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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810734331.6 (22)申请日 2018.07.06 (30)优先权数据 2017-134991 2017.07.10 JP (71)申请人 丰田自动车株式会社 地址 日本爱知县丰田市 (72)发明人 吉泽真太郎 山田整 阿尔瓦罗科斯塔加西亚 山崎弘嗣 马蒂萨卡里伊特科宁 下田真吾 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 陈炜 李德山 (51)Int.Cl. A61B 5/0488(2006.01) A61B 5/00(2006.0。
2、1) (54)发明名称 康复评估设备、 康复评估方法以及康复评估 程序 (57)摘要 提供了一种康复评估设备、 康复评估方法及 康复评估程序。 该康复评估设备包括: 传感器信 号获取单元, 其被配置成获取从检测传感器输出 的传感器信号; 选择单元, 其被配置成从由肌电 信号获取单元获取的第二侧部分上的多个第二 肌电信号之中选择与由传感器信号获取单元获 取的传感器信号具有相关性的至少一个肌电信 号; 以及相似度输出单元, 其被配置成从由肌电 信号获取单元获取的第一侧部分上的多个第一 肌电信号之中选择从下述肌电传感器输出的第 一肌电信号、 计算这些相关肌电信号之间的相似 度并且输出所计算的相似度,。
3、 该肌电传感器附接 在与输出由选择单元选择的第二相关肌电信号 的肌电传感器的位置左右对称的位置处。 权利要求书3页 说明书14页 附图5页 CN 109222968 A 2019.01.18 CN 109222968 A 1.一种康复评估设备, 所述康复评估设备被配置成通过康复训练来评估受训者的恢复 水平, 所述康复评估设备包括: 肌电信号获取单元, 其被配置成获取从相应的第一肌电传感器输出的多个第一肌电信 号以及从相应的第二肌电传感器输出的多个第二肌电信号, 所述第一肌电传感器附接在第 一侧部分上的多个位置处, 并且所述第二肌电传感器附接在第二侧部分上的多个位置处, 在受训者的肢体被分成左侧。
4、和右侧时, 所述第一侧部分位于两侧中包括康复目标部位的一 侧上, 所述第二侧部分位于两侧中不包括所述康复目标部位的另一侧上, 所述第二肌电传 感器的位置与相应的第一肌电传感器的位置关于所述肢体左右对称; 传感器信号获取单元, 其被配置成获取从检测传感器输出的传感器信号, 所述检测传 感器被配置成对在康复训练中由与在所述第一侧部分中执行的训练动作对应的比较动作 引起的所述第二侧部分中的变化量进行检测, 在所述康复训练中, 受训者是检测目标并且 在所述第二侧部分中执行所述比较动作; 选择单元, 其被配置成从由所述肌电信号获取单元获取的所述多个第二肌电信号之中 选择与由所述传感器信号获取单元获取的所。
5、述传感器信号具有相关性的至少一个第二肌 电信号, 作为第二相关肌电信号; 以及 相似度输出单元, 其被配置成从由所述肌电信号获取单元获取的所述多个第一肌电信 号之中选择从下述第一肌电传感器输出的第一肌电信号作为第一相关肌电信号、 计算所述 第一相关肌电信号与所述第二相关肌电信号之间的相似度并且输出所计算的相似度, 该第 一肌电传感器附接在与输出由所述选择单元选择的第二相关肌电信号的第二肌电传感器 的位置关于所述肢体左右对称的位置处。 2.根据权利要求1所述的康复评估设备, 其中, 当受训者尝试重复执行所述训练动作 时, 所述相似度输出单元连续地使用输出曾经被选择过的所述第一相关肌电信号的所述第。
6、 一肌电传感器的输出, 作为所述第一相关肌电信号。 3.根据权利要求1或2所述的康复评估设备, 其中, 所述选择单元根据由所述传感器信 号获取单元获取的所述传感器信号来计算所述比较动作的动作频率, 并且从由所述肌电信 号获取单元获取的所述多个第二肌电信号之中选择在所述动作频率下具有预定强度或更 强强度的肌电信号, 作为与所述传感器信号具有相关性的所述第二相关肌电信号。 4.根据权利要求3所述的康复评估设备, 其中, 所述选择单元将根据对目标第二肌电信 号执行滤波处理之后获得的采样值计算的均方根值与在所述动作频率下的强度相加, 并且 将结果值与预定值进行比较。 5.根据权利要求1至4中任一项所述。
7、的康复评估设备, 其中, 当m个所选择的第一相关肌电信号分别由在每一个中按时间顺序排列有t个检测到的 肌电位作为其元素的行向量M1(1)、 M1(2)、 .、 M1(m)表示、 并且所有所选择的第一相关肌电 信号由竖直排列这些行向量的第一肌电位矩阵M1表示时, 所述相似度输出单元计算第一肌肉协同矩阵W1、 第一控制矩阵C1以及第一误差矩阵E1, 使得这些矩阵通过非负矩阵因子分解而满足下面示出的关系: M1W1C1+E1, 其中, 在第一肌肉协同矩阵W1中水平排列每一个均具有m个元素的n个单位列向量W1(1)、 W1(2)、 、 W1(n), 在第一控制矩阵C1中竖直排列每一个均具有t个元素的n。
8、个单位行向量 权 利 要 求 书 1/3 页 2 CN 109222968 A 2 C1(1)、 C1(2)、 .、 C1(n), 当m个所选择的第二相关肌电信号分别由在每一个中按时间顺序排列有t个检测到的 肌电位作为其元素的行向量M2(1)、 M2(2)、 .、 M2(m)表示、 并且所有所选择的第二相关肌电 信号由竖直排列这些行向量的第二肌电位矩阵M2表示时, 所述相似度输出单元计算第二肌肉协同矩阵W2、 第二控制矩阵C2以及第二误差矩阵E2, 使得这些矩阵通过非负矩阵因子分解而满足下面示出的关系: M2W2C2+E2, 其中, 在第二肌肉协同矩阵W2中水平排列每一个均具有m个元素的n个单。
9、位列向量W2(1)、 W2(2)、 、 W2(n), 在第二控制矩阵C2中竖直排列每一个均具有t个元素的n个单位行向量 C2(1)、 C2(2)、 .、 C2(n), 并且所述相似度输出单元通过对所述第一肌肉协同矩阵W1和所述第二肌肉协同矩阵W2 执行预定的相似度指数计算来计算所述相似度。 6.一种用于通过康复训练来评估受训者的恢复水平的康复评估方法, 所述康复评估方 法包括: 肌电信号获取步骤: 获取从相应的第一肌电传感器输出的多个第一肌电信号以及从相 应的第二肌电传感器输出的多个第二肌电信号, 所述第一肌电传感器附接在第一侧部分上 的多个位置处, 并且所述第二肌电传感器附接在第二侧部分上的。
10、多个位置处, 在受训者的 肢体被分成左侧和右侧时, 所述第一侧部分位于两侧中包括康复目标部位的一侧上, 所述 第二侧部分位于两侧中不包括所述康复目标部位的另一侧上, 所述第二肌电传感器的位置 与相应的第一肌电传感器的位置关于所述肢体左右对称; 传感器信号获取步骤: 获取从检测传感器输出的传感器信号, 所述检测传感器被配置 成对在康复训练中由与在所述第一侧部分中执行的训练动作对应的比较动作引起的所述 第二侧部分中的变化量进行检测, 在所述康复训练中, 受训者是检测目标并且在所述第二 侧部分中执行所述比较动作; 选择步骤: 从在所述肌电信号获取步骤中获取的所述多个第二肌电信号之中选择与在 所述传感。
11、器信号获取步骤中获取的所述传感器信号具有相关性的至少一个第二肌电信号, 作为第二相关肌电信号; 以及 相似度输出步骤: 从在所述肌电信号获取步骤中获取的所述多个第一肌电信号之中选 择从下述第一肌电传感器输出的第一肌电信号作为第一相关肌电信号、 计算所述第一相关 肌电信号与所述第二相关肌电信号之间的相似度并且输出所计算的相似度, 该第一肌电传 感器附接在与输出在所述选择步骤中选择的第二相关肌电信号的第二肌电传感器的位置 关于所述肢体左右对称的位置处。 7.一种用于通过康复训练来评估受训者的恢复水平的康复评估程序, 所述康复评估程 序适于使计算机执行如下步骤: 肌电信号获取步骤: 获取从相应的第一。
12、肌电传感器输出的多个第一肌电信号以及从相 应的第二肌电传感器输出的多个第二肌电信号, 所述第一肌电传感器附接在第一侧部分上 的多个位置处, 并且所述第二肌电传感器附接在第二侧部分上的多个位置处, 在受训者的 肢体被分成左侧和右侧时, 所述第一侧部分位于两侧中包括康复目标部位的一侧上, 所述 第二侧部分位于两侧中不包括所述康复目标部位的另一侧上, 所述第二肌电传感器的位置 权 利 要 求 书 2/3 页 3 CN 109222968 A 3 与相应的第一肌电传感器的位置关于所述肢体左右对称; 传感器信号获取步骤: 获取从检测传感器输出的传感器信号, 所述检测传感器被配置 成对在康复训练中由与在所。
13、述第一侧部分中执行的训练动作对应的比较动作引起的所述 第二侧部分中的变化量进行检测, 在所述康复训练中, 受训者是检测目标并且在所述第二 侧部分中执行所述比较动作; 选择步骤: 从在所述肌电信号获取步骤中获取的所述多个第二肌电信号之中选择与在 所述传感器信号获取步骤中获取的所述传感器信号具有相关性的至少一个第二肌电信号, 作为第二相关肌电信号; 以及 相似度输出步骤: 从在所述肌电信号获取步骤中获取的所述多个第一肌电信号之中选 择从下述第一肌电传感器输出的第一肌电信号作为第一相关肌电信号、 计算所述第一相关 肌电信号与所述第二相关肌电信号之间的相似度并且输出所计算的相似度, 该第一肌电传 感器。
14、附接在与输出在所述选择步骤中选择的第二相关肌电信号的第二肌电传感器的位置 关于所述肢体左右对称的位置处。 权 利 要 求 书 3/3 页 4 CN 109222968 A 4 康复评估设备、 康复评估方法以及康复评估程序 技术领域 0001 本公开内容涉及康复评估设备、 康复评估方法和康复评估程序。 背景技术 0002 存在患有左右肢体之一的一部分瘫痪的偏瘫的患者。 帮助这些患者进行康复训练 的设备日渐普及。 已知一种用于通过使患者尝试对非瘫痪侧以及瘫痪侧进行某些康复训练 来评估非瘫痪侧的恢复水平并且然后执行关于在瘫痪侧获得的多少肌电信号与在非瘫痪 侧获得的肌电信号类似的计算的训练设备(例如日。
15、本未审查专利申请公布第2015-73805 号)。 发明内容 0003 本发明人已经发现以下问题。 明显的是, 当患者尝试进行康复训练时, 对康复训练 的试验起作用的肌肉以及这些肌肉以协作方式起作用的比率因个体而异并且也根据患者 进行试验的环境和条件而不同。 因此, 很难根据试验预先确定应该选择哪些肌肉来观察肌 肉的肌电位。 当测量肌电位的位置的数目小时, 很可能忽略对试验中的动作显著起作用的 肌肉。 另一方面, 当测量肌电位的位置的数目增加太多时, 与对试验中的动作不太起作用的 肌肉有关的数据可能成为主导。 无论哪种情况, 都难以通过将从瘫痪侧获得的肌电信号与 从非瘫痪侧获得的肌电信号进行比。
16、较来准确地评估患病部位的恢复的水平(下文中也称为 “恢复水平” )。 0004 为了解决上述问题提出了本公开内容并且本公开内容的目的在于提供康复评估 设备等, 其能够在不需要在每次患者进行康复训练时调整肌电位传感器的位置的麻烦的试 错处理的情况下在短时间内准确地评估患病部位的恢复水平。 0005 第一示例性方面是一种康复评估设备, 该康复评估设备被配置成通过康复训练来 评估受训者的恢复水平, 该康复评估设备包括: 肌电信号获取单元, 其被配置成获取从相应 的第一肌电传感器输出的多个第一肌电信号以及从相应的第二肌电传感器输出的多个第 二肌电信号, 第一肌电传感器附接在第一侧部分上的多个位置处, 。
17、并且第二肌电传感器附 接在第二侧部分上的多个位置处, 在受训者的肢体被分成左侧和右侧时, 第一侧部分位于 两侧中包括康复目标部位的一侧上, 第二侧部分位于两侧中不包括康复目标部位的另一侧 上, 第二肌电传感器的位置与相应的第一肌电传感器的位置关于肢体左右对称; 传感器信 号获取单元, 其被配置成获取从检测传感器输出的传感器信号, 检测传感器被配置成对在 康复训练中由与在第一侧部分中执行的训练动作对应的比较动作引起的第二侧部分中的 变化量进行检测, 在该康复训练中, 受训者是检测目标并且在第二侧部分中执行比较动作; 选择单元, 其被配置成从由肌电信号获取单元获取的多个第二肌电信号之中选择与由传感。
18、 器信号获取单元获取的传感器信号具有相关性的至少一个第二肌电信号作为第二相关肌 电信号; 以及相似度输出单元, 其被配置成从由肌电信号获取单元获取的多个第一肌电信 号之中选择从下述第一肌电传感器输出的第一肌电信号作为第一相关肌电信号、 计算第一 说 明 书 1/14 页 5 CN 109222968 A 5 相关肌电信号与第二相关肌电信号之间的相似度并且输出所计算的相似度, 该第一肌电传 感器附接在与输出由选择单元选择的第二相关肌电信号的第二肌电传感器的位置关于肢 体左右对称的位置处。 0006 根据如上面所描述的那样配置的康复评估设备, 由于选择并比较来自对康复训练 中的训练动作显著起作用的。
19、肌肉的肌电信号, 所以可以准确地评估患病部位的恢复水平。 即, 即使当将肌电传感器附接在多个位置处, 也排除与训练动作不显著相关的肌电信号, 从 而使得可以获得准确的评估结果。 此外, 不存在不能获得来自对训练动作显著起作用的肌 肉的任何肌电信号的可能性或该可能性较小。 此外, 由于可以附接大量的肌电传感器, 所以 不需要在通过试错处理观察肌电传感器的输出的同时精细地调整每个肌电传感器的位置。 因此, 可以减少康复训练所需的总时间。 0007 在上述康复评估设备中, 当受训者尝试重复执行训练动作时, 相似度输出单元可 以连续地使用输出曾经被选择过的第一相关肌电信号的第一肌电传感器的输出, 作为。
20、第一 相关肌电信号。 通过以这种方式确定第一相关肌电信号, 不需要在每次受训者进行康复训 练时使受训者在非瘫痪侧执行比较动作, 从而使得可以高效地实施康复训练。 0008 此外, 选择单元可以根据由传感器信号获取单元获取的传感器信号来计算比较动 作的动作频率, 并且可以从由肌电信号获取单元获取的多个第二肌电信号之中选择在动作 频率下具有预定强度或更强强度的肌电信号, 作为与传感器信号具有相关性的第二相关肌 电信号。 通过评估如上所述的频域中的肌电信号, 可以消除不确定因素, 例如肌电信号的偏 移值和振幅的变化。 此外, 可以将根据对目标第二肌电信号执行滤波处理之后获得的采样 值计算的均方根值与。
21、在动作频率下的强度相加, 并且可以将结果值与预定值进行比较。 通 过针对肌电信号的经过时间取振幅值, 可以选择来自显著影响训练动作的肌肉的肌电信 号。 0009 此外, 当m个所选择的第一相关肌电信号分别由在每一个中按时间顺序排列有t个 检测到的肌电位作为其元素的行向量M1(1)、 M1(2)、 .、 M1(m)表示、 并且所有所选择的第一 相关肌电信号由竖直排列这些行向量的第一肌电位矩阵M1表示时, 0010 相似度输出单元优选地计算第一肌肉协同矩阵W1、 第一控制矩阵C1以及第一误差 矩阵E1, 使得这些矩阵通过非负矩阵因子分解而满足下面示出的关系: 0011 M1W1C1+E1, 001。
22、2 其中, 在第一肌肉协同矩阵W1中水平排列每一个均具有m个元素的n个单位列向量 W1(1)、 W1(2)、 、 W1(n), 在第一控制矩阵C1中竖直排列每一个均具有t个元素的n个单位行 向量C1(1)、 C1(2)、 .、 C1(n), 0013 当m个所选择的第二相关肌电信号分别由在每一个中按时间顺序排列有t个检测 到的肌电位作为其元素的行向量M2(1)、 M2(2)、 .、 M2(m)表示、 并且所有所选择的第二相关 肌电信号由竖直排列这些行向量的第二肌电位矩阵M2表示时, 0014 相似度输出单元优选地计算第二肌肉协同矩阵W2、 第二控制矩阵C2以及第二误差 矩阵E2, 使得这些矩阵。
23、通过非负矩阵因子分解而满足下面示出的关系: 0015 M2W2C2+E2, 0016 其中, 在第二肌肉协同矩阵W2中水平排列每一个均具有m个元素的n个单位列向量 W2(1)、 W2(2)、 、 W2(n), 在第二控制矩阵C2中竖直排列每一个均具有t个元素的n个单位行 说 明 书 2/14 页 6 CN 109222968 A 6 向量C2(1)、 C2(2)、 .、 C2(n), 0017 并且相似度输出单元通过对第一肌肉协同矩阵W1和第二肌肉协同矩阵W2执行预定 的相似度指数计算来计算相似度。 0018 由于使用表示相互协作的肌肉之间的关系的第一肌肉协同矩阵W1和第二肌肉协 同矩阵W2作。
24、为用于上述相似度指数计算的基础, 所以可以获得正确地反映患病部位的恢复 水平的评估值。 0019 第二示例性方面是一种用于通过康复训练来评估受训者的恢复水平的康复评估 方法, 该康复评估方法包括: 肌电信号获取步骤: 获取从相应的第一肌电传感器输出的多个 第一肌电信号以及从相应的第二肌电传感器输出的多个第二肌电信号, 第一肌电传感器附 接在第一侧部分上的多个位置处, 并且第二肌电传感器附接在第二侧部分上的多个位置 处, 当受训者的肢体被分成左侧和右侧时, 第一侧部分位于两侧中包括康复目标部位的一 侧上, 第二侧部分位于两侧中不包括康复目标部位的另一侧上, 第二肌电传感器的位置与 相应的第一肌电。
25、传感器的位置关于肢体左右对称; 传感器信号获取步骤: 获取从检测传感 器输出的传感器信号, 检测传感器被配置成对在康复训练中由与在第一侧部分中执行的训 练动作对应的比较动作引起的第二侧部分中的变化量进行检测, 在该康复训练中, 受训者 是检测目标并且在第二侧部分中执行比较动作; 选择步骤: 从在肌电信号获取步骤中获取 的多个第二肌电信号之中选择与在传感器信号获取步骤中获取的传感器信号具有相关性 的至少一个第二肌电信号作为第二相关肌电信号; 以及相似度输出步骤: 从在肌电信号获 取步骤中获取的多个第一肌电信号之中选择从下述第一肌电传感器输出的第一肌电信号 作为第一相关肌电信号、 计算第一相关肌电。
26、信号与第二相关肌电信号之间的相似度并且输 出所计算的相似度, 该第一肌电传感器附接在与输出在选择步骤中选择的第二相关肌电信 号的第二肌电传感器的位置关于肢体左右对称的位置处。 即使在该实施方式中, 与第一方 面类似, 也可以准确地评估患病部位的恢复水平并且减少康复训练所需的总时间。 0020 第三示例性方面是一种用于通过康复训练来评估受训者的恢复水平的康复评估 程序, 所述康复评估程序适于使计算机执行如下步骤: 肌电信号获取步骤: 获取从相应的第 一肌电传感器输出的多个第一肌电信号以及从相应的第二肌电传感器输出的多个第二肌 电信号, 第一肌电传感器附接在第一侧部分上的多个位置处, 并且第二肌电。
27、传感器附接在 第二侧部分上的多个位置处, 在受训者的肢体被分成左侧和右侧时, 第一侧部分位于两侧 中包括康复目标部位的一侧上, 第二侧部分位于两侧中不包括康复目标部位的另一侧上, 第二肌电传感器的位置与相应的第一肌电传感器的位置关于肢体左右对称; 传感器信号获 取步骤: 获取从检测传感器输出的传感器信号, 检测传感器被配置成对在康复训练中由与 在第一侧部分中执行的训练动作对应的比较动作引起的第二侧部分中的变化量进行检测, 在该康复训练中, 受训者是检测目标并且在第二侧部分中执行比较动作; 选择步骤: 从在肌 电信号获取步骤中获取的多个第二肌电信号之中选择与在传感器信号获取步骤中获取的 传感器信。
28、号具有相关性的至少一个第二肌电信号作为第二相关肌电信号; 以及相似度输出 步骤: 从在肌电信号获取步骤中获取的多个第一肌电信号之中选择从下述第一肌电传感器 输出的第一肌电信号作为第一相关肌电信号、 计算第一相关肌电信号与第二相关肌电信号 之间的相似度并且输出所计算的相似度, 该第一肌电传感器附接在与输出在选择步骤中选 择的第二相关肌电信号的第二肌电传感器的位置关于肢体左右对称的位置处。 即使在该实 说 明 书 3/14 页 7 CN 109222968 A 7 施方式中, 与第一方面类似, 也可以准确地评估患病部位的恢复水平并且减少康复训练所 需的总时间。 0021 根据本公开内容, 可以提供。
29、能够在不需要在每次患者进行康复训练时调整肌电位 传感器的位置的麻烦的试错处理的情况下在短时间内准确地评估患病部位的恢复水平的 康复评估设备等。 0022 本公开内容的上述和其他目的、 特征和优点根据下文给出的详细描述以及仅通过 示出的方式给出的附图将更充分地被理解, 并且因此不被认为是限制本公开内容。 附图说明 0023 图1是示出根据本公开内容的康复训练系统的整体配置的示意图; 0024 图2是整个康复训练系统的框图; 0025 图3是示出控制计算单元的处理过程的流程图; 0026 图4是示出选择单元的处理过程的流程图; 0027 图5是示出相似度计算单元的处理过程的流程图; 以及 0028。
30、 图6是示出恢复水平的显示画面的示例。 具体实施方式 0029 在下文中, 将通过本公开内容的实施方式来说明本公开内容。 然而, 本公开内容的 实施方式不旨在限制本公开内容的根据权利要求书的范围。 此外, 作为解决问题的手段, 实 施方式中描述的所有部件/结构不一定是必不可少的。 0030 图1是示出根据实施方式的康复训练系统100的整体配置的示意图。 康复训练系统 100是使得受训者能够进行康复训练的设备。 受训者可以是患有偏瘫的患者, 其中, 当他/她 的肢体在连接前额和裆部的中心的中心线上被划分成左侧和右侧时, 左右侧之一的一部分 瘫痪。 在该实施方式中, 作为示例, 受训者是左臂瘫痪的。
31、患者。 如图所示, 作为康复目标的左 臂所在的受训者身体的左半部分被称为瘫痪侧或第一侧, 而身体的右半部分即身体的另一 侧被称为非瘫痪侧或第二侧。 0031 例如, 受训者执行将他/她的左前臂抬起的动作作为康复训练中的训练动作。 用于 测量由于该训练动作而变化的肌电位的第一肌电传感器310附接至瘫痪侧上的多个肌肉部 分中的每一个。 第一肌电传感器310例如是执行表面肌电图测量(EMG测量)并且能够通过无 线通信输出作为测量结果的第一肌电信号的传感器。 0032 在该实施方式中, 受训者还执行与非瘫痪侧的训练动作等同的比较动作。 在受训 者执行将他/她的左前臂抬起的动作作为训练动作的情况下, 他。
32、/她执行将他/她的右前臂 抬起的动作作为比较动作。 用于测量由于该比较动作而变化的肌电位的第二肌电传感器 320附接至非瘫痪侧上的多个肌肉部分中的每一个。 更具体地, 第二肌电传感器320中的每 个第二肌电传感器附接在与第一肌电传感器310的相应的第一肌电传感器的位置关于肢体 的中心线对称的位置处。 第二肌电传感器320与第一肌电传感器310相同并且能够通过无线 通信输出作为测量结果的第二肌电信号。 0033 此外, 加速度传感器330也附接至受训者, 作为用于检测由比较动作引起的第二侧 部分中的变化量的检测传感器。 在该示例中, 由于受训者执行将他/她的右前臂抬起的动作 说 明 书 4/14。
33、 页 8 CN 109222968 A 8 作为比较动作, 所以加速度传感器330附接在动作的变化相当大的他/她的右手腕处。 加速 度传感器330可以检测在比较动作期间改变的右手腕的加速度并且能够通过无线通信输出 作为检测结果的加速度信号。 0034 作为控制整个康复训练系统100的计算机的PC(个人计算机)200接收第一肌电信 号和第二肌电信号以及加速度信号并且计算瘫痪部位的恢复水平。 计算的结果等被显示在 显示器400中。 显示器400例如包括作为显示单元的液晶面板。 受训者和训练助手等观看显 示器400中的显示, 从而能够检查康复训练的结果(例如效果)。 此外, 受训者和训练助手等 还可。
34、以检查显示器400中的训练菜单等。 0035 图2是整个康复训练系统100的框图。 康复训练系统100包括PC 200、 通过网络连接 至PC 200的第一肌电传感器310、 第二肌电传感器320、 加速度传感器330、 显示器400和数据 累积单元500。 0036 每个第一肌电传感器310测量瘫痪侧的肌肉的肌电位并且将作为其测量结果的第 一肌电信号发送至PC 200。 每个第二肌电传感器320测量非瘫痪侧的肌肉的肌电位并且将 作为其测量结果的第二肌电信号发送至PC 200。 加速度传感器330检测加速度并且将作为 其检测结果的加速度信号发送至PC 200。 注意, 在该实施方式中, 尽管无。
35、线LAN用作每个信 号的通信手段的示例, 但是通信手段不限于无线LAN。 即, 通信手段可以是任何其他类型的 无线通信手段或者可以是有线通信。 0037 PC 200包括用作用于接收第一肌电信号和第二肌电信号的接收单元的肌电信号 获取单元220。 肌电信号获取单元220可以包括用于对接收到的肌电信号进行整形的滤波器 电路, 并且在通信IF是模拟IF的情况下, 可以包括AD(模拟/数字)转换电路等。 根据该配置, 肌电信号获取单元220将经过滤波处理的接收到的第一肌电信号和第二肌电信号传送至控 制计算单元210。 0038 PC 200包括用作用于接收加速度信号的接收单元的加速度信号获取单元23。
36、0。 加 速度信号获取单元230可以包括用于对接收到的加速度信号进行整形的滤波器电路, 并且 在通信IF是模拟IF的情况下, 可以包括AD转换电路等。 根据该配置, 加速度信号获取单元 230将经过滤波处理的接收到的加速度信号传送至控制计算单元210。 0039 PC 200包括接收来自受训者或训练助手的指令操作的操作接收单元240。 操作接 收单元240例如接收来自放置(例如层叠)在显示器400上的触摸面板的信号以及来自连接 的鼠标和键盘的信号。 操作接收单元240接收来自受训者或训练助手的指令例如与训练菜 单中的选择有关的指令以及与开始训练的准备完成有关的指令, 并且将接收到的指令传送 至。
37、控制计算单元210。 0040 PC 200包括由例如SSD(固态驱动器)形成的存储单元250。 存储单元250存储用于 控制康复训练系统100的控制程序以及用于该控制的各种参数值、 功能、 查找表等。 此外, 存 储单元250存储表示相似度(即相似的程度)和/或恢复水平等的评估值(将在稍后描述)。 0041 PC 200包括显示控制单元260, 该显示控制单元260产生表示要被显示的视频图像 的信号并且将产生的视频信号发送至与PC 200连接的显示器400。 控制计算单元210通过使 用显示控制单元260以可视方式在显示器400中显示由受训者或训练助手观看的信息。 0042 PC 200例如。
38、是CPU(中央处理单元)并且根据控制程序来控制整个康复训练系统 100。 此外, PC 200还用作执行与控制有关的各种类型的计算的功能计算单元。 选择单元211 说 明 书 5/14 页 9 CN 109222968 A 9 从由肌电信号获取单元220获取的第二肌电信号之中选择与由加速度信号获取单元230获 取的加速度信号具有相关性的至少一个第二肌电信号作为第二相关肌电信号。 此外, 相似 度计算单元212从由肌电信号获取单元220获取的第一肌电信号之中选择从下述第一肌电 传感器310输出的第一肌电信号作为第一相关肌电信号, 该第一肌电传感器310附接在与输 出由选择单元211选择的第二相关。
39、肌电信号的第二肌电传感器320的位置关于肢体左右对 称的位置处。 然后, 相似度计算单元212计算第一相关肌电信号与第二相关肌电信号之间的 相似度(即相似的程度)。 稍后将详细说明上述处理的特定计算处理。 0043 数据累积单元500例如是连接至内联网的诸如硬盘驱动器的记录介质并且累积由 控制计算单元210计算的相似度(即相似的程度)、 评估值等。 例如, 医生可以通过经由内联 网访问数据累积单元500来通过安装在他/她的办公室中的终端等检查特定患者的恢复水 平。 即, 从相似度计算单元212等输出的信息可以以可视的方式输出至显示器400或输出至 数据累积单元500以备将来使用。 换言之, 通。
40、过与显示控制单元260以及用于向显示器400输 出所计算的相似度的显示控制单元260的接口协作, 相似度计算单元212用作以可视的方式 将所计算的相似度输出的相似度输出单元。 此外, 通过与用于向数据累计单元500输出所计 算的相似度的接口协作, 相似度计算单元212用作将所计算的相似度输出(并且存储)使得 所计算的相似度能够在以后被使用的相似度输出单元。 相似度计算单元212还可以支持其 他输出手段并且可以通过与适当连接的硬件协作来形成其他类型的相似度输出单元。 应当 注意的是, PC 200可以从数据累积单元500获取与从现在起开始训练的受训者有关的信息。 0044 接下来说明当受训者进行。
41、一系列训练时由控制计算单元210执行的处理。 图3是示 出由控制计算单元210执行的处理的过程的流程图。 该流程以下面的状态开始。 即, 第一肌 电传感器310中的每个第一肌电传感器附接在瘫痪侧的预定位置处, 并且第二肌电传感器 320中的每个第二肌电传感器附接在与第一肌电传感器310中的相应的第一肌电传感器的 位置左右对称的非瘫痪侧的位置处。 此外, 加速度传感器330附接至受训者的在非瘫痪侧的 手腕。 0045 在步骤S101中, 控制计算单元210通过操作接收单元240接收来自受训者等的训练 菜单中的选择。 受训者等在显示在显示器400中的训练菜单中选择他/她将从现在起进行的 训练项目。。
42、 注意, 受训者根据要在训练菜单中选择的训练项目预先将第一肌电传感器310和 第二肌电传感器320以及加速度传感器330穿戴(即附接)在适当的位置处。 在该示例中, 假 定受训者在训练菜单中选择受训者多次重复将他/她的左前臂抬起的训练动作的训练项 目。 因此, 第一肌电传感器310以分散的方式附接在位于瘫痪侧的左上半身, 并且第二肌电 传感器320以分散的方式附接在位于非瘫痪侧的右上半身。 此外, 加速度传感器330附接在 位于非瘫痪侧的右手腕。 0046 控制计算单元210进行至步骤S102, 在步骤S102中, 控制计算单元210通过显示器 400或通过使用语音产生功能来指示受训者尝试在非。
43、瘫痪侧执行比较动作。 比较动作是与 训练动作对应的动作并且与训练动作关于肢体左右对称。 在该示例中, 由于假定受训者执 行将他/她的左前臂抬起的动作作为训练动作, 所以比较动作是将他/她的右前臂抬起的动 作。 受训者根据上述试验指令执行比较动作。 0047 控制计算单元210进行至步骤S103, 在步骤S103中, 控制计算单元210通过使用肌 电信号获取单元220获取由受训者执行的比较动作引起的第二肌电信号。 此外, 同时, 控制 说 明 书 6/14 页 10 CN 109222968 A 10 计算单元210通过使用加速度信号获取单元230获取由比较动作引起的加速度信号。 然后, 控制计。
44、算单元210进行至步骤S104, 在步骤S104中, 作为控制计算单元210的功能计算单元 的选择单元211从所获取的第二肌电信号之中选择与所获取的加速度信号具有相关性的第 二肌电信号作为第二相关肌电信号。 被选择作为第二相关肌电信号的第二肌电信号的数目 可以是预先确定的固定数目。 可替选地, 可以不预先确定该数目, 并且可以选择具有一定相 关水平或更大相关水平的所有第二肌电信号。 在任何情况下, 第二相关肌电信号的数目不 小于1且不大于第二肌电信号的数目。 稍后将详细解释特定的计算方法等。 0048 控制计算单元210进行至步骤S105, 在步骤S105中, 控制计算单元210通过显示器 4。
45、00或通过使用语音产生功能来指示受训者尝试在瘫痪侧执行训练动作。 受训者根据该试 验指令执行训练动作。 控制计算单元210进行至步骤S106, 在该步骤S106中, 控制计算单元 210通过使用肌电信号获取单元220获取由受训者执行的训练动作引起的第一肌电信号。 0049 然后, 控制计算单元210进行至步骤S107, 在步骤S107中, 作为控制计算单元210的 功能计算单元的相似度计算单元212从获取的第一肌电信号之中选择从下述第一肌电传感 器310输出的第一肌电信号作为第一相关肌电信号, 该第一肌电传感器310附接在与输出了 在步骤S104中由选择单元211选择的第二相关肌电信号的第二肌。
46、电传感器320的位置关于 肢体左右对称的位置处。 注意, 在该示例中, 在步骤S106中获取所有第一肌电信号, 然后在 步骤S107中选择第一相关肌电信号。 然而, 在步骤S106中, 可以仅从被确定为目标第一肌电 传感器310的第一肌电传感器310获取第一相关肌电信号。 此外, 相似度计算单元212计算第 一相关肌电信号与第二相关肌电信号之间的相似度(即相似的程度)。 稍后将详细说明特定 的计算方法等。 0050 控制计算单元210进行至步骤S108, 在步骤S108中, 控制计算单元210通过使用显 示控制单元260将在步骤S108中计算的相似度显示在显示器400中。 然后, 控制计算单元。
47、210 进行至步骤S109, 在步骤S109中, 控制计算单元210确定训练项目是否已经完成, 即, 训练动 作的试验次数是否已经达到预定次数。 当试验次数未达到预定次数时, 控制计算单元210返 回到步骤S105, 并且受训者重复训练动作。 注意, 当受训者重复尝试训练动作时, 可以连续 使用已经在步骤S107中选择的第一肌电传感器310的输出作为第一相关肌电信号。 通过确 定针对第二次训练动作和随后的训练动作连续输出该第一相关肌电信号的第一肌电传感 器310, 可以使得受训者能够在每次受训者执行训练动作时跳过执行比较动作的麻烦任务。 此外, 由于可以将共同的信号用作要在相同试验的重复中进行。
48、比较的信号, 所以也可以将 每次试验中计算的相似度的变化和诸如平均值的统计值用作指示恢复水平的指数。 0051 当试验次数达到预定次数时, 控制计算单元210进行至步骤S110。 在步骤S110中, 控制计算单元210通过使用显示控制单元260将一系列训练的结果显示在显示器400中。 此 外, 控制计算单元210将结果输出至数据累积单元500。 数据累积单元500接收训练结果并且 将训练结果存储为与执行了训练的受训者有关的信息。 控制计算单元210进行至步骤S111, 在步骤S111中, 控制计算单元210确定是否通过操作接收单元240从受训者等接收到了继续 进行训练的指令。 当控制计算单元2。
49、10确定已经接收到继续的指令时, 控制计算单元210返 回到步骤S101并且继续这一系列训练程序。 当控制计算单元210确定未接收到继续的指令 时, 控制计算单元210完成这一系列处理。 0052 接下来, 详细说明步骤S104中的处理。 图4是示出步骤S104中的详细处理过程的流 说 明 书 7/14 页 11 CN 109222968 A 11 程图。 在该实施方式中, 如上所述, 将从多个第一肌电信号中选择的第一相关肌电信号与从 多个第二肌电信号中选择的第二相关肌电信号进行比较, 以计算第一相关肌电信号与第二 相关肌电信号之间的相似度。 即, 相似度不是通过使用所有肌电信号来计算的。 首先说明该 特征的含义。 0053 显然, 当受训者尝试进行康复训练时, 对试验起作用的肌肉以及每个肌肉以协作 的方式起多少作用因个体而异并且也根据受训者进行试验的环境和条件而不同。 因此, 在 通过将作为训练动作的结果生成并在瘫痪侧检测到的肌电信号与由于作为与训练动作等 同的动作的比较动作生成并在非瘫痪侧检测到的肌电信号进行比。