JPS6373978A - 筋肉および関節系における感覚末端器のフィ−ドバック能力の診断方法および／又は訓練方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は患者の筋肉や関節系の訓練方法に関し、特に、
患者の固定装置および制御信号に応答して訓練運動のパ
ラメータを制御する装置を備えた訓練装置を使用して、
患者の筋肉や関節系の感覚末端器のフィードバック能力
を診断する方法および／又は訓練する方法に関する。

人間の関節の感覚末端器には、関節の運動に関連する筋
肉内の関節、鍵および紡錘体受容器と関連する神経機構
受容器が備わっている。これらの受容器は、位置感覚受
容器又は運動感覚受容器（すなわち運動速度を怒知する
ための受容器）に分類されている。末端感覚に応答でき
る多数の機構が提案されており、その１つの理論は、関
節機構受容器の出力を直接筋肉紡錘体系に伝達しかつ筋
肉の伸張に応答する紡錘体神経繊維の利得すなわち閾値
を設定するものである。筋肉の紡錘体系が高利得状態に
設定されているときに筋肉が伸張していることを知覚す
ると、筋肉の協調収縮応答に要する時間が短くなり、か
つ、特定の運動を行なう場合に大きな運動制御が行なわ
れる。関節被膜の神経機構受容器に作用するすべてのス
トレスは紡錘体系に中継され、この紡錘体系は状況に応
じて筋肉の緊張を調節するようになっている。

人間の四肢が負傷すると、筋肉Ｕ織が直接損傷を受ける
ことになる。筋肉Ｍｉ織を生物学的に修復させる間に四
肢を人工的に固定すると、筋肉組織の病理学的不使用萎
縮を招くことがある。四肢の負傷後および治療後におけ
る従来のリハビリテーションは、通常、関節の動き、正
常な筋肉強度および正常な疲労抵抗力の回復といったパ
ラメータからリハビリテーションの現状を推測すること
により、関節機能の診断および再訓練を行なうものであ
る。しかしながら、これらのパラメータに関するリハビ
リテーションを行った後でも、負傷した関節および関連
する筋系の周辺神篠器官には、依然として微妙な違和怒
が残存しがちである。これらの神経器官の能力が不足す
ると、関節に調和運動を生じさせるための感覚末端器の
フィードバック系に影響を及ぼすことになる。リハビリ
テージョン後にかような損傷の後遺症が残ると、特に、
人間の通常の足取り（例えば、歩行および走行）、およ
び身体の動きの量的制御、組織化、タイミングに感覚末
端器が基本的な役割を演じるスポーツのような特別な運
動を行なうのに重大な問題となる。周辺の神経器官に損
傷が残ると、反復損傷の症例を招く原因になると信じら
れている。すなわち、関節および該関節と関連する筋肉
の強度がリハビリテーションにより修復されているとし
ても、感覚末端器のフィードバック機構に損傷が残って
いると、人間が通常に行動するときあるいは特別なスポ
ーツを行なうときに生じる負傷を回避するのに充分な調
和運動を行なうことが不可能になるのである。

関節を捻挫した場合に時々生じるように、関節機構の受
容器が直接損傷を受けた場合においては、患者が体重を
支える訓練中に関節についての調和運動を行なうことは
不可能である。この状態については、関節と関連する連
結構造の機構受容体が損傷を受けたことにより、筋肉紡
錘体の知覚入力が不足しているとの診断が下されると思
われる。

これ迄、感覚末端器の完全性を評価する研究はほとんど
なされていない。感覚末端器の完全性を評価するために
開発された１つの試みは、急激な抵抗力の作用に対して
制御された運動を行なう筋肉の応答性を分析しかつ評価
することである。１つの研究プロジェクトにおいては、
切断可能なトリップワイヤを患者の足に取付けることに
よって抵抗力を付与していた。筋肉の筋電図記録法によ
る研究により、筋肉の応答性を決定するための評価が行
なえるようになった。また、感覚末端器の完全性につい
ての等級化したスコアが、抵抗力を付与したときと通常
の足取りに戻るべ（筋肉が応答するときとの間の潜在時
間によって決定されていた。すなわち、その時間が短け
れば短いほど、問題の関節および関連する筋肉の位置お
よび速度の２′￥ｉの神経制御がより効いていることに
なる。

本発明の主目的は、訓練装置に関連する１つ以上の訓練
制御パラメータについて種々の摂動信号を発生すること
のできる制御可能な訓練装置を使用して、患者の筋肉お
よび関節系の感覚末端器のフィードバック能力を診断お
よび／又は訓練する方法を提供することにある。

特に本発明の目的は、制御可能な抵抗訓練装置を使用し
て、筋肉および関節系の感覚末端器のフィードバック能
力を診断しおよび／又は訓練する方法を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、感覚末端器のフィードバックの完
全性の診断における制御可能な訓練装置の有効性を評価
する方法を提供することである。

最も広い観点において、本発明は、１つ以上の測定され
た訓練パラメータから得られた制御信号に応答して訓練
運動のパラメータを制御する手段と共に患者を固定する
装置を備えた訓練装置を用いて患者の筋肉および関節系
における感覚末端器のフィードバック能力を診断しおよ
び／又は訓練する方法にその特徴がある。本発明の方法
は、所定の訓、練パラメータの実時間関数としての患者
の遂行目標を設定するステップを有している。摂動信号
の関数は制御信号として設定され、本発明の訓練装置が
人体の知覚神経の感覚末端器のフィードバックループの
完全性に関連する適応応答能力を決定できるようにする
ため、摂動信号関数が訓練装置の制御信号に、定常的な
予期しない変化をつけるようにするのが望ましい。本発
明の方法はまた、患者の訓練運動中に摂動関数の値によ
り制御信号を修正するステップを備えている。生物学的
フィードバックを行なわせるため、患者の訓練運動中に
遂行目標が表示され、この目標に対する患者の現実の能
力も患者の訓練運動中に表示される。患者の訓練運動中
に、患者の現実の能力と遂行目標との間の差として誤差
値が測定される。

本発明の方法の特徴は、知覚神経の感覚末端器のフィー
ドバック能力の完全性を数量化できることである。本発
明によれば、患者のリハビリテーションプログラムの別
の観点として、筋肉構造の知覚神経要素を再訓練できる
ことが期待される。

本発明は未だ揺藍期にある研究開発分野におけるもので
あるから、本発明の主たる価値は研究用の道具として用
いることにある。感覚束６８　Ｗ３のフィ−ドパツク能
力の診断および訓練を行なうことの有効性は、多くの研
究を待たねばならない。しかしながら、感覚末端器のフ
ィードバックに関する学問の現在の基礎および本発明の
方法は、本発明の方法を実施する少くともいくつかの装
置がかなりの診断能力と感覚末端器のフィードバック再
訓練能力とを備えたものであると結論できる根拠あるベ
ースを与えるものである。

以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

本発明の方法は、第１図に示す形式の等速運動訓練装置
並びに種々の他の訓練装置を用いて行なわれる。第１図
の等速運動ステーションは、患者がその身体の各部の訓
練を行なうのに最適な姿勢をとるための位置決め自由度
を最大限に利用できると共に、最小限の床面積で設置で
きるように設計された全身訓練装置である。この訓練装
置は、現時点において本発明の方法を実施できる１つの
例である。

第１図に示すように、等速運動ステーション１０は、受
動抵抗装置１１と、取付は装置１２と、患者の寝いす装
置１３とを備えている。抵抗装置１１は、レバーアーム
組立体１４と、患者の固定帯１５と、電子制御装置およ
び本訓練装置の受動抵抗装置の構成部品を収納している
ハウジング１６とを備えている。ハウジングすなわち訓
練制御ユニッ）１６は、制御パネル１７と、計測信号の
出力をチャートレコーダおよび／又はコンピュータデー
タ取得ユニット４０に供給するための出力リード線１８
とを備えている。この受動訓練抵抗制御装置について、
他の図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。

患者の寝いす装置１３は２つのクッション部分１９．２
０を備えており、これらのクッション部分１９．２０は
、訓練すべき患者の腔部に基いて選定される座位置又は
背もたれ角度について患者の姿勢を種々に変えることの
できる構成要素である。第１図に示すように、クッショ
ン部分１９は背もたれとして機能し、クッション部分２
０は座部として機能する。１対の位置決め部材２１はク
ッション部分１９の角度を調節し、挟みジヤツキ形の位
置決め部材２２はクッション部分１９の位置を前・後に
調節する。

位置決め部材２３は、クッション部分２０の角度を調節
する。患者を横たえた状態にするには、位置決め部材２
１．２３を調節して、クッション部分１９．２０を水平
にして互に一直線状に整合させる。

取付けおよび位置決め装置１２は、抵抗装置１６のハウ
ジング１６が取付けられている回転支持部材２５を備え
た垂直な脚部組立体２４を有している。患者の寝いす装
置１３に対するハウジング１６の角度位置を種々の固定
角度位置に選択的に変えることができるようにするため
、適当な戻り止め機構を設けておくのが望ましい。脚部
２４内には、ジヤツキハンドル２６の操作により高さを
調節できる機構が設けられていて、患者に対してレバー
アーム１４０回転軸線を位置決めすべく、ハウジング１
６を上昇および下降できるようになっている。

郡部組立体２４は、患者の寝いす装置１３に対して脚部
組立体２４を左右に移動させることのできるスライド支
持装置２８上に装着されている。

スライド支持装置２８および支持トラック装置２９上に
支持された脚部組立体２４は、別の支持トランク装置３
０Ａ、３０Ｂにより、前後に移動できるようになってい
る。患者の寝いす組立体１３に対して脚部組立体２４を
特定の選定位置に固定しておくための安定支持装置３１
が設けられている。

離れた場所に設けたコンピュータ装置４０は、キーボー
ド４１と、ディスプレイスクリーン４３を備えたディス
プレイ装置４２とから構成されている。この遠隔コンピ
ュータ装置４０は、ハウジングすなわち訓練制御ユニッ
ト１６内の実時間制御コンピュータから得られたデータ
および該実時間制御コンピュータに返送された制御信号
に基いて、本発明の方法と関連するソフトウェアのルー
チンを実行するようになっている。ディスプレイスクリ
ーン４３は、訓練装置で訓練している患者に、所定の訓
練目標についての訓練パラメータの現在値と、患者が得
た実パラメータ値とを表示する。このディスプレイの詳
細については、以下に詳しく説明する。

第２図は、本発明の方法を実施するのに必要とされる訓
練装置の基本的構成を示すものである。

要求される装置の特徴は、患者の固定装置５０と、制御
可能な運動装置５１　（これは能動装置又は受動装置の
いずれかであってもよく、あるいは能動および受動装置
であってもよい）とを備えていることである。トルク又
は力計測装置５２および位置計測装置５３は運動パラメ
ータを決定し、かつ、コンピュータ制御装置５４に信号
を供給する。コンピュータ制御装置５４は、制御可能な
運動装置５１に訓練制御信号を出力するためのソフトウ
ェアプログラムを実行する。コンピュータ制御装置５４
はまた、患者のフィードバックディスプレイ５５に信号
を出力し、該ディスプレイには訓練目標および訓練パラ
メータの実際値が表示されて、患者はこれを知ることが
できる。

第３図は、感覚末端器のフィードバック能力を診断およ
び／又は訓練するための本発明の方法の基本ステップを
示すものである。この方法の第１ステツプは、所定の訓
練パラメータの関数として、患者の遂行目標を定めるこ
とである。患者のこの遂行目標は、例えば、時間の関数
としての患者の固定装置の位置、位置又は他の何かのパ
ラメータの関数としての装置に作用する力又はトルク、
あるいは、他の何かのパラメータの関数としての速度に
関するものとすることができる。また、位置等の関数と
して加えられた力のようなものを患者の遂行目標とする
こともできる。

この方法の次のステップは、訓練運動に関する訓練制御
信号についての摂動関数を定めることである。この摂動
関数は、訓練している患者が摂動の時間又は摂動の時間
と大きさの双方を予測できないようにするため、少（と
もセミランダム法により訓練制御信号を変えることがで
きるものとするのが望ましい。

この方法はまた、訓練運動中の摂動関数の値により訓練
制御信号を修正するステップを有する。

このステップは、患者の強さに応じた摂動に適合させる
べく、訓練制御信号が患者の能力範囲を超えて変動しな
いようにするため、比例法則に基いて行なうのが望まし
い。

この方法のもう１つのステップは、訓練運動中の設定目
標に対する患者の実遂行能力を追跡しかつ表示するステ
ップと共に訓練運動中の患者の遂行目標を患者に表示す
ることである。

この方法のもう１つの重要なステップは、訓練運動中の
患者の実遂行能力と患者の遂行目標との間の誤差を計測
することである。訓練運動の能力を表示された遂行目標
に一致させるべく患者が行なう真剣で断固とした意志を
もって行なう試みを考慮すると、誤差の計測は訓練運動
に関連する筋肉および関節の感覚末端器のフィードバッ
クの完全性を表示することになる。患者の感覚末端器の
フィードバック能力の完全性を数■化する本発明の方法
の能力を評価することに関し、多様な量的および質的誤
差解析法を実験できることが理解されよう。誤差解析は
、訓練運動の選択された部分についての累積誤差を測定
するという簡単な解析演算法により行なうことができる
。また、誤差の解析は、感覚末端器のフィードバック能
力の欠陥の形態と程度とに関する情報を最終的に与える
誤差信号のスペクトル組成を精巧にフーリエ解析するご
とによっても行なうことができる。

第４図は、本発明による速度制御コンピュータ９０のデ
ィジタル信号処理方法を示すブロックダイヤグラムであ
る。トルクコンピュータ１１２および速度コンピュータ
１１３の出力は、実肢長信号ＬＡおよびレバー位置信号
ＬＰと共にマルチプレクサ１１５に入力される。設定ボ
タン１１４は、プログラムされたコンピュータ制御の下
でデータライン１２０にデータを供給する。プログラム
されたコンピュータ１１８の制御の下で、マルチプレク
サ１１５は、入力アナログ信号の１つをアナログ−ディ
ジタルコンバータ１１６に多重伝送する。アナログ−デ
ィジタルコンバータ１１６は、コンピュータ制御の下で
、入力アナログ信号をプログラムコンピュータ１１８へ
の入力信号としてのディジタル入力信号に変換する。デ
ィジタル−アナログコンバータ１１７は、プログラムコ
ンピュータ１１８からの出力データを受け、該コンピュ
ータ１１８の制御の下で、アナログ信号を出力する。こ
れらのアナログ出力信号の１つは、補償位置制御信号ｃ
ｐｃとなる。他の２つの信号は、トルクとレバー位置の
パラメータに対する正しい値を表わすトルクＴ′および
レバー位置Ｌ　Ｐ　’となる。

訓１棟装置を実時間制御するプログラムコンピュータ１
１８は、データリンク１１９を介して遠隔データコンピ
ュータ装置１４０に接続されている。

遠隔データコンピュータ装置１４０は、本実施例におい
て本発明の方法を実施するためのソフトウェアルーチン
を実行するプログラム可能なコンピュータ１４１を備え
ている。該コンピュータ１４１に接続されたディスプレ
イ装置１４２は、本発明の方法を実施するのに必要な患
者のフィードバック表示能力の一形式を与えるためのも
のである。

第４図に示すように、この特別な実施例の速度制御コン
ピュータ装置には、２つのアナログコンピュータ回路装
置がある。トルクコンピュータ１１２および速度コンピ
ュータ１１３は、プログラムコンピュータ１１８に入力
されるべきディジタル入力信号の数を減少させるため、
アナログコンピュータ回路に首尾良く適用される。トル
ク計算は、圧力変換器サブシステム１１０，１１１の出
力を別々に多重伝送して変換することにより行うことも
できる。速度計算は、アナログ方式の計算機能を用いる
代りに、プログラムコンピュータにより行なうごともで
きる。

プログラムコンピュータ１１８により実行される実時間
制御ソフトウェアの特別な実施例の詳細については、１
９８６年３月２８日付米国特許出願第８４５，８６１号
に記載されている。該米国特許出願を参照することによ
り、本発明の方法を実施する作動装置の詳細が完全に理
解されよう。第４図に示した受動等速運動装置のみが、
本発明の方法を実施できる唯一の装置ではない。一段的
に、本発明の方法は、装置の動きに影苫を与える基本シ
ステムパラメータについての患者による電子制御を行な
うことができるすべての訓練装置（能動形又は受動形の
いずれであっても）に適用することができる。

第５図は、本発明に使用することができる患者のフィー
ドバックディスプレイの一形式を示すものである。時間
目標に対する位置が、上・下に動く目標バーによって表
示され、訓練運動の最大伸張位置および屈曲位置から反
転した後の時間に対するレバー位置の目標を表示する。

実位置の表示は目標に対する実レバー位置を患者に知ら
せるので、患者はできる限り正確に目標位置の追跡を試
みることができる。本発明の一仕様に用いられた演算法
においては、目標の表示は時間の関数としての位置を表
示するものであるが、患者が訓練運りＪの実際の限界点
に到達しかつ反転の信号を発生させるべくレバーアーム
に充分な大きさのトルクを作用して反転した後、正又は
負の方向に方向転換し始めるに過ぎない。患者の位置目
標を表示するのに他の演算法を用いることができること
は明らかである。

第６図および第７図は、第４図の装置により実施される
本発明の方法の１つの実施例に関するセットアツプルー
チンおよび訓練制御ルーチンの全体のステップを示すも
のである。こ、れらのルーチンは、第４図の装置の場合
には遠隔データコンピュータ装置１４０により実行され
る。しかしながら、他の装置形態の場合には、実時間制
御コンピュータ１１８の機能と遠隔データコンピュータ
１４０の機能とをまとめて、単一のコンピュータ制御デ
ータ解析装置とすることができることも理解されよう。

第６図に示すセントアップル−チンは本発明の方法の一
仕様であり、このセットアツプルーチンでは、訓練装置
上での幾つかの訓練運動を繰返した間に集積された患者
の訓練プロフィールデータに基いて１，０者の遂行目標
が設定される。従って、このセットアツプルーチンの第
１ステツプにおいては、屈曲′：ＡＪｉ動および伸張運
動の両方についての患者の訓練プロフィールデータの組
を集めることを行なう。これらのデータの組は、時間の
関数としてのレバー位置からなるデータ組Ａと、位置の
関数としてのトルクからなるデータ組Ｂと、位置の関数
としてのバルブ設定指令からなるデータ組Ｃとで構成さ
れている。次のステップは、記憶されているレバー位置
データから患者の訓練運動の最大レバー位置および最小
レバー位置を決定しかつ記憶することである。最大レバ
ー位置および最小レバー位置の情報は、第４図に示した
設定ボタン１１４を用いて設定することができる上限値
および下限値から得ることができる。これらの制限値設
定機能の説明については、前記米国特許出願を参照され
たい。

次のステップは、上記データ組Ａ、ＢおよびＣについて
の第４度カーブフィツト多項係数を計算することである
。この方法により、得られたデータに滑らかな曲線を当
てはめることができ、データ値の全範囲に亘って適当な
データパラメータを得ることができる。これらのカーブ
フィツト多項係数は、後で使用するために記憶される。

次のステップは、目標形式、摂動形式および摂動スケー
ル係数のような成るセットアツプ選択値を入力すること
である。本発明の現行の実行例においては、目標形式と
して位置目標又はトルク目標のいずれかを選択すること
ができる。位置目標は時間の関数としてのレバー位置を
意味し、トルク目標はレバー位置の関数としてのトルク
値を意味する。現行の実行例において利用できる摂動形
式は連続又は個別の摂動形式である。連続形式の摂動に
おいては、バルブセツティング指令信号（後述）に加え
られる摂動値の間の遷移によって、摂動信号の振幅に比
較的なめらかな変化がもたらされる。個別の摂動形式に
おいては、実質的にランダムな値の間での変化時間と共
に２つの値の間で摂動の振幅が変化する。摂動のスケー
ル係数は、現行の例では１〜１００に設定されている。

この入力は、値セツティング指令に加えられた摂動の振
幅を決定する。

これらの入力がなされた後、ルーチンは、位置の関数と
してのバルブセツティング指令、目標形式に対する入力
Ｘに基く訓練目標、および入力値Ｙ、Ｚに基く時間の関
数としての摂動値についてのデータ組の表を構成する。

患者のプロフィールデータは屈曲運動と伸張運動とでは
変化するので、屈曲運動と伸張運動について別々のデー
タ組の表を作成する。

前述の米国特許出願に記載された実時間制御ソフトウェ
アは、値セツティング指令用の演算値を用いるものであ
る。従って、バルブセツティング指令により指令される
抵抗の度合いによって摂動の自動調和を図るべくこれら
の値を一緒に加えることができるように、バルブセツテ
ィング指令の表および摂動値の表を対数表として作成す
るのが望ましい。

これらのデータ組の表が作成された後、患者は訓練装置
で訓練を開始することができ、一方、第４図に示す遠隔
データコンピュータ１４１が訓練制御ルーチンを実行す
る。この感覚末端器のフィードバック訓練中に、流量制
御バルブを操作する回路に通常伝送されるバルブセツテ
ィング指令が遮断され、遠隔データコンピュータの制御
の下で、摂動バルブセツティングが流量制御バルブに伝
送される。プログラムコンピュータ１１８によ６決定さ
れたバルブセツティング指令は、レバーアームの動きを
等連速動制御する。このことは感覚末端器の訓練をする
場合には必要ではない。

第７図に示す訓練制御ルーチンは、プログラムコンピュ
ータ１１８により決定されたレバー位置の値およびトル
クの値を取得するステップを有する。このルーチンは、
レバー位置の値が記憶された最大値であるか最小値であ
るかの決定および、もしもこれらの関節の状態が満足で
きるものである場合にはトルクの反転が行なわれたかど
うかおよびトルクの反転により能動データの紐の表が切
換えられたかどうかの決定を行なう。これにより、訓練
装置のレバーアームの屈曲および伸張運動中に、訓練装
置は異なるデータ組の表の値を使用できることになる。

このルーチンは現在経過した時間の関数としての摂動値
およびレバー位置の関数としてのパルプセツティングを
探索し、かつこれらの値を組合わせて（対数値として合
計して）摂動値のセツティングを行なう。この摂動値制
御セツティングは、遠隔データコンピュータ１４１から
実時間制御コンピュータ１１８に返送され、実時間制御
コンピュータ１１８により計算されたパルプ指令セツテ
ィングの代りに流量制御パルプ位置制御回路に伝送され
る。

第７図の訓練制御ルーチンはまた、適当なデータ組の中
において目標パラメータを探索し、これを現在の実訓練
パラメータ値と共に患者に表示する。この方法により、
患者はその能力を表示された目標にいかにして近付ける
かを定めることができ、かつ、表示された目標を追跡す
る訓練運動を変えるべく試みることができる。セントア
ップル−チンにて行なわれた目標形式の選定が位置目標
である場合には、訓練装置は、最後に方向転換したとき
からの時間の関数としての位置並びに実レバー位置を探
索しかつ表示する。もし目標がトルク目標である場合に
は、ルーチンは、位置の関数としてのトルク並びに実ト
ルクを探索しかつ表示する。

この方法の他のステップは、目標と現実との間の差すな
わちこれらのパラメータの値の間の差として、現在の誤
差を計算しかつ記憶することである。

第７図に示す訓練制御ルーチンを実行することに加えて
、訓練ルーチン実行中に遠隔データコンピュータにより
他の多くのパラメータを得て、適当なプログラムルーチ
ンを使用することによりデータを記憶し、処理しおよび
／又は表示することができる。

第６図および第７図に示したセットアツプルーチンおよ
び訓練制御ルーチンは、本発明の方法の広い概念のうち
の特定の例を示すものであり、本発明の範囲内において
別の特定の機能を達成する別の方法に変えることができ
る。訓練目標と患者の現実の能力との間の誤差値として
データが一旦貯えられるならば、広範囲のデータ表示お
よびプリントアウトルーチンを専大してデータの重要点
を視覚表示し、存意義なデータ分析を行なうことができ
るであろう。

以上、本発明の方法を、広い概念でしかも成る特別な実
施例について説明したが、当業者であれば本発明の範囲
を逸脱することな（して種々の改良を加えることができ
るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法の種々の例を実施できる訓練装
置を備えた等連速動ステーションの斜視図である。 第２図は、本発明の方法を実行する基礎となる訓練装置
の構成要素についての概略ブロックダイヤグラムである
。 第３図は、本発明の方法の基礎ステップを示すフローチ
ャートである。 第４図は、本発明の方法の特定の実施例を実施できるデ
ィジタル実時間制御訓練装置の特別な例を示すブロック
ダイヤグラムである。 第５図は、本発明の方法の１つの実施例のサンプルフィ
ードバックディスプレイを絵で表わしたものである。 第６図および第７図は、本発明の方法の特定の実施例を
実施するための第４図の装置に用いることができるソフ
トウェアルーチンを示すものである。 １０・・・・・・等連速動ステーション、１１・・・・
・・抵抗装置、 １４・・・・・・レバーアーム組立体、１５・・・・・
・固定帯、 ４２・・・・・・ディスプレイ装置。 昭和　　年　　月　　日 特許庁長官　　小　川　邦　夫　　殿 １、事件の表示　　　昭和６２年特許願第１５６３９４
号３、補正をする者 事件との関係　　　出願人 ４、代理人

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）抵抗制御信号により決定された抵抗値を備えた制
   御可能な抵抗訓練装置を使用して患者の筋肉および関節
   系における感覚末端器のフィードバック能力を診断しお
   よび／又は訓練する方法において、 所定の訓練パラメータの実時間関数として患者の遂行目
   標を設定すること、 訓練運動の範囲に関する制御可能な抵抗についての摂動
   関数を設定すること、 訓練運動中にこの摂動関数の値によって抵抗制御信号を
   修正すること、 患者の訓練運動中に、前記設定された遂行目標を表示す
   ること、 患者の訓練運動中に、前記遂行目標に対する患者の現実
   の能力を追跡しかつ表示すること、および、 訓練運動中に、患者の現実の能力と遂行目標との間の差
   を誤差値として測定することからなることを特徴とする
   筋肉および関節系における感覚末端器のフィードバック
   能力を診断しおよび／又は訓練する方法。
2. （２）患者の遂行目標を設定する前記ステップが、患者
   の現実の訓練運動中の１つ以上の所定の訓練パラメータ
   に関するデータを集めること、およびこの集めたデータ
   の関数として患者の遂行目標を設定することからなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）空間を動くことができるように取付けられた患者
   の固定装置と、該患者の固定装置に連結されており抵抗
   制御信号により定められた抵抗値で患者の固定装置の運
   動に抵抗する抵抗構成部品と、前記患者の固定装置の位
   置を追跡する手段と、患者の固定装置に加えられた力を
   追跡する手段とを備えた制御可能な抵抗訓練装置を用い
   て患者の筋肉および関節系における感覚末端器のフィー
   ドバック能力を診断しおよび／又は訓練する方法におい
   て、 時間の関数としての患者の固定装置の位置に関するデー
   タ、位置の関数としての患者の固定装置に作用する力に
   関するデータおよび位置の関数としての前記抵抗制御信
   号の値に関するデータを収集することにより、患者の実
   際の訓練運動のパラメータをプロフィールすること、前
   記収集されたデータから患者の訓練プロフィール曲線を
   作成しかつ該プロフィール曲線の代表値を記憶させるこ
   と、 この記憶されたプロフィール曲線の代表値から、時間の
   関数としての位置および位置の関数としてのトルクの１
   つとして選定された患者の遂行目標を与えること、 時間の関数としての前記抵抗制御信号の値に対して、記
   憶されたプロフィール曲線の代表値についての摂動関数
   を設定すること、 患者の訓練運動中に、前記摂動関数の現在の値によって
   修正された前記患者の訓練プロフィール曲線から得られ
   た実位置の関数としての抵抗制御信号の値を用いること
   、 患者の訓練運動中に前記設定された遂行目標を表示する
   こと、 患者の訓練運動中に、前記遂行目標に対する患者の現実
   の能力を追跡しかつ表示すること、および、 訓練運動中に、患者の現実の能力と遂行目標との間の差
   を誤差値として計測することからなることを特徴とする
   筋肉および関節系における感覚末端器のフィードバック
   能力を診断しおよび／又は訓練する方法。
4. （４）患者の固定装置と、測定された１つ以上の訓練パ
   ラメータから得られた制御信号に応答して訓練運動のパ
   ラメータを制御する手段とを備えた訓練装置を用いて患
   者の筋肉および関節系における感覚末端器のフィードバ
   ック能力を診断しおよび／又は訓練する方法において、 所定の訓練パラメータの実時間関数としての患者の遂行
   目標を設定すること、 前記制御信号についての摂動信号関数を設定すること、 患者の訓練運動中に前記摂動関数の値によって前記制御
   信号を修正すること、 患者の訓練運動中に前記設定された遂行目標を表示する
   こと、 患者の訓練運動中に前記遂行目標に対する患者の現実の
   能力を追跡しかつ表示すること、および、 患者の訓練運動中に患者の現実の能力と患者の遂行目標
   との間の差を誤差値として測定することからなることを
   特徴とする筋肉および関節系における感覚末端器のフィ
   ードバック能力を診断しおよび／又は訓練する方法。
5. （５）互に補完し合う流体チャンバとシャフトとを備え
   た流体アクチュエータであって、更に前記シャフトに連
   結されたレバーアームと、バルブ位置指令信号に応答し
   て前記流体アクチュエータにより前記レバーアームに作
   用する抵抗の度合いを制御すべく前記アクチュエータに
   連結された流量制御バルブとを備えた流体アクチュエー
   タと、レバー位置を測定する手段と、前記シャフトに加
   えられるトルクを測定する手段とを備えた制御可能な抵
   抗訓練装置を用いて患者の筋肉および関節系における感
   覚末端器のフィードバック能力を診断しおよび／又は訓
   練する方法において、 訓練装置上で患者が屈曲および伸張運動についての一連
   の実際の運動を行なう間に、レバーを最後に反転させた
   時からの時間の関数としてのレバー位置と、レバー位置
   の関数としてのトルクと、レバー位置の関数としてのバ
   ルブ位置指令信号とからなるデータ組を収集しかつ記憶
   することを含む患者の訓練プロフィールデータを収集し
   かつ記憶すること、 患者のプロフィール訓練のために、記憶されたレバー位
   置データから最大レバー位置および最小レバー位置を決
   定すること、 記憶されたデータ組について曲線に合う多項係数を計算
   すること、 入力目標形式、摂動形式および摂動スケール係数の選定
   を受け入れかつ記憶すること、 各屈曲運動および伸張運動に対して、レバー位置の関数
   としてのバルブセッティング指令値、入力目標形式に基
   く訓練目標値、および入力摂動形式とスケール係数とに
   基く摂動値とからなる１組のデータ表を作成しかつ記憶
   すること、現在のレバー位置およびトルクの値を受け入
   れかつ記憶すること、 現在のレバー位置およびトルク値から能動データ組を決
   定すること、 時間係数に基いて前記摂動値の表から摂動値を選択する
   こと、 現在のレバー位置に基いて前記データ表から非摂動バル
   ブセッティング指令を選択すること、前記非摂動バルブ
   セッティング指令と前記摂動値とを結合して摂動バルブ
   セッティング指令を決定すること、 前記バルブセッティング指令を前記流量制御バルブに伝
   えて訓練抵抗の現在の値をセットすること、 前記目標データ組の中で現在の目標パラメータの値を決
   定すること、 この現在の目標パラメータの値と該値に関連する現在の
   訓練値とを表示すること、および前記現在の目標パラメ
   ータの値と現在の訓練値との間の差に基いて現在の誤差
   値を決定しかつ記憶することを特徴とする筋肉および関
   節系における感覚末端器のフィードバック能力を診断し
   および／又は訓練する方法。