KR20130044234A - 트레이닝 장치 - Google Patents

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KR20130044234A
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타케시 아키바
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시스템 인스트루먼츠 컴퍼니 리미티드
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Abstract

트레이닝 장치로서, 트레이닝기와, 검출부와, 신호 생성부와, 제어부를 구비하고 있다. 트레이닝기는, 트레이닝의 동작에 응하여 변위하는 변위부를 구비하고 있다. 검출부는, 변위부의 변위 또는 트레이닝의 동작에 응한 트레이닝 실시자의 트레이닝 대상 부위의 변위를 검출한다. 신호 생성부는, 트레이닝할 때에 트레이닝 실시자에게 부여하는 자극 신호를 생성한다. 제어부는, 검출부에 의한 변위의 검출 결과에 의거하여, 신호 발생부의 자극 신호에 관한 처리의 내용을 보정한다.

Description

트레이닝 장치{TRAINING APPARATUS}
본 발명은, 트레이닝 장치에 관해, 특히, 자극 신호를 이용하는 트레이닝 장치에 관한 것이다.
종래, 예를 들면, 일본국 특개2009-45236호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 각종 트레이닝 장치가 알려져 있다. 트레이닝을 행할 때에는, 그 목적에 응하여, 많은 경우, 각종 트레이닝 장치(트레이닝기)가 사용된다. 트레이닝을 실시하는 상황은 다방면에 걸쳐지고, 정상인(健常者))이나 운동선수의 근력 트레이닝, 고령자 간호 예방 또는 병후의 리허빌리테이션 등을 포함하는 다양한 장면에서, 여러가지의 목적을 달성하기 위한 트레이닝이 실시되고 있다.
트레이닝 장치는, 그 트레이닝 효과의 향상에 이용되기 위해, 목적, 실제의 트레이닝 상황에 응하여 적절한 기능을 제공할 수 있도록 구축되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 근력 트레이닝 장면에서는, 트레이닝 대상 부위에의 부하의 크기를 필요에 응하여 세밀하게 조절할 수 있는 것이 바람직하다. 이 점에거, 상기 종래의 기술에 관한 트레이닝 장치는, 부하추(負荷錘)를 이용하여 팔, 다리 등의 근력 증강을 행하기 위한 트레이닝 장치에서, 부하추의 전환 기능이 개선됨으로써, 부하의 변경할 때의 편리성이 높아져 있다.
또한, 근래에는, 뇌신경 마비 등의 장애에 의한 보행 곤란자를 위한 보행 보조 시스템에 관해, 전기 자극을 이용한 근(筋) 활동의 유발 등의 연구가 진행되고 있고, 브레인 머신 인터페이스(BMI)나 뉴로 리허빌리테이션이라는 연구 분야가 활발화하고 있다. 관련 기술 문헌으로서, 예를 들면, 요코이고지· 기타, 「보행 운동 보조를 위한 반사 운동계의 전기 자극 장치 개발」, BRAIN and NERVE - 신경 연구의 진보, 2010년 11월호 특집, vol. 62, No. 11 「보행과 그 이상(異常)」이 있다. 이와 같은 분야의 연구 성과의 실용화에 있어서도, 장애자가 일상 생활에 복귀할 수 있을 정도까지 회복하기 위해서는, 보행 기타의 동작을 어느 정도까지 정확하게(스무드하게) 행하는 트레이닝이나, 그 근력을 회복하기 위한 트레이닝이 필요해진다.
특허 문헌 1 : 일본국 특개2009-45236호 공보 특허 문헌 2 : 일본국 특개2011-67319호 공보
비특허 문헌 1 : 요코이고지·기타, 「보행 운동 보조를 위한 반사 운동계의 전기 자극 장치 개발」, BRAIN and NERVE - 신경 연구의 진보, 2010년 11월호 특집, vol. 62, No. 11 「보행과 그 이상」
본원 발명자는, 트레이닝 실시자가 트레이닝의 동작을 행할 때에, 그 트레이닝 실시자의 트레이닝 동작에 관한 부위에 자극 신호를 가한다는 기술적 아이디어를 발견하였다. 이하, 「트레이닝」이라고 기재한 경우에는, 고령자 또는 병후(病後)의 리허빌리테이션 등의 각종의 훈련도 포함하는 것으로 한다.
자극 신호는, 구체적으로는, 트레이닝 실시자(유저)에 대해 특정한 강도(전기 신호에서는 전압 등)나 특정한 주파수 등으로 소정의 자극을 주도록 생성된 신호이다. 자극 신호를 받음으로써 트레이닝 실시자의 신체(환부)에 자극이 가하여지기 때문에, 그 자극 신호의 생성, 부여를 적절하게 행함으로써, 트레이닝 효과를 향상시킬 수 있다. 리허빌리테이션 등의 장면에서는, 자극 신호에 의한 리허빌리테이션 등에 아울러서 트레이닝 동작에 의한 근력 회복, 유지 등을 할 수가 있다.
그러나, 자극 신호를 이용한 트레이닝을 행하는 경우에, 트레이닝중의 동작 등에 관계없이 단순하게 동일한 자극 신호를 획일적으로 계속 주는 것만으로는, 실제의 개별 구체적인 상황(예를 들면, 트레이닝의 내용, 진행 상태, 효과, 각 유저의 개성, 증상 등)에 당초부터 적합하지 않은 경우가 있거나, 또는 개별 구체적인 상황이 사후적으로 변화한 때에 실정에 따른 적절한 대처를 할 수가 없거나 한다. 이에 기인하여, 트레이닝의 효과를 충분히 얻는 것이 곤란해질 우려가 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 자극 신호를 이용한 트레이닝을 행하는데 적합한 트레이닝 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1의 발명은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 트레이닝 장치로서, 트레이닝기와, 검출부와, 신호 생성부와, 제어부를 구비하고 있다. 트레이닝기는, 트레이닝의 동작에 응하여 변위하는 변위부를 구비하고 있다. 검출부는, 상기 변위부의 변위 또는 상기 트레이닝의 동작에 응한 트레이닝 실시자의 트레이닝 대상 부위의 변위를 검출한다. 신호 생성부는, 상기 트레이닝할 때에 트레이닝 실시자에게 부여하는 자극 신호를 생성한다. 제어부는, 상기 검출부에 의한 변위의 검출 결과에 의거하여, 상기 신호 발생부의 자극 신호에 관한 처리의 내용을 보정한다.
또한, 제2의 발명은, 제1의 발명에 관한 트레이닝 장치에서, 상기 자극 신호는, 상기 트레이닝의 동작을 하기 위해 부활(賦活)하는 뇌의 특정 부위를 자극시키는 신호인 것을 특징으로 한다.
또한, 제3의 발명은, 제1 또는 제2의 발명에 관한 트레이닝 장치에서, 기억부를 구비한다. 기억부는, 다른 복수의 자극 신호를 기억하고, 또는 다른 복수의 자극 신호를 생성하기 위한 자극 신호의 조건으로서 정한 자극 파라미터를 기억한 것이다. 상기 제어부는, 상기 검출부에서 검출한 변위에 의거하여, 상기 기억부에서 기억한 상기 복수의 자극 신호 또는 상기 자극 파라미터에 따라 생성 가능한 복수의 자극 신호중에서 트레이닝 실시자에게 주어야 할 자극 신호를 지정한다.
또한, 제4의 발명은, 제1 내지 4의 발명의 어느 하나에 관한 트레이닝 장치에서, 상기 제어부는, 평가부와, 비교 보정부를 구비한다. 평가부는, 상기 검출부에서 검출한 변위와 소정의 기준 정보에 의거하여 상기 트레이닝의 평가를 행한다. 비교 보정부는, 상기 평가부의 결과에 의거하여, 상기 신호 발생부의 자극 신호의 생성에 관한 처리의 내용을 보정한다.
또한, 제5의 발명은, 제4의 발명에 관한 트레이닝 장치에서, 상기 기준 정보는, 트레이닝의 동작에서 변위한 거리, 트레이닝의 계속 시간, 변위의 속도, 트레이닝중의 변위의 매끄러움의 정도, 트레이닝의 동작에서의 1왕복의 변위의 대칭성, 트레이닝의 동작의 변위의 궤적, 트레이닝 동작의 가속도의 적어도 하나를 포함한다.
또한, 제6의 발명은, 제1 내지 5의 발명의 어느 하나에 관한 트레이닝 장치에서, 부하 조정부를 구비한다. 부하 조정부는, 상기 트레이닝기에서의 상기 변위부의 부하를 조정한다. 상기 제어부는, 부하 제어부를 포함한다. 부하 제어부는, 상기 검출부에서 검출한 변위에 의거하여, 상기 부하 조정부에서의 부하에 관한 처리의 내용을 보정한다.
제7의 발명은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 트레이닝 장치로서, 검출 수단과, 자극 수단과, 보정 수단을 구비한다. 검출 수단은, 트레이닝의 동작에 응한 트레이닝기의 변위 또는 상기 트레이닝의 동작에 응한 트레이닝 실시자의 트레이닝 대상 부위의 변위를 검출한다. 자극 수단은, 상기 트레이닝할 때에 트레이닝 실시자에게 자극 신호를 준다. 보정 수단은, 상기 검출 수단에 의한 변위의 검출 결과에 의거하여, 상기 자극 신호의 내용을 보정한다.
제1의 발명에 의하면, 자극 신호에 관한 처리에, 트레이닝중에 유저가 실제로 동작한 때의 결과를 피드백할 수 있다. 이에 의해, 유저의 동작의 결과를 자극 신호의 내용에 반영시키는 것이 가능한, 자극 신호를 이용한 트레이닝을 행하는데 적합한 트레이닝 장치가 제공된다.
제2의 발명에 의하면, 「트레이닝의 동작을 하기 위해 부활하는 뇌의 특정 부위를 자극시키는 자극 신호」를 이용함으로써, 트레이닝 동작의 결과를 자극 신호의 내용에 피드백하면서, 「신경계의 손상에 의한 운동 장애를 갖는 장애자의 운동 기능 회복을 위한 리허빌리테이션」에서 필요하게 되는 근력 트레이닝을 정확하게 행할 수 있다.
제3의 발명에 의하면, 자극 신호를 생성하기 위한 정보를 기억부 내에 기억하고, 이 기억한 정보중에서 검출부에서의 검출 결과에 의거하여 적절하게 자극 신호를 선택할 수 있다.
제4의 발명에 의하면, 소정의 기준 정보와의 비교에 의한 트레이닝 평가 결과를 이용하여, 자극 신호에 관한 처리 내용을 보정할 수 있다.
제5의 발명에 의하면, 트레이닝의 동작에서 변위한 거리, 트레이닝의 계속 시간, 변위의 속도, 트레이닝중의 변위의 매끄러움의 정도, 트레이닝의 동작에서의 1왕복의 변위의 대칭성, 트레이닝의 동작의 변위의 궤적, 트레이닝 동작의 가속도라는 트레이닝 동작을 나타내는 구체적 지표의 적어도 하나를 이용하여, 트레이닝 동작을 평가할 수 있다.
제6의 발명에 의하면, 자극 신호와 함께 부하의 조정도 행하도록, 트레이닝중에 유저가 실제로 동작한 때의 결과를 피드백할 수 있다.
제7의 발명에 의하면, 자극 신호의 내용에 트레이닝중에 유저가 실제로 동작한 때의 결과를 피드백하는 것이 가능한, 자극 신호를 이용한 트레이닝을 행하는데 적합한 트레이닝 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 관한 트레이닝 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시의 형태에 관한, 운동 상황에 의거한 자극 신호의 제어 기술에 관해 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시의 형태에 관한, 운동 상황에 의거한 자극 신호의 제어 기술에 관해 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시의 형태에 관한, 운동 상황에 의거한 자극 신호의 제어 기술에 관해 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시의 형태에서의, 자극 신호 생성에 관한 기술을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시의 형태에서, 자극 신호 파라미터의 데이터베이스를 작성하기 위한 작성 방법의 순서를 도시하는 플로 차트로서, CPU상에서 실행시키는 루틴을 도시하는 플로 차트.
도 7은 본 발명의 실시의 형태에 관한 트레이닝 장치에서 CPU가 실행하는 루틴의 플로 차트.
도 8은 본 발명의 실시의 형태에 관한 트레이닝 장치에서 CPU가 실행하는 루틴의 플로 차트.
실시의 형태.
[실시의 형태의 구성]
도 1은, 본 발명의 실시의 형태에 관한 트레이닝 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에는, 트레이닝을 실시하고 있는 유저(2)도 아울러서 나타내고 있다. 본 실시 형태에 관한 트레이닝 장치(10)는, 근력 트레이닝기(12)를 구비하고 있다. 근력 트레이닝기(12)는, 이른바 레그 프레스를 행할 수가 있고, 레그 프레스할 때에 유저(2)가 다리를 재치(載置)하는 가동부(16)을 구비하고 있다. 레그 프레스는, 무릎을 늘리는 운동이고, 하지 전체의 근력을 강화하고, 일어서는, 걷는, 앉는 등의 기본 동작에 필요한 근력을 향상시킬 수 있다.
트레이닝 장치(10)는, CPU(중앙 연산 처리 장치)(20)를 구비하고 있다. CPU(20)는, 운동 상황 검출기(22), 자극 신호 생성기(24) 및 운동 부하 변경 장치(28)와 접속함과 함께, 데이터베이스(26)와도 접속하고 있다.
운동 상황 검출기(22)는, 근력 트레이닝기(12)에서 유저(2)가 트레이닝을 행하고 있을 때에 있어서의, 유저(2)의 트레이닝 동작의 상황을 검출한다. 구체적으로는, 근력 트레이닝기(12)에는, 가동부(16)의 위치를 검출하기 위한 센서가 부착되어 있다. 운동 상황 검출기(22)는, 이 센서로부터의 전기 신호를 받아서, 가동부(16)의 이동에 관한 정보(도 1의 지면(紙面) 좌우 방향을 축으로 한 위치, 변위, 변위 속도 등)를 검출할 수 있다. 그리고, 운동 상황 검출기(22)에는, 일본국 특개2011-67319호 공보에 기재되어 있는 근력 트레이닝 기계의 운동 상황 검출 장치에 관한 구성을 이용하여도 좋다.
자극 신호 생성기(24)는, 자극 전극(14)(자극 전극(14a, 14b))과 접속하고 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 자극 전극(14)이 유저(2)의 다리(넓적다리 및 장딴지 부분)에 부착되어 있다. 자극 전극(14)을 통하여, 자극 신호 생성기(24)가 생성한 자극 신호가 유저(2)의 다리에 주어진다. 자극 신호 생성기(24)는, 데이터베이스(26)에 격납된 데이터에 따라, 그 데이터가 지정하는 전압 및 주파수의 전기 신호를 생성하고, 자극 전극(14)에 출력할 수 있다.
데이터베이스(26)에는, 자극 신호 생성기(24)에 복수의 다른 자극 신호를 생성시키기 위한 조건으로서 사용되는, 자극 신호 파라미터가 기억되어 있다. 이 자극 신호 파라미터는, 진폭, 주파수, 버스트 주파수, 듀티비, 캐리어 주파수, 패턴이 포함되어 있고, 이들의 정보가 데이터베이스화된 것이 데이터베이스(26)이다. 버스트 주파수는, 특정한 운동(동작)에 이용되는 뇌의 부위를 부활시키는 신호인 버스트파의 주파수이고, 캐리어 주파수는, 데이터가 없는 반송파만의 신호인 캐리어파의 주파수이고, 캐리어 신호는 버스트 신호의 주파수보다도 높은 주파수의 구형파로 형성되어 있다. 이들 버스트파와 캐리어파를 중첩한 것을 자극 신호로서 이용할 수 있고, 듀티비에 의해 자극 강도를 조절할 수 있다. 운동 부하 변경 장치(28)는 데이터베이스(26)로부터의 자극 신호 파라미터의 정보를 입력치로 하여, 그 입력치에 응하여, 전압이나 주파수 등의 다른 복수종류의 자극 신호를 자극 전극(14)에 출력할 수 있다. 자극 신호 생성기(24)에 의한 자극 신호의 생성이나, 데이터베이스(26)의 데이터의 내용 등의 상세에 관해서는 나중에 설명한다.
운동 부하 변경 장치(28)는, 근력 트레이닝기(12)에서의 레그 프레스 동작의 부하(구체적으로는, 트레이닝 실시중에 있어서의 가동부(16)의 변위를 방해하는 부하)를 조절할 수 있다. 운동 부하 변경 장치(28)에는, 복수의 부하추(같은 부하추를 다수 구비하여도 좋고, 다른 무게의 부하추를 소정 수씩 구비하여도 좋다)가 탑재되어 있다. 운동 부하 변경 장치(28)는, CPU(20)로부터의 제어 신호에 의해 지정되는 부하를 실현하도록, 지시된 부하의 크기에 맞추어서 미리 정해진 부하추의 선택 패턴에 따라, 그들 복수의 부하추를 조합시킨다. 이와 같이 함으로써, 유저(2)나 다른 보조자에 의한 부하 조절 작업을 요구하는 일 없이, CPU(20)의 제어에 의해 부하의 조절을 자동적으로 행할 수 있다. 그리고, 바람직하게는, 운동 부하 변경 장치(28)는, 일본국 특개2009-45236호 공보에 기재되어 있는 근력 트레이닝용 부하 부여 장치에 관한 구성을 탑재하여도 좋다.
[실시의 형태의 동작]
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관한 트레이닝 장치(10)에서의 동작(제어 동작)에 관해 설명한다. 도 1을 이용하여 설명한 구성을 구비한 트레이닝 장치(10)에서, 하기한 (1) 내지 (3)에 관한 동작이 실현된다.
(1) 본 실시 형태에서의, 뇌의 부활에 관한 자극 신호
본 실시 형태에서는, 유저(2)의 신경으로부터 뇌 그리고 근육을 자극하여, 운동 동작을 행하게 한 신호를, 자극 신호로서 자극 신호 생성기(24)에 의해 생성시키고, 이용한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 자극 신호로서, 뇌신경의 마비나 감각 운동계의 질환에 의한 마비 등, 중추신경계의 손상에 의한 운동 장애에 의해 일상 생활에서 필요해지는 동작이 곤란한 자에 대해, 관절을 동작시키기 위해 부활하는 뇌의 특정 부위와 대응하는 신경에, 당해 특정 부위를 부활시키기 위해 주는 전기 신호를 이용하는 것으로 한다. 자극 신호의 조건으로서 이용하는 자극 신호 파라미터는, 후술하는 「자극 신호 생성에 관한 기술」을 이용하여 미리 정해져 있고, 데이터베이스(26)에 기억되어 있다. CPU(20)는, 운동 부하 변경 장치(28)를 제어하여, 데이터베이스(26)에 격납된 자극 신호 파라미터에 따라 운동 부하 변경 장치(28)에 자극 신호를 생성시키고, 그 자극 신호를 자극 전극(14)에 출력시킨다. 생성된 자극 신호에 의해, 신경, 뇌, 근육이 자극되어, 운동이 보조된다.
(2) 운동 상황에 의거한 자극 신호의 제어
도 2 내지 도 4는, 본 발명의 실시의 형태에 관한, 운동 상황에 의거한 자극 신호의 제어 기술에 관해 설명하기 위한 도면이다. 전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 트레이닝 장치(10)는 레그 프레스를 행하기 위한 장치이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 트레이닝 장치(10)의 유저(2)는, 다리를 뻗는(시간(T1)), 오그린(시간(T2))다는 동작을 반복한다.
도 3은, 운동 상황 검출기(22)가 검출한, 유저(2)가 다리를 뻗은 거리(l)와, 시간과의 관계를 도시한 도면이다. 도 4는, 이상적인 움직임(스무드한 움직임)이 실현된 경우를 도시하는 도면이다. 도 3 및 도 4는, 유저(2)가 자극 신호를 받으면서 또한 자기의 의사로 다리를 움직일려고 하고 있는 상태에서, 운동 상황 검출기(22)가 검출하는 거리(l)와 시간과의 관계를 상정하여 기재한 것이다. 운동 상황 검출기(22)가 운동 상황을 검출함에 의해, 도 3에 도시하는 바와 같이, 다리를 끝까지 뻗은 선단까지의 거리(l)를 정점(頂點)(변곡점)으로 하여, 시작부터 시간(T1)에 걸쳐서 거리가 증가하여 감과 함께, 변곡점의 시각(다리를 뻗는 동작으로부터 오그리는 동작으로 전환하는 타이밍)부터 시간(T2)에 걸쳐서 거리가 감소하여 간다. 여기에서, 장애를 갖지 않는 정상인에 의한 레그 프레스에서는, 도 3에서 파선으로 도시하는 바와 같이, 시간(T1)을 들여서 거리(l)로 직선적으로 거리가 증가하고, 변곡점부터 시간(T2)을 들여서 직선적으로 거리가 감소한다고 상정된다. 그러나, 유저(2)가 레그 프레스 동작을 행하는데 즈음하여 어떠한 신체적인 곤란성을 갖고 있는 경우에는, 그와 같은 이상적인 직선의 특성으로는 되지 않는 일이 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 유저(2)가 어떠한 장애(구체적으로는, 뇌신경의 마비나 감각 운동계의 질환에 의한 마비, 중추신경계의 손상에 의한 운동 장애 등)를 갖고 있는 경우가 상정된다. 그와 같은 경우에는, 도 3에 실선으로 도시하는 바와 같이, 계단형상으로 거리가 증가하고, 감소한다는 차이가 나타난다. 파선과 실선을 비교하면, 변화가 스무드(매끈)한지의 여부라는 면에서 차이가 있다.
실시의 형태에 관한 트레이닝 장치(10)에서는, CPU(20)가, 운동 상황 검출기(22)로 도 3과 같이 운동 상황을 검출한 경우에, 검출한 운동 상황이 계단형상으로부터 스무드(매끈)함에 근접하도록 이 운동 상황의 검출 결과를 자극 신호 생성기(24)에 피드백하고, 자극 신호의 처리 내용을 보정한다. 즉, CPU(20)는, 현시점에서 운동 상황 검출기(22)가 사용하고 있는 자극 신호 파라미터를, 데이터베이스(26)에서의 보다 바람직한 다른 자극 신호 파라미터(목표로 하는 운동 동작에 근접하는 자극 신호 파라미터)로 재기록한다. 이와 같은 제어가 어느 정도 반복됨으로써, 최종적으로, 데이터베이스(26) 내의 자극 신호 파라미터중에서, 유저(2)의 개별 구체적인 상황에 맞춘 최적의 자극 신호를 생성하기 위한 자극 신호 파라미터를 선택할 수 있다. 이에 의해, 유저(2)의 운동 상황을, 이상적인 상태(도 4)에 근접하여 갈 수 있다. 그 결과, 자극 신호를 이용한 트레이닝을 행하는 경우에, 실제의 개별 구체적인 상황(예를 들면, 트레이닝의 내용, 진행 상태, 효과, 각 유저의 개성, 증상 등)에 당초부터 적합하지 않은 경우가 있거나, 또는 개별 구체적인 상황이 사후적으로 변화한 때에 실정에 따른 적절한 대처를 할 수가 없게 되거나 하는 것을, 억제할 수 있다.
운동 상황의 검출에 관한 변곡점은, 자동 인식(예를 들면, 거리(l)의 증가가 감소에 바꾸었던 타이밍을 특정)으로 하여도 좋고, 또는 미리 소정의 조건으로 설정하여도 좋다. 또한, 본 실시 형태에 관한 트레이닝 장치(10)에서는, CPU(20)가, 상기 운동 상황이 스무드하게 되는 맞추어서, 유저(2)의 운동 거리에 대해서도 소정의 거리까지 도달하도록, 운동 상황의 검출 결과에 의거하여 자극 신호 생성기(24)의 처리 내용을 보정한다.
목표로 하는 운동 동작은, 예를 들면, 하기한 하나 또는 복수를 선택할 수 있다. 하기한 목표 운동 동작으로부터 선택한 하나 이상의 조건이 채워지도록, CPU(20)가, 검출한 운동 상황에 의거하여, 자극 신호 생성기(24)의 자극 신호에 관한 처리의 내용을 보정한다. 구체적으로는, 선택한 하나 이상의 목표 운동 동작이 실현된` 자극 신호 파라미터를 선택한다. 예를 들면, 스무드한 움직임이 되는 자극 신호 파라미터를 우선적으로 설정하거나, 「동작 거리가 가장 길어지는 자극 신호 파라미터를 우선적으로 설정한다.
1. 스무드한 움직임
2. 동작 거리가 길다
3. 대칭성(도 3로, 변곡점을 경계로 한 증가와 감소의 경사의 대칭성)
4. 무부하로부터 서서히 부하 증량
5. 동작 시간(T1, T2)이 짧다(동작 속도가 빨라지든지)
리허빌리테이션의 장면에서는 당초부터 부하를 준 트레이닝을 하는 것이 아니라, 우선 무부하(無負荷)의 상태에서, 상기한 목표 운동 동작중 1, 2, 3, 및 5중 하나 또는 복수의 동작이 거의 이상적인 동작(기준으로 하는 특성에 거의 일치한` 동작)이 될 때까지 트레이닝 장치(10)를 이용한 트레이닝을 진행하여도 좋다. 그 후에, 부하를 증량한 상태에서 재차 목표 운동 동작이 달성되었는지의 여부를 판정하여도 좋다. 이, 목표 운동 동작 달성과 부하 증량을 반복함에 의해, 서서히 부하 증량을 진행하여도 좋다. 또한, 「동작 거리가 길은지의 여부」에 관한 판정은, 예를 들면, 동작 거리와 트레이닝 시간과의 상관이 인정되는 상황하라면, 1회의 트레이닝의 계속 시간 등으로 편의적으로 평가하여도 좋다.
(3) 운동 메뉴에 따른 부하 증량
본 실시 형태에 관한 트레이닝 장치(10)는, 자극 신호를 이용한 근력 트레이닝을, 소정의 프로그램에 따라 행할 수 있다. 상기한 「운동 상황에 의거한 자극 신호의 제어」라는 동작에 의해, 트레이닝 장치(10)에서, 유저(2)의 트레이닝 동작에 관해 스무드한 움직임 등의 소정 조건이 채워지도록, CPU(20)가 최적의 자극 신호의 선택(자극 신호 파라미터의 선택)을 행한다. 이와 같은 자극 신호 파라미터의 최적화에 의해, 유저(2)의 동작이 보다 양호한 것이 되면, 다시, 유저(2)의 근력 트레이닝의 관점에서 부하 증량을 행한다. 상술한 자극 신호가 뇌, 신경, 근육을 자극함에 의해 장애를 갖는 자가 운동, 보행을 행할 수가 있는 상태에 달하였다고 하여 도, 실제상, 일상 생활을 보내기 위해서는 어느 정도의 근력이 필요 불가결하다. 특히, 장애에 의해 장기간의 운동 결여 기간이 있던 경우에 있어서, 쇠약해진 근력을 충분히 회복, 증강하기 위해서는, 계획적인 트레이닝이 요구된다.
이 점에서, 상술한 바와 같이 트레이닝 장치(10)는 운동 부하 변경 장치(28)를 갖고 있고, CPU(20)는, 운동 상황 검출기(22)에서 검출한 운동 상황에 의거하여, 이 운동 부하 변경 장치(28)에서의 부하의 크기를 증가한다. 이 때, 부하의 증량을 적절하게 행하는 관점에서, 미리 작성된 소정의 운동 메뉴에 따라, 조금씩 부하를 증가시킨다. 이 운동 메뉴는, 예를 들면, 도쿄도 노인 종합 연구소에서 고안된 간호 예방 포괄적 고령자 운동 트레이닝(Comprehensive Geriatic Training, CGT) 방법에 의거한 운동 메뉴를 이용할 수 있다.
상기한 (1) 내지 (3)에 설명한 동작을 실현한 본 실시 형태에 관한 트레이닝 장치(10)에 의하면, 자극 신호에 관한 처리에, 트레이닝중에 유저(2)가 실제로 동작한 때의 결과를 피드백할 수 있다. 이에 의해, 유저(2)의 동작의 결과를 자극 신호의 내용에 반영시킬 수 있다.
[자극 신호 생성에 관한 기술]
도 5는, 본 발명의 실시의 형태에서, 자극 신호 생성에 관한 기술을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로는, 도 5에는, 실시의 형태 자극 신호 생성 시스템(50)이 도시되어 있다. 이 자극 신호 생성 시스템(50)을 이용하여 이하에 기술하는 기술에 의해 자극 신호 파라미터의 정보가 취득되고, 취득된 자극 신호 파라미터는 데이터베이스(26)에 기억된다. 운동 부하 변경 장치(28)는 데이터베이스(26)로부터의 자극 신호 파라미터의 정보를 입력치로 하여, 그 입력치에 응한 자극 신호를 자극 전극(14)에 출력한다.
자극 신호 생성 시스템(50)은, 뇌 부활 데이터 화상 취득부(54), 관절 각도 데이터 취득부(56), 근 활동 데이터 취득부(58), 자극 신호 발생부(60)를 구비함과 함께, 이들과 접속하는 CPU(중앙 연산 처리 장치)(62)를 구비하고 있다. 다리(52)(피험자의 다리)에는, 각도 센서(70, 71), 근 전위 센서(68, 69), 자극 전극(66, 67)이 부착되어 있다.
관절 각도 데이터 취득부(56)는, 각도 센서(70, 71)와 접속하고 있다. 이 각도 센서(70, 71)는 가속도 센서이고, 다리(52)의 움직임에 응하여 검출한 가속도에 의거하여, 관절 각도 데이터 취득부(56)가 각도를 산출한다. 마찬가지로, 근 활동 데이터 취득부(58)는, 근 전위 센서(68, 69)의 출력치에 의거하여, 근 활동 데이터를 취득한다.
뇌 부활 데이터 화상 취득부(54)는, 뇌의 부활을 측정하는 장치로서, 예를 들면, MRI(magnetic reasonance imaging) 장치, 뇌파계, 근적외광 뇌 계측 장치 등의 장치를 통하여, 뇌 부활 데이터의 화상 데이터인 화상 데이터(53)를 취득한다. 본 실시 형태에서는, 다리(52)를 갖는 피험자의 뇌의 부활을 측정하도록 MRI 등의 각종의 뇌 부활 측정 장치(도시 생략)가 배치되어 있고, 뇌 부활 데이터 화상 취득부(54)는 이 장치에 접속하고 있는 것으로 하고, 뇌 부활 데이터 화상 취득부(54)를 통하여 도 5에 모식적으로 도시하는 화상 데이터(53)가 취득되는 것으로 한다.
자극 신호 발생부(60)에서 자극 신호를 발생하고, 소정의 방법으로, 부활하는 뇌의 특정 부위를 자극시키는 신경 부위의 위치, 그 때의 뇌 부활 화상, 관절 각도, 및근 활동 데이터를 취득한다. CPU(62)는 데이터베이스(64)와 접속하고 있고, 도 1의 데이터베이스(26)에 격납해야 할 정보가 생성된 결과가 이 데이터베이스(64)에 기록된다.
도 6은, 본 발명의 실시의 형태에서, 자극 신호 파라미터의 데이터베이스를 작성하기 위한 작성 방법의 순서를 도시하는 플로 차트이고, CPU(62)상에서 실행시키는 루틴을 도시하는 플로 차트이다. 이 플로 차트를 실행하는 전제로서, 미리, 복수의 다른 자극 신호 파라미터의 리스트를 작성하여 두는 것으로 한다. 미리 정한 이들 복수의 자극 신호 파라미터의 각각에 관해, 하기에 기술한는 바와 같이 피험자에의 자극 신호의 부여 및 이에 응한 각종 데이터의 수집 등이 행하여짐에 의해, 최종적으로, 자극 신호 파라미터의 데이터베이스의 작성이 완료된다. 본 실시 형태에서는, 복수의 다른 유저, 복수의 다른 이용 장면(리허빌리테이션, 트레이닝의 진행 상황, 시기) 기타의 복수의 개별 구체적인 사정에 대처할 수 있도록, 복수의 개수(예를 들면, 100가지 정도)의 자극 신호 파라미터(P1 내지 P100)를 포함하는 자극 신호 파라미터군의 데이터베이스가 형성된다.
도 6의 플로 차트에서는, 우선, CPU(62)가, 자극 신호 발생부(60)를 제어하여 소정의 자극 신호 파라미터로 자극 신호를 생성한다(스텝 S80). 이 스텝에서는, 예정한 자극 신호 파라미터의 하나(첫회라면 리스트의 1번째이고, n회째라면 리스트의 n번째의 파라미터 값)가 선택되고, 선택된 자극 신호 파라미터에 따라 자극 신호의 생성이 행하여진다.
다음에, CPU(62)가, 생성한 자극 신호를 자극 전극(66, 67)에 대해 출력시키는 처리를 실행한다(스텝 S82).
다음에, CPU(62)가, 화상 데이터, 관절 각도 데이터, 근력 데이터(근 활동 데이터)를 취득하는 처리를 실행한다(스텝 S84). 이 스텝에서는, 상기한 자극 신호의 출력에 응한 뇌 부활 데이터 화상 취득부(54), 관절 각도 데이터 취득부(56), 근 활동 데이터 취득부(58)의 각종 취득 데이터가, CPU(62)측에서 입력치로서 수취된다.
다음에, CPU(62)가, 필요 화상 데이터가 얻어?는지의 여부를 판정하는 처리를 실행한다(스텝 S86). 화상 데이터(53)는, 뇌 부활 데이터 화상 취득부(54)에서 얻어지는 데이터이고, 뇌의 부활을 특정하기 위한 화상 정보로서 이용할 수 있다. 스텝 S86에서의 필요 화상 데이터가 얻어?는지의 여부의 판정은, 현시점에서 취득 완료의 화상 데이터 매수가, 다음의 스텝에서 행하는 유의차(有意差) 검정(檢定)에 필요한 소정의 매수에 달하였는지의 여부의 판정이다.
다음에, CPU(62)가, 유의차 검정, 관절 각도 추정, 근 활동 추정을 행하는 처리를 실행한다(스텝 S88). 예를 들면, 다리의 동작을 보조하기 위해 유저에게 자극 신호를 준 때에, 그 자극 신호에 응하여 취득된 화상 데이터(53)에서, 뇌에서의 그 다리에 대응한` 위치만이 활성화(부활이 가장 높게)하였다고 인정되는 것이 바람직하다. 역으로, 다리의 동작을 보조하기 위해 유저에게 자극 신호를 준 때에, 그 자극 신호에 응하여 취득된 화상 데이터(53)에서, 뇌에서의 그 다리에 대응하는 위치 이외의 위치까지도 활성화하고 있는 것(부활이 높은 것)은, 바람직하지 않다. 스텝 S88의 처리는, 그러한 「뇌에 있어서의 목적으로 한 대응 위치만이 활성화하고 있는지의 여부」에 관해, 유의차 검정 방법을 이용하여 검정하는 처리이다. 유의차 검정의 구체적 수법으로서는, 예를 들면, t검정이나 z검정이 있고, 공지인 검정 수법을 이용하면 좋다.
다음에, CPU(62)가, 모든 조건이 종료되었는지의 여부를 판정하는 처리를 실행한다(스텝 S90). 이 스텝에서는, 예정된 조건(복수의 자극 신호 파라미터)의 자극 신호를 이용하여, 각각, 상기한 S80 내지 S88까지의 일련의 처리가 실행되었는지의 여부가 판정된다. 모든 조건이 종료되지 않은 경우에는, 처리는 스텝 S80으로 되돌아와, 나머지 조건에 관해 스텝 S80부터 S88의 처리가 실행된다.
스텝 S90에서 모든 조건이 종료되었다고 판정된 경우에는, CPU(62)가, 최적의 파라미터를 결정하는 처리를 실행한다(스텝 S92). 이 스텝에서는, 상기한 스텝 S88에서의 유의차 검정에서 높은 값(t검정이라면, t값)을 나타낸 자극 신호 파라미터 조건을, 최적의 파라미터로서 결정한다.
다음에, CPU(62)가, 최적의 파라미터를 기록하는 처리를 실행한다(스텝 S94). 이 스텝에서는, 스텝 92에서 결정된 최적의 파라미터를 데이터베이스(64)에 기록한다. 다음에, CPU(62)가, 부활 데이터를 기억(데이터베이스화)하는 처리를 실행한다(스텝 S96). 이와 같이 하여 작성된, 자극 신호 파라미터를 포함하는 데이터를, 필요에 응하여, 트레이닝 장치(10)에서의 데이터베이스(26)(즉 기록 장치)에 카피할 수 있다.
[실시의 형태의 구체적 처리]
도 7 및 도 8은, 본 발명의 실시의 형태에 관한 트레이닝 장치(10)에서 CPU(20)가 실행하는 루틴의 플로 차트이다.
도 7 및 도 8에 도시하는 루틴에서는, 우선, CPU(20)가, 데이터베이스(26)로부터 자극 신호 파라미터의 데이터를 취출하는 처리를 실행한다(스텝 S100).
다음에, CPU(20)가, 자극 신호 생성기(24)에 자극 신호를 발생시키기 위한 처리를 실행하고(스텝 S102), CPU(20)가, 운동 상황 검출기(22)에서 운동 상황을 검출하는 처리를 실행한다(스텝 S104).
다음에, CPU(20)가, 검출한 운동 상황에 의거하여, 트레이닝 동작의 변곡점(도 3 참조)에 달하였는지의 여부를 판정하는 처리를 실행한다(스텝 S108).
스텝 S108에서 변곡점 있음으로 판정된 경우에는, 다음에, CPU(20)가, 그 위치를 변곡점으로서 설정하는 처리를 실행한다(스텝 S106). 이 스텝에서의 변곡점 설정에 의해, 도 3에 도시하는 바와 같이 변곡점의 위치가 특정될 수 있기 때문에, 시간(T1) 및 시간(T2)을 특정할 수 있다.
다음에, CPU(20)가, 자극 신호 생성기(24)에 자극 신호를 발생시키기 위한 처리를 실행하고(스텝 S110), CPU(20)가, 운동 상황 검출기(22)에서 운동 상황을 검출하는 처리를 실행한다(스텝 S112).
다음에, CPU(20)가, 스무드 판정 즉 상기 스텝 S112에서 검출한 운동 상황이 스무드한 움직임으로 되어 있는지의 여부를 판정하기 위한 처리를 실행한다(스텝 S114). 이 스텝에서는, CPU(20)는, 도 3에 실선으로 도시하는 바와 같은, 트레이닝 동작이 스무드하게게 행하여지지 않름에 의해 생기는 단차(段差)가, 소정의 정도까지 작은지의 여부를 판정하는 판정 처리를 실행한다. 단차가 소정의 정도보다 작은지의 여부의 판정은 각종의 평가 수법을 적절하게 채용하면 좋지만, 예를 들면, 스무드한 기준 직선(도 3의 파선)과 실제로 검출한 단차의 요철의 각 정점과의 사이의 어긋남의 크기가, 소정치보다도 작은지의 여부 등의 판정을 행하여도 좋다. 현재의 자극 신호로는 유저(2)의 동작 보조가 충분히 이루어지지 않는 등의 사정 때문에터 스무드 판정을 할 수가 없거나, 또는, 스무드의 정도가 소정의 기준에 비추어 보아 낮은 경우에는, 이 스텝의 조건은 불성립(NO)이 되어, 처리는 스텝 S110으로 되돌아와, 자극 신호 파라미터가 변경된 다음 처리가 반복된다.
다음에, CPU(20)가, 스무드 파라미터 설정의 처리를 실행한다(스텝 S116). 이 스텝에서는, 스무드 판정의 결과에 의거하여, 데이터베이스(26)에 기억한 자극 신호 파라미터중, 가장 스무드한 움직임이 달성되는 관점에서 최적의 자극 신호 파라미터의 선택이 행하여진다. 즉, 이 스텝에서는, 스텝 S114에서의 스무드 판정의 결과에 의거하여, 가장 스무드한 동작을 실현한 자극 신호 파라미터를, 최적의 자극 신호 파라미터로서 설정하는 처리가 실행된다.
다음에, CPU(20)가, 자극 신호 생성기(24)에 자극 신호를 발생시키기 위한 처리를 실행하고(스텝 S118), CPU(20)가, 운동 상황 검출기(22)에서 운동 상황을 검출하는 처리를 실행한다(스텝 S120).
다음에, CPU(20)가, 동작 거리를 판정하는 처리를 실행한다(스텝 S122). 이 동작 거리의 판정은, 1세트의 트레이닝에 있어서, 유저(2)가 레그 프레스에 의한 다리의 신축 동작에 의해 변위시킨 거리를 합계한 값을, 소정의 기준(예를 들면 과거의 동일 유저의 트레이닝 실적, 이력)과 비교함에 의해, 행할 수 있다. 현재의 자극 신호로는 유저(2)의 동작 보조가 충분히 이루어지지 않는 등의 사정 때문에 동작 거리의 판정을 할 수가 없거나, 또는, 동작 거리가 소정의 기준에 비추어 보아 뻗어져 있지 않는 경우에는, 이 스텝의 조건은 불성립(NO)이 되어, 처리는 스텝 S118로 되돌아와, 자극 신호 파라미터가 변경된 다음 처리가 반복된다.
스텝 S122의 조건 성립(YES)이 인정된 경우에는, CPU(20)가, 동작 거리 파라미터의 설정을 하는 처리를 실행한다(스텝 S124). 이 스텝에서는, 스텝 S122에서의 동작 거리의 판정 처리의 결과에 의거하여, 가장 긴 동작 거리를 실현한 자극 신호 파라미터를, 최적의 자극 신호 파라미터로서 설정하는 처리가 실행된다.
다음에, CPU(20)가, 자극 신호 생성기(24)에 자극 신호를 발생시키기 위한 처리를 실행하고(스텝 S126), CPU(20)가, 운동 상황 검출기(22)에서 운동 상황을 검출하는 처리를 실행한다(스텝 S128).
다음에, CPU(20)가, 대칭성의 판정을 행하는 처리를 실행한다(스텝 S130). 스텝 S130은, 운동 상황 검출기(22)의 검출 결과에 의거하여 얻어지는 시간과 거리의 관계(도 3 참조)에서, 변곡점을 기준으로 하여, 트레이닝 동작(변위)이 대칭성이 채워져 있는지의 여부를 판정하는 처리이다. 이 처리에서는, 변곡점을 경계로 시간(T1) 와 시간(T2)의 각각의 구간의 검출 결과를 비교하여, 그 차분이 소정의 판정치보다 큰지의 여부에 의거하여, 대칭성을 판단하면 좋다. 현재의 자극 신호로는 유저(2)의 동작 보조가 충분히 이루어지지 않는 등의 사정 때문에 대칭성의 판정을 할 수가 없거나, 또는, 대칭성이 소정의 기준에 비추어 보아 낮은 경우에는, 이 스텝의 조건은 불성립(NO)이 되어, 처리는 스텝 S126로 되돌아와, 자극 신호 파라미터가 변경된 다음 처리가 반복된다.
다음에, CPU(20)가, 대칭성 파라미터의 설정을 하는 처리를 실행한다(스텝 S132). 이 스텝에서는, 스텝 S126에서의 대칭성의 판정 처리의 결과에 의거하여, 가장 높은 대칭성을 실현한 자극 신호 파라미터를, 최적의 자극 신호 파라미터로서 설정하는 처리가 실행된다.
다음에, 도 7로부터 도 8의 플로 차트로 다시 처리가 진행하여, CPU(20)가, 자극 신호 생성기(24)에 자극 신호를 발생시키기 위한 처리를 실행하고(스텝 S134), CPU(20)가, 운동 상황 검출기(22)에서 운동 상황을 검출하는 처리를 실행한다(스텝 S136).
다음에, CPU(20)가, 부하 상황의 판정을 행하는 처리를 실행하고(스텝 S138), CPU(20)가, 운동 상황 검출기(22)에서 운동 상황을 검출하는 처리를 실행한다(스텝 S140).
다음에, CPU(20)가, CGT 이론에 의거하여 부하를 변경하고, 지정된 트레이닝을 행하기 위한 처리를 실행한다(스텝 S142). 이 스텝에서는, 트레이닝 장치(10)를 사용하는 복수의 유저에 대해 미리 작성되고, 데이터베이스(26)(또는 다른 기억 장치)에 기억된 「CGT 이론에 의거한 운동 메뉴」에 의거하여, 부하의 변경이 행하여진다. 구체적으로는, CPU(20)가, 기억된 「운동 메뉴에 따라 지정된 부하」가 실현되도록, 운동 부하 변경 장치(28)를 제어한다.
그리고, 부하의 변경에 응하여, 변경 후의 부하로 유저(2)가 정상적으로 트레이닝 동작(레그 프레스)을 행할 수가 있든지의 여부가 검출되고, 그 검출 결과가, 이력 데이터로서 남는다. 한편, 변경 후의 부하에 대해 유저(2)가 트레이닝 동작을 할 수가 없는 경우에는, 「그 부하로는 움직이지 않았다」는 것을 이력 데이터로서 기록하고, 다음 스텝으로 진행한다.
다음에, CPU(20)가, 자극 신호에 의한 근력 트레이닝의 데이터베이스를 작성하는 처리를 실행한다(스텝 S144). 이 스텝에서는, 금회의 루틴의 결과(예를 들면, 각 유저마다의, 자극 신호 파라미터의 설정치, 변경 이력, 부하의 크기, 트레이닝 동작의 이력, 운동 상황 검출 결과의 이력 등)가, 데이터베이스(26) 내의 정보의 갱신에 이용된다. 그 후, 금회의 루틴이 종료되고, 처리가 리턴한다.
이상의 처리에 의하면, CPU(20) 및 자극 신호 생성기(24)에서의 자극 신호에 관한 처리(구체적으로는, 자극 신호 파라미터의 값)에, 트레이닝중에 유저(2)가 실제로 동작한 때의 결과를 피드백할 수 있다. 이에 의해, 유저(2)의 동작의 결과를 자극 신호의 내용에 반영시키는 것이 가능한, 자극 신호를 이용한 트레이닝을 행하는데 적합한 트레이닝 장치(10)가 제공된다.
이와 같은 피드백 제어에 의해, 실제의 운동 상황의 검출 결과가 자극 신호 파라미터 및 부하 제어에 자동적으로 반영되기 때문에, 트레이닝(특히 리허빌리테이션)의 장면에서의, 의사, 간호사, 이학요법사 등의 전문 직종에 종사하는 자의 부담을 경감할 수 있다.
또한, 상술한 실시의 형태에서는, 근력 트레이닝기(12)가, 상기 제1의 발명에서의 「트레이닝기」에, 운동 상황 검출기(22)가, 상기 제1의 발명에서의 「검출부」에, 자극 신호 생성기(24)가, 상기 제1의 발명에서의 「신호 생성부」에, CPU(20)가, 상기 제1의 발명에서의 「제어부」에, 각각 상당하고 있다. 또한, 상술한 실시의 형태에서는, 데이터베이스(26)가, 상기 제3의 발명에서의 「기억부」에 상당하고 있다. 또한, 상술한 실시의 형태에서는, 목표 운동 동작에 관해 정한 스텝 S114, S122, S130의 판정 처리의 판정에 이용한 값이, 상기 제4의 발명에서의 「소정의 기준 정보」에 상당하고 있다. 또한, 상술한 실시의 형태에서는, 운동 부하 변경 장치(28)가, 상기 제6의 발명에서의 「부하 조정부」에 상당하고 있다. 또한, 상술한 실시의 형태에서는, 도 7 및 도 8의 루틴에서, 스텝 S104, S112, S120, S128 및 S136의 처리를 CPU(20)가 실행함에 의해, 상기 제7의 발명에서의 「검출 수단」이, 스텝 S102, S110, S118, S126 및 S134의 처리를 CPU(20)가 실행함에 의해, 상기 제7의 발명에서의 「자극 수단」이, 스텝 S116, S124, S132의 처리를 CPU(20)가 실행함에 의해, 상기 제7의 발명에서의 「보정 수단」이, 각각 실현되고 있다.
또한, 실시의 형태에서는, 자극 신호 생성 시스템(50)을 이용하여 작성한 데이터베이스를 이용하여, 「관절을 동작시키기 위해 부활하는 뇌의 특정 부위와 대응하는 신경에, 당해 특정 부위를 부활시키기 위해 주는 전기 신호」를 자극 신호로서 생성한다. 그러나, 본 발명은 그와 같은 자극 신호 생성 시스템(50)을 이용한 자극 신호 생성 기술만으로 한정되는 것이 아니고, 본 실시 형태에 관한 자극 신호 생성에 관한 기술 이외의 기술을 이용하여, 트레이닝중의 유저의 동작을 자극 또는 보조하기 위한 신호(소정 전압, 주파수, 듀티비 기타의 조건을 정한 전기 신호 등)를 작성, 데이터베이스화, 생성하여도 좋고, 이 신호를 자극 신호로서 생성하는 기기를 자극 신호 생성기(24) 대신에 이용하여도 좋다. 그 때에는, 복수종류의 자극 신호를 출력할 수 있도록, 자극 신호의 조건을 정한 테이블 등을 데이터베이스(26)에 기억하여 두고, 상기 실시의 형태와 마찬가지로, CPU(20)측에서 자극 신호의 전환을 지정할 수 있도록 하면 좋다.
또한, 실시의 형태에서는, 트레이닝 장치(10)에서 실시한` 트레이닝 동작으로서, 레그 프레스를 선택하였다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 힙 애브덕션, 로잉, 레그 익스텐션이라는 각종의 트레이닝 동작을 행하기 위한 트레이닝 장치에도, 본 발명을 적용할 수 있다. 상반신의 근력을 단련한 각종 트레이닝이나, 뇌신경의 마비나 감각 운동계의 질환 등의 사정에 의해 사지 운동의 운동 기능 장애의 리허빌리테이션에 있어서 팔, 어깨, 팔굼치, 손목, 손가락, 기타 상반신, 하반신의 각종 부위를 움직이는 트레이닝을 실시하는 트레이닝 장치에서도, 본 발명을 적용할 수 있다. 이들의 각종 트레이닝에서도, 상기한 실시의 형태에서 설명한 것과 마찬가지로, 자극 신호의 생성 및 부여, 운동 상황에 의거한 자극 신호의 제어, 및 운동 메뉴에 따른 부하 증량에 관한 처리를, CPU(20), 트레이닝 장치(10), 운동 상황 검출기(22), 자극 신호 생성기(24), 데이터베이스(26), 운동 부하 변경 장치(28)를 포함하는 도 1의 하드웨어 구성상에서 실현하면 좋다. 즉, 자극 신호의 생성에 관한 기술을 이용하여 데이터베이스를 작성함과 함께, 이러한 각종 트레이닝의 운동 상태의 검출 및 목표 동작과의 괴리를 평가하여 그 결과에 의거하여, CPU에서의 자극 신호나 부하 조절에 관한 제어 내용의 보정(피드백)을 하면 좋다. 유저의 트레이닝 동작을 검출하기 위한 센서의 구성에 대해서도, 위치, 변위, 속도, 가속도, 각속도, 각가속도 기타의 물리량을 전기적, 기계적 기타의 각종 물리 정보로서 검출하는 각종 센싱 기술을 이용하면 좋다. 예를 들면, 스무드 판정, 대칭성 판정 등을 위해, 가속도 센서를 이용할 수 있다.
또한, 운동 상황의 검출은, 근력 트레이닝기(12)에서의 트레이닝중에 변위하는 부위(변위부)의 변위를 검출한 것이라도 좋고, 트레이닝의 동작에 응한 트레이닝 실시자(유저 2)의 트레이닝 대상 부위(실시의 형태에서는, 다리의 각도나 뻗은 길이 등)의 변위를 검출하는 것이라도 좋다.
또한, 운동 상황의 검출에서는, 트레이닝 동작의 가속도를 가속도 센서를 이용하여 검출하여도 좋다. 구체적으로는, 트레이닝 동작에 응하여 변위한` 신체 부위(팔, 어깨, 팔굼치, 손목, 손가락, 기타 상반신, 하반신의 각종 부위)에 가속도 센서를 부착하여, 가속도의 측정을 행하여도 좋다. 또한, 트레이닝의 동작의 변위에 관한 궤적(구체적으로는, 2차원적인 궤적 즉 평면상의 궤적, 3차원적인 궤적 즉 3차원 공간의 궤적)을, 예를 들면 모션 센서 등의 각종 센서를 이용한 센싱 기술에 의해 검출하여도 좋다. 이러한 검출 데이터를 소정의 기준 데이터(기준치나 기준 패턴)와 비교함에 의해, 실제의 트레이닝의 동작과, 소정의 동작(현 단계에서 예정한` 동작, 또는 표준적 또는 이상적인 동작)과의 사이의 괴리(차이)의 크기를 산출하고, 그 산출 결과를 「운동 상황에 의거한 자극 신호의 제어」에 이용하여도 좋다.
또한, 도 7 및 도 8에 기재한 플로 차트에서는, 변곡점 설정에 관한 처리, 스무드 판정에 관한 처리, 동작 거리 판정에 관한 처리, 대칭성 판정에 관한 처리, 부하 상황 판정에 관한 처리, CGT 이론에 의거한 부하 조정 등에 관한 처리, 데이터베이스 작성에 관한 처리가, 순차적으로 직렬적으로 진행되도록 작성되어 있다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 상기 열거한 각각의 처리는, 반드시, 상기 실시의 형태에 관한 도 7 및 도 8에 기재한 순번으로 한정되지 않고, 적절하게 순번을 변경하여도 좋다. 또한, 본 발명은, 도 7 및 도 8과 같이 각 처리가 직렬적으로 순차적으로 진행된 형태로 반드시 한정되지 않는다. 몇가지의 처리를 병렬적으로 실행시키도록 하여도 좋다.
10 : 트레이닝 장치
12 : 근력 트레이닝기
14, 14a, 14b : 전극
16 : 가동부
22 : 운동 상황 검출기
24 : 자극 신호 생성기
26 : 데이터베이스
28 : 운동 부하 변경 장치
50 : 자극 신호 생성 시스템
52 : 다리
53 : 화상 데이터
54 : 뇌 부활 데이터 화상 취득부
56 : 관절 각도 데이터 취득부
58 : 근 활동 데이터 취득부
60 : 자극 신호 발생부
64 : 데이터베이스
66, 67 : 자극 전극
68, 69 : 근 전위 센서
70, 71 : 각도 센서

Claims (7)

  1. 트레이닝의 동작에 응하여 변위하는 변위부를 구비한 트레이닝기와,
    상기 변위부의 변위 또는 상기 트레이닝의 동작에 응한 트레이닝 실시자의 트레이닝 대상 부위의 변위를 검출하는 검출부와,
    상기 트레이닝할 때에 트레이닝 실시자에게 주는 자극 신호를 생성하는 신호 생성부와,
    상기 검출부에 의한 변위의 검출 결과에 의거하여, 상기 신호 발생부의 자극 신호에 관한 처리의 내용을 보정하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 검출부에서 검출한 변위와 소정의 기준 정보에 의거하여 상기 트레이닝의 평가를 행하는 평가부를 가지며,
    상기 평가부에서 사용된 상기 기준 정보는, 트레이닝 동작에서의 변위의 속도, 트레이닝중의 변위의 매끄러움의 정도 및 트레이닝의 동작에서의 1왕복의 변위의 대칭성중, 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자극 신호는, 상기 트레이닝의 동작을 하기 위해 부활하는 뇌의 특정 부위를 자극시키는 신호인 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    다른 복수의 자극 신호를 기억하고, 또는 다른 복수의 자극 신호를 생성하기 위한 자극 신호의 조건으로서 정한 자극 파라미터를 기억한 기억부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 검출부에서 검출한 변위에 의거하여, 상기 기억부에서 기억한 상기 복수의 자극 신호 또는 상기 자극 파라미터에 따라 생성 가능한 복수의 자극 신호중에서 트레이닝 실시자에게 주어야 할 자극 신호를 지정하는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 또한
    상기 평가부의 결과에 의거하여, 상기 신호 발생부의 자극 신호의 생성에 관한 처리의 내용을 보정하는 비교 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 정보는, 또한, 트레이닝의 동작에서 변위한 거리, 트레이닝의 계속 시간, 트레이닝의 동작의 변위의 궤적, 및 트레이닝 동작의 가속도 중, 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 트레이닝기에서의 상기 변위부의 부하를 조정하는 부하 조정부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 검출부에서 검출한 변위에 의거하여, 상기 부하 조정부에서의 부하에 관한 처리의 내용을 보정하는 부하 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
  7. 트레이닝의 동작에 응한 트레이닝기의 변위 또는 상기 트레이닝의 동작에 응한 트레이닝 실시자의 트레이닝 대상 부위의 변위를 검출하는 검출 수단과,
    상기 트레이닝할 때에 트레이닝 실시자에게 자극 신호를 주는 자극 수단과,
    상기 검출 수단에 의한 변위의 검출 결과에 의거하여 상기 자극 신호의 내용을 보정하는 보정 수단으로서, 트레이닝 동작에서의 변위의 속도, 트레이닝중의 변위의 매끄러움의 정도 및 트레이닝의 동작에서의 1왕복의 변위의 대칭성중 적어도 하나에 의거하여 상기 자극 신호의 내용을 보정하는 보정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
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