JP2001511050A - 感覚訓練により個体における運動制御を改善するコンピュータ化された装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 方法および装置は感覚劣化に伴う運動制御問題に取り組む訓練養生法を実現する。したがって、訓練養生法は、外傷性傷害、疾病、老化およびゆるやかな「職業性」型傷害を含む種々の異なる要因に関連する運動制御疾患に対して適用することができる。例えば、反復過労傷害（ＲＳＩ）に苦しむ患者に関して、運動制御問題を不能状態にすることはしばしば感覚問題を伴う。これら感覚問題は、長期にわたる有害な熱心に行われる急速反復運動が個体の患部領域の体性感覚、固有感覚および運動感覚能力に望まない変化をもたらすように思われる。本発明は、高い認知的動因の意図的状態下における、同時またはほぼ同時の導入感覚入力の反復的付与は、これにより平常な運動制御に必要な感覚フィードバックループを劣化させることとなる被験者のその他の識別可能部分の個体性代表の学習誘発性統合をもたらすと仮定する。すなわち、適当な運動制御に必要である感覚フィードバック能力の劣化としての始まりは、最後には、長期にわたる運動制御問題として現れる。したがって、入力統合または神経損傷／疾患に起因する感覚劣化を伴う運動制御問題は、個体の患部の矯正再識別感覚訓練の養生法によって軽減され得る。したがって、本発明の訓練養生法は、個体患部の２つの部位を別々に刺激する。個体からのフェードバックは、個体が２つの部位の違いを感じることの困難さの程度を示す。そして、刺激はフェードバックに基づいて個体に適応させられる。適応には、２つの部位間隔の増加、および／または、刺激のスペクトル特性または時間特性の変更が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】 感覚訓練により個体における運動制御を改善するコンピュータ化された装置 発明の背景 発明の技術分野 本発明は、運動制御の問題を緩和する技術に関する。より詳細には、本発明は 、体性感覚、固有感覚および運動感覚の少なくとも１つの訓練を介して個体にお ける運動制御を改善するコンピュータ化された方法に関する。関連技術の説明 個体における運動制御の問題は、外傷性傷害、疾病、老化、および緩やかな「 職業性」型傷害を含む種々の異なる原因に根ざしている。被害個体（患者）に対 してリハビリ訓練プログラムに参加するための十分な動機を与えた場合、回復は 可能であり、また、回復は訓練プログラムの質および量に大きく依存する。 個体における運動制御の問題が、筋肉および関連神経の少なくとも一方に対す る外傷性傷害、または、疾病に起因する場合には、神経に対する傷害の広がりに もよるが、このような個体は付随する感覚能力の損失を体感し得る。疾病の例に は、髄膜炎（脳膜炎）および癌が含まれる。歴史的に、運動制御問題が感覚能力 の損失に伴うものであるか否かに拘わらず、これら個体は補強、適応、調整およ び運動再訓練技術によって治療されてきた。 しばしば運動制御問題は、傷害または疾病によってではなく、長期にわたる運 動制御のゆるやかな劣化に関連して発生する。例には、業務誘発性運動中枢失調 、アルツハイマー、斜頚、脳性麻痺、多発硬化症、および、パーキンソン病、ハ ンチントン舞踏病および他の進行性神経系疾患における運動傷害が含まれる。 運動中枢失調の一般的な要因は、比較的長い期間にわたる常習的な反復急速運 動を伴う結果もたらされると思われる反復過労傷害（ＲＳＩ）の１つの要素であ る。通常、これらの潜在的に有害な急速運動は、約１００ミリ秒以下の頻度で出 現する。ＲＳＩの典型的な症状は、運動制御の損失および患部である手、足、肢 または首の不随意運動を含む。 急速運動の一例には、例えば、トリルおよびキーボードのストロークを生み出 すために、または各自の組立ライン作業等を実行するために反復的に急速な交互 運動を実行することが要求される音楽家、タイピスト、あるいは、他の手作業を 伴う熟練労働者が含まれる。所定期間にわたり反復的に実行されると、これら急 速な交互運動は人にＲＳＩの危険性をもたらす。 手の運動中枢失調を伴う音楽家に関する研究に際して、被験者は、不能症状の 発症に先立ち、練習量の増大、および長期の著しい緊張下における上演の要求と いう共通の履歴を皆有していた。被験者らの生体力学テストのほとんどは平常で あったが、中指の受動的な指伸長、前腕および肩の回転においては明らかな非相 称が存在した。これらの運動制御制約は、幾人かの音楽家に、場合によっては、 莢膜、靱帯、腱および筋膜の炎症問題、すなわち、ＲＳＩ症状を招来するぎこち ない代償的最終期姿勢の受け入れを強いる。 潜在性有害急速運動には、例えば、一方の手の複数の指を素早く開いたり閉じ たりする際に生じる、本来独立して制御されるべき肢の近接部位の急速な同時運 度も含まれる。霊長類に関するある研究では、高い認知的衝動状態の下、反復的 な活動が３ケ月の期間にわたり実行された。 一つの実験では、猿は片手を、２０ミリ秒以内に受動的に開いて離間する２本 の棒の上に置いた。運動実験全体を通して、猿は、ハンドピース（手あて、指あ て）との密接な接触を維持する間、手のひら、および指でハンドピースをきつく 握らなければならなかった。ハンドピースは、訓練セッションを通じて１３００ 回繰り返すために１実験あたり１回から７回の範囲で開いた。第２の実験では、 猿はハンドピースを繰り返し強く握らなければならなかった。成功実験は、５０ ０〜１０００ミリ秒間、８０グラムの力でのフルハンド接触を必要とした。各成 功実験では報酬（褒美）が与えられ、１訓練セッションあたり約４００回の実験 を実行した。 約８週間の訓練の後、褒美にも拘わらず、これら猿たちは訓練を避け始めた。 例えば、彼らはセッションの時間及び頻度を減らしはじめ、また、親指や手が痛 む場合には、親指や手を舐めた。彼らはまた、ハンドピースを握り占める強さの 抑制、及び／または、要求された手を握るという方策に代えて腕を引くといった ようないくつかの補償方策を築き上げた。訓練が継続されると、約５週間後には 、被験対象の５匹の猿全てに職業誘発性ＲＳＩの症状が発生した。５匹の猿の内 の４匹の猿は、食料の回収といった他の非実験対象運動におけるのと同様に、要 求作業に対して非能率的な運動制御の兆候を示した。５番目の猿は、被験手の第 四指に最も深刻な運動失調を発現させた。 したがって、ＲＳＩに苦しむ被験者は、迅速で常習的な熟練運動期間の特定の 状況において顕在化される運動中枢失調形態、運動制御の不調を発現させ得る。 外傷性傷害患者と異なり、ほとんどのＲＳＩ被験者は、しばしば、ぎこちない動 き、疲労、あるいは、タイミングあるいは力の減損の感覚として始まる緩やかな 症状の発症を経験する。潜在性有害反復運動が継続される場合には、最終的に運 動制御の劣化が、しばしば、痛みを伴う莢膜、靱帯、腱および筋膜の炎症問題に 先行して、並行して、あるいは、遅れて生じる。 補強、適応、調整および運動再訓練運動といった従来のＲＳＩ治療は、一時的 な解放をもたらすにすぎないように思われる。すなわち、従来の治療は、症状の 治癒を目的としており、問題の根源の特定あるいは問題の根源に対する取り組み を試みていない。この結果、休息及び従来治療にも拘わらず、運動制御問題及び 任意の付随する痛みは、しはしば、被験者が反復運動を再開するやいなや再発す る。 以上の観点から、運動制御の症状のみならず運動制御問題の根源に取り組む訓 練養生法を用いて、感覚劣化に伴う運動制御問題を特定するための改良技術が要 望されている。この養生法は、それにより長期にわたって患者が実質的に平常な 運動制御を回復することができる包括的解決法を提供し得る。 発明の概要 本発明は、感覚劣化に伴う運動制御問題に取り組む訓練養生法を実現する方法 および装置を提供する。したがって、訓練養生法は、外傷性傷害、疾病、老化お よびゆるやかな「職業性」型傷害を含む種々の異なる要因に関連する運動制御疾 患に対して適用することができる。 例えば、反復過労傷害（ＲＳＩ）に苦しむ患者に関して、運動制御問題を不能 状態にすることはしばしば感覚問題を伴う。これら感覚問題は、周辺神経の傷害 または疾病には起因しないように思われる。むしろ、長期にわたる有害な熱心に 行われる急速反復運動が個体の患部領域の体性感覚、固有感覚および運動感覚能 力に望まない変化をもたらすように思われる。簡潔に言えば、体性感覚入力は浅 い触感入力および深い触感入力、ストレッチ、緩やかなおよび急速な触感、およ び振動触感入力を含む。固有感覚および運動感覚は、運動制御および位置決め感 覚制御にそれぞれ寄与する筋肉、関節および皮膚からの入力を伴う。 これらの感覚問題は、種々の症状において明確に現れる。手に関する失調を伴 うある個体は、深い触感と浅い触感、あるいは鈍い圧迫と鋭い圧迫とを識別し得 るが、皮膚、筋神経、または腱を介した位置に関連する触感合図を正確に判断す ることはできない。すなわち、これらの個体は総入力を感じる能力は維持してい るが、痛感領域の違いを識別することはできないように思われる、すなわち、痛 感領域の感覚差に関して損失があるように思われる。例えば、ある個体は、どの 指が刺激されていたか、あるいは、１本以上の指が刺激を受けていたかの決定に 困難さを有する。 ある個体では、運動制御障害は不随意運動制御、すなわち、例えば、手が特定 の対象物の接触面に触れるときの屈筋および伸筋の共同収縮、不正確、衰弱、疲 労、協調の損失および不随意失調運動を含む。この結果、個体はもはや患部の繊 細な運動協調を必要とする作業を実行することができない。 本発明は、高い認知的動因の常習的状態下における、同時またはほぼ同時に実 行される複数の導入感覚入力の反復的付与は、それにより平常な運動制御に必要 な感覚フィードバックループを劣化させる被験者のその他の識別可能部分の個体 性代表の学習誘発性統合をもたらすと仮定する。したがって、指を制御する筋肉 に関連する指皮膚および筋肉導入入力の特に識別可能な代表以外の学習誘発性進 行破壊は、手運動制御の劣化をもたらす根源である。すなわち、適当な運動制御 に必要である感覚フィードバック能力の劣化としての始まりは、最後には、長期 にわたる運動制御問題として現れる。 上述のように、運動制御問題はまた、神経傷害または神経疾患の結果としても たらされ得る。このような場合において、神経再生が可能な場合には、回復は感 覚劣化問題に取り組むことによって促進され得る。 したがって、入力統合または神経損傷／疾患に起因する感覚劣化を伴う運動制 御問題は、個体の患部の矯正再識別感覚訓練の養生法によって軽減され得る。し たがって、本発明の訓練養生法は、個体患部の２つの部位を別々に刺激する。個 体からのフェードバックは、個体が２つの部位の違いを感じることの困難さの程 度を示す。そして、刺激はフェードバックに基づいて個体に適応させられる。適 応には、２つの部位間隔の増加、および／または、刺激のスペクトル（周波数） 特性または時間特性の変更が含まれる。 訓練養生法は単に症状に対して取り組むのでなく、運動制御問題の根源に対し て取り組むので、本発明は効率的であると共に永続性を有する。本発明のこれら および他の利点は、以下の詳細な説明に目を通すと共に種々の図面を研究するこ とにより明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明にを実行するための例示的コンピュータシステムのブロック図 である。 図２は、本発明の種々の局面を実現するための例示的ハードウェア環境を示す ブロック図である。 図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の矯正再識別間隔訓練養生法の示すフローチャ ートである。 図４〜図７Ｂは、図３Ａおよび図３Ｂの訓練養生法を実現するために有用な刺 激付与装置のいくつかの実施例を示す。 好適な発明の実施の形態の詳細な説明 以下、添付図面に説明されている２，３の好適な発明の実施の形態を参照して 本発明を詳細に説明する。以下の説明において、本発明の完全な理解を提供する ために多くの特定の詳細事項が説明されている。しかしながら、本発明はいくつ かのあるいはこれら特定の詳細事項なくして実施可能であることは当業者にとっ て明らかである。他の例において、本発明が不明確となることを避けるため周知 の処理ステップについては詳細に述べられていない。 図１は本発明の種々の局面を実施するために例示的コンピュータシステム１０ ０のブロック図である。コンピュータシステム１００は、表示スクリーン（すな わちモニタ）１０４、プリンタ１０６、フロッピーディスクドライブ１０８、ハ ードディスクドライブ１１０、ネットワークインターフェース１１２およびキー ボード１１４を含む。コンピュータシステム１００は、マイクロプロセッサ１１ ６、メモリバス１１８、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２０、リードオン リメモリ（ＲＯＭ）１２２、ペリフェラルバス１２４およびキーボードコントロ ーラ１２６を含む。コンピュータシステム１００は（アップルコンピュータ、例 えば、アップルマッキントッシュ、ＩＢＭパーソナルコンピュータ、あるいはこ れらの互換機といった）パーソナルコンピュータ、（サンマイクロシステムズ、 あるいはヒューレットパッカードワークステーションといった）ワークステーシ ョンコンピュータ、あるいはいくつかの他の方のコンピュータたり得る。 マイクロプロセッサ１１６は、コンピュータシステム１００の動作を制御する 汎用ディジタルプロセッサたり得る。マイクロプロセッサ１１６は、シングルチ ップコンピュータであってもよく、あるいは、複数のコンポーネントで実現され ても良い。メモリから引き出された命令を用いて、マイクロプロセッサ１１６は 、入力データの受取および操作、出力、および出力デバイス上へのデータの表示 を制御する。 メモリバス１１８はＲＡＭ１２０およびＲＯＭ１２２にアクセスするためにメ イク路プロセッサ１１６によって使用される。ＲＡＭ１２０は、汎用記憶領域お よびスクラッチパッドメモリとしてマイクロプロセッサ１１６によって使用され 得ると共に、入力データおよび処理済みデータを格納するためにも用いら得れる 。ＲＯＭ１２２は、他のデータと共にマイクロプロセッサ１１６が従う命令ある いはプログラムコードを格納するために用いられ得る。 ペリフェラルバス１２４は、コンピュータシステム１００によって用いられる 入力、出力および記憶装置にアクセスするために用いられる。発明の実施の形態 では、これらデバイスには表示スクリーン１０４、プリンタデバイス１０６、フ ロッピーディスクドライブ１０８、ハードディスクドライブ１１０およびネット ワークインターフェース１１２が含まれる。キーボードコントローラ１２６は、 キーボード１１４からの入力を受け取ると共に各押下げキーに対応するデコード 済みシンボルをバス１２８を介してマイクロプロセッサ１１６に送るために用い られる。 表示スクリーン１０４は、マイクロプロセッサ１１６によってペリフェラルバ ス１２４を介して提供される、あるいはコンピュータシステム１００内の他のコ ンポーネントによって提供されるデータのイメージを表示する出力デバイスであ る。プリンタデバイス１０６は、プリンタデバイスとして動作するとき、紙のシ ートまたは類似する表面上にイメージを提供する。プロッタ、タイプセッタ等の 他の出力デバイスが、プリンタデバイス１０６の代わりに、あるいはプリンタデ バイス１０６に加えて用いられる。 フロッピーディスクドライブ１０８およびハードディスクドライブ１１０は、 種々の型のデータを格納するために用いられ得る。フロッピーディスクドライブ １０８は、他のコンピュータシステムに対するこれらデータの転送を促進し、ま たハードディスクドライブ１１０は大容量の格納済データに対する高速アクセス を許容する。 マイクロプロセッサ１１６はオペレーティングシステムと共にコンピュータコ ードを実行し、データを生成すると共に使用するために動作する。コンピュータ コードおよびデータはＲＡＭ１２０、ＲＯＭ１２２、あるいはハードディスク１ ２０上に存在し得る。コンピュータコードおよびデータはまた、リムーバブルプ ログラム媒体上に格納され、必要に応じてコンピュータシステム１００上にロー ドあるいはインストールされる。リムーバブルプログラム媒体には、例えば、Ｃ Ｄ−ＲＯＭ、ＰＣ−ＣＡＲＤ、フロッピーディスクおよび磁気テープが含まれる 。 ネットワークインターフェース回路１１２は、他のコンピュータシステムに接 続されているネットワークを介してデータを送受信するために用いられる。イン ターフエースカードあるいは同様なデバイス、およびマイクロプロセッサ１１６ によって実行される適当なソフトウェアは、コンピュータシステム１００を既存 ネットワークに接続するために、また、標準プロトコルに従うデータを転送する ために用いられ得る。 キーボード１１４は、コマンドおよび他の指令をコンピュータシステム１００ に対して入力するためにユーザによって用いられる。他の型のユーザ入力装置も また本発明と共に用いられ得る。例えば、コンピュータマウス、トラックボール 、スタイラス、あるいは、タブレットのようなポインティングデバイスは、汎用 コンピュータのスクリーン上のポインタを操作するために用いられ得る。 本発明はまた、コンピュータ読み取り可能媒体上のコンピュータ読み取り可能 コードとしても具象化され得る。コンピュータ読み取り可能媒体は、後にコンピ ュータシステムによって読み取られ得るデータを格納し得る任意のデータ記憶デ バイスたり得る。コンピュータ読み取り可能媒体の例には、リードオンリメモリ 、ランダムアクセスメモリ、ディスケットのような磁気データ記憶デバイス、お よびＣＤ−ＲＯＭのような光学データ記憶デバイスが含まれる。コンピュータ読 み取り可能媒体はまた、コンピュータ読み取り可能コードが分散方式によって格 納されると共に実行されるように、コンピュータシステムに接続されているネッ トワークを介して配布され得る。 本発明の訓練養生法は、体性感覚、固有感覚および／または運動感覚領域にあ る感覚入力の低下を伴う運動制御問題を有する個体に適用し得る。上述のように 、これら個体についての運動制御問題の要因は、様々であると共に、外傷性傷害 、疾病、老化および反復過労傷害（ＲＳＩ）のような長期にわたる緩やかで破壊 的（有害）な「学習」によって誘発される運動制御障害を含む。しかしながら、 訓練養生法は幅広く運動制御問題に適用可能であるが、以下に述べる養生法では 、ＲＳＩを煩った個体（以下、「ＲＳＩ個体」という。）を例示的な運動制御障 害個体として用いる。 本発明は、ＲＳＩ個体に関する運動制御問題は、結果として区別的運動制御の 段階的損失をもたらすＲＳＩ個体の痛感部の感覚代表の進行性破壊的統合として 開始しするものと仮定する。運動制御の損失は、痛みを伴う莢膜、靱帯、腱およ び筋膜の炎症問題のリスクを増加させるぎこちない最終期姿勢をもたらす。 潜在的統合問題の原因の１つの説明例として、ほとんどの霊長類の脳は、約４ ０〜約２００ミリ秒以上の時間間隔で区分されていない感覚入力情報を別々に処 理、すなわち、識別することができないことが挙げられる。そのうちに、この時 間領域内における常同入力の継続的衝撃は脳を破壊的に再訓練し始める。これら の急速な、ほぼ同時の入力を独立した入力として識別することは不可能なので、 本発明の脳可塑性仮説に従えば、脳は、長期にわたりこれら入力を代表的に統合 し始める。最後には、ＲＳＩ個体はこれら入力を統合するように自身の脳を再訓 練する。以前は別々に表されていた極詳細な感覚入力は、今や劣化した統合形式 でしか表されない。この結果、適当な運動制御に必要な感覚フィードバック能力 の劣化は、最後には長期にわたる運動制御問題として現れる。 随意霊長類運動制御は基本的に感覚フィードバックループを伴うクローズドル ープ制御システムなので、上記仮説の観点から、本発明の感覚再訓練養生法は効 率的である。したがって、感覚フィードバックループが劣化すると、対応する動 的制御機能の劣化が予期される。これに対して、フィードバックループに取り組 まず、運動制御機能を補正することだけを試みる従来の治療養生法は、感覚ルー プの劣化に直接取り組まないので非効率的であり、また永続的な平常運動制御の 回復もたらすようには思われない。 図２に示されるように、例示的な感覚訓練装置２００は感覚劣化（ＭＣＳＤ） を伴う運動制御問題を患っているＲＳＩ個体２９０に対して訓練養生法を施すた めのプラットフォームを提供する。訓練装置２００は、プロセッサ１１６、ペリ フェラルバス１２４、刺激装置２５０および入力装置２６０を含んでいる。 訓練養生法に有用な感覚入力には、体性感覚、固有感覚および運動感覚入力の すくなくとも１つが含まれる。体性感覚入力には、深浅触感入力、ストレッチ、 緩急適応触感、および振動触感入力が含まれる。固有感覚および運動感覚は、運 動制御および位置感知制御にそれぞれ寄与する筋肉、関節および皮膚からの入力 を必要とする。したがって、刺激装置２５０によって与えられる感覚刺激は以下 の項目を少なくとも１つ含む。 浅い接触（例えば、有意味／無意味形状および文字の検知） 深い接触（ゆっくりとした繊維の適用、および急速な繊維の適用） 振動（異なる周期および強度） 位置の固有感覚（例えば、運動の中間領域および両極端） 温度（冷たい（寒い）〜熱い（暑い）） ストレッチ（ゴルジ腱紡錘、筋肉紡錘） 図３Ａおよび図３Ｂは本発明の訓練養生法を示すフローチャートである。同時 に図２も参照すると、運動制御問題の程度は個体間で差があるので、養生の第１ 段階は、感覚訓練を開始するために好適な一対の場所を選択するべく個体、例え ば、個体２９０の診断することにある。したがって、ステップ３１０では個体２ ９０が識別判定に困難であろう初期の第１の位置および第２の位置が選択される 。刺激装置２５０は第１の位置と第２の位置とに区別をつけて刺激を供給し始め る（ステップ３２０）。 好適な実施形態では、個体２９０は、第１の位置での刺激と第２の位置での刺 激の識別の体感の困難度を示すフィードバックを提供する（ステップ３３０）。 個体２９０からのフィードバックは、例えば、指の下にある感圧スイッチに対す る押圧をやめる触覚反応の形態および／または、例えば、マイクロフォンに向か ってしゃべる口頭反応の形態を採り得る。実施形態の中には、感覚訓練養生中、 個体２９０を案内する視覚的合図がモニタ１０４によって提供され得る。刺激シ ステム２００の一例では、個体２９０に対する視覚的合図は必要でなく、この場 合には、モニタ１０４が除去される。 ステップ３３０からのフィードバックに基づいて、刺激装置２５０は第１の位 置および第２の位置における刺激を適応して変化させる。刺激は、時間的におよ び／またはスペクトル的に修正または変更され得る。修正可能なパラメータには 、強度、スペクトル周波数、持続時間、時間的および空間的な配位が含まれる。 図３Ｂを参照すると、個体２９０が、識別できない場合、あるいは、第１の位 置と第２の位置における刺激を識別することが非常に困難である場合には、第１ の位置および第３の位置間の距離が第１の位置および第２の位置間の距離よりも 大きい第３の位置が選択される。これに対して、個体２９０が、第１の位置およ び第２の位置間の刺激を容易に識別できる場合には、第１の位置および第３の位 置間の距離が第２の位置および第２の位置間の距離よりも小さい第３の位置が選 択される（ステップ３５０）。 ステップ３６０では、第１の位置および第３の位置にて刺激識別が再開される 。再び、第１の位置と第３の位置とを識別する困難度を示す個体２９０からのフ ィードバックに基づいて、刺激装置２５０は第１の位置および第３の位置におけ る刺激を適応して変化させる（ステップ３７０、３８０）。 脳可塑性原則に従えば、本発明の訓練養生法に起因すると考えられる個体２９ ０の運動制御能力に関する実質的な改善は、再識別感覚訓練の約１０日から３０ 日後に観察し得るはずである。訓練養生法には、約１０００から３０００の刺激 訓練が１日のセッションに配分され、各セッションでは休みを挟んで約１〜２時 間の期間行われる。訓練は、理想的には遵守および安全の観点から理学療法セラ ピストによって観察されていることが好ましい。さらに、個体２９０の脳は可塑 的であると共に継続的に学習するので、初期の訓練期間の後も訓練養生を継続す ることにより運動制御にはさらなる改善がもたらされるはずである。 個体２９０が付随的な周辺神経傷害を有している場合には、体感識別訓練は、 任意の孤立性麻痺とは無関係に、***とり、正規姿勢の維持、および正規運動を 伴う感覚のリターンに応じて調整される。したがって、本訓練養生法は、感覚回 復の割合に積極的に寄与する。 本発明の他の局面によれば、訓練養生法は参加を後押しする動機をもたらす。 例えば、訓練養生は、マルチメディアゲームとして実現される宝探しゲームに姿 を変え得る。宝の手がかりを手触りとすることができる。織地を正確に識別する ことにより、個体２９０は続く宝探しに進むことができる。 上述したように、個体２９０に対して、体性感覚、固有感覚および／または運 動感覚刺激を含む刺激を与える方法は数多く存在する。以下における刺激装置２ ５０の例示的な具体例の詳細な説明では、刺激装置２５０によって供給される初 期刺激は、織地／触感刺激であり、また、より小さな範囲圧力および／または位 置刺激である。 図４を参照すると、刺激システム２００はテープ４１０を収容する一対のスプ ール４２０、４３０を有している。テープ４１０は、その表面に分散されたエン ボスパターン４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄ、４１０ｅ、４１０ｆ、 ４１０ｇを有している。好適なエンボスパターンの例には、点字文字、英数文字 および織地パターンが含まれる。 テープ４１０はローラ４４０を介して個体２９０に対して呈される。テープ４ １０を支持するために、ローラ４４０もまた圧力、例えば個体２９０に対する力 のフィードバックを供給する。パターン４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ ｄ、４１０ｅ、４１０ｆ、４１０ｇは、様々な速度で表され得る。呈示はなめら かな連続的な流れであってもよく、または、映画プロジェクタのように一時に１ つのフレーム（パターン）が呈示されるものであってもよい。個体２９０は指を テープ４１０の露出部４１０ｄに置き、パターン４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ 、４１０ｄ、４１０ｅ、４１０ｆ、４１０ｇを識別することが要求される。 あるいは、図５に示されている刺激装置２００では、パターン５１０ａ、５１ ０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄ、５１０ｅ、５１０ｆがドラム５１０上にエンボス処 理にて形成されている。この装置では、比較的大きなエンボスパターン、例えば 、パターン５１０ｄを個体２９０に対して呈することができる。このように、刺 激をいくつかの場所に同時に与えることは可能である。 図６は、ベース６２０、すなわち入力装置２６０に対して機能的に結合されて いるボール６３０、すなわち刺激装置２５０を含む刺激システム２００のさらな る他の実施形態を示す。この例では、個体２９０は手をボール２９０の上に置く 、すなわち、ボール６３０上に配置されている刺激パッド６１０ａ、６１０ｂ、 ６１０ｃ、６１０ｄ、６１０ｅ上に指の腹を置く。刺激パッド６１０ａ、６１０ ｂ、６１０ｃ、６１０ｄ、６１０ｅは、駆動時にパッドから突出するピンを備え る電気機械式パッドあるいはピエゾ駆動式パッドである。好適な点字パッドは、 カリフォルニア州サニベール市所在のテレセンソリー社（Telesensory Corp.） から入手可能なパワーブライユ製品ファミリー（PowerBraille Product Family ）のセル１６パッドが含まれる（ウエブサイト"www.telesensory.com"参照）。 個体２９０は、マルチメディアゲームのジョイスティックを操作するやりかた と何ら変わらない方法でボール６３０をベース６２０に対して操作することによ り刺激システム２００に対して位置フィードバックを提供する。異なる度合いの 動きおよび角度がシステム２００によって提供され得る。刺激パッド６１０ａ、 ６１０ｂ、６１０ｃ、６１０ｄ、６１０ｅの下方に位置する感圧スイッチを介し て選択的フィードバックもまた個体によって提供され得る。 図７Ａおよび図７Ｂは、刺激システム２００のさらなる他の実施形態の断面図 である。刺激装置２００は、複数の指刺激リング７１０，７２０，７３０，７４ ０，７５０を備える手袋上の刺激デバイス７００を有する。個体２９０は手の指 を指刺激リング７１０，７２０，７３０，７４０，７５０の各穴７１５，７２５ ，７３５，７４５，７５５に挿入する。 図７Ｂは刺激リングの１つ、例えば、刺激リング７１０の拡大断面図である。 個体２９０の指の指先セグメント７９５の指先パッド７９５ｂは電極７７０上に 配置されている。アクチュエータ７８０は、電極７７０に対して機能的に結合さ れ、また、チャネル７６０によって案内される。電極のブラント電極チップは、 指先パッド７９５ｂと接触している。刺激は、電極７７０の１つ以上のブラント チップをパッド７９５ｂに対して往復動させるアクチュエータ７８０を制御する ことにより選択的に固体２９０に付与される。 アクチュエータ７８０は、指パッド７９５ｂ下の刺激リング７１０のプロファ イルを最小化するために、手の甲側、すなわち、指先セグメント７９５の爪７９ ５ａ側に配置されている。このような配置は、手袋状刺激デバイス７００によっ て指に与えられ得る運動の自由度を最大化する。 個体２９０からのフィードバックは口頭、すなわち、マイクロフォンを介して 、あるいは、指の動きを介して伝えられ得る。したがって、３次元位置検出能力 が手袋状デバイス７００に組み込まれ得る。手の選択的対応モデルが刺激システ ム２００のモニタ１０４上に表示され得る。これにより訓練セッション中、個体 ２９０に対して視覚的合図を送ることができる。さらに、力フィードバック能力 もまたデバイス７００に組み込まれ得る。位置検出、表示およびフィードバック 能力は、カリフォルニア州パロアルト市所在のバーチャルテクノロジー社（Virt ual Technologies Inc.）から入手可能である（Webサイト"www.virtex.com"参照 ）。 多くの改良物が可能である。例えば、刺激システム２００の簡略化実施形態で は、個体２９０のフィードバックは要求されない。すなわち、効率および訓練程 度を監視する能力は設計の簡素化および低コストとトレードオフされ得る。さら に、上記した訓練養生法はまた、治療訓練にも適用可能である。すなわち、例え ば、運動中枢失調のような運動制御問題の進行をさけるために。治療を早期に開 始することにより、運動訓練養生の予防的な使用は、運動制御問題が観察可能と なるまで進行する前に、感覚統合の破壊的過程を回避させることができる。本発 明の訓練養生法は運動制御問題の根源に取り組むので、本発明は有益である。こ のように、識別感覚能力の再生によりもたらされる運動制御の改善は、本質的で あると共に永続的である。 以上、いくつかの好適な発明の実施の形態に従い本発明の説明してきたが、本 発明の範囲内に在る変更例、置換例、及び等価例が存在する。例として、上記Ｒ ＳＩ傷害は手に関するものであったが、これら傷害は体の他の部分、例えば、足 にも発生し得る。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の趣旨及び範囲を逸 脱しない範囲内で全ての変形例、置換例、及び等価物を含んでいるものと解釈さ れるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ 【要約の続き】 問題は、個体の患部の矯正再識別感覚訓練の養生法によ って軽減され得る。したがって、本発明の訓練養生法 は、個体患部の２つの部位を別々に刺激する。個体から のフェードバックは、個体が２つの部位の違いを感じる ことの困難さの程度を示す。そして、刺激はフェードバ ックに基づいて個体に適応させられる。適応には、２つ の部位間隔の増加、および／または、刺激のスペクトル 特性または時間特性の変更が含まれる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プロセッサ、刺激装置および入力装置を有するシステムにおける、損なっ た運動制御を有する個体の部位の運動制御を改善する方法てあって、前記刺激装 置は機能的に前記部位に結合されており、前記方法は、 ａ）前記部位内の複数の位置から第１の位置および第２の位置を選択し、前記 個体は前記第１の位置および第２の位置との識別の感知に困難さを有し、 ｂ）前記刺激装置を用いて前記第１の位置および第２の位置を区別をつけて刺 激し、 ｃ）前記入力装置を介して前記個体からフィードバックを受取り、そのフィー ドバックは前記第１の位置および第２の位置の識別の感知に関して前記個体が有 する困難度を示し、 ｄ）ｃからのフィードバックに基づいて刺激を変化させることにより適応して ｂを繰り返す方法。 ２．請求項１に記載の方法はさらに、 ｅ）ｃからの前記フィードバックに基づき前記複数の位置から第３の位置を選 択し、 ｆ）前記刺激装置を用いて前記第１の位置および第３の位置を区別をつけて刺 激し、 ｇ）前記入力装置を介して前記個体からフィードバックを受取り、そのフィー ドバックは前記第１の位置および第３の位置の識別の感知に関して前記個体が有 する困難度を示し、 ｄ）ｇからのフィードバックに基づいて刺激を変化させることにより適応して ｆを繰り返す方法。 ３．請求項１に記載の方法において、前記個体の前記運動制御障害は、運動中 枢失調、神経傷害または神経疾患、あるいは回復期間における不履行である方法 。 ４．請求項３に記載の方法において、前記運動中枢失調は反復過労傷害（ＲＳ Ｉ）によってもたらされる方法。 ５．請求項１に記載の方法において、適応ｄはｂにおける刺激を時間的または スペクトル的に修正することを含む方法。 ６．請求項１に記載の方法において、前記個体が前記刺激に挑むことを促すた めに動機付報酬が前記個体に与えられる方法。 ７．請求項５に記載の方法において、前記刺激の前記スペクトル修正は前記刺 激の強度あるいは増幅度の修正を含む方法。 ８．請求項１に記載の方法において、前記刺激は体性感覚、固有感覚および運 動感覚である方法。 ９．請求項８に記載の方法において、前記体性感覚刺激は触感、圧迫あるいは 織地刺激を含む方法。 １０．請求項２に記載の方法において、前記第１の位置および第２の位置間の 距離は前記第１の位置および第３の位置間の距離よりも大きい方法。 １１．請求項２に記載の方法において、前記第１の位置および第２の位置間の 距離は前記第１の位置および第３の位置間の距離よりも小さい方法。 １２．損なった運動制御を有する個体の部位の運動制御を改善する感覚刺激シ ステムであって、 前記部位内の複数の位置から第１の位置および第２の位置を選択するプロセッ サと、前記個体は前記第１の位置および第２の位置の識別の感知に困難さを有す ることと、 前記部位に機能的に結合されていると共に前記第１の位置および第２の位置を 区別をつけて刺激する刺激装置と、 自身を介して前記個体からフィードバックを受取る入力装置と、そのフィード バックは前記第１の位置および第２の位置の識別の感知に関して前記個体が有す る困難度を示すことと、前記刺激装置は前記個体からのフィードバックに基づい て前記識別刺激を適応して変化させることを備える感覚刺激システム。 １３．請求項１２に記載の感覚刺激システムにおいて、 前記プロセッサはさらに前記個体からのフィードバックに基づいて前記複数の 位置から第３の位置を選択し、 前記刺激装置はさらに前記第１の位置および第３の位置を区別をつけて刺激し 、 前記入力装置は前記個体から前記第１の位置および第３の位置の識別の感知に 関して前記個体が有する困難度を示すフィードバックを受取り、前記刺激装置は 前記個体からのフィードバックに基づいて前記識別刺激を適応して変化させるこ とを備える感覚刺激システム。 １４．請求項１２に記載の感覚刺激システムにおいて、前記個体の前記運動制 御障害は、運動中枢失調、神経傷害または神経疾患に関連する感覚刺激システム 。 １５．請求項１４に記載の感覚刺激システムにおいて、前記運動中枢失調は反 復過労傷害（ＲＳＩ）によってもたらされる感覚刺激システム。 １６．請求項１２に記載の感覚刺激システムにおいて、前記刺激装置は前記第 １の位置および第２の位置における刺激を時間的あるいはスペクトル的に適応し て修正する感覚刺激システム。 １７．請求項１２に記載の感覚刺激システムにおいて、前記個体が前記刺激に 挑むことを促すために動機付報酬が前記個体に与えられる感覚刺激システム。 １８．請求項１６に記載の感覚刺激システムにおいて、前記刺激の前記スペク トル修正は前記刺激の強度あるいは増幅度の修正を含む感覚刺激システム。 １９．請求項１２に記載の感覚刺激システムにおいて、前記刺激は体性感覚、 固有感覚および運動感覚である感覚刺激システム。 ２０．請求項１９に記載の感覚刺激システムにおいて、前記体性感覚刺激は触 感、圧迫あるいは織地刺激を含む感覚刺激システム。 ２１．請求項１３に記載の感覚刺激システムにおいて、前記第１の位置および 第２の位置間の距離は前記第１の位置および第３の位置間の距離よりも大きい感 覚刺激システム。 ２２．請求項１３に記載の感覚刺激システムにおいて、前記第１の位置および 第２の位置間の距離は前記第１の位置および第３の位置間の距離よりも小さい感 覚刺激システム。 ２３．コンピュータ読み取り可能コードが具象化されているコンピュータ利用 可能媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、そのコンピュータプログ ラム製品は、損なった運動制御を有する個体の部位の運動制御を改善すると共に プロセッサ、前記個体の部位に機能的に結合されている刺激装置および入力装置 を有する感覚刺激システムと共に有用に用いられるものであり、前記コンピュー タプログラム製品は、 前記プロセッサに前記部位内の複数の位置から第１の位置および第２の位置を 選択させるコンピュータ読み取り可能コードと、前記個体は前記第１の位置およ び第２の位置の識別の感知に困難さを有することと、 前記刺激装置に前記部位に機能的に結合されていると共に前記第１の位置およ び第２の位置を区別をつけて刺激させるコンピュータ読み取り可能コードと、 前記入力装置に自身を介して前記個体からフィードバックを受取らせるコンピ ュータ読み取り可能コードと、そのフィードバックは前記第１の位置および第２ の位置の識別の感知に関して前記個体が有する困難度を示すことと、 前記刺激装置に前記個体からのフィードバックに基づいて前記識別刺激を適応 して変化させしめるコンピュータ読み取り可能コードとを備えるコンピュータプ ログラム製品。 ２４．請求項２３に記載のコンピュータプログラム製品はさらに、 前記プロセッサに前記個体からのフィードバックに基づいて前記複数の位置か ら第３の位置を選択させるコンピュータ読み取り可能コードと、 前記刺激装置に前記第１の位置および第３の位置を区別をつけて刺激させるコ ンピュータ読み取り可能コードと、 前記入力装置に前記個体から前記第１の位置および第３の位置の識別の感知に 関して前記個体が有する困難度を示すフィードバックを受取らせるコンピュータ 読み取り可能コードと、 前記刺激装置に前記個体からのフィードバックに基づいて前記識別刺激を適応 して変化させしめるコンピュータ読み取り可能コードとを備えるコンピュータプ ログラム製品。 ２５．請求項２３に記載のコンピュータプログラム製品において、前記個体の 前記運動制御障害は、運動中枢失調、神経傷害または神経疾患に関連するコンピ ュータプログラム製品。 ２６．請求項２５に記載のコンピュータプログラム製品において、前記運動中 枢失調は反復過労傷害（ＲＳＩ）によってもたらされるコンピュータプログラム 製品。 ２７．請求項２３に記載のコンピュータプログラム製品において、前記刺激装 置は前記第１の位置および第２の位置における刺激を時間的あるいはスペクトル 的に適応して修正するコンピュータプログラム製品。 ２８．請求項２３に記載のコンピュータプログラム製品において、前記個体が 前記刺激に挑むことを促すために動機付報酬が前記個体に与えられるコンピュー タプログラム製品。 ２９．請求項２７に記載のコンピュータプログラム製品において、前記刺激の 前記スペクトル修正は前記刺激の強度あるいは増幅度の修正を含むコンピュータ プログラム製品。 ３０．請求項２３に記載のコンピュータプログラム製品において、前記刺激は 体性感覚、固有感覚および運動感覚であるコンピュータプログラム製品。 ３１．請求項３０に記載のコンピュータプログラム製品において、前記体性感 覚刺激は触感、圧迫あるいは繊維刺激を含むコンピュータプログラム製品。 ３２．請求項２４に記載のコンピュータプログラム製品において、前記第１の 位置および第２の位置間の距離は前記第１の位置および第３の位置間の距離より も大きいコンピュータプログラム製品。 ３３．請求項２４に記載のコンピュータプログラム製品において、前記第１の 位置および第２の位置間の距離は前記第１の位置および第３の位置間の距離より も小さいコンピュータプログラム製品。