate the riding motion (e.g., see Patent Document 1) and the like are known. エアロバイクやトレッドミルのような運動補助装置では、使用者が積極的に動作しなければ筋収縮が生じないから、疲労が溜まりやすくなる。 In the exercise assisting device, such as a stationary bike or treadmill, because unless work actively user muscle contraction does not occur, fatigue is likely to accumulate. 一方、乗馬を模擬する運動補助装置では、使用者が座席に着座することによって座席が揺動するから、使用者は積極的に動作することなく運動することが可能になる。 On the other hand, in the exercise assisting apparatus to simulate the riding, because the seat by a user sitting on the seat swings, allows a user to exercise without work actively. ただし、どのような座席をどのように揺動させると適正な糖代謝が生じるかという点について考慮されているものではない。 However, what not to have been considered that how is swung the proper glucose metabolism results in the seat.
【0005】 [0005]
一方、運動補助装置を使用している間の運動量や運動強度を検出することによって、運動補助装置を利用する際の運動量を決定したり最適な運動強度を決定たりする技術が提案されている(たとえば、特許文献2、特許文献3参照)。 On the other hand, by detecting motion amount and exercise intensity while using an exercise assisting device, technique or determining the optimal exercise intensity or determines the momentum of when using the exercise assisting apparatus has been proposed ( For example, refer to Patent Document 2, Patent Document 3).
【0006】 [0006]
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特開平11−155836号公報【特許文献2】 JP 11-155836 [Patent Document 2]
特開平6−7478号公報(第0016段落、図1) JP 6-7478 JP (No. 0016 paragraph, FIG. 1)
【特許文献3】 [Patent Document 3]
特開2001−112729号公報(第0033−0036段落、図8) JP 2001-112729 JP (No. 0033-0036 paragraph, FIG. 8)
【0007】 [0007]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、上述した運動補助装置では、使用者が積極的に動作することによって運動を行うものにおいて、運動量や運動強度を決定するものであって、使用者が積極的に動作することなく他動的に運動刺激を与える運動補助装置に対しては、そのまま使用することができない。 However, in the above-described movement assisting apparatus, in which the user performs a motion by operating actively been made to determine the movement amount and exercise intensity, passively without the user operates actively in respect to the motor stimulating exercise assisting device which gives, it not can be directly used.
【0008】 [0008]
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、他動的に運動刺激を与える運動補助装置において動作を決定する技術を提供することを第1の目的とし、さらに決定した動作を行うのに適した運動補助装置を提供することを第2の目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a technique for determining operation in the exercise assisting device which gives an exercise stimulation passively as the first object, and further determined providing an exercise assisting apparatus suitable for performing the operation is a second object.
【0009】 [0009]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
請求項1ないし請求項5に係る発明は、運動補助装置の動作決定装置に関するものであって、請求項1の発明は、駆動源により駆動され使用者が搭乗することにより使用者の少なくとも一部に他動的に運動刺激を与える運動補助装置と同構成の他動運動付与手段と、代謝量に関連する生理的計測値を計測する計測手段と、計測手段により計測された生理的計測値から代謝量を求める評価手段と、他動運動付与手段を所定時間ずつ動作パターンを変化させて動作させるとともに各動作パターンと評価手段で求めた代謝量とを対応付けて記憶する動作制御手段とを備えることを特徴とする。 The invention according to claims 1 to 5, there is related to the operation determining device of the exercise assisting device, the invention of claim 1, at least a portion of the user by being driven by a drive source user rides a passive exercise applying means exercise assisting device with the same configuration providing a transitive exercise stimulus to, and measuring means for measuring a physiological measurement value associated with the metabolic rate, from physiological measured values ​​measured by the measuring means comprising an evaluation unit for determining the metabolic rate, and an operation control means for storing in association with metabolic amount determined by the evaluation means and the operation pattern causes operate the passive exercise applying means to change the operation pattern by a predetermined time it is characterized in.
【0010】 [0010]
この構成によれば、他動運動付与手段の動作パターンを所定時間ずつ変化させて動作させるとともに、各動作パターンについて使用者の代謝量を求め、動作パターンと代謝量とを対応付けて記憶するから、種々の動作パターンのうち適正な代謝量が得られる動作パターンを容易に選択することができる。 According to this configuration, the operation is performed with changing the operation pattern of the passive-motion applying means by a predetermined time, obtains the metabolic rate of the user for each operation pattern, since in association with the metabolism and behavior pattern , can be readily selected operation pattern proper metabolic rate is obtained among the various operation pattern.
【0011】 [0011]
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記動作制御手段が、前記評価手段において規定期間で求める代謝量が適正値になる方向に他動運動付与手段の動作パターンを次第に収束させることを特徴とする。 The invention of claim 2 is the invention of claim 1, wherein the operation control means gradually be converged operation pattern of the passive exercise applying means in the direction of metabolism becomes the proper value determined at a specified period in the evaluation unit the features.
【0012】 [0012]
この構成によれば、適正値の代謝量が得られるような他動運動の動作パターンになるように動作パターンが自動的に修正されるから、動作制御手段で生成した動作パターンから代謝量が適正値に近い動作パターンを選択するだけではなく、動作パターンを修正して代謝量を適正値により近付けることが可能になる。 According to this configuration, the operation pattern as metabolism is the operation pattern of the passive exercise as obtained appropriate value is automatically corrected, proper metabolic amount from the operation pattern generated by the operation control means not only selects an operation pattern near the value, it is possible to approximate the proper value metabolism by modifying the operation pattern.
【0013】 [0013]
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記他動運動付与手段が、使用者の自重によって大腿部に作用する負荷が変化するように使用者の重心位置を強制的に移動させることを特徴とする。 The invention according to claim 3, forcing the invention of claim 1 or claim 2, wherein the passive exercise applying means, the center of gravity position of the user so that the load acting on the thigh by the weight of the user is changed wherein the moving the manner.
【0014】 [0014]
この構成によれば、使用者の重心位置を移動させることによって使用者の自重の範囲で大腿部への負荷を与えるから、過剰な負荷が作用せず安全に使用することができる。 According to this configuration, since applying a load to the thigh in the range of its own weight of the user by moving the center of gravity position of the user, it can be safely used without excessive load is acting.
【0015】 [0015]
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、前記生理的計測値が、近赤外分光法による筋代謝量と、筋電による筋収縮の程度とから選択されることを特徴とする。 The invention of claim 4 is the invention of claims 1 to 3, wherein the physiological measurement comprises a muscle metabolism rate by near infrared spectroscopy, that is selected from the degree of muscle contraction by myoelectric and features.
【0016】 [0016]
この構成によれば、筋代謝量あるいは筋収縮の程度を運動中に非侵襲的にかつ簡易に計測することができる。 According to this configuration, it is possible to measure the degree of muscle metabolism or muscle contraction to non-invasively and easily during exercise. また筋電による計測では、運動中にほぼ実時間で監視することができ、請求項2の発明のように、生理的計測値をフィードバックして動作パターンを収束させる目的に使用することが可能である。 In the measurement by EMG, it can be monitored in near real time during exercise, as in the invention of claim 2, can be used for the purpose of converging the operation pattern by feeding back the physiological measurements is there.
【0017】 [0017]
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4の発明において、前記評価手段が、前記他動運動付与手段での運動にかかわる筋肉の体積と、前記他動運動付与手段での運動にかかわる筋肉のうち赤筋の体積とのいずれか一方を重み係数として、前記生理的計測値に重み付けを行い、重み付け後の生理的計測値を前記代謝量として用いることを特徴とする。 The invention of claim 5 is the invention of claims 1 to 4, wherein the evaluation unit, the volume of the muscles involved in movement in the passive exercise imparting means, according to movement in the passive-motion applying means as the weighting factor either of the volume of red muscle of the muscle, performs weighting on the physiological measurement, characterized by using a physiological measurement value after weighting as the metabolic rate.
【0018】 [0018]
この構成は、筋代謝量が筋肉の体積に比例するという知見に基づいており、代謝量をより正確に求めることが可能になる。 This arrangement, muscle metabolism is based on the finding that proportional to the volume of muscle, it is possible to determine the metabolic rate more accurately.
【0019】 [0019]
請求項6の発明は、駆動源により駆動され使用者が搭乗することにより使用者の少なくとも一部に他動的に運動刺激を与える運動補助装置の動作を決定する方法であって、運動補助装置と同構成の他動運動付与手段を動作パターンを変化させつつ動作させ、他動運動付与手段の使用者から代謝量に関連する生理的計測値を計測し、規定期間で生理的計測値から求めた代謝量が適正値になる方向に他動運動付与手段の動作パターンを次第に収束させ、収束後の動作パターンを運動補助装置に用いる動作パターンとして記憶することを特徴とする。 The invention of claim 6 is a method for determining the operation of the exercise assisting apparatus gives the transitive exercise stimulus to at least a portion of the user by being driven by a drive source user rides, exercise assisting device and the passive-motion applying means of the same configuration are operated while changing the operation pattern, measure the physiological measurement value associated with the metabolism of the user of the passive exercise imparting means, determined from physiological measured values ​​at a specified time It was gradually converges the operation pattern of the passive exercise applying means in the direction of metabolism becomes the proper value, and to store the operation pattern after convergence as an operation pattern for use in the motion assist device.
【0020】 [0020]
この方法によれば、他動運動付与手段の動作パターンを所定時間ずつ変化させて動作させるとともに、各動作パターンについて使用者の代謝量を求め、動作パターンと代謝量とを対応付けて記憶するから、種々の動作パターンのうち適正な代謝量が得られる動作パターンを容易に選択することができる。 According to this method, along with operating by changing the operation pattern of the passive-motion applying means by a predetermined time, obtains the metabolic rate of the user for each operation pattern, since in association with the metabolism and behavior pattern , can be readily selected operation pattern proper metabolic rate is obtained among the various operation pattern. しかも、適正値の代謝量が得られるような他動運動の動作パターンになるように動作パターンが自動的に修正されるから、動作制御手段で生成した動作パターンから代謝量が適正値に近い動作パターンを選択するだけではなく、動作パターンを修正して代謝量を適正値により近付けることが可能になる。 Moreover, since the operation pattern as metabolism is the operation pattern of the passive exercise as obtained appropriate value is automatically modified, metabolism operating close to the appropriate value from the operation pattern generated by the operation control means not only to select a pattern, it is possible to approximate the proper value metabolism by modifying the operation pattern.
【0021】 [0021]
請求項7の発明は、請求項6の発明において、前記他動運動付与手段が、使用者の自重によって大腿部に作用する負荷が変化するように使用者の重心位置を強制的に移動させることを特徴とする。 The invention of claim 7 is the invention of claim 6, wherein the passive exercise applying means moves to force the center-of-gravity position of the user so that the load acting on the thighs is changed by the weight of the user it is characterized in.
【0022】 [0022]
この方法によれば、使用者の重心位置を移動させることによって使用者の自重の範囲で大腿部への負荷を与えるから、過剰な負荷が作用せず安全に使用することができる。 According to this method, since applying a load to the thigh in the range of its own weight of the user by moving the center of gravity position of the user, it can be safely used without excessive load is acting.
【0023】 [0023]
請求項8の発明は、請求項6または請求項7の発明において、前記生理的計測値が、近赤外分光法による筋代謝量と、筋電による筋収縮の程度とから選択されることを特徴とする。 The invention of claim 8 is the invention of claim 6 or claim 7, wherein the physiological measurement comprises a muscle metabolism rate by near infrared spectroscopy, that is selected from the degree of muscle contraction by myoelectric and features.
【0024】 [0024]
この方法によれば、筋代謝量あるいは筋収縮の程度を運動中に非侵襲的にかつ簡易に計測することができる。 According to this method, it is possible to measure the degree of muscle metabolism or muscle contraction to non-invasively and easily during exercise. また筋電による計測では、運動中にほぼ実時間で監視することができ、請求項2の発明のように、生理的計測値をフィードバックして動作パターンを収束させる目的に使用することが可能である。 In the measurement by EMG, it can be monitored in near real time during exercise, as in the invention of claim 2, can be used for the purpose of converging the operation pattern by feeding back the physiological measurements is there.
【0025】 [0025]
請求項9の発明は、請求項6ないし請求項8の発明において、前記他動運動付与手段での運動にかかわる筋肉の体積と、前記他動運動付与手段での運動にかかわる筋肉のうち赤筋の体積とのいずれか一方を重み係数として、前記生理的計測値に重み付けを行い、重み付け後の生理的計測値を前記代謝量として用いることを特徴とする。 The invention of claim 9 is the invention of claims 6 to 8, the volume of the muscles involved in movement in the passive exercise imparting means, red muscle of the muscle related to movement in the passive-motion applying means as the weighting factor either with the volume, it performs weighting on the physiological measurement, characterized by using a physiological measurement value after weighting as the metabolic rate.
【0026】 [0026]
この方法は、筋代謝量が筋肉の体積に比例するという知見に基づいており、代謝量をより正確に求めることが可能になる。 This method, muscle metabolism is based on the finding that proportional to the volume of muscle, it is possible to determine the metabolic rate more accurately.
【0027】 [0027]
請求項10の発明は、請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載の運動補助装置の動作決定装置において前記動作制御手段に記憶した前記動作パターンが格納される記憶手段と、駆動源により駆動され使用者が搭乗することにより使用者の少なくとも一部に他動的に運動刺激を与える他動運動付与手段と、記憶手段に格納した動作パターンに従って他動運動付与手段を動作させる制御手段とを備えることを特徴とする。 The invention of claim 10 includes a storage unit in which the operation pattern stored in the operation control means in the operation determining device of the exercise assisting apparatus according to any one of claims 2 to 5 is stored, a drive source control means for a passive-motion applying means for applying at least a part passively exercise stimulation of the user, to operate the passive exercise imparting means according to the operation pattern stored in the storage means by the driven user rides by characterized in that it comprises and.
【0028】 [0028]
この構成では、請求項2ないし請求項5の運動補助装置の動作決定装置によって記憶手段に記憶した動作パターンを用いて他動運動付与手段を駆動するから、他動運動によって適正な代謝量が得られる。 In this configuration, since driving a passive-motion applying means by using the operation pattern stored in the storage means by the operation determination device of the exercise assisting device of claims 2 to 5, to give the proper metabolism of the passive exercise It is.
【0029】 [0029]
請求項11の発明は、請求項10の発明において、前記他動運動付与手段が、使用者が着座する座席と、座席を前記駆動源の駆動力によって変位させる位置変更機構とを備えることを特徴とする。 The invention of claim 11, characterized in the invention of claim 10, wherein the passive exercise applying means, a seat user sits, further comprising a position changing mechanism for displacing the seat by a driving force of the driving source to.
【0030】 [0030]
この構成によれば、使用者は着座した状態で積極的に動作することなく他動的な運動によって筋収縮が可能になるから、軽負荷で使用者の負担の少ない運動が可能になる。 According to this configuration, the user since it is possible to muscle contraction by passively exercise without work actively in a state of being seated, allowing small movements of the user's burden at light loads.
【0031】 [0031]
請求項12の発明は、請求項10の発明において、前記他動運動付与手段が、使用者の臀部を支持する支柱部と、支柱部の傾きを前記駆動源の駆動力によって変化させる傾動機構とを備え、前記制御手段は、少なくとも支柱部の傾きが変化する速度および加速度と支柱部の傾斜角度との関係を変化させるように傾動機構を制御することを特徴とする。 The invention of claim 12 is the invention of claim 10, wherein the passive exercise applying means, and struts for supporting the buttocks of a user, a tilting mechanism for changing the inclination of the strut by the driving force of the driving source wherein the control means, and controlling the tilt mechanism to vary the relationship between the velocity and acceleration and the inclination angle of the strut inclination of at least the struts is changed.
【0032】 [0032]
この構成によれば、使用者は着座した状態で積極的に動作することなく他動的な運動によって筋収縮が可能になるから、軽負荷で使用者の負担の少ない運動が可能になる。 According to this configuration, the user since it is possible to muscle contraction by passively exercise without work actively in a state of being seated, allowing small movements of the user's burden at light loads. しかも、支柱部の傾きが変化する速度および加速度と支柱部の傾斜角度との関係を変化させるから、負荷量を時間経過に伴って適宜に変化させることが可能であり、使用者に単調な印象を与えないように支柱部を揺動させることが可能になる。 Moreover, since changing the relationship between the inclination angle of the velocity and acceleration and strut inclination struts is changed, it is possible to vary appropriately with a load over time, monotonous impression to the user it is possible to swing the pillar portion so as not to.
【0033】 [0033]
請求項13の発明は、請求項10の発明において、前記他動運動付与手段が、使用者が立姿勢で搭乗する搭乗台と、搭乗台を前記駆動源の駆動力によって変位させる位置変更機構とを備えることを特徴とする。 The invention of claim 13 is the invention of claim 10, wherein the passive exercise applying means, the boarding platform the user rides in a standing posture, the position changing mechanism for displacing the boarding platform by the driving force of the driving source characterized in that it comprises a.
【0034】 [0034]
この構成によれば、使用者は立姿勢で使用するから、使用者の各脚には自重の2分の1以上の荷重が作用することになり、比較的大きい負荷での筋収縮が可能になる。 According to this configuration, since the user used in the standing posture, each leg of the user will want to act one or more load-half of its own weight, to be capable of muscle contraction in the relatively large load Become.
【0035】 [0035]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下に説明する実施形態では、図3、図4に示す形態の運動補助装置を対象として説明するが、本発明の技術思想は、運動補助装置の形態にはとくに限定されるものではなく、 使用者が搭乗するものであり使用者の少なくとも一部に他動的に運動刺激を与えることができる運動補助装置であれば、どのような形態のものであっても本発明の技術思想を適用可能である。 In the embodiments described below, FIG. 3 is described as target exercise assisting device in the form shown in FIG. 4, the technical concept of the present invention is not limited particularly in the form of a motion assist device, used who is intended to board if exercise assisting device capable of providing at least a part passively exercise stimulation of the user, it can be applied whatever technical idea also present invention be of the form it is.
【0036】 [0036]
本実施形態の運動補助装置は、主として大腿部において自重によって作用する負荷を変化させることができるように構成したものであって、図3、図4に示すように、他動運動付与手段1は、床などに設置されるベース10を備え、臀部を支持するとともにベース10に対する傾き角度が可変となった支柱部11と、使用者が片足ずつをそれぞれ載せるとともにベース10に対する高さ位置がそれぞれ可変である一対の足置台12とを備える。 Exercise assisting device of the present embodiment, there is configured to be able to vary the load applied mainly by its own weight in the thigh, as shown in FIGS. 3 and 4, the passive exercise imparting means 1 comprises a base 10 installed on the floor, a support portion 11 which becomes a variable angle of inclination relative to the base 10 to support the buttocks, height user relative to the base 10 with placed respectively one foot each and a pair of footrest 12 is variable. 支柱部11の上端には腰を掛けるためのシート部13が設けられる。 The upper end of the column portion 11 seat portion 13 for hanging the waist is provided. 支柱部11のベース10に対する傾き角度は、駆動源としてのモータ14a,14bを備える傾動機構15により調節される。 Inclination angle relative to the base 10 of the strut 11 has a motor 14a as a driving source, it is regulated by the tilt mechanism 15 comprising 14b.
【0037】 [0037]
本実施形態の傾動機構15は、支柱部11の下端位置を中心としてベース10に平行な面内で支柱部11を回転可能であり、さらにベース10に対する支柱部11の傾き角度が調節可能になっている。 Tilting mechanism 15 of this embodiment is rotatable strut 11 in a plane parallel to the base 10 around the lower end position of the struts 11, further it becomes adjustable in inclination angle of the strut 11 relative to the base 10 ing. すなわち、傾動機構15は、たとえばモータ14aによって支柱部11を左右方向の軸回りで前後に回転させ、さらに、支柱部11とモータ14aとを含む部分の全体をベース10に固定したモータ14bによって前後方向の軸回りに左右に回転させるように構成される。 That is, the tilting mechanism 15, for example by rotating back and forth struts 11 in the lateral direction of the axis by the motor 14a, further struts 11 and the motor 14a and the longitudinal by a motor 14b fixed to the base 10 the entire portion including the configured to rotate the right and left in the direction of the axis. このような構成の傾動機構15を設けることにより、支柱部11はベース10の定位置に対して前後左右に任意の角度で起倒可能になる(つまり、支柱部11はベース10に垂直に立つ位置とベース10に対して傾いた位置との間で反復して移動可能になる)。 By providing the tilting mechanism 15 having such a structure, strut 11 is made possible raisably at any angle in all directions with respect to a fixed position of the base 10 (i.e., strut 11 vertically standing on the base 10 iteratively it becomes movable between the inclined position with respect to the position and the base 10). 傾動機構15の構成はこの構成に限定されるものではなく、駆動源の駆動力によって支柱部11がベース10に対して前後左右に任意の角度で起倒可能になる構成であれば、どのような構成を採用してもよい。 Construction of the tilting mechanism 15 is not limited to this configuration, the strut portion 11 by the driving force of the drive source with the configuration that enables raised or lowered at any angle in all directions relative to the base 10, how it may be employed Do configuration.
【0038】 [0038]
一方、各足置台12は、それぞれベース10に対してパンタグラフ16を介して取り付けられており、各パンタグラフ16がそれぞれ駆動源としてのモータ17により伸縮量を変化させるように構成されている。 On the other hand, the footrest 12 is mounted via a pantograph 16 to the base 10, respectively, each pantograph 16 is configured to vary the amount of expansion and contraction by a motor 17 as each driving source. すなわち、モータ17を正逆に回転させることによって、各足置台12のベース10に対する高さ位置をそれぞれ変化させることができる。 That is, by rotating the motor 17 in forward and reverse, the height position relative to the base 10 of each footrest 12 can be changed respectively.
【0039】 [0039]
上述した他動運動付与手段1では、使用者が両足をそれぞれ足置台12に載せるとともにシート部13に腰を掛けることによって、使用者は中腰の状態になり、使用者の自重を支柱部11と足置台12とに分散させて支えることになる。 In the passive exercise imparting means 1 described above, by multiplying the waist on the seat portion 13 with placing the user both feet on footrest 12, respectively, the user is ready to kneeling position, the struts 11 the weight of the user so that the support is dispersed in the footrest 12. この状態において、支柱部11の傾きと足置台12の高さとを適宜に制御すれば、支柱部11と各足置台12とがそれぞれ使用者の自重を支える割合が変化し、結果的に、膝の角度をあまり変化させることなく大腿部に作用する負荷を変化させることが可能になる。 In this state, if properly controlled and height of the slope and the footrest 12 of the struts 11, strut portion 11 and the respective footrest 12 is changed is the rate that supports the weight of each user, consequently, knees It becomes the angle of possible to change the load acting on the thighs without much change. つまり、スクワット運動のように膝を屈伸させるのではなく、使用者の自重のうち支柱部11が支える割合を変化させることによって、自重によって大腿部に作用する負荷を変化させることが可能になる。 That is, instead of bending and stretching the knees as squat exercise, by varying the rate at which support is struts 11 of the user's own weight, it is possible to change the load acting on the thigh by its own weight . また、支柱部11が傾く方向と各足置台12の高さとを適宜に調節することによって、両大腿部に負荷を均等に作用させたり、一方の大腿部に他方よりも大きな負荷を作用させることが可能になる。 Further, by adjusting the height direction and the footrest 12 support portion 11 is inclined appropriately, or equally by applying a load to the thighs, it acts a large load than the other to one of the thigh it is possible to. 要するに、他動運動付与手段1は、大腿部に自重によって作用する負荷が変化するように使用者の重心位置を強制的に移動させるように機能する。 In short, the passive exercise imparting means 1 serves to forcibly move the center of gravity position of the user so that the load exerted by its own weight on the thighs is changed. また、上述の説明から明らかなように、本実施形態は、シート部13に腰を掛けた状態で使用する場合には、支柱部11の傾斜角度が2自由度を持ち、各足置台12の高さがそれぞれ1自由度を持つから、合計4自由度の動作になる。 As is clear from the above description, the present embodiment, when used in a state of hanging the waist on the seat portion 13, the inclination angle of the strut 11 has two degrees of freedom, of each footrest 12 since height with each one degree of freedom, the operation of the total of four degrees of freedom.
【0040】 [0040]
ところで、モータ14a,14b,17は、図2に示すように、マイクロコンピュータを主構成とする制御手段2により制御される。 Incidentally, the motor 14a, 14b, 17, as shown in FIG. 2, is controlled by a control unit 2 which mainly a microcomputer. 図示例では、制御手段2はモータ14a,14b,17を制御するための駆動回路を含んでいる。 In the illustrated example, the control unit 2 includes a drive circuit for controlling the motor 14a, 14b, 17. また、図示していないが、支柱部11のベース10に対する傾斜角度と足置台12の高さ位置とを検出することができるセンサを設ける。 Although not shown, a sensor capable of detecting the height position of the inclination angle and the footrest 12 relative to the base 10 of the strut 11. この種のセンサとしては、支柱部11や足置台12の位置を直接的に検出するもののほか、モータ14a,14b,17の回転位置を検出するロータリエンコーダを用いて間接的に検出するものを用いてもよい。 As this type of sensor, in addition to those directly detecting the position of the support portion 11 and the footrest 12, used as the indirectly detected using a rotary encoder for detecting the rotational position of the motor 14a, 14b, 17 it may be. ここでは、ロータリエンコーダにより位置検出を行う場合を想定する。 Here, a case of performing position detection by the rotary encoder. 制御手段2が各モータ14a,14b,17をどのように制御するかは、記憶手段3に格納されたデータに従う。 Or the control means 2 is how control the motors 14a, 14b, 17 follows the stored in the storage unit 3 data.
【0041】 [0041]
すなわち、記憶手段3には、各モータ14a,14b,17の回転角度(つまり、支柱部11の傾斜角度、支柱部11の傾斜方向、足置台12の高さに相当する)と、モータ14a,14b,17の速度および加速度と、使用者の自重に対して各脚に作用する負荷の割合とを組にし、各組を時系列に並べた動作パターンが格納されており、制御手段2において時系列の順に動作パターンを読み出すことにより、各モータ14a,14b,17が制御される。 That is, the storage unit 3, and the rotation angles of the motors 14a, 14b, 17 (i.e., the inclination angle of the struts 11, the inclination direction of the struts 11, which corresponds to the height of the footrest 12), the motor 14a, 14b, 17 and speed and acceleration, and a set of the ratio of the load acting on each leg relative to the self weight of the user, it is stored operation patterns arranged in time series each set, when the control unit 2 by reading the operation pattern in the order of sequence, each motor 14a, 14b, 17 is controlled. ここに、記憶手段3に格納されている動作パターンは、個々のモータ14a,14b,17の各時刻の動作を表すものではないから、制御手段2では記憶手段3に格納された動作パターンを、各モータ14a,14b,17の時刻ごとの回転位置に変換してモータ14a,14b,17の制御を行う。 Here, the operation pattern stored in the storage means 3, individual motors 14a, since there not represent the behavior of each time 14b, 17, the operation pattern stored in the control unit 2 in the storage unit 3, each motor 14a, and controls the motor 14a, 14b, 17 is converted to the rotational position of each time 14b, 17.
【0042】 [0042]
なお、上述した例ではシート部13に腰を掛けた状態で使用する例について説明したが、シート部13に腰を掛けずに足置台12に脚を載せ、使用者が立った状態で使用することも可能である。 Although in the above example has been described an example of using a state multiplied by sitting on the seat portion 13, placing the foot on the foot platform 12 without applying the waist on the seat portion 13, used in a state the user has stood it is also possible. この場合には、支柱部11の位置は固定しておき、各足置台12の高さ位置のみを変化させ、他動運動付与手段1を2自由度で使用する。 In this case, the position of the support portion 11 is previously fixed, by changing only the height position of the footrest 12, using the passive exercise applying means 1 with two degrees of freedom. つまり、足置台12は立姿勢で搭乗する搭乗台して機能し、駆動源であるモータ17により足置台12の位置を変位させるパンタグラフ16は位置変更機構を構成することになる。 That is, the footrest 12 functions aboard board to board in a standing posture, the pantograph 16 which displaces the position of the footrest 12 by a motor 17 as a driving source constitutes the position changing mechanism. この種の他動運動付与手段1としては、使用者が立姿勢で搭乗する搭乗台の傾きを変化させる構成なども採用可能である。 The passive exercise applying means 1 of this type, and configuration of changing the boarding platform inclination that the user rides in a standing posture can be adopted. 逆に、シート部13に腰を掛けた状態で足置台12の高さ位置を一定に保つように動作させれば、シート部13は着座のための座席となり、上述した傾動機構15は駆動源であるモータ14a,14bにより座席を変位させる位置変更機構として機能し、膝を屈伸させながら大腿部に負荷を作用させる構成になる。 Conversely, be operated so as to keep the height position of the footrest 12 to be constant in the state multiplied by sitting on the seat portion 13, seat portion 13 is a seat for seating, tilting mechanism 15 described above driving source motor 14a is, functions as a position changing mechanism for displacing the seat by 14b, becomes a knee arrangement for applying a load to the thigh while bending. この種の他動運動付与手段1としては、座席に乗馬運動のような揺動を与える構成を採用することも可能である。 The passive exercise applying means 1 of this kind, it is also possible to adopt a configuration providing a swinging like riding motion to the seat. なお、シート部13を自転車のサドルに類似した形状としているが、座席の形状はどのようなものでもよく、たとえば椅子状の座席を設けてもよい。 Note that although a shape similar to the seat portion 13 to the bicycle seat, the shape of the seat may be of any type, for example, may be provided a chair-like seat.
【0043】 [0043]
ところで、他動運動付与手段1の使用目的は、主として大腿部の筋肉を収縮させることによって糖代謝を促進することにあり、記憶手段3に格納するデータとしての動作パターンを作成するにあたっては、この点を考慮した動作パターンを作成する必要がある。 Meanwhile, the intended use of the passive exercise applying means 1, the carrying primarily is to promote glucose metabolism by contracting the muscles of the thigh, to create an operation pattern as data to be stored in the storage means 3, there is a need to create a behavior pattern in consideration of this point. しかしながら、上述のように他動運動付与手段1は複数自由度を有しており、どのような動作パターンが糖代謝を促進するのかを見出すことは容易ではない。 However, passive exercise imparting means 1 as described above has a plurality freedom, it is not easy to find what operation pattern to promote glucose metabolism. そこで、本実施形態では、他動運動付与手段1の動作パターンを種々変化させながら代謝量に関連する生理的計測値を実際に計測し、計測結果の中から代謝量が大きくなる動作パターンを抽出することにより、動作パターンを決定する技術を採用している。 Therefore, in the present embodiment, the physiological measurements actually measure associated with metabolic rate while variously changing the operation pattern of the passive-motion applying means 1, the operation pattern metabolism increases from the measurement result extraction by employs a technique for determining the operation pattern. つまり、種々の動作パターンの中から代謝量が大きくなる動作パターンを抽出し、この動作パターンを記憶手段3に格納することによって他動運動付与手段1を動作させている。 That is, extracts the operation pattern metabolism increases from various operation patterns, are running passive exercise imparting means 1 by storing the operation pattern in the storage unit 3.
【0044】 [0044]
以下では、代謝量が大きくなる動作パターンの抽出技術について説明する。 The following describes extraction technology of operation pattern metabolism increases. 代謝量が大きくなる動作パターンを抽出する際には、図1に示す動作決定装置を用いる。 When extracting operation pattern metabolism is increased, using an operation decision unit shown in FIG. 動作決定装置は、運動補助装置と同構成の他動運動付与手段1を備えており、他動運動付与手段1に設けた各モータ14a,14b,17をそれぞれ制御するために動作制御手段4を設けている。 Operation determination device comprises a passive-motion applying means 1 of the exercise assisting device with the same configuration, each motor 14a provided in the passive-motion applying means 1, an operation control unit 4 for controlling 14b, 17, respectively It is provided. 動作制御手段4は、制御手段2と同様にマイクロコンピュータを主構成とし、モータ14a,14b,17の駆動回路を含んでいる。 Operation control means 4, the main components in the same manner as in the microcomputer control unit 2, and a drive circuit of the motor 14a, 14b, 17. ただし、動作制御手段4には記憶手段3から動作パターンを与えるのではなく、動作制御手段4において種々の動作パターンを生成しており、さらに、動作制御手段4は生成した動作パターンを時刻とともに記憶する機能を有している。 However, the operation control unit 4 instead of giving the operation pattern from the storage unit 3, the operation control unit 4 which generates a variety of operation patterns, further motion control means 4 stores the generated operation pattern with time It has a function of. 動作パターンは、あらかじめ設定した複数種類の動作パターンから選択することが可能であるが、他動運動付与手段1による運動としての許容範囲内で、動作パターンを不規則に発生させるようにしてもよい。 Operation pattern, it is possible to select a plurality of types of operation patterns set in advance, within the allowable range of the motion by the passive-motion applying means 1, may be allowed to generate irregularly operation pattern .
【0045】 [0045]
一方、代謝量に関連する生理的計測値としては、近赤外分光法による筋代謝量と、筋電による筋収縮の程度とのいずれかを用いる。 On the other hand, the physiological measurements relating to metabolic rate, using any of the muscle metabolism by near-infrared spectroscopy, and the degree of muscle contraction by EMG. ここでは、近赤外分光法を用いる例について説明する。 Here, an example of using near-infrared spectroscopy. すなわち、図1に示すように、計測手段としての近赤外分光器5を設けてあり、近赤外分光器(近赤外光の送受光プローブ)5は大腿部に固定可能に形成されている。 That is, as shown in FIG. 1, is provided with a near-infrared spectrometer 5 as measuring means, 5 (beam transmitting and receiving probes of the near-infrared light) near infrared spectrometer is fixably formed at the thigh ing. 近赤外分光法による筋代謝量の計測は、周知のように、酸素化型ヘモグロビンと脱酸素化型ヘモグロビンとでは近赤外光の吸光度が異なることを利用し、血液中の酸素量(筋代謝量)の変化を求めるものであって、糖の燃焼には酸素が必要であるから、筋代謝量は糖代謝量の代替指標になる。 Measurement of muscle metabolism by near infrared spectroscopy, as is known, is in the oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin using the absorbance of near-infrared light is different, the amount of oxygen in the blood (muscle a and requests a change in metabolic rate), because the combustion of sugar is needed oxygen, muscle metabolism becomes surrogate sugar metabolism.
【0046】 [0046]
生理的計測値としての筋代謝量は評価手段6に入力され、評価手段6において安静時における筋代謝量の値との比が求められる。 Muscle metabolic rate as a physiological measured value is input to the evaluation unit 6, the ratio between the value of muscle metabolic rate at rest is determined in the evaluation unit 6. 近赤外分光器5では筋肉の部分的な酸素消費量を求めているから、筋全体での筋代謝量を求めるために、評価手段6では筋肉の体積を重み係数として近赤外分光器5により求めた部分的な筋代謝量に重み付けを行う。 Since seeking partial oxygen consumption muscles in a near-infrared spectrometer 5, in order to obtain the muscle metabolism of the whole muscle, NIR spectrometer the volume of muscle in the evaluation unit 6 as a weighting factor 5 performing weighted partial muscle metabolism amount obtained by. すなわち、筋収縮は、神経を伝達されるパルスがトリガになり、パルスの伝達によってカルシウムイオンとカリウムイオンとの濃度が部分的に変化した後、筋全体にカルシウムイオンが伝達されて筋繊維の収縮が生じるのであって、このメカニズムによって筋収縮が生じるから筋代謝量は筋肉の大きさに相関を持っており、筋全体の筋代謝量を求めるには筋肉の体積による重み付けが必要になるのである。 That is, muscle contraction, pulses transmitted nerve becomes a trigger, after the concentration of calcium ions and potassium ions by the transmission of the pulse is partially changed, calcium ions across the muscle is transferred contraction of muscle fibers a than occurs, muscle metabolism because muscle contraction caused by this mechanism has a correlation to the size of the muscle to obtain the muscle metabolism of the whole muscle is to be required weighting by the volume of muscle .
【0047】 [0047]
ここに、重み係数としての筋肉の体積は、他動運動付与手段1での運動にかかわる筋肉の体積を意味する。 Here, the volume of muscle as a weight coefficient, means the volume of muscles involved in movement in passive-motion applying means 1. ただし、筋肉の体積を実測するにはMRIなどの大規模装置が必要であり、膨大な費用と手間とがかかるから、一般に文献で知られているデータを流用してもよい。 However, in actually measuring the volume of muscle it requires large scale equipment such as MRI, because it takes a huge expense and effort, in general may be diverted data known in the literature. たとえば、大腿部伸展筋群は500ml、大内転筋群は250mlとしてよい。 For example, thigh extension muscles is 500 ml, Ouchi adductor group may be a 250 ml. 筋の体積を考慮すれば、単位体積当たりの筋代謝量が同じであれば、大内転筋群を収縮させるよりも大腿部伸展筋群を収縮させるほうが、筋全体としての筋代謝量を2倍大きくすることができると言える。 Given the volume of muscle, if muscle metabolic rate per unit volume is the same, better contracting the thigh extension muscles than to contract Ouchi adductor group, muscle metabolism of the whole muscle it can be said that it is possible to 2 times greater. つまり、筋代謝量を増加させるには、大腿部伸展筋群を収縮させるような動作パターンを選択することが望ましいと言える。 In other words, increasing muscle metabolic rate can be said that it is desirable to select the operation pattern as to contract the thigh extension muscles.
【0048】 [0048]
2種類の動作パターンに関して評価手段6での評価結果をそれぞれ表1、表2に示す。 Table 1, respectively, the evaluation results at the evaluation unit 6 with respect to two kinds of operation patterns, shown in Table 2.
【0049】 [0049]
【表1】 [Table 1]
【0050】 [0050]
【表2】 [Table 2]
【0051】 [0051]
表1と表2とを比較すればわかるように、表2に対応する動作パターンのほうが代謝量が大きいから、糖代謝量の大きい運動を行うという意味では表2に対応する動作パターンを選択するほうが望ましいと言える。 Table 1 and as can be seen from the comparison between Table 2, because more of the operation pattern corresponding to Table 2 is larger metabolic rate, selecting an operational pattern corresponding to Table 2 in the sense of performing large movements sugar metabolism more can be said to be desirable.
【0052】 [0052]
実際に運動補助装置の記憶手段3に実装する動作パターンを作成するにあたっては、動作制御手段4により動作する他動運動付与手段1で試験者に運動させると同時に近赤外分光器5による血液中の酸素量の計測を行う。 In preparing the actually operation pattern to implement the storage unit 3 of the motion assist device, the blood near-infrared spectrometer 5 simultaneously with the movement tester with passive-motion applying means 1 which operates by the operation control means 4 to measure the amount of oxygen. このとき、他動運動付与手段1が複数種類の動作パターンで所定時間(一定時間)ずつ駆動されるように制御し、所定時間で得られた酸素量を動作パターンの開始時刻および終了時刻とともに記録する。 At this time, control such passive exercise imparting means 1 is driven by a predetermined time a plurality of types of operation patterns (fixed time), recording with the start time and end time of the operation pattern oxygen amount obtained at predetermined time to. このようにして計測された酸素量は評価手段6において重み付けがなされ、他動運動付与手段1による運動に関わる筋全体の筋代謝量が求められる。 The amount of oxygen measured in this way is made weighting in the evaluation unit 6, muscle metabolism of the whole muscles involved in movement by the passive exercise applying means 1 is obtained. 得られた筋代謝量は時刻によって動作パターンと対応付けられ、筋代謝量が最大になる動作パターンが選択される。 The resulting muscle metabolism is associated with the operation pattern by time, operation pattern muscle metabolism is maximized is selected. このようにして得られた動作パターンは、運動補助装置の記憶手段3に格納され、運動補助装置の制御に用いられる。 Operation pattern obtained in this way is stored in the storage unit 3 of the exercise assisting device is used for controlling the motion assist device.
【0053】 [0053]
すなわち、動作パターンと代謝量とを対応付けているから、代謝量が適正値になるように他動運動付与手段1の動作パターンを決定することが可能になる。 That is, since in correspondence with the metabolism and behavior patterns, metabolism becomes possible to determine the movement pattern of the passive-motion applying means 1 so that the appropriate value. このように、動作制御手段4に記憶したデータに基づいて動作パターンを決定する。 Thus, to determine the operating pattern based on the data stored in the operation control unit 4. 代謝量の適正値は、「動作パターンが人体に与えるエネルギー量を一定にしたときに得られる代謝量が最大になる」代謝量の値である。 Proper value of the metabolism is the "metabolic rate obtained when operation pattern is a constant amount of energy on the human body is maximized" metabolic rate value. 人体に与えるエネルギー量は、たとえば、他動運動付与手段1の消費電力を代替値として用いることができる。 Amount of energy applied to the human body, for example, can be used the power consumption of the passive-motion applying means 1 as a substitute value.
【0054】 [0054]
上述のようにして動作決定装置を用いて決定した動作パターンに従って他動運動付与手段を動作させるから、数多くの動作の中から代謝を促進するのにより効果的な動作を抽出して使用者に与えることになる。 Since operating a passive-motion applying means according to the operation pattern determined by using the operation determination device as described above, it gives the user to extract effective operation by promoting metabolism among many operation It will be. その結果、運動補助装置に用いる他動運動付与手段1では、動作の自由度を制限することが可能になり、多自由度の機構を用いる場合に比較すると、機構部分を簡略化することが可能になり、代謝効果を減衰させることなく機器の低コスト化を図ることができる。 As a result, the passive-motion applying means 1 used in the exercise assisting device, it is possible to restrict the freedom of operation, as compared with the case of using the mechanism of multiple degrees of freedom, it can be simplified mechanism portion It becomes, it is possible to reduce the cost of the equipment without attenuation metabolic effects. たとえば、動作決定装置では他自由度の他動運動付与手段1を用いて代謝量が適正値になるような動作パターンを決定し、動作決定装置を用いて決定した動作パターンを単純なリンク機構で実現した他動運動付与手段1を運動補助装置に用いることによって、運動補助装置を低コストで提供することが可能になる。 For example, the operation determination unit determines the operation pattern as metabolic rate by using a passive exercise applying means 1 of the other degree of freedom is a proper value, the operation pattern determined by using the operation determination device in a simple link mechanism by using the passive-motion applying means 1 which realizes the exercise assisting device, it is possible to provide an exercise assisting device with low cost.
【0055】 [0055]
ところで、上述の例では種々の動作パターンについて筋代謝量を計測した後に望ましい動作パターンを選択するから、選択肢の中では最良の動作パターンであるにしても、運動負荷が過剰にならない範囲で糖代謝量を最大に近付ける動作パターンであるという保証はない。 Incidentally, since in the above example to select the desired operation pattern after measuring the muscle metabolism for the various operation patterns, even if the in choice is the best operation patterns, sugar metabolism in a range in which the exercise not excessive there is no guarantee that an operation pattern close to the maximum amount. そこで、計測手段5による生理的計測値(筋代謝量)を評価手段6において所定時間ごとに積分した評価値(代謝量に相当)を動作制御手段4に入力し、動作制御手段4では評価手段6から入力される評価値を大きくする方向に実時間で動作パターンを変化させ、評価値が最大になるように動作パターンを収束させることもできる。 Therefore, Type physiological measurements by the measuring means 5 integral evaluation value every predetermined time in the evaluation unit 6 (muscle metabolism) (corresponding to a metabolic rate) to the operation control unit 4, operation control means 4 in the evaluation unit 6 to change the operation pattern in real time in a direction to increase the evaluation value inputted from the evaluation value may be converged operation pattern to maximize. この場合、筋電によって生理的計測値を求める。 In this case, obtaining a physiological measurement by myoelectric.
【0056】 [0056]
筋電から生理的計測値を求めるときには、近赤外分光器5に代えて筋電計を動作制御手段4に接続し、生理的計測値としては、所定時間における放電の積分値あるいは筋の最大収縮時での所定時間における筋電の積分値との比を用いる。 Up from myoelectric when determining the physiological measurements, near-infrared spectrometer 5 to place and connect the electromyograph to the operation control unit 4, as the physiological measurement, the integral value or muscle discharge in the predetermined time period the ratio of the integrated value of EMG at a given time at the time of shrinkage is used. また、糖代謝に関わる筋肉は主として赤筋であるから、重み付けに関して赤筋の体積による重み付けを行うようにすれば、他動運動付与手段1による運動での糖代謝量の評価をより正確に行うことができる。 Also, performed since the muscles involved in glucose metabolism is primarily red muscle, if to perform weighting by volume of red muscle regard weighting, the evaluation of the glucose metabolism of exercise by passive-motion applying means 1 more precisely be able to.
【0057】 [0057]
ここに、動作制御手段4では、運動負荷の瞬時値の上限値を設定することができ、運動負荷の瞬時値が上限値以下になるという条件を満たす範囲で動作パターンを自動的に生成する。 Here, the operation control unit 4, it is possible to set the upper limit value of the instantaneous value of the exercise load, automatically generates an operation pattern satisfying a condition range of the instantaneous value of the exercise load becomes less than the upper limit. このとき、各モータ14a,14b,17の動作に適宜のゆらぎを与え、多変量解析の技術またはニューロコンピュータの技術を用いて最適解(動作パターンの許容範囲内で筋代謝量が最大になる)に近付くように実時間で動作パターンを変化させる。 At this time, the motors 14a, given appropriate fluctuations on the operation of 14b, 17, (muscle metabolism is maximized within an allowable range of operation patterns) optimal solution using multivariate analysis techniques or neural computer technology the operation pattern is changed in real time so as to approach the. このような制御を行うことによって、運動負荷の瞬時値の上限値以下の範囲内で筋代謝量がほぼ最大になる動作パターンを決定することができる。 By performing such control, it is possible to determine the operation pattern muscle metabolism in the upper limit value within the range of the instantaneous value of the exercise load becomes substantially maximum.
【0058】 [0058]
上述の例では代謝量が大きくなる方向に動作パターンを変化させているが、代謝量の適正値を最大値以外の値としてあらかじめ設定しておき、代謝量が適正値に近付くように動作パターンを収束させるようにしてもよい。 Although the above example is changing the operation pattern in the direction in which the metabolic rate is increased, a proper value of the metabolic rate set in advance as a value other than the maximum value, the operation pattern as metabolism approaches to an appropriate value it may be made to converge.
【0059】 [0059]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明の動作決定装置ないし動作決定方法によれば、他動運動付与手段の動作パターンを所定時間ずつ変化させて動作させるとともに、各動作パターンについて使用者の代謝量を求め、動作パターンと代謝量とを対応付けて記憶するから、種々の動作パターンのうち適正な代謝量が得られる動作パターンを容易に選択することができる。 According to the operation determination unit to operation determination method of the present invention, with operating by changing the operation pattern of the passive-motion applying means by a predetermined time, it obtains the metabolic rate of the user for each operation pattern, metabolism and behavior pattern amount since in association bets, you can easily select an operation pattern proper metabolic rate is obtained among the various operation pattern. また、適正値の代謝量が得られるような他動運動の動作パターンになるように動作パターンが自動的に修正する場合には、動作制御手段で生成した動作パターンから代謝量が適正値に近い動作パターンを選択するだけではなく、動作パターンを修正して代謝量を適正値により近付けることが可能になる。 Further, when the correction of the operation pattern is automatically so metabolism is the operation pattern of the passive exercise as obtained appropriate value, close to the proper value metabolic rate from the generated operation pattern in the operation control means not only selects the operation pattern, it is possible to approximate the proper value metabolism by modifying the operation pattern.
【0060】 [0060]
本発明の運動補助装置は、動作決定装置を用いて作成した動作パターンで動作するから、他動運動によって適正な代謝量が得られる。 Exercise assisting device of the present invention, since operating at the operating pattern created by using the operation determination device, proper metabolic rate is obtained by the passive exercise. また、使用者は積極的に動作することなく他動的な運動によって筋収縮が可能になるから、軽負荷で使用者の負担の少ない運動が可能になる。 In addition, since the user becomes possible to muscle contraction by passively exercise without having to work actively, it is possible to less movement of the user's burden at light loads.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】実施形態における動作決定装置を示すブロック図である。 1 is a block diagram illustrating the operation determining device according to the embodiment.
【図2】実施形態における運動補助装置を示すブロック図である。 2 is a block diagram showing a motion assist device in the embodiment.
【図3】実施形態における運動補助装置を示す外観斜視図である。 3 is an external perspective view showing an exercise assisting apparatus in the embodiment.
【図4】実施形態における運動補助装置を示し、(a)は要部概略側面図、(b)は要部概略平面図である。 Figure 4 shows the motion assist device in the embodiment, a (a) is a fragmentary schematic side view, (b) is a fragmentary schematic plan view.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 他動運動付与手段2 制御手段3 記憶手段4 動作制御手段5近赤外分光器(計測手段) 1 passive exercise applying unit 2 control unit 3 storing unit 4 motion control means 5 near infrared spectrometer (measurement means)
6 評価手段11 支柱部12 足置台13 シート部14a,14b モータ15 傾動機構16 パンタグラフ17 モータ 6 rating means 11 struts 12 feet table 13 seat 14a, 14b motor 15 tilting mechanism 16 pantograph 17 motor

Claims (13)

  1. 駆動源により駆動され使用者が搭乗することにより使用者の少なくとも一部に他動的に運動刺激を与える運動補助装置と同構成の他動運動付与手段と、代謝量に関連する生理的計測値を計測する計測手段と、計測手段により計測された生理的計測値から代謝量を求める評価手段と、他動運動付与手段を所定時間ずつ動作パターンを変化させて動作させるとともに各動作パターンと評価手段で求めた代謝量とを対応付けて記憶する動作制御手段とを備えることを特徴とする運動補助装置の動作決定装置。 A passive exercise applying means exercise assisting device with the same configuration providing a transitive exercise stimulus to at least a portion of the user by being driven by a drive source user rides, physiological measurements relating to metabolism of measuring the measuring means, an evaluation means for determining the metabolic rate from the physiological measurement value measured by the measuring means, each operation pattern and the evaluation means together to operate the passive exercise applying means to change the operation pattern by a predetermined time in operation determination device of the exercise assisting apparatus characterized by comprising an operation control means for storing in association with metabolic rate and determined.
  2. 前記動作制御手段は、前記評価手段において規定期間で求める代謝量が適正値になる方向に他動運動付与手段の動作パターンを次第に収束させることを特徴とする請求項1記載の運動補助装置の動作決定装置。 The operation control means, operation of the exercise assisting apparatus according to claim 1, wherein the gradually converging the operation pattern of the passive exercise applying means in a direction metabolic rate calculated by the specified period in the evaluation unit is a proper value determining device.
  3. 前記他動運動付与手段は、使用者の自重によって大腿部に作用する負荷が変化するように使用者の重心位置を強制的に移動させることを特徴とする請求項1または請求項2記載の運動補助装置の動作決定装置。 The passive exercise applying means, according to claim 1 or claim 2, wherein the forcibly moving the center of gravity position of the user so that the load is varied acting on the thigh by the weight of the user behavior determining apparatus of the motion assisting device.
  4. 前記生理的計測値は、近赤外分光法による筋代謝量と、筋電による筋収縮の程度とから選択されることを特徴とする請求項1ないし請求項3記載の運動補助装置の動作決定装置。 The physiological measurement, the operation determination of the motion assist device according to claim 1 to claim 3, wherein is selected from and muscle metabolism rate by near-infrared spectroscopy, and the degree of muscle contraction by EMG apparatus.
  5. 前記評価手段は、前記他動運動付与手段での運動にかかわる筋肉の体積と、前記他動運動付与手段での運動にかかわる筋肉のうち赤筋の体積とのいずれか一方を重み係数として、前記生理的計測値に重み付けを行い、重み付け後の生理的計測値を前記代謝量として用いることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の運動補助装置の動作決定装置。 It said evaluation means, the volume of the muscles involved in movement in the passive exercise imparting means, as the weighting factor either of the volume of red muscle of the muscle related to movement in the passive exercise imparting means, wherein It performs weighting on physiological measurements, the operation determination device of the exercise assisting device of the physiological measurements of the weighted to any one of claims 1 to 4, characterized in that used as the metabolic rate.
  6. 駆動源により駆動され使用者が搭乗することにより使用者の少なくとも一部に他動的に運動刺激を与える運動補助装置の動作を決定する方法であって、運動補助装置と同構成の他動運動付与手段を動作パターンを変化させつつ動作させ、他動運動付与手段の使用者から代謝量に関連する生理的計測値を計測し、規定期間で生理的計測値から求めた代謝量が適正値になる方向に他動運動付与手段の動作パターンを次第に収束させ、収束後の動作パターンを運動補助装置に用いる動作パターンとして記憶することを特徴とする運動補助装置の動作決定方法。 A method of determining the operation of the exercise assisting apparatus gives the transitive exercise stimulus to at least a portion of the user by being driven by a drive source user rides, passive exercise of the exercise assisting device with the same configuration the applying means is operated while changing the operation pattern, measure the physiological measurement value associated with the metabolism of the user of the passive exercise imparting means, the metabolic rate is an appropriate value determined from the physiological measurements at defined time period consisting direction gradually converges the operation pattern of the passive exercise applying means, the operation method of determining the motion assisting apparatus and to store the operation pattern after convergence as an operation pattern for use in the motion assist device.
  7. 前記他動運動付与手段は、使用者の自重によって大腿部に作用する負荷が変化するように使用者の重心位置を強制的に移動させることを特徴とする請求項6記載の運動補助装置の動作決定方法。 The passive exercise applying means, according to claim 6, wherein the forcibly moving the center of gravity position of the user so that the load is varied acting on the thigh by the weight of the user of the exercise assisting apparatus operation determination method.
  8. 前記生理的計測値は、近赤外分光法による筋代謝量と、筋電による筋収縮の程度とから選択されることを特徴とする請求項6または請求項7記載の運動補助装置の動作決定方法。 The physiological measurements, and muscle metabolism rate by near infrared spectroscopy, the operation determination of the motion assist device according to claim 6 or claim 7 wherein is selected from the degree of muscle contraction by myoelectric Method.
  9. 前記他動運動付与手段での運動にかかわる筋肉の体積と、前記他動運動付与手段での運動にかかわる筋肉のうち赤筋の体積とのいずれか一方を重み係数として、前記生理的計測値に重み付けを行い、重み付け後の生理的計測値を前記代謝量として用いることを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれか1項に記載の運動補助装置の動作決定方法。 And volume of muscle related to movement in the passive exercise imparting means, as the weighting factor either of the volume of red muscle of the muscle related to movement in the passive exercise imparting means, the physiological measurements performs weighting, operation method for determining a motion assisting device according to the physiological measurement value after weighting in any one of claims 6 to 8, characterized in that used as the metabolic rate.
  10. 請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載の運動補助装置の動作決定装置において前記動作制御手段に記憶した前記動作パターンが格納される記憶手段と、駆動源により駆動され使用者が搭乗することにより使用者の少なくとも一部に他動的に運動刺激を与える他動運動付与手段と、記憶手段に格納した動作パターンに従って他動運動付与手段を動作させる制御手段とを備えることを特徴とする運動補助装置。 Said storage means for the operation pattern stored in the operation control unit are stored, the driven user boarding by a driving source in the operation determination device of the exercise assisting apparatus according to any one of claims 2 to 5 a passive exercise applying means for providing at least part passively exercise stimulation of the user by a; and a control means for operating the passive-motion applying means according to the operation pattern stored in the storage means motion assisting device to.
  11. 前記他動運動付与手段は、使用者が着座する座席と、座席を前記駆動源の駆動力によって変位させる位置変更機構とを備えることを特徴とする請求項10記載の運動補助装置。 The passive exercise applying means comprises a seat user sits, motion assist device according to claim 10, characterized in that it comprises a position changing mechanism for displacing the seat by a driving force of the driving source.
  12. 前記他動運動付与手段は、使用者の臀部を支持する支柱部と、支柱部の傾きを前記駆動源の駆動力によって変化させる傾動機構とを備え、前記制御手段は、少なくとも支柱部の傾きが変化する速度および加速度と支柱部の傾斜角度との関係を変化させるように傾動機構を制御することを特徴とする請求項10記載の運動補助装置。 The passive exercise applying means includes a post portion for supporting the buttocks of a user, and a tilting mechanism for changing the inclination of the strut by the driving force of the driving source, the control means, the inclination of at least strut motion assist device according to claim 10, characterized in that to control the tilting mechanism so as to change the relationship between the varying speed and acceleration and the inclination angle of the strut.
  13. 前記他動運動付与手段は、使用者が立姿勢で搭乗する搭乗台と、搭乗台を前記駆動源の駆動力によって変位させる位置変更機構とを備えることを特徴とする請求項10記載の運動補助装置。 The passive exercise applying means, user boarding platform to board in a standing posture, according to claim 10, wherein the boarding platform, characterized in that it comprises a position changing mechanism for displacing the driving force of the driving source motion assisting apparatus.
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