JPH11333021A - フィードフォワード運動訓練装置および フィードフォワード運動評価システム - Google Patents
フィードフォワード運動訓練装置および フィードフォワード運動評価システムInfo
- Publication number
- JPH11333021A JPH11333021A JP10146335A JP14633598A JPH11333021A JP H11333021 A JPH11333021 A JP H11333021A JP 10146335 A JP10146335 A JP 10146335A JP 14633598 A JP14633598 A JP 14633598A JP H11333021 A JPH11333021 A JP H11333021A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exercise
- feedforward
- feed
- motion
- patient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S482/00—Exercise devices
- Y10S482/90—Ergometer with feedback to load or with feedback comparison
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フィードフォワード運動を訓練することによ
り、速く正確な運動をリラックスした状態で行うことの
できる機能の回復を実現させることのできる、新しいフ
ィードフォワード運動訓練装置、および、このフィード
フォワード運動訓練装置における患者のフィードフォワ
ード運動の熟練度を客観的に、且つ容易に評価して、リ
ラックスした状態での速く正確な運動機能をより効果的
に回復させることのできる、新しいフィードフォワード
運動評価システムを提供する。 【解決手段】 患者（１）がその人体構成部分を予め設
定されている始点（３２）および終点（３３）間を制限
時間内にフィードフォワード運動させる運動作業部
（３）、運動作業部（３）における患者（１）のフィー
ドフォワード運動を測定する運動測定部（４）、および
運動測定部（４）によるフィードフォワード運動の測定
結果を患者（１）にフィードバックする運動フィードバ
ック部（５）を備えている。
り、速く正確な運動をリラックスした状態で行うことの
できる機能の回復を実現させることのできる、新しいフ
ィードフォワード運動訓練装置、および、このフィード
フォワード運動訓練装置における患者のフィードフォワ
ード運動の熟練度を客観的に、且つ容易に評価して、リ
ラックスした状態での速く正確な運動機能をより効果的
に回復させることのできる、新しいフィードフォワード
運動評価システムを提供する。 【解決手段】 患者（１）がその人体構成部分を予め設
定されている始点（３２）および終点（３３）間を制限
時間内にフィードフォワード運動させる運動作業部
（３）、運動作業部（３）における患者（１）のフィー
ドフォワード運動を測定する運動測定部（４）、および
運動測定部（４）によるフィードフォワード運動の測定
結果を患者（１）にフィードバックする運動フィードバ
ック部（５）を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、フィード
フォワード運動訓練装置およびフィードフォワード運動
評価システムに関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、評価、治療などのリハビリテーション
および運動機能改善を目的として薬物等の効果判定など
に有用な、速く正確な運動をリラックスした状態で行う
ことのできる機能の回復を効果的に実現させることので
きる、新しいフィードフォワード運動訓練装置およびフ
ィードフォワード運動評価システムに関するものであ
る。
フォワード運動訓練装置およびフィードフォワード運動
評価システムに関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、評価、治療などのリハビリテーション
および運動機能改善を目的として薬物等の効果判定など
に有用な、速く正確な運動をリラックスした状態で行う
ことのできる機能の回復を効果的に実現させることので
きる、新しいフィードフォワード運動訓練装置およびフ
ィードフォワード運動評価システムに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、脳卒中などによる
運動障害のリハビリテーションにおいては、ペグの挿入
など、視覚や体性感覚によるフィードバック情報を用い
て途中で修正を行いながら動かす「ゆっくりと正確さを
求める」運動、あるいは、腕を振るといった「早いが正
確さを要求しない」運動による訓練が中心であった。
運動障害のリハビリテーションにおいては、ペグの挿入
など、視覚や体性感覚によるフィードバック情報を用い
て途中で修正を行いながら動かす「ゆっくりと正確さを
求める」運動、あるいは、腕を振るといった「早いが正
確さを要求しない」運動による訓練が中心であった。
【０００３】しかしながら、前者のような「ゆっくりと
正確さを求める」運動訓練は、腕や足などを硬くしてし
まう傾向があり、後者のような運動訓練では、正確さを
要求しないため、腕や足などを柔らかくするなどリラッ
クスした状態で、途中で修正を行わずに、速く正確に動
かすという運動機能を回復することが困難であるといっ
た問題があった。
正確さを求める」運動訓練は、腕や足などを硬くしてし
まう傾向があり、後者のような運動訓練では、正確さを
要求しないため、腕や足などを柔らかくするなどリラッ
クスした状態で、途中で修正を行わずに、速く正確に動
かすという運動機能を回復することが困難であるといっ
た問題があった。
【０００４】この速く正確な運動、たとえばすばやくも
のに手を伸ばす運動やボールを投げる運動などは、フィ
ードフォワード運動と呼ばれている。これに対し、視覚
や体性感覚情報で修正しながらものを並べたり追いかけ
たりする運動はフィードバック運動と呼ばれている。上
述の「ゆっくりと正確さを求める」運動がそれである。
のに手を伸ばす運動やボールを投げる運動などは、フィ
ードフォワード運動と呼ばれている。これに対し、視覚
や体性感覚情報で修正しながらものを並べたり追いかけ
たりする運動はフィードバック運動と呼ばれている。上
述の「ゆっくりと正確さを求める」運動がそれである。
【０００５】フィードバック運動には、フィードバック
コントローラが用いられるため、脳内に制御対象である
手や足などの人体構成部分のダイナミクスのモデルを構
成する必要がない。これに対し、フィードフォワード運
動を行うには、人体構成部分のダイナミクスのモデルを
用いて、予め必要な制御信号を計算しておかなければな
らない。
コントローラが用いられるため、脳内に制御対象である
手や足などの人体構成部分のダイナミクスのモデルを構
成する必要がない。これに対し、フィードフォワード運
動を行うには、人体構成部分のダイナミクスのモデルを
用いて、予め必要な制御信号を計算しておかなければな
らない。
【０００６】運動障害により、制御信号と人体構成部分
の動きとの関係が変化すると、今まで用いていた人体構
成部分のダイナミクスのモデルを使って正しい制御信号
を計算することができなくなる。したがって、もう一度
ダイナミクスのモデルを作り直さなければならない。そ
のためには、ダイナミクスのモデルを積極的に用いるよ
うなフィードフォワード運動を訓練することが有効であ
る。
の動きとの関係が変化すると、今まで用いていた人体構
成部分のダイナミクスのモデルを使って正しい制御信号
を計算することができなくなる。したがって、もう一度
ダイナミクスのモデルを作り直さなければならない。そ
のためには、ダイナミクスのモデルを積極的に用いるよ
うなフィードフォワード運動を訓練することが有効であ
る。
【０００７】また、従来より行われている運動機能の回
復の評価は、医師の観察による心理量、つまり順序尺度
によるものであり、物理量、つまり比例尺度による客観
的、定量的な評価は行われていないなかった。そこで、
この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされた
ものであり、従来技術の問題点を解消し、フィードフォ
ワード運動を訓練することにより、速く正確な運動をリ
ラックスした状態で行うことのできる機能の回復を実現
させることのできる、新しいフィードフォワード運動訓
練装置、および、このフィードフォワード運動訓練装置
における患者のフィードフォワード運動の熟練度を客観
的に、且つ容易に評価して、リラックスした状態での速
く正確な運動機能をより効果的に回復させることのでき
る、新しいフィードフォワード運動評価システムを提供
することを目的としている。
復の評価は、医師の観察による心理量、つまり順序尺度
によるものであり、物理量、つまり比例尺度による客観
的、定量的な評価は行われていないなかった。そこで、
この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされた
ものであり、従来技術の問題点を解消し、フィードフォ
ワード運動を訓練することにより、速く正確な運動をリ
ラックスした状態で行うことのできる機能の回復を実現
させることのできる、新しいフィードフォワード運動訓
練装置、および、このフィードフォワード運動訓練装置
における患者のフィードフォワード運動の熟練度を客観
的に、且つ容易に評価して、リラックスした状態での速
く正確な運動機能をより効果的に回復させることのでき
る、新しいフィードフォワード運動評価システムを提供
することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、患者がその人体構成部分
を予め設定されている始点および終点間を制限時間内に
フィードフォワード運動させる運動作業部、運動作業部
における患者のフィードフォワード運動を測定する運動
測定部、および運動測定部によるフィードフォワード運
動の測定結果を患者にフィードバックする運動フィード
バック部を備えていることを特徴とするフィードフォワ
ード運動訓練装置（請求項１）を提供する。
の課題を解決するものとして、患者がその人体構成部分
を予め設定されている始点および終点間を制限時間内に
フィードフォワード運動させる運動作業部、運動作業部
における患者のフィードフォワード運動を測定する運動
測定部、および運動測定部によるフィードフォワード運
動の測定結果を患者にフィードバックする運動フィード
バック部を備えていることを特徴とするフィードフォワ
ード運動訓練装置（請求項１）を提供する。
【０００９】また、この出願の発明は、上記の装置にお
いて、始点および終点間に少なくとも一つの経由点が設
定されており、患者が人体構成部分を始点から経由点を
通って終点までフィードフォワード運動させること（請
求項２）や、運動作業部に始点および終点が配設されて
いること（請求項３）や、運動作業部に経由点が配設さ
れていること（請求項４）や、運動測定部がフィードフ
ォワード運動の軌跡を測定すること（請求項５）や、運
動測定部がフィードフォワード運動中の人体構成部分の
位置を測定すること（請求項６）や、運動測定部がフィ
ードフォワード運動に要した時間を測定すること（請求
項７）や、運動フィードバック部がフィードフォワード
運動の測定結果を表示させて患者にフィードバックする
こと（請求項８）や、運動フィードバック部に始点およ
び終点が表示されていること（請求項９）や、運動フィ
ードバック部に経由点が表示されていること（請求項１
０）や、運動フィードバック部が、フィードフォワード
運動により測定されたフィードフォワード運動中の人体
構成部分の位置を、フィードフォワード運動中にリアル
タイムに表示させること（請求項１１）などをその態様
として提供する。
いて、始点および終点間に少なくとも一つの経由点が設
定されており、患者が人体構成部分を始点から経由点を
通って終点までフィードフォワード運動させること（請
求項２）や、運動作業部に始点および終点が配設されて
いること（請求項３）や、運動作業部に経由点が配設さ
れていること（請求項４）や、運動測定部がフィードフ
ォワード運動の軌跡を測定すること（請求項５）や、運
動測定部がフィードフォワード運動中の人体構成部分の
位置を測定すること（請求項６）や、運動測定部がフィ
ードフォワード運動に要した時間を測定すること（請求
項７）や、運動フィードバック部がフィードフォワード
運動の測定結果を表示させて患者にフィードバックする
こと（請求項８）や、運動フィードバック部に始点およ
び終点が表示されていること（請求項９）や、運動フィ
ードバック部に経由点が表示されていること（請求項１
０）や、運動フィードバック部が、フィードフォワード
運動により測定されたフィードフォワード運動中の人体
構成部分の位置を、フィードフォワード運動中にリアル
タイムに表示させること（請求項１１）などをその態様
として提供する。
【００１０】さらにまた、この出願の発明は、上記のフ
ィードフォワード運動訓練装置と、フィードフォワード
運動訓練装置における患者のフィードフォワード運動の
熟練度を評価するフィードフォワード運動評価装置とを
備えたことを特徴とするフィードフォワード運動評価シ
ステム（請求項１２）をも提供し、このフィードフォワ
ード運動評価システムにおいて、フィードフォワード運
動評価装置が、フィードフォワード運動訓練装置の運動
測定部によるフィードフォワード運動の測定結果を用い
て、フィードフォワード運動の滑らかさを評価する滑ら
かさ評価部を有していること（請求項１３）や、フィー
ドフォワード運動評価装置が、フィードフォワード運動
の測定結果を用いて、手先躍度最小、関節角躍度最小お
よびトルク変化最小の少なくとも一つを滑らかさ評価関
数値として算出すること（請求項１４）や、フィードフ
ォワード運動評価装置が、フィードフォワード運動訓練
装置の運動作業部においてフィードフォワード運動する
患者の人体構成部分の筋張力を用いて、フィードフォワ
ード運動の柔らかさを評価する柔らかさ評価部を有して
いること（請求項１５）や、フィードフォワード運動評
価装置が筋張力の相対的な変化を表す筋電図の積分値を
算出すること（請求項１６）などもその態様として提供
する。
ィードフォワード運動訓練装置と、フィードフォワード
運動訓練装置における患者のフィードフォワード運動の
熟練度を評価するフィードフォワード運動評価装置とを
備えたことを特徴とするフィードフォワード運動評価シ
ステム（請求項１２）をも提供し、このフィードフォワ
ード運動評価システムにおいて、フィードフォワード運
動評価装置が、フィードフォワード運動訓練装置の運動
測定部によるフィードフォワード運動の測定結果を用い
て、フィードフォワード運動の滑らかさを評価する滑ら
かさ評価部を有していること（請求項１３）や、フィー
ドフォワード運動評価装置が、フィードフォワード運動
の測定結果を用いて、手先躍度最小、関節角躍度最小お
よびトルク変化最小の少なくとも一つを滑らかさ評価関
数値として算出すること（請求項１４）や、フィードフ
ォワード運動評価装置が、フィードフォワード運動訓練
装置の運動作業部においてフィードフォワード運動する
患者の人体構成部分の筋張力を用いて、フィードフォワ
ード運動の柔らかさを評価する柔らかさ評価部を有して
いること（請求項１５）や、フィードフォワード運動評
価装置が筋張力の相対的な変化を表す筋電図の積分値を
算出すること（請求項１６）などもその態様として提供
する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、この発明のフィードフォ
ワード運動訓練装置の一例を示したものである。たとえ
ばこの図１に例示したように、この発明のフィードフォ
ワード運動訓練装置は、患者（１）が人体構成部分をフ
ィードフォワード運動させる運動作業部（３）と、その
フィードフォワード運動を測定する運動測定部（４）
と、運動測定部（４）によるフィードフォワード運動の
測定結果を患者にフィードバックする運動フィードバッ
ク部（５）とを備えている。
ワード運動訓練装置の一例を示したものである。たとえ
ばこの図１に例示したように、この発明のフィードフォ
ワード運動訓練装置は、患者（１）が人体構成部分をフ
ィードフォワード運動させる運動作業部（３）と、その
フィードフォワード運動を測定する運動測定部（４）
と、運動測定部（４）によるフィードフォワード運動の
測定結果を患者にフィードバックする運動フィードバッ
ク部（５）とを備えている。
【００１２】この場合さらに説明すると、図１の例で
は、患者（１）がフィードフォワード運動させる人体構
成部分は手（２）となっており、運動作業部（３）に
は、たとえば、平面上における予め決められた位置に配
設された始点（３２）および終点（３３）を有する作業
台（３１）が、患者（１）が肩の高さの水平面で肩肘の
２関節を用いて始点（３２）および終点（３３）間のフ
ィードフォワード運動を行えるように、備えられてい
る。この作業台（３１）の平面は摩擦が少なくなってい
る。
は、患者（１）がフィードフォワード運動させる人体構
成部分は手（２）となっており、運動作業部（３）に
は、たとえば、平面上における予め決められた位置に配
設された始点（３２）および終点（３３）を有する作業
台（３１）が、患者（１）が肩の高さの水平面で肩肘の
２関節を用いて始点（３２）および終点（３３）間のフ
ィードフォワード運動を行えるように、備えられてい
る。この作業台（３１）の平面は摩擦が少なくなってい
る。
【００１３】また、手首を固定する装置（図示していな
い）、患者が握って作業台（３１）平面上を滑らせて動
かすことのできる握り棒（図示していない）も設けられ
ている。さらにまた、患者（１）の障害の程度に応じ
て、始点（３２）および終点（３３）間に経由点（３
４）を設けて、その経由点（３４）を通過させるように
するなどの課題を設定することもできる。経由点（３
４）の個数は、障害の程度に応じて調整することができ
る。
い）、患者が握って作業台（３１）平面上を滑らせて動
かすことのできる握り棒（図示していない）も設けられ
ている。さらにまた、患者（１）の障害の程度に応じ
て、始点（３２）および終点（３３）間に経由点（３
４）を設けて、その経由点（３４）を通過させるように
するなどの課題を設定することもできる。経由点（３
４）の個数は、障害の程度に応じて調整することができ
る。
【００１４】そして、このような運動作業部（３）にお
いて、患者（１）は、握り棒を制限時間内に始点（３
２）を出発して経由点（３４）を通り終点（３３）に到
達するように動かす運動を行う。この際、制限時間を比
較的短く設定しておき、視覚や体性感覚のフィードバッ
クによる修正運動が起こりにくいようにして、修正を行
わない速く正確な運動、つまりフィードフォワード運動
を行わせる。
いて、患者（１）は、握り棒を制限時間内に始点（３
２）を出発して経由点（３４）を通り終点（３３）に到
達するように動かす運動を行う。この際、制限時間を比
較的短く設定しておき、視覚や体性感覚のフィードバッ
クによる修正運動が起こりにくいようにして、修正を行
わない速く正確な運動、つまりフィードフォワード運動
を行わせる。
【００１５】運動測定部（４）では、たとえば、上述の
ように患者（１）が行う手（２）のフィードフォワード
運動の軌跡、フィードフォワード運動中の手（２）の位
置、各関節の位置や角度、フィードフォワード運動に要
した時間、つまり始点（３１）から終点（３３）に到達
するのに要した時間などが測定される。運動フィードバ
ック部（５）では、たとえばディスプレイ（５１）が備
えられており、運動測定部（４）により測定されたフィ
ーフォワード運動の各種測定結果が、ディスプレイ（５
１）に表示されて患者（１）にフィードバックされる。
たとえば、各種測定結果として、フィードフォワード運
動中の手（２）の現在位置をリアルタイムに表示させた
り、運動後にその軌跡を表示させたりすることができ、
また、制限時間内に終点（３３）に到達できたか、要求
された経由点（３４）を通過したかなども表示させて患
者（１）に通知することができる。もちろん、ディスプ
レイ（５１）による表示フィードバックだけではなく、
紙面へ測定結果を印刷出力させて患者にフィードバック
するようにしてもよい。
ように患者（１）が行う手（２）のフィードフォワード
運動の軌跡、フィードフォワード運動中の手（２）の位
置、各関節の位置や角度、フィードフォワード運動に要
した時間、つまり始点（３１）から終点（３３）に到達
するのに要した時間などが測定される。運動フィードバ
ック部（５）では、たとえばディスプレイ（５１）が備
えられており、運動測定部（４）により測定されたフィ
ーフォワード運動の各種測定結果が、ディスプレイ（５
１）に表示されて患者（１）にフィードバックされる。
たとえば、各種測定結果として、フィードフォワード運
動中の手（２）の現在位置をリアルタイムに表示させた
り、運動後にその軌跡を表示させたりすることができ、
また、制限時間内に終点（３３）に到達できたか、要求
された経由点（３４）を通過したかなども表示させて患
者（１）に通知することができる。もちろん、ディスプ
レイ（５１）による表示フィードバックだけではなく、
紙面へ測定結果を印刷出力させて患者にフィードバック
するようにしてもよい。
【００１６】このような測定結果のフィードバックによ
って、患者（１）は随時自分の運動を確認することがで
き、フィードフォワード運動をより正確に訓練すること
ができるようになる。なお、フィードフォワード運動用
の始点（３２）、終点（３３）および経由点（３４）
は、運動作業部（３）に配設される代りに、運動フィー
ドバック部（５）に表示されていてもよい。
って、患者（１）は随時自分の運動を確認することがで
き、フィードフォワード運動をより正確に訓練すること
ができるようになる。なお、フィードフォワード運動用
の始点（３２）、終点（３３）および経由点（３４）
は、運動作業部（３）に配設される代りに、運動フィー
ドバック部（５）に表示されていてもよい。
【００１７】この場合には、たとえば、運動フィードバ
ック部（５）のディスプレイ（５１）に、始点（３
２）、終点（３３）、必要であれば経由点（３４）が表
示されるとともに、運動測定部（４）により測定された
フィードフォワード運動中の患者（１）の手（２）の現
在位置がリアルタイムに表示されるようにもなってお
り、患者（１）は、ディスプレイ（５１）を見ながら、
ディスプレイ（５１）上の始点（３２）から終点（３
３）まで到達するように、必要な場合には経由点（３
４）を通って終点（３３）まで到達するように、運動作
業部（３）の作業台（３１）上において握り棒を動かし
てフィードフォワード運動を訓練する。
ック部（５）のディスプレイ（５１）に、始点（３
２）、終点（３３）、必要であれば経由点（３４）が表
示されるとともに、運動測定部（４）により測定された
フィードフォワード運動中の患者（１）の手（２）の現
在位置がリアルタイムに表示されるようにもなってお
り、患者（１）は、ディスプレイ（５１）を見ながら、
ディスプレイ（５１）上の始点（３２）から終点（３
３）まで到達するように、必要な場合には経由点（３
４）を通って終点（３３）まで到達するように、運動作
業部（３）の作業台（３１）上において握り棒を動かし
てフィードフォワード運動を訓練する。
【００１８】もちろん、これら始点（３２）、終点（３
３）および経由点（３４）は、運動作業部（３）および
運動フィードバック部（５）の両方に配設および表示さ
れていてもよい。上述したようなこの発明のフィードフ
ォワード運動訓練装置を用いたフィードフォワード運動
の訓練により、麻痺などによって変化した体の状態を脳
に再び学習させることができ、それによって腕などの人
体構成部分の制御が向上する。また、腕などの制御が向
上するのに伴い、関節も徐々に柔らかくなるので、反射
の亢進や、筋の同時活性化で硬くなる傾向のある麻痺側
の上肢をリラックスさせることもできる。よって、速く
正確な運動をリラックスした状態で行うことのできる機
能の効果的な回復を実現させることができる。
３）および経由点（３４）は、運動作業部（３）および
運動フィードバック部（５）の両方に配設および表示さ
れていてもよい。上述したようなこの発明のフィードフ
ォワード運動訓練装置を用いたフィードフォワード運動
の訓練により、麻痺などによって変化した体の状態を脳
に再び学習させることができ、それによって腕などの人
体構成部分の制御が向上する。また、腕などの制御が向
上するのに伴い、関節も徐々に柔らかくなるので、反射
の亢進や、筋の同時活性化で硬くなる傾向のある麻痺側
の上肢をリラックスさせることもできる。よって、速く
正確な運動をリラックスした状態で行うことのできる機
能の効果的な回復を実現させることができる。
【００１９】ところで、フィードフォワード運動が上達
すると、その上達につれて運動の軌道やトルク波形が次
第に滑らかなものになっていく。また、脳におけるダイ
ナミクスのモデルの学習が進むにつれて、腕などを柔ら
かくしたまま速く正確な運動を行うようになる。したが
って、訓練中のフィードフォワード運動の「滑らかさ」
や「柔らかさ」を定量的、且つ客観的に評価すること
で、より効果的に、リラックスした状態での速く正確な
運動機能の回復を促進させることができるようになる。
すると、その上達につれて運動の軌道やトルク波形が次
第に滑らかなものになっていく。また、脳におけるダイ
ナミクスのモデルの学習が進むにつれて、腕などを柔ら
かくしたまま速く正確な運動を行うようになる。したが
って、訓練中のフィードフォワード運動の「滑らかさ」
や「柔らかさ」を定量的、且つ客観的に評価すること
で、より効果的に、リラックスした状態での速く正確な
運動機能の回復を促進させることができるようになる。
【００２０】そこで、たとえば図２に示したような、上
述のフィードフォワード運動訓練装置にフィードフォワ
ード運動熟練度評価装置を組み合わせたこの発明のフィ
ードフォワード運動評価システムを用いることにより、
フィードフォワード運動の「滑らかさ」や「柔らかさ」
を客観的、且つ定量的に評価し、その評価を用いてさら
に効果的なフィードフォワード運動の訓練を行うことが
できる。
述のフィードフォワード運動訓練装置にフィードフォワ
ード運動熟練度評価装置を組み合わせたこの発明のフィ
ードフォワード運動評価システムを用いることにより、
フィードフォワード運動の「滑らかさ」や「柔らかさ」
を客観的、且つ定量的に評価し、その評価を用いてさら
に効果的なフィードフォワード運動の訓練を行うことが
できる。
【００２１】図２に例示したこの発明のフィードフォワ
ード運動評価システムにおけるフィードフォワード運動
評価装置は、フィードフォワード運動訓練装置の運動測
定部（４）によるフィードフォワード運動の各種測定結
果を用いて、フィードフォワード運動の滑らかさを評価
する滑らかさ評価部（６）、および運動作業部（３）に
おいてフィードフォワード運動する患者の人体構成部分
の筋張力を用いて、フィードフォワード運動の柔らかさ
を評価する柔らかさ評価部（７）を有している。
ード運動評価システムにおけるフィードフォワード運動
評価装置は、フィードフォワード運動訓練装置の運動測
定部（４）によるフィードフォワード運動の各種測定結
果を用いて、フィードフォワード運動の滑らかさを評価
する滑らかさ評価部（６）、および運動作業部（３）に
おいてフィードフォワード運動する患者の人体構成部分
の筋張力を用いて、フィードフォワード運動の柔らかさ
を評価する柔らかさ評価部（７）を有している。
【００２２】滑らかな動きは、加速度の変化が少ない動
きであると考えられるので、加速度の評価である躍度の
大きさ、つまり加速度の１回微分の大きさによって定量
化することができる。そこで、滑らかさ評価部（６）
は、躍度の大きさ（２乗和）を運動全体によって加算す
ることにより、その運動全体の滑らかさの度合いを評価
する。この値が小さいほど滑らかな動きであることが示
されるようになる。
きであると考えられるので、加速度の評価である躍度の
大きさ、つまり加速度の１回微分の大きさによって定量
化することができる。そこで、滑らかさ評価部（６）
は、躍度の大きさ（２乗和）を運動全体によって加算す
ることにより、その運動全体の滑らかさの度合いを評価
する。この値が小さいほど滑らかな動きであることが示
されるようになる。
【００２３】加速度の１回微分は、フィードフォワード
運動中の手（２）の位置や、関節角の位置の３回微分に
より求められるので、たとえば、運動測定部（４）によ
り測定されたフィードフォワード運動中の手（２）の位
置および関節角の位置を用いて、フィードフォワード運
動の試行毎に手先躍度最小および関節角躍度最小の評価
関数値を算出し、各値の訓練開始時からの経時変化を求
める。そして、これら各評価関数値の経時変化を用いて
フィードフォワード運動における手（２）および関節の
滑らかさの上昇度合いを評価する。
運動中の手（２）の位置や、関節角の位置の３回微分に
より求められるので、たとえば、運動測定部（４）によ
り測定されたフィードフォワード運動中の手（２）の位
置および関節角の位置を用いて、フィードフォワード運
動の試行毎に手先躍度最小および関節角躍度最小の評価
関数値を算出し、各値の訓練開始時からの経時変化を求
める。そして、これら各評価関数値の経時変化を用いて
フィードフォワード運動における手（２）および関節の
滑らかさの上昇度合いを評価する。
【００２４】手先躍度最小は、公知である次式で求めら
れる（Flash,T. ogan,N. 1985,J.Neurosci, 5, 688
-1703参照）。
れる（Flash,T. ogan,N. 1985,J.Neurosci, 5, 688
-1703参照）。
【００２５】
【数１】
【００２６】ここで、（Ｘ，Ｙ）は手（２）などの人体
構成部分の測定位置であり、ｔf は運動時間である。
（Ｘ，Ｙ）に手（２）の測定位置を入力することで、手
（２）の滑らかさの度合いが算出される。この値が小さ
い程、より滑らかな手（２）の動きであることが示され
る。関節角躍度最小は、公知である次式で求められる
（大須理英子、宇野洋二、小池康晴、川人光男 １９９
６ 医用電子と生体工学 ３４，３９４−４０５参
照）。
構成部分の測定位置であり、ｔf は運動時間である。
（Ｘ，Ｙ）に手（２）の測定位置を入力することで、手
（２）の滑らかさの度合いが算出される。この値が小さ
い程、より滑らかな手（２）の動きであることが示され
る。関節角躍度最小は、公知である次式で求められる
（大須理英子、宇野洋二、小池康晴、川人光男 １９９
６ 医用電子と生体工学 ３４，３９４−４０５参
照）。
【００２７】
【数２】
【００２８】ここで、θi はｉ番目の関節の関節各であ
り、θに関節角の測定位置を入力することがで、関節の
柔らかさの度合いが算出される。この値が小さい程、よ
り滑らかな関節の動きであることが示される。さらにま
た、関節に供給されるトルクを用いることによりトルク
の滑らかさ、つまり力の滑らかさを評価することもでき
るので、滑らかさ評価部（６）は、フィードフォワード
運動の試行毎にトルク変化最小の評価関数値を算出し
て、訓練開始時からの経時変化を求めることができるよ
うになっていてもよい。
り、θに関節角の測定位置を入力することがで、関節の
柔らかさの度合いが算出される。この値が小さい程、よ
り滑らかな関節の動きであることが示される。さらにま
た、関節に供給されるトルクを用いることによりトルク
の滑らかさ、つまり力の滑らかさを評価することもでき
るので、滑らかさ評価部（６）は、フィードフォワード
運動の試行毎にトルク変化最小の評価関数値を算出し
て、訓練開始時からの経時変化を求めることができるよ
うになっていてもよい。
【００２９】このトルク変化最小は、公知である次式で
求められる（Uno,Y., Kawato,M. &Suzuki,R., 1989, Bi
ol.Cybern., 61,89-101参照）。
求められる（Uno,Y., Kawato,M. &Suzuki,R., 1989, Bi
ol.Cybern., 61,89-101参照）。
【００３０】
【数３】
【００３１】ここで、τi はｉ番目の関節に供給される
トルクであり、τに関節角から算出されたトルクを入力
することで、関節トルクの滑らかさの度合いが算出され
る。この値が小さい程、より滑らかなトルクであること
が示される。一方、柔らかさ評価部（７）は、たとえ
ば、手（２）のフィードフォワード運動訓練の場合、腕
の硬さで運動の柔らかさが評価できるので、硬さに比例
する筋張力を求めるようにする。この筋張力の相対的な
変化は、たとえば筋電図により随時モニターすることが
できる。そして、各フィードフォワード運動の試行毎に
筋電図の積分値を算出し、各値の訓練開始時からの経時
変化を求めることにより、柔らかさの上昇度合いを評価
ことができる。
トルクであり、τに関節角から算出されたトルクを入力
することで、関節トルクの滑らかさの度合いが算出され
る。この値が小さい程、より滑らかなトルクであること
が示される。一方、柔らかさ評価部（７）は、たとえ
ば、手（２）のフィードフォワード運動訓練の場合、腕
の硬さで運動の柔らかさが評価できるので、硬さに比例
する筋張力を求めるようにする。この筋張力の相対的な
変化は、たとえば筋電図により随時モニターすることが
できる。そして、各フィードフォワード運動の試行毎に
筋電図の積分値を算出し、各値の訓練開始時からの経時
変化を求めることにより、柔らかさの上昇度合いを評価
ことができる。
【００３２】腕の場合には、たとえば、肩肘の水平面の
運動に関連する６筋、つまり肩屈筋、肩伸節、２関節屈
筋、２関節伸筋、肘屈筋および肘伸筋、の筋電図の積分
値を算出し、積分値が訓練開始時に比較して５％〜１０
％以上低下することを客観的な目標値として設定して、
それを達成するようにフィードフォワード運動の訓練を
行う。
運動に関連する６筋、つまり肩屈筋、肩伸節、２関節屈
筋、２関節伸筋、肘屈筋および肘伸筋、の筋電図の積分
値を算出し、積分値が訓練開始時に比較して５％〜１０
％以上低下することを客観的な目標値として設定して、
それを達成するようにフィードフォワード運動の訓練を
行う。
【００３３】そして、フィードフォワード運動訓練装置
の運動作業部（３）において設定した、制限時間内に経
由点（３４）を経由させて終点（３３）まで到達させる
などといった課題を成功させるだけでなく、上述したよ
うに客観的な各評価関数値を低下させること、たとえば
同じ運動を行う健側（正常側）の人体構成部分や正常者
の評価関数値と比較してその値に近づくように訓練する
ことことで、リラックスした状態での速く正確な運動機
能をより効果的な向上を図ることができる。
の運動作業部（３）において設定した、制限時間内に経
由点（３４）を経由させて終点（３３）まで到達させる
などといった課題を成功させるだけでなく、上述したよ
うに客観的な各評価関数値を低下させること、たとえば
同じ運動を行う健側（正常側）の人体構成部分や正常者
の評価関数値と比較してその値に近づくように訓練する
ことことで、リラックスした状態での速く正確な運動機
能をより効果的な向上を図ることができる。
【００３４】なお、この発明のフィードフォワード運動
評価システムにおけるフィードフォワード運動訓練装置
の運動測定部は、フィードフォワード運動評価装置に滑
らかさ評価部（６）が備えられている場合には、２００
Ｈｚ程度以上のサンプリング周波数があることが望まし
い。上述した例は、手（２）のフィードフォワード運動
訓練についてのものであるが、もちろん他の人体構成部
分、たとえば足なども、同様にして、フィードフォワー
ド運動を訓練し、そのリラックスした状態での速く正確
な運動機能を効果的に回復させることができることは言
うまでもない。足の場合にも、各滑らかさ評価関数値
は、上述の数１、数２および数３を用いて算出し、滑ら
かさの評価を客観的に行うことができ、柔らかさも、筋
電図等を用いて筋張力により評価することができる。
評価システムにおけるフィードフォワード運動訓練装置
の運動測定部は、フィードフォワード運動評価装置に滑
らかさ評価部（６）が備えられている場合には、２００
Ｈｚ程度以上のサンプリング周波数があることが望まし
い。上述した例は、手（２）のフィードフォワード運動
訓練についてのものであるが、もちろん他の人体構成部
分、たとえば足なども、同様にして、フィードフォワー
ド運動を訓練し、そのリラックスした状態での速く正確
な運動機能を効果的に回復させることができることは言
うまでもない。足の場合にも、各滑らかさ評価関数値
は、上述の数１、数２および数３を用いて算出し、滑ら
かさの評価を客観的に行うことができ、柔らかさも、筋
電図等を用いて筋張力により評価することができる。
【００３５】また、フィードフォワード運動評価装置に
は、図２に例示したように滑らかさ評価部（６）および
柔らかさ評価部（７）の両方が必ず備えられている必要
はなく、どちらか一方のみが備えられていてもよい。以
下、添付した図面に沿って実施例を示し、この発明の実
施の形態についてさらに詳しく説明する。
は、図２に例示したように滑らかさ評価部（６）および
柔らかさ評価部（７）の両方が必ず備えられている必要
はなく、どちらか一方のみが備えられていてもよい。以
下、添付した図面に沿って実施例を示し、この発明の実
施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００３６】
【実施例】図２に例示したこの発明のフィードフォワー
ド運動評価システムを用いて、二人の患者Ａおよび患者
Ｂに手（２）のフィードフォワード運動の訓練を行わせ
た。フィードフォワード運動訓練装置の運動作業部
（３）において、始点（３２）、経由点（３４）および
終点（３３）として、各々、半径１ｃｍの円、半径２ｃ
ｍの円および半径２．５ｃｍの円が用いられ、始点（３
２）と終点（３３）とは、その間の距離が４５ｃｍ程度
で、患者（１）の体から３５ｃｍ程度離れたところに体
に平行な動きになるように配設され、経由点（３４）
は、始点（３２）と終点（３３）との中間で、７ｃｍ程
度体の方に近づいた位置に設置されている。
ド運動評価システムを用いて、二人の患者Ａおよび患者
Ｂに手（２）のフィードフォワード運動の訓練を行わせ
た。フィードフォワード運動訓練装置の運動作業部
（３）において、始点（３２）、経由点（３４）および
終点（３３）として、各々、半径１ｃｍの円、半径２ｃ
ｍの円および半径２．５ｃｍの円が用いられ、始点（３
２）と終点（３３）とは、その間の距離が４５ｃｍ程度
で、患者（１）の体から３５ｃｍ程度離れたところに体
に平行な動きになるように配設され、経由点（３４）
は、始点（３２）と終点（３３）との中間で、７ｃｍ程
度体の方に近づいた位置に設置されている。
【００３７】また、始点（３２）から終点（３３）まで
の到達制限時間は、患者の運動能力においてできるだけ
速くなるように、６００ｍｓｅｃに設定した。そして、
患者Ａ，Ｂには、運動フィードバック部（５）によっ
て、経由点（３４）を通ったか、終点（３３）に制限時
間内に到達したかなどの運動の測定結果と、手（２）の
軌跡が各試行終了毎に表示されてフィードバックされ
る。このような訓練を、成功試行が目標数、たとえば２
０回程度に達するまで繰り返した。
の到達制限時間は、患者の運動能力においてできるだけ
速くなるように、６００ｍｓｅｃに設定した。そして、
患者Ａ，Ｂには、運動フィードバック部（５）によっ
て、経由点（３４）を通ったか、終点（３３）に制限時
間内に到達したかなどの運動の測定結果と、手（２）の
軌跡が各試行終了毎に表示されてフィードバックされ
る。このような訓練を、成功試行が目標数、たとえば２
０回程度に達するまで繰り返した。
【００３８】患者Ａは、被殻出血による左運動麻痺であ
る。錐体路の一部に病変があり、中等度の運動麻痺で、
反射の亢進がみられる。感覚には異常ない。患者Ｂは、
視床出血による左感覚麻痺である。図３（ａ）（ｂ）
（ｃ）、図４、および図５（ａ）〜（ｆ）は、各々、患
者Ａにおけるフィードフォワード運動の試行に伴う滑ら
かさの各評価関数値の経時変化、成功確率、および各６
筋の筋活性の経時変化を例示したものである。また、図
６（ａ）（ｂ）（ｃ）、図７、および図８（ａ）〜
（ｆ）は、各々、患者Ｂにおけるフィードフォワード運
動の試行に伴う滑らかさの各評価関数値の経時変化、成
功確率、および各６筋の筋活性の経時変化を例示したも
のである。
る。錐体路の一部に病変があり、中等度の運動麻痺で、
反射の亢進がみられる。感覚には異常ない。患者Ｂは、
視床出血による左感覚麻痺である。図３（ａ）（ｂ）
（ｃ）、図４、および図５（ａ）〜（ｆ）は、各々、患
者Ａにおけるフィードフォワード運動の試行に伴う滑ら
かさの各評価関数値の経時変化、成功確率、および各６
筋の筋活性の経時変化を例示したものである。また、図
６（ａ）（ｂ）（ｃ）、図７、および図８（ａ）〜
（ｆ）は、各々、患者Ｂにおけるフィードフォワード運
動の試行に伴う滑らかさの各評価関数値の経時変化、成
功確率、および各６筋の筋活性の経時変化を例示したも
のである。
【００３９】これら図３〜図８から、両患者において、
手（２）の滑らかさの評価関数値、関節角の滑らかさの
評価関数値、およびトルクの滑らかさの評価関数値は、
それぞれ、訓練に伴って低下していることが容易に、且
つ定量的に把握でき、両患者ともフィードフォワード運
動の訓練によって、速く正確な運動を行う機能が向上さ
れていることがわかる。
手（２）の滑らかさの評価関数値、関節角の滑らかさの
評価関数値、およびトルクの滑らかさの評価関数値は、
それぞれ、訓練に伴って低下していることが容易に、且
つ定量的に把握でき、両患者ともフィードフォワード運
動の訓練によって、速く正確な運動を行う機能が向上さ
れていることがわかる。
【００４０】肩屈筋、肩伸節、２関節屈筋、２関節伸
筋、肘屈筋および肘伸筋の筋活性については、両患者と
も、両者間に差はあるが、低下しており、訓練によって
より柔らかい状態で腕を動かすことができるようにな
り、それにともない課題の成功確率も上昇していること
がわかる。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、患者Ａにおける
麻痺側と健側（つまり正常側）の手の滑らかさ、関節角
の滑らかさおよびトルクの滑らかさの各評価関数値の平
均と標準偏差を例示したものである。これら図９（ａ）
（ｂ）（ｃ）から明らかなように、麻痺側の評価関数値
は、有意に健側の評価関数値よりも高く、疾患により麻
痺側の運動能力が劣っていることが定量的にわかる。
筋、肘屈筋および肘伸筋の筋活性については、両患者と
も、両者間に差はあるが、低下しており、訓練によって
より柔らかい状態で腕を動かすことができるようにな
り、それにともない課題の成功確率も上昇していること
がわかる。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、患者Ａにおける
麻痺側と健側（つまり正常側）の手の滑らかさ、関節角
の滑らかさおよびトルクの滑らかさの各評価関数値の平
均と標準偏差を例示したものである。これら図９（ａ）
（ｂ）（ｃ）から明らかなように、麻痺側の評価関数値
は、有意に健側の評価関数値よりも高く、疾患により麻
痺側の運動能力が劣っていることが定量的にわかる。
【００４１】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明のフ
ィードフォワード運動訓練装置およびフィードフォワー
ド運動評価システムによって、患者のフィードフォワー
ド運動の熟練度を客観的に、且つ容易に評価して、速く
正確な運動をリラックスした状態で行うことのできる機
能の回復を効果的に実現させることができる。
ィードフォワード運動訓練装置およびフィードフォワー
ド運動評価システムによって、患者のフィードフォワー
ド運動の熟練度を客観的に、且つ容易に評価して、速く
正確な運動をリラックスした状態で行うことのできる機
能の回復を効果的に実現させることができる。
【図１】この発明のフィードフォワード運動訓練装置の
一例を示した要部構成図である。
一例を示した要部構成図である。
【図２】この発明のフィードフォワード運動評価システ
ムの一例を示した要部構成図である。
ムの一例を示した要部構成図である。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、患者Ａの手の滑
らかさ、関節角の滑らかさおよびトルクの滑らかさの経
時変化を例示した図である。
らかさ、関節角の滑らかさおよびトルクの滑らかさの経
時変化を例示した図である。
【図４】患者Ａの成功確率を例示した図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、各々、患者Ａの肩屈筋、肩
伸節、２関節屈筋、２関節伸筋、肘屈筋および肘伸筋の
筋活性の経時変化を例示した図である。
伸節、２関節屈筋、２関節伸筋、肘屈筋および肘伸筋の
筋活性の経時変化を例示した図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、患者Ｂの手の滑
らかさ、関節角の滑らかさおよびトルクの滑らかさの評
価結果の一例を示した図である。
らかさ、関節角の滑らかさおよびトルクの滑らかさの評
価結果の一例を示した図である。
【図７】患者Ｂの成功確率を例示した図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、各々、患者Ｂの肩屈筋、肩
伸節、２関節屈筋、２関節伸筋、肘屈筋および肘伸筋の
筋活性の経時変化を例示した図である。
伸節、２関節屈筋、２関節伸筋、肘屈筋および肘伸筋の
筋活性の経時変化を例示した図である。
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、患者Ａにおける
麻痺側と健側（つまり正常側）の手の滑らかさ、関節角
の滑らかさおよびトルクの滑らかさの各評価関数値の平
均と標準偏差を例示したものである。
麻痺側と健側（つまり正常側）の手の滑らかさ、関節角
の滑らかさおよびトルクの滑らかさの各評価関数値の平
均と標準偏差を例示したものである。
１ 患者 ２ 手 ３ 運動作業部 ３１ 作業台 ３２ 始点 ３３ 終点 ３４ 経由点 ４ 運動測定部 ５ 運動フィードバック部 ５１ ディスプレイ ６ 滑らかさ評価部 ７ 柔らかさ評価部
【手続補正書】
【提出日】平成１１年６月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、フィード
フォワード運動訓練装置およびフィードフォワード運動
評価システムに関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、運動機能改善を目的としたリハビリテ
ーションおよび運動機能改善を目的とした治療、薬物等
の効果判定などに有用な、速く正確な運動をリラックス
した状態で行うことのできる機能の回復を効果的に実現
させることのできる、新しいフィードフォワード運動訓
練装置およびフィードフォワード運動評価システムに関
するものである。
フォワード運動訓練装置およびフィードフォワード運動
評価システムに関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、運動機能改善を目的としたリハビリテ
ーションおよび運動機能改善を目的とした治療、薬物等
の効果判定などに有用な、速く正確な運動をリラックス
した状態で行うことのできる機能の回復を効果的に実現
させることのできる、新しいフィードフォワード運動訓
練装置およびフィードフォワード運動評価システムに関
するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、脳卒中などによる
運動障害のリハビリテーションにおいては、ペグの挿入
など、視覚や体性感覚によるフィードバック情報を用い
て途中で修正を行いながら動かす「ゆっくりと正確さを
求める」運動、あるいは、腕を振るといった「速いが正
確さを要求しない」運動による訓練が中心であった。
運動障害のリハビリテーションにおいては、ペグの挿入
など、視覚や体性感覚によるフィードバック情報を用い
て途中で修正を行いながら動かす「ゆっくりと正確さを
求める」運動、あるいは、腕を振るといった「速いが正
確さを要求しない」運動による訓練が中心であった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】しかしながら、前者のような「ゆっくりと
正確さを求める」運動訓練は、腕や足などを硬くしてし
まう傾向があり、後者のような運動訓練では、正確さを
要求しない傾向があるため、腕や足などを柔らかくする
などリラックスした状態で、途中で修正を行わずに、速
く正確に動かすという運動機能を回復することが困難で
あるといった問題があった。
正確さを求める」運動訓練は、腕や足などを硬くしてし
まう傾向があり、後者のような運動訓練では、正確さを
要求しない傾向があるため、腕や足などを柔らかくする
などリラックスした状態で、途中で修正を行わずに、速
く正確に動かすという運動機能を回復することが困難で
あるといった問題があった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】この速く正確な運動、たとえばすばやくも
のに手を伸ばす運動やボールを目標にむかって投げる運
動などは、フィードフォワード運動と呼ばれている。こ
れに対し、視覚や体性感覚情報で修正しながらものを並
べたり追いかけたりする運動はフィードバック運動と呼
ばれている。上述の「ゆっくりと正確さを求める」運動
がそれである。
のに手を伸ばす運動やボールを目標にむかって投げる運
動などは、フィードフォワード運動と呼ばれている。こ
れに対し、視覚や体性感覚情報で修正しながらものを並
べたり追いかけたりする運動はフィードバック運動と呼
ばれている。上述の「ゆっくりと正確さを求める」運動
がそれである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】手先躍度最小は、公知である次式で求めら
れる（Flash,T. & Hogan,N. 1985,J.Neurosci, 5, 688
-1703参照）。
れる（Flash,T. & Hogan,N. 1985,J.Neurosci, 5, 688
-1703参照）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】ここで、θi はｉ番目の関節の関節角であ
り、θに関節角の測定位置を入力することで、関節の柔
らかさの度合いが算出される。この値が小さい程、より
滑らかな関節の動きであることが示される。さらにま
た、関節に供給されるトルクを用いることによりトルク
の滑らかさ、つまり力の滑らかさを評価することもでき
るので、滑らかさ評価部（６）は、フィードフォワード
運動の試行毎にトルク変化最小の評価関数値を算出し
て、訓練開始時からの経時変化を求めることができるよ
うになっていてもよい。
り、θに関節角の測定位置を入力することで、関節の柔
らかさの度合いが算出される。この値が小さい程、より
滑らかな関節の動きであることが示される。さらにま
た、関節に供給されるトルクを用いることによりトルク
の滑らかさ、つまり力の滑らかさを評価することもでき
るので、滑らかさ評価部（６）は、フィードフォワード
運動の試行毎にトルク変化最小の評価関数値を算出し
て、訓練開始時からの経時変化を求めることができるよ
うになっていてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】そして、フィードフォワード運動訓練装置
の運動作業部（３）において設定した、制限時間内に経
由点（３４）を経由させて終点（３３）まで到達させる
などといった課題を成功させるだけでなく、上述したよ
うに客観的な各評価関数値を低下させること、たとえば
同じ運動を行う健側（正常側）の人体構成部分や正常者
の評価関数値と比較してその値に近づくように訓練する
ことことで、リラックスした状態での速く正確な運動機
能のより効果的な向上を図ることができる。
の運動作業部（３）において設定した、制限時間内に経
由点（３４）を経由させて終点（３３）まで到達させる
などといった課題を成功させるだけでなく、上述したよ
うに客観的な各評価関数値を低下させること、たとえば
同じ運動を行う健側（正常側）の人体構成部分や正常者
の評価関数値と比較してその値に近づくように訓練する
ことことで、リラックスした状態での速く正確な運動機
能のより効果的な向上を図ることができる。
Claims (16)
- 【請求項１】 患者がその人体構成部分を予め設定され
ている始点および終点間を制限時間内にフィードフォワ
ード運動させる運動作業部、運動作業部における患者の
フィードフォワード運動を測定する運動測定部、および
運動測定部によるフィードフォワード運動の測定結果を
患者にフィードバックする運動フィードバック部を備え
ていることを特徴とするフィードフォワード運動訓練装
置。 - 【請求項２】 始点および終点間に少なくとも一つの経
由点が設定されており、患者が人体構成部分を始点から
経由点を通って終点までフィードフォワード運動させる
請求項１のフィードフォワード運動訓練装置。 - 【請求項３】 運動作業部に、始点および終点が配設さ
れている請求項１または２のフィードフォワード運動訓
練装置。 - 【請求項４】 運動作業部に、経由点が配設されている
請求項３のフィードフォワード運動訓練装置。 - 【請求項５】 運動測定部は、フィードフォワード運動
の軌跡を測定する請求項１ないし４のいずれかのフィー
ドフォワード運動訓練装置。 - 【請求項６】 運動測定部は、フィードフォワード運動
中の人体構成部分の位置を測定する請求項１ないし５の
いずれかのフィードフォワード運動訓練装置。 - 【請求項７】 運動測定部は、フィードフォワード運動
に要した時間を測定する請求項１ないし６のいずれかの
フィードフォワード運動訓練装置。 - 【請求項８】 運動フィードバック部は、フィードフォ
ワード運動の測定結果を表示させて患者にフィードバッ
クする請求項１ないし７のいずれかのフィードフォワー
ド運動訓練装置。 - 【請求項９】 運動フィードバック部に、始点および終
点が表示されている請求項１ないし８のいずれかのフィ
ードフォワード運動訓練装置。 - 【請求項１０】 運動フィードバック部に、経由点が表
示されている請求項９のフィードフォワード運動訓練装
置。 - 【請求項１１】 運動フィードバック部は、フィードフ
ォワード運動により測定されたフィードフォワード運動
中の人体構成部分の位置を、フィードフォワード運動中
にリアルタイムに表示させる請求項８ないし１０のいず
れかのフィードフォワード運動訓練装置。 - 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれかのフィ
ードフォワード運動訓練装置と、フィードフォワード運
動訓練装置における患者のフィードフォワード運動の熟
練度を評価するフィードフォワード運動評価装置とを備
えたことを特徴とするフィードフォワード運動評価シス
テム。 - 【請求項１３】 フィードフォワード運動評価装置は、
フィードフォワード運動訓練装置の運動測定部によるフ
ィードフォワード運動の測定結果を用いて、フィードフ
ォワード運動の滑らかさを評価する滑らかさ評価部を有
している請求項１２のフィードフォワード運動評価シス
テム。 - 【請求項１４】 フィードフォワード運動評価装置は、
フィードフォワード運動の測定結果を用いて、手先躍度
最小、関節角躍度最小およびトルク変化最小の少なくと
も一つを滑らかさ評価関数値として算出する請求項１３
のフィードフォワード運動評価システム。 - 【請求項１５】 フィードフォワード運動評価装置は、
フィードフォワード運動訓練装置の運動作業部において
フィードフォワード運動する患者の人体構成部分の筋張
力を用いて、フィードフォワード運動の柔らかさを評価
する柔らかさ評価部を有している請求項１２ないし１４
のいずれかのフィードフォワード運動評価システム。 - 【請求項１６】 フィードフォワード運動評価装置は、
筋張力の相対的な変化を表す筋電図の積分値を算出する
請求項１５のフィードフォワード運動評価システム。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10146335A JP3120065B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | フィードフォワード運動訓練装置およびフィードフォワード運動評価システム |
| DE69942699T DE69942699D1 (de) | 1998-05-27 | 1999-05-26 | Auswertungssystem zum üben der reaktionsdynamik |
| US09/463,493 US6315694B1 (en) | 1998-05-27 | 1999-05-26 | Feedforward exercise training machine and feedforward exercise evaluating system |
| PCT/JP1999/002767 WO1999061110A1 (fr) | 1998-05-27 | 1999-05-26 | Machine d'entrainement pour exercice de reaction dynamique et systeme d'evaluation d'exercice de reaction dynamique |
| EP99922495A EP1000637B1 (en) | 1998-05-27 | 1999-05-26 | Feedforward exercise evaluating system |
| CA002298570A CA2298570C (en) | 1998-05-27 | 1999-05-26 | Feedforward-movement training appartus and feedforward-movement evaluating system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10146335A JP3120065B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | フィードフォワード運動訓練装置およびフィードフォワード運動評価システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11333021A true JPH11333021A (ja) | 1999-12-07 |
| JP3120065B2 JP3120065B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=15405372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10146335A Expired - Fee Related JP3120065B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | フィードフォワード運動訓練装置およびフィードフォワード運動評価システム |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6315694B1 (ja) |
| EP (1) | EP1000637B1 (ja) |
| JP (1) | JP3120065B2 (ja) |
| CA (1) | CA2298570C (ja) |
| DE (1) | DE69942699D1 (ja) |
| WO (1) | WO1999061110A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5661802B2 (ja) * | 2011-06-06 | 2015-01-28 | システム・インスツルメンツ株式会社 | トレーニング装置 |
| WO2016002885A1 (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | 帝人ファーマ株式会社 | リハビリテーション支援装置及びリハビリテーション支援装置の制御プログラム |
| JP2017158808A (ja) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 公立大学法人埼玉県立大学 | 手指病態評価装置 |
| JP2019122609A (ja) * | 2018-01-17 | 2019-07-25 | アニマ株式会社 | 動作の滑らかさ分析システム及び方法 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070232455A1 (en) * | 2004-10-22 | 2007-10-04 | Mytrak Health System Inc. | Computerized Physical Activity System to Provide Feedback |
| US7914425B2 (en) * | 2004-10-22 | 2011-03-29 | Mytrak Health System Inc. | Hydraulic exercise machine system and methods thereof |
| US20070232450A1 (en) * | 2004-10-22 | 2007-10-04 | Mytrak Health System Inc. | Characterizing Fitness and Providing Fitness Feedback |
| US20070232452A1 (en) * | 2004-10-22 | 2007-10-04 | Mytrak Health System Inc. | Computerized Spinning Exercise System and Methods Thereof |
| US7846067B2 (en) * | 2004-10-22 | 2010-12-07 | Mytrak Health System Inc. | Fatigue and consistency in exercising |
| KR100634523B1 (ko) * | 2004-11-06 | 2006-10-16 | 삼성전자주식회사 | 운동 동작 모니터링 장치 및 방법 |
| EP1827615A1 (en) * | 2004-12-02 | 2007-09-05 | Baylor University | Exercise circuit system and method |
| US8257284B2 (en) * | 2005-09-21 | 2012-09-04 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Training device for muscle activation patterns |
| US20120237906A9 (en) * | 2006-03-15 | 2012-09-20 | Glass Andrew B | System and Method for Controlling the Presentation of Material and Operation of External Devices |
| WO2007109050A2 (en) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Glass Andrew B | System and method for controlling the presentation of material and operation of external devices |
| FI119717B (fi) * | 2006-05-04 | 2009-02-27 | Polar Electro Oy | Käyttäjäkohtainen suoritemittari, menetelmä ja tietokoneohjelmistotuote |
| JP4231876B2 (ja) * | 2006-05-18 | 2009-03-04 | 株式会社コナミスポーツ＆ライフ | トレーニングシステム、操作端末、及びトレーニング支援プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
| US20080090703A1 (en) * | 2006-10-14 | 2008-04-17 | Outland Research, Llc | Automated Personal Exercise Regimen Tracking Apparatus |
| US20080103023A1 (en) * | 2006-10-26 | 2008-05-01 | Sonu Ed Chung | Method of Developing and Creating a Personalized Exercise Regime in a Digital Medium |
| US20080204225A1 (en) * | 2007-02-22 | 2008-08-28 | David Kitchen | System for measuring and analyzing human movement |
| US9569086B2 (en) * | 2007-12-12 | 2017-02-14 | Nokia Technologies Oy | User interface having realistic physical effects |
| CN102088945B (zh) | 2008-05-23 | 2013-05-15 | 法特罗尼克基金会 | 用于上肢康复的便携设备 |
| JP5458428B2 (ja) * | 2008-05-30 | 2014-04-02 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 運動機能評価装置、およびプログラム |
| ES2870671T3 (es) | 2016-06-29 | 2021-10-27 | Fundacion Tecnalia Res & Innovation | Dispositivo portátil para la rehabilitación de los miembros superiores |
| JP2022051173A (ja) * | 2020-09-18 | 2022-03-31 | 株式会社日立製作所 | 運動評価装置および運動評価システム |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61279261A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | 酒井医療株式会社 | 運動訓練装置 |
| US4934694A (en) * | 1985-12-06 | 1990-06-19 | Mcintosh James L | Computer controlled exercise system |
| US5209240A (en) * | 1991-02-20 | 1993-05-11 | Baltimore Therapeutic Co. | Device for inducing and registering imbalance |
| US5466213A (en) * | 1993-07-06 | 1995-11-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Interactive robotic therapist |
| US5553857A (en) * | 1993-12-06 | 1996-09-10 | Fish; Leonard A. | Physical activity training device and method |
| US5702323A (en) * | 1995-07-26 | 1997-12-30 | Poulton; Craig K. | Electronic exercise enhancer |
| JPH09271596A (ja) * | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Hitachi Ltd | 洗濯機の洗濯終了および乾燥機の乾燥終了の報知手段 |
| JPH1015003A (ja) * | 1996-07-02 | 1998-01-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リハビリテーション支援装置 |
| US5810747A (en) * | 1996-08-21 | 1998-09-22 | Interactive Remote Site Technology, Inc. | Remote site medical intervention system |
-
1998
- 1998-05-27 JP JP10146335A patent/JP3120065B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-05-26 EP EP99922495A patent/EP1000637B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-26 WO PCT/JP1999/002767 patent/WO1999061110A1/ja active Application Filing
- 1999-05-26 DE DE69942699T patent/DE69942699D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-26 US US09/463,493 patent/US6315694B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-26 CA CA002298570A patent/CA2298570C/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5661802B2 (ja) * | 2011-06-06 | 2015-01-28 | システム・インスツルメンツ株式会社 | トレーニング装置 |
| US8992384B2 (en) | 2011-06-06 | 2015-03-31 | System Instruments Co., Ltd | Training apparatus |
| WO2016002885A1 (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | 帝人ファーマ株式会社 | リハビリテーション支援装置及びリハビリテーション支援装置の制御プログラム |
| JPWO2016002885A1 (ja) * | 2014-07-03 | 2017-04-27 | 帝人ファーマ株式会社 | リハビリテーション支援装置及びリハビリテーション支援装置の制御プログラム |
| US10417931B2 (en) | 2014-07-03 | 2019-09-17 | Teijin Pharma Limited | Rehabilitation assistance device and program for controlling rehabilitation assistance device |
| JP2017158808A (ja) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 公立大学法人埼玉県立大学 | 手指病態評価装置 |
| JP2019122609A (ja) * | 2018-01-17 | 2019-07-25 | アニマ株式会社 | 動作の滑らかさ分析システム及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1999061110A1 (fr) | 1999-12-02 |
| EP1000637B1 (en) | 2010-08-25 |
| US6315694B1 (en) | 2001-11-13 |
| CA2298570C (en) | 2005-05-10 |
| CA2298570A1 (en) | 1999-12-02 |
| EP1000637A1 (en) | 2000-05-17 |
| DE69942699D1 (de) | 2010-10-07 |
| EP1000637A4 (en) | 2004-11-17 |
| JP3120065B2 (ja) | 2000-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3120065B2 (ja) | フィードフォワード運動訓練装置およびフィードフォワード運動評価システム | |
| Bagesteiro et al. | Handedness: dominant arm advantages in control of limb dynamics | |
| Laut et al. | The present and future of robotic technology in rehabilitation | |
| Riener | Technology of the robotic gait orthosis Lokomat | |
| Marchal-Crespo et al. | Review of control strategies for robotic movement training after neurologic injury | |
| Riener et al. | Human-centered robotics applied to gait training and assessment. | |
| US10417931B2 (en) | Rehabilitation assistance device and program for controlling rehabilitation assistance device | |
| Schabowsky et al. | Development and pilot testing of HEXORR: hand EXOskeleton rehabilitation robot | |
| Reinkensmeyer et al. | Web-based telerehabilitation for the upper extremity after stroke | |
| Huang et al. | Recent developments in biofeedback for neuromotor rehabilitation | |
| Chen et al. | Home-based therapy after stroke using the hand spring operated movement enhancer (HandSOME) | |
| US6613000B1 (en) | Method and apparatus for mass-delivered movement rehabilitation | |
| US20070060445A1 (en) | Method and apparatus for automating arm and grasping movement training for rehabilitation of patients with motor impairment | |
| Verma et al. | A low-cost adaptive balance training platform for stroke patients: a usability study | |
| Gamecho et al. | A context-aware application to increase elderly users compliance with physical rehabilitation exercises at home via animatronic biofeedback | |
| di Luzio et al. | Visual vs vibrotactile feedback for posture assessment during upper-limb robot-aided rehabilitation | |
| Khan et al. | Enhancing seated stability using trunk support trainer (TruST) | |
| Kumar et al. | Virtual reality-based balance training system augmented with operant conditioning paradigm | |
| Huang et al. | Robot-assisted post-stroke motion rehabilitation in upper extremities: a survey | |
| Riener et al. | Virtual reality for rehabilitation | |
| Vermillion et al. | Toward restoration of normal mechanics of functional hand tasks post-stroke: subject-specific approach to reinforce impaired muscle function | |
| Marchal-Crespo et al. | Technology of the robotic gait orthosis lokomat | |
| Okajima et al. | Grasp-training robot to activate neural control loop for reflex and experimental verification | |
| Brokaw et al. | Time independent functional task training: a case study on the effect of inter-joint coordination driven haptic guidance in stroke therapy | |
| Meng et al. | Active interaction control of a rehabilitation robot based on motion recognition and adaptive impedance control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081013 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091013 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101013 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111013 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121013 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |