训练装置的制作方法

专利名称：训练装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及训练装置，尤其涉及使用刺激信号的训练装置。
背景技术：
以往，例如，公知有日本特开2009 - 45236号公报所公开的这样的各种训练装置。在进行训练时，根据其目的，在大多的情况下使用各种训练装置(训练设备)。实施训练的状况多种多样，在包含健康者和运动选手的肌力训练、高龄者护理预防或者病后康复等的各种情况中，为了达到各种目的而实施训练。为了改善其训练效果，优选使训练装置构筑为根据目的以及实际的训练状况来提供合适的功能。例如，在肌力训练情况中，优选能够根据需要细微地调节训练对象部位的负荷的大小。在这一点上，上述现有技术的训练装置，在使用负荷杠铃来进行腕、腿等的肌力增强的训练装置中，通过改善负荷杠铃的切换功能，提高了变更负荷时的便利性。另外，近年，关于用于脑神经麻痹等障碍所引起的步行困难者的步行辅助系统，正在进行使用电刺激来激发肌肉活动等的研究，在脑机接口(BMI)和神经康复这样的研究领域非常活跃。作为相关技术文献，例如有横井浩史与其他人合作的「歩行運動補助
反射運動系O電気刺激装置開発」，BRAIN and NERVE—神経研究O進歩、2010年11月号特集，vol. 62, No. 11，「歩行O異常」。在这些领域的研究成果的实用化中，为了使患者能够恢复到可回归日常生活的程度，需要一定程度地正确地(平稳地)进行步行及其它动作的训练、以及恢复其肌力的训练。[在先技术文献][专利文献][专利文献I]日本特开2009 - 45236号公报[专利文献2]日本特开2011 - 67319号公报[非专利文献][非专利文献I]横井浩史及其他，「歩行運動補助O & * O反射運動系O電気刺激装置開発」，BRAIN and NERVE —神経研究乃進歩、2010年11月号特集，vol. 62，No. 11「歩行i子Q
異常」

发明内容
发明所要解决的课题本申请发明者构想了这样的技术思路在训练实施者进行训练动作时，对该训练实施者的训练动作所涉及的部位施加刺激信号。以下，在记为“训练”的情况中，包含高龄者或者病后康复等的各种训练。
具体地说，刺激信号是为了对训练实施者(用户)以特定的强度(在电信号中为电压等)和特定的频率等施加规定的刺激而生成的信号。通过接收刺激信号，对训练实施者的身体(患部)施加刺激，能够适当地进行该刺激信号的生成和赋予，从而改善训练效果。在复原等的情况中，能够与基于刺激信号的复原等一起，进行基于训练动作的肌力恢复、维持
坐寸ο但是，在进行使用刺激信号的训练的情况下，与训练中的动作等无关，只是单纯地一律持续施加相同的刺激信号，有时会从开始就不适应实际的个別具体的状况(例如，训练的内容、行进状况、效果、各用户的个性、症状等)，或者当个別具体的状况在事后改变时，不能进行符合实际情况的、合适的处理。因此，存在难以充分得到训练效果的问题。本发明是为了解决上述这样课题而完成的，目的在于提供一种适合于进行使用刺激信号的训练的训练装置。用于解决课题的手段为了达成上述目的，第I发明是一种训练装置，该训练装置具备训练机、检测部、信号生成部、控制部。训练机具备随着训练动作而进行位移的位移部。检测部检测所述位移部的位移或者与所述训练动作对应的训练实施者的训练对象部位的位移。信号生成部生成在进行所述训练时施加给训练实施者的刺激信号。控制部根据所述检测部的位移检测结果，对所述信号生成部的与刺激信号相关的处理的内容进行校正。此外，第2发明的特征在于在第I发明所涉及的训练装置中，所述刺激信号是刺激为了进行所述训练动作而激活的脑的特定部位的信号。此外，关于第3发明，在第I或者第2发明所涉及的训练装置中，具备存储部。存储部存储不同的多个刺激信号，或者存储刺激参数，其中，所述刺激参数作为用于生成不同的多个刺激信号的刺激信号条件而被决定。所述控制部基于由所述检测部检测出的位移，从所述存储部存储的所述多个刺激信号或者能够根据所述刺激参数生成的多个刺激信号中，指定应施加给训练实施者的刺激信号。此外，关于第4发明，在第I至4的发明中的任意一个所涉及的训练装置中，所述控制部具备评价部和比较校正部。评价部根据由所述检测部检测出的位移以及规定的基准信息，进行所述训练的评价。比较校正部根据所述评价部的结果，对所述信号生成部的与刺激信号的生成相关的处理的内容进行校正。此外，关于第5发明，在第4发明所涉及的训练装置中，所述基准信息包含在训练动作中位移的距离、训练的持续时间、位移的速度、训练中的位移的流畅度、训练动作中的一次往返的位移的对称性、训练动作的位移的轨迹、训练动作的加速度中的至少一个。此外，关于第6发明，在第I至5的发明的任意一个所涉及的训练装置中，具备负荷调整部。负荷调整部调整所述训练机中的所述位移部的负荷。所述控制部包含负荷控制部。负荷控制部根据由所述检测部检测出的位移，对所述负荷调整部中的与负荷相关的处理的内容进行校正。为了达成上述目的，第7发明是一种训练装置，所述训练装置具备检测单元、刺激单元、校正单元。检测单元检测训练机的与训练动作对应的位移或者训练实施者的训练对象部位的与所述训练动作对应的位移。刺激单元在进行所述训练时对训练实施者施加刺激信号。校正单元根据所述检测单元的位移检测结果，对所述刺激信号的内容进行校正。
发明效果根据第I发明，能够将训练中用户实际动作时的结果反馈给与刺激信号相关的处理。由此，提供一种能够将用户的动作的结果反映到刺激信号的内容中、适合于进行使用刺激信号的训练的训练装置。根据第2发明，通过使用“刺激为了进行训练动作而激活的脑的特定部位的刺激信号”，能够将训练动作的结果反馈到刺激信号的内容中，同时可靠地进行肌力训练，该肌力训练在“具有因神经系统的损伤而导致的运动障碍的障碍者的、用于恢复运动功能的康复”中是必要的。根据第3发明，能够将用于生成刺激信号的信息存储在存储部中，从这些存储的信息中，根据检测部的检测结果，适当地选择刺激信号。根据第4发明，能够使用通过与规定的基准信息的比较而得到的训练评价结果，对与刺激信号相关的处理内容进行校正。根据第5发明，能够使用在训练动作中位移的距离、训练的持续时间、位移的速度、训练中的位移的流畅度、训练动作中的一个往返的位移的对称性、训练动作的位移的轨迹、训练动作的加速度这些表示训练动作的具体指标中的至少一个，评价训练动作。根据第6发明，能够与刺激信号一起，进行负荷的调整，将用户实际动作时的结果反馈到训练中。根据第7发明，提供一种能够将训练中用户实际动作时的结果反馈到刺激信号的内容中、适合于进行使用刺激信号的训练的训练装置。


图1是示出本发明的实施方式所涉及的训练装置的结构的图。图2是用于说明本发明的实施方式所涉及的、基于运动状况的刺激信号的控制技术的图。图3是用于说明本发明的实施方式所涉及的、基于运动状况的刺激信号的控制技术的图。图4是用于说明本发明的实施方式所涉及的，基于运动状况的刺激信号的控制技术说明的图。图5是用于说明本发明实施方式中的刺激信号生成的技术的图。图6是示出本发明的实施方式中用于建成刺激信号参数的数据库的建成方法的步骤的流程图，是示出由CPU执行的子程序的流程图。图7是在本发明的实施方式所涉及的训练装置中CPU所执行的子程序的流程图。图8是在本发明的实施方式所涉及的训练装置中CPU所执行的子程序的流程图。
具体实施例方式实施方式.[实施方式的结构]图1是示出本发明的实施方式所涉及的训练装置的结构的图。在图1中，实施训练的用户2也一起被示出。本实施方式所涉及的训练装置10具备肌力训练机12。肌力训练机12能够进行所谓的腿部推举、具备在腿部推举时用户2放置腿的运动部16。腿部推举是伸展膝部的运动，能够强化下肢整体的肌力，改善站立、行走、坐下等基本动作所需要的肌力。训练装置10具备CPU (中央运算处理装置)20。CPU20与运动状况检测器22、刺激信号生成器24以及运动负荷变更装置28连接，并且还与数据库26连接。运动状况检测器22检测用户2在肌力训练机12进行训练时的、用户2的训练动作的状况。具体地说，在肌力训练机12中，设置有用于检测运动部16的位置的传感器。运动状况检测器22能够接收来自该传感器的电信号，检测运动部16的移动所涉及的信息(以图1的纸面左右方向为轴的位置、位移、位移速度等)。另外，运动状况检测器22可以利用日本特开2011 - 67319号公报所记载的、肌力训练机械的运动状况检测装置所涉及的结构。刺激信号生成器24与刺激电极14 (刺激电极14a、14b)连接。如图1所示，在本实施方式中，刺激电极14设置于用户2的腿(大腿和小腿部分)上。经由刺激电极14，将刺激信号生成器24所生成的刺激信号施加到用户2的腿。刺激信号生成器24能够根据数据库26中存储的数据，生成该数据指定的电压和频率的电信号，输出到刺激电极14。在数据库26中，存储有刺激信号参数，该刺激信号参数作为用于在刺激信号生成器24生成多个不同的刺激信号的条件而使用。该刺激信号参数包含振幅、频率、突发频率、占空比、载波频率、模式，这些信息进行数据库化后成为数据库26。突发频率是指信号的突发波的频率，该信号激活用于特定运动(动作)的脑的部位，载波频率是指没有数据的、只是作为承载波的信号的载波的频率，载波信号由矩形波形成，该矩形波的频率高于突发信号的频率。这些突发波和载波叠加后，能够用作刺激信号，能够通过占空比来调节刺激强度。运动负荷变更装置28能够将来自数据库26的刺激信号参数的信息作为输入值，根据该输入值，将电压和频率等不同的多个种类的刺激信号输出到刺激电极14。关于基于刺激信号生成器24的、刺激信号的生成以及数据库26的数据的内容等的详细情况，将在后面说明。运动负荷变更装置28能够调节肌力训练机12中的腿部推举动作的负荷(具体地说是实施训练时妨碍运动部16的位移的负荷)。在运动负荷变更装置28中，搭载有多个负荷杠铃(可具备多个相同的负荷杠铃，也可以各具备规定数量的、重量不同的负荷杠铃)。运动负荷变更装置28根据配合所指示的负荷的大小而预先决定的负荷杠铃的选择模式，组合这些多个负荷杠铃，使得实现来自CPU20的控制信号所指定的负荷。由此，用户2和其它辅助者不需要进行负荷调节作业，能够通过CPU20的控制自动进行负荷调节。另外，优选的是，运动负荷变更装置28可以搭载日本特开2009 - 45236号公报所记载的肌力训练用负荷赋予装置所涉及的结构。[实施方式的动作]以下，对本发明的实施方式所涉及的训练装置10中的动作(控制动作)进行说明。在具备使用图1说明的结构的训练装置10中，实现了下述(I) (3)所涉及的动作。( I)本实施方式中的激活脑所涉及的刺激信号在本实施方式中，刺激用户2的神经、脑和肌肉，通过刺激信号生成器24生成进行运动动作的信号作为刺激信号，并进行利用。即，在本实施方式中，作为刺激信号，对于因脑神经的麻痹和感觉运动系统的疾病导致的麻痹等、中枢神经系统的损伤导致的运动障碍而使得日常生活中所需的动作变得困难的人，在与为了使关节动作而激活的脑的特定部位所对应的神经上，使用为了激活该特定部位而施加的电信号。作为刺激信号的条件而使用的刺激信号参数，使用后面说明的“刺激信号生成所涉及的技术”而预先确定，存储在数据库26中。CPU20控制运动负荷变更装置28，根据数据库26中存储的刺激信号参数，使运动负荷变更装置28生成刺激信号，将该刺激信号输出到刺激电极14。通过生成的刺激信号，刺激神经、脑、肌肉，辅助运动。(2)基于运动状况的刺激信号的控制图2至图4是用于说明本发明的实施方式所涉及的、基于运动状况的刺激信号的控制技术的图。如上所述，本实施方式所涉及的训练装置10是用于进行腿部推举的装置。如图2所示，训练装置10的用户2反复进行伸展腿(时间Tl)、收缩腿(时间T2)这样的动作。图3是示出运动状况检测器22检测出的、用户2伸展腿的距离I与时间之间的关系的图。图4是示出实现了理想的运动(平稳运动)的情况下的图。图3以及图4记载了在用户2接收刺激信号并且根据自己的意愿希望移动腿的状态下，推测的运动状况检测器22检测的距离I与时间之间的关系。运动状况检测器22通过检测运动状况，如图3所示，将到腿所伸展到的前端为止的距离I作为顶点(拐点)，从开始到时间T1，距离增大，并且，从拐点的时刻(腿从伸展动作切换到收缩动作的时机)到时间T2，距离减小。此处，推测为在没有障碍的健康者的腿部推举中，如图3的虚线所示那样，经过时间T1，距离线性地增大到了距离1，从拐点经过时间T2，距离线性地减小。但是，在用户2进行腿部推举动作时，在身体具有某些困难的情况下，不会得到这样理想的线性的特性。具体地说，例如，假定用户2具有某些障碍(具体地说，脑神经的麻痹和感觉运动系统的疾病导致的麻痹、中枢神经系统的损伤导致的运动障碍等)的情况。在这样的情况下，如图3的实线所示那样，距离出现阶梯状地增大、减小这样的区别。如果比较虚线与实线，则在变化是否平稳(流畅)这方面上是不同的。在实施方式所涉及的训练装置10中，CPU20在通过运动状况检测器22检测到如图3那样的运动状况情况下，将该运动状况的检测结果反馈给刺激信号生成器24，对刺激信号的处理内容进行校正，使得检测出的运动状况从阶梯状变为接近平稳(流畅)。即，CPU20在当前时间点，将运动状况检测器22使用的刺激信号参数改写成数据库26中优选的其它刺激信号参数(接近作为目标的运动动作的刺激信号参数)。通过一定程度重复这样的控制，能够最终从数据库26内的刺激信号参数中，选择出适合用户2的个別具体状况的、用于生成最优的刺激信号的刺激信号参数。由此，能够使用户2的运动状况接近理想的状态(图4)。其结果是，在进行使用刺激信号的训练的情况下，能够抑制这种情况在当初并不适合实际的个別具体的状况(例如，训练的内容、行进状态、效果、各用户的个性、症状等)的情况下，或者在个別具体的状况事后发生变化时，不能进行符合实际情况的、合适的处理。关于运动状况的检测所涉及的拐点，可以自动识别(例如，确定距离I从增大转换为减小的时机)，或者也可以设定为预先规定的条件。此外，在本实施方式所涉及的训练装置10中，CPU20使上述运动状况变得平稳，并且根据运动状况的检测结果对刺激信号生成器24的处理内容进行校正，使得用户2的运动距离也达到规定的距离。关于作为目标的运动动作，例如可以选择下述的I个或者多个。CPU20根据检测出的运动状况，对刺激信号生成器24与刺激信号相关的处理的内容进行校正，使得满足从下述的目标运动动作中选择出的I个以上的条件。具体地说，选择能够使选择出的I个以上的目标运动动作实现的刺激信号参数。例如，优先设定平稳运动的刺激信号参数，优先设定动作距离为最长的刺激信号参数。1.平稳运动2.动作距离长3.对称性(在图3中，以拐点为界的、增大和减小的斜度的对称性)4.从无负荷逐渐增大负荷5.动作时间Tl、T2短(动作速度变快)在进行康复的情况下，训练可以不是最初就施加负荷，而是首先在无负荷的状态下，进行使用训练装置10的训练，直到使上述目标运动动作中的1、2、3以及5中的I个或者多个动作成为几乎理想的动作(与作为基准的特性几乎一致的动作)。然后，可以在增大负荷的状态下，判定是否再次达成目标运动动作。这样，可以通过反复达成目标运动动作以及增大负荷，逐渐推进负荷增大。另外，关于“动作距离是否长”的判定，例如在认识到动作距离和训练时间的相关性的状况下，可以方便地通过I次的训练的持续时间等来进行评价。(3)基于运动菜单的负荷增大本实施方式所涉及的训练装置10能够根据规定的程序来进行使用刺激信号的肌力训练。通过上述的“基于运动状况的刺激信号的控制”的动作，在训练装置10中，CPU20进行最优的刺激信号的选择(刺激信号参数的选择)，使得用户2的训练动作满足平稳运动等的规定条件。通过这样的刺激信号参数的优化，在用户2的动作变为良好后，出于用户2的肌力训练的观点，进一步增大负荷。即使通过上述的刺激信号来刺激脑、神经以及肌肉，使得具有障碍的人能够达到进行运动、步行的状态，实际上，为了进行日常生活，一定程度的肌力仍是必不可缺的。特别是，在由于障碍而存在更长时间的、缺乏运动的期间的情况下，为了充分恢复和增强衰弱的肌力，需要有计划的训练。关于这一点，如上述那样，训练装置10具有运动负荷变更装置28，CPU20根据由运动状况检测器22检测出的运动状况，增加该运动负荷变更装置28中的负荷的大小。此时，出于适当地增大负荷的观点，根据预先制成的规定的运动菜单，一点一点地增加负荷。该运动菜单例如可以使用基于东京都老人综合研究所研究的护理预防综合高龄者运动训练(Comprehensive Geriatic Training, CGT)方法的运动菜单。根据实现在上述(I) (3)中说明的动作的、本实施方式所涉及的训练装置10，在与刺激信号相关的处理中，能够将用户2实际动作时的结果反馈到训练中。由此，能够将用户2的动作的结果反映到刺激信号的内容中。[刺激信号生成所涉及的技术]图5是用于说明本发明的实施方式中、刺激信号生成所涉及的技术的图。具体地说，在图5中，示出了实施方式的刺激信号生成系统50。使用该刺激信号生成系统50、通过以下所述的技术取得刺激信号参数的信息，将取得的刺激信号参数存储在数据库26中。运动负荷变更装置28将来自数据库26的刺激信号参数的信息作为输入值，将与该输入值对应的刺激信号输出到刺激电极14。刺激信号生成系统50具备脑激活数据图像取得部54、关节角度数据取得部56、肌肉活动数据取得部58、刺激信号生成部60，并且，具备与它们连接的CPU (中央运算处理装置)62。在腿52 (受测者的腿)上，设置有角度传感器70、71、肌电位传感器68、69、刺激电极 66、67。关节角度数据取得部56与角度传感器70、71连接。该角度传感器70、71是加速度传感器，根据随着腿52的运动而检测出的加速度，关节角度数据取得部56计算角度。同样，肌肉活动数据取得部58根据肌电位传感器68、69的输出值，取得肌肉活动数据。脑激活数据图像取得部54是测定脑的激活的装置，经由例如MRI (magneticreasonance imaging:核磁共振成像)装置、脑波计、近红外线脑测量装置等装置，取得作为脑激活数据的图像数据的图像数据53。在本实施方式中，配置有MRI等各种脑激活测定装置(未图示)，用于测定具有腿52的受测者的脑的激活，使脑激活数据图像取得部54连接该装置，经由脑激活数据图像取得部54取得图5中扼要地示出的图像数据53。通过刺激信号生成部60产生刺激信号，通过规定的方法，在刺激要激活的脑的特定部位的神经部位的位置，取得此时的脑激活图像、关节角度以及肌肉活动数据。CPU62与数据库64连接，将应存储到图1的数据库26中的信息被生成的结果记录到该数据库64中。图6是示出本发明的实施方式中，用于建成刺激信号参数的数据库的建成方法的步骤的流程图，是示出由CPU62执行的子程序的流程图。作为执行该流程图的前提，预先制成多个不同的刺激信号参数的列表。关于预先决定的这些多个刺激信号参数的每一个，如下述这样，通过对受测者施加刺激信号以及收集与此对应的各种数据，最终，完成刺激信号参数的数据库的建立。本实施方式中，形成包含多个(例如100个左右)刺激信号参数(Pl P100)在内的刺激信号参数组的数据库，使得能够应对多个不同的用户、多个不同的利用情况(康复、训练的进展状况、时期)以及其它的多个个別具体的情况。在图6的流程图中，首先，CPU62控制刺激信号生成部60，以规定的刺激信号参数生成刺激信号(步骤S80)。在该步骤中，选择I个预定的刺激信号参数(第一次时为列表的第I个，第η次时为列表的第η个的参数值)，根据选择出的刺激信号参数，进行刺激信号的生成。接下来，CPU62执行对刺激电极66、67输出生成的刺激信号的处理(步骤S82)。接下来，CPU62执行取得图像数据、关节角度数据、肌力数据(肌肉活动数据)的处理(步骤S84)。在该步骤中，在CPU62侧，接收与上述刺激信号的输出对应的、脑激活数据图像取得部54、关节角度数据取得部56、肌肉活动数据取得部58的各种取得数据，作为输入值。接下来，CPU62执行判定是否得到必要图像数据的处理(步骤S86)。图像数据53是通过脑激活数据图像取得部54得到的数据，能够作为用于确定脑激活的图像信息来使用。步骤S86中的、是否得到必要图像数据的判定是这样的判定:在当前时间点已取得的图像数据个数，是否达到在下一步骤进行的显着性差异检验所需要的规定的个数。接下来，CPU62执行处理，该处理进行显着性差异检验、关节角度估计、肌肉活动估计(步骤S88)。例如优选:在为了辅助腿的动作，对用户施加刺激信号时，在对应该刺激信号而取得的图像数据53中，只有脑中的与该腿对应的位置被活性化(激活程度最高)。相反，下述情况是不优选的:在为了辅助腿的动作而对用户施加刺激信号时，在对应该刺激信号而取得的图像数据53中，脑中的与该腿对应的位置以外的位置也被活性化(激活程度高)。步骤S88的处理是这样使用显着性差异检验方法来检验“是否只有脑中的与目标对应的位置被活性化”的处理。作为显着性差异检验的具体的方法，例如存在有t检验和Z检验，可以使用公知的检验方法。接下来，CPU62执行判定是否全部的条件已结束的处理(步骤S90)。在该步骤中，使用预定的条件(多个刺激信号参数)的刺激信号，分别判定上述S80至S88的一系列的处理是否已被执行。在全部的条件尚未结束的情况下，使处理返回步骤S80，对剩余的条件执行步骤S80至S88的处理。在步骤S90中判定为全部的条件已结束的情况下，CPU62执行决定最优参数的处理(步骤S92)。在该步骤中，将在上述步骤S88中的显着性差异检验中示出高值(t检验时为t值)的刺激信号参数条件决定为最优参数。接下来，CPU62执行写入最优参数的处理(步骤S94)。在该步骤中，将在步骤92中决定的最优参数写入数据库64。接下来，CPU62执行存储激活数据(数据库化)的处理(步骤S96)。能够根据需要将这样制成的包含刺激信号参数的数据复制到训练装置10中的数据库26 (即，记录装置)。[实施方式的具体的处理]图7以及图8是本发明的实施方式所涉及的训练装置102中、CPU20所执行的子程序的流程图。在图7以及图8所示的子程序中，首先，CPU20执行从数据库26取出刺激信号参数的数据的处理(步骤S100)。接下来，CPU20执行用于使刺激信号生成器24产生刺激信号的处理(步骤S102)，CPU20执行由运动状况检测器22检测运动状况的处理(步骤S104)。接下来，CPU20根据检测出的运动状况，执行判定是否已到达训练动作的拐点(图3参照)的处理(步骤S108)。在步骤S108中，在判定为存在拐点的情况下，接下来，CPU20执行将该位置设定为拐点的处理(步骤S106)。通过该步骤的拐点设定，由于能够如图3所示的那样确定拐点的位置，所以能够确定时间T1以及时间T2。接下来，CPU20执行用于使刺激信号生成器24产生刺激信号的处理(步骤S110)，CPU20执行由运动状况检测器22检测运动状况的处理(步骤S112)。接下来，CPU20执行平稳判定、即用于判定在上述步骤SI 12中检测出的运动状况是否是平稳运动的处理(步骤S114)。在该步骤中，CPU20执行判定如图3的实线所示的高度差是否小到规定的程度的判定处理，其中，所述高度差因训练动作未平稳地进行而产生。关于高度差是否小于规定的程度的判定，可以适当地采用各种评价方法，例如也可以判定平稳的基准直线(图3的虚线)与实际检测出的高度差的凹凸的各顶点之间的偏差的大小是否小于规定值等。在当前的刺激信号下，在因用户2的动作辅助未充分进行等情况而不能进行平稳判定或者在平稳的程度低于规定的基准的情况下，该步骤的条件设为不成立(否)，处理返回步骤S110，变更刺激信号参数后，反复进行处理。接下来，CPU20执行设定平稳参数的处理(步骤S116)。在该步骤中，根据平稳判定的结果，从存储在数据库26中的刺激信号参数中，选择根据达成最平稳的运动的观点而成为最优的刺激信号参数。也就是说，在该步骤中，根据在步骤S114中的平稳判定的结果，执行将实现了最平稳的动作的刺激信号参数设定为最优的刺激信号参数的处理。
接下来，CPU20执行用于使刺激信号生成器24产生刺激信号的处理(步骤S118)，CPU20执行由运动状况检测器22检测运动状况的处理(步骤S120)。接下来，CPU20执行判定动作距离的处理(步骤S122)。该动作距离的判定可以通过将如下所述的值与规定的基准(例如同一用户的过去的训练成绩、历史)进行比较来进行，其中上述值是合计了每I套训练中用户2因腿部推举的腿伸缩动作而位移的距离后的值。在当前的刺激信号下，根据用户2的动作辅助未充分进行等情况而不能进行动作距离的判定或者在动作距离与规定的基准相比没有延长的情况下，该步骤的条件设为不成立(否)，处理返回步骤S118，变更刺激信号参数后，反复进行处理。在步骤S122的条件被认为成立(是)的情况下，CPU20执行设定动作距离参数的处理(步骤S124)。在该步骤中，根据在步骤S122中的动作距离的判定处理的结果，执行将实现了最长动作距离的刺激信号参数设定为最优的刺激信号参数的处理。接下来，CPU20执行用于使刺激信号生成器24产生刺激信号的处理(步骤S126)，CPU20执行由运动状况检测器22检测运动状况的处理(步骤S128)。接下来，CPU20执行进行对称性判定的处理(步骤S130)。步骤S130是这样的处理在根据运动状况检测器22的检测结果而得到的时间与距离之间的关系(图3参照)中，以拐点为基准，判定训练动作(位移)是否满足对称性。在该处理中，可以以拐点为界，比较时间T1与时间T2的各自的区间的检测结果，根据该差分是否大于规定的判定值来判定对称性。在当前的刺激信号下，在根据用户2的动作辅助未充分进行等情况而不能进行对称性的判定或者在对称性低于规定的基准的情况下，该步骤的条件设为不成立(否)，处理返回步骤S126，变更刺激信号参数后，反复进行处理。接下来，CPU20执行设定对称性参数的处理(步骤S132)。在该步骤中，根据步骤S126中的对称性的判定处理的结果，执行将实现了最高对称性的刺激信号参数设定为最优的刺激信号参数的处理。接下来，从图7到图8的流程图进一步推进处理，CPU20执行用于使刺激信号生成器24产生刺激信号的处理(步骤S134)，CPU20执行由运动状况检测器22检测运动状况的处理(步骤S136)。接下来，CPU20执行判定负荷状况的处理(步骤S138)，CPU20执行由运动状况检测器22检测运动状况的处理(步骤S140)。接下来，CPU20基于CGT理论来变更负荷，执行用于进行指定的训练的处理(步骤S142)。在该步骤中，根据“基于CGT理论的运动菜单”进行负荷的变更，其中，所述“基于CGT理论的运动菜单”是针对使用训练装置10的多个用户而预先制成的，存储在数据库26(或者其它存储装置)中。具体地说，CPU20控制运动负荷变更装置28，使得实现所存储的“根据运动菜单来指定的负荷”。另外，随着负荷的变更，在变更后的负荷下，检测用户2是否能够正常进行训练动作(腿部推举)，该检测结果作为历史数据而被保留。另一方面，对于变更后的负荷，在用户2不能进行训练动作的情况下，将“在该负荷下不活动”这样的情况作为历史数据记录下来，前进到下一步骤。接下来，CPU20执行建成基于刺激信号的肌力训练的数据库的处理(步骤S144)。在该步骤中，本次子程序的结果(例如，针对各用户的刺激信号参数的设定值、变更历史、负荷的大小、训练动作的历史、运动状况检测结果的历史等)被用于数据库26内的信息的更新。然后，本次的子程序结束，处理返回。根据以上的处理，能够将训练中用户2实际动作时的结果反馈给CPU20以及刺激信号生成器24中的刺激信号相关的处理(具体地说，刺激信号参数的值)。由此，提供一种能够将用户2的动作的结果反映到刺激信号的内容中，适合于进行使用刺激信号的训练的训练装置10。通过这样的反馈控制，由于实际的运动状况的检测结果被自动地反映到刺激信号参数以及负荷控制中，因此能够减轻训练(特别是康复)的情况下的医师、护士、物理治疗师等专业的从业者的负担。另外，在上述的实施方式中，肌力训练机12相当于所述第I发明中的“训练机”，运动状况检测器22相当于所述第I发明中的“检测部”，刺激信号生成器24相当于所述第I发明中的“信号生成部”，CPU20相当于所述第I发明中的“控制部”。此外，在上述的实施方式中，数据库26相当于所述第3发明中的“存储部”。此外，在上述的实施方式中，关于目标运动动作，用于已确定的步骤S114、S122、S130的判定处理的判定的值，相当于所述第4发明中的“规定的基准信息”。此外，在上述的实施方式中，运动负荷变更装置28相当于所述第6发明中的“负荷调整部”。此外，在上述的实施方式中，在图7以及图8的子程序中，通过CPU20执行步骤S104、S112、S120、S128以及S136的处理，实现了所述第7发明中的“检测单元”，通过0 似0执行步骤3102、5110、5118、5126以及S134的处理，实现了所述第7发明中的“刺激单元”，通过CPU20执行步骤SI 16、S124、S132的处理，实现了所述第7发明中的“校正单元”。另外，在实施方式中，使用刺激信号生成系统50建成数据库，使用该数据库，生成“在与为了使关节动作而激活的脑的特定部位对应的神经上施加的、用于激活该特定部位的电信号”作为刺激信号。但是，本发明并非仅限于这样的使用刺激信号生成系统50的刺激信号生成技术，使用本实施方式所涉及的刺激信号生成所涉及的技术以外的技术，也可以制成、数据库化以及生成用于刺激或者辅助训练中的用户的动作的信号(规定了规定电压、频率、占空比其它的条件的电信号等)，也可以替代刺激信号生成器24而使用生成该信号作为刺激信号的设备。此时，也可以将决定刺激信号的条件的表等存储在数据库26中，使得能够输出多种刺激信号，与上述实施方式相同地，在CPU20侧指定刺激信号的切换。另外，在实施方式中，作为通过训练装置10实施的训练动作，选择了腿部推举。但是，本发明并不限定于此。例如，本发明也可以应用于髋关节外展、划动、前腿肌伸展这样的各种训练动作的训练装置。本发明也可以应用于这样的训练装置:在锻炼上半身肌力的各种训练以及因脑神经的麻痹和感觉运动系统的疾病等情况而造成的四肢运动的运动功能障碍的康复中，实施使臂、肩、肘、手腕、指、其它上半身、下半身的各种部位活动的训练。在这些各种训练中，只要能够与上述实施方式所说明的一样，在包含CPU20、训练装置10、运动状况检测器22、刺激信号生成器24、数据库26、运动负荷变更装置28的、图1的硬件结构上实现刺激信号的生成以及赋予、基于运动状况的刺激信号的控制、以及基于运动菜单的负荷增大这些处理即可。即 ，只要按如下所述即可:使用刺激信号的生成所涉及的技术来建成数据库，并且，检测这些各种训练的运动状态以及评价与目标动作的偏离，根据其结果，对CPU中的与刺激信号和负荷调节相关的控制内容进行校正(反馈)。对于用于检测用户的训练动作的传感器的结构，可以使用检测位置、位移、速度、加速度、角速度、角加速度以及其它物理量作为电子、机械的其它各种物理信息的各种感测技术。例如，为了平稳判定、对称性判定等，可以使用加速度传感器。另外，关于运动状况的检测，在肌力训练机12中，可以检测训练中位移的部位(位移部)的位移，也可以检测训练实施者(用户2)的训练对象部位(在实施方式中为腿的角度或伸展的长度等)的与训练动作对应的位移。另外，在运动状况的检测中，也可以使用加速度传感器来检测训练动作的加速度。具体地说，可以在随着训练动作而发生位移的身体部位(臂、肩、肘、手腕、指、其它上半身、下半身的各种部位)上设置加速度传感器，进行加速度的测定。此外，也可以通过使用例如运动传感器等各种传感器的感测技术来检测训练动作的位移轨迹(具体地说，为二维轨迹即平面上的轨迹、三维轨迹即三维空间的轨迹)。可以通过将这些检测数据与规定的基准数据(基准值和基准模式)进行比较，计算实际训练动作与规定动作(在现阶段预定的动作，或者标准的或理想的动作)之间的偏离(差异)的大小，将该计算结果用于“基于运动状况的刺激信号的控制”。另外，在记载于图7以及图8的流程图中，以依次直列地推进的方式完成以下处理与拐点设定相关的处理、与平稳判定相关的处理、与动作距离判定相关的处理、与对称性判定相关的处理、与负荷状况判定相关的处理、与基于CGT理论的负荷调整等相关的处理、与数据库建成相关的处理。但是，本发明并不限定于此。上述列举的各个处理并不一定限定于上述实施方式所涉及的图7以及图8中记载的顺序，可以适当地变更顺序。此外，本发明并不一定如图7以及图8那样限定于各处理直列地依次进行的形态。也可以并列地执行几个处理。标号说明10训练装置12肌力训练机14、14a、14b 电极16运动部22运动状况检测器24刺激信号生成器26数据库28运动负荷变更装置50刺激信号生成系统52 腿53图像数据54脑激活数据图像取得部56关节角度数据取得部58肌肉活动数据取得部60刺激信号生成部64数据库66、67刺激电极
68、69肌电位传感器70、71角度传感器
权利要求
1.一种训练装置，其特征在于，该训练装置具备: 训练机，其具备随着训练动作而位移的位移部； 检测部，其检测所述位移部的位移或者训练实施者的训练对象部位的与所述训练动作对应的位移； 信号生成部，其生成在所述训练时施加给训练实施者的刺激信号；以及控制部，其根据所述检测部的位移检测结果，对所述信号生成部的与刺激信号相关的处理的内容进行校正。
2.根据权利要求1所述的训练装置，其特征在于， 所述刺激信号是刺激为了进行所述训练动作而激活的脑的特定部位的信号。
3.根据权利要求1或者2所述的训练装置，其特征在于， 所述训练装置具有存储部，该存储部存储不同的多个刺激信号，或者存储刺激参数，其中，所述刺激参数是作为用于生成不同的多个刺激信号的刺激信号条件而确定的， 所述控制部根据由所述检测部检测出的位移，从由所述存储部存储的所述多个刺激信号或者能够根据所述刺激参数生成的多个刺激信号中，指定待施加给训练实施者的刺激信号。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的训练装置，其特征在于， 所述控制部具备: 评价部，其根据由所述检测部检测出的位移以及规定的基准信息，进行所述训练的评价；以及 比较校正部，其根据所述评价部的结果，对所述信号生成部的与刺激信号的生成相关的处理的内容进行校正。
5.根据权利要求4所述的训练装置，其特征在于， 所述基准信息包括在训练动作中位移的距离、训练的持续时间、位移的速度、训练中的位移的流畅度、训练动作中的一个往返的位移的对称性、训练动作的位移的轨迹、训练动作的加速度中的至少I个。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的训练装置，其特征在于， 所述训练装置具备负荷调整部，所述负荷调整部调整所述训练机中的所述位移部的负荷， 所述控制部包括负荷控制部，所述负荷控制部根据由所述检测部检测出的位移，对所述负荷调整部中的与负荷相关的处理的内容进行校正。
7.一种训练装置，其特征在于，该训练装置具备: 检测单元，其检测训练机的与训练动作对应的位移或者训练实施者的训练对象部位的与所述训练动作对应的位移； 刺激单元，其在所述训练时对训练实施者施加刺激信号；以及 校正单元，其根据所述检测单元的位移检测结果，对所述刺激信号的内容进行校正。
全文摘要
一种训练装置，其具备训练机、检测部、信号生成部、控制部。训练机具备随着训练动作而位移的位移部。检测部检测位移部的位移或者训练实施者的训练对象部位的与训练动作对应的位移。信号生成部生成在训练时施加给训练实施者的刺激信号。控制部根据检测部的位移检测结果，对信号生成部的与刺激信号相关的处理的内容进行校正。
文档编号A63B23/10GK103079649SQ20118003965
公开日2013年5月1日 申请日期2011年6月6日 优先权日2011年6月6日
发明者滨田和幸, 秋场猛, 横井浩史 申请人:电子系统股份有限公司