JP6110657B2 - Motion support system, voluntary movement recognition device, and voluntary movement recognition program - Google Patents

Motion support system, voluntary movement recognition device, and voluntary movement recognition program Download PDF

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本発明は、動作支援システム、随意運動認識装置及び随意運動認識プログラムに関し、さらに言えば、振戦患者が「積極的動作」を意図する場合だけでなく、例えば特定の姿勢の保持といった「消極的動作」を意図する場合にも、振戦患者の意図に基づく随意動作のみを確実に支援することができる動作支援システム、随意運動認識装置及び随意運動認識プログラムに関する。   The present invention relates to a motion support system, a voluntary motion recognition device, and a voluntary motion recognition program. More specifically, the present invention relates not only to a case where a tremor patient intends “active motion” but also to “passive” such as holding a specific posture. The present invention also relates to a motion support system, a voluntary motion recognition device, and a voluntary motion recognition program that can reliably support only voluntary motion based on the intention of a tremor patient even when intending “motion”.

自分の意思に反して手足が振動する「振戦」と呼ばれる神経疾患がある。この「振戦」の一種として、ある動作を行う際やある姿勢を保とうとした場合に周期的に手足などが震える「本態性振戦」がある。「本態性振戦」の患者は、生活に必要な様々な器具を持つ手が震えることで、例えば、筆記しにくい、容器に入った飲料を飲みにくい、食事しにくい等の問題を招来する。このような振戦を抑制するには、β遮断薬などの薬の服用や脳深部刺激法(DBS)があるが、副作用をもたらすなど、身体への悪影響という問題がある。   There is a neurological disease called “tremor” in which the limbs vibrate against their will. As a kind of “tremor”, there is “essential tremor” in which a limb or the like periodically shakes when performing a certain motion or trying to maintain a certain posture. A patient with “essential tremor” causes problems such as difficulty in writing, difficulty in drinking a beverage in a container, and difficulty in eating, for example, because hands holding various instruments necessary for daily life shake. In order to suppress such tremor, there are the use of drugs such as β-blockers and deep brain stimulation (DBS), but there are problems such as adverse effects on the body such as causing side effects.

ところで、特許文献1(特開平11−253504号公報)には、身体の手作業の動作を補助する「上肢動作補助装置」が開示されている。この「上肢動作補助装置」は、使用者の上肢に装着される装具が設けられた自由端部を有し、装具に加えられた使用者の力情報に基づいて自由端部の軌道制御を行って、上肢の動作を補助するものである。この「上肢動作補助装置」では、使用者の手の震えなどによって発生する本人の意思とは関係ない力ベクトルを検出しないように、力情報が数Hz程度の低周波数の周期で変化している場合は、前記自由端部の軌道制御を行わないようになっている。   By the way, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-253504) discloses an “upper limb movement assisting device” that assists the manual movement of the body. This “upper limb motion assist device” has a free end provided with a brace that is worn on the user's upper limb, and performs trajectory control of the free end based on the user's force information applied to the brace. It assists the movement of the upper limbs. In this “upper limb movement assist device”, force information changes at a low frequency cycle of about several Hz so as not to detect a force vector that is not related to the intention of the user, which is caused by shaking of the user's hand. In this case, the trajectory control of the free end is not performed.

しかしながら、特許文献1の「上肢動作補助装置」では、次のような理由により、本態性振戦患者の上肢の動作を補助することができない。すなわち、本態性振戦患者は、前述したように、自分が意図する動作すなわち随意運動を行おうとした際に、自分の意思とは関係のない体の震えすなわち不随意運動が生じる。このため、特許文献1の「上肢動作補助装置」では、不随意運動による力の周期的な変化を検出した時点で、前記自由端部の動作制御が停止してしまい、随意運動の補助ができないからである。つまり、特許文献1の「上肢動作補助装置」では、随意運動を行う際に不随意運動が混在する本態性振戦患者に対しては、適切な運動支援を行うことができないのである。   However, the “upper limb motion assisting device” of Patent Document 1 cannot assist the upper limb motion of the essential tremor patient for the following reason. That is, as described above, when an essential tremor patient tries to perform a motion intended by himself / herself, that is, voluntary movement, a tremor of the body unrelated to his / her own intention, that is, involuntary movement occurs. For this reason, in the “upper limb motion assisting device” of Patent Document 1, the motion control of the free end is stopped at the time when a periodic change in force due to involuntary motion is detected, and the voluntary motion cannot be assisted. Because. In other words, the “upper limb movement assist device” of Patent Document 1 cannot perform appropriate exercise support for essential tremor patients in which involuntary exercise is mixed when voluntary exercise is performed.

特許文献2(特開2011−193941号公報)には、振戦患者に対して、不随意運動の影響を抑制して随意運動を行わせることを可能にする「不随意運動抑制システム」が開示されている。この「不随意運動抑制システム」は、使用者の関節付近に装着され、当該関節による体部位の運動を支援可能に動作する装具と、当該装具による動作を制御する制御装置とを備え、前記装具の動作により、前記使用者が意図しない不随意運動を抑制する不随意運動抑制システムである。前記制御装置は、随意運動の有無を判断するためのデータが記憶されたデータベースと、前記データに基づき、前記筋電位センサからの筋電位の検出時における随意運動の有無を推定する運動推定手段と、当該運動推定手段による推定に応じて前記アクチュエータに動作指令を行う指令手段とを備え、前記指令手段では、前記運動推定手段により前記随意運動が行われていると推定されると、前記アクチュエータを駆動させる一方、前記運動推定手段により前記随意運動が行われていないと推定されると、前記アクチュエータを停止する、というものである。   Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-193941) discloses a “involuntary movement suppression system” that enables tremor patients to perform voluntary movement by suppressing the influence of involuntary movement. Has been. The “involuntary movement suppression system” includes a brace that is mounted near a user's joint and operates to support the movement of a body part by the joint, and a control device that controls the movement of the brace. The involuntary movement suppression system which suppresses the involuntary movement which the said user does not intend by operation | movement of. The control device includes a database storing data for determining the presence or absence of voluntary movement, and a movement estimation means for estimating the presence or absence of voluntary movement when detecting a myoelectric potential from the myoelectric potential sensor based on the data. And command means for giving an operation command to the actuator according to the estimation by the motion estimation means. When the command means estimates that the voluntary motion is being performed by the motion estimation means, On the other hand, when it is estimated that the voluntary movement is not performed by the movement estimation means, the actuator is stopped.

上記特許文献2の「不随意運動抑制システム」は、振戦患者の筋電位に周期性があることに着目し、当該筋電位に基づき、不随意運動のみと、不随意運動が混在した随意運動とを自動的に識別する信号処理アルゴリズムを利用している。この信号処理アルゴリズムは、振戦患者の筋電位の周期性を利用し、随意運動を自動的に認識するために、筋電位を短時間フーリエ変換で信号処理することで、周波数毎のスペクトルの解析を行っている。上記特許文献2では、このアルゴリズムによれば、振戦患者における随意運動の識別率が約90%となり、高い有用性をもたらす、とされている。よって、この「不随意運動抑制システム」によれば、随意運動を行う際に不随意運動が混在する本態性振戦患者に対して、適切な運動支援を行うことが可能となる。   The “involuntary movement suppression system” of Patent Document 2 focuses on the fact that myoelectric potentials of tremor patients have periodicity, and based on the myoelectric potentials, only involuntary movements and voluntary movements in which involuntary movements coexist. And a signal processing algorithm that automatically identifies This signal processing algorithm uses the periodicity of myoelectric potentials of tremor patients and analyzes the spectrum for each frequency by processing the myoelectric potentials with a short time Fourier transform in order to automatically recognize voluntary movements. It is carried out. According to Patent Document 2, according to this algorithm, the discriminating rate of voluntary movement in a tremor patient is about 90%, which is said to bring high usability. Therefore, according to this “involuntary exercise suppression system”, it is possible to provide appropriate exercise support to essential tremor patients in which involuntary exercise is mixed when voluntary exercise is performed.

特開平11−253504号公報JP-A-11-253504 特開2011−193941号公報JP 2011-193941 A

上述した特許文献2の「不随意運動抑制システム」によれば、随意運動を行う際に不随意運動が混在する本態性振戦患者に対して、適切な運動支援を行うことが可能になるが、この「不随意運動抑制システム」は、振戦患者から得た筋電位データ中に含まれる随意運動を見出すことで、不随意運動(振戦)を抑制するに止まる。   According to the “involuntary movement suppression system” of Patent Document 2 described above, it is possible to perform appropriate exercise support for essential tremor patients in which involuntary movement is mixed when voluntary movement is performed. The “involuntary movement suppression system” stops suppressing involuntary movement (tremor) by finding voluntary movement included in the myoelectric potential data obtained from the tremor patient.

また、本願の出願人は、振戦患者等の筋電データから不随意運動の信号成分を除去し、随意運動の信号成分のみを抽出することができる「筋電データ処理装置」と、それを用いた「動作支援装置」について特許出願している(特願2011−184380)。この「筋電データ処理装置」は、対象者の筋電位に関する筋電データの中から、前記対象者が意図しない不随意運動に対応する信号成分を推定して、前記対象者が意図する随意運動に対応する信号成分を特定する筋電データ処理装置であって、前記不随意運動時の筋電位の経時的変化を表す不随意波形が複数パターン記憶された記憶手段と、前記対象者から取得した前記筋電データの経時的変化を表す取得波形に対し、前記各不随意波形の中で最も近似する最近似波形を選択し、当該最近似波形と前記取得波形との類似度を演算により求める類似度算出手段と、前記最近似波形と前記類似度に基づき、前記筋電データの中で前記不随意運動の信号成分が含まれる割合を表す減衰率を求める減衰率算出手段と、前記減衰率に基づき、取得した前記筋電データを前記各信号成分に分けるフィルタリング手段とを備えている。   Further, the applicant of the present application removes the signal component of involuntary movement from the electromyographic data of a tremor patient etc., and extracts only the signal component of voluntary movement, A patent application has been filed for the “motion support device” used (Japanese Patent Application No. 2011-184380). This "myoelectric data processing device" estimates a signal component corresponding to an involuntary movement unintended by the subject from the electromyographic data related to the myoelectric potential of the subject, and the voluntary movement intended by the subject A myoelectric data processing device for identifying a signal component corresponding to the involuntary waveform obtained by storing a plurality of involuntary waveforms representing changes over time of the myoelectric potential during the involuntary movement, and the subject. For the acquired waveform representing the change over time of the myoelectric data, select the most approximate waveform among the involuntary waveforms, and calculate the similarity between the most approximate waveform and the acquired waveform A degree calculating means, an attenuation rate calculating means for obtaining an attenuation rate representing a ratio of the signal component of the involuntary movement in the myoelectric data based on the most approximate waveform and the similarity; and Before acquisition EMG data and a filtering means divided into the respective signal components.

上記「筋電データ処理装置」によれば、不随意運動を行う振戦患者等の対象者から取得された筋電データを、随意運動に対応する信号成分と不随意運動に対応する信号成分とに分けることができるから、不随意運動と随意運動が混在する対象者から得られた筋電データについて、前記何れか一方の信号成分を除去し、何れか他方の信号成分のみを抽出することができる。その結果、不随意運動の影響を排除して随意運動のみの運動支援をする装置や、不随意運動を抑制するための運動支援をする装置等の制御に適用することができる。上記「動作支援装置」は、患者の関節付近に装着される装具と、前記装具の動作を制御する制御装置を備えていて、前記制御装置として上記「筋電データ処理装置」が使用されている。この「動作支援装置」を使用する患者が随意運動(例えば、関節の屈曲動作)をする際に、振戦の影響がある場合は、その振戦による不随意運動の影響は上記「筋電データ処理装置」により除去され、随意運動のみが考慮された指令信号に基づいて前記装具のアクチュエータが駆動される。その結果、患者が意図する屈曲動作が支援される。また、患者が随意運動を行わない時の振戦の影響は、上記「筋電データ処理装置」によりほとんど除去され、前記装具のアクチュエータが駆動されない。その結果、患者が意図しない動作が支援されることが防止される。   According to the above “myoelectric data processing device”, the myoelectric data acquired from a subject such as a tremor patient who performs involuntary movements, a signal component corresponding to voluntary movement and a signal component corresponding to involuntary movement, Therefore, it is possible to remove any one of the signal components and extract only one of the other signal components from myoelectric data obtained from a subject who has both involuntary movement and voluntary movement. it can. As a result, the present invention can be applied to the control of a device that supports exercise only for voluntary movement by eliminating the influence of involuntary movement, a device that supports exercise for suppressing involuntary movement, and the like. The “motion support device” includes a brace worn near a patient's joint and a control device that controls the motion of the brace, and the “myoelectric data processing device” is used as the control device. . When a patient using this “motion support device” performs voluntary movement (for example, bending motion of a joint), if there is an influence of tremor, the influence of the involuntary movement by the tremor is The actuator of the appliance is driven on the basis of a command signal that is removed by the processing device and takes into account only voluntary movements. As a result, the bending motion intended by the patient is supported. The influence of tremor when the patient does not voluntarily exercise is almost eliminated by the “myoelectric data processing device”, and the actuator of the appliance is not driven. As a result, an operation unintended by the patient is prevented from being supported.

しかし、振戦患者の日常の動作を考えてみると、随意運動は、特定の「動作」を意図する場合だけでなく、特定の「姿勢の保持」を意図する場合もある。振戦患者の日常の動作として、例えば、肘関節の屈曲や伸張という積極的な「動作」があることは言うまでもないが、肘関節の特定の状態(ある角度での屈曲状態や伸張状態)を維持するという消極的な「動作」もある。しかし、上記「動作支援装置」は、このような積極的な「動作」は的確に支援できるが、消極的な「動作」については的確な支援ができない、という問題がある。   However, considering the daily movements of tremor patients, voluntary movements are not only intended for specific “movements” but also for specific “holding postures”. It goes without saying that the daily movements of tremor patients include, for example, positive “movements” of flexion and extension of the elbow joint, but specific conditions of the elbow joint (flexion and extension at a certain angle) There is also a negative “action” of maintaining. However, the above “motion support device” can accurately support such an active “motion”, but cannot provide accurate support for a negative “motion”.

本発明は、以上述べたような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、振戦患者が特定の「積極的動作」を意図する場合だけでなく、例えば特定の姿勢の保持といった特定の「消極的動作」を意図する場合においても、振戦患者の意図に基づく随意動作のみを確実に支援することができる動作支援システム、随意運動認識装置及び随意運動認識プログラムを提供することである。   The present invention has been made in consideration of the circumstances as described above, and the purpose of the present invention is not only when a tremor patient intends a specific “aggressive motion” but also, for example, a specific posture. Provides a motion support system, voluntary motion recognition device, and voluntary motion recognition program that can reliably support only voluntary motion based on the intention of a tremor patient even when a specific “passive motion” such as holding of the motion is intended It is to be.

ここに明記しない本発明のさらに他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかである。   Other objects of the present invention which are not specified here will be apparent from the following description and the accompanying drawings.

(1) 本発明の第1の観点では、動作支援システムが提供される。この動作支援システムは、
使用者の関節付近に装着されて、当該関節による体部位の運動を支援可能に動作する装具と、
前記装具による動作を制御する制御装置とを備え、
前記装具は、前記体部位の運動方向のみに動作可能なアームと、当該アームを動作させるアクチュエータと、前記体部位の動作を行う筋肉部分に装着され、前記筋肉部分の筋電位を所定時間単位で取得する生体信号センサとを備えており、
前記アームは、前記アクチュエータの駆動によって、前記使用者が意図する随意運動の方向のみに前記体部位を動作させる一方、前記アクチュエータが停止すると、前記体部位の運動を規制するように固定され、
前記制御装置は、
前記生体信号センサから得た筋電位信号に基づいて、自己相関関数から算出した相関係数を用いて、前記使用者に振戦が発生しているか否かを判定する第1判定ステップと、
振戦が発生していると判定した場合は、前記自己相関関数から算出した群化放電の発生周期を用いて、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかを判定する第2判定ステップとを有しており、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の動作をしていると判定された場合は、不随意運動の影響を排除して随意運動を支援するように前記アクチュエータを駆動し、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の姿勢を維持していると判定された場合は、前記アクチュエータを停止させて、前記体部位の運動を規制することを特徴とするものである。
(1) In a first aspect of the present invention, an operation support system is provided. This motion support system
A brace that is worn near the user's joint and operates to support movement of the body part by the joint;
A control device for controlling the operation of the brace,
The orthosis is attached to an arm operable only in the movement direction of the body part, an actuator that operates the arm, and a muscle part that operates the body part, and the myoelectric potential of the muscle part is determined in a predetermined time unit. A biological signal sensor to be acquired,
The arm moves the body part only in the direction of the voluntary movement intended by the user by driving the actuator, and is fixed so as to regulate the movement of the body part when the actuator stops.
The controller is
A first determination step of determining whether tremor has occurred in the user using a correlation coefficient calculated from an autocorrelation function based on a myoelectric signal obtained from the biological signal sensor;
If it is determined that tremor has occurred, whether the user is performing a specific action or maintaining a specific posture using the generation period of the grouped discharge calculated from the autocorrelation function And a second determination step for determining
If it is determined in the second determination step that the user is performing a specific movement, the actuator is driven to support the voluntary movement by eliminating the influence of the involuntary movement,
When it is determined in the second determination step that the user maintains a specific posture, the actuator is stopped to restrict the movement of the body part.

本発明の第1の観点による動作支援システムは、上記のような構成を有するので、前記第1判定ステップで振戦の発生を認識した後、前記第2判定ステップで、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかを判定してから、前記アクチュエータを駆動し、あるいは停止することができる。よって、振戦患者が特定の「積極的動作」を意図する場合だけでなく、例えば特定の姿勢の保持といった特定の「消極的動作」を意図する場合においても、振戦患者の意図に基づく随意動作のみを確実に支援することができる。   Since the operation support system according to the first aspect of the present invention has the above-described configuration, after the occurrence of a tremor is recognized in the first determination step, the user is specified in the second determination step. The actuator can be driven or stopped after it is determined whether it is operating or maintaining a specific posture. Therefore, not only when the tremor patient intends a specific “aggressive motion”, but also when the tremor patient intends a specific “reactive motion” such as holding a specific posture, the voluntary option based on the tremor patient's intention Only the operation can be reliably supported.

(2) 本発明の第1の観点による動作支援システムの好ましい例では、前記第1判定ステップでの判断をする際に、前記体部位に装着された加速度センサで取得した加速度データが用いられる。この場合、振戦の発生の有無の判定が容易になるという利点がある。   (2) In a preferred example of the motion support system according to the first aspect of the present invention, the acceleration data acquired by the acceleration sensor attached to the body part is used when making the determination in the first determination step. In this case, there is an advantage that it is easy to determine whether or not tremor has occurred.

また、この例では、前記使用者に振戦が発生していない場合の前記相関係数の平均値以上、前記使用者に振戦が発生している場合の前記相関係数の平均値以下の範囲で、閾値が決定されるのが好ましい。   Further, in this example, the average value of the correlation coefficient when the tremor is not occurring in the user is equal to or greater than the average value of the correlation coefficient when the tremor is occurring in the user. Preferably, the threshold is determined by the range.

本発明の第1の観点による動作支援システムの他の好ましい例では、前記第2判定ステップでの判断をする際に、前記関節の関節角度データが使用される。この場合、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかの判定が容易になる、という利点がある。   In another preferable example of the motion support system according to the first aspect of the present invention, the joint angle data of the joint is used when making the determination in the second determination step. In this case, there is an advantage that it is easy to determine whether the user is performing a specific motion or maintaining a specific posture.

また、この例では、前記群化放電の発生周期の平均値が算出され、前記使用者が特定の動作をしている場合の前記平均値以上、特定の姿勢を維持している場合の前記平均値以下の範囲で、閾値が決定されるのが好ましい。
Further, in this example, an average value of the generation period of the grouped discharge is calculated, and the average when the user maintains a specific posture is equal to or more than the average value when the user is performing a specific action. It is preferable that the threshold value is determined within the range of the value or less.

(3) 本発明の第2の観点では、随意運動認識装置が提供される。この随意運動認識装置は、
生体信号センサから得た筋電位信号に基づいて、自己相関関数から算出した相関係数を用いて、前記使用者に振戦が発生しているか否かを判定する第1判定ステップと、
振戦が発生していると判定した場合は、前記自己相関関数から算出した群化放電の発生周期を用いて、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかを判定する第2判定ステップとを備え、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の動作をしていると判定された場合は、不随意運動の影響を排除して随意運動を支援するように前記アクチュエータを駆動する指令信号を生成し、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の姿勢を維持していると判定された場合は、前記アクチュエータを停止させて、前記体部位の運動を規制する指令信号を生成することを特徴とするものである。
(3) In the 2nd viewpoint of this invention, the voluntary movement recognition apparatus is provided. This voluntary movement recognition device
A first determination step of determining whether tremor has occurred in the user using a correlation coefficient calculated from an autocorrelation function based on a myoelectric signal obtained from a biological signal sensor;
If it is determined that tremor has occurred, whether the user is performing a specific action or maintaining a specific posture using the generation period of the grouped discharge calculated from the autocorrelation function A second determination step for determining
If it is determined in the second determination step that the user is performing a specific motion, a command signal for driving the actuator is generated so as to support the voluntary movement by eliminating the influence of the involuntary movement. ,
When it is determined in the second determination step that the user maintains a specific posture, the actuator is stopped to generate a command signal that regulates the movement of the body part. Is.

本発明の第2の観点による随意運動認識装置は、上記のような構成を有するので、前記第1判定ステップで振戦の発生を認識した後、前記第2判定ステップで、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかを判定してから、前記アクチュエータを駆動し、あるいは停止することができる。よって、振戦患者が特定の「積極的動作」を意図する場合だけでなく、例えば特定の姿勢の保持といった特定の「消極的動作」を意図する場合においても、振戦患者の意図に基づく随意運動のみを確実に支援することができる。   Since the voluntary movement recognition apparatus according to the second aspect of the present invention has the above-described configuration, after the occurrence of tremor is recognized in the first determination step, the user specifies the second determination step. It is possible to drive or stop the actuator after determining whether the operation is performed or whether a specific posture is maintained. Therefore, not only when the tremor patient intends a specific “aggressive motion”, but also when the tremor patient intends a specific “reactive motion” such as holding a specific posture, the voluntary option based on the tremor patient's intention Only exercise can be reliably supported.

(4) 本発明の第2の観点による随意運動認識装置の好ましい例では、前記第1判定ステップでの判断をする際に、前記体部位に装着された加速度センサで取得した加速度データが用いられる。この場合、振戦の発生の有無の判定が容易になるという利点がある。   (4) In a preferred example of the voluntary movement recognition device according to the second aspect of the present invention, acceleration data acquired by an acceleration sensor attached to the body part is used when making the determination in the first determination step. . In this case, there is an advantage that it is easy to determine whether or not tremor has occurred.

この例では、前記使用者に振戦が発生していない場合の前記相関係数の平均値以上、前記使用者に振戦が発生している場合の前記相関係数の平均値以下の範囲で、閾値が決定されるのが好ましい。   In this example, the average value of the correlation coefficient when the tremor is not occurring in the user is greater than or equal to the average value of the correlation coefficient when the tremor is occurring in the user. The threshold is preferably determined.

本発明の第2の観点による随意運動認識装置の他の好ましい例では、前記第2判定ステップでの判断をする際に、前記関節の関節角度データが使用される。この場合、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかの判定が容易になる、という利点がある。   In another preferred example of the voluntary movement recognition device according to the second aspect of the present invention, the joint angle data of the joint is used when making the determination in the second determination step. In this case, there is an advantage that it is easy to determine whether the user is performing a specific motion or maintaining a specific posture.

この例では、前記群化放電の発生周期の平均値が算出され、前記使用者が特定の動作をしている場合の前記平均値以上、特定の姿勢を維持している場合の前記平均値以下の範囲で、閾値が決定されるのが好ましい。
In this example, an average value of the generation period of the grouped discharge is calculated, and is equal to or higher than the average value when the user is performing a specific action, and is equal to or lower than the average value when the specific posture is maintained. It is preferable that the threshold value is determined in the range of.

(5) 本発明の第3の観点では、随意運動認識プログラムが提供される。この随意運動認識プログラムは、
生体信号センサから得た筋電位信号に基づいて、自己相関関数から算出した相関係数を用いて、前記使用者に振戦が発生しているか否かを判定する第1判定ステップと、
振戦が発生していると判定した場合は、前記自己相関関数から算出した群化放電の発生周期を用いて、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかを判定する第2判定ステップとを備え、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の動作をしていると判定された場合は、不随意運動の影響を排除して随意運動を支援するように前記アクチュエータを駆動する指令信号を生成し、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の姿勢を維持していると判定された場合は、前記アクチュエータを停止させて、前記体部位の運動を規制する指令信号を生成するように、コンピュータを機能させることを特徴とするものである。
(5) In the 3rd viewpoint of this invention, the voluntary movement recognition program is provided. This voluntary movement recognition program
A first determination step of determining whether tremor has occurred in the user using a correlation coefficient calculated from an autocorrelation function based on a myoelectric signal obtained from a biological signal sensor;
If it is determined that tremor has occurred, whether the user is performing a specific action or maintaining a specific posture using the generation period of the grouped discharge calculated from the autocorrelation function A second determination step for determining
If it is determined in the second determination step that the user is performing a specific motion, a command signal for driving the actuator is generated so as to support the voluntary movement by eliminating the influence of the involuntary movement. ,
If it is determined in the second determination step that the user is maintaining a specific posture, the actuator is stopped to generate a command signal that regulates the movement of the body part. It is characterized by functioning.

本発明の第3の観点による随意運動認識プログラムは、上記のような構成を有するので、前記第1判定ステップで振戦の発生を認識した後、前記第2判定ステップで、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかを判定してから、前記アクチュエータを駆動し、あるいは停止することができる。よって、振戦患者が特定の「積極的動作」を意図する場合だけでなく、例えば特定の姿勢の保持といった特定の「消極的動作」を意図する場合においても、振戦患者の意図に基づく随意運動のみを確実に支援することができる。   Since the voluntary movement recognition program according to the third aspect of the present invention has the above-described configuration, after the occurrence of tremor is recognized in the first determination step, the user specifies in the second determination step. It is possible to drive or stop the actuator after determining whether the operation is performed or whether a specific posture is maintained. Therefore, not only when the tremor patient intends a specific “aggressive motion”, but also when the tremor patient intends a specific “reactive motion” such as holding a specific posture, the voluntary option based on the tremor patient's intention Only exercise can be reliably supported.

本発明の第1の観点による動作支援システム、本発明の第2の観点による随意運動認識装置、及び本発明の第3の観点による随意運動認識プログラムによれば、振戦患者が特定の「積極的動作」を意図する場合だけでなく、例えば特定の姿勢の保持といった特定の「消極的動作」を意図する場合においても、振戦患者の意図に基づく随意動作のみを確実に支援することができる、という効果がある。   According to the motion support system according to the first aspect of the present invention, the voluntary movement recognition apparatus according to the second aspect of the present invention, and the voluntary movement recognition program according to the third aspect of the present invention, It is possible to reliably support only the voluntary movement based on the intention of the tremor patient, not only when the movement movement is intended but also when the movement is intended to be a specific negative movement such as holding a specific posture. There is an effect that.

本発明の第1実施形態に係る動作支援システムの全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the operation | movement assistance system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る動作支援システムの制御装置の動作の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of operation | movement of the control apparatus of the operation | movement assistance system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る動作支援システムの制御装置の動作の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of operation | movement of the control apparatus of the operation | movement assistance system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本態性振戦患者の肘関節の屈曲動作中に生成された筋電位信号波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the myoelectric potential signal waveform produced | generated during the bending operation | movement of the elbow joint of a patient with essential tremor. 振戦が発生している状態と発生していない状態での筋電位を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the myoelectric potential in the state which the tremor has generate | occur | produced, and the state which has not generate | occur | produced. 本態性振戦患者の肘関節の動作状態に応じて、振戦を起こす信号の発生周期が変化することを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows that the generation cycle of the signal which causes tremor changes according to the operation state of the elbow joint of a patient with essential tremor. 本発明の第1実施形態に係る動作支援システムにおける、自己相関関数の相関係数を算出する方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the method of calculating the correlation coefficient of an autocorrelation function in the operation | movement assistance system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る動作支援システムにおける、自己相関関数から群化放電の発生周期を算出する方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the method of calculating the generation period of grouping discharge from an autocorrelation function in the operation | movement assistance system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る動作支援システムで使用される閾値を算出するために実施される、飲む動作の模擬タスクを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the simulation task of the drink operation | movement implemented in order to calculate the threshold value used with the operation | movement assistance system which concerns on 1st Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に、本発明の一実施形態に係る動作支援システム1の全体構成を示す。この動作支援システム1は、振戦患者である使用者Uの生活動作を支援するものであって、使用者Uが意図しない不随意運動の影響を排除し、使用者Uが意図する随意運動のみについてパワーアシストする。   FIG. 1 shows the overall configuration of an operation support system 1 according to an embodiment of the present invention. This motion support system 1 supports the life motion of the user U who is a tremor patient, eliminates the influence of the involuntary movement that the user U does not intend, and only the voluntary movement intended by the user U. Power assist about.

この動作支援システム1は、図1に示すように、使用者Uの肘関節付近に装着されて、その肘関節による腕の運動、すなわち肘関節の屈曲動作を支援する装具10と、この装具10による動作を制御する制御装置20とを備えている。   As shown in FIG. 1, the movement support system 1 is worn near the elbow joint of a user U, and supports a movement of the arm by the elbow joint, that is, a bending operation of the elbow joint, and the brace 10. And a control device 20 for controlling the operation according to the above.

この装具10は、図1のような形態で使用者Uの右腕部に装着され、使用者Uの肘関節を屈曲する動作方向のみに動作可能なアーム11と、アーム11を動作させるアクチュエータ(モータ等)12と、前記肘を動かす上腕二頭筋の皮膚表面に装着され、この上腕二頭筋の表面筋電位に関する筋電データを取得する生体信号センサ(表面筋電位センサ)15aと、前記肘の側の手の甲の皮膚表面に装着され、この手の加速度データを取得する生体信号センサ15b(加速度センサ)とを備えている。また、図示していないが、前記肘の角度を測定するためのゴニオメータが、前記肘関節に貼り付けてある。   This brace 10 is mounted on the right arm of the user U in the form as shown in FIG. 1, and can be operated only in the operating direction for bending the elbow joint of the user U, and an actuator (motor) that operates the arm 11. 12), a biosignal sensor (surface myoelectric potential sensor) 15 a that is attached to the skin surface of the biceps to move the elbow and acquires myoelectric data related to the surface myoelectric potential of the biceps, and the elbow And a biological signal sensor 15b (acceleration sensor) that is attached to the skin surface of the back of the hand and acquires acceleration data of the hand. Moreover, although not shown in figure, the goniometer for measuring the angle of the said elbow is affixed on the said elbow joint.

アーム11は、使用者Uの上腕部の外側に沿って配置される上腕側アーム部11aと、使用者Uの前腕部の外側に沿って配置される前腕側アーム部11bと、上腕側アーム部11aと前腕側アーム部11bとを相対回転可能に連結する連結部 11cから構成されている。上腕側アーム部11aと前腕側アーム部11bは、連結部 11cの周りに相対回転可能である。   The arm 11 includes an upper arm side arm part 11a arranged along the outer side of the upper arm part of the user U, a forearm side arm part 11b arranged along the outer side of the user U's forearm part, and an upper arm side arm part. 11a and the forearm side arm part 11b are comprised from the connection part 11c which connects so that relative rotation is possible. The upper arm side arm portion 11a and the forearm side arm portion 11b are relatively rotatable around the connecting portion 11c.

上腕側アーム11aの先端(上端)には、上腕側装着部13が取り付けられ、前腕側アーム11bの先端には、前腕側装着部13が取り付けられている。上腕側装着部13を使用者Uの上腕部に巻き付けて固定すると共に、前腕側装着部14を手首に巻き付けて固定することで、アーム11が右腕外側に装着される。この時、連結部11cが、使用者Uの肘関節の付近の外側に配置されるようにする。こうすることで、アーム11は、右腕に沿ってその外側に装着されると共に、右肘の屈曲に伴って同様に屈曲されることが可能となる。   The upper arm side mounting portion 13 is attached to the tip (upper end) of the upper arm side arm 11a, and the forearm side mounting portion 13 is attached to the tip of the forearm side arm 11b. The arm 11 is mounted on the outer side of the right arm by winding the upper arm side mounting portion 13 around the upper arm portion of the user U and fixing the upper arm side mounting portion 13 and winding the forearm side mounting portion 14 around the wrist. At this time, the connecting part 11c is arranged outside the vicinity of the elbow joint of the user U. By doing so, the arm 11 can be attached to the outside along the right arm and bent in the same manner as the right elbow is bent.

連結部 11cには、上腕側アーム部11aに対する前腕側アーム部11bの回転動作範囲を規制するストッパ (図示せず)が設けられている。このストッパにより、前腕側アーム部11bが回動範囲は、使用者Uの右肘の屈曲動作の範囲内に限定される。   The connecting portion 11c is provided with a stopper (not shown) that restricts the rotational operation range of the forearm arm portion 11b relative to the upper arm side arm portion 11a. With this stopper, the range of rotation of the forearm arm 11b is limited to the range of bending motion of the right elbow of the user U.

上腕側装着部13は、上腕部を内側に締め付け可能な形状(例えばコ字状や円筒形状、螺旋形状など)に形成されており、締め付けを行う内側部の幅は、使用者Uの上腕部の太さに合わせて調整可能である。上腕側装着部13は、図示しない面ファスナー等で上腕部の所定位置に脱落しないように固定される。   The upper arm side mounting portion 13 is formed in a shape (for example, a U-shape, a cylindrical shape, a spiral shape, or the like) that can tighten the upper arm portion inward, and the width of the inner portion to be tightened is the upper arm portion of the user U It can be adjusted according to the thickness of the. The upper arm side mounting portion 13 is fixed so as not to drop off at a predetermined position of the upper arm portion with a surface fastener or the like (not shown).

前腕側装着部14は、上腕側装着部13と実質的に同一の構成となっており、図示しない面ファスナー等で、手首の所定位置に脱落しないように固定される。   The forearm side mounting portion 14 has substantially the same configuration as the upper arm side mounting portion 13 and is fixed by a hook-and-loop fastener (not shown) so as not to drop off at a predetermined position on the wrist.

アクチュエータ12は、例えばモータで、連結部11cに配置されている。アクチュエータ12の動作時には、上腕側アーム部11aに対する前腕側アーム11bの回転動作が行われる。アクチュエータ12の停止時には、上腕側アーム部11aに対する前腕側アーム11bの回転動作がロックされる。この時、使用者Uの前腕部もロックされ、自由に移動できなくなる。   The actuator 12 is a motor, for example, and is disposed in the connecting portion 11c. During the operation of the actuator 12, the forearm arm 11b is rotated with respect to the upper arm 11a. When the actuator 12 is stopped, the rotation of the forearm arm 11b with respect to the upper arm 11a is locked. At this time, the forearm of the user U is also locked and cannot move freely.

なお、本実施形態では、アクチュエータ12としてモータが使用されており、それによって上腕側アーム部11aに対する前腕側アーム部11bの回転動作を行うようになっているが、同様の作用を奏する限りにおいて、モータ以外の任意の構成のアクチュエータを使用可能である。   In the present embodiment, a motor is used as the actuator 12, thereby rotating the forearm arm portion 11 b with respect to the upper arm side arm portion 11 a, but as long as the same effect is achieved, An actuator having any configuration other than the motor can be used.

生体信号センサ(筋電位センサ)15aは、使用者Uが肘関節を屈曲動作する際に用いる上腕筋のある皮膚表面の箇所、すなわち、前記屈曲動作時の主働筋となる上腕二頭筋がある皮膚表面に取り付けられ、必要に応じて上腕三頭筋など付加的な筋の信号を追加する。これらの筋電位センサでは、所定時間毎 (例えば1msec毎)のサンプリング周期で筋電位信号が取得される。取得された筋電位信号は、逐次、制御装置20に伝送され、装具10の動作制御に使用される。   The biological signal sensor (myoelectric potential sensor) 15a includes a portion of the skin surface where the brachial muscle is used when the user U bends the elbow joint, that is, a biceps brachii muscle that serves as a main muscle during the bending motion. It is attached to the skin surface and adds additional muscle signals such as the triceps as needed. In these myoelectric potential sensors, myoelectric potential signals are acquired at a sampling period every predetermined time (for example, every 1 msec). The acquired myoelectric potential signal is sequentially transmitted to the control device 20 and used for operation control of the appliance 10.

生体信号センサ(加速度センサ)15bは、使用者Uの右手の動作の加速度を検知するもので、使用者Uの右手の甲に取り付けられる。   The biological signal sensor (acceleration sensor) 15b detects the acceleration of the movement of the right hand of the user U, and is attached to the back of the right hand of the user U.

制御装置20は、上腕に取り付けられた生体信号センサ(筋電位センサ)15aから取得した筋電位信号と、手の甲に取り付けられた生体信号センサ(加速度センサ)15bから取得した加速度信号とを用いて、装具10のアクチュエータ12を制御する。   The control device 20 uses the myoelectric potential signal acquired from the biological signal sensor (myoelectric potential sensor) 15a attached to the upper arm and the acceleration signal acquired from the biological signal sensor (acceleration sensor) 15b attached to the back of the hand, The actuator 12 of the appliance 10 is controlled.

筋電位信号は、振戦患者の動作支援のために使用される。加速度信号は、振戦の発生の有無を知るために使用される。ゴニオメータからの信号は、前記肘の状態(角度)を監視するために使用される。   The myoelectric signal is used for assisting the operation of the tremor patient. The acceleration signal is used to know whether or not tremor has occurred. The signal from the goniometer is used to monitor the elbow condition (angle).

制御装置20は、CPU等の演算処理装置及びメモリやハードディスク等の記憶装置等からなるコンビネ一夕によって構成され、このコンピュータを次のように機能させるためのプログラム(随意運動認識プログラム)がインストールされている。   The control device 20 is composed of an operation processing device such as a CPU and a combination device including a storage device such as a memory and a hard disk, and a program (an arbitrary motion recognition program) for causing the computer to function as follows is installed. ing.

制御装置20は、図1に示すように、データバッファリング手段21と、角度変化/姿勢保持判別手段22と、信号分離手段23と、動作推定手段24と、指令手段25とを備えて構成されている。   As shown in FIG. 1, the control device 20 includes a data buffering means 21, an angle change / posture holding determination means 22, a signal separation means 23, a motion estimation means 24, and a command means 25. ing.

データバッファリング手段21は、生体信号センサ(筋電位センサ)15aで所定時間毎 (例えば1msec毎)のサンプリング周期で取得されて送られて来る筋電位信号と、同様のサンプリング周期で取得されて送られて来る加速度信号と、ゴニオメータからの肘角度信号を、一時的に保持する作用をする。これにより、振戦患者の運動を検知することができる。これらの信号は、角度変化/姿勢保持判別手段22と信号分離手段23に送られる。   The data buffering means 21 is acquired and sent at the same sampling cycle as the myoelectric potential signal acquired and sent by the biological signal sensor (myoelectric potential sensor) 15a at a sampling period of every predetermined time (for example, every 1 msec). The acceleration signal and the elbow angle signal from the goniometer are temporarily held. Thereby, the motion of the tremor patient can be detected. These signals are sent to the angle change / posture holding determination means 22 and the signal separation means 23.

角度変化/姿勢保持判別手段22は、前記筋電位信号と前記加速度信号と前記肘角度信号から、使用者Uの右肘の屈曲角度の変化があったか否かを判別する。また、その右肘の姿勢保持(例えば、ある屈曲状態の保持)があったか否かも判別する。判別結果は、信号分離手段23と指令手段25に送られる。   The angle change / posture holding determination means 22 determines whether or not the bending angle of the right elbow of the user U has changed from the myoelectric potential signal, the acceleration signal, and the elbow angle signal. It is also determined whether or not the posture of the right elbow has been maintained (for example, holding a certain bent state). The determination result is sent to the signal separation unit 23 and the command unit 25.

信号分離手段23は、後述のようにして、生体信号センサ(筋電位センサ)15aで取得・送信される筋電位信号から、随意運動に対応する信号と不随意運動に対応する信号とを分離する。随意運動に対応する信号は、動作推定手段24に送られる。   The signal separation means 23 separates a signal corresponding to voluntary movement and a signal corresponding to involuntary movement from the myoelectric potential signal acquired and transmitted by the biological signal sensor (myoelectric potential sensor) 15a as described later. . A signal corresponding to the voluntary movement is sent to the motion estimation means 24.

動作推定手段24は、信号分離手段23で分離された随意運動に対応する信号に基づいて、使用者Uが意図している動作を推定する。推定結果は、指令手段25に送られる。   The motion estimation unit 24 estimates the motion intended by the user U based on the signal corresponding to the voluntary movement separated by the signal separation unit 23. The estimation result is sent to the command means 25.

指令手段25は、角度変化/姿勢保持判別手段22で得られた、使用者Uが意図している右肘の角度の変化をするよう、あるいは、使用者Uが保持を意図している右肘の姿勢(角度)を保持するよう、アクチュエータ12に対して指令信号を送出する。また、動作推定手段24によって推定された、使用者Uが意図している動作をするよう、アクチュエータ12に対して指令信号を送出する。   The command means 25 changes the angle of the right elbow intended by the user U obtained by the angle change / posture holding judgment means 22, or the right elbow intended to be held by the user U. A command signal is sent to the actuator 12 so as to maintain the posture (angle). In addition, a command signal is sent to the actuator 12 so that the motion estimated by the motion estimation means 24 and intended by the user U is performed.

次に、制御装置20の動作について説明する。   Next, the operation of the control device 20 will be described.

制御装置20の動作の概略は、図2に示すとおりである。すなわち、まず、ステップS1で、使用者Uすなわち振戦患者の運動を検知する。このステップは、データバッファリング手段21が実行する。   The outline of the operation of the control device 20 is as shown in FIG. That is, first, in step S1, the motion of the user U, that is, the tremor patient is detected. This step is executed by the data buffering means 21.

ステップS2では、生体信号処理による随意運動と不随意運動の切り分けを行う。このステップは、角度変化/姿勢保持判別手段22と信号分離手段23が実行する。   In step S2, voluntary movement and involuntary movement are separated by biological signal processing. This step is executed by the angle change / posture holding determination means 22 and the signal separation means 23.

ステップS3では、随意運動のみを装具10のアクチュエータ12に反映させる。このステップは、動作推定手段24が実行する。   In step S <b> 3, only the voluntary movement is reflected on the actuator 12 of the appliance 10. This step is executed by the motion estimation means 24.

ステップS4では、不随意運動による信号を排除することで、装具10による不随意運動の抑制をすると同時に、アクチュエータ12による随意運動(特定動作だけでなく、特定状態の保持も含む)を遂行する。こうして両者を両立させる。   In step S4, the involuntary movement by the appliance 10 is suppressed by eliminating the signal due to the involuntary movement, and at the same time, the voluntary movement by the actuator 12 (including not only the specific movement but also the holding of the specific state) is performed. Thus, both are compatible.

次に、実験例を参考にして、制御装置20によるアクチュエータ12の制御動作を詳細に説明する。   Next, the control operation of the actuator 12 by the control device 20 will be described in detail with reference to an experimental example.

図4は、ある本態性振戦患者が、ペットボトル(550g)を右手で把持してから、右肘の屈曲動作を行ったときの、肘関節角度と上腕二頭筋における表面筋電位(以下、筋電位ともいう)の波形図である。   FIG. 4 shows an elbow joint angle and a surface myoelectric potential in the biceps (hereinafter referred to as “biceps”) when a patient with essential tremor holds a plastic bottle (550 g) with his right hand and then flexes the right elbow. FIG.

本態性振戦患者の筋電位は、振戦の症状が見られる際に「群化放電」という特徴的な波形形状を示すことが知られている。図4の矩形破線で囲まれた領域に示された波形が、「群化放電」の波形形状である。周期的に0V近傍の振幅を示す状態と、大きな振幅が見られる状態が繰り返されていることが分かる。   It is known that the myoelectric potential of a patient with essential tremor shows a characteristic waveform shape called “grouped discharge” when symptoms of tremor are observed. The waveform shown in the region surrounded by the rectangular broken line in FIG. 4 is the waveform shape of “grouped discharge”. It can be seen that a state in which the amplitude near 0V is periodically displayed and a state in which a large amplitude is seen are repeated.

近年、筋電位を入力信号として、上述した装具10のような装着型ロボットを制御する手法が実用化されつつある。ここで、多くの実用化されつつあるロボットは、想定されている使用者が介護者や筋力の衰えた高齢者などであるため、筋電位に群化放電は発生していない。つまり、本態性振戦患者のように意図しない大きな振幅の信号が混入していないため、最低限、高周波のノイズを除けば、動作意図の推定が可能である。他方、本態性振戦患者のように、意図せず大きな振幅の信号が計測されてしまう場合、患者の動作意図(振戦によらず本当はどう動きたいか)を推定することは難しく、装着型ロボットの制御も難しいものとなってしまう。しかし、本実施形態の動作支援システム1によれば、「群化放電」を含む本態性振戦患者の筋電位からでも、患者の行いたい動作状態を推定することが可能である。   In recent years, a technique for controlling a wearable robot such as the brace 10 described above using myoelectric potential as an input signal has been put into practical use. Here, in many robots that are being put into practical use, the expected users are caregivers, elderly people whose muscle strength has declined, and the like, and thus no grouped discharge is generated in the myoelectric potential. In other words, since an unintended large amplitude signal is not mixed as in an essential tremor patient, the intention of motion can be estimated at least by removing high frequency noise. On the other hand, if a signal with a large amplitude is measured unintentionally as in a patient with essential tremor, it is difficult to estimate the patient's movement intention (how it really wants to move regardless of tremor). Robot control is also difficult. However, according to the motion support system 1 of the present embodiment, it is possible to estimate the motion state that the patient wants to perform from the myoelectric potential of the essential tremor patient including “grouped discharge”.

本実施形態動作支援システム1では、患者の動作状態を以下の三つに分類する。   In the operation support system 1 of this embodiment, the patient's operation state is classified into the following three.

(1)振戦が発生していない状態
(2)振戦が発生しており、且つ、特定の動作をしている状態
(3)振戦が発生しており、且つ、特定の姿勢を維持している状態
つまり、振戦が発生しているか発生していないかの判別(判別A)と、振戦が発生している状況で動作をしているのか姿勢を維持しているのかの判別(判別B)の二つを行っている。判別Aを行うステップは、本発明の第1判定ステップに対応し、判別Bを行うステップは、本発明の第2判定ステップに対応する。
(1) A state in which no tremor has occurred (2) A state in which a tremor has occurred and is in a specific motion (3) A tremor has occurred and a specific posture is maintained In other words, whether a tremor has occurred or not (Determination A), and whether it is operating in a situation in which tremor is occurring or whether it is maintaining a posture (Determination B) is performed. The step of performing determination A corresponds to the first determination step of the present invention, and the step of performing determination B corresponds to the second determination step of the present invention.

(判別A)(第1判定ステップ)
まず、振戦が発生しているか発生していないかは、筋電位の波形に含まれる周期性の強さの情報から判別する。図5の上段は、筋電位信号を整流後、遮断周波数を30〜300Hzに設定したバンドパスフィルタで処理した信号を示している。また、図5の下段は、上段で示した筋電位信号のうち、振戦が発生している時の波形と、振戦が発生していない時の波形を、各々拡大したものである。両者を比較すると、振戦が発生していない時の波形は、あまり周期性がないのに対し、振戦が発生している時の波形は、非常に強い周期性を示している。
(Determination A) (First Determination Step)
First, whether or not tremor has occurred is determined from information on the strength of periodicity included in the myoelectric potential waveform. The upper part of FIG. 5 shows a signal that has been processed by a band-pass filter with a cutoff frequency set to 30 to 300 Hz after rectifying the myoelectric potential signal. The lower part of FIG. 5 is an enlarged view of the waveform when tremor is occurring and the waveform when tremor is not occurring in the myoelectric signal shown in the upper part. Comparing the two, the waveform when tremor does not occur is not very periodic, whereas the waveform when tremor occurs indicates very strong periodicity.

そこで、この特徴を踏まえ、波形の「周期性の強さ」を測ることによって、振戦が発生している時と発生していない時の筋電位を分けることができる。周期性の強さは、自己相関関数の相関係数の違いから数値化することができる。振戦が発生している状態と発生していない状態は、その相関係数の大小で切り分けることができる。   Therefore, based on this feature, by measuring the “periodic strength” of the waveform, it is possible to separate myoelectric potential when tremor occurs and when it does not occur. The strength of periodicity can be quantified from the difference in the correlation coefficient of the autocorrelation function. The state in which tremor is occurring and the state in which no tremor has occurred can be classified by the magnitude of the correlation coefficient.

(判別B)(第2判定ステップ)
一方、振戦が発生していると判定された場合に、使用者Uが特定の動作をしているか、あるいは特定の姿勢を維持しているかの判断は、「群化放電の発生周期」を用いて行う。図6は、自己相関関数を用いて、「群化放電の発生周期」を解析した結果をまとめたものである。この解析結果から、特定の動作をしている時と特定の姿勢を維持している時とで、群化放電の発生周期が異なっていることが分かる。よって、この特徴を用いて、振戦が発生している際の、特定動作をしている状態と、特定姿勢を維持している状態を切り分けることができる。
(Determination B) (Second Determination Step)
On the other hand, when it is determined that a tremor has occurred, the determination as to whether the user U is performing a specific action or maintaining a specific posture is based on the “cycle of occurrence of grouping discharge”. To do. FIG. 6 summarizes the results of analyzing the “group discharge occurrence period” using the autocorrelation function. From this analysis result, it can be seen that the generation period of the grouped discharge is different between when the specific operation is performed and when the specific posture is maintained. Therefore, using this feature, it is possible to distinguish between a state in which a specific action is being performed and a state in which a specific posture is maintained when tremor is occurring.

本実施形態の動作支援システム1では、以上のようにして状態を切り分けた後は、各状態で以下のように異なる制御を行い、本態性振戦患者の動作遂行を支援する。   In the motion support system 1 of the present embodiment, after the states are separated as described above, the following different controls are performed in each state to support the performance of the essential tremor patient.

(1)振戦が発生していない状態→通常の動作推定(高周波ノイズの除去のみ)
(2)振戦が発生しており、且つ、特定動作をしている状態→不随意運動を排除し、随意運動のみを支援(上述した特願2011−184380の動作支援装置を利用)
(3)振戦が発生しており、且つ、特定姿勢を維持している状態→ブレーキをかけてアクチュエータの動作を停止(特定の姿勢に固定)
続いて、波形の周期と周期性の強さを導出する。
(1) No tremor → normal motion estimation (only removal of high frequency noise)
(2) A state in which a tremor has occurred and a specific action is performed → involuntary movement is eliminated, and only voluntary movement is supported (using the above-described movement support apparatus of Japanese Patent Application No. 2011-184380)
(3) A tremor has occurred and a specific posture is maintained → A brake is applied to stop the actuator operation (fixed to a specific posture)
Subsequently, the period of the waveform and the strength of the periodicity are derived.

本実施形態の動作支援システム1では、「自己相関関数」という手法を用いて、筋電位信号の波形の周期及び周期性の強さを数値化する。そこで、まず、自己相関関数で波形の周期と周期性の強さを導出する手順を説明する。   In the operation support system 1 of the present embodiment, the period of the myoelectric signal waveform and the strength of periodicity are quantified using a method called “autocorrelation function”. First, a procedure for deriving the waveform period and the strength of periodicity using the autocorrelation function will be described.

まず、筋電データベクトルを作成する。   First, a myoelectric data vector is created.

自己相関関数では、ある時刻tから窓時間κ(例えば250msec)だけ切り出した離散データ

Figure 0006110657
と、時刻tからある時間幅τずらした時刻(t−τ)から窓時間κだけ切り出した離散データ
Figure 0006110657
の相関係数を、時間幅τを変更しながら算出する。そのために、まず、筋電のデータベクトルEとEτsを準備する。 In the autocorrelation function, discrete data cut out from a certain time t by a window time κ (for example, 250 msec)
Figure 0006110657
And discrete data cut out by a window time κ from a time (t−τ) shifted by a certain time width τ from the time t
Figure 0006110657
The correlation coefficient is calculated while changing the time width τ. For this purpose, first, EMG data vectors E w and E τs are prepared.

次に、上記二つのデータベクトルの相関を計算する。ずらし時間τは0〜250msecの範囲で変更し、τ個の相関係数からなるベクトルCを生成する。

Figure 0006110657
次に、筋電位信号の波形の周期と周期性の強さを以下のようにして導出する。 Next, the correlation between the two data vectors is calculated. The shift time τ is changed in the range of 0 to 250 msec, and a vector C composed of τ correlation coefficients is generated.
Figure 0006110657
Next, the period of the myoelectric signal waveform and the strength of the periodicity are derived as follows.

相関係数のベクトルCを、図7のようにグラフ化する。横軸はずらし時間τ、縦軸は相関係数である。波形がある時間Tで周期性を持つと仮定したとき、自己相関関数の計算から作成されたグラフは図7のように、ずらし時間がTの時に第一ピーク(τ=0の時のピークは除いての第一ピーク)が出現する。これは波形をTだけずらした時の波形が、他のずらし時間の場合より、ずらす前の波形との類似性が高いことを示している。このようなグラフの特徴から、一般に、この第一ピークを取る時のずらし時間Tが、その波形の周期として取り扱われる。また、第一ピークの時の相関係数CTの大きさは、類似度の高さを示すため、周期性の強さを示す指標となる。   The correlation coefficient vector C is graphed as shown in FIG. The horizontal axis is the shift time τ, and the vertical axis is the correlation coefficient. Assuming that the waveform has periodicity at a certain time T, the graph created from the calculation of the autocorrelation function is the first peak when the shift time is T as shown in FIG. 7 (the peak when τ = 0 is Excluding the first peak) appears. This indicates that the waveform when the waveform is shifted by T is more similar to the waveform before the shift than the other shift times. Due to the characteristics of such a graph, generally, the shift time T when the first peak is taken is treated as the period of the waveform. In addition, the magnitude of the correlation coefficient CT at the time of the first peak is an index indicating the strength of periodicity because it indicates the high degree of similarity.

以上述べたとおり、本実施形態の動作支援システム1では、判別A(第1判定ステップ)を行うためには、自己相関関数から算出したCTの値を判別指標として用い、判別B(第2判定ステップ)を行うためには、自己相関関数から算出したTを判別指標として用いるのである。   As described above, in the operation support system 1 of the present embodiment, in order to perform the discrimination A (first determination step), the CT value calculated from the autocorrelation function is used as a discrimination index, and the discrimination B (second determination). In order to perform (step), T calculated from the autocorrelation function is used as a discrimination index.

次に、これらの判別指標を用いた判別方法について説明する。   Next, a determination method using these determination indexes will be described.

判別を行う際には、各判別指標(T、CT)毎に閾値を設定する必要がある。これらの閾値は、例えば、事前に食事を模擬したタスクにて計測を行い、計測したデータを自己相関関数により解析することで決定すればよい。これは、被験者にヒアリングしたところ、液体を運搬する動き(コップで水を飲む、湯呑みでお茶を飲む、スプーンでスープを飲む等)で震えが問題となる、との意見が寄せられたことを考慮したためである。   When performing discrimination, it is necessary to set a threshold value for each discrimination index (T, CT). These threshold values may be determined, for example, by measuring in a task that simulates a meal in advance and analyzing the measured data using an autocorrelation function. This is because, when interviewed by the subject, the opinion that trembling was a problem due to the movement of liquid (drinking water with a cup, drinking tea with a cup, drinking soup with a spoon, etc.) This is because of consideration.

ここでは、水を飲む動きを模擬したタスクを設定した。具体的に言えば、図9に示したように、机の上に置かれたペットボトルを把持し、口元まで運搬した後に元の位置に戻すタスクとした。ペットボトルを用いた理由は、キャップを閉めることで内容物がこぼれるのを容易に防止できるためである。   Here, a task simulating the movement of drinking water was set up. Specifically, as shown in FIG. 9, the task was to hold a plastic bottle placed on a desk, transport it to the mouth, and then return it to its original position. The reason for using the PET bottle is that the contents can be easily prevented from spilling by closing the cap.

使用した機器は、筋電計、ゴニオメータ、加速度計である。筋電計は、乾式の電極を用い、被験者の上腕二頭筋に貼りつけた。ゴニオメータは、肘の屈伸角度を測るため、肘関節に貼りつけた。加速度計は、動きとして表出した振戦を計測するため、手の甲に貼りつけた。   The equipment used was an electromyograph, goniometer, and accelerometer. The electromyograph was attached to the subject's biceps using dry electrodes. A goniometer was affixed to the elbow joint to measure the angle of flexion and extension of the elbow. The accelerometer was attached to the back of the hand to measure the tremor expressed as movement.

次に、このようにして取得したデータを自己相関関数で処理した上で、閾値を決定する。以下、判別Aと判別Bに分けて説明する。   Next, the threshold value is determined after processing the data acquired in this way with an autocorrelation function. Hereinafter, the determination A and the determination B will be described separately.

(判別A)(第1判定ステップ)
まず、振戦が発生している状態と発生していない状態を切り分ける。その切り分けを行うために、加速度計から読み取った手先加速度の値を用いる。そして、振戦が発生している状態と発生していない状態の各々で、相関係数の平均値を算出し、振戦が発生していない状態の相関係数の平均値以上の閾値と、発生している状態の相関係数の平均値以下の閾値とを決定する。
(Determination A) (First Determination Step)
First, the state where tremor has occurred and the state where it has not occurred are separated. In order to perform the separation, the value of the hand acceleration read from the accelerometer is used. And in each of the state where tremor has occurred and the state where it has not occurred, the average value of the correlation coefficient is calculated, and the threshold value is equal to or greater than the average value of the correlation coefficient in the state where tremor has not occurred, A threshold value that is equal to or lower than the average value of the correlation coefficient in the state in which it occurs is determined.

(判別B)(第2判定ステップ)
まず、動作をしている状態と姿勢を維持している状態を切り分ける。その切り分けを行うために、ゴニオメータから読み取った肘関節角度を用いる。判別Aと同様に、切り分けた各々の状態で、周期Tの平均値を計算し、動作中の周期の平均値以上の閾値と、姿勢維持時の平均値以下の閾値とを設定する。
(Determination B) (Second Determination Step)
First, the state of operating and the state of maintaining the posture are separated. The elbow joint angle read from the goniometer is used to perform the separation. Similar to the determination A, the average value of the period T is calculated in each of the divided states, and a threshold value equal to or higher than the average value of the period during movement and a threshold value equal to or lower than the average value during posture maintenance are set.

この方法を実用する際には、設定した閾値と計測された筋電位から算出した周期Tの値、ピークの相関係数CTの値を随時比較することによって、各々判別を行えばよい。   When this method is put to practical use, it is only necessary to make a determination by comparing the value of the period T calculated from the set threshold value and the measured myoelectric potential and the value of the correlation coefficient CT of the peak as needed.

以上のようにして、状態の切り分け(判別A及びB)が完了すると、その後は、次のようにして装具10を制御する。この制御は、図3に示したフローチャートに従って実行される。   When the state separation (discrimination A and B) is completed as described above, the appliance 10 is controlled as follows. This control is executed according to the flowchart shown in FIG.

(振戦が発生していない状態)
ステップS11で、振戦が発生していないと判断された場合、本態性振戦患者の筋電位は健常者のそれと同じであるため、ステップS14に進み、健常者を対象とした処理を適用することができる。このため、振戦が発生していない場合は、計測した筋電位をバンドパスフィルタ(通波帯:30Hz〜300Hz)で処理した後に整流し、整流した波形にローパスフィルタ(遮断周波数:10Hz)を施して、高周波のノイズを除去する処理を行う。その後、ステップS16に進み、アクチュエータ12をON、OFFすることで、患者の意図する動作を支援する。例えば、「時間遅れニューラルネットワーク」のような公知の学習機械を使用する。
(No tremor has occurred)
If it is determined in step S11 that no tremor has occurred, the myoelectric potential of the essential tremor patient is the same as that of the healthy person, so that the process proceeds to step S14 and processing for the healthy person is applied. be able to. For this reason, when tremor has not occurred, the measured myoelectric potential is processed by a band pass filter (pass band: 30 Hz to 300 Hz) and then rectified, and a low pass filter (cutoff frequency: 10 Hz) is applied to the rectified waveform. To remove the high frequency noise. Thereafter, the process proceeds to step S16, and the operation intended by the patient is supported by turning the actuator 12 on and off. For example, a known learning machine such as a “time delay neural network” is used.

(振戦が発生しており且つ動作をしている状態)
ステップS11で、振戦が発生していると判断された場合、ステップS12に進み、特定の動作中か、特定の姿勢維持中かを判断する。特定の動作中と判断されると、ステップS15に進み、群化放電(すなわち振戦)を取り除く信号処理を行う。これは、振戦により、患者の意図とは異なる群化放電が発生しているためである。この信号処理は、上述した特願2011−184380の動作支援装置の信号処理と同じである。その後、ステップS16に進み、アクチュエータ12をON、OFFすることで、患者の意図する動作を支援する。
(Treasure is occurring and in motion)
If it is determined in step S11 that a tremor has occurred, the process proceeds to step S12, and it is determined whether a specific action is being performed or a specific posture is being maintained. If it is determined that a specific operation is being performed, the process proceeds to step S15 to perform signal processing for removing the grouping discharge (that is, tremor). This is because a grouping discharge different from the patient's intention is generated by tremor. This signal processing is the same as the signal processing of the operation support apparatus described in Japanese Patent Application No. 2011-184380. Thereafter, the process proceeds to step S16, and the operation intended by the patient is supported by turning the actuator 12 on and off.

(振戦が発生しており且つ姿勢を維持している状態)
ステップS12で、特定の姿勢維持中と判断されると、ステップS13に進む。この場合、患者が真に行いたいことは、特定の姿勢を維持することである。そこで、装具10のアクチュエータ12に設けられたブレーキ(図示せず)を作動させて、アクチュエータを固定し、その姿勢を維持するように、つまり、震えている腕を支えるように制御する。
(The tremor is occurring and the posture is maintained)
If it is determined in step S12 that the specific posture is being maintained, the process proceeds to step S13. In this case, what the patient really wants to do is to maintain a certain posture. Therefore, a brake (not shown) provided on the actuator 12 of the appliance 10 is operated to fix the actuator and maintain the posture, that is, control to support the trembling arm.

以上説明したように、本発明の一実施形態に係る動作支援システム1では、前記第1判定ステップで振戦の発生を認識した後、前記第2判定ステップで、使用者Uが特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかを判定してから、アクチュエータ12を駆動し、あるいは停止することができる。よって、振戦患者が特定の「積極的動作」を意図する場合だけでなく、例えば特定の姿勢の保持といった特定の「消極的動作」を意図する場合においても、振戦患者の意図に基づく随意動作のみを確実に支援することができる。   As described above, in the operation support system 1 according to an embodiment of the present invention, after the occurrence of tremor is recognized in the first determination step, the user U performs a specific operation in the second determination step. It is possible to drive or stop the actuator 12 after determining whether or not a specific posture is maintained. Therefore, not only when the tremor patient intends a specific “aggressive motion”, but also when the tremor patient intends a specific “reactive motion” such as holding a specific posture, the voluntary option based on the tremor patient's intention Only the operation can be reliably supported.

また、本発明の一実施形態に係る随意運動認識装置は、上記動作支援システム1の制御装置20に対応するから、上記動作支援システム1と同様の効果が得られることが明らかである。   Moreover, since the voluntary exercise | movement recognition apparatus which concerns on one Embodiment of this invention respond | corresponds to the control apparatus 20 of the said movement assistance system 1, it is clear that the effect similar to the said movement assistance system 1 is acquired.

本発明の一実施形態に係る随意運動認識プログラムは、動作支援システム1の制御装置20に格納されて動作するから、上記動作支援システム1と同様の効果が得られることが明らかである。   Since the voluntary movement recognition program according to the embodiment of the present invention is stored in the control device 20 of the motion support system 1 and operates, it is apparent that the same effect as the motion support system 1 can be obtained.

(他の変形例)
上述した実施形態は、本発明を具体化した例を示すものである。したがって、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。
(Other variations)
The above-described embodiment shows an example in which the present invention is embodied. Therefore, the present invention is not limited to this embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、本発明を振戦患者の肘関節の動作について適用した例を使用しているが、本発明はこれに限定されない。肘関節以外の任意の関節にも適用可能である。   For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to the motion of the elbow joint of a tremor patient is used, but the present invention is not limited to this. It can be applied to any joint other than the elbow joint.

1 動作支援システム
10 装具
11 アーム
11a 上腕側アーム部
11b 前腕側アーム部
11c 連結部
12 アクチュエータ
13 上腕側装着部
14 前腕側装着部
15a、15b 生体信号センサ
20 制御装置
21 データバッファリング手段
22 角度変化/姿勢保持判別手段
23 信号分離手段
24 動作推定手段
25 指令手段
U 使用者
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Operation support system 10 Equipment 11 Arm 11a Upper arm side arm part 11b Forearm side arm part 11c Connection part 12 Actuator 13 Upper arm side mounting part 14 Forearm side mounting parts 15a, 15b Biosignal sensor 20 Control device 21 Data buffering means 22 Angle change / Attitude hold discrimination means 23 Signal separation means 24 Motion estimation means 25 Command means U User

Claims (11)

使用者の関節付近に装着されて、当該関節による体部位の運動を支援可能に動作する装具と、
前記装具による動作を制御する制御装置とを備え、
前記装具は、前記体部位の運動方向のみに動作可能なアームと、当該アームを動作させるアクチュエータと、前記体部位の動作を行う筋肉部分に装着され、前記筋肉部分の筋電位を所定時間単位で取得する生体信号センサとを備えており、
前記アームは、前記アクチュエータの駆動によって、前記使用者が意図する随意運動の方向のみに前記体部位を動作させる一方、前記アクチュエータが停止すると、前記体部位の運動を規制するように固定され、
前記制御装置は、
前記生体信号センサから得た筋電位信号に基づいて、自己相関関数から算出した相関係数を用いて、前記使用者に振戦が発生しているか否かを判定する第1判定ステップと、
振戦が発生していると判定した場合は、前記自己相関関数から算出した群化放電の発生周期を用いて、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかを判定する第2判定ステップとを有しており、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の動作をしていると判定された場合は、不随意運動の影響を排除して随意運動を支援するように前記アクチュエータを駆動し、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の姿勢を維持していると判定された場合は、前記アクチュエータを停止させて、前記体部位の運動を規制することを特徴とする動作支援システム。
A brace that is worn near the user's joint and operates to support movement of the body part by the joint;
A control device for controlling the operation of the brace,
The orthosis is attached to an arm operable only in the movement direction of the body part, an actuator that operates the arm, and a muscle part that operates the body part, and the myoelectric potential of the muscle part is determined in a predetermined time unit. A biological signal sensor to be acquired,
The arm moves the body part only in the direction of the voluntary movement intended by the user by driving the actuator, and is fixed so as to regulate the movement of the body part when the actuator stops.
The controller is
A first determination step of determining whether tremor has occurred in the user using a correlation coefficient calculated from an autocorrelation function based on a myoelectric signal obtained from the biological signal sensor;
If it is determined that tremor has occurred, whether the user is performing a specific action or maintaining a specific posture using the generation period of the grouped discharge calculated from the autocorrelation function And a second determination step for determining
If it is determined in the second determination step that the user is performing a specific movement, the actuator is driven to support the voluntary movement by eliminating the influence of the involuntary movement,
When it is determined in the second determination step that the user maintains a specific posture, the actuator is stopped to restrict the movement of the body part.
前記第1判定ステップでの判断をする際に、前記体部位に装着された加速度センサで取得した加速度データが用いられる請求項1に記載の動作支援システム。   The motion support system according to claim 1, wherein acceleration data acquired by an acceleration sensor attached to the body part is used when making the determination in the first determination step. 前記第2判定ステップでの判断をする際に、前記関節の関節角度データが使用される請求項1に記載の動作支援システム。   The motion support system according to claim 1, wherein joint angle data of the joint is used when making the determination in the second determination step. 前記使用者に振戦が発生していない場合の前記相関係数の平均値以上、前記使用者に振戦が発生している場合の前記相関係数の平均値以下の範囲で、閾値が決定される請求項2に記載の動作支援システム。 The threshold value is determined in a range not less than the average value of the correlation coefficient when no tremor occurs in the user and not more than the average value of the correlation coefficient when tremor occurs in the user. The operation support system according to claim 2. 前記群化放電の発生周期の平均値が算出され、前記使用者が特定の動作をしている場合の前記平均値以上、特定の姿勢を維持している場合の前記平均値以下の範囲で、閾値が決定される請求項3に記載の動作支援システム。 An average value of the occurrence period of the grouping discharge is calculated, in the range not less than the average value when the user is performing a specific motion, and not more than the average value when maintaining a specific posture, The operation support system according to claim 3, wherein the threshold value is determined. 生体信号センサから得た筋電位信号に基づいて、自己相関関数から算出した相関係数を用いて、前記使用者に振戦が発生しているか否かを判定する第1判定ステップと、
振戦が発生していると判定した場合は、前記自己相関関数から算出した群化放電の発生周期を用いて、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかを判定する第2判定ステップとを備え、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の動作をしていると判定された場合は、不随意運動の影響を排除して随意運動を支援するように前記アクチュエータを駆動する指令信号を生成し、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の姿勢を維持していると判定された場合は、前記アクチュエータを停止させて、前記体部位の運動を規制する指令信号を生成することを特徴とする随意運動認識装置。
A first determination step of determining whether tremor has occurred in the user using a correlation coefficient calculated from an autocorrelation function based on a myoelectric signal obtained from a biological signal sensor;
If it is determined that tremor has occurred, whether the user is performing a specific action or maintaining a specific posture using the generation period of the grouped discharge calculated from the autocorrelation function A second determination step for determining
If it is determined in the second determination step that the user is performing a specific motion, a command signal for driving the actuator is generated so as to support the voluntary movement by eliminating the influence of the involuntary movement. ,
When it is determined in the second determination step that the user maintains a specific posture, the actuator is stopped to generate a command signal that regulates the movement of the body part. Voluntary movement recognition device.
前記第1判定ステップでの判断をする際に、前記体部位に装着された加速度センサで取得した加速度データが用いられる請求項6に記載の随意運動認識装置。   The voluntary movement recognition apparatus according to claim 6, wherein acceleration data acquired by an acceleration sensor attached to the body part is used when making the determination in the first determination step. 前記第2判定ステップでの判断をする際に、前記関節の関節角度データが使用される請求項6に記載の随意運動認識装置。   The voluntary movement recognition apparatus according to claim 6, wherein joint angle data of the joint is used when performing the determination in the second determination step. 前記使用者に振戦が発生していない場合の前記相関係数の平均値以上、前記使用者に振戦が発生している場合の前記相関係数の平均値以下の範囲で、閾値が決定される請求項7に記載の随意運動認識装置。 The threshold value is determined in a range not less than the average value of the correlation coefficient when no tremor occurs in the user and not more than the average value of the correlation coefficient when tremor occurs in the user. The voluntary movement recognition apparatus according to claim 7. 前記群化放電の発生周期の平均値が算出され、前記使用者が特定の動作をしている場合の前記平均値以上、特定の姿勢を維持している場合の前記平均値以下の範囲で、閾値が決定される請求項8に記載の随意運動認識装置。 An average value of the occurrence period of the grouping discharge is calculated, in the range not less than the average value when the user is performing a specific motion, and not more than the average value when maintaining a specific posture, The voluntary movement recognition apparatus according to claim 8, wherein a threshold value is determined. 生体信号センサから得た筋電位信号に基づいて、自己相関関数から算出した相関係数を用いて、前記使用者に振戦が発生しているか否かを判定する第1判定ステップと、
振戦が発生していると判定した場合は、前記自己相関関数から算出した群化放電の発生周期を用いて、前記使用者が特定の動作をしているか、特定の姿勢を維持しているかを判定する第2判定ステップとを備え、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の動作をしていると判定された場合は、不随意運動の影響を排除して随意運動を支援するように前記アクチュエータを駆動する指令信号を生成し、
前記第2判定ステップで前記使用者が特定の姿勢を維持していると判定された場合は、前記アクチュエータを停止させて、前記体部位の運動を規制する指令信号を生成するように、コンピュータを機能させることを特徴とする随意運動認識プログラム。
A first determination step of determining whether tremor has occurred in the user using a correlation coefficient calculated from an autocorrelation function based on a myoelectric signal obtained from a biological signal sensor;
If it is determined that tremor has occurred, whether the user is performing a specific action or maintaining a specific posture using the generation period of the grouped discharge calculated from the autocorrelation function A second determination step for determining
If it is determined in the second determination step that the user is performing a specific motion, a command signal for driving the actuator is generated so as to support the voluntary movement by eliminating the influence of the involuntary movement. ,
If it is determined in the second determination step that the user is maintaining a specific posture, the actuator is stopped to generate a command signal that regulates the movement of the body part. Voluntary movement recognition program characterized by functioning.
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