JP7475620B2 - 運動機能回復訓練装置 - Google Patents
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Description
まず、図1~図5を参照しつつ、本実施形態に係る運動機能回復訓練装置の構成の一例について説明する。図1は本実施形態に係る運動機能回復訓練装置の全体構成の一例を示す説明図、図2は回動部の構成の一例を抽出して示す説明図、図3~図5は固定部材の断面構造例を概念的に示す説明図である。なお、以下において、運動機能回復訓練装置の構成の説明の便宜上、図1に示す上下左右前後の方向を適宜使用する場合があるが、これらの方向は運動機能回復訓練装置の各構成の位置関係を限定するものではない。本実施形態では、前後方向は後述する回動部の回転軸心方向、上下方向は鉛直方向、左右方向は前後方向及び上下方向の両方向に垂直な方向を指すものである。
次に、図6~図9を参照しつつ、コントローラ12の機能構成の一例について説明する。図6はコントローラ12の機能構成の一例を表す説明図、図7及び図8はモータ10の回転速度の変化の一例を表す説明図、図8はタッチパネル9の表示の一例を表す説明図である。
次に、図11~図13を参照しつつ、コントローラ12のCPU901により実行される処理手順の一例について説明する。
以上説明したように、本実施形態の運動機能回復訓練装置1は、回転可能に支持され、前腕部17を固定する固定部材15と、固定部材15を正転方向及び逆転方向に回転させるモータ10と、モータ10の回転位置を検出するエンコーダ11と、エンコーダ11の検出結果に基づいてモータ10を制御するコントローラ12と、を有し、コントローラ12は、訓練対象者が自発的に固定部材15を回転させる自動運動を行う際に、予め定められた回転方向にのみ回転するように、モータ10を制御する自動運動制御部26を有する。これにより、次のような効果を得る。
以上、添付図面を参照しながら一実施の形態について詳細に説明した。しかしながら、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲は、ここで説明した実施の形態に限定されるものではない。本実施形態の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正、組み合わせなどを行うことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更や修正、組み合わせなどが行われた後の技術も、当然に技術的思想の範囲に属するものである。
次に、図15を参照しつつ、上記で説明したCPU901が実行するプログラムにより実装された第1他動運動制御部24、第2他動運動制御部25、自動運動制御部26等による処理を実現するコントローラ12のハードウェア構成例について説明する。なお、図15中では、コントローラ12のモータ10に駆動電力を給電する機能に係る構成を適宜省略して図示している。
9 タッチパネル(表示部)
10 モータ
11 エンコーダ(回転位置センサ)
12 コントローラ
15 固定部材
17 前腕部(訓練対象となる人体部位)
25 第2他動運動制御部(第2制御部)
26 自動運動制御部(第1制御部)
27 制御切替部
28 回転速度算出部
29 第1フィルタ処理演算部
30 トルク算出部
31 第2フィルタ処理演算部
32 速度指令算出部
33 速度指令制限部
34 刺激付与処理部
35 振動付与処理部
36 人体反応量算出部
37 第1表示制御部
38 可動域計測部
39 自動運動量算出部
40 達成率算出部
41 第2表示制御部
42 刺激付与装置
61 固定部材
62 人差し指(訓練対象となる人体部位)
Tfb トルク
Vfb 回転速度
Vref 速度指令
V2 第2設定速度(設定速度)
Claims (7)
- 訓練対象となる人体部位の運動機能を回復させるための訓練を行う運動機能回復訓練装置であって、
回転可能に支持され、前記人体部位を固定する固定部材と、
前記固定部材を正転方向及び逆転方向に回転させるモータと、
前記モータの回転位置を検出する回転位置センサと、
前記回転位置センサの検出結果に基づいて前記モータを制御するコントローラと、を有し、
前記モータは、訓練対象者が回転させようとする力に対して抵抗力を付与するものであり、
前記コントローラは、
前記回転位置センサの検出結果に基づいて前記モータの回転速度を算出する回転速度算出部と、
前記回転速度における所定の周波数よりも高い高周波成分を除去する第1フィルタ処理演算部と、
前記高周波成分を除去された前記回転速度に基づいて速度指令を算出する速度指令算出部と、
前記訓練対象者が自発的に前記固定部材を回転させる自動運動を行う際に、前記速度指令に基づいて前記モータを制御する第1制御部と、を有し、
前記第1制御部は、
前記自動運動を行う際に、前記訓練対象者が前記固定部材に対して、前記訓練対象者が前記固定部材を回転させようとする回転方向に力を作用させている間では前記固定部材は常に滑らかに回転するように、前記高周波成分を除去された前記回転速度を用いて算出された前記速度指令に基づいて前記モータを制御し、前記速度指令が、前記訓練対象者が前記固定部材を回転させようとする方向とは反対方向の回転に対応する速度指令となる場合では前記固定部材を停止した状態に保持するように、前記モータを制御する
ことを特徴とする運動機能回復訓練装置。 - 前記コントローラは、
前記速度指令算出部により算出された前記速度指令が前記自動運動の方向と逆方向となる場合に、前記第1制御部に入力される速度指令を0にする速度指令制限部を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の運動機能回復訓練装置。 - 訓練対象となる前記人体部位に関連する部位に所定の刺激を付与する刺激付与装置をさらに有し、
前記コントローラは、
前記モータにより前記固定部材を回転させる他動運動を行う際に、前記モータが所定の設定速度で駆動するように前記モータの回転速度を制御する第2制御部と、
前記回転位置センサにより検出された前記回転位置に基づいて、前記第2制御部による制御から前記第1制御部による制御へ切り替える制御切替部と、
前記第2制御部による制御から前記第1制御部による制御への切り替え時に、前記人体部位の人体反応を誘発する刺激を付与するように前記刺激付与装置を制御する刺激付与処理部と、を有する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の運動機能回復訓練装置。 - 前記固定部材は、
前記人体部位である前腕部に接触して押圧することで前記前腕部を固定するものであり、前記前腕部の先端側に接触する部分の面圧が前記前腕部の基端側に接触する部分の面圧よりも大きくなるように構成されている
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の運動機能回復訓練装置。 - 前記コントローラは、
前記訓練を行う前に、前記固定部材を所定の周波数で振動させるように前記モータを制御する振動付与処理部を有する
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の運動機能回復訓練装置。 - 前記訓練に関する表示を行う表示部をさらに有し、
前記コントローラは、
前記モータにより前記固定部材を回転させる他動運動を行う際に、前記モータが所定の設定速度で駆動するように前記モータの回転速度を制御する第2制御部と、
前記回転位置センサにより検出された前記回転位置に基づいて、前記第2制御部による制御から前記第1制御部による制御へ切り替える制御切替部と、
前記第2制御部による制御から前記第1制御部による制御へ切り替えた時点から所定時間経過するまでの間に前記人体部位の人体反応により前記固定部材が回転した量である人体反応量を、前記回転位置センサの検出結果に基づいて算出する人体反応量算出部と、
前記人体反応量を前記表示部に表示させる第1表示制御部と、を有する
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の運動機能回復訓練装置。 - 前記訓練に関する表示を行う表示部をさらに有し、
前記コントローラは、
前記モータにより前記固定部材を回転させて前記人体部位の可動域を計測する可動域計測部と、
前記第1制御部による制御時に、前記訓練対象者が自発的に前記固定部材を回転させた量である自動運動量を、前記回転位置センサの検出結果に基づいて算出する自動運動量算出部と、
前記自動運動量の前記可動域に対する割合である自動達成率を算出する達成率算出部と、
前記自動達成率を前記表示部に表示させる第2表示制御部と、を有する
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の運動機能回復訓練装置。
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